高中生物必修1回歸教材
必修 1 回歸教材
1. 細胞是生物體結構和功能的基本單位。
2. 生物大分子(如核酸、蛋白質(zhì)等的研究已經(jīng)相當深入,但是這些大分子并沒有生命。生命和細胞難解難分。
3. 生物圈中存在著眾多的單細胞生物,如細菌、單細胞藻類、單細胞動物等,單個細胞就能完成各種生命活動。許多植物和動物是多細胞生物,它們依賴各種分化的細胞密切合作,共同完成一系列復雜的生命活動。例如, 以細胞代謝為基礎的生物與環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換;以細胞增殖分化為基礎的生長發(fā)育;以細胞內(nèi)基因的 傳遞和變化為基礎的遺傳與變異,等等。
4. 系統(tǒng):是指彼此間相互作用、相互依賴的組分有規(guī)律地結合而形成的整體。一個蛋白質(zhì)分子可以(可以、不可以)看成一個系統(tǒng)。
5. 氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。在生物體中組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有 20 種。
6. 各種氨基酸之間的區(qū)別在于 R 基的不同,如甘氨酸上的R 基是一個氫原子,丙氨酸上的R 基是一個甲基。
7. 有 8 種氨基酸是人體細胞不能合成的(嬰兒有 9 種,比成人多的一種是組氨酸),必須從外界環(huán)境中直接獲取, 這些氨基酸叫做必需氨基酸,如賴氨酸、苯丙氨酸等。另外 12 種氨基酸是人體細胞能夠合成的,叫非必需氨基酸。
8.與生活的聯(lián)系:在雞蛋清中加入一些食鹽,就會看到白色的絮狀物,這是在食鹽的作用下析出的蛋白質(zhì)。兌水 稀釋后,你會發(fā)現(xiàn)絮狀物消失。在上述過程中,蛋白質(zhì)結構未發(fā)生變化。但是把雞蛋煮熟后,蛋白質(zhì)發(fā)生變性, 就不能恢復原來的狀態(tài)了。原因是高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結構變得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。因此, 吃熟雞蛋容易消化。
8. 許多蛋白質(zhì)是構成細胞和生物體結構的重要物質(zhì),稱為結構蛋白。例如,羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲等的成分主要是蛋白質(zhì)。細胞內(nèi)的化學反應離不開酶的催化。絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。有些蛋白質(zhì)具有運輸載體的功能(血紅蛋白能運輸氧)。有些蛋白質(zhì)起信息傳遞作用,能夠調(diào)節(jié)機體的生命活動,如胰島素。有些蛋白質(zhì)有免疫功能。人體內(nèi)的抗體是蛋白質(zhì),可以幫助人體抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
9. DNA 主要分布在細胞核,RNA 大部分存在于細胞質(zhì)。甲基綠和吡羅紅兩種染色劑對 DNA 和RNA 的親和力不同,甲基綠使 DNA 呈現(xiàn)綠色,吡羅紅使 RNA 呈現(xiàn)紅色。利用甲基綠、吡羅紅混合染色劑將細胞染色,可以顯示 DNA 和 RNA 在細胞中的分布。鹽酸能夠改變細胞膜的通透性,加速染色劑進入細胞,同時使染色質(zhì)中的 DNA 和蛋白質(zhì)分離分離,有利于DNA 與染色劑結合。
10. 組成 DNA 的脫氧核苷酸雖然只有 4 種,但是如果數(shù)量不限,在連成長鏈時,排列順序就是極其多樣化的,它所貯存的遺傳信息的容量自然就非常大了。部分病毒的遺傳信息,直接貯存在 RNA 中,如HIV,SARS 病毒等。
11. 肥肉的主要成分是脂肪;食用植物油是從油料作物中提取的,其主要成分是脂肪。脂肪是脂質(zhì)的一種。脂質(zhì)存在于所有細胞中,是組成細胞和生物體的重要有機化合物。與糖類相似,組成脂質(zhì)的化學元素主要是 C、H、O, 有些脂質(zhì)還含有 N、P。所不同的是脂質(zhì)分子中氧的含量遠遠少于糖類,而氫的含量更多。常見的脂質(zhì)有脂肪、磷脂和固醇等,它們的分子結構差異很大,通常都不溶于水,而溶于脂溶性有機溶劑。
12. 脂肪不僅是儲能物質(zhì),還是一種很好的絕熱體。生活在海洋中的大型哺乳動物如鯨、海豹等,皮下有厚厚的脂肪層,起到保溫的作用。生活在南極寒冷環(huán)境中的企鵝,體內(nèi)脂肪可厚達 4cm。分布在內(nèi)臟器官周圍的脂肪還具有緩沖減壓的作用,可以保護內(nèi)臟器官。
13. 磷脂:磷脂是構成細胞膜的重要成分,也是構成多種細胞器膜的重要成分。
14. 固醇:固醇類物質(zhì)包括膽固醇、性激素和維生素D 等。膽固醇是構成動物細胞膜的重要成分,在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸;性激素能促進人和動物生殖器官的發(fā)育以及生殖細胞的形成;維生素 D 能有效地促進人和動物腸道對鈣和磷的吸收。
