细胞和生物大分子.ppt

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1、中北大学化工与环境学院生物工程专业普通生物学(General Biology),普通生物学是一门研究生命现象与本质及生命活动规律的科学。它的内容非常丰富，包揽了生命的各个方面，这些知识可能是比较“古老”的，也可能是比较新的科学成果但具有普遍的规律性。其目的是帮助学生了解整个生物界和生命科学的概况。,绪 论,1 生命的特征（重点）2 生物学的发展概况3 生物学的研究方法（重点）4 生物学的分科5 生物学的发展趋向（重点）,1 生命的特征地球上生物体种类包括植物、动物、微生物和人类。虽然它们具有不同形态结构、生理功能、生活方式，但它们都是由细胞作为统一的基本结构单位。,1.1 化学成分的同一性从元

2、素成分来看，构成生物体的元素都是普遍存在于无机界的C、H、O、N、P、S、Ca等元素，并不存在特殊的生命所特有的元素。从分子成分来看，各种生物体除含有多种无机化合物外，还含有蛋白质、核酸、脂、糖、维生素等多种有机分子。,1.2 严整有序的结构生命的基本单位是细胞，细胞内的各结构单元(细胞器)都有特定的结构和功能。在细胞这一层次之上还有组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统等层次。它们的协调活动构成了复杂的生命系统。,1.3 新陈代谢新陈代谢:是生物与外界环境之间物质交换及其相伴 随能量转移的过程。同化作用:生物体从外界摄取简单的营养物质，将其转变为构成自身的复杂物质并贮存能量的过程，也称

3、合成代谢。异化作用:而生物体把自身的复杂物质分解成简单物 质排出体外，并伴随释放能量的过程，也称为分解代谢。,1.4 生长发育生长:通常是指生物从小到大的过程，这是同化作用大于异化作用的结果。发育:是指生物体从受精卵（合子）到个体各部结构全部建成，直至衰老死亡的过程。,1.5 繁殖与遗传当生物体生长发育到一定阶段，就能产生后代，使个体数目增多，这一现象叫繁殖。繁殖所产生的后代，通常都与亲代相似，这一现象叫遗传，但是后代与亲代之间总有一定程度的差异，叫变异。,1.6 应激性生物对外界刺激能发生一定反应。应激性是生物的普遍特性,它使生物对环境的适应具有极其重要的意义。,1.7 稳态一个世纪前，法国

4、贝尔纳(CBernard)发现，尽管外界环境波动很大，哺乳动物总有某些机制使内环境的性质维持不变。后来美国坎农(WBCannon)将它称之为内稳态或稳态(homeostasis)。,1.8 适应性适应一般有两方面的涵义：生物的结构都适合于一定的功能；生物的结构和功能适合于该生物在一定环境条件下的生存和延续，适应是生物界普遍存在的现象。,生物这些基本特征其物质基础源于两类高分子有机化合物核酸和蛋白质。由于组成核酸和蛋白质分子的多样性和复杂性，造就了生物界物种多样性和生命现象的复杂性。,2 生物学的发展概况 我国古代:内经记载了人体解剖学方面的知识.尔雅还记载了从战国以来人们就开始使用草、木、虫、

5、鱼、鸟、兽等来概括整个生物界的不同类别。远在三千多年前，我国就开始室内养蚕。另外，牛痘的应用也比西方早八百多年。,特别是明朝李时珍（1518-1593）撰写的巨著本草纲目，把生物界的分类提到一定高度。他把植物分成草、谷、菜、果、木，把动物分成虫、鳞、介、禽、兽和人，并结合生态分析了药性，还对许多动、植物进行了形态描述，绘制了图谱，成为留传后世的不朽著作。,在西方公元前6世纪，亚里士多德提出了生物结构与功能的统一，一般结构发生于特殊结构之先，组织分化早于器官形成，还提出生物相似结构的同源性，不同结构的同功性等观点，这些观点仍为当前生物学家所遵循。,在14世纪到16世纪，欧洲重视药用植物收集、描述

6、和绘制图谱。特别是意大利的凯沙尔比诺和英国的约翰，他们在生物分类学上有重大建树。,17世纪，英国生理学家哈维（W.Harvey,1578-1657）已经发现了血液循环。1665年英国物理学家胡克（R.Hooke，1635-1703）在自制显微镜下观察到植物细胞。1695年荷兰人列文虎克（A.van Leeuwenhoek，1632-1723）观察到细菌和它们的活动，从此就打开了微生物世界的大门。,从古代到18世纪这段时间，国内外大体上都是依据农业生产和医药需要对有关生物学进行总结和描述，逐渐发展到通过观察和实验来对生命现象进行分析和推理。但由于历史条件的限制，当时对于生物学的发展还局限于“神创

