1. 走进细胞

1.1 细胞是生命活动的基本单位

聚焦

细胞学说内容&意义
细胞学说建立过程
理解细胞是基本的生命系统

细胞学说

细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成
细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对其他细胞共同组成的整体生命起作用
新细胞是由老细胞分裂产生的

意义

揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。

*建立过程

Vesalius通过解剖尸体揭示了人体在器官水平的结构
Bichat通过对器官的解剖揭示组织的构成
R.Hooke用显微镜观察木栓组织，定义出细胞
由Schleiden & Schwann总结建立起细胞学说
【!】木栓组织——只能看到死细胞的细胞壁

细胞是最基本的生命系统

动植物以细胞代谢为基础的各种生理活动
动植物以细胞增殖、分化为基础的生长发育
动植物以细胞内基因的传递和变化为基础的遗传&变异
【!】细胞代谢：细胞内的物质的>合成与分解
【!】“离体的叶绿体也能够在一定条件下释放氧气”不支持“细胞是生命活动的基本单位”观点
【!】硝化细菌：利用无机物化学反应释放的化学能合成糖类的自养生物

生命系统的结构层次

细胞——组织——器官——个体——种群——群落——生态系统（含无机环境）——生物圈
器官：
- 几种不同类型的组织经发育分化并相互结合构成具有一定形态和功能的结构
- 生物体内能担任某种独立的生理机能的部分
系统：
- 彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体
开放性:细胞是开放的生命系统（Open System）——与外界环境既有能量交换，也有物质交换
- *封闭系统（Closed System）：与外界环境只有能量交换，没有物质交换（理想的，客观不存在的）
- *隔离系统（Isolated System）：与外界既无能量交换，也无物质交换（理想的，客观不存在的）

1.2 细胞的多样性&统一性

聚焦

高倍显微镜的使用
原核细胞vs真核细胞
理解细胞既有多样性又有统一性

高倍显微镜

低倍显微镜下调整无误后，转换为高倍显微镜后禁止用粗准焦螺旋
放大倍数：直线长度
- 面积放大倍数：倍数^2

原核细胞vs真核细胞

细胞统一性：细胞都有相似的结构（细胞膜、细胞质、核糖体、核酸、DNA作为遗传物质）
【!】差异性：
- 细胞内有无以核膜为界限的细胞核
- 细胞壁成分不一样
  - 细菌：肽聚糖
  - 真菌：几丁质——动物甲壳主要成分
  - 植物：纤维素&果胶
分类依据：细胞内有无以核膜为界限的细胞核
真核生物：植物、动物、真菌
原核生物：细菌——【!】细菌都有细胞壁
- XX杆菌
- XX弧菌
- XX球菌
- 乳酸（杆）菌
- 醋酸（杆）菌
- 根瘤菌
蓝细菌：一类直径较大的自养细菌
- 细胞内含有藻蓝素和叶绿素（【!】无叶绿体！）
- 无染色体，有环状DNA分子——拟核
- 自养生物

	原核细胞	真核细胞
大小	小	大
本质区别	无以核膜为界限的细胞核	有以核膜为界限的细胞核
细胞壁	肽聚糖	植物：纤维素&果胶真菌：几丁质
细胞质	有核糖体，无其他细胞器	核糖体、线粒体、高尔基体……
细胞核	拟核	核膜、核孔、染色质、核仁
DNA存在形式	拟核：大型环状DNA 质粒：小型环状DNA分子	细胞核：染色质细胞质：线粒体&叶绿体中裸露存在
转录&翻译	转录&翻译同时同地发生	转录产生mRNA需要加工（切除内含子转录出的部分）转录在核内，翻译在核糖体上
遗传规律	不遵循孟德尔遗传规律	核内基因遵循孟德尔，细胞质中DNA不遵循
变异类型	基因变异也有基因重组（肺炎链球菌转化）	基因突变、基因重组、染色体变异
细胞分裂	二分裂	有丝分裂、无丝分裂（蛙的红细胞）、减数分裂
遗传物质	DNA	DNA
生态系统的成分	生产、消费、分解	生产、消费
例子	蓝细菌、衣原体、支原体（现发现的无细胞壁细菌）	酵母菌、动植物

2. 组成细胞的分子

2.1 细胞中的元素&化合物

组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到——生物与非生物界的统一性
组成细胞的化学元素，无机自然界中的含量大不相同——生物与非生物界的差异性

聚焦

细胞中常见元素
组成细胞的主要化合物
检测细胞中糖类、蛋白质、脂肪

细胞中的元素

大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
*微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo

组成细胞的化合物

水
蛋白质
糖类
脂质
核酸
无机盐
【!】鲜重水最重；干重蛋白质

有机物检测

物质	试剂	条件	现象
还原糖：-CHO	甲液0.1 g/ml NaOH；乙液0.05 g/ml CuSO4	混匀，65度水浴2min	砖红色沉淀
蛋白质：肽键	A液0.1 g/ml NaOH；B液0.01 g/ml CuSO4	待测——A摇匀——B	紫色络合物
脂肪	苏丹Ⅲ	酒精洗浮色	产生橘黄色
DNA	二苯胺	沸水浴	产生蓝色

还原糖：-CHO
- 【!】蔗糖、淀粉、纤维素检测不到
蛋白质：肽键
- 【!】待测——A摇匀——B:原理
  - 蛋白质的肽键在碱性溶液中能与Cu2+络合
- 【!】氨基酸检测不到

2.2 细胞中的无机物

本节聚焦

水在细胞中存在形式&作用
细胞中的无机盐

存在形式

自由水：
- 呈游离态，可以自由流动
结合水：
- 与细胞内的其他物质相结合
自由水占比越多，代谢越旺盛
结合水占比越多，抗干旱抗寒冷越好
【!】
- 晒干种子：去自由水，可萌发
- 烘干种子：去结合水，不可萌发

作用

水是细胞内良好的溶剂
水是生物体内物质运输的主要介质
水参与细胞内许多生物化学反应
水能缓和温度变化
一定比例的水参与构成生物体——结合水

细胞中的无机盐

大多数无机盐以离子形式存在
Mg：构成叶绿素
Fe：构成血红素
P：细胞膜、细胞质
缺少Na+肌肉酸痛、无力
缺少Ca 2+动物抽搐
【!】给出原子团根据原子团内元素判断是否大量摄取

2.3 细胞中的糖类&脂质

【!】脂质不是大分子——多糖、蛋白质、核酸是

聚焦

细胞中的糖类的类别&作用
细胞中脂质的类别&作用

糖类

C、H、O
单糖：无法再水解的单体
- 五碳糖：
  - 核糖、脱氧核糖
- 六碳糖：
  - 葡萄糖、半乳糖、果糖
二糖：两分子单糖脱水缩合而成
- 植物：
  - 麦芽糖——葡萄糖*2
  - 蔗糖——果糖&葡萄糖
- 动物：
  - 乳糖——半乳糖&葡萄糖
多糖：
- 植物：
  - 淀粉——植物细胞内储能物质
  - 纤维素——植物细胞壁主要成分
- 动物：
  - 糖原——动物细胞内储能物质——肌糖原不参与逆转化
  - 几丁质（壳多糖）——甲壳类动物&昆虫外骨骼
【!】葡萄糖：细胞生命活动所需的主要能源物质
【!】脂肪：细胞内良好的储能物质
【!】淀粉：植物体内的的储能物质
【!】糖原：人和动物细胞的储能物质
【!】ATP：驱动细胞生命活动的直接能源物质

脂质

脂质存在于所有细胞中
C、H、O、N、P
脂肪：三酰甘油C、H、O
- 构成：三分子脂肪酸+一分子甘油
- 脂肪酸饱和与不饱和：
  - 饱和：动物脂肪，室温下固态
  - 不饱和：植物脂肪，室温下液态
- 作用
  - 良好的储能物质
  - 绝热体
  - 缓冲&减压，保护内脏
磷脂：C、H、O、P、N
- 甘油的一个羟基（——OH）与磷酸及其他衍生物结合
- 细胞膜&多种生物膜的重要构成部分
固醇：
- 胆固醇：动物细胞膜；人体内血液运输
- 性激素：人和动物生殖器官的发育&生殖细胞的形成
- 维生素D：促进人和动物肠道对Ca²⁺&P的吸收

细胞中的糖类和脂肪可以互相转化；葡萄糖充足时，先合成糖原储存，还有剩余可以转变成脂肪&氨基酸

2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者

聚焦

理解蛋白质是生命活动的主要承担者
氨基酸的结构特点
细胞中蛋白质多样性的原因

蛋白质是生命活动的主要承担者

参与组成细胞结构——细胞骨架
催化——酶
运输——转运蛋白
信息传递——受体蛋白
防御

蛋白质的基本单位——氨基酸

组成人体蛋白质的氨基酸共21种
- 8种必须氨基酸（人体不能自己合成）
- 13种非必须氨基酸（人体细胞能够合成）

蛋白质结构&多样性

合成：
- 羧基与氨基首尾相连脱水缩合；生成二肽——>多肽；产生肽键化学键
结构层次：
特性：
- 多样性：
  - 蛋白质所含氨基酸种类、数目、排列顺序不同
  - 肽链盘曲折叠后，形成的空间结构不同
- 变性：空间结构改变，肽链存在
  - 加热、强酸、强碱、重金属盐
- 水解：空间结构改变、肽链断裂

