第一章 走近细胞

从生物圈到细胞:

基础题:生命活动离不开细胞,单细胞生物能独立完成多种生命活动,多细胞生物依赖多种分化的细胞密切合作完成复杂生命活动,而病毒必须在活细胞内才能进行生命活动。例如,草履虫是单细胞生物,可通过细胞结构完成摄食、呼吸、排泄等生命活动;人体的缩手反射则需要多种细胞共同参与 。

拓展题:生命系统的结构层次包括细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、生物圈。其中,细胞是最基本的生命系统,生物圈是最大的生命系统。如血液属于组织层次,皮肤属于器官层次,植物没有系统层次,单细胞生物既属于细胞层次又属于个体层次.

细胞的多样性和统一性 :

基础题:原核生物与真核生物的主要区别在于有无以核膜为界限的细胞核。原核生物如细菌、蓝藻,只有拟核,无染色体,细胞质中只有核糖体;真核生物有核膜、核仁、染色体,细胞质中有多种细胞器。例如,细菌的细胞结构相对简单,而动植物细胞则具有复杂的细胞器。

拓展题:细胞学说的建立是一个不断发展和完善的过程,施莱登和施旺提出一切动植物都是由细胞构成的,魏尔肖总结出细胞通过分裂产生新细胞,这对细胞学说进行了重要补充。高倍显微镜的使用步骤包括在低倍镜下找到物象并移至视野中央,转动转换器换上高倍镜,调整光圈和反光镜使视野亮度合适,最后用细准焦螺旋调焦。

第二章 组成细胞的分子

细胞中的元素和化合物:

基础题:细胞中的元素根据含量可分为大量元素和微量元素,大量元素如 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等,微量元素如 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。组成细胞的化合物包括无机化合物和有机化合物,无机化合物有水和无机盐,有机化合物有糖类、脂质、蛋白质、核酸。例如,人体细胞中含量最多的化合物是水,含量最多的有机化合物是蛋白质。

拓展题:不同生物体内的元素种类大体相同,但含量存在差异。如玉米和人体细胞中都含有 C、H、O、N 等元素,但玉米中氧元素的含量相对较高,而人体中碳元素的含量相对较高。

细胞中的无机物 :

基础题:水在细胞中以自由水和结合水两种形式存在,自由水是细胞内良好的溶剂,参与许多化学反应,为细胞提供液体环境等;结合水是细胞结构的重要组成部分。例如,种子在晒干过程中失去的主要是自由水,而在烘烤过程中失去的主要是结合水。

拓展题:无机盐在细胞中大多数以离子形式存在,对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用,如维持细胞的渗透压、酸碱平衡等。例如,哺乳动物血液中钙离子含量过低会出现抽搐现象。

细胞中的糖类和脂质 :

基础题:糖类是主要的能源物质,可分为单糖、二糖和多糖。单糖如葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质,二糖如蔗糖、麦芽糖等,多糖如淀粉、糖原、纤维素等。脂质包括脂肪、磷脂和固醇,脂肪是细胞内良好的储能物质,磷脂是构成细胞膜等生物膜的重要成分,固醇包括胆固醇、性激素、维生素 D 等。

拓展题:糖类和脂质在一定条件下可以相互转化,糖类在供应充足时可大量转化为脂肪,但脂肪一般只有在糖类代谢发生障碍时才会分解供能且不能大量转化为糖类。例如,动物在育肥阶段,会摄入大量糖类并转化为脂肪储存起来。

蛋白质是生命活动的主要承担者 :

基础题:氨基酸是组成蛋白质的基本单位,其结构通式为至少含有一个氨基和一个羧基,且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。蛋白质的结构多样性取决于氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的空间结构。例如,血红蛋白和胰岛素的功能不同,是因为它们的氨基酸种类、数目、排列顺序及空间结构存在差异。

拓展题:蛋白质的功能具有多样性,如催化作用(酶)、运输作用(载体蛋白)、调节作用(激素)、免疫作用(抗体)等。蛋白质在高温、强酸、强碱等条件下会发生变性,其空间结构被破坏,但肽键一般不会断裂。

