高一生物教学基础知识梳理(2)
第三单元 细胞代谢
一、物质进出细胞的方式
(1)一个典型的渗透装置必须具备的条件是具有一层半透膜。
(2)植物细胞内原生质层可以看作是半透膜，动物细胞的细胞膜可以看作是半透膜，所以都可以发生渗透吸水。
(3)细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质体是指植物细胞除去细胞壁以后的结构。
(4)物质跨膜运输的方式有自由扩散，例如氧和二氧化碳进出细胞膜;协助扩散，例如葡萄糖穿过红细胞的细胞膜;主动运输，例如 Na + 、K + 穿过细胞膜。
(5)自由扩散、协助扩散和主动运输的区别如下：
自由扩散协助扩散主动运输
运输方向顺浓度梯度
高浓度→低浓度顺浓度梯度
高浓度→低浓度逆浓度梯度
低浓度→高浓度
载体不需要需要需要
能量不消耗不消耗消耗
举例O2、CO2、H2O、N2
甘油、乙醇、苯、尿素葡萄糖进入红细胞Na+ 、K+、Ca2+等离子;
小肠吸收葡萄糖、氨基酸
拓展：
①溶液中的溶质或气体可发生自由扩散，溶液中的溶剂发生渗透作用;渗透作用必须具备两个条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。
(6)细胞通过胞吞摄取大分子，通过胞吐排出大分子。
四、酶与 ATP
1.酶在代谢中的作用
(1)酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。
(2)酶的生理作用是催化。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。
拓展：
①同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
②过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在低温，如 0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。
2.ATP在能量代谢中的作用
(3)ATP 的结构简式是 A—P～P～P，其中 A 代表腺苷，T 是三的意思，P 代表磷酸基团。
(4)ATP和ADP的转化
(ATP在细胞内含量少、生成速度快、生成总量多。)
注意：①酶不同：酶1是水解酶，酶2是合成酶;
②能量来源不同：ATP水解释放的能量，来自高能磷酸键的化学能，并用于生命活动;合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。
③场所不同：ATP水解在细胞的各处。ATP合成在线粒体，叶绿体，细胞质基质。
拓展：
①动物体内合成ATP 的途径是呼吸作用，植物物体内合成 ATP 的途径是呼吸作用和光合作用。
②ATP 在细胞内的含量不多。
③ATP 与 ADP 相互转化不是可逆反应，因为反应的场所、酶不同。
五、细胞呼吸
(1)有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP 的过程。
拓展：
①细胞进行有氧呼吸时最常直接利用的物质是葡萄糖。
(2)无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
拓展：
①高等植物在水淹时，无氧呼吸的产物是酒精和CO2。
②马铃薯、玉米胚进行无氧呼吸的产物是乳酸。
③高等动物和人剧烈运动时，骨骼肌进行无氧呼吸的产物是乳酸。
⑤无氧呼吸的部位是细胞质基质
(3)有氧呼吸和无氧呼吸第一个阶段完全相同，有氧呼吸二、三阶段和无氧呼吸的第二阶段的物质变化和场所不同。
利用光合作用原理在农业上的应用有：在冬季通过温室、大棚为农作物提供合适的温度;种植阴生植物要遮荫;通过合理密植、套种等措施提高作物产量。
利用呼吸作用原理在农业生产中的应用有：对稻田举行定期排水，防止水稻幼根因缺氧而腐烂;农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。
拓展：
① 热点：测定光合速率必须在光下进行，测定呼吸速率必须在暗中进行。
② 新疆哈密瓜较甜的原因是日照充足、光照强、昼夜温差大。
③ 降低大棚内的温度，减少呼吸消耗
(4)细胞呼吸能为生物体的生命活动提供能量，能为体内其他化合物的合成提供原料。
六、光合作用
1.光合作用的基本过程
(1)光合作用的反应式可表示为：
6CO2+12H2O 光能、叶绿体 C6H12O6 +6O2+6H2O
或CO2 + H2O 光能、叶绿体 (CH2O) + O2
(2)概述光合作用的过程(光反应和暗反应)
比较项目光反应暗反应
需要条件光、色素、酶多种酶
时间短促较缓慢
反应场所叶绿体基粒(类囊体的薄膜上)叶绿体基质
物质变化水的光解：2H2O 光 4[ H ]+O2
ATP的合成：ADP+Pi+能量酶ATPCO2的固定：CO2 +C5 酶 2C3
C3的还原：2C3 [ H ]，ATP,多种酶 (CH2O)+C5
能量变化光能→活跃的化学能(储存在ATP中)活跃的化学能→稳定的化学能(储存在有机物中)
完成标志O2的释放，ATP和[ H ]的生成葡萄糖等有机物的生成
两者关系光反应为暗反应提供能量(ATP)和还原剂([ H ]);暗反应为光反应提供ADP和Pi
拓展：
①光反应需要酶。
②光合作用产生的葡萄糖和水中的氧元素来自反应物中的 CO2。
③暗反应能在光下进行。
④与光反应进行有关的非生物因素：光、温度、水。
⑤与暗反应进行有关的非生物因素：温度、CO2。
⑥从外界吸收来的CO2 不能直接被[H]还原，CO2需要先被固定成为 C3，C3直接被[H]还原。
⑦光反应中，光能转变为活跃的化学能。
⑧暗反应阶段的能量变化是活跃的化学能转变为稳定的化学能。
⑨当CO2不足时，植物体内 C3、ATP、C5、[ H ]的含量变化分别是下降、上升、上升、上升。当光照不足时，植物体内 C3、ATP、C5、[ H ]的含量变化分别是上升、下降、下降、下降。
⑩光合速率的测定：一般采用的指标如单位时间内氧气的释放量、单位时间内 CO2 的吸收量、单位时间内植物重量(有机物)的变化量。
2.影响光合作用速率的环境因素
(3)提高农作物对光能的利用率的措施有延长光合作用时间、增加光合作用面积、提高光合作用效率。
(4)光合作用效率是植物光合作用中，产生有机物中所含能量与光合作用中吸收的光能的比值。提高农作物的光合作用效率有：给植物提高适宜的光照强度、温度，给植物提供充足的 CO2、
