高一生物必修一考点(3)
第五章细胞的能量供应和利用
第一节降低反应活化能的酶
一、细胞代谢与酶
1、细胞代谢的概念：细胞内每时每刻进行着许多化学反应，统称为细胞代谢.
3、酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
4、酶的特性：专一性，高效性，作用条件较温和(最适温度，最适pH)
5、活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。机理：降低活化能。实质：降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
二、影响酶促反应的因素
1、 底物浓度。2、 酶浓度。3、 PH值：过酸、过碱使酶失活
4、 温度：高温使酶失活。低温降低酶的活性，在适宜温度下酶活性可以恢复。
三、实验
1、 比较过氧化氢酶在不同条件下的分解(过程见课本P79)
实验结论：酶具有催化作用，并且催化效率要比无机催化剂Fe3+高得多
控制变量法：变量、自变量、因变量、无关变量的定义。
对照实验：除一个因素外，其余因素都保持不变的实验。
原则：对照原则，单一变量的原则。
2、 影响酶活性的条件(要求用控制变量法，自己设计实验)
建议用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，用过氧化氢酶探究PH对酶活性的影响。
第二节细胞的能量“通货”——ATP
1、 直接给细胞的生命活动提供能量的有机物——ATP(是细胞内的一种高能磷酸化合物，中文名称叫做三磷酸腺苷)
2、ATP分子中具有高能磷酸键
ATP是三磷酸腺苷的缩写，结构式可简写成A—P～P～P，A代表腺苷，P代表磷酸集团，～代表高能磷酸键。ATP可以水解(高能磷酸键水解)，远离A的～易断裂(释放能量);易形成(储存能量)。
3、ATP和ADP可以相互转化(酶的作用)
ADP + Pi+ 能量 ATP
ATP ADP + Pi+ 能量
ATP和ADP的相互转化时时刻不停的发生并且处于动态平衡之中。
4、ATP水解时的能量用于各种生命活动。
ADP转化为ATP所需能量来源：
动物和人：呼吸作用
绿色植物：呼吸作用、光合作用
ATP的利用
吸能反应一般与ATP水解相联系;放能反应一般与ATP的合成有关。
第三节ATP 的主要来源——细胞呼吸
呼吸作用的实质：细胞内有机物的氧化分解，并释放能量。
细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化塘或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。
细胞呼吸的方式
实验：探究酵母菌细胞呼吸的方式
材料：新鲜的食用酵母菌(生殖快，细胞代谢旺盛，实验效果明显。)
检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
有氧呼吸
有氧呼吸的主要场所是线粒体。
线粒体的内膜上和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶，少量的DNA。
一般地说，线粒体均匀的分布在细胞质中，肌质体是由大量变性的线粒体组成的。
有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖，反应方程式可以简写成：
总反应式：C6H12O6 +6O2 6CO2 +6H2O +大量能量(38ATP)(2ATP) (2ATP)(34ATP)
第四节能量之源——光与光合作用
一、 捕获光能的色素
叶绿体中的色素有4种，他们可以归纳为两大类：
叶绿素(约占3/4)：叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素b(黄绿色)
类胡萝卜素(约占1/4)：胡萝卜素(橙黄色)
叶黄素(黄色)
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色。
二、实验——绿叶中色素的提取和分离
1 实验原理：绿叶中的色素都能溶解在层析液(有机溶剂如无水乙醇和丙酮)中，且他们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
2 方法步骤中需要注意的问题：(步骤要记准确)
(1)研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的作用是什么?二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中的色素被破坏。(3)滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液?防止细线中的色素被层析液溶解。(4)滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?有四条色带，自上而下依次是橙黄色的胡萝卜素，黄色的叶黄素，蓝绿色的叶绿素a，黄绿色的叶绿素b。最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素。
三、捕获光能的结构——叶绿体
结构：外膜，内膜，基质，基粒(由类囊体构成)。与光合作用有关的酶分布于基粒的类囊体及基质中。光合作用色素分布于类囊体的薄膜上。吸收光能的四种色素和光合作用有关的酶，就分布在类囊体的薄膜上。类囊体在基粒上。
叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必须的酶。
四、光合作用的原理
1、光合作用的探究历程：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
植物更新空气。
植物进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。
光合作用的产物除氧气外还有淀粉。
光合作用释放的氧气来自水。(同位素标记法)
CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。
2、光合作用的过程： (熟练掌握课本P103下方的图)
总反应式：CO2+H2O (CH2O)+O2 ，其中(CH2O)表示糖类。
根据是否需要光能，可将其分为光反应和暗反应两个阶段。
(1)光反应阶段：必须有光才能进行
场所：类囊体薄膜上
反应式：
水的光解：H2O 1/2O2+2[H]
ATP形成：ADP+Pi+光能 ATP
光反应中，光能转化为ATP中活跃的化学能
(2)暗反应阶段：有光无光都能进行
场所：叶绿体基质
CO2的固定：CO2+C5 2C3
C3的还原：2C3+[H]+ATP (CH2O)+C5+ADP+Pi
暗反应中，ATP中活跃的化学能转化为(CH2O)中稳定的化学能
联系：光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供合成ATP的原料ADP和Pi
五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用
(1)光对光合作用的影响
①光的波长
叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。
②光照强度
植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加
③光照时间
光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。
(2)温度
温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光合速率降低。
生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。
(3)CO2浓度
在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。
生产上使田间通风良好，供应充足的CO2
(4)水分的供应当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。
生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。
六、化能合成作用
概念：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。
如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3。硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，将CO2和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动.
