2022暑-生物课笔记
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前言
文档作者:范陈陈
文档使用Markdown编写
创作时间:2022年8月
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努力是梦想与现实之间的桥梁,我们一起加油
一、细胞
发展史
- 维萨里 1543年 个体->器官
- 比夏 器官->组织
- 罗伯特·虎克 1665年 发现&命名细胞
- 列文·虎克 17世纪 用光学显微镜观察细胞
- 施莱登 组织->细胞 “任何植物细胞中细胞是结构的基本成分”
- 施旺 “动物体由细胞构成,一切动物体发育从受精卵开始”
- 耐格里 新细胞产生是细胞分裂的结果
- 魏尔肖 1858年 观察受精卵分裂,细胞通过分裂产生新细胞
细胞学说内容
细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成
- 微生物
- 由细胞构成
- 真菌
- 细菌
- 不由细胞构成
- 病毒
- 由细胞构成
- 微生物
细胞是一个相对独立的个体,既有自己的生命,又对其他细胞共同组成的整体起作用
新细胞是由老细胞分裂产生的
细胞学说意义
揭示了动植物的统一性,从而阐明了生物界的统一性
归纳法
- 完全归纳法
- 不完全归纳法
生命系统
细胞 - 组织 - 器官 - 个体 - 种群(同时同地同物种) - 群落(同时同地all物种) - 生态系统(群落+无机环境) - 生物圈(最大的生态系统)
注意
单细胞生物在细胞层面就算作物种
eg.衣藻、眼虫、草履虫、变形虫、酵母菌……
二、细胞多样性与统一性
装片制作与显微镜
装片制作
植物使用清水,动物使用生理盐水
显微镜使用步骤
- 转动反光镜
- 转换至低倍镜
- 旋转粗准焦螺旋
- 移动装片(向哪里偏往哪里调)
- 切换至高倍镜
- 调光
- 旋转细准焦螺旋
显微镜成像
上下翻转,左右翻转
例子:p->d,q->b
放大倍数问题
放大倍数=目镜倍数*物镜倍数
放大的是边长,而不是面积,放大的面积是边长的平方
例子:在10倍放大下,横向排列的8个细胞,在40倍放大下仅能看到2个(8/4);在10倍放大下,在视野范围内的64个细胞,在40倍放大下进能看到4个(64/4/4)
目镜与物镜
目镜越长,放大倍数越小
物镜越长,放大倍数越大
污点问题
- 旋转目镜,若污点跟着旋转则污点在目镜上
- 移动装片,若污点跟着装片移动则污点在装片上
- 若均未移动则污点在物镜上
光的选择
光圈越大越亮,凹面镜比平面镜亮
放大倍数越大,视野越暗
材料颜色越深,视野越暗
细胞分类
依据:有没有以核膜为界限的细胞核
有:真核细胞 - 真核生物
无:原核细胞 - 原核生物
原核生物环状DNA集合区域叫做拟核
结构(基本结构)
- 植物和真菌:细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核
- 动物:细胞膜、细胞质、细胞核
关于原核生物
- 细菌
- 放线菌
- 支原体
- 衣原体
- 蓝细菌(蓝藻)
- 色球蓝细菌(球状)
- 念珠蓝细菌(手环状)
- 颤蓝细菌(柱状)
注意事项
细菌、放线菌、衣原体、蓝细菌结构与支原体有所不同
细菌、放线菌、衣原体、蓝细菌结构:细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核
支原体结构:细胞膜、细胞质、拟核
由此可见支原体没有细胞壁,原核生物不一定有细胞壁