15. 生物大分子以碳鏈為骨架。多糖、蛋白質(zhì)、核酸等都是生物大分子,都是由許多基本的組成單位連接而成的,
這些基本單位稱為單體,這些生物大分子又稱為單體的多聚體。例如,組成多糖的單體是單糖,組成蛋白質(zhì)的 單體是氨基酸,組成核酸的單體是核苷酸。每一個單體都以若干個相連的碳原子構成的碳鏈為基本骨架,由許多單體連接成多聚體。正是由于碳原子在組成生物大分子中的重要作用,科學家才說“碳是生命的核心元素”, “沒有碳,就沒有生命”。
16. 當你烘干一粒小麥種子,然后點燃燒盡,最終會得到一些灰白色的灰燼,這些灰燼就是小麥種子里的無機鹽。人和動物體內(nèi)也含有無機鹽。細胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在。
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17. 與生活的聯(lián)系:患急性腸炎的病人脫水時需要及時補充水分,同時也需要補充體內(nèi)丟失的無機鹽,因此,輸入葡萄糖鹽水是常見的治療方法。大量出汗會排出過多的無機鹽,導致體內(nèi)的水鹽平衡和酸堿平衡失調(diào),這時應多喝淡鹽水。
18. 查找資料,了解某一種植物(如小麥)生長發(fā)育需要哪些無機鹽。設計實驗,證明某一種或某幾種無機鹽是這種植物生長發(fā)育所必需的。對照組:給植物提供完全營養(yǎng)液,實驗組:給植物提供缺某種無機鹽的完全營養(yǎng)液
19. 細胞作為一個基本的生命系統(tǒng),它的邊界就是細胞膜。
20. 相關信息:在發(fā)育成熟過程中,哺乳動物紅細胞的核逐漸退化,并從細胞中排出,為能攜帶氧的血紅蛋白騰出空間。人的紅細胞只能存活 120d 左右。
21. 與生活的聯(lián)系:癌細胞的惡性增殖和轉(zhuǎn)移與癌細胞膜成分的改變有關。細胞在癌變的過程中,細胞膜的成分發(fā)生改變,有的產(chǎn)生甲胎蛋白 (AFP)、癌胚抗原 (CEA)等物質(zhì)。因此,在檢查癌癥的驗血報告單上,有 AFP、CEA 等檢測項目。如果這些指標超過正常值, 應做進一步檢查,以確定體內(nèi)是否出現(xiàn)了癌細胞。
22. 細胞膜的功能:
將細胞與外界分隔開:在原始海洋中,膜的出現(xiàn)是生命起源過程中至關重要的階段,它將生命物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開,產(chǎn)生了原始的細胞,并成為相對獨立的系統(tǒng)。細胞膜保障了細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。
控制物質(zhì)進出細胞:細胞膜的控制作用是相對的,環(huán)境中一些對細胞有害的物質(zhì)有可能進入;有些病毒、病菌也能侵人細胞,使生物體患病。
進行細胞間的信息交流:在多細胞生物體內(nèi),各個細胞都不是孤立存在的,它們之間必須保持功能的協(xié)調(diào),才能使生物體健康地生存。這種協(xié)調(diào)性的實現(xiàn)不僅依賴于物質(zhì)和能量的交換,也有賴于信息的交流。
23. 細胞分泌的化學物質(zhì)(如激素),隨血液到達全身各處,與靶細胞的細胞膜表面的受體結合,將信息傳遞給靶細胞。相鄰兩個細胞的細胞膜接觸,信息從一個細胞傳遞給另一個細胞。例如 ,精子和卵細胞之間的識別和結合。相鄰兩個細胞之間形成通道,攜帶信息的物質(zhì)通過通道進入另一個細胞。例如,高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接 ,也有信息交流的作用。
24. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由膜連接而成的網(wǎng)狀結構,是細胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工,以及脂質(zhì)的“車間”。
25. 高爾基體主要是對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)進行加工、分類和包裝的“車間”及“發(fā)送站”。
26. 核糖體有的附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,有的游離分布在細胞質(zhì)中,是“生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機器”。溶酶體是“消化車間”,內(nèi)部含有多種水解酶,能分解衰老、損傷的細胞器,吞噬并殺死侵人細胞的病毒和病菌。被溶酶體分解后的產(chǎn)物, 如果是對細胞有用的物質(zhì),細胞可以再利用,廢物則被排出細胞外。
27. 液泡主要存在于植物細胞中,內(nèi)有細胞液,含糖類、無機鹽、色素和蛋白質(zhì)等物質(zhì),可以調(diào)節(jié)植物細胞內(nèi)的環(huán)境,充盈的液泡還可以使植物細胞保持堅挺。中心體見于動物和某些低等植物的細胞,由兩個互相垂直排列的中心粒及周圍物質(zhì)組成,與細胞的有絲分裂有關。