7、论”的思想范畴内。,19世纪是生物学发展的转折点。法国生物学家拉马克第一个提出生物进化理论，并用“用进废退”和“获得性遗传”来解释生物的进化。德国生物学家施莱登和施旺于1839年共同提出了细胞基本结构的细胞学说，论证了所有生物都由细胞组成，为细胞的发展奠定了基础，并揭示了生物具有共同的起源。,英国生物学家达尔文于1859年发表了物种起源巨著，确立了生物进化观点，提出生存竞争是必然的结果。孟德尔基因遗传的显性定律、分离定律和独立分配定律被确立为“经典遗传学三大定律”。,20世纪50年代，科学的发展突飞猛进，现代物理学、化学、数学和工程学向生物学渗透，同时，电子显微镜、激光、电子计算机、层析、同位

8、素示踪、X射线衍射技术和离心技术等在生物学中的应用，使研究工作更加深入、细致，结果也更加精确。,20世纪作为生物学发展的主要里程碑之一是1953年沃森和克里克发表的核酸分子结构，他们在文中合理地解释了DNA复制机制，揭示了生物遗传、代谢、发生、发育、进化的内在联系，为进一步探索生命的基本属性和规律，提供了理论基础和研究技术，同时也为分子遗传学的发展开辟了道路。,3 生物学的研究方法 3.1 观察是最基本的方法，是从客观世界中获得原始第一手材料的方法。3.2 描述是对现象或研究的结果进行观察记载，属于感性认识阶段。通过对事物反复观察，由表及里，在相互联系中认识事物属性，进入理性阶段。,3.3 比

9、较是分析生命现象、生命活动之间的异同和内在联系的基本方法。3.4 实验既提供新的感性经验，又是检验认识的过程。实验主要有两种类型，一种是假说和实验，另一种是模型实验。,常用的生物学模型实验有以下几种：A、用动物模型代替人体进行实验B、用机械和电子模型对动物功能进行模拟实验C、用模型研究在时间上极为遥远的事件。D、抽象模型。,4 生物学的分科 4.1 依照研究类群不同建立的学科动物学：是研究动物的形态结构、生理机能、分类、生态分布、遗传和进化的科学。植物学：是研究植物的形态结构、生理机能、分类、生态分布、遗传和进化的科学。微生物学：是研究微生物，包括细菌、真菌、病毒等的形态结构、分类、生理生化、

10、遗传变异等生命活动规律的科学。人类学：是研究人类体质特征、类型及其变化规律的科学。古生物学：是研究保存在地层中各种古代生物遗体和遗迹的科学。,4.2 依照研究生命现象内容不同建立的学科形态学：研究生物形态结构特点和形成的规律，以及形态与周围环境相适应的关系。生理学：研究生物体生命活动的各种过程，以及这些过程在有机体个体发育和系统发育中，因生活条件不同而发生变化的规律性。生态学：研究生物与环境的相互关系，包括生物对环境的改变和环境对生物的影响。胚胎学：研究动、植物的胚胎形成和发育的规律。分类学：研究不同生物的形态和形状的异同点，以及彼此的亲缘关系和进化线路。遗传学：研究生物的遗传和变异以及进化的

11、科学。进化论：研究生物发生、发展的规律。,4.3 依照研究生物结构水平不同建立的学科分子生物学：从分子水平上来研究生命现象的物质基础，主要研究核酸和蛋白质的结构和功能。细胞生物学：以细胞为研究对象，包括细胞结构、细胞化学成分和细胞的繁殖。个体生物学：以生物个体为研究对象，包括个体生物的生长、发育和繁殖的全过程。居群生物学：以某一物种的居群来研究它的迁入、迁出、出生和死亡等规律，并预测该居群的消长和分布格局。生物群落：研究在一定空间内各个生物种群有规律的集合和群落演替规律。生态系统：研究在一定空间内生物群落与非生命环境相互作用。,5 生物学的发展趋向 5.1 微观愈来愈“微”，宏观愈来愈“宏”。

12、5.2 生物学科的划分仅仅是相对的，在学习时不能把它们截然分开。只有从各个方面对生物进行研究，才能全面地揭示和认识生命现象的本质和它们的客观规律。,5.3 很多学科都已深入到分子层次，如分子细胞生物学。总之，生物学的发展，一方面，新的学科不断地分化出来；另一方面，这些学科又互相渗透而走向融合。,Thank you for your attention!,第一部分 细胞与生物大分子,第一章 细胞的化学组成 第二章 细胞的形态结构 第三章 细胞代谢 第四章 细胞分裂和细胞周期,第一章 细胞的化学组成一、细胞概述1、细胞的发现2、细胞学说的建立3、细胞的新概念（重点）二、细胞的化学组成1、细胞的元素