蓝细菌中有叶绿素和藻蓝素进行光合作用,但是蓝细菌没有叶绿体
生物界多样性与统一性
多样性:真核生物与原核生物多种多样
统一性:都有相似的细胞膜、细胞质,并且以DNA为遗传物质
细胞生物与非细胞生物
- 细胞生物
- 真核生物
- 动物
- 植物
- 真菌
- 原核生物
- 细菌
- 放线菌
- 支原体
- 蓝细菌
- 衣原体
- 真核生物
- 非细胞生物
- 病毒(蛋白质外壳+DNA/RNA)
原核生物口诀:细线织蓝衣
三、细胞中的元素和化合物
统一性与差异性
细胞中的元素自然界都有 - 统一性
细胞中各元素含量与自然界不同 - 差异性
元素
- 最基本的元素:C
- 基本元素:C、H、O、N
- 主要元素:C、H、O、N、P、S
- 大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
- 微量元素:Mn、Fe、B、Zn、Mo、Cu
微量元素口诀:猛铁碰新木桶
拓展:植物O多,动物N多,不同动植物元素含量也不同
化合物
有机化合物:蛋白质、糖类、脂质、核酸
无机化合物:水、无机盐
含量
- 水 70%-90%
- 蛋白质 7%-10%
- 糖类、核酸 1%-1.5%
- 脂质 1%-2%
- 无机盐 1%-1.5%
注意
鲜重细胞最多的化合物:水
鲜重细胞最多的有机化合物:蛋白质
干重细胞最多的有机化合物:蛋白质
水
个体含水量
动物>植物;男性>女性;幼年>老年;鲜嫩>成熟
分类
- 自由水
- 含量:95.5%
- 作用:细胞内良好的溶剂,参与细胞代谢,运输营养物质和废物
- 结合水
- 含量:4.5%
- 作用:细胞结构的组成部分
无机盐
作用:维持细胞和生命体的生命活动
主要以离子形式存在,少部分以化合物形式存在
- Mg:构成叶绿素
- Fe(亚铁):构成血红蛋白
- Na:引起神经、肌肉兴奋
- Ca:抑制神经兴奋
- 含量过多产生肌无力,含量过少产生抽搐
- P:构成细胞膜、细胞核
缓冲离子
缓冲离子用于维持PH平衡
缓冲离子有
四、能源物质——糖类和脂质
糖类
糖类概况
糖类是主要的能源物质
组成元素:C、H、O
组成糖类的H和O之比为2:1,所以糖类也被称为碳水化合物
分类
- 单糖
- 小分子,不能水解,可以直接被细胞吸收
- 举例:葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖
- 二糖
- 由2分子单糖脱水缩合形成
- 举例:蔗糖、麦芽糖、乳糖
- 多糖
- 大分子,由多个单糖脱水缩合形成
- 举例:淀粉、纤维素、糖原、几丁质
拓展
种类 | 物质 | 分子式 | 分布 | 水解产物 |
---|---|---|---|---|
单糖 | 核糖 | 动植物细胞 | -- | |
单糖 | 脱氧核糖 | 动植物细胞 | -- | |
单糖 | 葡萄糖 | 动植物细胞 | -- | |
单糖 | 果糖 | 植物细胞 | -- | |
单糖 | 半乳糖 | 动物细胞 | -- | |
二糖 | 蔗糖 | 植物细胞 | 1分子乳糖+1分子葡萄糖 | |
二糖 | 麦芽糖 | 植物细胞 | 2分子葡萄糖 | |
二糖 | 乳糖 | 动物细胞 | 1分子半乳糖+1分子葡萄糖 | |
多糖 | 淀粉 | 植物细胞 | 麦芽糖[葡萄糖] | |
多糖 | 纤维素 | 植物细胞 | 纤维二糖[葡萄糖] | |
多糖 | 糖原 | 动物细胞 | 葡萄糖 | |
多糖 | 几丁质(壳多糖) | 甲壳类动物和昆虫的外骨骼 | 壳二糖[2-氨基葡萄糖] |
*注:[]内的是彻底水解的产物,多糖先水解成二糖,后水解成葡萄糖
