必修Ⅰ
组成生物体的化学元素及化合物
知识框架
种类
C
基本元素:C、H、O、N
主要元素:C、H、O、N、P、S
大量元素:占生物体总重量万分之一以上的元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
组成化合物进而构成细胞,如蛋白质、核酸等
影响生物体的生命活动,如B能促进花粉萌发和花粉管的伸长
作用
生物体有选择地吸收
生物体内和无机自然界中的含量相差很大——差异性
60%~95%
结合水:与细胞内其他物质相结合,含量相对稳定
存在形式
自由水:以游离的形式存在,可自由流动,含量变化大水
结合水:细胞结构的重要组分(4.5%)
功能
②生化反应的重要场所
自由水
③参与许多重要生化反应1%~1.5%
存在形式:大多数以离子的形式存在于细胞中,少数以化合物形式存在
无机盐
ATP
、磷脂的成分
维持生物体的生命活动,如Ca2+
维持细胞的渗透压和酸碱平衡,如
Na+、K+、HCO3等
-
存在形式
有机物
脂质蛋白质
第二节细胞中的有机物(包括2、3、4节)
含量:占细胞鲜重7%~10%,干重的50%以上
组成元素:C、H、O、N,少数含有Fe、Mg等元素
20种氨基酸
通式:
结构特点:至少有一个氨基和一个羧基,且连在同一个碳原子上;
R基不同导致氨基酸种类不同
构成:多个氨基酸分子经脱水缩合形成含有多个肽键(—CO—NH—)的化合物,
多肽
如:n个氨基酸⎯⎯⎯⎯→n肽+(n-1)H
2O(含有n-1
个肽键)
结构:链状(即肽链)
蛋白质结构多样性:氨基酸种类不同;氨基酸数目不同;排列顺序变化多端;肽链空间结构千差万别(生命活动的②催化功能:如酶承担着)
功能多样性③运输功能:如血红蛋白、载体
④调节功能:如胰岛素、生长激素功能蛋白C、H、O
、N、P
真核细胞:主要在细胞核中,少量分布于线粒体、叶绿体中
:双链
原核细胞:在拟核中
核酸脱氧核苷酸T)
A)
G)核糖核苷酸
C)
U)
RNA:(核糖核苷酸):单链,主要分布于细胞质中
功能:遗传信息的携带者:在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用
C、H、O三种
C6H12O6):主要能源物质
核糖(C5H10O5):主要存在于细胞质中
五碳糖
脱氧核糖(C5H10O4):主要存在于细胞核中
种类
C12H22O11)如:麦芽糖、乳糖
(C6H10O5)n
植物:淀粉、纤维素
转化关系:单糖CO2+H2O+能量
功能:生命活动的主要能源物质;组成生物体的重要成分
缩合
组成
脱水缩合
糖类
脂质1%~2%
组成元素:C、H、O,有些含有N、P等
细胞内的储能物质脂肪减少身体热量散失,维持体温恒定
动物及人体缓冲和减压,保护内脏器官
种类及功能磷脂:构成细胞膜及各种细胞器膜的主要成分
固醇性激素:促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞形成
D:有效地促进肠道对Ca、P的吸收
生物大分子以碳链为骨架:碳链骨架→单体(如单糖、氨基酸、核苷酸)→多聚体(如多糖、蛋白质、核酸)
细胞(真核)的基本结构
成分:主要是纤维素、果胶
功能:支持、保护细胞特有)
、蛋白质(约40%)、糖类(约2%~10%)细胞膜(系统成分:脂质(约50%)
的边界)
功能控制物质进出细胞:控制细胞与外界环境的物质交换
(细胞代谢的主要场所)胶质状,含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶
线粒体结构:双层膜、嵴、基质(含有氧呼吸酶,少量DNA)
叶绿体
基粒—分布光合色素及相关酶
细胞质(系统DNA的代谢中心)内质网分布:绝大多数动植物细胞
粗面内质网:蛋白质的合成加工与运输
滑面内质网:脂质和糖类的合成
核糖体种类:固着核糖体,游离核糖体
普遍分布于动植物细胞
高尔基体
功能蛋白质的加工和转运