13、组成2、细胞的分子组成（重点）,第一章 细胞的化学组成,一、细胞概述1、细胞的发现（1）、显微镜的发明 16世纪末、17世纪初荷兰眼镜商詹森父子及荷兰血统英国人胡克自制了显微镜（Leeuwenhoek）,（2）、细胞的发现,1665年英国人胡克（Robert Hooke)用自制的显微镜观察软木薄片，发现了软木是由许多蜂窝状的小格子（小室）组成，并将其定名为“细胞”。1695年荷兰人雷文虎克（A.van Leeuwenhoek，1632-1723）观察到细胞,甚至观察到细菌和它们的活动，发现微生物。,（3）、各类显微镜,A、光学显微镜 复式显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、倒置显微镜、荧光显微镜

14、等 B、电子显微镜 透射电子显微镜、扫描电子显微镜,光学显微镜,目镜,镜筒,物镜,载物台,聚光镜,光源,透射电子显微镜,扫描电子显微镜,2、细胞学说的建立,1838年德国 植物学家施莱登提出所有植物体都是由细胞组成的，这一结果被德国动物学家施旺（1839年）在动物中证实。由此提出“细胞学说”“细胞是有机体，整个动物、植物这些有机体都是细胞的集合物，它们按照一定的规律排列在动植物体内。”,3、细胞的新概念,1）、一切生命有机体都由细胞构成细胞是构成生命有机体的基本单位 2）、细胞具有独立有序的自控代谢系统细胞是代谢与功能的基本单位 3）、细胞是生命有机体生长发育的基础 4）、细胞具有遗传信息的全

15、能性细胞是生命有机体遗传的基本单位 5）、没有细胞就没有完整的生命，新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生,二、细胞的化学组成,1、细胞的元素组成 C、H、N、O、P、S、Ca 含量占细胞总重的99.35%2、细胞的分子组成（1）、水和无机盐（2）、糖类（3）、脂类（4）、蛋白质（5）、核酸,（1）、水和无机盐水在细胞正常的代谢活动中具有重要意义。这是因为水有许多特性。A、水是极性分子。B、水的比热为1。C、固态水比液态水的密度低（冰比水轻）。D、PH7。E、水是良好的溶剂。,细胞中的无机盐一般都是以离子状态存在的，它们的作用主要有：A、它们对细胞的渗透压和pH起着重要的调节作用，如K+、Na

16、+、Mg2+、Ca2+、Cl-、HPO42-等。B、有些离子是酶的活化和调节因子，如Mg2+、Ca2+等。C、有些则是合成有机物的原料，如P043-是合成磷脂、核苷酸的原料，Mg2+是合成叶绿素的原料。,（2）、糖类,单糖 双糖 麦芽糖、蔗糖和乳糖 多糖 淀粉、糖原和纤维素 贮藏物质 淀粉、糖原 结构物质 纤维素、几丁质,五碳糖：核糖、脱氧核糖和核酮糖,六碳糖：葡萄糖、果糖和半乳糖,淀粉 肝糖元 纤维素 几丁质,（3）、脂类特点：不溶于水，而易溶于乙醚、丙酮、氯仿、苯和四氯化碳等非极性溶剂。功能：脂类是构成生物膜的重要物质;脂类也可作为能量贮存在生物体内;构成生物体的保护层;很好的绝缘体,能保

17、持体温;有些脂类物质，如维生素A、维生素D、肾上腺皮质激素、前列腺素等具有强烈的生物活性。,脂类根据其化学性质又可分为以下几种：、中性脂肪中性脂肪也称甘油酯，它是由甘油和脂肪酸通过脱水而形成的。、蜡蜡也是酯，它和脂肪相似，不溶于水。他们的疏水性比脂肪的更强，所以可保护生物体的表面。,、磷脂磷脂几乎全部存在于细胞的膜系统中，在动物的脑、肺、肾、心、骨髓、卵及植物的大豆细胞中含量较高。主要的磷脂有卵磷脂、脑磷脂、丝氨磷酸脂及神经磷脂等。、类固醇是一类具有特殊芳香族结构的物质，它们不含脂肪酸，但它们的理化性质于脂肪相近,不溶于水。,（4）、蛋白质、根据蛋白质在机体内的功能，可将其分为7大类：A、结构

18、蛋白；B、收缩蛋白；C、贮藏蛋白；D、防御蛋白；E、转运蛋白；F、信号蛋白；G、酶,、蛋白质的结构A、蛋白质的基本结构单位氨基酸 按其结构可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸三大类。从营养学角度，氨基酸可分为必需氨基酸和非必需氨基酸两类。除脯氨酸、经脯氨酸的分子略有不同外，所有氨基酸的通式为R-CH(NH2)-C00H，不同点在于它们的R基团不同,B、蛋白质的一级结构。一级结构主要指多肽链中氨基酸种类和氨基酸相互连接的顺序。C、蛋白质的二级结构。二级结构是蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式。,蛋白质的高级结构,一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,D、蛋白质的三级结构。蛋白质多肽链中相

