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第二章 细胞的结构
第一节 细胞概述
课标领航
通过本节学习，我能够
1．简述细胞学说的基本观点。
2．举例说明细胞的大小、数目和种类。
3．总结高倍镜使用的方法、步骤与注意事项。
【重点】 细胞学说的内容，显微镜的使用。
【难点】 显微镜的使用方法。
关于人体内最大的细胞有各种说法：按细胞直径来说，要数卵细胞，其直径约200 μm；以细胞长度而言，当为骨骼肌细胞，长的可超过4 mm；而以细胞突出的长度来划分，当之无愧的是神经细胞。神经细胞的轴突，长的可达1 m以上，故神经元可称之为体内最大的细胞了。
你还了解哪些细胞？它们有哪些相同点和不同点？
情景导引
核心要点突破
知能过关演练
第一节 细胞概述
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞学说
1．细胞学说的发展史
(1)显微镜的发明者是英国科学家______，1665年，他在显微镜下观察软木塞薄片时，发现软木片是由许多小室组成的，从而将小室命名为Cella，即_________。
(2)德国人_______、________、_______均提出了各自的关于细胞学说的观点。
胡克
细胞
施莱登
施万
菲尔肖
19世纪有三大发现，其中有细胞学说、进化论，进化论阐明各种生物都有或远或近的亲缘关系，细胞学说为进化论提供了有力的证据，其证据是什么？
【提示】 一切动物和植物都是由细胞构成的。
思考感悟
2．细胞学说的主要内容
(1)所有的生物都是由一个或多个_____组成的。
(2)细胞是所有生物的_______________的单位。
(3)所有的细胞必定是由已存在的_____产生的。
二、细胞的大小、数目和种类
1．大小
(1)最小的细胞是细菌类的__________的细胞，最大的细胞是鸵鸟蛋的___________。
(2)细胞的大小以_________计。
细胞
结构和功能
细胞
支原体
卵黄
微米
2．数目
(1)生物体的增大，不是由于细胞________的增大，而是由于细胞_______的增多。
(2)细胞体积增大，其表面积与体积之比就相对___________。
3．种类
(1)根据细胞结构中是否有由_______包被的细胞核，我们将细胞分为___________和_________。
体积
数目
变小
核膜
原核细胞
真核细胞
(2)由原核细胞组成的生物称为__________，主要是各种______；由真核细胞组成的生物称为___________，包括_______、_______和_____等绝大多数生物。
(3)习惯上，人们把真核细胞分为________、__________和_________3个部分，植物细胞外层还有__________。
原核生物
细菌
真核生物
植物
动物
真菌
细胞膜
细胞质
细胞核
细胞壁
核心要点突破
细胞学说及其建立过程
年代 科学家 发现及结论
1665年 英国科学家罗伯特·胡克 用自制的显微镜观察软木塞薄片，看到很多蜂窝状小室，取名为细胞
1838年 德国植物学家施莱登 在他撰写的《植物发生论》中提出所有的植物都是由细胞组成的
年代 科学家 发现及结论
1839年 德国动物学家施万 在他《关于动物的结构和生长的一致性的显微研究》的论文中提出所有的动物都是由细胞组成的
1859年 德国科学家菲尔肖 提出所有的细胞都必定来自已存在的活细胞
细胞学说主要内容 (1)所有的生物都是由一个或多个细胞组成的
(2)细胞是所有生物的结构和功能的基本单位
(3)所有的细胞必定是由已存在的细胞产生的
(1)细胞学说是现代生物学的基础，细胞学是生物学的重要分支。
(2)由于电子显微镜的使用和相应技术的发展，细胞中的许多细微结构被陆续发现。
(3)由于生物化学和分子生物学的快速发展，细胞学已发展为细胞生物学。
特别提醒
下列关于细胞学说的叙述，错误的是( )
A．体现了生物界的统一性
B．说明生物之间存在一定的亲缘关系
C．说明新细胞只有通过细胞分裂才能产生
D．明确了细胞是生物体结构和功能的基本单位
例1
【思路点拨】 本题考查的是对细胞学说的理解，可按以下思路分析：
【尝试解答】 __C__
【互动探究】 (1)一切生物都是由细胞组成的对吗？
(2)细胞学说能否体现了生物学的多样性？
【提示】 (1)不对，如病毒。 (2)不能。
理解细胞学说内容时常出现的误区
认为新细胞只能通过老细胞分裂产生。除了细胞分裂会产生新细胞外，细胞融合也会导致新细胞的形成，如精子与卵细胞结合形成受精卵。
误区警示
1．使用步骤
(1)一般步骤：取镜、安放→对光→压片→调焦→观察。
(2)使用高倍镜观察的要领
①观察时应先使用低倍镜，然后换用高倍镜。
②换用高倍镜前，应先把要观察的目标移至视野中央。
③换用高倍镜时，可直接转动转换器，使高倍镜对准通光孔即可。
④换用高倍镜后，只需调节细准焦螺旋进行调焦。
显微镜的使用
显微镜操作歌诀
一取二放，三安装。四转低倍，五对光。六上玻片，七下降。八升镜筒，细观赏。看完低倍，转高倍。九退整理，后归箱。
特别提醒
2．显微镜放大倍数的相关变化
(1)物镜和目镜的特征比较
镜头种类 有无螺纹 长度 放大倍数 视野大小、明暗
物镜 有 长 大 小而暗
短 小 大而亮
目镜 无 长 小 大而亮
短 大 小而暗
(2)高倍镜与低倍镜的比较
项目 物像大小 看到细胞数目 视野亮度 物镜与玻片距离 视野范围
高倍镜 大 少 暗 近 小
低倍镜 小 多 亮 远 大
(3)放大倍数与视野范围内细胞数量变化的关系
①一行细胞数量的变化，可根据放大倍数与视野范围成反比的规律计算。
②圆形视野范围内细胞数量的变化，可根据看到的实物范围与放大倍数的平方成反比的规律计算。
(实验探究)显微镜是生物学科中最为重要的观察工具之一，下面是关于显微镜使用过程中的几个问题：
(1)在低倍镜下寻找到需观察的细胞后，若要进一步放大观察，则操作的主要程序为：
①把__________________移到________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③____________________至物像清晰。
例2
(2)下图1是在使用目镜为10×，物镜也为10×的显微镜下观察蛙的皮肤上皮细胞时的视野，下图2是更换物镜后的视野，则更换的物镜应为________(放大倍数)。
(3)细胞内的细胞质并不是静止的，而是在不断地流动着，其方式多数呈环形流动。若在显微镜下观察到一个细胞的细胞质沿逆时针方向流动，则实际的流动方向应为________。
(4)用显微镜观察口腔上皮细胞时，一般需经染色才能较清楚的观察到，若无染色剂，应怎样调节显微镜也可以较清楚的观察到口腔上皮细胞？________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (1)①要放大观察的物体 视野中央
②转动转换器换上高倍镜 ③调节细准焦螺旋
(2)40× (3)逆时针
(4)缩小光圈(或调节反光镜)降低视野的亮度
【探规寻律】 使用高倍镜观察的两个原则
原则一：观察时，需要先用低倍镜观察清楚，然后把要放大观察的物像移至视野的中央，再换高倍镜观察。
原则二：用高倍镜观察，只需微调。使用高倍镜时，转动细准焦螺旋即可，不用转动粗准焦螺旋，否则容易压坏玻片。
知能过关演练
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第二节 细胞膜和细胞壁
课标领航
通过本节学习，我能够
1．概述细胞膜“流动镶嵌模型”的基本内容。
2．说出细胞膜各组成成分的生理作用。
3．说出植物细胞壁的组成成分和生理作用。
【重点】 细胞膜的组成成分及功能。
【难点】 验证活细胞的细胞膜具有选择透性。
大多数植物都要想方设法逃避低温。植物之所以害怕严寒，主要是因为低温会破坏它们的细胞膜。在正常温度下，植物的细胞膜就像智能化的城墙，将有用物质放进细胞，又能将有害物质排出去。
情景导引
但是低温会让这面“城墙”失效，结果细胞里外乱成一锅粥，正常的生理活动都无法进行了。不过，有些长期生活在低温环境中的植物，却练就了对付严寒的高招。它们的细胞膜中有一些可以防止细胞膜破损的物质，比如不饱和脂肪酸，使得细胞膜在低温下还能正常工作。
细胞膜还有哪些组成成分和功能呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节 细胞膜和细胞壁
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞膜有选择透性
1．细胞膜又叫______，是将细胞与_________区分开的界面。
2．质膜有允许某种物质透过的特性，即质膜具有____________________。
二、质膜的结构模型
1．脂双层
(1)由脂双层组成的膜称为___________。化学分析表明，质膜的主要成分是__________。
质膜
外界环境
选择透性
单位膜
磷脂
(2)磷脂分子
磷脂分子亲水的一端被称为______，亲脂的一端被称为尾部。在脂双层中，头部朝_____，与有水的环境接触；尾部朝______，形成一个亲脂的小环境。
(3)脂双层结构不是僵化的，而是具有一定的________性，又比较坚实。
2．膜蛋白
(1)全部或部分镶嵌在膜中的蛋白质称为_____________。
头部
外
内
流动
膜蛋白
(2)膜蛋白在膜中也是可以________的。
3．质膜的流动镶嵌模型
由于膜中的各种组分都在不断地_________，而且又有各种蛋白质分子_________在其中，所以称这种模型为质膜的__________________。
移动
移动
镶嵌
流动镶嵌模型
细胞融合实验中，是什么原因使两种颜色均匀分布？
【提示】 细胞膜中的蛋白质和磷脂分子是运动的。
思考感悟
4．膜中的各种组分的作用
(1)脂双层
脂双层是膜结构的基础，它使得许多_______和___________不能随意出入细胞。
(2)膜蛋白
膜蛋白的功能很多，如：控制_____和______的出入；起生物________的作用；起细胞________的作用。
分子
离子
分子
离子
催化剂
标志物
三、细胞壁
1．成分
(1)植物和藻类的细胞壁主要是由_________组成的。
(2)真菌的细胞壁由__________组成。
(3)细菌的细胞壁主要由__________组成。
2．功能：保护__________和支撑植物体。
纤维素
壳多糖
肽聚糖
细胞
核心要点突破
细胞膜的结构
1．磷脂分子的化学特点
磷脂分子是组成细胞膜和其他生物膜的主要脂质分子。每个磷脂分子都有亲水性头部和亲脂性尾部。
2．脂双层的特点
脂双层
是构成细胞膜等生物膜的基本骨架，其亲脂性尾部相对，亲水性头部朝向两侧。如图：
3．磷脂分子、脂双层和生物膜的关系
(1)结构关系
(1)蛋白质分子在细胞膜中或贯穿或镶嵌或覆盖在脂双层上，且具有流动性。
(2)细胞膜中除脂质和蛋白质外，还有少量的糖类。
特别提醒
(2011年德清高二检测)如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关叙述不正确的是( )
A．具有①的一侧为细胞膜的外侧
B．细胞膜表面①的含量较其他单位膜要少
C．组成细胞膜的基本骨架是②
D．细胞膜的选择透性与③的种类和数量有关
例1
【思路点拨】
【尝试解答】 __B__
【解析】 审题关键：细胞膜各种组成成分的排布规律。
该题主要考查了对膜流动镶嵌模型内容的理解及膜内外侧的判断，逐项分析如下：
选项判断 原因分析
A项正确 ①为糖蛋白，糖蛋白与细胞识别有关，因此分布于细胞膜外侧
B项错误 与其他生物膜相比，细胞膜处于细胞最外侧，含有较多的糖蛋白
C项正确 ③为磷脂双分子层，是构成细胞膜的基本骨架
D项正确 蛋白质是细胞功能的承担者，细胞膜的选择透性主要与②蛋白质的种类和数目有关
【互动探究】 (1)题目中的①为什么只分布在细胞的外表面？
(2)从①、③的分布来看，你能得出什么结论？
【提示】 (1)如果是分布在膜的内侧，则无法完成糖蛋白的保护、润滑和识别功能。
(2)细胞膜具有不对称性。
【探规寻律】 判断细胞膜内外侧的方法
(1)判断依据：糖蛋白的分布情况(糖蛋白与识别有关)。
1．细胞膜的结构特性——流动性
(1)结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质是运动的。
(2)生理意义：完成物质动输、细胞识别、细胞融合等功能。
(3)实验验证：变形虫的运动、白细胞吞噬细菌、细胞胞吞和胞吐现象等。
2．细胞膜的功能特性——选择透性
细胞膜的特性
(1)结构基础：膜上具有载体蛋白。
(2)生理意义：控制物质进出。
3．流动性和选择透性的关系
(1)区别：流动性是细胞膜的结构特性，选择透性是细胞膜的功能特性。
(2)联系：流动性是选择透性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透性。
下列有关膜的叙述，错误的是( )
A．线粒体膜和叶绿体膜中的蛋白质分子是不同的
B．细胞膜中的大多数蛋白质分子和磷脂分子不是静止的
C．细胞膜的选择透性只与蛋白质的性质有关
D．细胞膜的结构特性是功能特性的物质基础
例2
【思路点拨】 线粒体膜与叶绿体膜的功能不同，因此其上蛋白质的种类和数量不同。细胞膜各种组分在一定范围内运动，导致细胞膜具有一定的流动性，细胞膜的流动性是选择透性的基础。细胞膜的选择透性不仅与蛋白质分子有关，也与脂质分子有关。
【尝试解答】 __C__
【探规寻律】 (1)细胞膜的分子组成、结构、功能的关系
(2)选择透性的结构基础主要是膜上的载体蛋白，生理意义是控制物质的进出。
跟踪训练 (2011年杭州高二检测)细胞膜的结构特性是具有一定的流动性，下列实例中不能反映该特性的是( )
A．巨噬细胞吞噬病菌
B．核糖体中合成的蛋白质进入细胞核
C．变形虫能伸出伪足
D．精子和卵细胞经受精作用形成受精卵
解析：选B。细胞之间的融合、吞噬细胞吞噬病菌和变形虫伸出伪足都与细胞膜的流动性有关，核糖体中合成的蛋白质进入细胞核，与细胞膜的结构无关。
实验探究创新
探究性实验结果的预测
探究性实验结果的预测一般是三种情况：
(1)变量的变化对结果起促进作用。
(2)变量的变化对结果无影响。
(3)变量的变化对结果起抑制作用。
实战演练 一系列实验证明细胞膜具有流动性。某生物兴趣小组欲通过实验来探究温度对细胞膜流动性是否有影响，进行了如下实验设计：
分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在37℃下融合并培养，发现40 min后，融合细胞膜上的红色和绿色荧光物质均匀相间分布。
(1)请分析实验的严谨性后进行补充。
分别用红色和绿色荧光物质标记人和鼠细胞膜上的蛋白质两组，然后分别____________________________，观察并记录__________________的时间。
(2)实验预测及分析
该实验最可能的结论是：________(填序号)。
(3)该实验除通过荧光物质分布均匀所用的时间比较来判断结论外，还可用_________________来判断。根据该方法预测，10℃下融合的细胞中荧光物质的分布情况是________。
【解析】 (1)实验设计要运用对照思想，设置对照实验，控制单一变量，保证实验结果与结论的准确性。该实验要控究温度对膜流动性的影响，单一变量是不同温度，因此可设置低温、正常温度、高温三组实验来相互对照。
(2)探究实验结果预测是开放性的，应将所有可能的结果全部预测出来并得出相应结论。最可能的结论是适当提高温度，可加快细胞膜的流动。
(3)实验现象观察可以通过观察相同时间内红色、绿色荧光物质在细胞膜上的分布情况，也可以比较两种荧光物质在细胞膜上分布均匀所用的时间来判断结果。
【答案】 (1)让两组细胞在10℃、40℃条件下融合并培养 融合的细胞膜上红色、绿色荧光物质分布均匀所用
(2)
等于 小于
等于 大于
①升高温度，细胞膜流动性增强 ②温度变化时细胞膜的流动性无影响
该实验最可能的结论是：①
(3)相同时间内荧光物质在细胞膜上的分布情况 分布不均匀
知能过关演练
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第三节 细胞质
课标领航
通过本节学习，我能够
1．识别内质网、核糖体、高尔基体等几种细胞器的形态并掌握其结构和功能。
2．说出细胞溶胶的功能。
3．观察叶绿体的形态和分布并掌握实验的基本技能。
【重点】 各种细胞器的结构和功能。
【难点】 细胞器之间的协调配合。
科学家几十年来一直在不断试验，试图一块一块地拼凑出完整的生物细胞。近年来，科学家已经人工合成出了细胞的多种关键构件，比如染色体和核糖体。现在，他们又利用人造电子芯片创造出了第一个人造细胞“器官”，它能够有效发挥人体细胞器——高尔基体的作用。他们还计划研制人造的内质网，甚至想将人造高尔基体和人造内质网整合起来，以期有一天能够在实验室里创造出更加复杂的人造生命系统。
细胞中有哪些细胞器？它们各有什么作用？
情景导引
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第三节 细胞质
基础自主梳理
基础自主梳理
细胞器一般有膜包被，如：细胞核、线粒体、叶绿体、高尔基体、溶酶体、液泡等；但是，有的细胞器却没有膜包被，如：中心体、核糖体等。
一、内质网和核糖体
1．内质网
(1)种类：________内质网，上面有核糖体颗粒；__________内质网，上面没有核糖体颗粒。
粗面
光面
(2)内质网向内与____________相连，向外与_________相连。
2．核糖体：核糖体是合成_________的场所，由________和_________组成。
3．功能：粗面内质网上的__________所合成的蛋白质，通过网中的细管运送到___________及细胞的其他部位；光面内质网的功能比较特殊。
二、高尔基体
1．结构：高尔基体是由一系列单位膜构成的_____________和由这种小囊产生的小泡组成。
2．功能
细胞核膜
质膜
蛋白质
RNA
蛋白质
核糖体
高尔基体
扁平小囊
(1)高尔基体是______________中的物质转运系统，承担着____________的任务。
(2)包裹着_____________的小泡离开内质网后，向____________移动并最后与之融合，将蛋白质转入高尔基体中；高尔基体将其分拣后，送到细胞内或____________的目的地。
三、溶酶体
1．结构：溶酶体是____________断裂后形成的，溶酶体中有60种以上的___________。
2．功能：溶酶体的功能是__________细胞从外界吞入的颗粒和细胞自身产生的碎渣。
真核细胞
物质运输
蛋白质
高尔基体
细胞外
高尔基体
水解酶
消化
细胞从外界吞入物质后形成_______，后者再与溶酶体融合，溶酶体中的__________将吞入物质降解。
四、线粒体
1．结构
(1)线粒体是由_______两层膜构成的，这两层膜的结构基础都是_____________。
(2)外膜平整，内膜向内折
叠形成______，两层膜之间以及嵴的周围都是液态的__________。
2．功能：线粒体是_________和__________的中心，还能合成一部分自身需要的__________。
吞噬泡
水解酶
内、外
脂双层
嵴
基质
细胞呼吸
能量代谢
蛋白质
1．人体进行各项生命活动都需要源源不断的能量供应，那么能量的“动力车间”在哪里？
【提示】 线粒体。
思考感悟
五、质体
1．质体存在于植物和____________中，可分为_________和___________两类。
2．白色体是贮存_______和________的，有色体中最重要的一类是___________。
3．叶绿体外面有______膜，内部有许多_____。__________和其他光合色素都存在于这些膜中，所以这些膜又称为____________。
藻类细胞
白色体
有色体
脂质
淀粉
叶绿体
双层
基质
叶绿素
光合膜
六、液泡
液泡是细胞中一种充满________的、由________包被的细胞器，普遍存在于植物细胞中。液泡中的水溶液称为________，其中含有无机盐类、糖类、氨基酸、_________等。
水溶液
单位膜
细胞液
色素
