必修一 分子与细胞
一、组成细胞的元素和化合物
1.无机化合物:包括水和无机盐。
(1)水是含量最高的化合物。不同生物的细胞含水量不同,同种生物在不同生长发育期含水量也不同。细胞中的水包括结合水和自由水,其中结合水是细胞结构的重要组成成分;自由水是细胞内良好溶剂、运输养料和废物、许多生化反应有水的参与。
(2)细胞中大多数无机盐以离子的形式存在,无机盐的作用有4点:①细胞中许多有机物的重要组成成分;②维持细胞和生物体的生命活动有重要作用;③维持细胞的酸碱平衡;④维持细胞的渗透压。
2.有机化合物:包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。
(1)糖类是主要的能源物质。
(2)蛋白质是干重中含量最高的化合物,是生命活动的主要承担者。
①基本单位是氨基酸:每种氨基酸都至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(一COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸的种类由R基(侧链基团)决定;
②蛋白质分子多样性的原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序,以及肽链的空间结构。蛋白质结构多样性导致蛋白质的功能的多样性。
③蛋白质的功能:构成细胞和生物体结构的重要物质(肌肉毛发)、催化细胞内的生理生化反应(多数酶)、运输载体(血红蛋白)、传递信息并调节机体的生命活动(蛋白质类激素)、免疫功能(抗体)。
(3)核酸是细胞中含量最稳定的,化学元素组成:C、H、O、N、P。
核酸:①分为DNA和RNA:DNA主要分布在细胞核中,此外,在线粒体和叶绿体中也有少量的分布。RNA主要存在于细胞质中,少量存在于细胞核中。
②核苷酸是核酸的基本组成单位,核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮碱基组成。
③是细胞内携带遗传信息的物质,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。
(4)脂质:①脂肪是主要的储能物质,动物和人体内的脂肪还有保温、减小摩擦、缓冲压力等作用。
②磷脂是构成细胞膜和细胞器膜的重要成分。
③胆固醇是构成细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质运输;性激素能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成;维生素D促进动物和人肠道对钙和磷的吸收。
二、细胞的基本结构
1、细胞膜主要成分:脂质和蛋白质,还有少量糖类。而脂质中磷脂最丰富,功能越复杂的细胞膜,蛋白质种类和数量越多。细胞膜功能:①将细胞与环境分隔开,保证细胞内部环境的相对稳定;②控制物质出入细胞;③进行细胞间信息交流。
2.细胞器:分为双层膜、单层膜和无膜的细胞器。
(1)双层膜有叶绿体、线粒体。叶绿体存在于绿色植物细胞中,是绿色植物进行光合作用的场所(但不能说叶绿体是一切生物体进行光合作用的场所,因为原核细胞蓝藻没有叶绿体,但是它可以进行光合作用)。线粒体是有氧呼吸主要场所,同理不能说线粒体是进行有氧呼吸的唯一场所。
(2)单层膜的细胞器有内质网、高尔基体、液泡和溶酶体等,其中内质网是细胞内蛋白质合成和加工,脂质合成的场所;高尔基体能够对蛋白质进行加工、分类、包装;液泡是植物细胞特有,调节细胞内部环境,维持细胞形态,与质壁分离有关;溶酶体:分解衰老、损伤细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。
(3)无膜的细胞器有核糖体和中心体。
核糖体是合成蛋白质的主要场所(即翻译的场所);中心体是动物和低等植物细胞所特有,与细胞有丝分裂有关。
3.细胞器的分工合作,以分泌蛋白的合成和运输为例来说明问题:
核糖体 内质网 高尔基体 细胞膜
(合成肽链) (加工成蛋白质) (进一步加工) (囊泡与细胞膜融合,蛋白质释放)
4.生物膜系统的概念:细胞膜、核膜、各种细胞器的膜共同组成的生物膜系统。生物膜系统的作用:细胞膜使细胞具有相对稳定的内部环境,在细胞与外界环境进行物质运输、能量转换、信息传递的过程中起着决定性作用;为各种酶提供大量的附着位点,是许多生化反应的场所;把各种细胞器分隔开,保证生命活动高效、有序进行。
5.细胞核控制着细胞的代谢和遗传,是遗传信息库、细胞代谢和遗传的控制中心。
6.细胞既是生物体结构的基本单位,也是生物体代谢和遗传的基本单位。
7.生命活动离不开细胞,即使像病毒那样没有细胞结构的生物,也只有依赖活细胞才能生活。对于单细胞生物而言,单个细胞就能完成各种生命活动;多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作,共同完成一系列复杂的生命活动。
8.真核细胞和原核细胞的统一性:具有相似的细胞膜和细胞质,遗传物质都是DNA。
9.细胞学说提示了细胞统一性和生物体结构的统一性。
三、细胞的物质输入和输出
1.植物细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质原生质层,它相当于一层半透膜。当外界溶液浓度>细胞液浓度时,细胞失水;当外界溶液浓度<细胞液浓