19、对较远的氨基酸，通过次级键相互作用而使它在二级结构基础上折叠、盘曲形成了更复杂的立体构象，叫做蛋白质的三级结构。E、蛋白质的四级结构。蛋白质的四级结构指的是在含有两条或多条肽链的蛋白质中，各条多肽链以弱键互相连接，形成一定的构象，称为四级结构。,（5）、核酸、核苷酸核酸的结构单体是核苷酸。核苷酸分子含有一个戊糖（核糖或脱氧核糖）分子、一个磷酸分子和一个含氮的有机碱。这些有机碱（碱基）分为两类，一类是嘌呤，是双环分子，有A和G，另一类是嘧啶，是单环分子，有T、C和U。,、核糖核酸和脱氧核糖核酸 核酸有两类，脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。DNA和RNA分子都是由许多顺序排列的核苷酸组

20、成的大分子。DNA含脱氧核糖，RNA含核糖。DNA的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T）和胞嘧啶（C）四种。RNA的碱基没有胸腺嘧啶而有尿嘧啶(U)，其余与DNA相同。,DNA分子具双链，是由两条脱氧核糖核苷酸长链互以碱基A与T，C与G之间的氢键配对相连，构成螺旋状双链分子结构。RNA分子一般都是单链的，即只是一个多核苷酸链，如tRNA分子。,DNA的结构模型,tRNA三叶草结构,本章小节：1、300多年前英国人Leeuwenhoek制出了世界上最早的显微镜，打开了微观世界的大门一般光学显微镜自下而上至少包括光源、聚光镜、样品台、物镜、镜筒、目镜等部分。2、细胞学说可以归纳为：所有

21、生物都由细胞和细胞的产物组成；新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。3、细胞的化学组成包括元素组成和分子组成。目前已知自然界中存在的元素共有92种。这92种天然存在的元素中，有25种是生命所必需的。不同生物的细胞，其分子组成大体是相同的，即都含有水、无机盐、糖类、脂类、蛋白质和核酸。,思考题：1、显微镜的构造主要包括哪几部分？2、细胞学说的新概念是什么？3、细胞的元素组成和分子组成主要有哪些？,一切生命有机体都由细胞构成,单细胞生物如：细菌、衣藻、酵母菌群体生物如：团藻、多细胞生物如：竹、熊猫,证明细胞全能性的实验,第二章 细胞的形态结构,一、细胞的形态和大小二、细胞的类型三、真核细胞结构（

22、重点）四、生物膜,一、细胞的形态和大小,二、细胞的类型1、原核细胞与真核细胞(细胞结构),2.植物细胞和动物细胞(真核细胞),植物细胞立体模式图,动物细胞立体模式图,三、真核细胞结构1、细胞膜和细胞壁（1）、细胞膜细胞膜（cell membrane）也称质膜，它包围在细胞的表面，形成细胞边界，厚度一般为7-8 nm。细胞膜最重要的特性之一是半透性或称选择性透性。细胞膜最基本的功能是维持细胞内微环境的相对稳定，对细胞分裂、分化、细胞识别、免疫、物质运输、信息传递、代谢调控、能量转换、神经传导以及肿瘤发生等都起着重要作用。,（2）、细胞壁植物细胞区别于动物细胞的显著特征之一是具有细胞壁（cell

23、wall)。它包围在细胞质膜的外面，具较坚韧而复杂的结构，无生命，此层壁往往决定细胞形状。植物细胞壁可分为胞间层、初生壁和次生壁三个层次。,胞间层主要由果胶质组成 初生壁主要由纤维素和果胶质组成 次生壁主要由木质素和纤维素组成,细胞壁的分层,纹孔(pit):指在植物细胞的次生壁上未增厚的区域。胞间连丝:指穿过相邻细胞细胞壁上纹孔对的原生质细丝。,胞间连丝,柿胚乳细胞的胞间连丝,2、细胞核 一切真核细胞都有完整的细胞核。细胞核是细胞的控制中心，也是遗传物质的主要存在场所。,核被膜 双层膜，具核孔染色质 由DNA和蛋白质组成核仁 富含蛋白质和RNA的区域，核糖体的装配场所。核基质(核液),3、细胞