2．熟透的西瓜切开会看到红色的果肉，而且还会流出红色的液体。你知道这些红色的液体存在于什么部位吗？
【提示】 液泡。
思考感悟
七、细胞骨架
1．结构
细胞骨架的组分有_______和_______。其中，微丝是由__________组成的；而微管与微丝相比，微管_______，也__________。
2．功能
(1)微丝
①微丝在细胞中除了起_______作用外，在细胞的__________中也起作用。
②肌肉细胞的运动与_________有关。
微丝
微管
肌动蛋白
较长
较粗
支持
运动
微丝
③在黑藻和某些大型绿藻细胞中很容易观察到叶绿体在细胞质中的循环流动，这种现象称为____
______，其原因在于细胞骨架的运动。
(2)微管：有助于某些_______在细胞内的移动。
八、中心体
1．结构
(1)中心体由两个_________组成，中心粒又是由___________构成的。
(2)中心体存在于动物细胞和某些低等植物细胞中，但高等__________细胞中没有中心体。
胞质
环流
细胞器
中心粒
微管
植物
2．功能：中心体在__________细胞的增殖过程中起作用。
九、细胞溶胶
1．结构：细胞质中除__________以外的液体部分称为细胞溶胶。
2．功能：细胞溶胶中有多种_______，是多种___________活动的场所。
动物
细胞器
酶
代谢
核心要点突破
细胞器的分布、主要结构和功能比较
如图为某细胞中分离得到的几种细胞器模式简图，相关叙述中正确的是(多选)( )
A．甲是能把光能转换为化学能的细胞器
B．能进行能量转换的细胞器是乙和丙
C．丁可以为细胞内各种反应的正常进行提供有利条件
D．生命活动旺盛的细胞比衰老的细胞具有更多的甲
例1
【思路点拨】 本题主要考查各类细胞器的结构与功能，正确解答本题应从以下几点入手：
①正确辨认图中各类细胞器。
②回忆各细胞器的功能特点。
③明确细胞器在不同细胞中的分布和数量。
【尝试解答】 __CD__
【解析】 首先根据各细胞器的结构特点判断：甲为线粒体、乙为高尔基体、丙为叶绿体、丁为内质网。甲和丙均能进行能量的转换，其中丙可将光能转换为化学能。丁为由膜连接而成的网状结构，上面附着多种酶，为细胞内各种反应的正常进行提供了有利条件。生命活动旺盛的细胞代谢强度高于衰老的细胞，因此生命活动旺盛的细胞比衰老的细胞具有更多的甲。
【互动探究】 (1)上述结构必须借助电子显微镜才能看清晰的有哪些？
(2)乙在分裂旺盛的细胞中主要起什么作用？
【提示】 (1)乙和丁。 (2)参与细胞壁的形成。
【探规寻律】 对各类细胞器的归纳
(1)从结构特点分析
①具有双层膜结构的细胞器：线粒体、叶绿体。
②具有单层膜结构的细胞器：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。
③无膜结构的细胞器：中心体、核糖体。
(2)从功能特点分析
①与能量转换有关的细胞器：叶绿体、线粒体。
②与蛋白质合成、分泌有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
(3)从分布特点分析
高等植物细胞特有的细胞器：叶绿体、液泡。
1．分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌等过程
细胞器之间的协调配合
2．各种单位膜之间的联系
(1)在化学组成上的联系
①相似性：各种单位膜在组成成分的种类上基本相同，都主要由蛋白质和脂质组成。
②差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异，这与不同的生物膜功能的复杂程度有关，功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量就越多。
(2)在结构上的联系
(3)在功能上的联系：在分泌蛋白合成、运输、加工、分泌等过程中，各细胞器之间协调配合。
(2011年嘉兴高二检测)下图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①、②、③表示细胞器，a、b、c表示某些过程，下列说法中错误的是
( )
A．①、②、③分别是内质网、高尔基体和线粒体
B．该过程可以说明细胞器的结构和功能之间具有密切的联系
C．a表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程
D．图解中的过程在原核细胞中也可以进行
例2
【尝试解答】 __D__
【解析】 分泌蛋白的合成、运输、加工过程可以反映细胞器之间在结构和功能方面具有密切的联系。蛋白质的合成场所是核糖体，合成出的多肽经内质网进行加工，然后运输到高尔基体进一步加工，再以运输小泡的形式运输到细胞膜，最后分泌到细胞外，整个过程需要线粒体提供能量。图解中的过程只能发生在真核细胞中，因为原核细胞没有内质网、高尔基体和线粒体等多种细胞器。
【探规寻律】 膜结构之间的联系
(1)直接相连的膜结构
①内质网膜与细胞膜和外层核膜直接相连。
②在合成旺盛的细胞内，内质网总是与线粒体紧密相依，有的内质网膜甚至与线粒体外膜相连。
(2) 间接相连的膜结构
跟踪训练 如图表示用含3H标记的氨基酸培养液培养某细胞过程中蛋白质的合成和分泌示意图，则该细胞中出现3H的部位依次为( )
A．②→③→④→⑤ B．①→②→③→④
C．①→②→④→⑤ D．①→③→④→⑤
答案：A
实验探究创新
观察叶绿体
1．实验材料的选取
观察叶绿体时，常选用黑藻或藓类叶片，这是因为它们的叶片很薄，仅有一两层叶肉细胞。
2．实验流程
结论：叶绿体在细胞质中呈绿色扁平椭球形或球形。
3．实验注意事项
(1)临时装片应随时保持有水状态，以免影响细胞的活性。
(2)必须先在低倍物镜下将目标移到视野中央，然后再转动转换器换用高倍物镜。
(3)换上高倍物镜后，仅需转动细准焦螺旋使图像清晰。
实战演练 关于“观察叶绿体”的活动中，下列说法正确的是( )
A．选用含叶绿体少而小的细胞来观察
B．活细胞中，细胞溶胶中的叶绿体是静止不动的
C．选用含叶绿体大而少的细胞来观察
D．制片时叶片应保持干燥
【解析】 本题考查“观察叶绿体”活动的相关内容。
【答案】 C
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本章优化总结
第四、五节 细胞核·原核细胞
课标领航
通过本节学习，我能够
1．概述细胞核的结构和功能。
2．说明真核细胞和原核细胞的异同点。
【重点】 原核细胞和真核细胞的异同点。
【难点】 核功能的移植实验。
司令部是作战计划的控制中心，大脑是人体的控制中心。在细胞中，细胞核是细胞的控制中心。
那么细胞核在细胞活动中为什么能成为“控制中心”呢？该控制中心的任务又是什么呢？
情景导引
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第四、五节 细胞核·原核细胞
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞核的作用
1．细胞核是细胞中最____的细胞器，是遗传物质_____和________的场所，是细胞的控制中心。
2．细胞核是细胞进行___________所必需的。
二、细胞核的结构
细胞核由________、_________、________、____________等部分组成。
大
贮存
复制
生命活动
核被膜
染色质
核仁
核基质
1．核被膜：是指包被细胞核的_____膜，其外层与粗面内质网膜相连。核被膜上有__________，是蛋白质、RNA等大分子出入细胞核的通道。
1．大分子物质通过什么结构进出细胞核？
【提示】 核孔复合体。
思考感悟
双层
核孔复合体
2．染色质：由______和_________组成；细胞分裂时，染色质凝聚成在光学显微镜下可以看到的染色体。
3．核仁：是由某些_________的片段构成的，细胞质中的__________就来源于核仁。
三、动物细胞和植物细胞的结构区别
1．所有植物细胞都有___________，动物细胞没有。
2．绿色植物细胞有_____________等质体，动物细胞没有。
DNA
蛋白质
染色体
核糖体
细胞壁
叶绿体
3．成熟的植物细胞有很大的_______，动物细胞一般没有。
4．动物细胞有_______和大多数植物细胞没有。
四、拟核
原核细胞没有细胞核，但有________，DNA就存在于该区域。
五、核糖体
原核细胞没有膜包被的各种细胞器，但有_____，它可以合成所需要的__________。
液泡
中心体
拟核
核糖体
多肽
2．精子几乎无细胞质，哺乳动物成熟红细胞无细胞核，它们的存活时间都很短，由此说明了什么？
【提示】 细胞是一个统一的整体。
思考感悟
六、细菌细胞壁
1．原核细胞的细胞质由______包围，质膜外侧是细胞壁，这种细胞壁称为____________。
2．细菌细胞壁的功能：_________细胞并维持细胞形状。
3．细菌细胞壁的外面有时还有一层_________，荚膜由多肽组成，有时也有多糖；有些细菌还有________结构，是细菌的运动器官。
质膜
细菌细胞壁
保护
荚膜
鞭毛
七、质膜
1．质膜是原核细胞进行________的场所。
2．蓝细菌能进行光合作用，其质膜上含有_______色素，这些膜是蓝细菌的___________。
呼吸
光合
光合膜
核心要点突破
细胞核的结构及各部分结构的功能
1．核被膜
(1)结构
①双层膜，外膜上附着许多核糖体，常与内质网相连。
②核被膜不是完全连续的，其上具有核孔复合体。
(2)功能
①起屏障作用，把核内物质与细胞质分开。
②控制离子和小分子物质进出细胞核。
③核孔复合体是大分子物质进出细胞核的通道。代谢旺盛的细胞中，核孔复合体数目较多。
2．核仁
(1)核仁与核糖体的形成有关。
(2)蛋白质合成旺盛的细胞中，核仁体积相对较大。
3．染色质与染色体
(2011年宁波高二检测)下列有关细胞核结构的叙述，正确的是( )
A．代谢旺盛的细胞核DNA数量上升
B．细胞核的核被膜对物质的通过具有选择性，核孔复合体没有
C．不同细胞中核仁的大小和数量是一样的
D．细胞核行使遗传功能的重要结构是染色体
例1
【思路点拨】 本题主要考查细胞核的结构及各部分的功能，解答本题应明确以下三点：
①与细胞代谢有关的物质或结构。
②核被膜、核孔复合体的功能特点。
③细胞核的主要功能及行使者。
【尝试解答】 __D__
【解析】 代谢旺盛的细胞蛋白质含量高，因此mRNA、核糖体较多，核孔复合体数目增多，核仁体积增大。核被膜、核孔复合体对物质的进出都有选择性。细胞核的主要功能是遗传与代谢的控制中心，其行使者是DNA，而DNA是染色体的主要成分之一。
【互动探究】 (1)选项C中的结构有什么功能？
(2)选项D中的结构在什么时期出现？
【提示】 (1)与核糖体的合成有关。
(2)在细胞分裂期呈该状态。
【探规寻律】 DNA的变与不变
代谢旺盛的细胞中，核DNA数量不变，质DNA可能会增多，因为细胞质中的DNA主要分布于线粒体、叶绿体，在代谢旺盛的细胞中线粒体会增多。
原核细胞与真核细胞的区别
内容
种类
比较项目 原核细胞 真核细胞
大小(直径) 较小(2～8 μm) 较大(10～100 μm)
细胞核(本质区别) 无细胞核，有拟核 有真正的细胞核
染色体(质) 无染色体，只有DNA分子 细胞核中的DNA与蛋白质结合形成染色体(质)
内容
种类
比较项目 原核细胞 真核细胞
细胞器 只有核糖体 有线粒体、叶绿体、高尔基体等复杂细胞器
细胞壁 成分是肽聚糖 植物细胞壁的主要成分是纤维素真菌的细胞壁由壳多糖组成
光合结构 蓝细菌有光合膜 叶绿体
举例 细菌、蓝细菌、放线菌、支原体、衣原体等生物的细胞 动物、植物、真菌等绝大多数生物的细胞
将下列生物按要求填入表格(只填序号)。
①颤藻 ②酵母菌 ③变形虫 ④小球藻 ⑤水绵
⑥HIV ⑦大肠杆菌 ⑧甲型H1N1流感病毒 ⑨肺炎双球菌
例2
特 征 生 物
无核糖体
具核膜
有核糖体，无染色体
自养型
【思路点拨】 本题主要考查生物的分类及各类生物的主要特征。
【尝试解答】 ⑥⑧ ②③④⑤ ①⑦⑨ ①④⑤
【探规寻律】 原核生物和真核生物的判断
(1)“菌”类的判断：凡菌字前面有“杆”字、“球”字、“弧”字及“螺旋”字的都是细菌，属于原核生物，而酵母菌、霉菌及食用菌则为真核生物。
(2)“藻”类的判断：藻类的种类很多，常见的藻类有蓝藻(如念珠藻、颤藻、螺旋藻、发菜等)、红藻(如紫菜、石花菜等)、褐藻(如海带、裙带菜等)、绿藻(如衣藻、水绵、小球藻、团藻等)。其中蓝藻为原核生物，其他藻类为真核生物。
跟踪训练 (2011年清华附中高一检测)蓝藻和水绵这两种生物都是藻类，都能进行光合作用，有关二者的叙述，错误的是( )
A．都具有叶绿体 B．都具有细胞壁
C．都具有核糖体 D．都具有细胞膜
解析：选A。蓝藻为原核生物，水绵为真核生物，二者虽然都能进行光合作用，但是前者仅具藻蓝素和叶绿素，无叶绿体，而后者有叶绿体。二者结构上都具有细胞壁、细胞膜。
实验探究创新
实验材料的选取
(1)实验材料选取时，一定要注意简便性，即取材较容易且易于操作，如下述探究细胞核功能的实验，选取单细胞的伞藻操作方便。
(2)实验材料的选取应使实验现象明显。如该实验两种伞藻的性状(一种是伞形帽，一种是花朵形帽)很易区分。
实战演练 图为伞藻的两个实验示意图。
(1)图1实验的大体过程是：①将种甲伞藻的部分________嫁接到种乙伞藻的________上；②将种乙伞藻的部分________嫁接到种甲伞藻的________上。
(2)图1实验结果是：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(3)图2实验的大体过程是：①将F的伞帽和________去掉；②将E的细胞核取出，并移植到________中。
(4)图2实验的结果是________________________________________________________________________。
(5)两实验的结果主要说明________________________________________________________________________。
【解析】 做此题关键是弄清楚这两种伞藻都是由一个细胞构成的，细胞核都是在假根的部位，而其他部位(柄、帽)由细胞质和细胞膜构成。由实验看出，相互嫁接或核移植后伞藻的性状与细胞核原来所在伞藻的性状相同，而与其他部位无关。
【答案】 (1)①柄 假根 ②柄 假根
(2)①种甲柄上长出种乙花朵形帽 ②种乙柄上长出种甲伞形帽 (3)①细胞核 ②F (4)培养移植核后的F得G (5)帽形状由细胞核内遗传物质控制
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第四章 细胞的增殖与分化
第一节 细胞的增殖
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．掌握细胞周期的概念，理解细胞有丝分裂的周期性。
2．掌握细胞有丝分裂的过程，理解细胞有丝分裂过程中染色体变化的原因及意义。
3．掌握细胞有丝分裂过程中染色体、DNA的数量变化的原理。
4.识记有丝分裂的特征和意义。
【重点】 各时期染色体行为和数目以及DNA的数量变化过程。
【难点】 细胞增殖的周期性；染色体的行为变化。
情景导引
人体中细胞的平均直径在10～20
μm之间。血液中的红血球是人
体中直径最小的细胞之一，其直
径为7～8 μm。人体中直径最大的细胞要数卵细胞，但是它的直径也只有大约200 μm。人体大约有1014个细胞，我们知道它们都是由一个受精卵发育来的。
细胞为什么都那么小呢？一个细胞是如何发育成为个体的呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节 细胞的增殖
基础自主梳理
基础自主梳理
真核细胞的分裂方式主要有两种：__________和_________。有丝分裂是真核生物增殖体细胞的主要方式，减数分裂与真核生物产生生殖细胞有关。
一、细胞周期
1．概念：是指连续分裂的细胞从_____________到________________所经历的整个过程。
2．包括：___________ (M期)和_________，分裂间期分为_____、G1期和G2期。
有丝分裂
减数分裂
上一次分裂结束
下一次分裂结束
有丝分裂期
分裂间期
S期
3．分裂间期代谢变化
(1)S期：DNA复制。
(2)G1期：合成DNA所需_______的合成和_______的增生。
(3)G2期：有丝分裂所必需的_______的合成。
4．细胞分裂包括：________的分裂和________的分裂(胞质分裂)。
蛋白质
核糖体
蛋白质
细胞核
细胞质
思考感悟
1．根尖的根冠细胞有细胞周期吗？
【提示】 无。
二、有丝分裂
1．有丝分裂的分裂期可以分为4个时期：前期、中期、后期、末期。
(1)前期
①最明显的变化是细胞核内________的出现。
②每个染色体由两条__________组成，之间由一个_________连接。
染色体
染色单体
着丝粒
③出现了由纺锤丝组成的________。
④______消失，形成分散的小泡，核仁解体。
(2)中期
①染色体的着丝粒都排列在__________的一个平面上。
②______是最便于观察和研究的时期。
(3)后期
①着丝粒分成两个，染色体数目______一倍。
②染色体被纺锤丝拉向两极。
纺锤体
核膜
细胞中央
中期
增加
(4)末期
①染色体伸展，重新呈________状态。
②核膜重新形成，核仁重现。
(5)胞质分裂
①植物：细胞质分裂后，依次出现_____、______、细胞壁结构。
②动物：不形成________，而是细胞中部向内凹陷，形成环沟。
染色质
囊泡
细胞板
细胞板
2．动物和植物有丝分裂的区别
动物细胞的细胞质中有_______，分裂前期，一对中心体分开，其间有________相连。
思考感悟
2．有丝分裂时期合成的蛋白质的作用是什么？
【提示】 如形成纺缍丝、染色体。
3．意义：将亲代细胞的________经过复制后，精确地平均分配到两个________中，保证了遗传性状的稳定性。
中心体
纺锤丝
染色体
子细胞
核心要点突破
细胞周期
1．具有细胞周期的细胞的特点
连续分裂的细胞才有细胞周期。早期胚胎细胞具有较强的分裂能力，细胞分裂能力与细胞分化程度成反比，成熟的细胞一般不分裂，不具分裂能力。减数分裂不具周期性。
图示中AC段为一个细胞周期，CE段也为一个细胞周期。
2．过程图解
连续分裂的细胞，相邻的两个细胞周期可表示为下图，下列叙述正确的是( )
①a＋b为一个细胞周期
②c、d两段都要消耗ATP
③b段的主要变化是DNA的复制及有关蛋白质的合成
④d段主要完成遗传物质的平均分配
⑤若该细胞为植物细胞，则在b段最初时期高尔基体活动增强
例1
A．①②④ B．③④⑤
C．②④⑤ D．①③⑤
【思路点拨】 本题主要考查细胞周期的相关知识，分析时建议从以下几个方面入手：
①理解细胞周期的含义及分析。
②知道细胞周期中各阶段的物质结构变化。
【尝试解答】 __A__
【互动探究】 (1)与b阶段完成遗传物质的平均分配相关的细胞变化是什么？
(2)从a与b的长短比例考虑，观察有丝分裂时选用什么样的材料更为合适？
【提示】 (1)着丝粒分开，姐妹染色单体分开，在纺锤丝的牵引下移向细胞两极。
(2)应选用b/a较大的材料。
有丝分裂的主要特征是细胞内染色体经复制后平均分配到两个子细胞中去。要以染色体变化为主线把握各时期的特征。
细胞周期不同时期的特点
1．细胞周期不同时期的比较(以植物细胞为例)
时期 染色体特点 其他特点
图像 数目 变化规律
间期 2N 呈细丝状染色质状态，每条染色体经复制后就含有2条姐妹染色单体 (1)合成了大量的蛋白质
(2)时间比分裂期长很多
(3)细胞有生长
前期 2N 由细丝状染色质变成染色体，排列散乱 (1)出现纺锤体
(2)核仁、核膜逐渐消失
中期 2N 每条染色体的着丝粒两侧均有纺锤丝牵引，着丝粒排列在赤道板上，染色体形态稳定，数目清晰 (1)赤道板并非板，而是细胞中央的一个平面
(2)观察染色体的最佳时期
时期 染色体特点 其他特点
图像 数目 变化规律
后期 4N 着丝粒分裂，姐妹染色单体变成子染色体，在纺锤丝牵引下向两极运动 纺锤丝缩短，分向两极的两套染色体形态和数目完全相同