核酸是遗传信息的携带者 :

基础题:核酸包括 DNA 和 RNA,DNA 是主要的遗传物质,其基本组成单位是脱氧核苷酸,RNA 的基本组成单位是核糖核苷酸。核酸在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。

拓展题:DNA 和 RNA 在结构、组成及功能上存在差异。DNA 一般为双链结构,含有脱氧核糖和胸腺嘧啶;RNA 一般为单链结构,含有核糖和尿嘧啶。DNA 通过转录将遗传信息传递给 RNA,再通过翻译控制蛋白质的合成。

第三章 细胞的基本结构

细胞膜的结构和功能 :

基础题:细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质,还有少量糖类。其功能包括将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。例如,植物细胞的细胞壁具有支持和保护作用,而细胞膜则控制着物质的进出。

拓展题:细胞膜的流动性和选择透过性是其重要特性。流动性与磷脂分子和蛋白质分子的运动有关,如变形虫的变形运动体现了细胞膜的流动性;选择透过性则与细胞膜上的转运蛋白有关,不同的转运蛋白对物质的运输具有选择性。

细胞器之间的分工合作 :

基础题:细胞中的细胞器各有其特定的功能,如线粒体是有氧呼吸的主要场所,叶绿体是光合作用的场所,内质网是蛋白质合成和加工以及脂质合成的场所,高尔基体与动物细胞分泌物的形成及植物细胞壁的形成有关等。

拓展题:细胞器之间相互协调配合,共同完成细胞的生命活动。例如,分泌蛋白的合成和分泌过程中,核糖体合成肽链,内质网对肽链进行加工,高尔基体对蛋白质进行进一步加工和包装,然后通过囊泡将蛋白质分泌到细胞外。

细胞核的结构和功能 :

基础题:细胞核包括核膜、核仁、染色质和核孔等结构。核膜将细胞核与细胞质分隔开,核仁与某种 RNA 的合成以及核糖体的形成有关,染色质主要由 DNA 和蛋白质组成,是遗传信息的载体,核孔是某些大分子物质进出细胞核的通道。

拓展题:细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,其功能的实现与染色质上的 DNA 密切相关。细胞分裂时,染色质高度螺旋化形成染色体,在细胞分裂结束时,染色体又解螺旋形成染色质。

第四章 细胞的物质输入和输出

物质跨膜运输的实例:

基础题:细胞的吸水和失水取决于细胞内外溶液的浓度差。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水;当细胞液浓度小于外界溶液浓度时,细胞失水。例如,植物细胞的质壁分离及复原现象就是细胞失水和吸水的典型实例。

拓展题:不同物质的跨膜运输方式不同,可分为被动运输(自由扩散、协助扩散)和主动运输。被动运输是顺浓度梯度进行的,不需要消耗能量;主动运输是逆浓度梯度进行的,需要消耗能量并需要载体蛋白的协助。

生物膜的流动镶嵌模型:

基础题:生物膜的流动镶嵌模型认为,磷脂双分子层构成了膜的基本支架,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,有的贯穿于整个磷脂双分子层,磷脂分子和蛋白质分子都具有流动性.

拓展题:细胞膜的流动性对于细胞的多种生理功能具有重要意义,如变形虫的变形运动、细胞的融合等都依赖于细胞膜的流动性。同时,细胞膜上的糖蛋白具有识别作用,在细胞间的信息交流中发挥重要作用。

物质跨膜运输的方式:

基础题:自由扩散的特点是物质从高浓度一侧向低浓度一侧运输,不需要载体蛋白和能量,如氧气、二氧化碳等气体分子的跨膜运输;协助扩散需要载体蛋白的协助,但不需要消耗能量,如葡萄糖进入红细胞;主动运输需要载体蛋白的协助,同时需要消耗能量,如小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸等。

拓展题: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,排出代谢废物和对细胞有害的物质。一些离子如钾离子、钠离子等在细胞内外的浓度差异就是通过主动运输来维持的。

第五章 细胞的能量供应和利用

降低化学反应活化能的酶 :