28. 相關信息:科學家發(fā)現(xiàn)有 40 種以上的疾病是由于溶酶體內(nèi)缺乏某種酶產(chǎn)生的,如礦工中常見的職業(yè)病——硅肺。當肺部吸入硅塵(SiO2)后,硅塵被吞噬細胞吞噬,吞噬細胞中的溶酶體缺乏分解硅塵的酶,而硅塵卻能破壞溶酶體膜,使其中的水解酶釋放出來,破壞細胞結構,使細胞死亡,最終導致肺的功能受損。
29. 在細胞質(zhì)中,除了細胞器外,還有呈膠質(zhì)狀態(tài)的細胞質(zhì)基質(zhì),由水、無機鹽、脂質(zhì)、糖類、氨基酸、核苷酸和多種酶等組成。在細胞質(zhì)基質(zhì)中也進行著多種化學反應。
30. 真核細胞中有維持細胞形態(tài)、保持細胞內(nèi)部結構有序性的細胞骨架。細胞骨架是由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架結構, 與細胞運動、分裂、分化以及物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞等生命活動密切相關。
31. 高爾基體在細胞的物質(zhì)運輸中起重要的交通樞紐作用。
32. 在細胞內(nèi)合成后,分泌到細胞外起作用的蛋白質(zhì),叫做分泌蛋白,如消化酶、抗體和一部分激素。
33. 除了高等植物成熟的篩管細胞和哺乳動物成熟的紅細胞等極少數(shù)細胞外,真核細胞都有細胞核。對細胞核功能的較為全面的闡述應該是:細胞核是遺傳的信息庫,是細胞代謝和遺傳的控制中心。
34. 模型方法:模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述。模型的形式很多,包括物理模型、概念模型、數(shù)學模型等。以實物或畫圖形式直觀地表達認識對象的特征,這種模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的DNA 雙螺旋結構模型,就是物理模型。
35. 細胞既是生物體結構的基本單位,也是生物體代謝和遺傳的基本單位。
36. 知識遷移:新宰的畜、禽,如果馬上把肉做熟了吃,肉老而口味不好,過一段時間再煮,肉反而鮮嫩。這可能與肌細胞內(nèi)哪一種細胞器的作用有關?溶酶體
37. 技能應用:用光學顯微鏡觀察未經(jīng)染色的動物細胞,在明亮的視野下很難看清細胞的邊緣和細胞核。如果把視野調(diào)暗,可以看得比較清晰。應該怎樣操作?一是轉(zhuǎn)動反光鏡使進光量減少;二是選擇小的光圈,減少進光量
38. 在細胞膜的外表,有一層由細胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結合形成的糖蛋白,叫做糖被。它在細胞生命活動中具有重要的功能。例如,消化道和呼吸道上皮細胞表面的糖蛋白有保護和潤滑作用;糖被與細胞表面的識別有密切關系。除糖蛋白外,細胞膜表面還有糖類和脂質(zhì)分子結合成的糖脂。
39. 用臺盼藍染色,死的動物細胞會被染成藍色,而活的動物細胞不著色,從而判斷細胞是否死亡。
40. 物質(zhì)跨膜運輸并不都是順相對含量梯度的,而且細胞對于物質(zhì)的輸人和輸出有選擇性??梢哉f細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜,這種膜可以讓水分子自由通過,一些離子和小分子也可以通過,而其他的離子、小分子和大分子則不能通過。生物膜的這一特性,是活細胞的一個重要特征。
41. 相關信息:除了水、氧、二氧化碳外,甘油、乙醇、苯等物質(zhì)也可以通過自由擴散進出細胞。
42. 將兩種溶液連通時,溶質(zhì)分子會從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴散。往清水中滴一滴藍墨水,清水很快就變?yōu)樗{色,這就是擴散。物質(zhì)進出細胞,既有順濃度梯度的擴散,統(tǒng)稱為被動運輸;也有逆濃度梯度的運輸,稱為主動運輸。此外還有其他運輸方式。
43. 水分子進出細胞取決于細胞內(nèi)外溶液的濃度差。氧和二氧化碳也是如此。這些物質(zhì)的分子很小,很容易自由地通過細胞膜的磷脂雙分子層。
44. 當肺泡內(nèi)氧的濃度大于肺泡細胞內(nèi)部氧的濃度時,氧便通過擴散作用進人肺泡細胞內(nèi)部。像這樣,物質(zhì)通過簡單的擴散作用進出細胞,叫做自由擴散。
45. 離子和一些較大的分子如葡萄糖等,不能自由地通過細胞膜。鑲嵌在膜上的一些特殊的蛋白質(zhì),能夠協(xié)助葡萄糖等一些物質(zhì)順濃度梯度跨膜運輸。進出細胞的物質(zhì)借助載體蛋白的擴散,叫做協(xié)助擴散。自由擴散和協(xié)助擴散統(tǒng)稱為被動運輸。
46. 細胞通過被動運輸吸收物質(zhì)時,雖然不需要消耗細胞的能量,但需要膜兩側(cè)的濃度差。而一般情況下,植物根系所處的土壤溶液中,植物需要的很多礦質(zhì)元素離子的濃度總是低于細胞液的濃度。