末期 2N 染色体变成丝状染色质 (1)核仁、核膜重新出现
(2)纺锤体消失
(3)赤道板位置上出现细胞板，向四周扩展，形成新的细胞壁，将一个细胞分成2个子细胞
2．利用口诀巧记各时期的变化特征
前期：膜仁消失显两体(核膜、核仁消失，显现纺锤体和染色体)。
中期：形定数晰赤道齐(染色体的形态固定，数目清晰，着丝粒排列在赤道板上)。
后期：粒裂数加均两极(着丝粒分裂，染色体数目加倍，并平均移向两极)。
末期：两消两现重开始(两消：纺锤体消失，染色体变染色质；两现：核膜、核仁重新出现)。
如图是同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析可做出的判断是( )
A．若按分裂的先后顺序排列，应为①→④→③→②
B．图①中中心体发出的星射线形成了纺锤体，此时共有6条染色体
C．图③中着丝粒分裂后，染色体数目加倍，染色单体数目也加倍
D．图④中，着丝粒整齐地排列在细胞板上，此时是观察染色体的最佳时期
例2
【思路点拨】 本题考查有关植物细胞各分裂时期的特点。解答本题的思维流程如下：
【尝试解答】 __A__
【解析】 由图可知，此为植物细胞分裂期图像，植物细胞分裂前期由纺锤丝形成纺锤体，由中心体发出星射线形成纺锤体的是动物细胞有丝分裂过程中所具有的，着丝粒分裂后，染色体数目加倍，染色单体消失。图④为有丝分裂的中期，着丝粒整齐排列在赤道板上。细胞板是末期才形成的。
【互动探究】 (1)图①中染色体数、染色单体数和DNA分子数的比例关系是怎样的？
(2)和上述细胞分裂有关的细胞器有哪些？
【提示】 (1)1∶2∶2。(2)核糖体、高尔基体和线粒体。
【探规寻律】 有丝分裂图像识别技巧
(1)高等动、植物细胞的识别
①图像画成方形，或图像中有细胞板结构，无中心体结构，一般可判断为高等植物细胞。
②图像画成圆形，或有中心体结构，无细胞板结构，通过缢裂方式平分细胞，一般可判断为高等动物细胞。
(2)细胞分裂(有丝分裂)时期的识别
①染色体数目加倍——有丝分裂后期。
②所有染色体的着丝粒排列在赤道板上——有丝分裂中期。
1．染色体、染色单体、DNA的关系
有丝分裂过程中DNA、染色体的变化
2．染色体数目的变化及相互关系(假定正常体细胞的细胞核中DNA含量为2a，染色体数目为2N)
间期 前期 中期 后期 末期
DNA含量 2a→4a 4a 4a 4a 4a→2a
染色体数目 2N 2N 2N 4N 4N→2N
染色单体数目 0→4N 4N 4N 0 0
3.染色体、DNA在有丝分裂过程中的变化曲线图
处于有丝分裂过程中的动物细胞，细胞内的染色体数(a)，染色单体数(b)，DNA分子数(c)可表示为如图所示的关系，此时，细胞内可能发生着( )
例3
A．中心粒移向两极 B．着丝粒分裂
C．细胞板形成 D．DNA分子进行复制
染色体与DNA数量关系：①没有染色单体时，DNA分子数＝染色体数；②有染色单体时，DNA分子数＝染色单体数＝2×染色体数。
【思路点拨】
【尝试解答】 __A__
【探规寻律】 DNA、染色体、染色单体数量变化的特殊时期
(1)DNA数目加倍开始的时期→间期。
(2)姐妹染色单体形成的时期→间期。
(3)染色体数目加倍的时期→后期。
(4)染色单体数为零的时期→后期和末期。
(5)染色体数与DNA分子数之比为1∶2的时期→前期和中期。
(6)染色体数与DNA分子数之比为1∶1的时期→后期和末期。
跟踪训练 如图为有丝分裂过程中，染色体与DNA关系图像，下列有关叙述正确的是( )
A．若该细胞为高等动物细胞，中心粒的复制和移向细胞两极均发生在BC段
B．BC段细胞中始终存在染色单体
C．CD段发生在有丝分裂的中期
D．DE段每条染色体上含有2条姐妹染色单体
解析：选B。BC段表示每条染色体含有2个DNA分子，即含有两条染色单体。中心粒复制发生在有丝分裂间期，即图中AB段，移向细胞两极发生在有丝分裂前期。CD段每条染色体上的DNA含量减半，说明此时着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，此过程发生在有丝分裂后期。DE段每条染色体上含有一个DNA分子，不存在姐妹染色单体。
实验探究创新
“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”的实验分析
1．原理解读
(1)植物的分生组织细胞有丝分裂较为旺盛。
(2)有丝分裂各个时期细胞内染色体行为变化不同，根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(3)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料染色。
2．实验流程图示
实战演练 (实验探究)如图表示洋葱根尖细胞有丝分裂装片的制作与观察过程，据图回答：
(1)A过程叫____________，作用是__________________________________________________。
(2)C过程叫________，主要目的是________________________________________。
(3)D过程需要对载玻片上的根尖进行按压，以便促使细胞______________________________________。
(4)E过程中需要先在低倍镜下找到根尖的________，才能进行下一步的观察。
(5)将低倍镜换成高倍镜时将视野中的目标移至________，并调节视野________度。
(6)在低倍显微镜下看到的洋葱根尖分生区细胞形态应是图中的( )
(7)图中处于有丝分裂间期的细胞是( )
A．① B．②
C．③ D．④
【解析】 此题是以植物细胞有丝分裂装片制作流程图为给定信息，结合显微镜下所看到的细胞图像设计的相关知识和操作技能方面的题。
【答案】 (1)解离 破坏细胞之间的联系，使细胞酥软，容易分离开来 (2)染色 将染色体(或染色质)染成深色以便观察 (3)分散开、呈单层分布 (4)生长点或分生区 (5)中央 亮 (6)A (7)B
知能过关演练
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第二节 细胞的分化
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．理解细胞分化的概念和特征，掌握其生物学意义。
2．掌握癌细胞的主要特征，了解细胞癌变的原因、癌症的预防及治疗。
3．理解细胞全能性的概念，掌握动、植物细胞全能性实例。
4．举例说明干细胞的种类、特点及应用。
【重点】 细胞分化的特征；癌细胞的主要特征。
【难点】 细胞全能性的概念；癌变的机理。
情景导引
早在几千年前，我国劳动人民
就开始利用植物的根、茎、叶
进行无性繁殖。到了今天，植
物的无性繁殖技术已经非常成熟，我们甚至可以从植物体分离出符合需要的组织、器官或细胞，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养来获得再生的完整植株。
植物组织、器官或细胞发育成完整的植株经历了怎样的过程？
核心要点突破
知能过关演练
第二节 细胞的分化
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞的分化和癌变
1．细胞分化
(1)概念：细胞的后代在_____、____________上发生______的过程。
(2)特征：①持久性：伴随个体发育的全过程。
②__________：一旦分化，不可逆转。
(3)意义：个体发育是细胞分裂、_________的结果。
形态
结构和功能
差异
不可逆性
细胞分化
2．癌细胞：在某些__________的作用下，有的细胞会变得不受控制而无限______，这种细胞就叫癌细胞。
3．癌细胞的特点
(1)最重要的是有__________的能力。
(2)能在体内______。
4．致癌因素：各种_____、许多种无机或有机化合物、许多种病毒等。
致癌因素
增殖
无限增殖
转移
射线
二、细胞的全能性
1．概念：受精卵具有分化出___________的潜能，称之为细胞的全能性。
2．植物细胞：高度分化的植物组织细胞仍具有发育成___________的能力，所以植物细胞具有全能性。
3．动物细胞：动物的体细胞不具有全能性，但________具有全能性，其代表就是克隆羊______的成功。
各种细胞
完整植株
细胞核
多莉
思考感悟
1．接触致癌因子就会引起癌变吗？
【提示】 只能增大癌变的机会。
三、干细胞
1．概念：干细胞是一类可以分化成为各种细胞的_____________。
2．分类
(1)按分化潜能分：干细胞可以分为__________、____________和____________。
①全能干细胞：如________，它能发育成完整的生物体。
未分化细胞
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
受精卵
②多能干细胞：如_____________________，它能发育成除部分胎盘以外的所有成体组织。
③专能干细胞：如骨髓中的___________，它只能分化成各种血细胞。
(2)按来源分：干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞两大类。胚胎干细胞包括___________和___________，成体干细胞指____________。
3．意义：干细胞的研究为临床医学开辟了新的途径。
早期胚胎的胚胎干细胞
造血干细胞
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
思考感悟
2．细胞分化过程中遗传物质是否发生变化？
【提示】 未改变。
核心要点突破
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。
2．过程
3．细胞分化的特点
(1)持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度。
(2)不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
(3)普遍性：是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
(4)遗传物质未发生变化。
4．细胞分化的原因：各种细胞具有完全相同的遗传信息，但不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的(基因选择表达的结果)。
5．细胞分化的结果：产生不同的组织和器官。
6．细胞分化的意义：是个体发育的基础。个体发育是通过细胞增殖和细胞分化来实现的。细胞增殖只能使细胞的数目增多，细胞生长只能使细胞体积增大。只有通过细胞分化才能产生出不同形态、不同结构、不同功能的细胞，由这些不同的细胞再构成组织，进而形成胚胎、幼体，并发育成成体。
(2011年北京海淀区高一检测)关于细胞分化的说法正确的是( )
①分化是稳定的，而且一般是不可逆的，一旦细胞沿一定方向分化，便不会再脱分化到原先的状态
②细胞分化后，细胞中蛋白质不同，DNA相同
③分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能
④一般不会出现细胞核遗传物质的改变
⑤细胞分化的实质是基因选择性表达
例1
A．②③④⑤ B．①②④⑤
C．①②③⑤ D．①②③④⑤
【尝试解答】 __D__
【思路点拨】 本题主要考查了细胞分化的相关知识，现分析如下：
【互动探究】 (1)植物细胞失水后出现质壁分离现象属于细胞分化吗？
(2)分化后的细胞一定不再分裂吗？
【提示】 (1)不属于。
(2)不一定。如干细胞也是分化后的细胞。
【探规寻律】 分化的细胞遗传物质不变的原因
(1)细胞分化从根本上说是基因选择性表达的结果。
(2)对于多细胞生物来说，其体细胞均主要由一个受精卵经有丝分裂而产生，而有丝分裂不改变细胞中的遗传物质，所以说细胞分化不改变细胞中的遗传物质。
1．对于癌细胞的概念我们应注意以下几点
(1)产生原因：受到致癌因素的作用，致癌因素类似于人生病时的致病因素。
(2)产生结果：引起内部结构功能的改变，具体来说是遗传物质发生变化，细胞不受机体的控制，进行连续分裂。
癌细胞概念的理解及主要特征
2．癌细胞的主要特征
(1)恶性增殖的“不死细胞”癌细胞与正常细胞的比较
细胞来源 细胞周期 分裂次数 存活时间
正常人的肝细胞 22 h 50～60 45.8 d～55 d
海拉宫颈癌细胞 22 h ∞ 多代传递
(2)无接触抑制：体外培养时正常细胞生长至彼此接触时即停止分裂，而癌细胞不因为相互接触而停止分裂。如图：
(3)黏度下降的“扩散细胞”：细胞膜表面的粘连蛋白减少→细胞间黏度下降→细胞容易移动(易扩散、转移)。
(4)能逃避机体的免疫监视：由于癌细胞表面的特异性蛋白(粘连蛋白)等很少或缺失，往往冲破细胞识别作用的束缚而逃避免疫监视。
下列关于癌细胞的结构或物质与功能相适应的说法错误的是( )
A．细胞的畸形分化与癌细胞的产生有直接关系
B．癌细胞细胞膜两侧镶嵌的粘连蛋白数量比正常的体细胞大量减少
C．体细胞癌变后会丧失原来的生理状态，但其细胞核依然具有全能性
D．癌细胞的分裂、生长过程需要大量的核糖体参与合成蛋白质
例2
【思路点拨】 本题考查了癌细胞的结构或物质等内容，分析时应从以下几个方面入手：①癌细胞的特点； ②癌细胞相应的生理变化过程； ③癌变的原因及结构变化。
【尝试解答】 __B__
【解析】 癌细胞的产生是细胞畸形分化的结果，而粘连蛋白只分布于细胞膜的外侧，其减少是癌细胞易扩散的原因。由于癌变细胞核中含有其全套的遗传信息，所以仍具有全能性，核糖体在间期参与蛋白质的合成。
【互动探究】 (1)癌细胞的分裂过程中需要大量的核糖体，还需要哪种细胞器，其功能是什么？
(2)二战后，广岛人患癌症几率增大的原因。
【提示】 (1)线粒体为分裂提供能量。
(2)核辐射为物理致癌因子。
【探规寻律】 (1)癌细胞具“转移性”，可从病人某一种部位扩散转移到另一部位，但它不具传染性，不会把癌细胞传给其他人。
(2)癌细胞形成是细胞异常分化的结果，这种异常分化的实质是基因突变。
1．概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。这是因为分化的细胞核中含有保持本物种遗传性所需要的全套基因，并未因分化而失去基因。
2．植物细胞全能性和动物细胞全能性
(1)高度分化的植物体细胞具有全能性
①植物细胞全能性表现的条件：在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下，细胞才能表现其全能性。
细胞的全能性
②应用：利用植物组织培养技术，进行快速繁殖，拯救濒危物种，培育转基因植物等。
(2)动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性。例如，动物克隆技术。
(3)动植物的体细胞一般是通过有丝分裂增殖而来，已分化的体细胞都有一套和受精卵相同的遗传物质，这是体细胞具有全能性的根本原因。
3．几种细胞全能性比较
一般情况下，分化程度越高，全能性越低，二者呈负相关。同一生物体内细胞的全能性高低为：受精卵>生殖细胞>体细胞增殖细胞>不增殖细胞。
下列有关于细胞和细胞全能性的表述，正确的是( )
A．植物的成熟体细胞比动物的成熟体细胞更容易实现全能性
B．科学家们已经证实动物的成熟体细胞具有全能性
C．干细胞就是体外培养条件下容易实现全能性的细胞
D．在生物体内，细胞并没有表现出全能性的原因是细胞核遗传物质改变
例3
【思路点拨】 本题主要考查了不同细胞全能性的表现难易程度，分析时应从以下几个方面入手：
①明确全能性的含义及不同生物细胞全能性的表现难易程度。
②理解干细胞的含义及应用。
③知道生物体内细胞全能性不易表现的原因。
【尝试解答】 __A__
【解析】 由于目前科学家们用细胞核移植的办法证明了动物细胞中细胞核的全能性，而整个细胞的全能性还没有办法实现，所以植物成熟细胞的全能性要比动物细胞全能性更易表达，干细胞是保持有持续分裂、分化能力的细胞，由于生物体内的细胞发生了基因选择性表达而不能体现全能性。
【探寻规律】 (1)细胞全能性的物质基础：细胞中含有本物种的全部遗传物质。
(2)植物细胞的全能性可以通过植物组织培养来实现，动物细胞通过核移植表现其细胞核的全能性。
解析：选C。生物体内的细胞由于基因的选择性表达，而不能表现全能性，在离体和一定的营养条件下能体现其全能性，而对于动物而言，由于条件技术不够成熟，所以细胞全能性不能表达，而克隆羊的成功只能说明动物细胞核的全能性，卵细胞属于已高度分化的细胞。
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第三节 细胞的衰老和凋亡
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．掌握细胞衰老的特征和意义。
2．理解细胞衰老与个体衰老的关系。
3．掌握细胞凋亡的本质和实例。
【重点】 细胞衰老的特征；细胞凋亡的本质。
【难点】 细胞衰老和凋亡的机理。
情景导引
在漫长的人类历史中，人类对
死亡的恐惧从没停止过，而人
类的所有努力又大半可以归结
为对死亡的抗争。从古代炼丹炼金家到现代医学遗传学，虽然击溃了一种又一种疾病，将平均寿命延长了几倍，面对衰老的难题人类仍是束手无策。那么，你知道是怎样发生的吗？
核心要点突破
知能过关演练
第三节 细胞的衰老和凋亡
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞的衰老
1．细胞之所以有一定的寿命，是因为它们不可避免地要______。
2．细胞生理和生化变化：如许多酶的活性_____、呼吸______。
3．细胞形态和结构变化
(1)线粒体的数量_____，体积______。
(2)细胞核体积______。
(3)核膜向内______等。
衰老
降低
变慢
减少
增大
增大
折叠
思考感悟
1．老年人体内都是衰老的细胞吗？有没有幼嫩的细胞？
【提示】 不都是衰老的细胞，有幼嫩的细胞。
二、细胞凋亡
1．细胞凋亡或称_______________，是细胞发育过程中的必然步骤，是由某种_____引发的，是不可避免的，它不同于病变或伤害导致的死亡。
2．细胞凋亡普遍存在于____________体内。
思考感悟
2．在蝌蚪变态发育的过程中尾部逐渐消失。此过程中主要的细胞变化是什么？
【提示】 细胞凋亡。
编程性细胞死亡
基因
动物和植物
核心要点突破
有关细胞衰老的阐释
1．个体衰老与细胞衰老的辨析
生物种类 关系
单细胞生物 细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡
多细胞生物 (1)细胞水平：生物体内的细胞不断更新，既存在幼嫩的细胞，同时也存在衰老或走向死亡状态的细胞
(2)个体水平：个体衰老过程也是组成个体的细胞普遍衰老过程
2.细胞衰老的特征
(1)从形态上
细胞核——增大，染色加深，核膜内折
染色质——凝聚固缩
细胞膜——黏度增加，流动性降低
细胞质——色素积累，影响细胞的正常功能
线粒体——数量减少，体积增大
(2)分子水平的变化
DNA：从总体上看DNA的复制和转录在细胞衰老时均受抑制。
RNA：含量降低。
蛋白质：合成减弱，稳定性降低，易断裂。
酶：活性降低，部分或完全失活。
脂质：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间交联，膜的流动性降低。
细胞衰老是一种正常的生命现象。人体细胞在衰老过程中 会出现的变化是( )
A．细胞内有些酶的活性降低
B．细胞内色素减少
C．细胞内水分减少
D．细胞新陈代谢的速率减慢
【尝试解答】 __B__
例1
【解析】 对本题逐项分析如下：
衰老特征 选项判断
细胞内多种酶的活性降低 A正确
细胞内色素会随着细胞衰老而逐渐积累 B错误
细胞内水分减少、细胞新陈代谢的速率减慢 C、D正确
【互动探究】 (1)衰老细胞水分减少，主要是细胞内的自由水还是结合水减少？
(2)白化病人的头发变白是细胞内的某些酶的活性降低造成的吗？
【提示】 (1)自由水。(2)缺乏酪氨酸酶。
【探规寻律】 人体衰老的表现与细胞衰老特征的关系