24、质和细胞器除细胞核外，动、植物细胞的质膜以内均属于细胞质。在质膜与细胞核之间是透明、粘稠，并且时刻流动着的物质，即细胞溶质，各种细胞器均浴于其中。主要的细胞器有以下几种。,（1）、内质网和核糖体A、结构：内质网是一种互相连通的扁平囊泡构成的膜性管道系统。,功能：RER：是蛋白质合成的场所和运输通道 SER：脂肪和糖元的代谢,B、结构：核糖体（ribosome）是由核糖体核糖核酸(rRNA）和蛋白质构成的略呈球形的颗粒状小体。,核糖体模式图,功能：核糖体是合成蛋白质的重要基地，有人把它比喻成是蛋白质的“装配机器”。在合成蛋白质时，核糖体呈单体状态并由直径为1-1.5 nm的mRNA链将它们串联在

25、一起，组成合成蛋白质的功能团，称为多聚核糖体（polyribosome)。,核糖体模式图,多聚核糖体模式图,（2）、高尔基体结构：动物细胞的高尔基体通常定位于细胞核的一侧，而在植物细胞中则常分散于整个细胞。高尔基体的形态很典型，在电镜照片上很容易识别，它是由一系列扁平小囊和小泡组成。,高尔基体三维结构,功能：A、它参与分泌物的贮存、浓缩、集聚和运输作用，是内质网上合成的蛋白质的加工和包装的场所。B、此外，高尔基体还能进行糖蛋白、糖脂、多糖等的生物合成。C、植物细胞分裂时，新的细胞膜和细胞壁形成也与高尔基体的活动有关。,（3）、溶酶体结构：它是一类由单层膜包围的且含多种酸性水解酶的小泡，直径在0

26、.25-0.8 um之间，其中水解酶有60多种。这些酶能把细胞内的蛋白质、核酸、糖类、脂类等大分子分解成较小的分子，供细胞的物质合成或线粒体的氧化。,功能：溶酶体的主要功能是溶解和消化从外溶入的颗粒和细胞本身产生的废弃成分。因此,溶酶体被比喻成是细胞内的“酶仓库”和“消化系统”。,（4）、线粒体结构:在光学显微镜下，线粒体（mitochondria）呈颗粒状或短杆状，横径0.2-1 um，长2-8 um，相当于一个细菌的大小。线粒体的分布往往在细胞内新陈代谢旺盛的部位比较集中。,它是由内外两层膜包裹的囊状细胞器，囊内充以液态的基质。外膜平整,内膜向内折入形成嵴。用电镜可以看到，内膜表面上有许多

27、带柄的、直径约为10 nm的小球，称为ATP合成酶复合体。此外，线粒体基质中还含有DNA分子和核糖体。,功能:是活细胞进行有氧呼吸的主要场所。它的主要功能是将贮存在糖类或脂质分子中的化学能，转变成细胞代谢中可直接利用的能量分子腺苷三磷酸（ATP）。,（5）、质体质体（plastid）,是植物细胞特有的细胞器，分白色体、有色体和叶绿体三种。,白色体 造粉体（积累淀粉）造油体（贮藏脂肪）造蛋白体（积累蛋白质）有色体 含胡萝卜素、叶黄素叶绿体光合作用 外膜、内膜、基质、基质片层、基粒 含少量DNA、核糖体,白色体的类型与功能,叶绿体,叶绿体结构示意图,（6）、微体微体（microbody）是一种特殊

28、的细胞器。直径约为0.5 um，由单层膜包围，其内含有极细的颗粒状物质，中央常有一高电子密度的核心结晶。两种类型:过氧化物酶体（peroxisome）乙醛酸循环体（glyoxysome)。,（7）、液泡结构:液泡是植物细胞质中由单层膜包围的充满水溶液的囊泡。,功能:液泡中的液体称为细胞液（cell sap)，其中溶有无机盐、氨基酸、糖类以及各种色素，特别是花青素等。此外，液泡还是植物代谢废物贮存的场所，这些废物以晶体的状态沉积于液泡中。,（8）、细胞骨架真核细胞内普遍存在的蛋白质纤维网络，维持细胞形态和内部结构的有序性。依其纤维的直径粗细、存在的位置及相关的功能的不同，主要有以下几种：微管（m

29、icrotubule）、微丝（microfilament）中间纤维（intermediate filament)。,A、微管：结构：微管是中空长管状纤维，外直径约为24 nm,，内直径约为1.4 nm，长度不定，由一种球形的微管蛋白组装而成。功能：微管有支持的作用和运输的功能。,微管结构模式图：A.整体;B.微管的组装与解组,B、微丝:结构:微丝是实心纤维，直径为4-7 nm的骨架纤维。由哑铃形的肌动蛋白的单体组成。功能:微丝与细胞的许多运动有关，如肌肉收缩、变形运动、细胞质流动、细胞分裂时的胞质分裂等。,肌动蛋白丝,C、中间纤维：中间纤维是一类介于微管和微丝之间直径为8-10 nm的纤维。中