47. Na+、K+和 Ca2+等離子,都不能自由地通過磷脂雙分子層,它們從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè),需要載體蛋白的協(xié)助,同時還需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的能量,這種方式叫做主動運輸。主動運輸普遍存在于動植物和微生物細胞中,保證了活細胞能夠按照生命活動的需求,主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì),排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)。
48. 通道蛋白是一類跨越細胞膜磷脂雙分子層的蛋白質(zhì)。它包含兩大類:水通道蛋白和離子通道蛋白。
49. 磷脂雙分子層內(nèi)部是疏水的,幾乎阻礙所有水溶性分子通過。1988 年,美國科學家阿格雷才成功地將構成水通道的蛋白質(zhì)分離出來。水通道與人體體液平衡的維持密切相關,例如,腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用,都與水通道的結構和功能有直接關系。
50. 細胞的主動運輸需要能量。細胞內(nèi)有機物的合成需要能量。肌細胞的收縮需要能量……細胞作為一個基本的生命系統(tǒng),只有不斷輸入能量,才能維持生命活動的有序性。
51. 對細胞來說,能量的獲得和利用都必須通過化學反應。細胞中每時每刻都進行著許多化學反應,統(tǒng)稱為細胞代謝。
52. 細胞代謝是細胞生命活動的基礎,但代謝過程中也會產(chǎn)生對細胞有害的物質(zhì),如過氧化氫。幸而細胞中含有一種物質(zhì),能將過氧化氫及時分解,變成氧和水。這種物質(zhì)就是過氧化氫酶。
53. 新鮮肝臟中有較多的過氧化氫酶。加熱促使過氧化氫分解,是因為加熱使過氧化氫分子得到能量,從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀追纸獾幕钴S狀態(tài)。分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學反應的活躍狀態(tài)所需要的能量稱為活化能。
54. Fe3+和過氧化氫酶促使過氧化氫分解,但它們并未供給過氧化氫能量,而是降低了過氧化氫分解反應的活化能。同無機催化劑相比,酶降低活化能的作用更顯著,因而催化效率更高。
55. 學科交叉:無機催化劑催化的化學反應范圍比較廣。例如,酸既能催化淀粉水解,也能催化蛋白質(zhì)水解,還能催化脂肪水解。
56. 酶的化學本質(zhì)不同于無機催化劑。酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物,其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)。
57. 酶具有高效性:大量的實驗數(shù)據(jù)表明,酶的催化效率大約是無機催化劑的 107-1013 倍。
58. 酶具有專一性:過氧化氫酶只能催化過氧化氫分解,不能催化其他化學反應。脲酶除了催化尿素分解外,對其他化學反應也不起作用。每一種酶只能催化一種或一類化學反應。
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59. 許多無機催化劑能在高溫、高壓、強酸或強堿條件催化化學反應。
60. 細胞中幾乎所有的化學反應都是由酶來催化的。酶對化學反應的催化效率稱為酶活性。
61. 唾液淀粉酶、胃蛋白酶等消化酶都是在消化道中起作用的。不同部位消化液的 pH 不一樣。唾液的 pH 為 6.2-7.4, 胃液的pH 為 0.9-1.5,小腸液的 pH 為 7.6。唾液淀粉酶會隨唾液流人胃,胃蛋白酶會隨食糜進入小腸。
62. 建議用淀粉酶探究溫度對酶活性的影響,用過氧化氫酶探究 pH 對酶活性的影響。
63. 酶所催化的化學反應一般是在溫和的條件下進行的。
64. 一般來說,動物體內(nèi)的酶最適溫度在 35 - 40°C 之間; 植物體內(nèi)的酶最適溫度在 40-50°C 之間;細菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大,有的酶最適溫度可高達 70°C。
65. 動物體內(nèi)的酶最適 pH 大多在 6.5-8.0 之間,但也有例外,如胃蛋白酶的最適 pH 為 1.5;植物體內(nèi)的酶最適pH大多在 4.5-6.5 之間。
66. 過酸、過堿或溫度過高,會使酶的空間結構遭到破壞,使酶永久失活。0°C 左右時,酶的活性很低,但酶的
空間結構穩(wěn)定,在適宜的溫度下酶的活性可以升高。因此,酶制劑適于在低溫(0-4°C)下保存。
67. 溶菌酶能夠溶解細菌的細胞壁,具有抗菌消炎的作用。在臨床上與抗生素復合使用,能增強抗生素的療效。
68. 果膠酶能分解果肉細胞壁中的果膠,提高果汁產(chǎn)量,使果汁變得清亮。
69. 加酶洗衣粉中添加的是蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等。加酶洗衣粉中的酶可不是直接來自生物體的,而是經(jīng)過酶工程改造的產(chǎn)品,比一般的酶穩(wěn)定性強。