还原糖与非还原糖
在检测糖类的过程中需要使用到斐林试剂,斐林试剂生成,在水浴加热的条件下被还原糖还原成砖红色的氧化亚铜
由此可见,斐林试剂无法检测非还原糖
还原糖:单糖二糖除蔗糖
非还原糖:多糖加蔗糖
脂质
组成元素:C、H、O、(N、P)
分类
- 脂肪(甘油三酯)
- 元素:C、H、O
- 组成部分:3分子脂肪酸+1分子甘油
- 作用:良好的储能物质;保温隔热;缓冲减压;保护内脏
- 与糖之间可以互相转化,脂肪含H多,氧化反应耗氧多
- 磷脂
- 元素:C、H、O、N、P
- 作用:构成生物膜的重要成分
- 固醇
- 元素C、H、O
- 种类
- 胆固醇:构成动物细胞膜的成分,参与脂质运输
- 性激素:促进人和动物生殖器官发育和生殖细胞的形成,维持第二性征
- 维生素D:促进人和动物Ca、P的吸收
- 注意:胆固醇是固醇类的前提,胆固醇可以转化为其他固醇类物质
五、蛋白质——生命活动的主要承担者
蛋白质概况
组成元素:C、H、O、N、(Fe、S)
Fe用于构成血红素,S是蛋白质的特征元素(二硫键-S-S-成分)
单体:氨基酸
氨基酸
种类(构成人体的共有21种)
必需氨基酸(8种):不能合成
非必需氨基酸(13种):不能合成
必须氨基酸口诀(会判断即可)
甲携来一本亮色书
甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸
氨基酸结构
可以看到,构成人体的氨基酸的结构是氨基()和羧基()连接在同一个碳原子上,碳原子同时还连接一个氢原子和一个R基
氨基酸的展开式如下图
注意,碳与氧之间形成两对共用电子对,所以使用双键进行连接
氨基酸的不同之处体现在R基,所以氨基酸多样性由R基决定
拓展
最简单,相对分子质量最小的氨基酸——甘氨酸
甘氨酸的R基是氢原子
下图为甘氨酸结构式
蛋白质的形成
蛋白质脱水缩合形成多肽(肽链)
多条肽链盘曲折叠形成蛋白质
下图为蛋白质脱水缩合图解
从图中我们可以看到,其中一个氨基酸的羧基的OH和另一个氨基酸的H形成水,剩余部分缩合形成了二肽
肽键替代了水的位置,图中标红的化学键为肽键(-CO-NH-)
注意
2个氨基酸脱水缩合形成二肽
3个及以上氨基酸脱水缩合多肽,n个氨基酸形成的多肽也叫做n肽
拥有氨基,碳原子和羧基的长链叫做主链,其余部分叫做侧链
多条肽链结合形成蛋白质时,由侧链的二硫键(-s-s-)或肽键连接
蛋白质合成的场所是核糖体
关于二硫键
二硫键由巯基脱氢形成,巯基形成二硫键的过程中脱去2个H
-SH + -SH -> -S-S- + 2H
多样性
蛋白质结构多样性的原因
- 氨基酸种类、数目、排列顺序多种多样
- 蛋白质空间结构多种多样
蛋白质
蛋白质的功能
- 结构:组成细胞
- 催化:酶
- 运输:血红蛋白
- 免疫:抗体
- 调节:胰岛素
口诀:狗催运面条
蛋白质的变化
- 变性
- 化学性质变化
- 例子:煎蛋,重金属中毒
- 成因:受外界影响,如高温、强酸强碱、酒精、重金属
- 发生改变:空间结构
- 盐析(蛋白质析出)
- 物理性质变化
- 例子:盐水泡菠萝
- 成因:盐溶液
- 发生改变:蛋白质溶解度
- 水解(蛋白质被分解为氨基酸)
- 化学性质变化
- 例子:蛋白酶分解蛋白质
- 成因:蛋白酶等
- 发生改变:肽键被破坏,吸水变回氨基酸
六、遗传物质——核酸
核酸概况
组成元素:C、H、O、N、P
单体:核苷酸
种类:核糖核酸,脱氧核糖核酸
核苷酸
种类
- 核糖核苷酸
- 组成核糖核酸
- 脱氧核糖核苷酸(脱氧核苷酸)
- 组成脱氧核糖核酸
结构