30、间纤维的功能除了在细胞质中起支架作用，并与细胞核定位有关，同时，在细胞间或者组织中也起支架作用。,微丝,微管,中间纤维,（9）、鞭毛、纤毛和中心粒鞭毛（flagellum）和纤毛（cilium）是细胞表面的附属物，它们的功能是运动。在鞭毛或纤毛的横切面上可以看到四周有九束微管，每束由两根微管组成，称为二体微管，中央是两个单体微管，这种结构模式称为9（2）+2排列。中心粒是另一类由微管构成的细胞器，通常一个细胞中有两个中心粒，彼此呈垂直排列。每个中心粒由排列成圆筒状的九束三体微管组成的，中央没有微管,鞭毛横切,中心粒模式图,（10）、胞质溶胶细胞质除了细胞器外的胶体部分，称为胞质溶胶。胞质溶胶含

31、有丰富的蛋白质；胞质溶胶含有多种酶；此外细胞的各种内含物，也都保存于胞质溶胶中。胞质溶胶在细胞内的物质运输、能量转换和信息传递中也起着十分重要的作用。,四、生物膜 在真核细胞中，围绕在细胞表面的质膜、各种细胞器的膜和核膜总称为生物膜系统（biomembrane system)。1.结构和功能：主要由蛋白质和磷脂组成 结构：流动镶嵌模型 功能:分界；调控物质进出；能量转换、信息传递、细胞识别及免疫,磷脂分子,2、物质的跨膜运输（1）、扩散：一种物质的分子从高浓度区域移动到低浓度的区域，称为扩散。单纯扩散易化扩散,葡糖糖透过载体蛋白运葡糖糖图解,（2）、渗透：渗透（osmosis）是水分子从水势高

32、的一侧穿过膜而进入水势低的一侧的扩散。,A.细胞在等渗溶液中。B.在低渗溶液中。C.在高渗溶液中质壁分离,（3）、主动运输:细胞膜上的载体蛋白将离子、营养物和代谢物等从低浓度经过膜转运到高浓度的过程称为主动运输。特点：主动运输需要载体和能量的供应，有别于被动运输。Na+-K+泵实际上是由一种能分解ATP的酶即Na+-K+ATP酶所构成的。Na+K+Mg2+ATPH2OADPPiH+,（4）、内吞作用：细胞吞噬固体颗粒的作用称为吞噬作用。吞入液体的过程称为胞饮作用。吞噬作用和胞饮作用总称为内吞作用。（5）、外排作用：吞入的食物被消化后，所余渣滓从细胞表面排出，称为外排作用。,本章小节：1、原核细

33、胞是地球上起源最早、结构最简单的生命形式，主要包括细菌和蓝细菌等。原核细胞的遗传物质分布于核区，没有以膜为基础的具特定结构与功能的细胞器，细胞壁主要化学成分是肽聚糖而区别于以纤维素为主的植物细胞壁。2、真核细胞具有真正的细胞核，其遗传物质DNA包被在双层膜的特殊结构中。细胞核包括核仁、核质和核膜等部分。真核细胞还具有许多由膜包被或组成的细胞器。它们包括线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网等。,3、膜是生命最基础的结构。细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、核膜、线粒体膜等统称为膜或生物膜。典型的生物膜为蛋白质镶嵌的磷脂双分子层，具有脂类的流动特性。双分子层中，磷脂分子非极性的尾向着内侧疏水区而相对排列，磷

34、脂分子极性的头向着外侧，暴露于两侧的亲水区。物质的跨膜运输包括不需要能量的被动运输和需要消耗ATP的主动运输。,思考题：1、试比较原核细胞与真核细胞，植物细胞与动物细胞，它们有哪些共同点，有哪些不同点？2、试述真核细胞中各个细胞器的结构和功能。3、构成膜的蛋白质与磷脂双分子层相互关系怎样？镶嵌在磷脂分子中的蛋白质有那些结构特点？,第三章 细胞代谢,一、酶（重点）二、细胞呼吸（重点&难点）三、光合作用（重点&难点）,一、酶1、酶的特性生物体内的酶是由活细胞产生的、具有催化活性和高度专一性的特殊蛋白质，所以酶被称为生物催化剂。A、它能加速生物体内化学反应的进行，并在反应前后不发生变化。B、任何一种

