高一生物教學基礎知識梳理(2)
高一生物教學基礎知識梳理
第三單元 細胞代謝
一、物質進出細胞的方式
(1)一個典型的滲透裝置必須具備的條件是具有一層半透膜。
(2)植物細胞內原生質層可以看作是半透膜，動物細胞的細胞膜可以看作是半透膜，所以都可以發生滲透吸水。
(3)細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質稱為原生質層。原生質體是指植物細胞除去細胞壁以后的結構。
(4)物質跨膜運輸的方式有自由擴散，例如氧和二氧化碳進出細胞膜;協助擴散，例如葡萄糖穿過紅細胞的細胞膜;主動運輸，例如 Na + 、K + 穿過細胞膜。
(5)自由擴散、協助擴散和主動運輸的區別如下：
自由擴散協助擴散主動運輸
運輸方向順濃度梯度
高濃度→低濃度順濃度梯度
高濃度→低濃度逆濃度梯度
低濃度→高濃度
載體不需要需要需要
能量不消耗不消耗消耗
舉例O2、CO2、H2O、N2
甘油、乙醇、苯、尿素葡萄糖進入紅細胞Na+ 、K+、Ca2+等離子;
小腸吸收葡萄糖、氨基酸
拓展：
①溶液中的溶質或氣體可發生自由擴散，溶液中的溶劑發生滲透作用;滲透作用必須具備兩個條件：一是具有半透膜，二是半透膜兩側的溶液具有濃度差。
(6)細胞通過胞吞攝取大分子，通過胞吐排出大分子。
四、酶與 ATP
1.酶在代謝中的作用
(1)酶是活細胞產生的具有催化功能的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質，少數酶是 RNA。
(2)酶的生理作用是催化。酶具有高效性、專一性，酶的作用條件較溫和。
拓展：
①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。
②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。在低溫，如 0℃左右時，酶的活性很低，但酶的空間結構穩定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高。
2.ATP在能量代謝中的作用
(3)ATP 的結構簡式是 A—P～P～P，其中 A 代表腺苷，T 是三的意思，P 代表磷酸基團。
(4)ATP和ADP的轉化
(ATP在細胞內含量少、生成速度快、生成總量多。)
注意：①酶不同：酶1是水解酶，酶2是合成酶;
②能量來源不同：ATP水解釋放的能量，來自高能磷酸鍵的化學能，并用于生命活動;合成ATP的能量來自呼吸作用或光合作用。
③場所不同：ATP水解在細胞的各處。ATP合成在線粒體，葉綠體，細胞質基質。
拓展：
①動物體內合成ATP 的途徑是呼吸作用，植物物體內合成 ATP 的途徑是呼吸作用和光合作用。
②ATP 在細胞內的含量不多。
③ATP 與 ADP 相互轉化不是可逆反應，因為反應的場所、酶不同。
五、細胞呼吸
(1)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，產生二氧化碳和水，釋放能量，生成許多ATP 的過程。
拓展：
①細胞進行有氧呼吸時最常直接利用的物質是葡萄糖。
(2)無氧呼吸是指細胞在無氧條件下，通過酶的催化作用，把葡萄糖等有機物質分解成為不徹底的氧化產物，同時釋放出少量能量的過程。
拓展：
①高等植物在水淹時，無氧呼吸的產物是酒精和CO2。
②馬鈴薯、玉米胚進行無氧呼吸的產物是乳酸。
③高等動物和人劇烈運動時，骨骼肌進行無氧呼吸的產物是乳酸。
⑤無氧呼吸的部位是細胞質基質
(3)有氧呼吸和無氧呼吸第一個階段完全相同，有氧呼吸二、三階段和無氧呼吸的第二階段的物質變化和場所不同。
利用光合作用原理在農業上的應用有：在冬季通過溫室、大棚為農作物提供合適的溫度;種植陰生植物要遮蔭;通過合理密植、套種等措施提高作物產量。
利用呼吸作用原理在農業生產中的應用有：對稻田舉行定期排水，防止水稻幼根因缺氧而腐爛;農作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉。