(1)白发：头发的颜色与黑色素有关，当细胞中酪氨酸酶的活性降低时，会导致黑色素的合成减少。
(2)老年斑：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。
(3)出现皱纹：脸部皮肤细胞衰老，细胞内的水分减少，使细胞萎缩。
1．概念
细胞凋亡
2．细胞凋亡的实例
(1)人在胚胎时期，要经历有尾的阶段，后来尾部细胞自动死亡，尾才消失。
(2)蝌蚪尾和鳃的消失，也是通过细胞自动死亡实现的。
(3)胎儿手的发育过程中，手指间的细胞自动死亡。
3．细胞凋亡的原因
受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。不同的细胞，寿命不同，凋亡的速率不同，比如：小肠上皮细胞的寿命只有1～2天，平滑肌细胞、神经细胞、心肌细胞寿命很长，白细胞的寿命是5～7天。
(2009年高考天津卷)下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。
例2
A．①过程凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能
B．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达
C．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程
D．凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用
【尝试解答】 __C__
【解析】 本题主要考查了细胞凋亡的过程及机理，进行如下分析：
【探规寻律】
有利于清除
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第3章 细胞的代谢
第一节 细胞与能量
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．说出生物体内或细胞中发生的各种能量形式的相互转变。
2．举例说明细胞内的吸能反应和放能反应。
3．简述ATP的化学组成和特点并解释ATP在能量代谢中的作用。
【重点】 ATP和ADP的转化；ATP的来源和利用。
【难点】 细胞内的吸能反应和放能反应。
情景导引
如果你去商店用存折买一支铅笔、
一块橡皮、一根雪糕等小件物品，
店主肯定不卖给你所需要的东西，
因为存折不具有流通性；拿出百
元的人民币，店主也不会喜欢，因为很难找零；拿出小额人民币，你会很快拿到所需要的东西。细胞利用能量也是如此，ATP就相当于可在细胞内方便流通的“小票”。
那么，这种细胞内的“小票”结构如何？它是怎样在细胞内“流通”的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节 细胞与能量
基础自主梳理
基础自主梳理
一、能量的转化
1．细胞内最主要的能量形式通常被称为_______。
2．能量只能从一种形式_____为另一种形式，既不会被消灭，也不能被创造；生物体内或细胞中发生的只是各种能量形式的_________。
3．细胞中的大分子排列成有序结构时，需要做功，即要利用_____。
化学能
转变
相互转变
能量
【提示】 不同。
思考感悟
1．反应式“ATP ADP＋Pi＋能量”中能量的来源和去向相同吗？
二、吸能反应和放能反应
1．吸能反应
(1)吸能反应所需要的能量一般来自于____反应。
(2)例如：由氨基酸合成_______的反应和植物体内的______作用就是吸能反应。
2．放能反应
细胞中最重要的放能反应是_________，人们通常称为_________。
3．两者的纽带
细胞中放能反应和吸能反应的纽带是_____，它更是细胞中的______通货。
放能
蛋白质
光合
糖的氧化
细胞呼吸
ATP
能量
三、ATP是细胞中的能量通货
1．ATP的结构组成：ATP是由1个____、1个______和3个磷酸基团组成的。
(1)核糖：是一种单糖，因为含有5个碳原子而被称为______。
(2)腺嘌呤：是一种_____碱基，核糖与腺嘌呤结合成的基团叫______。
(3)磷酸基团：连接后两个磷酸基团之间的磷酸键(用“～”表示)不稳定，称为______磷酸键。
核糖
腺嘌呤
戊糖
含氮
腺苷
高能
2．ADP的结构组成
ATP发生水解时，释放1个__________，形成____________，同时释放能量，这些能量用于______反应。
3．ATP—ADP循环
ATP—ADP循环是指：通过ATP的______和水解使_____反应所释放的能量用于______反应的过程。ATP是细胞中普遍使用的能量载体，又有细胞中的“___________”之称。
磷酸基团
腺苷二磷酸
吸能
合成
放能
吸能
能量通货
思考感悟
2．一般情况下，ATP水解时，所有的化学键都断裂供能吗？
【提示】 远离腺苷的高能磷酸键断裂。
核心要点突破
ATP的结构、特点及功能
1．ATP的分子组成
特别提醒
ATP的两个高能磷酸键断裂水解形成的AMP是组成RNA的成分之一。
2．ATP分子的结构特点
(1)组成特点：一个ATP分子中含有一个腺苷和3个磷酸基团。
(2)具有高能磷酸键：ATP分子中具有2个高能磷酸键，远离腺苷的那个高能磷酸键极容易水解和形成。
3．ATP的生理功能
细胞代谢所需的能量是由细胞内的ATP直接提供的。ATP是细胞代谢所需能量的直接来源。
4．ATP的结构与功能的相互关系
(1)ATP的结构特点保证了细胞内有一个相对稳定的能量供应库。ATP中远离腺苷的高能磷酸键容易水解和形成，可保证ATP数量的相对稳定和能量的持续供应。
(2)ATP在供能中处于核心地位，其他能源物质只有转化为ATP才能为生命活动供能。在生命活动中，ATP中的能量可转化为不同形式的能。
(2011年富阳高二检测)ATP分子在细胞内能释放能量、贮存能量，从结构上看(以腺苷为基点)，其原因是( )
①腺苷很容易吸收和释放能量
②第三个高能磷酸键极容易断裂和形成
③第三个磷酸基团很容易从ATP上脱离，第二个高能磷酸键断裂，使ATP转化为ADP
④ADP可以迅速与磷酸基团结合，吸收能量形成第二个高能磷酸键，使ADP转变为ATP
A．①③ B．②④
C．③④ D．①④
例1
【尝式解答】 __C__
【解析】 从ATP分子结构简式可知，ATP分子中含有两个高能磷酸键。当在酶的作用下水解时，远离腺苷的那个高能磷酸键即第二个高能磷酸键断裂，形成ADP和磷酸基团，并将贮存的能量释放出来；当细胞内ATP含量过少时，ADP在另一种酶的作用下，接受能量，与一个磷酸基团结合，合成ATP，此时接受的那部分能量则贮存在远离腺苷的那个高能磷酸键中。该键在一定条件下很容易断裂或重新生成，从而保证了细胞能量的持续供应。
【探规寻律】 理解ATP结构的两个提醒
提醒一：ATP具有3个磷酸基团，但只有两个高能磷酸键，另一化学键为普通磷酸键。
提醒二：远离腺苷的高能磷酸键即第二个高能磷酸键(以腺苷为基点)容易断裂和重建，也即第三个磷酸基团容易得和失。描述时注意语言的准确性。
跟踪训练 ATP之所以能作为能量的直接来源是因为( )
A．ATP在细胞内含量很多
B．ATP中的高能磷酸键贮存的能量多且很不稳定
C．ATP中的高能磷酸键很稳定
D．ATP是生物体内唯一可以释放能量的化合物
答案：B
1．反应式：ATP ADP＋Pi＋能量
2．过程比较
ATP和ADP之间相互转化
反应式 ATP―→ADP＋Pi＋能量 能量＋Pi＋ADP―→ATP
类型 水解反应 合成反应
条件 水解酶 合成酶
场所 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体
能量转化 放能 贮能
能量来源 高能磷酸键 细胞呼吸，光合作用
能量去向 用于各项生命活动 贮存于ATP中
总之，ATP与ADP的相互转化关系不是一种可逆反应。从物质方面看可逆，从酶、进行场所、能量方面看不可逆。
特别提醒
ATP在细胞内的含量很少，但ATP与ADP在细胞内的相互转化十分迅速，使细胞内ATP含量总是处在动态平衡之中。
有关反应式ATP ADP＋Pi＋能量的叙述中，错误的是( )
A．肺泡内的气体交换时，不伴随①过程的进行
B．该反应中物质是可逆的，能量是不可逆的
C．①②反应在活细胞中循环进行保证了生命活动的顺利进行
D．细胞中所有ATP均来自于细胞呼吸
例2
【思路点拨】 解答本题应突破以下几点：
①O2和CO2的跨膜运输不消耗能量。
②理解ATP与ADP的相互转化不属于可逆反应。
③明确形成ATP的能量来源。
【尝试解答】 __D__
【解析】 本题考查ATP和ADP的相互转化过程，逐项分析如下：
选项 逐项分析
A正确 肺泡内的气体交换是指O2和CO2进出细胞，是通过自由扩散实现的，而自由扩散不消耗能量
B正确 在ATP和ADP的相互转化过程中，物质是可逆的，但能量来源不同，是不可逆的
C正确 生命活动需要能量，能量通过ATP分子在放能反应①和吸能反应②之间流通，才保证了生命活动的顺利进行
D错误 对于动物细胞，细胞中的ATP均来自于细胞呼吸。但对于绿色植物细胞，ATP的形成除来自细胞呼吸外，还来自光合作用
【互动探究】 (1)根细胞中产生ATP的场所有哪些？
(2)肌肉收缩时所需主要能源物质是ATP吗？
【提示】 (1)细胞质基质和线粒体。
(2)不是；是葡萄糖。
实验探究创新
同位素标记法的实验应用
1．概述：用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程的方法。
2．方法应用：用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。实例如下：
(1)标记特征元素，研究物质的结构，如下题中，用32P标记磷酸分子，证明ATP中远离腺苷的高能磷酸键易分解又易合成，进而证明ATP既有合成又有分解。
(2)标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。
实战演练 请分析下列ATP的有关数据和实验，并回答问题：
(1)经测定，一个成年人静止状态下24 h将有40 kg的ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP等的总量仅有2 ～10 mg。为满足能量的需要，生物体内解决这一矛盾的合理途径是________________________________________________________________________。
(2)用32P标记的磷酸加入细胞培养液中，短时间内快速分离出细胞的ATP，结果ATP浓度变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团却已经带有放射性标记。这一事实证明
________________________________________________________________________。
你得出这一结论的依据是________________________________________________________________________。
【解析】 ATP在细胞中的含量很少，但需要量很大，解决这一矛盾是通过ATP与ADP之间迅速地相互转化来实现的。ATP与ADP之间的相互转化是通过远离腺苷的高能磷酸键水解和形成来实现的，而这一事实可通过放射性同位素示踪法来验证。实验中可先提出ADP与ATP相互转化的假设，然后根据放射性ATP的生成及含量验证假设。
【答案】 (1)ADP和ATP的循环转化
(2)ATP在细胞内的含量呈动态变化但含量相对稳定 细胞内ATP浓度变化不大，部分ATP末端磷酸基团带有放射性标记。这是重新合成的，同时也说明了原有的ATP已经有部分被分解了
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第二节 物质出入细胞的方式
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．掌握渗透和扩散的概念。
2．通过对“红细胞吸水与失水”、“洋葱表皮细胞的质壁分离与质壁分离复原”现象的解释，加深
对渗透作用的理解。
3．掌握被动转运和主动转运两种物质出入细胞的方式。
4．描述细胞“胞吞”、“胞吐”的过程。
【重点】 物质出入细胞的方式。
【难点】 渗透和扩散；半透膜和选择透性膜；原生质体与原生质层的区别。
情景导引
游客在漂流时顺水而下，因高
度落差，游客不但不消耗能量，
还感觉到有一股力量在推动着，
这是因为存在高度落差的缘故；
一叶小舟在河流中逆流而上，需要借助外力的推动。事实上，物质的跨膜运输有类似于漂流的借助于顺浓度差的运输，也有类似于需要外力推动的逆浓度运输。
那么，跨膜运输有哪些方式，又各具有哪些特点呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节 物质出入细胞的方式
基础自主梳理
基础自主梳理
一、扩散和渗透
1．扩散：是指分子从________处向________处运动的现象。
2．渗透：是指________通过膜的扩散。渗透作用的方向是从水分子数相对_____的一侧进入相对_____的一侧，也就是从溶液浓度___的一侧，进入浓度_____的一侧。
3．渗透结果：当溶液浓度低时，红细胞会因___水而破裂，植物细胞由于最外层有_______，所以不会破裂；当溶液浓度高时，红细胞会___水而收缩，植物细胞会发生__________。
高浓度
低浓度
水分子
较多
较少
低
高
吸
细胞壁
失
质壁分离
思考感悟
1．在农业生产中，给作物施肥后一般要及时灌溉，请分析其中的原因？
【提示】 防止外界溶液过大，造成植物失水。
二、被动转运
1．概念：指物质由浓度______的一侧转运至浓度_____的一侧。这种转运不需要消耗______。
2．分类
(1)自由扩散：如氧、_________、______等小分子的扩散以及____的渗透。
(2)易化扩散：某些小分子或离子需要借助于细胞膜中的一类转运蛋白(又称载体蛋白)，从而转运到膜的另一侧。
较高
较低
能量
二氧化碳
甘油
水
三、主动转运
1．主动转运是_______梯度的转运，需要消耗_____，还必须有_________参与。其中，能量来自细胞中的______。
思考感悟
2．试想若没有氧气，主动转运还能发生吗？
【提示】 可由厌氧呼吸供能。
逆浓度
能量
载体蛋白
ATP
2．主动转运是细胞最重要的______或_____物质的方式。
四、胞吞和胞吐
1．概念：有的物质被一部分______包起来，然后这一部分质膜与整个质膜脱离，若物质运送到细胞内侧，称为_____，若运送到细胞外侧，称为______。
2．例如：变形虫的摄食过程是______作用，人体消化系统中消化酶的分泌是通过______作用实现的。
吸收
排出
质膜
胞吞
胞吐
胞吞
胞吐
核心要点突破
自由扩散、易化扩散和主动转运的比较
物质出入细胞的方式 被动转运 主动转运
自由扩散 易化扩散
运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度
是否需要载体蛋白 不需要 需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗
物质出入细胞的方式 被动转运 主动转运
自由扩散 易化扩散
图例
举例 O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
表示曲线(一定浓度范围内)
(2010年高考广东卷)如图是植物从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为( )
A．自由扩散
B．易化扩散
C．主动转运
D．被动转运
【尝试解答】 __D__
例1
【解析】 本题考查物质跨膜运输的方式和学生识图的能力。从图中可以看出该物质的运输方向是低浓度→高浓度，且需要消耗ATP释放的能量和载体蛋白的协助，所以为主动转运。
【探规寻律】 (1)载体蛋白具有专一性，可被反复利用，不被“消耗”。
(2)是否需要能量是区分被动转运和主动转运的依据。
(3)胞吞、胞吐需要能量，但不通过质膜。
跟踪训练 关于概念图的分析正确的是( )
A．①和②所示的过程都需要消耗细胞内释放的能量
B．只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质
C．大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞
D．蜜饯腌制时蔗糖进入细胞与过程①和②有关
解析：选B。图中①代表主动转运，能逆浓度梯度运输物质；②表示易化扩散，需要载体蛋白，不消耗ATP；大分子物质以胞吞或胞吐的方式通过膜；蜜饯腌制时细胞已经死亡，细胞膜的选择透性消失。
1．影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
2．影响易化扩散的因素
(1)细胞膜内外物质的浓度差。
(2)细胞膜上运载物质的载体蛋白的数量。
3．影响主动转运的因素
(1)载体蛋白：是细胞膜中的一类蛋白质，其作用就像“小船”一样，能将“货物”(被转运的物质)从“河”(细胞膜)的一边运到另一边。
影响物质跨膜运输的因素
①载体蛋白有饱和现象，即此时所有“小船”都已启用，没有闲置的。如当血糖浓度过高时，肾小管上皮细胞膜上运载葡萄糖的载体蛋白已达到饱和，不能更多地吸收葡萄糖，多余的葡萄糖随尿液排出形成糖尿。
②载体蛋白具有特异性，即一种载体蛋白只能运载特定的物质，如运载K＋的载体蛋白就不能运载Ca2＋，反之亦然。因此，若细胞膜上有运载某物质的载体蛋白，则能吸收该物质，否则不能吸收。如水稻根细胞膜上有运载Si4＋的载体蛋白，则能吸收，而番茄根细胞膜上几乎无运载Si4＋的载体蛋白，故几乎不能吸收。若细胞膜上运载某物质的载体蛋白多，则吸收该物质就多，反之则少。如水稻根细胞膜上有大量运载Si4＋的载体蛋白，故能大量吸收Si4＋。
(2)物质浓度(在一定浓度范围内)
(3)O2浓度
(4)温度：可影响生物膜的流动性和有关酶的活性，因而影响物质转运速率。低温会使物质跨膜转运速率下降。
科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下图中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符。试问：细胞膜运输物质X的方式是( )
例2
A．主动转运 B．易化扩散
C．自由扩散 D．胞吐
【尝试解答】 __A__
【解析】 逐条曲线分析如下：曲线①说明转运速率与物质浓度成正比关系，不受其他因素的限制，应为自由扩散；曲线②在一定浓度范围内，随物质浓度升高转运速率加快，当达到一定程度后，由于受到载体蛋白数量的限制，转运速率不再增加，而保持稳定，说明这种运输需要载体蛋白，不是自由扩散，可能是易化扩散或主动转运；
曲线③转运速率与氧气浓度无关，而氧气浓度的高低影响能量的产生进而影响主动转运的速率，说明这种方式不是主动转运，有可能是自由扩散或易化扩散；曲线④转运速率与氧气浓度有关，说明这个过程需要能量，综合②④，物质X的运输方式只能是主动转运。
【互动探究】 (1)上题中④的曲线能否连在横轴与纵轴的交点上？
(2)当O2浓度和物质X浓度超过一定值时，影响其转运速率的因素是什么？
【提示】 (1)不能。当O2浓度为0时仍有厌氧呼吸提供能量。
(2)能量和载体蛋白的数量。
【探规寻律】 (1)影响物质跨膜运输的因素应结合物质跨膜运输方式的特点去考虑。
(2)分析坐标曲线图时，应首先明确横、纵坐标及曲线的含义，再结合三种物质跨膜运输方式的特点去分析。
实验探究创新
探究植物细胞的吸水和失水的原理
1．探究的一般过程
提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→进一步探究。
2．实验原理
成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。
3．实验流程图示
4．质壁分离的原因分析
5．实验结论
成熟植物细胞能与外界溶液发生渗透作用，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水。