2.5 核酸是遗传信息的携带者

聚焦

DNA&RNA化学组成异同
核苷酸排列顺序与遗传信息的关系
理解大分子以碳链作为基本骨架

核酸

DNA：脱氧核糖核酸
RNA：核糖核酸
真核细胞
- DNA主要在细胞核、线粒体、叶绿体中
- RNA主要在细胞质中（核外rRNA、tRNA；核内mRNA）
原核细胞
- 哪都有，啥都有
构成：核糖核苷酸&脱氧核糖核苷酸
碱基：
- T：胸腺嘧啶DNA only——张开的人
  - A：腺嘌呤
  - G：鸟嘌呤——gugu bird
  - C：胞嘧啶——cell
- U：尿嘧啶 RNA only——U接尿
【!】核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异&蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用

生物大分子以碳链为骨架

【!】脂质不是大分子——多糖、蛋白质、核酸是
单体：
- 多糖——单糖
- 蛋白质——氨基酸
- 核酸——核苷酸

3. 细胞的基本结构

3.1 细胞膜的结构&功能

聚焦

细胞膜的功能
流动镶嵌模型的基本内容

细胞膜功能

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
- 细胞膜表面受体
- 细胞膜相互接触——【!】精子&卵细胞识别结合
- 胞间连丝

细胞膜特性

功能特点：选择透过性
结构特点：流动性

流动镶嵌模型

构成：脂质、蛋白质、糖类
- 【!】胆固醇提供刚性支撑
【!】磷脂双分子层是膜的基本支架
内部是磷脂分子的疏水端——水溶性分子&离子不能通过——具有屏障作用
蛋白质分子镶嵌形式：
- 镶
- 嵌入
- 贯穿
膜外表面覆盖糖被，与细胞表面的识别、信息传递等功能密切相关——细胞膜的不对称性——【!】糖被是膜上糖链的总和
与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂——【!】细胞膜具有识别作用的功能的结构基础是细胞膜表面有糖蛋白

3.2 细胞器之间的分工合作

聚焦

细胞内主要的细胞器
细胞器如何分工合作
生物膜系统的组成&功能

细胞质基质

细胞质中呈溶胶状的物质
细胞器分布在细胞质基质中

主要的细胞器

核糖体
- 组成：rRNA (Ribosome:核糖体 RNA) & 蛋白质
- 位置：
  - 附于粗面内质网上
  - 游离在细胞质基质中
  - 线粒体 & 叶绿体内（不流通）
- 功能：生产蛋白质
- 【!】原核生物只有核糖体
内质网
- 组成|构成：磷脂双分子层|膜围城的管状、泡状、囊状结构连接而成——内膜相通
- 位置：包围住细胞核
- 分类：
  - 粗面内质网
  - 光面内质网——不附着核糖体
- 功能：蛋白质等大分子合成、加工的场所和运输的通道
线粒体
- 构成：双膜结构，内部含有DNA、线粒体基质、核糖体、酶
- 位置：细胞质基质
- 功能：进行有氧呼吸的主要场所，提供能量
高尔基体
- 构成：双层膜结构
- 位置：细胞质基质
- 功能：对蛋白质进行加工、分类、包装，以及运输
- 工作机制：在单层膜围城的腔内操作，后形成囊泡包裹着蛋白质运送到指定地点——【!】囊泡不属于高尔基体，也不属于细胞器
叶绿体
- 构成：双模结构，内部含有DNA、叶绿体基质、核糖体、基粒等
- 位置：植物细胞的细胞质基质
- 功能：植物细胞进行光合作用的场所
液泡
- 构成：单层膜结构，含有细胞液、无机盐、蛋白质、糖类、色素等
- 位置：植物细胞
- 功能：调节细胞内环境，使植物保持坚挺
中心体
- 组成|构成：蛋白质only|相互垂直结构
- 位置：动物与低等植物细胞中
- 功能：参与细胞的有丝分裂
溶酶体
- 构成：由高尔基体产生（双膜结构），内部含有多种水解酶
- 位置：动物细胞质基质
- 功能：
  - 分解衰老、损伤的细胞器
  - 吞噬杀死侵入细胞的病毒&细菌
细胞骨架
- 组成&构成：蛋白质纤维组成的网架结构
- 位置：整个细胞
- 功能：维持细胞形态，支撑细胞器，参与细胞运动