从图中我们可以发现,核苷酸由1分子磷酸,1分子五碳糖和含氮碱基三部分构成
若2C处为OH则五碳糖为核糖,这是个核糖核苷酸;若为H则五碳糖是脱氧核糖,这是个脱氧核糖核苷酸
核苷酸的不同之处体现在含氮碱基不同,一共有五种含氮碱基:A、T、C、G、U(腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤、尿嘧啶)
每一个核苷酸只能含有一种碱基
DNA和RNA各自有4种碱基,具体见下表
DNA | RNA |
---|---|
A、T、C、G | A、U、C、G |
由此可见,DNA和RNA共有的碱基是A、C、G
DNA独有T,RNA独有U
所以核苷酸共有八种,他们分别是
- 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
- 腺嘌呤核糖核苷酸
- 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸
- 胞嘧啶核糖核苷酸
- 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸
- 鸟嘌呤核糖核苷酸
- 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
- 尿嘧啶核糖核苷酸
编者简写成:A1,A2,C1,C2,G1,G2,T,U
核酸的形成
核苷酸的五碳糖3C处与另一个核苷酸的磷酸脱水缩合
如下图
磷酸二酯键替代了水的位置,类似于肽键
DNA链和RNA链的区别
RNA是单链,结构如同上图(RNA无空间结构)
DNA是双链,其中一条链与上图相同,另一条链相当于上图上下左右翻转,两条链的碱基再连接,形成双螺旋结构
核酸
核酸多样性的原因:核苷酸数目和排列顺序
核酸的功能
作为遗传物质(携带遗传信息,遗传信息就是核苷酸的排列顺序)
在生物体遗传、变异和蛋白质的合成中具有极其重要的作用
核酸的分布
- DNA
- 在真核生物中:主要分布在细胞核中,少量在细胞质中
- 在原核生物中:主要分布在拟核中
- RNA
- 在真核生物中:主要分布在细胞质中,少量在细胞核中
- 在原核生物中:分布在细胞质中
由此可见,细胞生物同时拥有DNA和RNA,非细胞生物(如病毒)只有DNA和RNA中的一种
小结
- 有机物
- 糖类
- 单糖和多糖为小分子,多糖为大分子
- 脂质
- 脂质是小分子
- 蛋白质
- 蛋白质是大分子,单体为氨基酸
- 核酸
- 核酸为大分子,单体为核苷酸
- 核酸由核苷酸组成,核苷酸的组成部分有核糖和脱氧核糖、磷酸、含氮碱基
- 糖类
七、检测
糖类(还原糖)的检测
有关还原糖请参阅糖类章节
- 原理
- 醛基(-CHO)与氢氧化铜反应
- 试剂
- 斐林试剂
- 甲液:0.1g/mL氢氧化钠溶液
- 乙液:0.05g/mL硫酸铜溶液
- 斐林试剂
- 使用方法
- 等量混合使用,现配现用
- 条件
- 水浴加热(50-65℃)
- 结果
- 砖红色沉淀(蓝色->砖红色)
- 检测的材料要求
- 含有还原糖的非红色材料
- 例子:梨、苹果等
蛋白质的检测
- 原理
- 碱性环境中,铜离子与肽键反应
- 试剂
- 双缩脲试剂
- A液:0.1g/mL氢氧化钠溶液
- B液:0.01g/mL硫酸铜溶液
- 双缩脲试剂
- 使用方法
- 先加入A后加入B
- 条件
- A加入1mL,B加入4滴
- 结果
- 产生紫色络合物(蓝色->紫色)
- 材料
- 例子:稀蛋清、大豆等
脂肪的检测
- 试剂
- 苏丹III或苏丹IV
- 使用方法