基础题:酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其中绝大多数是蛋白质,少数是 RNA。酶的作用机理是降低化学反应的活化能,与无机催化剂相比,酶具有高效性、专一性和作用条件较温和等特点。

拓展题:酶的活性受温度、pH 等因素的影响。在最适温度和 pH 条件下,酶的活性最高,温度过高或过低、pH 过高或过低都会影响酶的活性甚至使酶失活。例如,人体口腔中的唾液淀粉酶在接近人体体温的条件下活性较高,而胃蛋白酶则在酸性较强的环境中活性较高。

细胞的能量 “通货”——ATP:

基础题:ATP 是细胞内的一种高能磷酸化合物,结构简式为 A - P~P~P,其中 A 代表腺苷,P 代表磷酸基团,~ 代表高能磷酸键。ATP 与 ADP 可以相互转化,这种转化是时刻不停发生且处于动态平衡之中的,ATP 水解时远离腺苷的高能磷酸键断裂,释放出能量用于生命活动。

拓展题:ATP 在细胞中的含量很少,但转化速度很快,它是细胞内流通的能量 “通货”。例如,肌肉收缩、细胞的主动运输等生命活动都需要 ATP 提供能量。

ATP 的主要来源 —— 细胞呼吸 :

基础题:细胞呼吸包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。有氧呼吸的主要场所是线粒体,其过程可分为三个阶段,第一阶段在细胞质基质中进行,第二、三阶段在线粒体中进行,总

拓展题:细胞呼吸的原理在生产生活中有广泛应用,如中耕松土、适时排水可促进作物根系的有氧呼吸,利于作物生长;制作酸奶、泡菜等则是利用了微生物的无氧呼吸。

能量之源 —— 光与光合作用 :

基础题:光合作用的场所是叶绿体,其过程包括光反应和暗反应两个阶段。光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上,将光能转化为化学能,产生氧气、[H] 和 ATP;暗反应发生在叶绿体基质中,利用光反应产生的 [H] 和 ATP 将二氧化碳固定并还原成有机物。总反应式为


拓展题:影响光合作用的因素有光照强度、温度、二氧化碳浓度等。在农业生产中,可通过合理密植、增加光照强度、提高二氧化碳浓度等措施来提高农作物的光合作用效率,从而提高产量。

第六章 细胞的生命历程

细胞的增殖 :

基础题:细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础,其方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂具有周期性,一个细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂间期为分裂期进行物质准备,完成 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成。

拓展题:有丝分裂过程中,染色体的行为变化是重要的观察指标,包括前期染色体的出现、中期染色体的排列、后期染色体的分离以及末期染色体的解螺旋等。动植物细胞有丝分裂过程存在一些差异,如前期纺锤体的形成方式不同,末期细胞质的分裂方式不同等。

细胞的分化 :

基础题:细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化的实质是基因的选择性表达,其结果是形成不同的组织和器官。

拓展题:细胞分化具有持久性、稳定性和不可逆性等特点,但在一定条件下,细胞分化是可以逆转的,如植物组织培养过程中,已分化的细胞可重新脱分化形成愈伤组织,再分化形成新的植株。

细胞的衰老和凋亡 :

基础题:细胞衰老的特征包括细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小;多种酶的活性降低;细胞膜通透性改变,物质运输功能降低等。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。

拓展题:细胞衰老和凋亡是细胞正常的生命活动,与个体衰老密切相关,但二者又有所不同。对单细胞生物来说,细胞的衰老或死亡即个体的衰老或死亡;对多细胞生物来说,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

细胞的癌变:

基础题:癌细胞的主要特征包括能够无限增殖、形态结构发生显著变化、细胞膜上的糖蛋白等物质减少,细胞间的黏着性显著降低,容易在体内分散和转移等。

拓展题:细胞癌变的原因包括内因和外因,内因是原癌基因和抑癌基因发生突变,外因是致癌因子的作用,如物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子等。癌症的预防和治疗是当今医学研究的重要课题,预防癌症应尽量避免接触致癌因子,保持健康的生活方式等。


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