分布:动物细胞和低等植物细胞
中心体
功能:动物细胞有丝分裂中形成纺锤体液泡膜
液泡细胞液:含糖类、无机盐、色素、蛋白质等结构:单层膜、含水解酶
分解衰老、损伤的细胞器
吞噬侵入细胞的病毒、病菌—消化车间
活动:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体细胞器之间的配合:分泌蛋白的合成、运输
细胞结构
翻译内质网
加工
加工蛋白质
分泌的蛋白质
蛋白质
概念:化学组成相似,基本结构大致相同的细胞膜、核膜和细胞器膜统称为生物膜系统
核膜内质网膜线粒体
小泡
联系
结构联系:
(注:““功能联系—分工合作:如分泌蛋白的合成、加工与分泌
细胞�基本结构
和信息传递的过程中起着决定性作用
②细胞的许多重要化学反应在生物膜内或膜表面进行,细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着
功能
位点,有利于化学反应的顺利进行
③各种生物膜把细胞分隔成一个个小的区室,使得细胞内能够进行多种化学反应(区域化),而不会相互干扰,保证了细胞的生命活动高效、有序地进行
核仁:与核糖体形成及某种RNA的合成有关
DNA和蛋白质细胞核(系统
染色体
功能:是遗传信息库,是细胞遗传和代谢的控制中心
细胞的物质输入和输出
外界溶液]>[细胞质]→细胞失水皱
动物细胞
[外界溶液]=[细胞质]→细胞水分进出平衡,形态不变
外界溶液]<[细胞质]→细胞吸水膨胀(或胀破)原生质层(细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质)相当于一层半透膜水和失水细胞和输成熟植物细胞是
一个渗透系统细胞液]<[外界溶液植物细胞
细胞液]>[外界溶液实验:质壁分离与复原
物质跨膜运输
的其他实例
子的吸收探究历程
生命现象:生物膜对物质进出细胞有选择性
提出问题:为什么生物膜能够控制物质进出?这与膜的结构有何关系?
1920科学1925探究
细胞膜中脂质分子排列为连续的两层
1959罗伯特森通过电镜观察,提出静态结构模型→生物膜都由蛋白质(暗层)1970年科学家对膜蛋白进行荧光标记后使膜融合→细胞膜具有流动性
建立模型:流动镶嵌模型
流动镶嵌模型
蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,
有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨
低浓度,如O2、CO2等
种类被动运输
低浓度,如离子和一些较大的分子
特点:不耗能,顺浓度梯度
高浓度,如植物吸收矿质离子
主动运输特点:逆浓度转运,需耗能,需载体
意义:保证活细胞按生命活动的需要主动选择吸收所需物质,排出代谢废物和对细胞
有害的物质
胞吞、胞吐:细胞摄取或排出大分子时
出
酶和ATP
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
实验:比较过氧化氢在不同的条件下的分解
作用实质
结论:酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著
酶的本质:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数为RNA酶的特性(与无机催专一性
化剂相比)需要适宜的温度和pH细胞生命活动所需能量的直接来源结构简式:A—P~P~P
ATP与ADP的相互转化:ATP的形成途径:
酶和AT
P
ATP
ATP分子在吸能反应之间循环流通,保证了生命活动所需能量的持续供应
ATP的主要来源——细胞呼吸
CO2或其他产物,并
且释放出能量的总过程
探究酵母菌细胞呼吸的方式:有氧、无氧时均可进行细胞呼吸,但产物不同
CO2和H2O,同时释放出大量能量的过程(1molC6H12O6彻底氧化放能2870KJ,其中1161KJ转移到ATP中,产生38molATP)