70. 殘留在牙縫里的食物殘渣是細菌的美食,也是導致齲齒的禍根。含酶牙膏可以分解細菌,使我們牙齒亮潔,口氣清新。
71. 多酶片中含有多種消化酶,你消化不良時可以服用。
72. 細胞中的糖類、脂肪等有機物都儲存著化學能,但是直接給細胞的生命活動提供能量的卻是另一種有機物—ATP。
73. 相關信息:ATP 的英文全稱是adenosine ?triphosphate。adenosine 是腺苷,由腺嘌呤和核糖結合而成。tri 是三的意思。phosphate 是磷酸鹽。
74. ATP ?是三磷酸腺苷的英文名稱縮寫。ATP ?分子的結構式可以簡寫成A-P~P~P ,其中 A 代表腺苷。ATP 可以水解,這實際上是指 ATP 分子中高能磷酸鍵的水解。高能磷酸鍵水解時釋放的能量多達 30.54 kJ/mol,所以說 ATP 是細胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。
75. 細胞中絕大多數(shù)需要能量的生命活動都是由 ATP 直接提供能量的。螢火蟲尾部的發(fā)光細胞中含有熒光素和熒光素酶。熒光素接受 ATP 提供的能量后就被激活。在熒光素酶的催化作用下,激活的熒光素與氧發(fā)生化學反應, 形成氧化熒光素并且發(fā)出熒光。
76. 細胞內(nèi)的化學反應有些是需要吸收能量的,有些是釋放能量的。吸能反應一般與 ATP 水解的反應相聯(lián)系,由ATP 水解提供能量;放能反應一般與 ATP 合成相聯(lián)系,釋放的能量儲存在 ATP 中。也就是說,能量通過 ATP 分子在吸能反應和放能反應之間流通。因此,可以形象地把ATP 比喻成細胞內(nèi)流通的能量“通貨”。
77. 對比實驗:設置兩個或兩個以上的實驗組,通過對結果的比較分析,來探究某種因素與實驗對象的關系,這樣的實驗叫做對比實驗。在本節(jié)課的探究活動中,需要設置有氧和無氧兩種條件,探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式,這兩個實驗組的結果都是事先未知的,通過對比可看出氧氣條件對細胞呼吸的影響。
78. CO2 ?可使澄清石灰水變混濁,也可使溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃。根據(jù)石灰水渾濁程度或溴麝香草酚藍水溶液變成黃色的時間,可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中CO2 的產(chǎn)生情況。
79. 檢測酒精的產(chǎn)生:橙色的重鉻酸鉀溶液,在酸性條件下與乙醇發(fā)生化學反應,變成灰綠色。
80. 一般地說,線粒體均勻地分布在細胞質(zhì)中。但是,活細胞中的線粒體往往可以定向地運動到代謝旺盛的部位。肌細胞內(nèi)的肌質(zhì)體就是由大量變形的線粒體組成的,肌質(zhì)體顯然有利于對肌細胞的能量供應。
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81.?常利用的物質(zhì)是葡萄糖,其化學反應式可以簡寫成:
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82. 有氧呼吸第一個階段是,1 分子的葡萄糖分解成 2 分子的丙酮酸,產(chǎn)生少量的[H],并且釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與,是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的。
83. 有氧呼吸第二個階段是,丙酮酸和水徹底分解成二氧化碳和[H],并釋放出少量的能量。這一階段不需要氧的參與,是在線粒體基質(zhì)中進行的。
84. 有氧呼吸第三個階段是,上述兩個階段產(chǎn)生的[H],經(jīng)過一系列的化學反應,與氧結合形成水,同時釋放出大量的能量。這一階段需要氧的參與,是在線粒體內(nèi)膜上進行的。
85. 概括地說,有氧呼吸是指細胞在氧的參與下,通過多種酶的催化作用,把葡萄糖等有機物徹底氧化分解,產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放能量,生成大量 ATP 的過程。
86. 同有機物在生物體外的燃燒相比,有氧呼吸具有不同的特點:有氧呼吸是在溫和的條件下進行的;有機物中的能量是經(jīng)過一系列的化學反應逐步釋放的;這些能量有相當一部分儲存在ATP 中。
87. 一般地說,無氧呼吸最常利用的物質(zhì)也是葡萄糖。
88. 無氧呼吸的全過程,可以概括地分為兩個階段,這兩個階段需要不同酶的催化,但都是在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行的。
89. 第一個階段與有氧呼吸的第一個階段完全相同。
90. 第二個階段是,丙酮酸在不同酶的催化作用下,分解成酒精和二氧化碳,或者轉(zhuǎn)化成乳酸。