细胞器之间分工

分泌蛋白
- 核糖体
  - 材料：氨基酸
  - 合成：多肽链
- 粗面内质网
  - 材料：多肽链
  - 合成：具有一定空间结构的蛋白质（较成熟的）
  - 形成囊泡，包裹合成物离开
- 高尔基体
  - 材料：囊泡及内部的蛋白质
  - 合成：进一步修饰加工，形成囊泡，送到细胞膜，分泌出（成熟的）
- 能量：线粒体

生物膜系统的组成&功能

组成：细胞器膜、细胞膜、核膜等结构的总和
功能：
- 提供相对稳定的内部环境，与外界进行物质运输、能量转化、信息传递
- 提供酶的附着位点
- 将各种细胞器分隔开——使得细胞内能同时进行多种化学反应，不会互相干扰
【!】生物膜都是由磷脂+蛋白质构成

3.3 细胞核的结构&功能

聚焦

细胞核的结构&功能
理解细胞核作为“控制中心”

细胞核的结构&功能

结构：
- 染色质：细胞分裂时，细胞核解体，染色质高度螺旋化，缩短变粗，成为杆状的染色体——平均分配遗传到子代
- 部分核糖体附着在核膜上
功能：
- 控制细胞的代谢&遗传
- 细胞核是遗传信息库，是细胞代谢&遗传的控制中心

4. 细胞的物质输入&输出

【!】细胞膜：半透膜
【!】细胞壁：全透膜

4.1 被动运输

聚焦

细胞在什么情况下吸水or失水
植物细胞的质壁分离&复原
两种被动运输的方式的异同

水进出细胞的原理

渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散
渗透方向是水分子从水的相对含量高的一侧向相对含量低的一侧渗透
细胞膜是具有选择透过性的膜，具有半透膜的性质

植物细胞的质壁分离&复原

细胞壁：主要作用——保护&支持细胞；伸缩性小
原生质层：
- 【!】细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质
- 水进出（植物）细胞，主要是指水经过原生质层进出液泡
*原生质体：
- 植物细胞除细胞壁外的结构
外因：外界浓度 > 细胞液浓度
内因：原生质层具有选择透过性；原生质层伸缩性 > 细胞壁
前提：
- 活细胞
- 大液泡
- *最好有颜色，不强求
【!】细胞质与细胞壁间充满了外界液体
【!】无论浓度差怎样，水分子依然可能同时存在进出两种可能
【!】质壁分离实验时不同部位的细胞失水程度可能不同

被动运输

物质以扩散方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质跨膜运输方式称为被动运输
自由扩散：物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式
- 影响因素：浓度差
- ex.小分子物质（CO2、O2、甘油、乙醇、苯等脂溶性小分子有机物）
协助扩散（易化扩散）：借助膜上的转运蛋白进出细胞的物质扩散方式
- 影响因素：浓度差；转运蛋白种类&数量【!】转运速率曲线在一点趋于平缓的原因：转运蛋白工作饱和
- ex.离子；葡萄糖、氨基酸小分子有机物；水分子；红细胞吸收葡萄糖

4.2 主动运输&胞吞、胞吐

聚焦

主动运输vs被动运输，主动运输对细胞的意义
胞吞、胞吐的特点，对细胞生命活动的意义
物质跨膜运输的方式与细胞膜结构的关系

主动运输

物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量（ATP），这种方式叫作主动运输
意义：选择性吸收(对细胞有益)/释放(对细胞有害)
其他特点：
- 一种载体蛋白通常只适合与一种或一类分子或离子结合——蛋白质的特异性
- 【!】细胞排泄废物和摄取养分的主要方式
ex.葡萄糖进入小肠上皮细胞；植物根细胞吸收外界离子

胞吞&胞吐

胞吞：
- 大分子与膜上的蛋白质结合从而引起这部分细胞膜内陷成小囊，包围着大分子。然后，从小囊细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞
- ex.蛋白质、多糖等大分子；巨噬细胞吞噬
- 其他特点：
  - 无跨膜过程，但属于跨膜运输
  - 消耗能量
  - 【!】体现了细胞膜的流通性，不体现选择透过性
胞吐：
- 细胞需要外排的大分子，现在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫做胞吐
- ex.分泌蛋白；神经递质
- 其他特点：
  - 无跨膜过程，但属于跨膜运输
  - 消耗能量
  - 【!】体现了细胞膜的流通性，不体现选择透过性

5. 细胞的能量供应&利用

5.1 降低化学反应活化能的酶

聚焦

细胞代谢为什么离不开酶
酶的本质
酶的特性
酶的活性受哪些条件的影响

酶的作用&本质

细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢；细胞代谢离不开酶
作用：
- 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能
- 与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高
本质：
- 活细胞产生的具有催化作用的有机物
- 【!】绝大多酶是蛋白质，少数是RNA