- 制作临时装片染色
- 条件
- 显微镜观察染色
- 结果
- 苏丹III变成橘黄色,苏丹IV变成红色
- 过程
- 花生子叶浸泡 - 切片 - 放在载玻片上 - 染色 - 漂洗(洗去浮色,使用50%酒精) - 观察
八、细胞壁和细胞膜
细胞壁
成分
糖类物质请参阅糖类章节
- 植物:纤维素+果胶
- 细菌:肽聚糖
- 真菌:几丁质
作用:支持和保护
特点:全透性(任何物质都可以随意通过)
细胞膜——细胞的边界
发展史
- 欧文顿 1895年 发现脂质物质更容易进出细胞,判断细胞膜由脂质构成
- 一段时间后科学家发现组成细胞膜的还有磷脂和胆固醇
- 戈特和格伦德尔 1925年 对红细胞进行研究发现组成细胞膜的脂质有两层
- 丹尼利和戴维森 1935年 发现组成细胞膜的还有蛋白质
- 罗伯特森 1959年 在显微镜下发现细胞膜有三层,暗-明-暗,推测是蛋白质-脂质-蛋白质组成的静态模型(但是静态模型其实是错误的,后人发现细胞膜具有流动性)
- 1970年 科学家通过荧光标记人鼠细胞融合证明了细胞膜具有流动性
- 辛格和尼克尔泰 1972年 提出细胞膜流动镶嵌模型(沿用至今)
细胞膜流动镶嵌模型
模型如下图,我们分四个部分依次来看
- 磷脂双分子层
- 脂质在细胞膜占比:50%
- 地位:细胞膜基本骨架
- 结构:两层磷脂尾对尾,他们的头具有亲水性,尾具有疏水性
- 蛋白质
- 占比:40%
- 形态
- 贯穿
- 镶嵌
- 嵌入
- 功能
- 运输(载体)
- 催化(酶)
- 地位:细胞膜的结构功能与蛋白质种类数目息息相关
- 关于甲胎蛋白:判断是否癌变的标志
- 多糖分子(六碳糖)
- 占比:2%-10%
- 分布:只分布在细胞膜外侧,不单独存在,依附于蛋白质或脂质
- 糖蛋白(糖被)与糖脂
- 结构
- 糖蛋白(糖被):蛋白质+多糖分子
- 糖脂:脂质+多糖分子
- 作用:细胞表面受体,参与细胞识别和信息传递
- 结构
小结
细胞膜大部分由脂质、蛋白质和少量糖类构成
细胞膜功能
- 将细胞与外界环境分隔开,保证细胞内代谢进行
- 控制物质进出(相对控制)
- 进行细胞间的交流
- 直接交流
- 例子:精卵结合
- 间接交流
- 详解:细胞间不接触,通过物质传递信息
- 例子:激素调节
- 胞间连丝(植物独有)
- 不使用糖蛋白,细胞间连丝交流
- 直接交流
细胞膜结构特点
具有一定的流动性,磷脂分子和大部分蛋白质能运动,而糖被相对固定
细胞膜功能特点
选择透过性,细胞膜上蛋白质种类决定了物质进出
九、细胞质
细胞质结构
细胞质由细胞质基质和细胞器(8种)构成
细胞质基质
细胞质基质成分:各种营养物质和酶
细胞质基质状态:不是固态,是胶质,所以也叫做细胞溶胶
细胞质基质作用:新陈代谢的主要场所
细胞器
细胞器有:线粒体、叶绿体、内质网、核糖体、高尔基体、中心体、液泡、溶酶体
知识百科
显微结构与亚显微结构
下文我们会依次讲解各种细胞器结构、功能和分布,要注意的是,细胞器结构的“外观”和“内部”分别是光学显微镜和电子显微镜观察到的结构,电子显微镜放大倍数足够大,所以我们透过细胞器膜(部分细胞器没有膜,下文会讲到)可以观察到内部结构,光学显微镜观察到的叫做显微结构,电子显微镜观察到的叫做亚显微结构,这是他们的不同
分离细胞器的方法:差速离心法
双层膜结构:部分细胞器具有两层细胞器膜,我们称之为内膜和外膜
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八大细胞器
线粒体
- 结构
- 外观:椭球型
- 内部:双层膜结构+线粒体基质,内膜向内折叠形成嵴