拓展：
① 熱點：測定光合速率必須在光下進行，測定呼吸速率必須在暗中進行。
② 新疆哈密瓜較甜的原因是日照充足、光照強、晝夜溫差大。
③ 降低大棚內的溫度，減少呼吸消耗
(4)細胞呼吸能為生物體的生命活動提供能量，能為體內其他化合物的合成提供原料。
六、光合作用
1.光合作用的基本過程
(1)光合作用的反應式可表示為：
6CO2+12H2O 光能、葉綠體 C6H12O6 +6O2+6H2O
或CO2 + H2O 光能、葉綠體 (CH2O) + O2
(2)概述光合作用的過程(光反應和暗反應)
比較項目光反應暗反應
需要條件光、色素、酶多種酶
時間短促較緩慢
反應場所葉綠體基粒(類囊體的薄膜上)葉綠體基質
物質變化水的光解：2H2O 光 4[ H ]+O2
ATP的合成：ADP+Pi+能量酶ATPCO2的固定：CO2 +C5 酶 2C3
C3的還原：2C3 [ H ]，ATP,多種酶 (CH2O)+C5
能量變化光能→活躍的化學能(儲存在ATP中)活躍的化學能→穩定的化學能(儲存在有機物中)
完成標志O2的釋放，ATP和[ H ]的生成葡萄糖等有機物的生成
兩者關系光反應為暗反應提供能量(ATP)和還原劑([ H ]);暗反應為光反應提供ADP和Pi
拓展：
①光反應需要酶。
②光合作用產生的葡萄糖和水中的氧元素來自反應物中的 CO2。
③暗反應能在光下進行。
④與光反應進行有關的非生物因素：光、溫度、水。
⑤與暗反應進行有關的非生物因素：溫度、CO2。
⑥從外界吸收來的CO2 不能直接被[H]還原，CO2需要先被固定成為 C3，C3直接被[H]還原。
⑦光反應中，光能轉變為活躍的化學能。
⑧暗反應階段的能量變化是活躍的化學能轉變為穩定的化學能。
⑨當CO2不足時，植物體內 C3、ATP、C5、[ H ]的含量變化分別是下降、上升、上升、上升。當光照不足時，植物體內 C3、ATP、C5、[ H ]的含量變化分別是上升、下降、下降、下降。
⑩光合速率的測定：一般采用的指標如單位時間內氧氣的釋放量、單位時間內 CO2 的吸收量、單位時間內植物重量(有機物)的變化量。
2.影響光合作用速率的環境因素
(3)提高農作物對光能的利用率的措施有延長光合作用時間、增加光合作用面積、提高光合作用效率。
(4)光合作用效率是植物光合作用中，產生有機物中所含能量與光合作用中吸收的光能的比值。提高農作物的光合作用效率有：給植物提高適宜的光照強度、溫度，給植物提供充足的 CO2、
H2O和礦質元素(無機鹽)。
3、化能合成作用：除了綠色植物，自然界中少數種類的細菌，雖然細胞內沒有葉綠素，不能進行光合作用，但是能夠利用體外環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生物。例如生活在土壤中的硝化細菌。
第四單元 細胞的生命歷程
一、細胞的增殖
1.細胞的生長和增殖的周期性
(1)連續分裂的細胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止，是一個細胞周期。具有連續分裂能力的細胞具有細胞周期，如植物根尖分生區細胞、受精卵細胞等。
2.細胞的有絲分裂
(2)一個細胞周期從一次分裂完成時開始。
(3)分裂間期細胞內發生的主要變化是完成DNA分子的復制和有關蛋白質的合成。
拓展：用3H 標記胸腺嘧啶，可以研究間期DNA分子的復制。
(4)細胞分裂期各階段的變化特點是:
前期：核仁解體、核膜消失，出現紡錘絲形成紡錘體，染色質螺旋化成為染色體，散亂地分布在紡錘體的中央。
中期：所有染色體的著絲點排列在赤道板上。
后期：著絲點分裂，姐妹染色單體分開，紡錘絲牽引子染色體向細胞兩極移動。
末期：染色體變成染色質，紡錘絲消失，出現新的核膜和核仁，一個細胞分裂成為兩個子細胞。
(5)記住細胞有絲分裂DNA、染色體的變化曲線圖 (熟練、重點)
(6)在細胞分裂的中期，染色體的形態比較固定、數目比較清晰。