酶
反应式:CHO+6O⎯⎯→6CO2+6H2O+能量61262有氧呼吸酶
C6H12O6⎯⎯→2C3H4O3+4[H]+能量(少量)……细胞质基质酶
过程及场所②2C3H4O3+6H2O⎯⎯→6CO2+20[H]+能量(少量)……线粒体基质
酶
24[H]+6O2⎯⎯→12H2O+能量(大量)……线粒体内膜
细胞呼吸
特点:在温和条件下进行,能量逐步释放、部分能量储存于ATP
产生少量能量的过程(1molC6H12O6分解为乳酸时释放能量196.65KJ,其中储存于ATP中61.08KJ;分解为酒精和CO2时放能225.94KJ,转存于ATP中的能量也是61.08KJ
无氧呼吸
酶
反应式:C6H12O6⎯C2H5OH+2CO2+能量
2C3H6O3+能量酶
C6H12O6⎯⎯→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+过程及场所
②2C3H4O3+4[H2C2H5OH+2CO2
2C3H6O(乳酸)3
细胞质基质
实质:氧化分解有机物,释放能量
意义
细胞呼吸原理应用:伤口包扎、作物松土、稻田排水、传统发酵产品的生产等
光与光合作用——能量之源
叶绿素a主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿素(3/4叶绿素b1/4)主要吸收蓝紫光
叶黄素(黄色)
内部叶绿体
分布于
恩格尔曼的实验
CO2+H2OCH2O)+O2
探究历程:1771年普利斯特利(英)→1779年英格豪斯(荷)→1845年梅耶(德)
→1864年萨克斯(德)→1880年恩格尔曼(美)→1939年鲁宾卡门(美)
光、色素、酶、ADP、Pi、NADP+场所:叶绿体囊状结构薄膜上
H2O⎯光、酶⎯⎯→2[H]+1O2↑物质变化光、酶
色素和结构
光合作用的原理和应用
的生成:ADP+Pi⎯⎯⎯→ATP
过程
ATP、NADPH([H])中活跃的化学能[H](NADPH)、ATP场所:叶绿体基质物质变化
酶
2的固定:CO2+C5⎯⎯→2C3
CO2的还原:C3+[H]
(CH2O)+C5+H2O
ATP、NADPH([H])中活跃的化学能
光合作用是最基本的物质代谢和能量代谢②将光能转化为化学能,储存于有机物中
意义
③维持大气中O2与CO2相对稳定
CO2浓度
自养型:自己将无机物合成有机物并储存能量
同化作用
异养型:利用环境中现成的有机物化能合成作用
化能合成作用:利用体外环境中某些无机物氧化所释放的能量合成有机物
细胞的增值
限制细胞长大的因素
细胞的增值
意义:生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础
分裂间期
DNA
分子复制和有关蛋白质合成(物质准备)
核仁解体、核膜消失
中期
分裂期后期
纺锤体消失
核仁、核膜重新出现种类
代之间保持了遗传性状的稳定性
→两个子细胞
无丝分裂
特点:无染色体和纺锤体出现举例:蛙的活细胞
细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
上发生稳定性差异的过程
时间:发生于整个生命过程,但在胚胎时期达到最大程度结果:形成不同组织和器官
特点:稳定性、持久性、不可逆性
分化
意义
实质:基因的选择性表达
全能性实例动物克隆:核移植
②有些酶活性降低(如酪氨酸酶活性降低,头发变白
特征③色素沉积:如老年斑
衰老
④呼吸速率减慢,核体积增大,染色质固缩DNA损伤论
②自由基理论
细胞原因:严格的由遗传机制决定的程序性调控(细胞编程性死亡)
凋亡意义:对于多细胞生物体完成正常发育,维持内环境的稳定,以及抵御外界各种
因素的干扰都起着非常关键的作用
原癌基因
抑癌基因
②形态、结构发生改变③易分散和转移(因为细胞膜上糖蛋白物质减少,黏着性减小)④接触抑制丧失细胞癌变
正常细胞癌细胞