91. 無論是分解成酒精和二氧化碳或者是轉(zhuǎn)化成乳酸,無氧呼吸都只在第一階段釋放出少量的能量,生成少量 ATP。葡萄糖分子中的大部分能量則存留在酒精或乳酸中。
92. 破傷風由破傷風芽袍桿菌引起,這種病菌只能進行無氧呼吸。皮膚破損較深或被銹釘扎傷后,病菌就容易大量
繁殖。遇到這種情況,需要及時到醫(yī)院治療,如清理傷口、敷藥并注射破傷風抗毒血清。
93. 提倡慢跑等有氧運動的原因之一,是不致因劇烈運動導致氧的不足,而使肌細胞因無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸。乳酸的大量積累會使肌肉酸張乏力。
94. 綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中,所以,可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。綠葉中的色素不只一種,它們都能溶解在層析液中。然而,它們在層析液中的溶解度不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快;反之則慢。這樣,幾分鐘后,綠葉中的色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分離開。
95. 二氧化硅有助于研磨得充分,碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞。
96. 將研磨液迅速倒入玻璃漏斗(漏斗基部放一塊單層尼龍布)中進行過濾。將濾液收集到試管中,及時用棉塞將試管口密封。
97. 將適量的層析液倒入試管中,將濾紙條(有濾液細線的一端朝下)輕輕插入層析液中,隨后用棉塞塞緊試管口。注意,不能讓濾液細線觸及層析液。
98. 葉綠素a 和葉綠素b 主要吸收藍紫光和紅光,胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。這些色素吸收的光都可用于光合作用。因為葉綠素對綠光吸收最少,綠光被反射出來,所以葉片呈現(xiàn)綠色。
99. 學科交叉:光是一種電磁波??梢姽獾牟ㄩL范圍大約是 390 -760 nm。不同波長的光,顏色不同。波長小于 390 nm 的光是紫外光。波長大于 760 nm 的光是紅外光。一般情況下,光合作用所利用的光都是可見光。
100. 與社會的聯(lián)系:根據(jù)上述不同色素對不同波長的光的吸收特點,想一想,溫室或大棚種植蔬菜時,應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源?選擇白色(無色)玻璃、補充藍紫光或紅光
101. 在電子顯微鏡下觀察,可以看到葉綠體的外表有雙層膜,內(nèi)部有許多基粒,基粒與基粒之間充滿了基質(zhì)。每個
基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結構堆疊而成。這些囊狀結構稱為類囊體。吸收光能的四種色素,就分布在類囊體的薄膜上。
102. 每個基粒都含有兩個以上的類囊體,多者可達 100 個以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體,極大地擴展了受光面積。據(jù)計算,1g 菠菜葉片中的類囊體的總面積竟達 60 m2 左右。
103. 植物體吸收光能的色素,除存在于葉片的一些細胞中外,還存在于哪些部位的細胞之中? 植物幼嫩的莖和果實等器官的一些含有光合色素的細胞中。
104. 海洋中的藻類植物,習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻,它們在海水中的垂直分布依次是淺、中、深,這與光能的捕獲有關嗎?
答:水層對光波中的紅、橙部分(長波光)吸收顯著多于對藍、綠部分的吸收,即到達深水層的光線是相對富含短(短、長)波長的光,所以吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺(淺、深)層,吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于深(淺、深)層 。
105. 卡爾文等用小球藻(一種單細胞的綠藻)做實驗:用 14C 標記的 14CO2,供小球藻進行光合作用,然后追蹤檢測其放射性,最終探明了CO2?中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑,這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。
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106. 光反應階段:光合作用第一個階段中的化學反應,必須有光才能進行,這個階段叫做光反應階段。暗反應階段: 光合作用第二個階段中的化學反應,有沒有光都可以進行。光反應階段的化學反應是在類囊體膜上進行的。暗反應階段的化學反應是在葉綠體基質(zhì)中進行的。
107. 相關信息:這里的[H]是一種十分簡化的表示方式。這一過程實際上是輔酶II(NADP+)與電子和質(zhì)子(H+)結合,形成還原型輔酶II(NADPH)。