H2O和矿质元素(无机盐)。
3、化能合成作用：除了绿色植物，自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。例如生活在土壤中的硝化细菌。
第四单元 细胞的生命历程
一、细胞的增殖
1.细胞的生长和增殖的周期性
(1)连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，是一个细胞周期。具有连续分裂能力的细胞具有细胞周期，如植物根尖分生区细胞、受精卵细胞等。
2.细胞的有丝分裂
(2)一个细胞周期从一次分裂完成时开始。
(3)分裂间期细胞内发生的主要变化是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。
拓展：用3H 标记胸腺嘧啶，可以研究间期DNA分子的复制。
(4)细胞分裂期各阶段的变化特点是:
前期：核仁解体、核膜消失，出现纺锤丝形成纺锤体，染色质螺旋化成为染色体，散乱地分布在纺锤体的中央。
中期：所有染色体的着丝点排列在赤道板上。
后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，纺锤丝牵引子染色体向细胞两极移动。
末期：染色体变成染色质，纺锤丝消失，出现新的核膜和核仁，一个细胞分裂成为两个子细胞。
(5)记住细胞有丝分裂DNA、染色体的变化曲线图 (熟练、重点)
(6)在细胞分裂的中期，染色体的形态比较固定、数目比较清晰。
(7)动物细胞与植物细胞有丝分裂过程基本相同，不同的特点是：动物细胞在间期中心体倍增，在前期两组中心粒分别移向细胞两极，在中心粒的周围，发出星射线构成纺锤体;而植物细胞在前期从细胞两极发出纺锤丝。动物细胞分裂的末期细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分;植物细胞末期在赤道板的位置出现细胞板，细胞板由细胞的中央向四周扩展，逐渐形成新的细胞壁。
拓展：
①动物细胞有丝分裂前期纺锤体的形成主要与中心体有关。
②植物细胞分裂末期新的细胞壁的形成与高尔基体有关。
③细胞分裂的过程中还需要核糖体、线粒体的参与。
(8)细胞有丝分裂的重要特征是出现纺锤丝和染色体，有丝分裂后两个子细胞中的核中遗传物质和染色体的数量与有丝分裂前亲代细胞相同。
3.细胞的无丝分裂
(9)蛙的红细胞的分裂过程中，细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核;接着整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。
拓展：
①蛙的红细胞的分裂是无丝分裂，哺乳动物的红细胞无核，也不能进行分裂。
②在无丝分裂过程中有 DNA 的复制。
二、细胞的分化、癌变、衰老和凋亡
1.细胞的分化
(1)在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。
(2)细胞分化发生在生物体的整个生命进程中。
(3)细胞分化是一种持久性变化，分化导致的稳定性差异一般是不可逆转的。
2.细胞的全能性
(4)细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。细胞具有全能性的原因是细胞包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
(5)植物细胞全能性表达需要的条件是植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其它外界条件的作用下，就可能表现出全能性。
拓展：
①细胞分化的过程中遗传物质没有发生改变。
②同一个体不同细胞中DNA相同，RNA、蛋白质不完全相同，因为细胞分化过程中发生了基因的选择性表达。
3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系
(6)生命体的衰老和死亡与细胞的衰老和死亡不是同步进行的，例如幼年个体体内有些细胞在衰老和死亡，老年个体体内也有新产生的细胞。
(7)衰老细胞主要具有以下特征：
细胞内的水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢;细胞内多种酶的活性降低;细胞内的色素随细胞衰老而逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞正常的生理功能;细胞内呼吸速率减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深;细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。
拓展：老年人的皱纹、白发及色斑如何解释?
皱纹产生的准确机理比较复杂，皱纹的产生与代谢减慢、皮肤衰老等有关。
由于头发基部的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，所以老年人头发变白。老年斑是由于细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累造成的。衰老细胞中出现色素聚集，主要是脂褐素的堆积。脂褐素是不饱和脂肪酸的氧化产物，是一种不溶性颗粒物。不同的细胞在衰老过程中脂褐素颗粒的大小也有一定的差异。皮肤细胞的脂褐素颗粒大，就出现了老年斑。
4.癌细胞的主要特征及防治
(8)癌细胞主要有以下特征：
在适宜条件下，癌细胞能够无限增殖;癌细胞的形态结构发生显著变化;癌细胞的表面发生了变化，由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。
(9)人和动物体的染色体上存在原癌基因和抑癌基因。原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程;抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使得原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
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