第一单元-绪论及生命的物质基础.doc

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2、生物体都有作用。新陈代谢是生物体内全部的化学变化的总称。生物体都不停地与周围环境进行和的交换。通过新陈代谢生物体不断地进行。是生物体进行一切生命活动的基础。在此基础上生物表现出生长、发育﹑ ﹑遗传和变异﹑生殖﹑与环境相统一等特征。 3、生物体都有应激性。应激性是在的基础上，生物体对外界产生的反应，是生物体能周围环境的原因。 4、生物体都有 ﹑ 和的现象。生物的生长从生物的结构上：表现为细胞数目的和细胞体积的，其中细胞数目的增多靠的是；从代谢的角度上：是由于超过了，使物质能量在生物体内积累。生物体发育成熟后通过生殖产生后代，以保证种族的延续。 5、生物体都有和的特性。使生物的各个物种基本上保持，则使生物能够不断进化。 6、生物体都能一定的环境，也能环境。现存生物在和上都大体与环境想适应；生物的生命活动也会使发生改变。以上这些基本特征中，是生物与非生物最本质的区别；是生物种族延续所必需的；是生物适应环境所必需的。二、生物科学的发展生物科学的发展经历了三个阶段：19世纪中期以前的生物科学研究属于；19世纪中后期至20世纪30年代，这一时期属于；20世纪30年代以后属于。生物科学大事记：事件或著作科学家年代主要内容意义细胞学说物种起源遗传规律证明DNA是遗传物质 DNA分子双螺旋结构模型三、当代生物科学的新进展现在进行的＂人类基因组计划＂以及基因工程﹑蛋白质工程﹑酶工程等属于水平的研究；美国几年前进行的＂生物圈Ⅱ号＂的实验属于生物学方面的研究。生物工程：运用先进的科学原理和工程技术手段来或生物材料，如DNA﹑蛋白质﹑染色体﹑细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。生态学；研究与其之间相互关系的科学。解决人口爆炸﹑环境污染﹑资源匮乏﹑ 能源短缺和粮食危机等问题都离不开。二、组成生物体的化学元素一、组成生物体的化学元素组成生物体的化学元素虽然大体相同，但是。根据组成生物体的化学元素，在生物体内含量的不同，可分为和。其中大量元素有；微量元素有。二、组成生物体的化学元素的重要作用大量元素中，是最基本的元素；是组成细胞的主要元素，约占细胞总量的97％。生物体的大部分有机化合物是由上述6种元素组成的。微量元素在生物体内的含量虽然极少，却是维持正常不可缺少的。三、生物界与非生物界的统一性和差异性组成生物体的化学元素，在中都可以找到，没有一种是生物界所特有的。这个事实说明；组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大。这个事实说明。三、组成生物体的化合物一、构成细胞的化合物无机化合物：葡萄糖﹑脱氧核糖﹑糖元等；：卵磷脂﹑性激素﹑胆固醇等；：胰岛素﹑抗体﹑血红蛋白等；有机化合物： ﹑ 。二、水水是活细胞中含量的化合物。不同种类的生物体中，水的含量；不同的组织﹑器官中，水的含量。细胞中水的存在形式有和两种，与其他物质相结合，是细胞结构的，约占；自由水以的形式存在，是细胞内的，也可以直接参与，还可以运输。总而言之，。三、无机盐细胞内无机盐大多数以状态存在，其含量虽然很，但却有多方面的重要作用：有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的，如是血红蛋白的主要成分，是叶绿素分子必需的成分；许多无机盐离子有重要作用，如血液中含量太低就会出现抽搐现象；无机盐对于维持细胞的也很重要。四、糖类糖类是的重要成分，也是细胞的。糖类可分为 ﹑ 和等几类。和属于单糖，是细胞的重要能源物质，一般不作为能源物质，它们是核酸的组成成分；二糖中和是植物糖，是动物糖；多糖中是动物糖，和是植物糖，和是细胞中重要的储能物质。总而言之，糖类是生物体进行生命活动的。五、脂质脂质是由 3种化学元素组成，有些还含有。脂质包括、、和。脂肪主要是生物体内的物质。除此以外，脂肪还有 ﹑ ﹑ 和的作用；类脂中的磷脂是构成包括细胞膜在内的重要成分；固醇类物质主要包括 ﹑ 和维生素D等，这些物质对于生物体维持正常的和，起着重要的调节作用。六、蛋白质蛋白质在细胞中的含量只比少，占细胞干重的以上。它是细胞中的重要成分。除了C﹑H﹑O﹑N以外，还可含有等元素，是一种化合物。其基本组成单位是，大约有种，在结构上都符合结构通式。蛋白质的形成过程可分为两个阶段：（1）；（2）。氨基酸分子间以的方式互相结合。由多个氨基酸分子缩合而成的化合物称为，其通常呈结构，称为。一个蛋白质分子可以含有肽链，通过盘曲﹑折叠形成的空间结构。蛋白质分子结构具有的特点，其原因是（1）（2）（3）（4）。由于结构的多样性，蛋白质在功能上也具有的特点，其功能主要如下：（1），如；（2），如（3），如；（4）如（5），如。