实战演练 将某一洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中，制成装片，放在显微镜下观察，有3种状态的细胞，如图所示：
(1)图B细胞处于何种生理状态？________________________________________________________________________。
(2)这三个细胞在未发生上述情况之前吸水能力大小关系是____________________。
(3)图中标号①指的物质是________________________________________________________________________。
(4)假设将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离，用显微镜观察一个细胞的质壁分离发展过程，发现该细胞形态的变化顺序将如图中所示的
________________________________________________________________________。
(5)若上述三幅图是同一细胞在不同浓度的外界溶液中发生的现象。则这三种溶液浓度的大小关系是_________________________________________
_________________________________。
【解析】 (1)(2)(3)由于A、B、C处于同一浓度的蔗糖溶液中，根据图示可以看出B、C均处于质壁分离状态，A可能吸水，也可能既不吸水也不失水，因此这三个细胞在未发生上述情况之前细胞液浓度大小关系是A>B>C，细胞吸水能力大小的关系是A>B>C。由于细胞壁是全透性的，在①中的液体为蔗糖溶液。
(4)植物细胞质壁分离过程的变化顺序是A→B→C。
(5)由于细胞的质壁分离程度与外界溶液浓度呈正相关，因此可根据质壁分离程度的差异确定外界溶液浓度的大小为C>B>A。
【答案】 (1)质壁分离 (2)A>B>C (3)蔗糖溶液
(4)A→B→C (5)C>B>A
知能过关演练
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第三节 酶
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．概述酶的概念，说明酶在代谢中的作用、本质和特性。
2．举例说明酶的专一性和高效性。
3．分析活动“探究酶的专一性”和“探究pH对氧化氢酶的影响”，学会设计可行的活动探究方案分析。
【重点】 酶的本质、特性和作用。
【难点】 酶的相关实验设计。
情景导引
生命活动要求体内环境稳定，
温度控制是稳定内环境的一个
重要环节。可是陆地的气候变
化很大，一切变温动物，如昆
虫、两栖类、爬行类等，它们的生命活动受到季节变化的很大限制，一般都要进行冬眠，有的甚至进行夏蛰。只有恒温动物，能够保持一定的体温，进行正常的代谢活动，才是真正的陆地动物，真正地占领了陆地。
为什么温度对生物的生命活动影响这么大呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第三节 酶
基础自主梳理
基础自主梳理
一、酶的发现
1．斯帕兰扎尼：发现胃中有消化肉的物质。
2．巴斯德：酒精发酵是________代谢活动的结果。
3．李比希：酒精发酵仅仅是一种化学反应，与酵母菌的活动无关，最多只需要酵母菌中_________的参与而已。
4．毕希纳：促使酒精发酵的是酵母菌中的某种物质——____，而不是酵母菌细胞本身。
酵母菌
某种物质
酶
5．萨母纳尔：得到______，证明酶的本质是蛋白质。
6．20世纪80年代初：科学家发现极少数特殊的酶是_______，这类酶称为核酶。
二、酶是生物催化剂
1．酶的作用机理：_____关系，即一把钥匙开一把锁。
2．作用特点：反应前后酶的性质和数量_______变化。
脲酶
RNA
锁钥
不发生
思考感悟
1．鲜甜爽口的猕猴桃果汁，在开始生产时，一是产量低，二是有沉淀物，好喝不好看，原因是果汁中有一种果胶，造成产量低而且有沉淀。你能想法帮助他们吗？
【提示】 在果汁生产中加入一种果胶酶，在常温常压下利用酶的高效催化作用就能迅速把果胶分解。
三、酶的特性
1．酶的催化活性极____。
2．酶的作用具有高度的_______。一种酶只能催化_____底物或少数几种相似底物的反应。
思考感悟
2．有些蔬菜的主要成分是纤维素，我们吃这些蔬菜时无论咀嚼多长时间也感觉不到甜，纤维素和淀粉一样是多糖，为什么不甜？
【提示】 因为唾淀粉酶具有专一性，只能催化淀粉分解，不能催化纤维素分解，所以感觉不到甜味。
高
专一性
一种
3．酶易失活，凡使_________变性的因素，如强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。
四、影响酶活性的因素：温度和pH
1．温度：在一定温度范围内，一般酶的活性随着温度的升高而升高。酶的活性最强，催化效率最高的温度称为酶的___________。超过最适温度，酶的催化效率随着温度的上升而减慢。低温和高温都能抑制酶的活性，但低温不使酶失活，高温使酶失去活性。
蛋白质
最适温度
2．酸碱度：同温度影响酶活性的情况基本一样，过酸、过碱会使蛋白质变性而失去活性。不同的酶最适pH是不同的。
五、影响酶促反应速率的因素
影响酶促反应速率的因素有pH、温度、酶的浓度、底物浓度、反应产物的浓度等。
核心要点突破
酶的概念的理解
1．酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核(真核生物)
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
生理功能 具有生物催化作用
作用原理 降低化学反应的活化能
2.酶的本质的实验验证
组别 证明酶是蛋白质 证明酶是RNA
实验设计 结果 实验设计 结果
实验组 待测酶液＋双缩脲试剂 是否出现紫色 待测酶液＋派洛宁试剂 是否出现红色
对照组 已知蛋白质＋双缩脲试剂 出现紫色 已知RNA液＋派洛宁试剂 出现红色
特别提醒
(1)对绝大多数生物来说，细胞中的酶都属于蛋白质，仅个别生物，如四膜虫体内除大多数酶是蛋白质外，个别RNA具催化作用。
(2)酶催化某化学反应的原理是降低化学反应所需要的能量，并不提供能量，所以，化学反应前后，酶的理化性质是不变的。
生物体的活细胞能产生酶，下列关于酶的说法错误的是( )
A．酶是活细胞产生的
B．酶都是在核糖体上合成的
C．酶是具有催化作用的有机物
D．酶的催化效率比无机催化剂高
例1
【思路点拨】本题主要考查酶的概念及本质，分析如下：
【尝试解答】 __B__
【探规寻律】 (1)酶是蛋白质，不等于蛋白质就是酶。
(2)酶是活细胞产生的，酶不一定只存在于细胞内，而酶的作用也并非只能在细胞内或生物体内才能发挥。
跟踪训练 下列关于生物体内酶的叙述中正确的是( )
①是由分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞都能产生酶 ④绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA ⑤有的酶是蛋白质，有的酶是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤ B．②③⑦
C．③④⑧ D．④⑤⑥
解析：选C。
比较项目 曲线 解读
酶的高效性 (1)与无机催化剂相比，酶的催化效率更高
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点
酶的专一性(特异性) (1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加快，说明酶A催化该反应
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率较未加酶时相同，说明酶B不催化该反应
与酶有关的曲线解读
比较项目 曲线 解读
酶的活性 (1)在一定的温度(pH)范围内，随着温度(pH)升高，酶的催化作用增强，在最适温度(pH)时，酶的活性最大，超过这一最适温度(pH)，酶的催化作用逐渐减弱
(2)过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性
底物浓度对酶促反应的影响 在其它条件适宜，酶量一定的条件下。酶促反应速率随底物浓度增加而加快，当底物浓度达到一定限度时，所有的酶与底物结合，反应速率达到最大，再增加底物浓度，反应速率不再增加
酶浓度对酶促反应的影响 在底物充足，而其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比
如图表示一种酶在不同处理条件下催化反应时反应物的剩余量和反应时间的关系，造成图中曲线①②③不同的原因可能是(多选)( )
A．反应物浓度不同
B．酶浓度不同
C．pH不同
D．温度不同
例2
【尝试解答】 __BCD__
【解析】 纵坐标表示反应物的剩余量，曲线①②③中相比最终反应物的剩余量是相同的，不同的是到达时间快慢不同，则说明酶的浓度和酶的活性不同，可以使酶活性不同的因素有pH和温度。而反应物浓度不同则起点即不同，最后的剩余量则也不同。
跟踪训练 下列曲线中能正确表示人体消化酶作用规律的是( )
A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅱ和Ⅲ
C．Ⅰ和Ⅳ D．Ⅱ和Ⅳ
答案：D
1．温度对酶促反应的影响
(1)酶促反应在一定温度范围内反应速率随温度的升高而加快；但当温度升高到一定限度时，酶促反应速率随着温度的升高不仅不再加快反而会下降。
(2)在一定条件下，酶活性最大时的温度称为该酶的最适温度(见图1)。
(3)低温影响酶的活性，但不能使酶的空间结构破坏，温度升高后，仍能恢复活性。
影响酶促反应的因素
2．pH对酶促反应的影响
(1)每一种酶只能在一定限度的pH范围内才有活性，超过这个范围酶就会失去活性。
(2)在一定条件下，每一种酶在某一个pH时活性最大，这个pH称为该酶的最适pH。如图2表示胰蛋白酶的活性与pH的关系。
3．底物(反应物)浓度对酶促反应的影响
(1)在底物浓度较低时，反应速率随底物浓度增加而加快，反应速率与底物浓度近乎成正比。
(2)在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速率也随之加快，但不显著。
(3)当底物浓度很大，且达到一定限度时，反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应速率几乎不再改变(见图3)。
4．酶浓度对酶促反应的影响
在底物足够、其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应速率与酶浓度成正比(见图4)。
特别提醒
(1)分析某一条件对酶作用的影响时，其余各条件应是一致的或最适的，即符合单一变量原则。
(2)低温降低酶活性但不破坏酶结构的特点应用广泛，如低温保存酶制剂，胚胎、精子的冷冻保存等。
(3)对一般酶来说，在高温、过酸或过碱的条件下失去活性后不会再恢复，这点与低温对酶的影响情况不同。
(2011年桐乡高级中学高二检测)下图分别表示温度、pH与酶活性的相关性，分析并回答：
例3
(1)曲线A表明______________________。若改变实验条件，从40℃到0℃，则曲线发生b→a的逆转，80℃到40℃的改变，结果将是
________________________________________________________________________，
其原因是
________________________________________________________________________。
(2)曲线B、C表明
________________________________________________________________________，
试列举人体内符合曲线B的酶一例：________________________________________________________________________。
【思路点拨】 本题主要考查温度和pH对酶活性的影响。解答该题可从以下三点分析：
①准确把握高温和低温对酶活性的影响。
②正确识图，了解曲线变化及不同曲线的含义。
③具体分析对不同酶的影响因素。
【尝试解答】 (1)酶的催化活性与温度有关 催化活性一直为0，不发生逆转 酶是蛋白质，高温下变性失活
(2)酶的催化活性与pH有关，不同的酶对pH的要求是不同的 胃蛋白酶
【互动探究】 (1)题目(1)中80℃到40℃的改变如何用曲线图来表示？(可重新建坐标系)
(2)符合曲线C的酶为何种酶？
【提示】 (1)如图
(2)胰蛋白酶。
实验探究创新
(2)变量分析及处理原则
①自变量：催化剂的类型(单一变量)。
②因变量：底物分解速度或产物生成速率。
③无关变量：试剂的量、反应温度、pH等(平衡无关变量，即等量、等条件)。
(3)实例：比较二氧化锰和过氧化氢酶的催化效率。
(4)结果及结论：催化剂可以加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
实战演练 请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出实验结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液，本尼迪特试剂，试管，37℃恒温水浴锅，沸水浴锅。
(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。
溶液
试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 ＋ － ＋ －
(2)实验步骤：
①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
________________________________________________________________________。
(3)结果预测：_________________________________________。
(4)结论：________________________________________________________________________。
(5)在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现红黄色试管中的颜色会比37℃时的浅，其原因是
________________________________________________________________________。
【解析】 本题以酶的专一性为题材，考查验证性实验的相关内容。(1)在设计实验时一定要遵循对照和单一变量等实验原则，在验证蔗糖酶具有专一性时，应使蔗糖酶作用于蔗糖的装置作为实验组，作用于淀粉的装置作为对照组，这两组装置中，除蔗糖酶作用的物质不同外，其他条件均应相同，同理可推出验证淀粉酶具有专一性的装置中应加入的物质。
(2)在检测实验结果时，可用本尼迪特试剂，但一定要注意用沸水浴加热。
(3)蔗糖酶使蔗糖分解成葡萄糖和果糖，淀粉酶使淀粉分解成麦芽糖，葡萄糖、果糖、麦芽糖均为还原糖，与本尼迪特试剂在一定条件下反应出现红黄色沉淀。
(4)本题为验证性实验，实验结论只有一种，结论与验证的目的一致。
(5)酶活性受温度的影响，哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶在37℃时比在20℃时活性高。
【答案】 (1)
溶液
试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 ＋ － ＋ －
乙 － ＋ － ＋
丙 ＋ － － ＋
丁 － ＋ ＋ －
(2)②混匀，37℃恒温水浴一段时间。③取出试管，分别加入适量的本尼迪特试剂，混匀，沸水水浴一段时间。④观察实验现象并记录实验结果
(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的试管中出现红黄色沉淀，其他试管中不出现红黄色沉淀
(4)酶的催化作用具有专一性
(5)20 ℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少
知能过关演练
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第四节 细胞呼吸
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．概述需氧呼吸和厌氧呼吸的概念。
2．理解需氧呼吸和厌氧呼吸的过程，掌握其基本反应式。
3．明确细胞呼吸的实质和意义。
4．比较需氧呼吸和厌氧呼吸的异同，应用其原理解释细胞呼吸在实践中的应用。
【重点】 细胞呼吸的过程及意义。
【难点】 细胞呼吸的原理及应用。
情景导引
2009年，齐齐哈尔市遭受了历
史罕见的旱、涝、风、虫和低
温寡照等自然灾害，为了保证
粮食收获后减少损失或不损失，市粮食局、农委联合在全市范围内开展了玉米、水稻等主要粮食品种的科学存贮工作，帮助农民解决粮食收获、入院贮存和降水提质过程中的技术难题。
你知道长期贮藏农作物种子、蔬菜或水果的方法吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第四节 细胞呼吸
基础自主梳理
基础自主梳理
一、细胞呼吸与糖的氧化
1．细胞呼吸：指细胞内进行的将糖类等______分解成无机物或者小分子有机物，并且释放出_____的过程。可以分为_____呼吸和_____呼吸两类，其中______呼吸是细胞呼吸的主要方式。
思考感悟
1．需氧呼吸三个阶段相同的生成物是什么？
【提示】 ATP。
有机物
能量
需氧
厌氧
需氧
2．需氧呼吸反应式：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O＋能量。
3．效率：在需氧呼吸中，细胞每氧化1个葡萄糖分子，可以合成约____个ATP分子，即葡萄糖的能量利用效率大约为30%。
4．场所：主要在________中进行，所以线粒体是细胞的“动力车间”。
30
线粒体
二、需氧呼吸
需氧呼吸包括三个阶段：_______、____________和电子传递链。
1．糖酵解
(1)概念：糖酵解是指1个葡萄糖分子转变为2个______分子的过程，它是在_________中进行的。
(2)反应式
C6H12O6＋2NAD＋＋2ADP＋2Pi
—→2CH3COCOOH＋2NADH＋2H＋＋2ATP
糖酵解
柠檬酸循环
丙酮酸
细胞溶胶
2．柠檬酸循环：指1分子丙酮酸产生3分子二氧化碳、1分子______、4分子________和1分子FADH2，它是在_____________中进行的。
3．电子传递链
(1)电子传递链阶段是在线粒体内膜中进行的，1个葡萄糖分子氧化分解形成的30个ATP分子中，有_____个是在该阶段中产生的。
(2)反应式：2H＋＋2e－＋1/2O2 —→H2O
ATP
NADH
线粒体基质
26
三、厌氧呼吸
厌氧呼吸是在___________中进行的，它包括两个阶段：第一阶段为糖酵解：第二阶段为丙酮酸在不同酶的催化作用下，形成_____或_____。
1．乳酸发酵
(1)反应式：C6H12O6＋2ADP＋2Pi―→
2CH3CHOHCOOH＋2ATP
(2)乳酸发酵所产生的ATP仅为需氧呼吸的_____左右。
细胞溶胶
乳酸
乙醇
1/15
2．乙醇发酵
(1)反应式：C6H12O6＋2ADP＋2Pi―→2C2H5OH＋2CO2＋2ATP
(2)乙醇发酵的微生物主要是________。
3．厌氧呼吸的特点
(1)厌氧呼吸产生的ATP比需氧呼吸产生的少得多。
(2)厌氧呼吸可以快速利用葡萄糖产生ATP，在短时间内维持生命活动的正常进行。
酵母菌
思考感悟
2．同是1 mol葡萄糖，为什么进行厌氧呼吸释放出的能量比进行需氧呼吸少？