- 功能
- 细胞有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间”,为生命活动提供能量(90%)
- 分布
- 真核细胞
叶绿体
- 结构
- 外观:梭形
- 内部:双层膜结构+基粒+叶绿体基质
- 基粒
- 基粒由类囊体组成,类囊体的外膜叫做类囊体薄膜,类囊体薄膜上有叶绿素
- 功能
- 植物进行光合作用的场所,植物细胞的“养料制作车间”和“能量转换站”,为细胞提供能量(10%)
- 分布
- 植物的叶肉细胞
内质网
- 结构
- 外观:单层膜堆叠
- 内部:膜性管道结构
- 功能
- 进行蛋白质等大分子的合成、加工和运输
- 分布
- 真核细胞
- 分类
- 粗面内质网:附着有核糖体
- 光面内质网:不附着核糖体
高尔基体
- 结构:围绕着囊泡的单层膜结构
- 功能:对来自内质网的蛋白质等大分子加工、分类和包装
- 分布:真核细胞
溶酶体
- 结构
- 外观:球状(囊泡状)结构
- 内部:单层膜+内部水解酶
- 功能
- 分解衰老损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的细菌或病毒,是细胞的“消化车间”
- 分布
- 动物细胞
液泡
- 结构
- 外观:泡状结构
- 内部:单层膜+内部细胞液(营养物质)
- 功能
- 调节植物细胞内环境,使植物细胞保持坚挺
- 分布
- 成熟的植物细胞(根尖细胞除外)
核糖体
- 结构
- 外观:无膜,大小亚基构成的球状结构
- 内部:蛋白质+RNA(类似病毒结构)
- 功能
- 生产蛋白质
- 分布
- 所有细胞
- 分类
- 游离型核糖体(不附着在内质网上)
- 附着型核糖体(附着在内质网上)
中心体
- 结构:无膜,两个互相垂直的中心粒(蛋白质构成)+周围物质
- 功能:与细胞的有丝分裂有关
- 分布:动物+低等植物(藻类、地衣)细胞
小结
拥有双层膜结构:线粒体、叶绿体
拥有DNA和RNA的细胞器:线粒体、叶绿体(因为线粒体和叶绿体基质中含有DNA、RNA和酶)
只拥有RNA的细胞器:核糖体
拥有单层膜结构:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡
没有膜结构:核糖体、中心体
核糖体和中心体共同之处:无膜(即不含磷脂),由蛋白质构成
细胞器膜和细胞膜结构相似,这里不再赘述
细胞器的分布
动物 | 植物 |
---|---|
线粒体、内质网、高尔基体、核糖体 | |
溶酶体、中心体 | 液泡、叶绿体 |
真核细胞 | 原核细胞 |
---|---|
八大细胞器 | 核糖体 |
细胞器之间的协同工作
分泌蛋白(相当于细胞工厂的产品,合成完毕会运输到外部)的合成与运输
方法:放射性同位素3H标记亮氨酸
过程
线粒体为整个过程功能,也算作参与了合成
核糖体->内质网->高尔基体->细胞膜
具体分工状况
形成初步肽链
产品转送至内质网
形成最终肽链,粗加工形成初步空间结构
产品通过囊泡转送至高尔基体
加工形成最终空间结构,分类,包装
产品通过囊泡转送至细胞膜
将最终产品(分泌蛋白)送至体外
供能
细胞骨架
细胞骨架是蛋白质纤维
作用:维持细胞形态,稳定支撑细胞器,与细胞生命活动相关
运动:胞质环流(通常为逆时针,通过观察叶绿体)
生物膜系统
组成
细胞膜+核膜+细胞器膜等结构共同组成
十、细胞核
细胞核相关实验
对应人教版生物必修一54页、55页
(1)黑白美西螈
取黑美西螈细胞核和白美西螈去核卵细胞合并,孵化出的美西螈呈黑色
结论:美西螈颜色由细胞核控制