预防:远离致癌因子
诊断:病理切片的显微观察、CT、核磁共振及癌基因检测等手段治疗:手术治疗、化疗、放疗等
必修Ⅰ
组成生物体的化学元素及化合物
知识框架
种类
C
基本元素:C、H、O、N
主要元素:C、H、O、N、P、S
大量元素:占生物体总重量万分之一以上的元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
组成化合物进而构成细胞,如蛋白质、核酸等
影响生物体的生命活动,如B能促进花粉萌发和花粉管的伸长
作用
生物体有选择地吸收
生物体内和无机自然界中的含量相差很大——差异性
60%~95%
结合水:与细胞内其他物质相结合,含量相对稳定
存在形式
自由水:以游离的形式存在,可自由流动,含量变化大水
结合水:细胞结构的重要组分(4.5%)
功能
②生化反应的重要场所
自由水
③参与许多重要生化反应1%~1.5%
存在形式:大多数以离子的形式存在于细胞中,少数以化合物形式存在
无机盐
ATP
、磷脂的成分
维持生物体的生命活动,如Ca2+
维持细胞的渗透压和酸碱平衡,如
Na+、K+、HCO3等
-
存在形式
有机物
脂质蛋白质
第二节细胞中的有机物(包括2、3、4节)
含量:占细胞鲜重7%~10%,干重的50%以上
组成元素:C、H、O、N,少数含有Fe、Mg等元素
20种氨基酸
通式:
结构特点:至少有一个氨基和一个羧基,且连在同一个碳原子上;
R基不同导致氨基酸种类不同
构成:多个氨基酸分子经脱水缩合形成含有多个肽键(—CO—NH—)的化合物,
多肽
如:n个氨基酸⎯⎯⎯⎯→n肽+(n-1)H
2O(含有n-1
个肽键)
结构:链状(即肽链)
蛋白质结构多样性:氨基酸种类不同;氨基酸数目不同;排列顺序变化多端;肽链空间结构千差万别(生命活动的②催化功能:如酶承担着)
功能多样性③运输功能:如血红蛋白、载体
④调节功能:如胰岛素、生长激素功能蛋白C、H、O
、N、P
真核细胞:主要在细胞核中,少量分布于线粒体、叶绿体中
:双链
原核细胞:在拟核中
核酸脱氧核苷酸T)
A)
G)核糖核苷酸
C)
U)
RNA:(核糖核苷酸):单链,主要分布于细胞质中
功能:遗传信息的携带者:在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用
C、H、O三种
C6H12O6):主要能源物质
核糖(C5H10O5):主要存在于细胞质中
五碳糖
脱氧核糖(C5H10O4):主要存在于细胞核中
种类
C12H22O11)如:麦芽糖、乳糖
(C6H10O5)n
植物:淀粉、纤维素
转化关系:单糖CO2+H2O+能量
功能:生命活动的主要能源物质;组成生物体的重要成分
缩合
组成
脱水缩合
糖类
脂质1%~2%
组成元素:C、H、O,有些含有N、P等
细胞内的储能物质脂肪减少身体热量散失,维持体温恒定
动物及人体缓冲和减压,保护内脏器官
种类及功能磷脂:构成细胞膜及各种细胞器膜的主要成分
固醇性激素:促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞形成
D:有效地促进肠道对Ca、P的吸收
生物大分子以碳链为骨架:碳链骨架→单体(如单糖、氨基酸、核苷酸)→多聚体(如多糖、蛋白质、核酸)
细胞(真核)的基本结构
成分:主要是纤维素、果胶
功能:支持、保护细胞特有)
、蛋白质(约40%)、糖类(约2%~10%)细胞膜(系统成分:脂质(约50%)
的边界)
功能控制物质进出细胞:控制细胞与外界环境的物质交换
(细胞代谢的主要场所)胶质状,含水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶
线粒体结构:双层膜、嵴、基质(含有氧呼吸酶,少量DNA)
叶绿体
基粒—分布光合色素及相关酶
细胞质(系统DNA的代谢中心)内质网分布:绝大多数动植物细胞
粗面内质网:蛋白质的合成加工与运输