【提示】 一部分能量仍贮存在乙醇或乳酸中。
四、细胞呼吸是细胞代谢的中心
1．细胞除了利用糖类作为能量来源外，还可以利用脂肪和蛋白质。三者的分解产物分别为单糖、甘油和脂肪酸以及氨基酸，其中，单糖和甘油进入_______，脂肪酸和氨基酸主要进入_______循环。
2．细胞呼吸一方面为生物合成反应提供______ (ATP)，另一方面为合成反应提供碳骨架。
糖酵解
柠檬酸
能量
核心要点突破
需氧呼吸过程
1．需氧呼吸过程图解
2．需氧呼吸三阶段比较
第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞溶胶 线粒体基质 线粒体内膜上
反应物 1葡萄糖(C6H12O6) 2丙酮酸(CH3COCOOH) 和6H2O 24[H]和6O2
产物 2丙酮酸、4[H]、2ATP 6CO2、20[H]和2ATP 12H2O和26ATP
氧 不需要 不需要 需要
3.需氧呼吸反应式及元素去向
需氧呼吸全过程的物质变化可分为三个阶段：
①C6H12O6―→丙酮酸＋[H]。
②丙酮酸＋H2O―→CO2＋[H]。
③[H]＋O2―→H2O。
下列与此相关的叙述中正确的是( )
A．第③阶段反应极易进行，无需酶的催化
B．第②阶段无ATP生成，第③阶段生成较多的ATP
C．第①②阶段能为其他化合物的合成提供原料
D．第①阶段与厌氧呼吸的第①阶段不同
例1
【思路点拨】 由题目获取的主要信息有：需氧呼吸全过程的物质变化。解决此问题要求掌握需氧呼吸的每个阶段所需要的条件、产物及与厌氧呼吸过程的联系。
【尝试解答】 __C__
【探规寻律】 (1)各反应的场所与催化该反应的酶存在位置有关，如细菌的需氧呼吸在细胞溶胶中进行。
(2)需氧呼吸三个阶段连续进行，若中间有间断，后面反应将无法进行下去。
(3)需氧呼吸的特点主要体现在第三阶段，包括产物及产生ATP的数量。
跟踪训练 如图表示需氧呼吸过程，下列有关说法正确的是( )
A．①②④中数值最大的是①
B．③代表的物质名称是氧气
C．产生①②的场所是线粒体
D．某些原核生物能完成图示全过程
解析：选D。原核生物虽然没有线粒体，但有需氧呼吸酶，可以在细胞质中进行需氧呼吸。
1．需氧呼吸与厌氧呼吸的关系
需氧呼吸和厌氧呼吸的比较
2．需氧呼吸与厌氧呼吸的异同点
类型 需氧呼吸 厌氧呼吸
必需条件 氧和酶 不需氧，但必须有酶催化
场所 细胞溶胶(①阶段)
线粒体(②和③阶段) 细胞溶胶
(①和②两阶段)
物质变化 ①C6H12O6 CO2＋H2O
②ADP＋Pi＋能量 ATP ① C6H12O6 C3H6O3(或C2H5OH＋CO2)
②ADP＋Pi＋能量 ATP
能量释放 产生大量能量 产生少量能量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没彻底分解，能量没完全释放
联系 ①第一阶段完全相同；②实质相同：分解有机物，释放能量
有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。通过对表中数据分析可得出的结论是( )
例2
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生乙醇的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
A．a浓度时酵母菌需氧呼吸速率等于厌氧呼吸速率
B．b浓度时酵母菌需氧呼吸速率大于厌氧呼吸速率
C．c浓度时有50%的葡萄糖用于酵母菌的乙醇发酵
D．d浓度时酵母菌只进行需氧呼吸，未进行厌氧呼吸
【尝试解答】 __D__
【解析】 a浓度时，CO2与乙醇的量相等，说明此时酵母菌只进行厌氧呼吸，不进行需氧呼吸。b浓度时，根据厌氧呼吸反应式，厌氧呼吸产生的CO2与乙醇的量相等，均为6.5 mol，则需氧呼吸产生的CO2为：12.5－6.5＝6 mol，厌氧呼吸的速率大于需氧呼吸的速率。c浓度时，厌氧呼吸产生6 mol CO2，消耗3 mol葡萄糖；需氧呼吸产生15－6＝9 mol CO2，消耗1.5 mol葡萄糖，可见有2/3的葡萄糖用于乙醇发酵。d浓度时， 不产生乙醇，说明酵母菌只进行需氧呼吸。
【互动探究】 (1)若瓶中的葡萄糖50%用于需氧呼吸，另外50%用于厌氧呼吸，则消耗的O2与释放的CO2之比是多少？
(2)氧气浓度为a、b、c、d时，酵母菌细胞内产生CO2的场所是否相同？
【提示】 (1)消耗O2∶释放CO2＝3∶4。
(2)不完全相同。a浓度时，CO2产生于细胞溶胶；b、c浓度时，部分CO2产生于细胞溶胶，另一部分CO2产生于线粒体；d浓度时，CO2产生于线粒体。
【探规寻律】 在分析需氧呼吸和厌氧呼吸物质变化的数量关系时有如下规律
(1)不消耗O2，释放CO2→只进行厌氧呼吸。
(2)O2吸收量＝CO2释放量→只进行需氧呼吸。
(3)O2吸收量(4)乙醇量＝CO2量→只进行厌氧呼吸。
(5)乙醇量1．温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸强度。与温度影响酶催化效率的曲线特征一致(如图示)。
影响细胞呼吸的因素
2．O2浓度
(1)对需氧呼吸：O2是需氧呼吸的原料之一，在一定范围内，随着O2浓度增加，需氧呼吸强度也增加，但O2浓度达到一定值时需氧呼吸强度将不再随O2浓度增加而增加(如图a)。
(2)对厌氧呼吸：随O2浓度增加而受抑制，O2浓度越高，抑制作用越强，O2浓度达一定值时，被完全抑制(如图b)。
3．CO2浓度：CO2是需氧呼吸的产物，当CO2浓度过高时会抑制细胞呼吸。
4．水分：水为细胞呼吸提供反应环境，一定范围内随水含量的增加细胞呼吸加强。
如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化。请据图回答下列问题：
例3
(1)外界氧浓度在10%以下时，该器官的呼吸作用方式是____________________________________
____________________________________。
(2)该器官的CO2释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条线，此时该器官的呼吸作用方式是_____________________________________
___________________________________，进行此种呼吸方式的底物是_________________________
_________________________________________。
(3)当外界氧浓度为4%～5%时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对值为0.4。此时，厌氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于需氧呼吸的________倍。
【尝试解答】 (1)需氧呼吸和厌氧呼吸 (2)需氧呼吸 葡萄糖 (3)1.5
【解析】 根据图所示曲线，在氧浓度大于10%时，O2的吸收量与CO2的释放量相等，说明该非绿色组织此时进行的是需氧呼吸，呼吸底物主要是葡萄糖，因为以葡萄糖为呼吸底物时，根据需氧呼吸的反应方程式，吸收的氧气量和释放的二氧化碳量是相等的。在氧浓度小于10%时，CO2的释放量大于氧气的吸收量，说明有一部分CO2是通过厌氧呼吸释放出来的，所以在氧浓度小于10%时就是厌氧呼吸和需氧呼吸并存。
第(3)小题的计算方法是：在外界氧浓度为4%～5%时，O2的吸收量相对值为0.4，则通过需氧呼吸释放的CO2的相对值也应为0.4，需氧呼吸分解1 mol葡萄糖释放6 mol CO2，所以通过需氧呼吸消耗葡萄糖的相对值应为0.4/6。厌氧呼吸释放的CO2的相对值为0.6－0.4＝0.2，按题意该非绿色组织厌氧呼吸产物是乙醇和CO2，分解1 mol葡萄糖释放2 mol CO2，所以通过厌氧呼吸消耗的葡萄糖的相对值为0.2/2。由此可知，厌氧呼吸消耗的葡萄糖约相当于需氧呼吸的倍数是：(0.2/2)÷(0.4/6)＝1.5。
实验探究创新
曲线知识点拨
高中生物学中常遇到一类曲线问题，即用数学曲线表示生物学问题，此类题目应特别注意：
1．起点，它表示某生理活动在某条件下开始起动，如O2浓度与酵母菌细胞中CO2产量的关系，起点不在原点，而在纵轴(如图)，因没有O2时，酵母菌细胞进行乙醇发酵产生CO2。
2．拐点，即转折点，指某种条件由于量的改变引起细胞中代谢速率产生波动，如图拐点表示随O2浓度升高，酵母菌细胞厌氧呼吸受抑制，而需氧呼吸在增强，细胞呼吸总速率开始由减弱转变为增强。
3．平衡点，表示某条件已不再成为制约细胞中某代谢的因素，如图中，O2浓度增大到一定程度，酵母菌细胞的需氧呼吸达到最大，并不再随O2浓度增大而加快。
实战演练 (2009年高考安徽卷)现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密封的棕色广口瓶内，各加入适量(等量)的水。在25℃条件下，瓶内O2含量变化如图所示。请回答：
(1)在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的____________引起的，A种子比B种子的呼吸速率________，A、B种子释放CO2量的变化趋势是____________。
(2)在0～t1期间，广口瓶内的总气体量有少量增加，主要原因可能是________________________________________________________________________。
【解析】 本题考查细胞呼吸的有关知识。
(1)在t1～t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子进行需氧呼吸引起的，A种子比B种子消耗氧气的速率快，所以A种子比B种子呼吸速率快。因为每消耗1 mol O2，就产生1 molCO2，所以从图可以看出A、B种子释放CO2量的变化趋势都是先递增后递减。先递增的原因是由于种子不断吸水，呼吸速率不断升高，递减的原因是O2的减少。
(2)在0～t1期间，广口瓶内的总气体量有少量增加，主要原因可能是种子的厌氧呼吸产生了CO2。
【答案】 (1)需氧呼吸 快 先递增后递减
(2)种子的厌氧呼吸产生了CO2
知能过关演练
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第五节 光合作用
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．掌握自养生物、异养生物的特点及分类。
2．识记色素的种类、颜色和吸收光谱。
3．明确光合作用的概念、反应式、场所、阶段。
4．分析外界因素对光合速率的影响。
5．理解“光合色素的提取与分离”实验原理，掌握实验步骤，注意问题及实验结果。
6．通过“探究环境因素对光合作用的影响”，掌握设计单因子对照实验的方案。
【重点】 光合作用的概念、阶段、场所及过程。
【难点】 探究影响光合作用的因素。
情景导引
2009年12月，温家宝总理在哥本哈
根国际气候变化大会上再次指出：
“中国是世界人工造林面积最大
的国家。我们将持续大规模开展
退耕还林和植树造林，大力增加森林碳汇。”目前我国人工林保存面积达6168.84万公顷，居世界第一位。森林是陆地上最大的“贮碳库”和最经济的“吸碳器”， 科学研究表明：森林每生长1立方米，平均能吸收1.83吨二氧化碳。
植物通过光合作用吸收CO2，该过程是怎样进行的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第五节 光合作用
基础自主梳理
基础自主梳理
一、自养生物和异养生物
1．自养生物：植物、藻类和某些细菌，它们以__________和水为原料，通过________，利用光能合成糖类等有机物质，这些有机物为其自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量。
2．异养生物：人、动物、真菌和大部分细菌直接或间接依靠__________的光合产物生活。
二氧化碳
叶绿体
自养生物
二、光合作用概述
1．能量转化：光合作用是一个______反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，并将能量贮存在糖分子内，即将光能转变为_________。
2．场所：光合作用是在________中进行的，叶绿体中类囊体的膜称为________。
3．氧气来源：光合作用释放的氧气来自于_____中的O。
吸能
化学能
叶绿体
光合膜
H2O
碳反应
叶绿素a
叶绿素b
碳氢
四、光反应
1．产物：NADPH、ATP和来自水中的____。
2．场所：叶绿体的________膜。
3．光反应中最重要的是在两种_____________复合体中的电子被光激发的反应。
4．主要变化：(1)光能被吸收并转化为______中的化学能。
(2)水在光下裂解为H＋、O2和电子。
(3)水中的氢(H＋＋e－)在光下将NADP＋还原为NADPH。
O2
类囊体
叶绿素蛋白质
ATP
思考感悟
1．光能转化为电能，电能转化为活跃的化学能，活跃的化学能转化为稳定的化学能场所分别在哪里？
【提示】 前两个阶段能量转化的场所是叶绿体类囊体膜中，最后一个阶段能量转化的场所是叶绿体基质。
五、碳反应
1．场所：叶绿体_______。
2．卡尔文循环：是指_________还原为糖的一系列反应。
(1)1分子二氧化碳与1个RuBP结合，形成一个六碳分子。
(2)1个六碳分子分解成2个三碳分子。
(3)1个三碳分子接受来自NADPH的氢和来自____的磷酸基团，形成1分子___________，这样，光能就转化为糖分子中的_______了。
基质
二氧化碳
ATP
三碳糖磷酸
化学能
思考感悟
2．光合作用过程中NADPH是在哪里合成？作用是什么？
【提示】 NADPH是在光反应的场所叶绿体的基粒上形成的。NADPH用于碳反应还原C3化合物并提供能量。
六、环境因素影响光合速率
1．光合速率：也称_________，是指一定量的植物在单位时间内进行了多少__________。
2．影响因素有______、温度和空气中的________浓度等，三者对光合作用的影响是综合性的。
光合强度
光合作用
光强度
二氧化碳
核心要点突破
光反应与碳反应的比较
项目 光反应 碳反应
区别 条件 光、色素、酶和水 多种酶、CO2、ATP和NADPH
场所 叶绿体类囊体膜中 叶绿体基质
时间 短促 较缓慢
特别提醒
(1)在光反应、碳反应过程中，只有色素吸收光能的过程不需要酶。
(2)光反应必须在光下才能进行，碳反应有光、无光均可进行。
(2010年高考重庆卷)如图为光能在叶绿体中转换的示意图，U、V、W、X、Y代表参与光能转换的物质。下列选项，错误的是( )
例1
A．U在光合作用中的作用是吸收和传递光能
B．V吸收光能后被激发，使H2O分解，产生电子流
C．W为CO2的还原剂，其能量是稳定化学能来源之一
D．U至Y的能量转换在叶绿体类囊体膜(囊状结构薄膜)上进行
【思路点拨】本题考查光合作用的两个阶段(光反应和碳反应)，解答本题应突破以下几点：①明确光反应、碳反应的场所。②理解光反应、碳反应的过程及联系。
【尝试解答】 __D__
【解析】 本题考查光合作用的过程分析。其中U是特殊状态的叶绿素a，起的作用主要是吸收和传递光能，V的作用是将水分子分解，从而产生氧气和H＋，从而形成电子流，将光能转化为电能，W为二氧化碳的还原剂在还原二氧化碳的过程中将能量贮存在有机物中，成为稳定的化学能，由U至Y表示了光合作用的全过程，其场所是在叶绿体中，包括叶绿体类囊体膜(囊状结构薄膜)和叶绿体基质。
【探规寻律】 光合作用图解
跟踪训练 光合作用可分为光反应和碳反应两个阶段，下列叙述正确的是( )
A．光反应不需要酶，碳反应需要多种酶
B．光反应消耗水，碳反应消耗ATP
C．光反应固定CO2，碳反应还原CO2
D．光反应贮存能量，碳反应释放能量
解析：选B。考查对光合作用过程的理解，光反应和碳反应都需要酶；CO2的固定和还原都发生在碳反应；光反应是吸收、传递和转化光能，碳反应是把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存。
条件 三碳分子 RuBP NADPH和ATP 三碳糖合成量
停止光照CO2供应不变 增加 下降 减少或没有 减少或没有
突然光照CO2供应不变 减少 增加 增加 增加
光照不变停止CO2供应 减少 增加 增加 减少或没有
光照不变CO2供应增加 增加 减少 减少 增加
光照不变CO2供应不变(CH2O)运输受阻 增加 减少 增加 减少
叶绿体处于不同的条件下，三碳分子、RuBP、NADPH、ATP以及三碳糖合成量的动态变化
在光合作用正常运转后，突然降低环境中的CO2浓度，则光合作用的中间产物含量会发生哪种变化( )
A．RuBP含量升高，三碳分子含量降低
B．三碳分子含量升高，而RuBP含量突然降低
C．RuBP、三碳分子含量均升高
D．RuBP、三碳分子含量均降低
【尝试解答】 __A__
例2
【解析】 在碳反应中，CO2与RuBP形成三碳分子，当CO2浓度下降后，消耗的RuBP减少，产生的三碳分子也减少，而三碳分子的还原仍不断进行产生RuBP，所以RuBP含量升高，而三碳分子含量降低。
【互动探究】 (1)试分析上述情况下，光合产物ATP、NADPH的变化？
(2)题干若改为突然停止光照，应选择哪项？
【提示】 (1)ATP和NADPH含量都上升。
(2)B。
1．区别与联系
光合作用与需氧呼吸的比较
特别提醒
光合作用与细胞呼吸联系的具体表现
(1)光能转换为生命活动的过程：
即光合作用贮存于有机物中的能量只有通过细胞呼吸才能用于各项生命活动。
(2)光合作用是自然界中最基本的物质代谢与能量代谢，细胞呼吸则为生命活动提供动力并成为物质转化的枢纽。
例3
A．X、Y物质分别代表三碳分子和丙酮酸
B．①、④过程可以产生[H]，②过程需要消耗[H]
C．①过程发生在线粒体基质中，②过程发生在叶绿体基质中
D．①②③④四个过程中既没有消耗氧气，也没有产生氧气
【尝试解答】 __C__
【解析】 分析题图可知，由糖经①、④形成CO2的过程为细胞呼吸过程。Y物质为丙酮酸，①、④过程为第一、二阶段，故都可以产生[H]，①过程为糖酵解过程，发生在细胞溶胶中；由CO2经③、②过程形成糖的过程为光合作用。X物质为三碳分子，②为三碳分子还原的过程，发生在叶绿体的基质中，需要光反应提供NADPH([H])和ATP。其中①、②、③、④均未消耗和产生氧气。
跟踪训练 从光合作用到需氧呼吸过程中，H2O中O的循环途径是( )
A．H2O→C6H12O6→CO2
B．H2O→C6H12O6→H2O
C．H2O→O2→CO2
D．H2O→O2→H2O
答案：D
1．单因素影响
(1)光合速率与光强度的关系(如图1)
①关键点的含义：A点，光强度为0，此时只进行细胞呼吸，其释放的CO2量，可表示此时的呼吸强度。
影响光合作用的因素
图1
AB段，表明随光强度的加强，光合速率逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少(其中有一部分用于光合作用)。到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(白天光强度只有在光补偿点以上，植物才能正常生长)。
BC段，表明随着光强度不断加强，光合作用不断加强，到C点以后不再加强了，C点为光饱和点。
②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如图1虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。
2)光合速率与温度的关系(如图2)
①关键点的含义：光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35 ℃下能正常进行光合作用。其中AB段随温度的升高光合速率逐渐加强，B点以后酶活性下降，光合速率开始下降，温度过高光合作用完全停止。
图2