总而言之，。七、核酸核酸是的载体，是一切生物的，对于生物体的和有极其重要作用。核酸包括和两类，基本组成单位是，由一分子 ﹑一分子和一分子组成。脱氧核糖核酸简称，是的主要组成成分，是中的物质，细胞质中的和也是它的载体，其分子的结构特点是。核糖核酸简称，主要存在于中。总而言之，。需鉴定的有机物用于鉴定的试剂试剂步骤反应产生的颜色（现象）还原糖（葡萄糖、果糖）蛋白质淀粉脂肪 DNA 任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动，而只有，才能表现出。就是这些物质最基本的。第二单元生命的基本单位——细胞和细胞工程除了等少数生物之外，所有的生物体都是由构成的。细胞不仅是生物体的和的基本单位。一、细胞的结构和功能绝大多数细胞只有在下才能观察到，其精细结构的观察必须借助于。根据细胞的结构特点和复杂程度，可将细胞分为和。前者构成原核生物，常见的有、、、。绝大多数生物是由构成。一、真核细胞的结构和功能（一）细胞壁植物细胞的细胞壁为层结构，主要成分为和，可用酶和酶来除去。细胞壁作用为和。（二）细胞膜 1、结构对细胞膜进行化学分析得知，细胞膜主要由和构成。在膜的中间是，这是膜的；蛋白质分子有的膜表面，有的在磷脂双分子层中，有的在整个磷脂双分子层中。在膜的表面有一层由和结合形成的又称为，它与细胞表面的等生命活动有关。由于分子和分子大多可以流动，所以细胞膜的结构具有的特点，这对于细胞完成其功能非常重要。 2、功能细胞膜与、、、、都有密切关系。在细胞通过细胞膜与外界的物质交换中，离子、小分子物质进出主要以、等方式进行，大分子物质和颗粒性物质以方式进行。运输方式运输方向是否需要载体是否消耗能量示例自由扩散主动运输能够保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出产生的废物和对有害的物质。由此可见，细胞膜是一种，它可以让自由通过，也可以通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过。（三）细胞质在以内，以外的部分叫细胞质。活细胞的细胞质处于不断的状态，可以细胞质中的运动作为标志进行观察。`细胞质主要包括和。 1、细胞质基质细胞质基质含有、、、、和等，还含有，它是主要场所，为新陈代谢的进行提供和。 2、细胞器在细胞质基质中存在多种细胞器。（1）线粒体线粒体广泛存在于中，它是主要场所，被喻为。光镜下线粒体为形，电镜下观察，它是由构成的。使它与周围的细胞质基质分开，的某些部位向内折叠形成，这种结构使增加。在线粒体内有许多种与有关的酶，还含有少量的，与遗传有关。（2）叶绿体叶绿体属于质体，是细胞特有的细胞器。叶绿体是绿色植物细胞中，进行的细胞器，被称为和。在电镜下可以看到叶绿体外面有，内部含有几个到几十个由囊状的结构堆叠成的，其间充满了。囊状结构的薄膜上含，其可以、、光能。在叶绿体的、中含有许多酶，中含有少量DNA，与遗传有关。（3）内质网内质网有两种，一种表面，一种表面附有颗粒状的。内质网是由连接而成的，大大增加了细胞内，内质网膜上有多种。内质网与、的合成有关，也是，因此有人称之为。（4）核糖体细胞中的核糖体是小体，它除了一部分附着在之外，还有一部分游离在中。核糖体是细胞内的场所，被称为。（5）高尔基体一般认为，高尔基体与有关，它本身合成蛋白质，但可以对蛋白质进行，被称为。植物细胞分裂过程中，高尔基体与有关。（6）液泡细胞都有液泡。液泡表面有，内有，其中含有、、和，它对细胞内的环境起着，可以使细胞保持一定的，保持膨胀状态。这与植物细胞的吸水有关。 (7)中心体细胞和细胞中有中心体，通常位于附近。每个中心体由两个互相垂直排列的及其周围物质组成。动物细胞的中心体与有关。（8）溶酶体溶酶体是细胞内具有结构的细胞器，它含有多种，能分解多种物质，例如免疫中细胞的解体与之有关。综上所述，细胞质基质是的主要场所，它和细胞器之间，细胞器与细胞器之间的。（四）细胞核每个真核细胞通常只有细胞核，而有的细胞有两个以上的细胞核，如人的细胞，有的细胞却没有细胞核，如哺乳动物的细胞。 1、结构在电镜下观察经过固定、染色的有丝分裂间期的真核细胞可知其细胞核主要结构有、、。核膜由构成，膜上有，是细胞核和细胞质之间的孔道。膜上还有多种。核仁是很强的匀质形小体，在细胞分裂过程中周期性地。染色质主要由和　　　　组成，能被　　　　　染成　　　。在细胞有丝分裂间期，染色质呈　　状，并交织成网，这是细胞间期　　　　　　　；在分裂期染色质　　　　化，缩短变粗，变成一条　　　　　　　　　　　　，这是细胞分裂期　　　　　　　　　　　　　　，因此，　　和　　　是细胞中　　物质在　　时期的　种形态。 2、功能细胞核是遗传物质　　　　和　　的主要场所，是细胞　　　　　　和细胞　　　　　的控制中心，因此，细胞核是细胞中最重要的部分。