滑面内质网:脂质和糖类的合成
核糖体种类:固着核糖体,游离核糖体
普遍分布于动植物细胞
高尔基体
功能蛋白质的加工和转运
分布:动物细胞和低等植物细胞
中心体
功能:动物细胞有丝分裂中形成纺锤体液泡膜
液泡细胞液:含糖类、无机盐、色素、蛋白质等结构:单层膜、含水解酶
分解衰老、损伤的细胞器
吞噬侵入细胞的病毒、病菌—消化车间
活动:用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体细胞器之间的配合:分泌蛋白的合成、运输
细胞结构
翻译内质网
加工
加工蛋白质
分泌的蛋白质
蛋白质
概念:化学组成相似,基本结构大致相同的细胞膜、核膜和细胞器膜统称为生物膜系统
核膜内质网膜线粒体
小泡
联系
结构联系:
(注:““功能联系—分工合作:如分泌蛋白的合成、加工与分泌
细胞�基本结构
和信息传递的过程中起着决定性作用
②细胞的许多重要化学反应在生物膜内或膜表面进行,细胞内广阔的膜面积为酶提供了大量的附着
功能
位点,有利于化学反应的顺利进行
③各种生物膜把细胞分隔成一个个小的区室,使得细胞内能够进行多种化学反应(区域化),而不会相互干扰,保证了细胞的生命活动高效、有序地进行
核仁:与核糖体形成及某种RNA的合成有关
DNA和蛋白质细胞核(系统
染色体
功能:是遗传信息库,是细胞遗传和代谢的控制中心
细胞的物质输入和输出
外界溶液]>[细胞质]→细胞失水皱
动物细胞
[外界溶液]=[细胞质]→细胞水分进出平衡,形态不变
外界溶液]<[细胞质]→细胞吸水膨胀(或胀破)原生质层(细胞膜、液泡膜以及两膜间的细胞质)相当于一层半透膜水和失水细胞和输成熟植物细胞是
一个渗透系统细胞液]<[外界溶液植物细胞
细胞液]>[外界溶液实验:质壁分离与复原
物质跨膜运输
的其他实例
子的吸收探究历程
生命现象:生物膜对物质进出细胞有选择性
提出问题:为什么生物膜能够控制物质进出?这与膜的结构有何关系?
1920科学1925探究
细胞膜中脂质分子排列为连续的两层
1959罗伯特森通过电镜观察,提出静态结构模型→生物膜都由蛋白质(暗层)1970年科学家对膜蛋白进行荧光标记后使膜融合→细胞膜具有流动性
建立模型:流动镶嵌模型
流动镶嵌模型
蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,
有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨
低浓度,如O2、CO2等
种类被动运输
低浓度,如离子和一些较大的分子
特点:不耗能,顺浓度梯度
高浓度,如植物吸收矿质离子
主动运输特点:逆浓度转运,需耗能,需载体
意义:保证活细胞按生命活动的需要主动选择吸收所需物质,排出代谢废物和对细胞
有害的物质
胞吞、胞吐:细胞摄取或排出大分子时
出
酶和ATP
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
实验:比较过氧化氢在不同的条件下的分解
作用实质
结论:酶比无机催化剂降低活化能的作用更显著
酶的本质:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数为RNA酶的特性(与无机催专一性
化剂相比)需要适宜的温度和pH细胞生命活动所需能量的直接来源结构简式:A—P~P~P
ATP与ADP的相互转化:ATP的形成途径:
酶和AT
P
ATP
ATP分子在吸能反应之间循环流通,保证了生命活动所需能量的持续供应
ATP的主要来源——细胞呼吸
CO2或其他产物,并
且释放出能量的总过程
探究酵母菌细胞呼吸的方式:有氧、无氧时均可进行细胞呼吸,但产物不同
CO2和H2O,同时释放出大量能量的过程(1molC6H12O6彻底氧化放能2870KJ,其中1161KJ转移到ATP中,产生38molATP)
酶
反应式:CHO+6O⎯⎯→6CO2+6H2O+能量61262有氧呼吸酶