②应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；夏季，温室栽培又可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室的温度，以降低呼吸强度，保证植物有机物的积累。
(3)光合速率与CO2浓度的关系(如图3)
①关键点的含义：在一定范围内，
植物光合速率随CO2浓度增大而加快；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加，甚至减弱。
②应用：施用有机肥及采取其他措施，如提高大田或温室CO2浓度。
图3
2．多因素影响(如图)
(1)曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随其不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中其他因素的措施。
(2)应用：温室栽培时，在一定光强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，可提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。
例4
A．光强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合速率差异的原因是CO2浓度不同
B．光强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合速率差异的原因是温度的不同
C．光强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合速率随光强度升高而升高
D．光强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合速率随光强度升高而升高
【尝试解答】 __D__
【解析】 A项，光强度为a时，影响曲线Ⅱ、Ⅲ光合速率的温度、光强度相同，而CO2浓度不同；B项，光强度为b时，影响曲线Ⅰ、Ⅱ光合速率的CO2浓度和光强度相同，而温度不同；C项，在光强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ都未达到光饱和点，光合速率随光强度升高而升高；D项，在光强度为a时，曲线Ⅲ已达到饱和点，随光强度增加，光合速率保持不变。
【互动探究】 (1)在光强度小于a时，影响三条曲线光合速率的主要外界因素是什么？其影响了光合作用的哪一阶段？
(2)当光强度达到c点以后，若要提高曲线Ⅰ的光合速率，可采取哪些措施？
【提示】 (1)光强度；光反应阶段。
(2)适当提高CO2浓度或适当升高温度。
实验探究创新
光合色素的提取与分离
1．实验原理
(1)色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用95%的乙醇等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2)各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验流程图示
提取绿叶中的色素：
特别提醒
(1)本实验中使用的试剂有毒，不但实验后要洗手，实验前也要洗手。
(2)滤纸条一定要用剪子剪，保证边缘光滑。
(3)不但滤液细线不能触及层析液，滤纸条也不要触及试管。
(4)叶绿素a和叶绿素b的色素带靠得很近，要仔细辨认。
3．实验疑难点拨
(1)实验中几种化学试剂的作用
①无水乙醇可溶解叶绿体中的色素。
②二氧化硅破坏细胞结构，使研磨充分。
③碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏。
(2)实验成功的关键
①叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。
②研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。
③滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所以要求待滤液干后再画一两次。
④滤液细线不能触及层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
特别提醒
(1)剪取干燥的定性滤纸，双手尽量不要接触纸面，手要干净、干燥(可以套上塑料袋)，以免污染滤纸。
(2)加入的SiO2和CaCO3一定要少，否则滤液浑浊，杂质多，颜色浅，实验效果差。
(3)根据试管的长度制备滤纸条，让滤纸条长度高出试管约1 cm，高出部分做直角弯折。
(4)画滤液细线时，用力要均匀，速度要适中。
实战演练 1.对“绿叶中色素的提取与分离”实验，下列描述正确的是( )
A．将5 g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨
B．用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2～3次
C．把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散
D．色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入无水乙醇是为了溶解色素
解析：选D。提取色素时应将新鲜绿叶剪碎，更有利于研磨充分；画滤液细线时要等上次所画的线干燥后再重复画，以增加色素含量；层析分离色素时，画有滤液细线的滤纸条插入层析液时，千万不要让层析液没及滤液细线，更不要摇晃，以防色素溶解在层析液中。
2．叶绿体中色素能够溶解在有机溶剂乙醇中，因此实验室中用95%的乙醇提取叶绿体中的色素。能否用丙酮作为溶剂替代无水乙醇呢？
请完善实验，探究丙酮是否可以作为提取叶绿体中色素的有机溶剂，并对实验中存在的问题进行分析。
(1)材料用具：新鲜的绿色叶片，干燥的定性滤纸，尼龙布，丙酮，95%的乙醇，层析液，二氧化硅，碳酸钙等。
(2)方法步骤：
①提取绿色叶片中的色素。
a．取两个研钵分别编号为1、2。
b．分别向两个研钵中加入________________________________________________________________________。
c．向1号研钵中加入2～3 mL 95%的乙醇，
________________________________________________________________________，均进行充分研磨。
d．将研磨液过滤到试管中，并及时用棉塞塞紧试管口。
②制备滤纸条。
将干燥处理的定性滤纸剪成两个长10 cm，宽1 cm的长条，在距一端1 cm处用圆珠笔画线并剪去两角。
③点样。
分别用毛细吸管吸取少量滤液，分别在两条滤纸条上沿横线均匀地画滤液细线，紧接着重复画2～3次。
④分离叶绿体中的色素。
将层析液2 mL倒入两支编号为1、2的大试管中。然后，将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，并让层析液没及滤液细线。
(3)观察实验结果。
请绘出正确的实验结果，并注明色素种类及相应颜色。
(4)结果预测及分析：
结果预测 分析
2号滤纸条与l号出现一致色素带，并分离明显 ①
② ③
2号滤纸条无色素带，1号滤纸条色素带分离明显 ④
(5)请纠正方法步骤中的错误。
纠正一：________________________________________________________________________；
纠正二：________________________________________________________________________；
纠正三：________________________________________________________________________。
【解析】本题考查实验设计能力及结果预测与分析能力。要探究丙酮是否可以作为溶剂替代95%的乙醇就应设计实验以丙酮作溶剂提取叶绿体中的色素，并与以95%的乙醇作溶剂提取叶绿体中的色素的分离效果作比较。实验设计要遵循单一变量原则，即只有提取液不同，而其他都应相同。结果有三种可能情况，即a.与对照组基本一样；b.比对照组效果差；c.得不到分离的色素带。改错方面考查对实验注意问题的掌握。
【答案】 (2)①b.5 g剪碎的绿色叶片、少许二氧化硅和碳酸钙 c．向2号研钵中加入2～3 mL的丙酮
(3)如图
(4)①丙酮可以作为提取叶绿体中色素的有机溶剂
②2号滤纸条与1号相比，现象不如1号明显
③丙酮作为提取叶绿体中色素的有机溶剂效果不佳
④丙酮不能作为提取叶绿体中色素的有机溶剂
(5)纠正一：制备滤纸条时，应改为用铅笔画线并编号1、2
纠正二：点样时，应干燥后重复画滤液细线3～4次
纠正三：分离叶绿体中色素时，一定不要让层析液没及滤液细线
知能过关演练
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第一章 细胞的分子组成
第一、二节 分子和离子·无机物
课标领航
通过本节学习，我能够
1．说出组成细胞的主要元素，水和无机盐的生理作用。
2．认同生命的物质性，说明生物界与非生物界的统一性和差异性。
【重点】 水和无机盐的生理作用。
【难点】 生物界与非生物界的统一性和差异性。
随着生活水平的提高，养生保健话题逐渐进入人们的日常生活，各类保健品应运而生。其中最为人熟知的保健食品种类繁多，有补充蛋白质的、补充核酸的、补充各类维生素的、补充钙铁锌硒等矿物质的……保健化妆品的种类也不少，补维生素的、补水的……
这些保健品中的成分在人体中能发挥什么作用呢？
情景导引
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一、二节 分子和离子·无机物
基础自主梳理
基础自主梳理
一、元素
1．细胞是生物体结构和功能的基本单位，构成细胞的物质是由________组成的。
2．组成人体的主要元素，同样也是构成细胞的主要元素。组成人体的主要元素有：O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、Mg等。
二、分子
1．原子组成元素
元素
一种元素可能由一种_______组成，也可能由一种以上的原子组成。例如氢元素是由_____不同的氢原子组成的。
2．元素组成物质
(1)组成细胞的物质单位是_______。
①水分子是由氢和氧两种元素组成。
②糖是由_________________3种元素组成。
③脂肪是由碳、氢、氧3种元素组成。
(2)共价键
原子
3种
分子
碳、氢、氧
共价键是原子间通过共用__________形成的化学键，如水分子是由氢原子和氧原子通过两者共用最外层的电子而形成的。
三、离子
1．离子键是使____________结合成化合物的静电作用。
2．离子键的形成(以NaCl的形成为例)
钠原子________电子而显正电性，形成Na＋；氯原子________电子而显负电性，形成Cl－。Na＋和Cl－通过______________形成氯化钠分子。
电子对
正、负离子
失去
得到
静电作用
四、水
1．物质分类
细胞中的物质，可以分为两类：无机化合物和___________，其中，无机物中含量最多的是_______。
2．水的含量、分类
生物体中水的含量一般为__________，细胞内的水有两类即________________。
3．水分子的特性和生理作用
(1)水是________分子，所以凡是有极性的分子或离子都极易溶于其中。
有机化合物
水
60%～90%
自由水和结合水
极性
(2)水是生物体内____________的主要介质。
(3)水具有缓和温度变化的作用。水分蒸发时会破坏水分子之间的氢键，因此出汗能有效地降低体温。
物质运输
1．医生建议“感冒”患者，多喝白开水，你能说出其中主要利用了水的什么功能吗？
【提示】 水是人体中最主要的养分，它可以调节体温，同时一些物质可溶解其中，以冲淡毒素。
思考感悟
五、无机盐类
1．含量
无机盐在生物体内含量不高，约占__________。
2．存在形式
多数无机盐在体内以_________的形式存在。
3．生理作用
1%～1.5%
离子
(1)无机盐对于维持生物体的__________有着重要的作用。
例如：哺乳动物血液中_______的含量过低，则会发生抽搐。
(2)无机盐是某些复杂_______的重要组成成分。
例如：_______是叶绿素的必需成分，______是血红蛋白的主要成分。
生命活动
Ca2＋
化合物
Mg2＋
Fe2＋
2．为什么观察动物和人的细胞时，要用一定浓度的生理盐水？
【提示】 维持细胞正常的渗透压。
思考感悟
核心要点突破
1．组成细胞的元素
(1)种类：20多种。
(2)主要元素：O、C、H、N等。
(3)生命系统中的核心元素：C。
2．生物界与非生物界的统一性与差异性
细胞中元素的种类和含量
(1)统一性：从元素种类看，组成生物体的化学元素在无机自然界都能找到，没有一种元素为生物体所特有。
(2)差异性：从元素含量看，组成生物体的化学元素，在生物体内和无机自然界中含量差异很大。
生物界与非生物界具有差异性的事实
(1)人体中，C、H、N三者的含量占31%左右；岩石圈中，C、H、N三者的含量不足1%。
(2)在生物体中，C、H、O、N四者的含量最多；在非生物界中最丰富的元素是氧、硅、铝、铁。
特别提醒
(2011年舟山实验中学高二检测)下列有关组成生物体的化学元素的论述中，正确的是( )
A．组成生物体的各种化学元素的含量与其在地壳中的含量相同
B．动物和植物体内所含化学元素的种类差异很大
C．组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到
D．不同生物体各种化学元素的含量基本相似
【尝试解答】 __C__
例1
【解析】 逐项分析如下：
选项 内容指向·联系分析
A 从化学元素的含量来看，生物界与非生物界之间具有差异性，生物体内各种化学元素的含量与非生物界的有很大差异
B 不同生物体中所含化学元素种类大体相同，具有统一性
C 生物界与非生物界具有统一性，组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到
D 不同生物体所含元素的种类具有统一性，组成生物体的化学元素的含量相差较大，具有差异性
【互动探究】 玉米植株和人体相比含Mg2＋量相同吗？含Ca2＋呢？
【提示】 不相同，玉米植株中含Mg2＋多，含Ca2＋少。
【探规寻律】 (1)组成细胞的元素在无机自然界中都能找到。
(2)在细胞鲜重中，含量最多的元素是氧元素。
(3)在细胞干重中，含量最多的元素是碳元素。
1．生物体内水的含量
(1)含量最多。在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多，一般为60%～90%。
(2)不同的生物体内水的含量差别很大。例如，生活在海洋中的水母的身体里水的含量约为97%。
(3)生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期>成年时期；幼嫩部分>老熟部分。
(4)同一生物不同器官水的含量也不同，如心肌含水79%，血液含水82%。
细胞中的水
2．水分子的特性与其生理作用的关系
(1)水是极性分子，凡是有极性的分子或离子都极易溶于水中，水是生物体内物质运输的主要介质。
(2)水分子之间会形成氢键，使得水具有调节温度的作用，使细胞内的温度变化比较缓和。
正是因为水分子的这些特性，所以水被认为是生命的摇篮。
欧渊“火星快车”探测器和美国的“勇气”号和“机遇”号孪生火星探测器成功登上火星后，相继探测到火星上有水存在的可能，使人类探索自己星球以外的高级生命和追求地球外栖息地的愿望将有可能成为现实。下列关于水与生命关系的叙述错误的是( )
A．各种生物体的一切生命活动，不能离开水
B．水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在
例2
C．自由水是组成细胞结构的重要成分
D．自由水参与细胞中各种代谢作用
【思路点拨】 本题考查生物体内水的存在形式及生理作用。解答本题可从以下几个方面入手：
①明确水在生物体内的存在形式。
②掌握自由水和结合水的生理作用。
③理解水与生命的关系。
【尝试解答】 __C__
【解析】 水在生物体内有两种存在形式，一种是自由水，另一种是结合水；结合水是组成细胞结构的重要成分，自由水可作为溶剂，是生物体内物质运输的主要介质，参与化学反应等。
【探规寻律】 细胞中水的含量与细胞代谢的关系
(1)细胞内自由水和结合水的含量与细胞的新陈代谢和抗逆性有关。一般情况下，自由水占含水量的百分比越大，细胞代谢越旺盛，但抗逆性越弱；反之，结合水的比例越大，代谢越缓慢，但抗逆性越强。
(2)图示：
跟踪训练 (2011年华东师大二附中高一检测)某细胞中的含水量为：自由水∶结合水＝90∶10，在水分总量不变的情况下，适当提高温度，则两种水的含量的比值变化是( )
A．增大 B．减小
C．不变 D．不能确定
解析：选A。适当提高温度，细胞代谢旺盛，此时自由水含量增多，比值增大。
组成生物体的无机盐的重要作用
无机盐在细胞中的含量虽然很低，但是其作用非常重要，过多或过少都会影响细胞或生物体正常的生命活动。
特别提醒
人的红细胞必须生活在无机盐质量浓度为0.9%的血浆中。若将红细胞置于浓盐水中，红细胞则会失水皱缩，从而丧失运输氧气的功能。这些事实说明( )
A．无机盐对维持生物体的新陈代谢有重要作用
B．无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用
C．无机盐离子容易进出细胞
D．水分子容易进出细胞
例3
【思路点拨】 此题考查无机盐的生理功能，具体分析如下：
【尝试解答】 __B__
跟踪训练 某乳酸亚铁口服液可以有效治疗人类贫血，这是因为Fe2＋进入人体后能( )
A．调节人体酸碱平衡
B．调节血浆渗透压
C．构成人体血红蛋白
D．促进更多红细胞产生
解析：选C。本题以日常生活的信息为切入点，考查了无机盐在生物体内的作用。在人体内，Fe2＋是血红蛋白的组成成分，缺少Fe2＋会引起红细胞运输氧的功能降低，导致机体供氧不足。
实验探究创新
【理论归纳】
实验设计的基本步骤：分组编号→设置对照→观察记录→得出结论
实战演练 设计一个实验证明镍盐为植物生活所必需的无机盐，根据提供的实验材料用品，完成实验步骤，并得出相应结论。
(1)材料用品：完全培养液甲，缺镍的完全培养液乙，适当的固定材料，广口瓶若干，长势相似的玉米幼苗，含镍的无机盐。
(2)方法步骤
①取两个洁净的广口瓶编号A、B，并向A中加入一定量的完全培养液甲，向B中加入________________________________________________________________________。
②取____________________分为两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。
③将两广口瓶置于__________________条件下培养一段时间，观察________________________________________________________________________。
(3)实验结果及结论：
A瓶中__________________；B瓶中________________。说明________________________________________________________________________。
(4)为进一步验证镍盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是________________________________________________________________________。
【解析】 根据实验目的，本实验的自变量是营养液中镍的有无，其他条件均应相同。溶液培养法可以用来判定某元素是否是必需元素，运用对照原则，将玉米幼苗随机分为两组，分别放在含镍和不含镍的培养液中培养，观察实验结果，对结果进行分析，得出结论。