二、原核细胞的结构原核细胞的结构比较简单，与真核细胞相比，最主要的特点是没有细胞核。大多数原核细胞的体积较，是原核生物中最小的生物体，它还没有细胞。一般原核细胞的表面有一层坚固的，其主要成分是由和结合而成的化合物。原核细胞的细胞膜的化学组成和结构与真核细胞的。原核细胞的细胞质只有分散的这种细胞器。在原核细胞的一个区域内有的DNA分子，这DNA分子不含成分，不是真核细胞所具有的染色体。综上所述，细胞内的各部分不是孤立的，而是，实际上，细胞就是一个。细胞只有保持才能正常的完成各种生命活动。二、细胞的生物膜系统在上述细胞结构和细胞器中，具有双层膜有　　　、　　　　、　　　　　，具有单层膜的有、、、、。它们都由构成，这些膜的化学组成，基本结构，统称为。一、各种生物膜在结构上的联系细胞内的各种生物膜在结构上存在着直接或间接的。内质网膜与外层相连，内质网腔与内、外两层核膜之间的腔相通，外层核膜上附着有大量的。内质网与核膜的连通，使细胞质和核内物质的联系更为紧密。在有的细胞中，还可以看到内质网膜与相连。在合成旺盛的细胞里，内质网总是与线粒体紧密相依，有的细胞的内质网膜甚至与的外膜相连。高尔基体膜在厚度和化学组成上介于和之间。在活细胞中，这三种膜是可以互相的。内质网膜通过“出芽”的形式，形成具有膜的，小泡离开内质网，移动到，与高尔基体膜融合，小泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体膜又可以突起，形成，小泡离开高尔基体，移动到，与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。细胞膜也可以内陷形成小泡，小泡离开细胞膜，回到细胞质中。由此可以看出，细胞内的生物膜在结构上具有一定的。二、各种生物膜在功能上的联系科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌的实验说明分泌蛋白在附着于上的核糖体中合成之后，是按照 → → 的方向运输的。在核糖体上合成的分泌蛋白，进入内质网腔后，还要经过一些，如折叠、组装、加上一些等，才能成为比较的蛋白质。然后，由内质网腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹着蛋白质转移到，把蛋白质输送到高尔基体腔内，做进一步的。接着，高尔基体边缘突起形成小泡，把蛋白质包裹在小泡里，运输到细胞膜，小泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外(如图)。在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要大量的能量，这些能量的供给，来自于细胞内的线粒体，线粒体上含有大量的与有氧呼吸有关的酶。由此可见，细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够持续、高效地运转。三、生物膜系统的概念细胞中的这些生物膜在和上是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫细胞的　　　　　　。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。首先，细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行、和的过程中也起着决定性的作用。第二，细胞的许多重要的化学反应都在生物膜内或者进行。细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。第三，细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。三、细胞增殖细胞增殖是生物的重要生命特征。细胞以方式增殖，通过它，单细胞生物能产生后代，多细胞生物则可以由一个经过和，最终发育为一个多细胞个体。在增殖过程中可以将复制的遗传物质分配到两个细胞中去，可见，细胞增殖是的基础。真核细胞的分裂方式有、无丝分裂和。一、有丝分裂体细胞的有丝分裂具有细胞周期，它是指分裂的细胞从一次分裂时开始，到下一次分裂时为此，　包括期和期。 1、分裂间期分裂间期最大特征是，对于细胞分裂来说，它是整个周期中阶段。 2、分裂期（1）前期最明显的变化是，此时每条染色体都含有两条，由一个着丝点相连，称为。同时，解体，消失，纺锤丝形成。（2）中期清晰可见，每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的平面上，染色体的形态，数目，便于观察。（3）后期每个一分为二，随之分离，形成两条，在牵引下向运动。（4）末期染色体到达两极后，逐渐变成丝状的，同时消失，重新出现，将染色质包围起来，形成两个新的，然后细胞一分为二。