35、酶，对于它所能催化的反应都有极强的选择性，这种选择性决定着每一个细胞在特定的时候发生特定的化学反应。,C、酶之所以能加速化学反应的进行，是因为它能降低反应的活化能。,2、影响酶作用的因素（1）、温度对酶活性的影响（2）、PH和盐浓度对酶活性的影响（3）、辅因子对酶活性的影响（4）、酶的抑制剂对其活性的影响,二、细胞呼吸糖、脂类和蛋白质等有机物质在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2O并释放能量的过程称生物氧化，也称细胞呼吸。细胞呼吸的总反应式是：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2870103J,酶,失去氢 被氧化,得到氢 被还原,1、糖酵解糖在生物体内无氧条件下降解为丙酮酸的一系列反

36、应，称为糖酵解。底物中已经形成的高能磷酸键与ADP合成ATP的过程，称为底物水平磷酸化作用,2、乙酰辅酶A的生成3、柠檬酸循环,4、电子传递链和氧化磷酸化,在电子传递过程中合成ATP的反应,称为氧化磷酸化作用。,5、无氧途径无氧呼吸的特征是不利用氧，底物氧化降解不彻底，仍以有机物的形式存在，故释放能量少。C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+226103J我们最常见的无氧呼吸是酒精发酵和乳酸发酵。,酶,三、光合作用1、光合作用概述光合作用就是绿色植物在光照下将CO2和H2O合成有机物质并放出O2的过程。其总反应式是：6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O C6H12O6+6

37、O2 6CO2+6H2O+2870103J,还 原,氧 化,氧 化,还 原,那么光反应和碳反应之间是什么关系呢?,光反应(类囊体膜),碳反应(叶绿体基质),ATP,NADPH,光,H2O,O2,CO2,(CH2O),2、光反应（1）、叶绿体的色素及其对光的吸收叶绿素A：吸收可见光中的蓝紫光和红光，呈草绿色。叶绿素B：主要吸收蓝光和橙色光，呈黄绿色。叶绿素B和类胡萝卜素吸收的光要传递给叶绿素A后才能在光合作用中被利用，所以它们称为辅助色素。,色素吸收光的实质就是色素分子中的一个电子得到了光子中的能量。,（2）、光系统 叶绿体中有两类光系统,光系统和光系统。光系统的吸收高峰在700nm,在红光区,

38、称为P700;光系统的吸收高峰在680nm,也在红光区,偏向黄橙光,称为P680.,（3）、光合电子传递链 光合电子传递链运行过程中会产生ATP，这种合成ATP的过程称为光合磷酸化。,3、碳反应光合碳还原循环,4、光呼吸和C4植物A：光呼吸的特点：a.吸收O2，放出CO2；b.只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。B：光呼吸与细胞呼吸的异同：相同点：都使细胞中已有糖转变成CO2。不同点：a.光呼吸只在光下进行，而细胞呼吸是在线粒体中白天晚上都进行；b.光呼吸不象细胞呼吸那样能产生ATP和NADPH。,C4植物具有空间上的特点，即按室分工，叶肉细胞固定CO2，并在维管束鞘细胞中释放

39、CO2，从而使其中CO2浓度上升，足以和O2竞争而使rubisco接受CO2而不与O2结合，避免光呼吸发生，并保证Calvin循环的顺利进行。所以人们把C4途径看作是“CO2泵”，使CO2不致成为光合作用的限制因子，从而提高了光合效率，促进光合产物的形成。这也正是C4植物的生产效率明显高于C3植物的重要原因之一。,本章小节：1、酶是具有催化作用的蛋白质，它可以降低活化一个反应所需要的能量，在常温常压下催化生物化学反应使其得以迅速进行。酶具有特异（专一）性，酶的特异性在于酶的活性中心形状与底物分子的形状具有特殊的匹配合作关系。影响酶活性的主要因素包括温度、PH、抑制剂等。2、细胞呼吸是生物体氧化

40、有机质获得能量的主要代谢途径。细胞呼吸主要在线粒体中进行，在温和条件和酶的参与下，通过一系列氧化还原反应，将储藏在葡萄糖等食物分子中的化学能经过细胞呼吸被释放出来。并以高能磷酸键的形式贮藏在ATP分子中。细胞呼吸的化学过程分为糖酵解、乙酰辅酶A的生成、Krebs循环和电子传递链4个阶段。,3、光合作用分为光反应和碳反应两大部分。光反应发生在类囊体膜上，当叶绿素和其他色素分子吸收光能时，光反应就发生了（需要光系统和光系统的参与）；碳反应发生在叶绿体的基质中，是不断消耗光反应形成的ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖等有机物质的循环反应。,思考题：1、什么叫活化能？酶的特性是什么？2、指出细胞