酶的特性

高效性
专一性
作用条件温和

活性的影响因素

【!】强酸/强碱环境会使酶失活（变性）
【!】过高/过低温度会使酶失活（变性）

5.2 细胞的能量货币ATP

聚焦

为什么ATP是能量货币
ATP与ADP的转化
细胞中哪些生命活动需要ATP

ATP

ATP: Adenosine Triphosphate, 腺苷三磷酸
Adenosine是腺苷，由腺嘌呤&核糖结合而成，不稳定
分子结构简写：
- A——P ~ P ~ P
- A为腺苷，P是磷酸基团，~是特殊化学键
【!】ATP是驱动细胞生命活动的直接能源物质
- 【!】葡萄糖——能源物质；糖原、脂肪——储能物质

ATP与ADP转化

ATP水解，转化为稳定的ADP，释放能量
- ATP + H₂O ——ATP水解酶——> ADP + Pi（游离态磷酸基团）
ADP在一定条件下转化为ATP
- ADP + Pi + 能量 ——ATP合成酶——> ATP
两个过程物质上可逆，能量上不可逆

ATP的利用

core：Pi使蛋白质等分子磷酸化，从而空间结构发生变化，活性发生变化，参与其他反应
ex.物质合成；肌肉收缩；主动运输——>core：呼吸作用

5.3 细胞呼吸的原理&应用

聚焦

细胞呼吸过程中能量怎样转化
有氧呼吸&无氧呼吸的特点
细胞呼吸原理在生产生活中应用

呼吸作用

有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程

有氧呼吸&无氧呼吸

有氧呼吸：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳&水，释放能量，产生大量ATP的过程
- 场所：
  - 细胞质基质
  - 线粒体
    - 双层膜结构，内膜折叠成嵴——内膜表面积增加；增加酶的附着位点
- 反应：
- 过程：
  - 细胞质基质：1分子葡萄糖分解成2分子丙酮酸（C₃H₄O₃），产生少量[H]，释放少量能量————[H]实质是NAD⁺（氧化型辅酶I）与[H]结合成NADH（还原型辅酶I）注意与光和作用之NADPH区分
  - 线粒体基质：丙酮酸和水彻底分解成CO₂和[H]，释放少量能量
  - 线粒体内膜：产生的[H]，与O₂结合形成水，释放大量能量
  - 其中，相当一部分能量储存在了ATP中
- 其他：
  - 原核生物有氧呼吸不需要线粒体。I、II阶段场所是细胞质基质，III阶段场所是细胞膜
无氧呼吸：
- 场所：
  - 细胞质基质
- 反应：
- 过程：
  - 与有氧呼吸I相同，释放少量能量
  - 线粒体基质：丙酮酸在酶的催化作用下，分解成酒精&CO₂ 或乳酸，不释放能量

应用

调节呼吸作用强度
- 温度
- 氧气

5.4 光合作用&能量转化

【!】 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径

聚焦

植物依靠哪些色素捕获光能
叶绿体的结构特点适应哪些光合作用特点
光合作用实质
光合作用过程中物质变化与能量变化关系
光合作用原理在生产中的应用

光合色素

功能：吸收、传递、转化光能
实验表明：叶绿素a、叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光

胡萝卜素、叶黄素主要吸收蓝紫光

叶绿体

叶绿体一般呈扁平的椭球形或球形
双层膜
囊状结构：类囊体
- 色素分布在薄膜上
基粒之间充满基质
极大地扩展了受光面积

光合作用

光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并释放氧气的过程
光反应：
- 地点：类囊体薄膜
- 过程：
  - 物质：
    - 光合色素吸收光 & H₂O，分解成H⁺ & O₂
      - H⁺与NADP⁺（氧化型辅酶Ⅱ）结合形成NADPH——活泼还原剂，储存一定能量，参与暗反应注意：与NADH区别
  - 能量：
    - 在有关酶的催化下，提供能量促使ADP与Pi反应生成ATP
暗反应：
- 地点：叶绿体基质
- 过程：卡尔文循环
  - CO₂的固定
    - 绿叶通过气孔吸收外界CO₂，在特定酶的作用下，与C₅结合，（一分子）形成两个C₃
  - （能量变化阶段）
    - 在有关酶的作用下，C₃接受ATP&NADPH释放的能量，且被NADPH还原，一部分在酶的作用下成为糖类，一部分转化成C₅
  - （循环）
    - 转化成的C₅重新进行CO₂的固定