C6H12O6⎯⎯→2C3H4O3+4[H]+能量(少量)……细胞质基质酶
过程及场所②2C3H4O3+6H2O⎯⎯→6CO2+20[H]+能量(少量)……线粒体基质
酶
24[H]+6O2⎯⎯→12H2O+能量(大量)……线粒体内膜
细胞呼吸
特点:在温和条件下进行,能量逐步释放、部分能量储存于ATP
产生少量能量的过程(1molC6H12O6分解为乳酸时释放能量196.65KJ,其中储存于ATP中61.08KJ;分解为酒精和CO2时放能225.94KJ,转存于ATP中的能量也是61.08KJ
无氧呼吸
酶
反应式:C6H12O6⎯C2H5OH+2CO2+能量
2C3H6O3+能量酶
C6H12O6⎯⎯→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+过程及场所
②2C3H4O3+4[H2C2H5OH+2CO2
2C3H6O(乳酸)3
细胞质基质
实质:氧化分解有机物,释放能量
意义
细胞呼吸原理应用:伤口包扎、作物松土、稻田排水、传统发酵产品的生产等
光与光合作用——能量之源
叶绿素a主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿素(3/4叶绿素b1/4)主要吸收蓝紫光
叶黄素(黄色)
内部叶绿体
分布于
恩格尔曼的实验
CO2+H2OCH2O)+O2
探究历程:1771年普利斯特利(英)→1779年英格豪斯(荷)→1845年梅耶(德)
→1864年萨克斯(德)→1880年恩格尔曼(美)→1939年鲁宾卡门(美)
光、色素、酶、ADP、Pi、NADP+场所:叶绿体囊状结构薄膜上
H2O⎯光、酶⎯⎯→2[H]+1O2↑物质变化光、酶
色素和结构
光合作用的原理和应用
的生成:ADP+Pi⎯⎯⎯→ATP
过程
ATP、NADPH([H])中活跃的化学能[H](NADPH)、ATP场所:叶绿体基质物质变化
酶
2的固定:CO2+C5⎯⎯→2C3
CO2的还原:C3+[H]
(CH2O)+C5+H2O
ATP、NADPH([H])中活跃的化学能
光合作用是最基本的物质代谢和能量代谢②将光能转化为化学能,储存于有机物中
意义
③维持大气中O2与CO2相对稳定
CO2浓度
自养型:自己将无机物合成有机物并储存能量
同化作用
异养型:利用环境中现成的有机物化能合成作用
化能合成作用:利用体外环境中某些无机物氧化所释放的能量合成有机物
细胞的增值
限制细胞长大的因素
细胞的增值
意义:生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础
分裂间期
DNA
分子复制和有关蛋白质合成(物质准备)
核仁解体、核膜消失
中期
分裂期后期
纺锤体消失
核仁、核膜重新出现种类
代之间保持了遗传性状的稳定性
→两个子细胞
无丝分裂
特点:无染色体和纺锤体出现举例:蛙的活细胞
细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
上发生稳定性差异的过程
时间:发生于整个生命过程,但在胚胎时期达到最大程度结果:形成不同组织和器官
特点:稳定性、持久性、不可逆性
分化
意义
实质:基因的选择性表达
全能性实例动物克隆:核移植
②有些酶活性降低(如酪氨酸酶活性降低,头发变白
特征③色素沉积:如老年斑
衰老
④呼吸速率减慢,核体积增大,染色质固缩DNA损伤论
②自由基理论
细胞原因:严格的由遗传机制决定的程序性调控(细胞编程性死亡)
凋亡意义:对于多细胞生物体完成正常发育,维持内环境的稳定,以及抵御外界各种
因素的干扰都起着非常关键的作用
原癌基因
抑癌基因
②形态、结构发生改变③易分散和转移(因为细胞膜上糖蛋白物质减少,黏着性减小)④接触抑制丧失细胞癌变
正常细胞癌细胞
预防:远离致癌因子
诊断:病理切片的显微观察、CT、核磁共振及癌基因检测等手段治疗:手术治疗、化疗、放疗等