(2)蝾螈受精卵横缢
将蝾螈受精卵使用细线紧箍,只剩小部分细胞质相连。两部分细胞一部分有核一部分无核,有核部分分裂,无核部分不分裂。再将一个细胞核挤到无核部分,无核部分也开始分裂,最终都能形成胚胎,有核部分发育快,无核部分发育较慢
结论:细胞核控制细胞分裂和分化
(3)变形虫去核实验
变形虫切成两半,一半有核一半无核,无核一半最终死亡,有核一半正常。再将有核一半的核取出,核死亡,有核一半表现和无核一半相同,再及时把另一只变形虫细胞核植入有核一半,有核一半又会恢复正常
结论:细胞核控制细胞正常生活,生长,代谢
(4)伞藻嫁接实验和核移植
伞藻结构如下图
嫁接实验
将A藻和B藻的伞帽切下,交换伞柄,发现再长出的伞帽还是和以前相同;继续试验,再将A藻和B藻的伞帽切下,交换假根,发现A藻长出B伞帽,B藻长出A伞帽,说明伞藻性状由假根决定
核移植实验
为了进一步确定哪一部分在起作用,我们继续试验;取C藻D藻,交换细胞核,发现C藻长出D伞帽,D藻长出C伞帽,我们可以确定是假根中的细胞核在起作用
结论:生物体性状主要是由细胞核决定的
细胞核结构
由上图可知,细胞核主要有四个结构
- 核膜
- 双层膜结构,与其他生物膜类似,将核内物质和细胞质分隔开
- 核孔
- 实现核质之间的物质交换和信息交流,是大分子通道
- 注意:可以通过的大分子有蛋白质和RNA,DNA不可通过核孔
- 核仁
- 与某种RNA的合成以及核糖体形成有关
- 染色质
- 组成:DNA+蛋白质
- 作用:遗传物质的载体
- 与染色体的区别:同一物质在细胞不同时期的不同状态,染色质是丝状,染色体高度螺旋化形成螺旋状
- 特点:易被碱性染料(甲紫、醋酸洋红等)染成深色
细胞核功能
细胞的遗传信息库,细胞代谢和遗传的控制中心
注意!细胞生物都以DNA为遗传物质
十一、跨膜运输
渗透作用
实验装置
装置如下图
知识百科
蔗糖溶液比清水浓度高,相对体积含水少;水会从含水多的地方进入含水少的地方(浓度低向浓度高)
半透膜:可以透过小分子的膜,大分子无法通过,如二糖,多糖,蛋白质
实验现象:水从b进入a,a液面上升,b液面下降,在达到一定程度后停止(a内液体压强与浓度差产生的力相平衡);若使用吸管吸出a内液体,b内液体会继续进入a直至平衡,但高度差比之前小(原因是水进入a时稀释了a,浓度差变小,无法维持之前的高度)
渗透作用定义:溶剂分子通过半透膜的扩散
渗透作用条件:有半透膜,膜两侧溶液浓度存在浓度差
动物细胞吸水和失水
原理:渗透作用(细胞膜与半透膜类似)
现象
- 细胞浓度大于外界浓度:细胞吸水涨破
- 细胞浓度小于外界浓度:细胞失水皱缩
- 细胞浓度等于外界浓度(例如0.9%生理盐水):水分进出平衡,细胞正常进行生命活动
知识百科
等渗,高渗和低渗
等渗:与题目中的浓度相同
高渗:比题目中的浓度大,即易吸水
低渗:比题目中浓度小,即易失水
植物细胞吸水和失水
发生范围:细胞液与外界溶液
实验
材料:洋葱鳞片叶外表皮细胞(因为其中的紫色大液泡易观查)
过程:准备正常状态下的洋葱鳞片叶外表皮细胞,观察正常状态;加入0.3g/mL蔗糖溶液,观察细胞失水现象;滴加清水,观察细胞吸水现象
请注意,本实验是一个细胞的连续变化,没有更换细胞和装片
观察:使用低倍镜(唯一一个使用低倍镜观察的实验)
正常细胞状态如下图
失水细胞如下图
细胞吸水如下图
没有图,其实就类似于正常细胞那幅图,相较于失水细胞,液泡变大,紫色变浅
质壁分离及复原现象
在动物细胞吸水和失水中,我们提到动物细胞细胞膜类似于半透膜,所以会产生渗透作用,那么在植物细胞中,什么类似于半透膜呢?还是细胞膜吗?