108. 在暗反應階段中,綠葉通過氣孔從外界吸收進來的二氧化碳,不能直接被[H]還原。它必須首先與植物體內(nèi)的C5(一種五碳化合物)結合,這個過程叫做二氧化碳的固定。一個二氧化碳分子被一個 C5 分子固定以后,很快形成兩個C3(一種三碳化合物)分子。在有關酶的催化作用下,C3?接受 ATP 釋放的能量并且被[H]還原。隨后,一些接受能量并被還原的 C3 經(jīng)過一系列變化,形成糖類;另一些接受能量并被還原的 C3?則經(jīng)過一系列化學變化,又形成 C5,從而使暗反應階段的化學反應持續(xù)地進行下去。由此可見,在光合作用的過程中,光反應階段與暗反應階段既有區(qū)別又緊密聯(lián)系,是缺一不可的整體。
109. 光合作用的強度可以通過測定一定時間內(nèi)原料消耗或產(chǎn)物生成的數(shù)量來定量地表示。
110. 化能合成作用:除了綠色植物,自然界中少數(shù)種類的細菌,能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物,這種合成作用叫做化能合成作用,這些細菌也屬于自養(yǎng)生物。例如,生活在土壤中的硝化細菌,不能利用光能,但是能將土壤中的氨(NH3)氧化成亞硝酸(HNO2),進而將亞硝酸氧化成硝酸(HNO3)。硝化細菌能夠利用這兩個化學反應中釋放出的化學能,將二氧化碳和水合成為糖類,這些糖類可供硝化細菌維持自身的生命活動。
111. 多細胞生物體體積的增大,即生物體的生長,既靠細胞生長增大細胞的體積,還要靠細胞分裂增加細胞的數(shù)量。 事實上,不同動(植)物同類器官或組織的細胞大小一般無明顯差異,器官大小主要決定于細胞數(shù)量的多少。
112. 瓊脂塊的表面積與體積之比隨著瓊脂塊的增大而減??;NaOH ?擴散的體積與整個瓊脂塊的體積之比隨著瓊脂塊的增大而減小。在相同時間內(nèi),物質(zhì)擴散進細胞的體積與細胞的總體積之比可以反映細胞的物質(zhì)運輸?shù)男省Mㄟ^模擬實驗可以看出,細胞體積越小,其相對表面積越大,細胞的物質(zhì)運輸?shù)男示驮礁摺?/p>
113. 細胞以分裂的方式進行增殖。真核細胞的分裂方式有三種:有絲分裂、無絲分裂、減數(shù)分裂。
114. 知識鏈接:減數(shù)分裂是一種特殊方式的有絲分裂,它與有性生殖細胞的形成有關。
115. 有絲分裂中期染色體的形態(tài)比較穩(wěn)定,數(shù)目比較清晰,便于觀察。中心粒在間期倍增,成為兩組。
116. 無絲分裂:在分裂過程中沒有出現(xiàn)紡錘絲和染色體的變化,所以叫做無絲分裂。例如,蛙的紅細胞的無絲分裂。
117. 技能訓練:在有些個體較大的原生動物(如草履蟲)的細胞中,會出現(xiàn) 2 個或多個細胞核。有些原生動物的細胞中有用于收集和排泄廢物的伸縮泡。
如何比較細胞周期不同時期的時間長短?中期的時間 = 洋蔥的細胞周期(12h)* 每一時期的細胞數(shù)占計數(shù)細胞 ?????總數(shù)的比例。
118. 在動物胚胎發(fā)育過程中,紅細胞和心肌細胞都來自一群相似的胚胎細胞。后來,有的細胞發(fā)育為紅細胞,合成運輸氧的血紅蛋白;有的細胞發(fā)育為心肌細胞,合成行使運動功能的蛋白。又如,在同一個植物體中,葉肉細胞的細胞質(zhì)中有大量的葉綠體,能夠進行光合作用;表皮細胞具有保護功能,細胞質(zhì)中沒有葉綠體,而在細胞壁上形成明顯的角質(zhì)層;貯藏細胞沒有葉綠體,也沒有角質(zhì)層,但有體積較大的液泡,細胞中貯藏著許多營養(yǎng)物質(zhì)。追根溯源,同一植物體的這些細胞也都來自一群彼此相似的早期胚細胞。
119. 在個體發(fā)育中,由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài)、結構和功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程,叫做細胞分化。細胞分化是一種持久性的變化,一般來說,分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。
120. 細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)iT化,有利于提高各項生理功能的效率。
121. 就一個個體來說,各種細胞具有完全相同的遺傳信息,但形態(tài)、結構和功能卻有很大差異,這是怎么回事呢? 原來,在個體發(fā)育過程中,不同的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況是不同的,例如,在紅細胞中,與血紅蛋白合成有關的基因處于活動狀態(tài),與肌動蛋白(肌細胞中的一種蛋白質(zhì))合成有關的基因則處于關閉狀態(tài);在肌細胞中則相反。
122. 細胞的全能性:是指已經(jīng)分化的細胞,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。
123. 相關信息:受精卵和早期胚胎細胞都是具有全能性的細胞。