41、呼吸各阶段化学反应发生在细胞的什么部位，各阶段合成ATP的数量是多少？3、什么是光反应？什么是碳反应？二者有什么不同？4、光合作用和呼吸作用有哪些共同点和不同点？5、什么是C3和C4植物，试分析二者的异同点及与光呼吸的关系。,第四章 细胞分裂,一、细胞分裂 1、无丝分裂 2、有丝分裂（重点）3、减数分裂（重点）二、染色体,一、细胞分裂,无丝分裂有丝分裂减数分裂（发生在有性生殖过程）,分裂方式,1、无丝分裂,特点：分裂过程中不出现染色体和纺锤丝；速度快，能耗少。方式：横缢、出芽（原核细胞的分裂，愈伤组织的细胞分裂，胚乳的形成）,细菌细胞分裂无丝分裂,（横 缢）,酵母菌的无丝分裂,（出 芽）,细胞

42、周期：细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始所经历的全过程称为一个细胞周期。典型的细胞周期可分为间期和有丝分裂期,2、有丝分裂（1）、细胞周期,间期:DNA合成，复制前期（G1）复制期（S）复制后期（G2）分裂期（M）：核分裂 胞质分裂,A、细胞周期的时间 不同生物的细胞周期时间不同，同一系统中的不同细胞其周期也不同。B、分裂间期、DNA合成前期（G1期）进行RNA和各类蛋白质的合成、DNA合成期（S期）进行DNA的合成复制、组蛋白的合成、DNA合成后期（G2期）进行微管蛋白合成、DNA合成结束，准备分裂,过程,（2）、有丝分裂期,核分裂胞质分裂,前期中期后期末期,、前期 染色质高度螺旋化，逐渐

43、缩短变粗形成染色体；核仁、核膜消失；纺锤丝开始出现。、中期 染色体排列在细胞中央的赤道板上，纺锤体明显。、后期 染色体从着丝点分开，移向两极。、末期 染色体到达两极，并开始解螺旋逐渐形成染色质；核仁、核膜出现，形成新的子核。,胞质分裂动物细胞质的分裂：以缢缩和起沟的方式完成的。植物细胞质的分裂：（1）、成膜体出现：子核间的赤道面上由微管密集成桶状结构，称为成膜体。（2）、细胞板形成：在成膜体形成的同时，由高尔基体及内质网分离出来的小泡汇集到赤道面上与成膜体的徽管融合为细胞板。,动物细胞的有丝分裂,植物细胞有丝分裂,有丝分裂特点：染色体复制一次，细胞分裂一次，子细胞染色体数目与母细胞一样。意义：

44、遗传物质均等分配，维持了生物物种及细胞遗传的稳定性。,3、减数分裂,（1）、DNA复制 S期DNA复制一次（2）、第一次分裂（简称分裂）A、前期、细线期 染色质螺旋化缩短变粗形成细长、线状的染色体、偶线期 同源染色体配对、联会、粗线期 同源染色体交叉、互换、双线期 发生交叉互换的染色单体分开、终变期 染色体进一步缩短变粗，核仁、核膜消失，纺锤丝出现。,同源染色体配对和染色体交叉,造成基因重组,B、中期 成对的同源染色体双双排列在赤道面上，形成纺锤体。C、后期 同源染色体分开并移向两极。D、末期 染色体到达两极，核仁、核膜重新出现，形成两个子核；赤道面形成细胞板，隔成两个子细胞，紧接发生第二次分

45、裂。,（3）、第二次分裂（简称分裂，过程与一般有丝分裂相同）A、前期 B、中期 C、后期 D、末期,黑麦花粉母细胞减数分裂,减数分裂,减数分裂的特点和意义,特点：染色体复制一次，细胞分裂二次，子细胞染色体数目为母细胞的一半。意义：不仅使进行有性生殖的生物种类的染色体数目保持稳定,而且使生物遗传基础发生一定的变异。（子细胞基因组合大为丰富，使后代有更大的变异性和适应性。）,二染色体（自习）1、染色体的形态2、性染色体和常染色体3、染色体数目4、染色体组型5、染色体带,本章小节：1、在有些生物中，细胞分裂是繁殖的一种方式。细胞分裂可导致多细胞生物的组织分化和生长发育，有些分裂生成新的细胞可用于替代不断衰老或死亡的细胞，维持机体的新陈代谢。2、细胞有丝分裂过程包括在间期每个染色体复制成两条相同的染色单体，在分裂时有规律地分配到两个子细胞中。子细胞各具有与亲代细胞在数目和形态上完全形态的染色体。3、减数分裂是在配子体形成过程中的成熟期进行的。减数分裂时，配子母细胞（二倍体）通过两次连续的核分裂，但DNA只复制一次，因此两次分裂形成的4个细胞中，染色体数目比配子母细胞减少了一半,思考题：1、细胞分裂有哪些作用？有丝分裂和减数分裂的共同点和差别是什么？2、简述有丝分裂和减数分裂各自的特点和意义是什么？,Thank you for your attention!,