现象原因:
a.细胞膜+液泡膜+两膜之间的细胞质相当于我们的半透膜,也称作原生质层,原生质层两侧是液泡中的细胞液和外界溶液,是他们两个之间有渗透作用,所谓质壁分离是原生质层和细胞壁分离
b.细胞壁的伸缩性比原生质层小(细胞壁也具有一定伸缩性)
c.外界溶液与细胞液之间的浓度差
现象:
- 临时装片(正常状态):水分进出平衡
- 0.3g/mL蔗糖溶液:细胞失水 -> 质壁分离
- 清水:细胞吸水 -> 质壁分离复原
小分子物质跨膜运输
跨膜运输分两类:被动运输、主动运输
被动运输
- 定义:物质以扩散方式进出细胞,不消耗细胞能量
- 条件:顺浓度梯度(高浓度向低浓度)
- 类型
- 自由扩散(简单扩散)
- 条件:顺浓度梯度
- 例子:气体、脂质、乙醇进入细胞
- 影响运输速率的因素:浓度差(正相关)
- 协助扩散(易化扩散)
- 条件:顺浓度梯度+转运蛋白
- 例子:大部分水、葡萄糖进入红细胞、少部分离子(如Na+内流)
- 影响运输速率的因素:浓度差(正相关),转运蛋白种类和数量
- 自由扩散(简单扩散)
知识百科
“高浓度向低浓度”详解
具体来说分为两种,特定离子(溶质)和水(溶剂)。对于特定离子,是高浓度向低浓度扩散,比如说钠离子浓度高的地方会向钠离子浓度低的地方扩散;对于水,也是从水含量高的地方向水含量低的地方转移,但是前文曾经提到过,细胞吸水和失水是浓度低向浓度高转移,这是为什么呢?仔细思考一下发现,水是溶剂,而浓度是相对于溶质来说的,也就是说,浓度越高,单位体积下含水量越低;浓度越低,单位体积下含水量越高。而这个浓度是单位体积内所有溶质分子的个数,与特定离子不同,这里是总浓度
总结一下,特定离子从这种离子浓度高的地方转移到浓度低的地方,比如钠离子浓度高的地方转移到钠离子浓度低的地方,钾离子浓度高的地方转移到钾离子浓度低的地方;水从总浓度低的地方转移到总浓度高的地方
转运蛋白
转运蛋白有两种分类形式,一种是根据他们转运什么分类,比如说转运水分子的转运蛋白,转运xx的xx转运蛋白;另一种是根据他们的工作方式分类,分为载体蛋白和通道蛋白,载体蛋白用于主动运输,在接受能量后改变自身形态将物质运输,运输完毕后形态再复原,通道蛋白自身不变形,仅通过受体协助运输物质
一些补充
一些朋友不知道什么是正相关,简单来说就是成正比,拿上文举例,运输速率与浓度差成正相关就是浓度差越大运输速率越快
主动运输
- 定义:物质逆浓度梯度进行跨膜运输,需要载体蛋白协助,同时要消耗细胞内化学反应释放的能量
- 条件:逆浓度梯度(浓度低向浓度高)、载体蛋白、能量
- 例子:葡萄糖、氨基酸进入小肠上皮细胞、大部分离子(例如Na+外流)
- 影响运输速率的因素:浓度差(正相关)、载体蛋白种类和数量、能量的多少
大分子物质跨膜运输
原理:细胞膜流动性
方式:胞吞、胞吐
条件:消耗能量
实质:细胞膜形成囊泡将大分子物质送进细胞,过程中不需要转运蛋白
十二、酶
酶的定义
活细胞中具有催化作用的有机物
酶的作用
实验
比较过氧化氢在不同条件下分解
实验分四组:自然状态、加热、无极催化剂FeCl3、肝脏研磨液(含有过氧化氢酶)
具体请看下方图解
具体过程:四支试管各加入2mL过氧化氢,1是对照组不进行操作,2进行90℃水浴加热,3加入2滴FeCl3溶液,4加入2滴肝脏研磨液
对比
对比四支试管产生氧气的量——放入点燃的卫生香观察燃烧状况
火焰旺盛:4>3>2>1
结论
酶的作用是促进化学反应进行,加快反应速率
实验思路
控制变量+设计对照
酶的本质
降低化学反应活化能
知识百科
活化能:物质由常态转化为易发生化学反应的活跃状态
加热与催化剂本质的不同:加热是为物质提供能量以快速到达活化能,而并没有改变活化能;无机催化剂和有机催化剂是降低活化能,酶比无机催化剂作用更显著,效率更高
发展史
切赫和奥特曼:观察原核细胞发现RNA也有生物催化功能
酶的组成
大部分是蛋白质,少部分是RNA
酶的特性
酶在体内体外都可以发挥作用,作用后不失活,量不减少
(1)高效性:相较于无机催化剂效率高得多
(2)专一性:每种酶只催化一种或一类反应
(3)作用条件较温和:每种酶工作环境的PH值有所不同,酶在自己认为较温和的条件下发挥作用
酶 | PH |
---|---|
唾液酶 | 6.2~7.4 |
胃内的酶 | 0.9~1.5 |
小肠酶 | 7.6 |
本篇完