【答案】 (2)①等量的缺镍的完全培养液乙 ②长势相似的玉米幼苗 ③相同的适宜 玉米幼苗的生长状况
(3)玉米幼苗生长正常 玉米幼苗不能正常生长 镍盐是植物生活所必需的无机盐
(4)向B瓶中添加镍盐，观察玉米幼苗能否恢复正常生长
知能过关演练
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第三节 有机化合物及生物大分子
一 碳化合物、糖类、脂质
课标领航
通过本节学习，我能够
1．概述糖类的种类和作用，说出分类的依据。
2．举例说出脂质的种类和作用。
【重点】 糖类和脂质的作用。
【难点】 脂质的分类。
肥胖被预测为21世纪的流行病和人类健康的第一杀手。与之有密切关系的高脂血症、高血压、冠心病、脂肪肝、糖尿病等
情景导引
疾病都已成为威胁人类健康最严重的疾病。因此日常饮食中不少人对糖类和脂质是唯恐避之不及，更有一些爱美人士因害怕变胖，而把糖类和脂质视为“天敌”。
你是怎样对待食物中的糖类和脂质的？你知道它们在生命活动中有何作用吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
一 碳化合物、糖类、脂质
基础自主梳理
基础自主梳理
一、碳化合物
1．有机化合物
有机化合物是指除一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等以外的几乎所有含_________，它是构成细胞的主要物质。
2．碳原子的结构
碳原子上游离的键可以与氢、氧、氮、硫、磷等结合，形成数百万种化合物，所以碳是生命系统中的____________元素。
碳化合物
核心
3．有机化合物的种类
生物体内的有机化合物可分为4类：糖类、脂质、蛋白质和核酸，一般把它们统称为_____________。
二、糖类
1．组成元素
糖类是由____________3种元素组成的。
2．分类
(1)单糖，如___________和果糖，它们不能水解成更简单的糖。
生物大分子
碳、氢、氧
葡萄糖
(2)二糖，如蔗糖和_________，1分子二糖可以水解为2分子单糖。
(3)多糖，如_______、________和糖元，1分子多糖可以水解为多个单糖分子。
3．生理作用
(1)单糖：糖类的结构单元，分子式都是C6H12O6。细胞内的主要单糖是________，它是最重要的___________物质。
(2)二糖：用于贮存能量，可水解为单糖供能。
麦芽糖
淀粉
纤维素
葡萄糖
能源
1．所有的糖类都是能源物质吗？
【提示】 不是，如五碳糖。
思考感悟
(3)多糖：_______和糖元是生物体内重要的贮能物质，其中糖元主要贮藏在动物的_____和___________中。
4．分子通式
糖类也称碳水化合物，其分子通式为____________。
三、脂质
1．元素组成：由碳、氢、氧3种元素组成，但其中的_________原子含量比糖类中的少。
2．种类及功能
淀粉
肝脏
肌肉
Cn(H2O)m
氧
(2)磷脂：细胞内各种________的重要成分。
(3)植物蜡：对植物细胞起________作用。
(4)__________ ：人体所必需的，但血液中过多可能引发心脑血管疾病。
甘油
脂肪酸
贮能物质
膜结构
保护
胆固醇
2．相同质量的糖元和油脂，彻底氧化分解哪种物质释放的能量多？
【提示】 油脂。
思考感悟
核心要点突破
糖类的种类、分布和功能
种类 分布
主要功能
单糖：不能水解的糖 核糖 动植物细胞 组成RNA
脱氧核糖 组成DNA
葡萄糖 细胞的主要能源物质
种类 分布
主要功能
二糖：水解后
能够生
成两分子单糖的糖 蔗糖 甜菜、甘蔗等植物细胞中 能水解成单糖而供能
麦芽糖 发芽的小麦等植物细胞中
乳糖 动物的乳汁中
多糖：水解后能够生成许多单糖的糖 淀粉 玉米、小麦、水稻、马铃薯、山药等植物细胞中 植物细胞中重要的贮能物质
纤维素 植物细胞壁 植物细胞壁的主要组成成分
糖元 主要存在于人和动物的肝脏和肌肉中 人和动物细胞中重要的贮能物质
(1)葡萄糖、果糖和半乳糖的分子简式都是C6H12O6，均属于六碳糖。
(2)葡萄糖、果糖、麦芽糖和乳糖是还原糖，可与本尼迪特试剂反应，产生红黄色沉淀；淀粉、蔗糖、纤维素、糖元是非还原糖。
(3)二糖和多糖的形成方式均为脱水缩合。
特别提醒
下列选项中，关于糖类生理作用的叙述，错误的是( )
A．核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分之一
B．葡萄糖是主要的能源物质
C．淀粉和糖元是所有生物体的贮能物质
D．纤维素是植物细胞壁的主要成分
【思路点拨】 糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质，也是构成重要化合物和细胞结构的重要物质。各种糖类的作用为：
例1
④淀粉→是植物细胞中重要的贮能物质；
⑤糖元→是人和动物细胞中重要的贮能物质；
⑥纤维素→是植物细胞壁的主要成分。
【尝试解答】 __C__
【互动探究】 (1)题干涉及的糖类哪些是植物所特有的？哪些是动物所特有的？
(2)C、D选项中所涉及的糖均由葡萄糖构成，为何它们的形态和功能却不同？
【提示】 (1)淀粉和纤维素是植物特有的；糖元是动物特有的。
(2)葡萄糖的连接方式不同。
【探规寻律】 糖的分类
分类依据 种 类
按归属 动植物细胞共有的糖 核糖、脱氧核糖、葡萄糖
动物细胞特有的糖 乳糖、糖元
植物细胞特有的糖 蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素
按功能 细胞中主要能源物质 葡萄糖
细胞中贮能物质 淀粉、糖元
细胞的结构物质 核糖、脱氧核糖、纤维素
按是否具有还原性 还原糖 葡萄糖、果糖、麦芽糖
非还原糖 蔗糖、淀粉、糖元、纤维素
1．脂质的种类、分布及生理功能
脂质
种 类 分 布 功 能
油脂 油：植物脂：动物 贮能物质
磷脂 动、植物 各种膜结构的重要成分
植物蜡 植物 保护作用
胆固醇 动物 生命活动的调节物质
2.油脂作为贮能物质的原因：在油脂中(C＋H)/O比糖类等其他化合物中大，因此，在被氧化分解时需氧量多，产生的能量也多。
(2011年萧山九中高二检测)关于脂质在生命活动中的作用的叙述，错误的是( )
A．油脂是生物体主要的贮能物质
B．磷脂是细胞内各种膜结构的重要成分
C．植物蜡对植物细胞起保护作用
D．胆固醇是细胞中最重要的能源物质
例2
【思路点拨】 本题主要考查脂质的生理作用。解答本题的思维流程如下：
【尝试解答】 __D__
【解析】 油脂是生物体内主要的贮能物质，在植物中称为油，在动物中称为脂；磷脂是细胞中各种膜结构的重要组成成分；植物蜡对植物细胞起保护作用；胆固醇可调节生物体的代谢，不作为能源物质，细胞中最重要的能源物质是葡萄糖。
【探规寻律】 脂质的元素组成和功能
(1)脂质不只由C、H、O三种元素组成，有的脂质(如磷脂)还含有N、P等。
(2)油脂不仅是细胞内良好的贮能物质，还是一种很好的绝热体，还具有缓冲和减压作用。
跟踪训练 下列关于生命活动物质基础的叙述中，正确的是(多选)( )
A．磷脂由C、H、O、N、P等元素组成
B．组成细胞的主要元素中，O是核心元素
C．植物蜡是植物细胞壁的基本组成成分
D．同质量的糖元和油脂，含氢比例不相同
解析：选AD。磷脂中含C、H、O、N、P等元素；C是核心元素；纤维素是植物细胞壁的基本组成成分。
实验探究创新
检测生物组织中的糖类和油脂
【实验原理】
待检测物质 检测试剂 现象
糖类 淀粉 碘—碘化钾溶液 蓝色
还原糖 本尼迪特试剂 红黄色沉淀
油脂 苏丹Ⅲ染液 橙黄色
【实验步骤】
1．糖类的检测
(1)检测淀粉
(2)检测还原糖
结果及结论：还原糖与本尼迪特试剂在加热的过程中生成红黄色沉淀，说明组织样液中有还原糖。
2．油脂的鉴定
实战演练 1.某些单子叶植物，如菠菜、鸢尾等的叶子内含有大量的还原性糖，但这些植物的叶子不宜作鉴定还原性糖的实验材料，原因是
( )
A．这些植物的叶片不宜磨碎
B．在研磨时糖类易被破坏
C．叶片中的叶绿素颜色较深，掩盖了发生的颜色反应
D．叶片中光合作用的产物以淀粉的形式存在
【解析】 鉴定还原性糖时，植物组织是常用的实验材料，但必需加以选择。在双子叶植物中，光合作用的主要产物葡萄糖形成后合成为淀粉，暂时贮存在叶子内。有些单子叶植物，如菠菜、鸢尾，并不将光合作用的产物转变为淀粉，因此叶子中有大量的还原性糖。但是，由于叶片中叶绿素的颜色较深，对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显。因此，也不宜用单子叶植物的叶子作实验材料。
【答案】 C
2．(2011年常山高二检测)下列有关生物组织中油脂检测的叙述不正确的是( )
A．检测生物组织中的油脂一般需进行徒手切片
B．所用检测剂为苏丹Ⅲ染液
C．用显微镜进行观察时为使视野清晰可直接使用高倍物镜
D．本实验中可用50%的乙醇溶液洗去多余染料
【解析】 苏丹Ⅲ染液可与油脂发生特异性颜色反应，呈现橙黄色，依此可确认组织中是否含油脂。本实验中50%的乙醇溶液的作用是洗去多余染料。
【答案】 C
知能过关演练
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二 蛋白质、核酸
课标领航
通过本节学习，我能够
1．概述蛋白质的结构和功能。
2．阐明蛋白质分子结构多样性与功能复杂性的关系。
3．说出核酸的种类和功能。
【重点】 蛋白质的结构和功能；核酸的种类和功能。
【难点】 氨基酸形成蛋白质的过程及相关计算。
1965年9月17日，我国在世界上首次用人工方法合成了胰岛素，摘取了一枚生物科学的“金牌”。胰岛素是胰腺里的一种岛形细胞群(胰岛)分泌
出的激素，是由51个氨基酸构成的小分子蛋白质。它在调节糖类与脂肪的代谢方面具有十分重要的作用。
蛋白质在生命活动中有何作用？
情景导引
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
二 蛋白质、核酸
基础自主梳理
基础自主梳理
一、蛋白质
1．生理作用：生物体的一切生命活动都与蛋白质有关，例如：肌肉组织中的蛋白质、消化食物所必需的________、参与对病原体清除作用的_______、细胞膜上帮助物质进出的载体蛋白，它们都是有特定功能的蛋白质。
2．相对分子质量：蛋白质是相对分子质量很大的生物大分子，所以也被称为_______化合物。
3．组成元素：蛋白质分子中含有___________
________元素，有的还含有硫元素。
消化酶
抗体
高分子
碳、氢、
氧、氮
1．蛋白质由哪些元素组成？各种氨基酸之间的区别是什么？
【提示】 都含C、H、O、N元素；R基不同。
思考感悟
4．化学结构
(1)基本单位：蛋白质的基本单位是________，构成蛋白质的氨基酸约有________种。
(2)结构通式：氨基酸的结构通式为一个中央碳原子上连接着一个_________、一个羧基、一个H和一个____________。
(3)肽键：两个氨基酸分子发生_____________便形成二肽，其中的键称为肽键。许多个氨基酸以肽键的形式连成一个链，便成为_________。
氨基酸
20
氨基
R基团
脱水缩合
多肽
2．连接两个氨基酸的化学键叫什么？其表示方法如何？它在形成时脱去的水分子中的H和O分别来源于哪个基团？
【提示】 肽键；—CO—NH—；—NH2；—COOH。
思考感悟
5．空间结构
(1)蛋白质分子的______________有多种。
(2)蛋白质分子的空间结构不稳定。蛋白质分子的空间结构会随温度的升高发生__________，从而失去生物学活性，这种现象称之为蛋白质的___________。
6．必需氨基酸和非必需氨基酸
(1)人体所需要的、但不能在人体内合成的、必须由食物供给的氨基酸，称为______________。
空间结构
改变
必需氨基酸
热变性
(2)可以在体内由其他化合物转化而来的氨基酸，称为_________________。
二、核酸
1．分类：___________ (简称RNA)和_______________ (简称DNA)。
2．功能
(1)DNA中贮藏的__________控制着细胞的所有活动，并决定细胞和整个生物体的_________。
(2)RNA在合成____________时是必需的。
非必需氨基酸
核糖核酸
脱氧核糖核酸
遗传信息
遗传特性
蛋白质
核心要点突破
氨基酸的结构特点
1．结构通式
2．对结构特点的理解
(1)“氨基酸”字面含义：“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基(碱性)和羧基(酸性)。
(2)氨基酸的元素组成：由氨基酸的结构通式得知，氨基酸的组成元素都有C、H、O、N。另外大多数蛋白质还含少量S元素，有些蛋白质含有P、Fe、I等元素。
(3)“至少”的含义：每个氨基酸都至少含有一个—NH2和一个—COOH，也可有多个，多的应位于R基上，如谷氨酸：
(4)连接位点：构成蛋白质的氨基酸都有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。此特点为判断某化合物是否是构成蛋白质的氨基酸的依据。自然界中氨基酸种类约100多种，其中在生物体中的氨基酸约有20种。
(2011年台州高二检测)丙氨酸的R基为—CH3，谷氨酸的R基为—CH2—CH2—COOH，它们缩合形成的二肽分子中，C、H、O的原子比例为( )
A．7∶16∶6 B．7∶14∶5
C．8∶12∶5 D．8∶14∶5
【思路点拨】 本题主要考查氨基酸的结构及特点，解答本题主要应突破以下几点：①掌握氨基酸的结构通式。②掌握脱水缩合的过程。③正确计数各原子的数目。
例1
【尝试答解】 __D__
【互动探究】 (1)丙氨酸与谷氨酸脱水缩合产生的二肽分子中，含有几个游离的氨基和羧基？
(2)丙氨酸与谷氨酸脱水缩合产生的二肽有几种？试写出其结构简式。
【提示】 (1)1个游离的氨基，2个游离的羧基。
(2)2种；①当丙氨酸的氨基与谷氨酸的羧基发生脱水缩合时，二肽结构简式为：
【探规寻律】 有关氨基、羧基、R基的常见书写错误
(1)正确书写格式：—NH2、—COOH、—R(千万别忘记原子团前要有短线“—”)。
(2)避免两种错误书写格式：①写为NH2、COOH、R；②写为NH3、HCOOH等。氨基、羧基、R基不是分子，它们只是分子的一部分。NH2、COOH是分子的写法，但它们在自然界是不存在的。只有—NH2、—COOH才是基团。而NH3和HCOOH是分子，不是基团。
1．脱水缩合示意图
氨基酸的脱水缩合
(1)脱下的水中的氧来自—COOH，水中的氢一个来自—COOH，另一个来自—NH2。
(2)参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与各自的中心碳原子相连的氨基和羧基，不是R基上的氨基和羧基。
多肽与蛋白质的区别
特别提醒
区别 多肽 蛋白质
结构上 是蛋白质的初级结构 具有一定的空间结构
功能上 一般无生物活性 具有生物活性
性质 由核糖体刚合成的多肽链为多肽，但并非是蛋白质 由一条或几条多肽链和其他物质(如—S—S—)结合而成
2.多个氨基酸分子形成多条肽链时的数量关系
(1)氨基酸、肽键数(失水数)和肽链数的关系：
肽键数＝失水分子数＝氨基酸数－肽链数
特别提醒
环状多肽的失水分子数＝氨基酸数＝肽键数
(2)氨基、羧基总数的计算关系：
氨基数＝所有R基中的氨基数＋肽链数
羧基数＝所有R基中的羧基数＋肽链数
3．蛋白质结构中的数量关系
根据多肽(蛋白质)相对分子质量＝氨基酸相对分子质量之和－失水分子的相对分子量＝氨基酸平均分子量×氨基酸数－18×失水分子数，可归纳为：
(2011年舟山实验中学高二检测)下列物质中，有的是组成人体的氨基酸，有的不是，若将其中构成人体的氨基酸脱水缩合成化合物，则其含有的氨基、羧基和肽键数目是( )
①H2N—CH2—COOH
②H2N—CH2—CH2OH
例2
A．3、3、2 B．1、2、1
C．1、3、2 D．3、4、2
【思路点拨】
①和④符合氨基酸的结构特点，属于人体的氨基酸，它们脱水缩合形成的二肽可能为：
所以含有的氨基、羧基和肽键数目分别是1,2,1。
【尝试解答】 __B__
跟踪训练 某蛋白质分子共有4条肽链，300个肽键，则形成这个蛋白质分子所需氨基酸分子数以及它们在缩合过程中生成的水分子数分别是( )
A．296和296 B．304和304
C．304和300 D．300和300
答案：C
1．蛋白质分子呈现多样性的原因分析
蛋白质分子的多样性
2．蛋白质分子功能的多样性
蛋白质分子结构极其多样，结构决定功能，蛋白质是生命活动的直接承担者，具有多种重要功能，现归纳如下：
功能 举例
结构蛋白(“建筑”材料) 构成细胞和生物体的重要物质，如膜蛋白、核糖体蛋白、染色体蛋白
催化作用(推动化学反应) 各种酶如消化酶、呼吸酶等多种代谢反应催化剂
运输作用 载体蛋白、血红蛋白
调节作用 蛋白质或多肽类激素(如促激素、促激素释放激素、胰岛素、生长激素、抗利尿激素等)
免疫作用 抗体、某些淋巴因子(如干扰素、白细胞介素等)
(1)正确的三维结构是蛋白质表现其特有的生物学活性所必需的。然而，蛋白质分子的空间结构“并不稳定”——过酸、过碱、高温等均可使蛋白质分子的空间结构发生改变——空间结构一旦改变，蛋白质的生物学活性即随之丧失。
(2)“低温”可抑制蛋白质活性，但并不破坏其空间结构——当温度适当升高时，蛋白质活性仍可恢复——这就是许多生物药品(如疫苗等)宜低温保存的原因所在。
特别提醒
下列有关蛋白质结构与功能多样性的说法正确的是( )
A．蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关
B．已知某化合物含有C、H、O、N等元素，可以推断此物质为蛋白质
C．不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素有一定的差异性
D．细胞中蛋白质的结构多样性决定了其功能的多样性
例3
【思路点拨】 本题主要考查蛋白质的结构及功能的多样性。
【尝试解答】 __D__
【探规寻律】 决定蛋白质结构多样性的原因之一是肽链的空间结构不同，而不是氨基酸的空间结构不同。
跟踪训练 (2011年丽水高二检测)蛋白质是细胞内最重要的生命物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能是相适应的。下列蛋白质类物质与其功能对应不正确的是( )
A．胰岛素与调节 B．抗体与免疫
C．淀粉酶与运输 D．血红蛋白与运输
解析：选C。生物体内蛋白质功能很多，如起调节作用的激素胰岛素；起免疫作用的抗体；起催化作用的酶，如淀粉酶；起运输作用的血红蛋白等。
实验探究创新
检测生物组织中的蛋白质
【实验原理】
蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色反应
【实验步骤】
检测蛋白质
实战演练 1.若以鸡蛋蛋白液为材料进行蛋白质鉴定实验，发现蛋白液与双缩脲试剂发生反应后会粘附在试管壁上。下列关于这一现象形成原因的描述中正确的是( )
A．鸡蛋蛋白液稀释不够，搅拌不匀
B．只添加了双缩脲试剂A液，未添加双缩脲试剂B液
C．鸡蛋蛋白液不是合适的实验材料
D．蛋白液与双缩脲试剂的反应时间不够长
【解析】 本题考查对蛋白质鉴定实验的原理、过程、选材、实验方法的理解和分析。双缩脲试剂是鉴定蛋白质的试剂，鸡蛋蛋白液含有丰富的蛋白质，如果蛋白液稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后，会粘附在试管内壁上，使反应不够彻底，也不容易清洗试管。
【答案】 A
2．(原创题)为了检测组织中的还原糖、油脂、蛋白质等有机物，下列叙述不正确的是( )
A．还原糖的检测需要水浴加热
B．油脂的检测需要使用显微镜
C．检测蛋白质加入双缩脲试剂B前加入双缩脲试剂A并混合均匀，是使蛋白质处在碱性环境中
D．苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈红色
【解析】苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈橙黄色。
【答案】 D
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