(7)動物細胞與植物細胞有絲分裂過程基本相同，不同的特點是：動物細胞在間期中心體倍增，在前期兩組中心粒分別移向細胞兩極，在中心粒的周圍，發出星射線構成紡錘體;而植物細胞在前期從細胞兩極發出紡錘絲。動物細胞分裂的末期細胞膜從細胞的中部向內凹陷，最后把細胞縊裂成兩部分;植物細胞末期在赤道板的位置出現細胞板，細胞板由細胞的中央向四周擴展，逐漸形成新的細胞壁。
拓展：
①動物細胞有絲分裂前期紡錘體的形成主要與中心體有關。
②植物細胞分裂末期新的細胞壁的形成與高爾基體有關。
③細胞分裂的過程中還需要核糖體、線粒體的參與。
(8)細胞有絲分裂的重要特征是出現紡錘絲和染色體，有絲分裂后兩個子細胞中的核中遺傳物質和染色體的數量與有絲分裂前親代細胞相同。
3.細胞的無絲分裂
(9)蛙的紅細胞的分裂過程中，細胞核先延長，核的中部向內凹進，縊裂成為兩個細胞核;接著整個細胞從中部縊裂成兩部分，形成兩個子細胞。
拓展：
①蛙的紅細胞的分裂是無絲分裂，哺乳動物的紅細胞無核，也不能進行分裂。
②在無絲分裂過程中有 DNA 的復制。
二、細胞的分化、癌變、衰老和凋亡
1.細胞的分化
(1)在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程，叫做細胞分化。
(2)細胞分化發生在生物體的整個生命進程中。
(3)細胞分化是一種持久性變化，分化導致的穩定性差異一般是不可逆轉的。
2.細胞的全能性
(4)細胞的全能性是指已經分化的細胞，仍然具有發育成完整個體的潛能。細胞具有全能性的原因是細胞包含有該物種所特有的全套遺傳物質，都有發育成為完整個體所必需的全部基因。
(5)植物細胞全能性表達需要的條件是植物細胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而處于離體狀態時，在一定的營養物質、激素和其它外界條件的作用下，就可能表現出全能性。
拓展：
①細胞分化的過程中遺傳物質沒有發生改變。
②同一個體不同細胞中DNA相同，RNA、蛋白質不完全相同，因為細胞分化過程中發生了基因的選擇性表達。
3.細胞的衰老和凋亡以及與人體健康的關系
(6)生命體的衰老和死亡與細胞的衰老和死亡不是同步進行的，例如幼年個體體內有些細胞在衰老和死亡，老年個體體內也有新產生的細胞。
(7)衰老細胞主要具有以下特征：
細胞內的水分減少，結果使細胞萎縮，體積變小，細胞新陳代謝的速率減慢;細胞內多種酶的活性降低;細胞內的色素隨細胞衰老而逐漸積累，妨礙細胞內物質的交流和傳遞，影響細胞正常的生理功能;細胞內呼吸速率減慢，細胞核的體積增大，核膜內折，染色質收縮、染色加深;細胞膜通透性改變，使物質運輸功能降低。
拓展：老年人的皺紋、白發及色斑如何解釋?
皺紋產生的準確機理比較復雜，皺紋的產生與代謝減慢、皮膚衰老等有關。
由于頭發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，所以老年人頭發變白。老年斑是由于細胞內的色素隨著細胞衰老而逐漸積累造成的。衰老細胞中出現色素聚集，主要是脂褐素的堆積。脂褐素是不飽和脂肪酸的氧化產物，是一種不溶性顆粒物。不同的細胞在衰老過程中脂褐素顆粒的大小也有一定的差異。皮膚細胞的脂褐素顆粒大，就出現了老年斑。
4.癌細胞的主要特征及防治
(8)癌細胞主要有以下特征：
在適宜條件下，癌細胞能夠無限增殖;癌細胞的形態結構發生顯著變化;癌細胞的表面發生了變化，由于細胞膜上的糖蛋白等物質減少，使得癌細胞彼此之間的黏著性顯著降低，容易在體內分散和轉移。
(9)人和動物體的染色體上存在原癌基因和抑癌基因。原癌基因主要負責調節細胞周期，控制細胞生長和分裂的進程;抑癌基因主要是阻止細胞不正常的增殖。環境中的致癌因子會損傷細胞中的DNA分子，使得原癌基因和抑癌基因發生突變，導致正常細胞的生長和分裂失控而變成癌細胞。
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