124. 科學家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做實驗,將它的腸上皮細胞的核移植到去核的卵細胞中,結果獲得了新的個體。我們熟悉的克隆羊多利,是將乳腺細胞的核移植到去核的卵細胞中培育成的,這說明已分化的動物體細胞的細胞核是具有全能性的。但是,到目前為止,人們還沒有成功地將單個已分化的動物體細胞培養(yǎng)成新的個體。
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125. 動物體細胞的細胞核為什么具有全能性?動物細胞的全能性隨著分化程度的提高而逐漸受到限制,細胞分化潛能變窄,這是指整體細胞而言??墒羌毎藙t不同,它含有保持本物種遺傳性所需要的全套遺傳信息,并且并沒有因細胞分化而丟失遺傳信息,因此,高度分化的細胞核仍然具有全能性。
126. 有人做過這樣的實驗,體外培養(yǎng)的人體某種細胞,最多分裂 50 次左右就停止分裂了,并且喪失了正常的功能。這說明細胞會隨著分裂次數(shù)的增多而衰老。
127. 衰老細胞的特征:細胞內(nèi)的水分減少,結果使細胞萎縮,體積變小,細胞代謝的速率減慢。細胞內(nèi)多種酶的活性降低。例如,由于頭發(fā)基部的黑色素細胞衰老,細胞中的酪氨酸酶活性降低,黑色素合成減少,所以老年人的頭發(fā)會變白。細胞內(nèi)的色素會隨著細胞衰老而逐漸積累,它們會妨礙細胞內(nèi)物質(zhì)的交流和傳遞,影響細胞正常的生理功能。細胞內(nèi)呼吸速率減慢,細胞核的體積增大,核膜內(nèi)折,染色質(zhì)收縮、染色加深。細胞膜通透性改變,使物質(zhì)運輸功能降低。
128. 細胞衰老的原因
自由基學說:在生命活動中,細胞不斷進行各種氧化反應,在這些反應中很容易產(chǎn)生自由基。當自由基攻擊生物膜的組成成分磷脂分子時,產(chǎn)物同樣是自由基。這些新產(chǎn)生的自由基又會去攻擊別的分子,由此引發(fā)雪崩式的反應,對生物膜損傷比較大。此外,自由基還會攻擊DNA,可能引起基因突變;攻擊蛋白質(zhì),使蛋白質(zhì)活性下降,致使細胞衰老。
端粒學說:每條染色體的兩端都有一段特殊序列的 DNA,稱為端粒。端粒 DNA 序列在每次細胞分裂后會縮短一截。隨著細胞分裂次數(shù)的增加,截短的部分會逐漸向內(nèi)延伸。在端粒 DNA 序列被“截”短后,端粒內(nèi)側(cè)的正常基因的DNA 序列就會受到損傷,結果使細胞活動漸趨異常。
129. 由基因所決定的細胞自動結束生命的過程,就叫細胞凋亡。由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調(diào)控,所以也常常被稱為細胞編程性死亡。
130. 在成熟的生物體中,細胞的自然更新、被病原體感染的細胞的清除,也是通過細胞凋亡完成的。細胞凋亡對于多細胞生物體完成正常發(fā)育,維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定,以及抵御外界各種因素的干擾都起著非常關鍵的作用。
131. 細胞壞死與細胞凋亡不同。細胞壞死是在種種不利因素影響下,由于細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡。
132. 有的細胞受到致癌因子的作用,細胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變化,就變成不受機體控制的、連續(xù)進行分裂的惡性增殖細胞,這種細胞就是癌細胞。
133. 癌癥通常也叫惡性腫瘤,是由癌細胞大量增殖而引起的。
134. 在適宜的條件下,癌細胞能夠無限增殖。在人的一生中,體細胞一般能夠分裂 50-60 次,而癌細胞卻不受限制。
135. 致癌因子大致分為三類:物理致癌因子、化學致癌因子和病毒致癌因子。
136. 病毒致癌因子:是指能使細胞發(fā)生癌變的病毒。致癌病毒能夠引起細胞發(fā)生癌變,主要是因為它們含有癌基因以及與致癌有關的核酸序列。它們通過感染人的細胞后,將其基因組整合進人的基因組中,從而誘發(fā)人的細胞癌變,如Rous 肉瘤病毒等。
137. 原癌基因主要負責調(diào)節(jié)細胞周期,控制細胞生長和分裂進程; 抑癌基因主要是阻止細胞不正常增殖。致癌因子會損傷細胞中的DNA 分子,使原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。
138. 癌癥的發(fā)生并不是單一基因突變的結果,至少在一個細胞中發(fā)生 5-6 個基因突變,才能賦予癌細胞所有的特征, 這是一種累積效應。易患癌癥的多為老年人。
139. 發(fā)霉的、熏制的食品,烤焦的以及高脂肪的食品都含有較多的致癌因子。
140. 癌癥的發(fā)生與心理狀態(tài)也有一定關系。如果性格過于孤僻、經(jīng)常壓抑自己的情緒、不樂于與人交流,就會影響神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能,增加癌癥發(fā)生的可能性。
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