（5）动植物细胞有丝分裂比较植物动物纺锤体形成方式细胞一分为二方式意义二、无丝分裂无丝分裂比较简单，一般是延长，从向内凹进，分裂为两个，接着整个细胞从中间分裂为两个细胞。此过程中没有出现和，故名无丝分裂，如的分裂。四、细胞的分化、癌变、衰老一、细胞分化细胞分化是指在中，的后代在、和上发生差异的过程。它是一种的变化，发生在生物体的中，但在时期达到最大限度。经过细胞分化，生物体内会形成各种不同的和，这种稳定性的差异是。但科学研究证实，高度分化的植物细胞仍然具有发育成的能力，即保持着　。细胞全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成个体的的特性。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的，都有发育成为所必需的。理论上，生物体的每一个活细胞都应该具有。在生物体的各种细胞中，的全能性最高，体细胞的全能性比生殖细胞。通常情况下，生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的、，这是基因在特定的时间和空间条件下的结果。二、细胞的癌变在个体发育过程中，大多数细胞能够正常分化。但是有些细胞在因子的作用下，不能正常分化，而变成不受有机体控制的、进行分裂的细胞，这种细胞就是，这种细胞的产生与细胞的直接相关。癌细胞与正常细胞相比，具有以下特点：（1）；（2）；（3）。由于细胞膜上的等物质减少，使得细胞彼此之间的减小，导致癌细胞容易在有机体内和。目前认为引起癌变的因子主要有三类：第一类，如辐射致癌；第二类是，如砷、苯、煤焦油等；再一类是，引起癌变的病毒叫做。另外，科学家已证实，癌细胞是由于激活，细胞发生而引起的。三、细胞的衰老生物体内的细胞多数要经过未分化、、和死亡这几个阶段。因此，细胞的衰老和死亡是一种的生命现象。衰老细胞具有的主要特征有以下几点：（1），结果使细胞，体积变小，；（2）衰老细胞内，，如人的头发变白是由于黑色素细胞衰老时，的活性降低；（3），由于占的面积增大，影响细胞的物质交流和信息传递等正常的生理功能，最终导致细胞死亡；（4），细胞核体积，染色质，染色；（5），物质运输能力降低。五、细胞工程细胞工程是指应用和的原理和方法，通过某种工程学手段，在或上，按照人们的意愿来细胞内的　　　或获得　　的一门综合科学技术。包括植物细胞工程和动物细胞工程。前者理论基础是，其技术手段包括和植物体细胞杂交；动物细胞工程的技术手段有：动物细胞、动物细胞、、移植、移植等，其中，是其他技术的基础。动物细胞融合技术最重要的用途是制备。一、植物细胞工程科学研究表明，当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于状态时，在一定的、和的作用下，就可能表现出，发育成。科学家们用植物的方法，已经把许多种植物的离体的器官、组织或细胞，培养成了完整的植物体。 1、植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞，在培养了一段时间以后，会通过细胞，形成。愈伤组织的细胞排列，是一种高度的呈无定形状态的细胞。由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的或。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成等器官，这个过程叫做。再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。植物组织培养的过程可以简要归纳为：离体的植物器官、组织或细胞---→（）---→（）---→（）植物组织培养技术的应用范围是很广的，除快速繁殖、培育无病毒植物外（其过程是：无菌条件下将的植物的不含茎尖、根尖进行组织培养），还可以通过大规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。用植物组织培养的方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的结构，包裹上人造种皮，制成，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。此外，植物的培育，也要用到植物组织培养的方法。 2、植物体细胞杂交植物体细胞杂交是用两个来自于植物的融合成一个杂种细胞，并且把它培育成新的的方法。植物细胞的外面有一层，这层细胞壁阻碍了植物体细胞的杂交。因此，植物体细胞杂交的第一步就是去掉细胞壁，分离出有活力的。去细胞壁的方法是法，在温和的条件下用、等分解植物细胞的细胞壁。获得原

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