举例：硝化细菌、硫细菌、铁细菌、氢细菌
自养型生物：绿色植物、光合细菌、化能合成性细菌
异养型生物：动物、人、大多数细菌、真菌
第6章细胞的生命历程
第1节细胞的增殖
一、限制细胞长大的原因：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。细胞核控制范围(核质比)大→cell小。
二、细胞增殖
1.细胞增殖的意义：生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础
2.真核细胞分裂的方式：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。
(一)细胞周期
(1)概念：指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。
(2)两个阶段：
分裂间期：从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前
分裂期：分为前期、中期、后期、末期
(二)植物细胞有丝分裂各期的主要特点：
1.分裂间期
特点：分裂间期所占时间长。完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
结果：每个染色体都形成两个姐妹染色单体，呈染色质形态
2.前期
特点：①出现染色体、出现纺锤体②核膜、核仁消失
染色体特点：1、染色体散乱地分布在细胞中心附近。2、每个染色体都有两条姐妹染色单体
3.中期
特点：①所有染色体的着丝点都排列在赤道板上 ②染色体的形态和数目最清晰
染色体特点：染色体的形态比较固定，数目比较清晰。故中期是进行染色体观察及计数的最佳时机。
4.后期特点：①着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体。并分别向两极移动。②纺锤丝牵引着子染色体分别向细胞的两极移动。这时细胞核内的全部染色体就平均分配到了细胞两极
染色体特点：染色单体消失，染色体数目加倍。
5.末期
特点：①染色体变成染色质，纺锤体消失。②核膜、核仁重现。③在赤道板位置出现细胞板，并扩展成分隔两个子细胞的细胞壁
参与的细胞器：
间期：核糖体，中心体
前期：中心体(复制形成纺锤体)
末期：高尔基体(细胞壁的合成)
线粒体全过程。
有单体出现时，DNA与染色体数目相同，单体消失时，DNA数目为染色体的2倍。
三、植物与动物细胞的有丝分裂的比较
不同点：植物细胞 前期纺锤体的来源 由两极发出的纺锤丝直接产生 末期细胞质的分裂 细胞中部出现细胞板形成新细胞壁将细胞隔开
动物细胞 由中心体周围产生的星射线形成。细胞中部的细胞膜向内凹陷使细胞缢裂
相同点：1、都有间期和分裂期。分裂期都有前、中、后、末四个阶段。
2、分裂产生的两个子细胞的染色体数目和组成完全相同且与母细胞完全相同。染色体在各期的变化也完全相同。
3、有丝分裂过程中染色体、DNA分子数目的变化规律。动物细胞和植物细胞完全相同。
五、有丝分裂的意义：
将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。从而保持生物的亲代和子代之间的遗传性状的稳定性。
六、无丝分裂：
特点：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。但是有遗传物质的复制和平均分配。例：蛙的红细胞
第二节细胞的分化
一、细胞的分化
(1)概念：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)过程：受精卵 增殖为多细胞 分化为组织、器官、系统 发育为生物体
(3)特点：持久性、稳定不可逆转性、普遍性
分裂结果：增加细胞的数目
分化结果：增加细胞的种类
细胞分化是生物个体发育的基础。使多种生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。基因进行选择性表达。
二、细胞全能性:
(1)体细胞具有全能性的原因
由于体细胞一般是通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的DNA分子，因此，分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能。
(2)植物细胞全能性
高度分化的植物细胞仍然具有全能性。特点：①高度分化 ②基因没改变
例如：胡萝卜跟根组织的细胞可以发育成完整的新植株
(3)动物细胞全能性
高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但是，细胞核仍然保持着全能性。例如：克隆羊多莉
全能性大小：受精卵>生殖细胞>体细胞
第三节细胞的衰老和凋亡
一、细胞的衰老
1、个体衰老与细胞衰老的关系
单细胞生物体，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
多细胞生物体，个体衰老的过程就是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2、衰老细胞的主要特征：
1)在衰老的细胞内水分 减少。
2)衰老的细胞内有些酶的活性 降低。
3)细胞内的 某些色素 会随着细胞的衰老而逐渐积累。
4)衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深。
5)细胞膜的通透性功能改变，使物质运输功能降低。
3、细胞衰老的学说：(1)自由基学说(2)端粒学说
二、细胞的凋亡
1、概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡
2、意义：细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。完成正常发育，维持内部环境的稳定，抵御外界各种因素的干扰。
3、与细胞坏死的区别：细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
细胞凋亡是一种正常的自然现象。
第4节细胞的癌变
1、癌细胞的概念：
外因：致癌因子
内因：遗传物质发生变化
不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞叫癌细胞。
2、癌细胞的主要特征
适宜的条件下，无限增殖;形态结构发生显著变化;表面发生变化，糖蛋白等物质减少，黏着性显著降低，容易在体内分散和转移;游离核糖体增多。
3、致癌因子分三类：物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子
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。
抑癌细胞主要是阻止细胞不正常的增殖。
4. 细胞癌变的原因：致癌因子使细胞的原癌基因和抑癌细胞发生突变，导致正常细胞转化为癌细胞。
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