第一单元 生命的物质基础和结构基础
（细胞中的化合物、细胞的结构和功能、细胞增殖、分化、癌变和衰老、生物膜系统和细胞工程）
1.1化学元素与生物体的关系
化学元素
C、H、 O、N、 P、S、 K、Ca、 Mg 最基本元素：C 大量元素 必需元素 微量元素 无害元素 非必需元素 有害元素 基本元素：C、H、O、N 主要元素：C、H、O、N、P、S Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等 Al、Si等 Pb、Hg等 1.2生物体中化学元素的组成特点
C、H、O、N四种元素含量最多 不同种生物体中化学元素的组成特点 元素种类大体相同 元素含量差异很大 1.3生物界与非生物界的统一性和差异性
统一性 组成生物体的化学元素，在无机自然界中都能找到 差异性 组成生物体的化学元素，在生物体和无机自然界中含量差异很大
1.4细胞中的化合物一览表
化合物 分 类 元素组成 主要生理功能 ①组成细胞 ②维持细胞形态 ③运输物质 ④提供反应场所 ⑤参与化学反应 ⑥维持生物大分子功能 ⑦调节渗透压 ①构成化合物（Fe、Mg） ②组成细胞（如骨细胞） ③参与化学反应 ④维持细胞和内环境的渗透压） ①供能（淀粉、糖元、葡萄糖等） ②组成核酸（核糖、脱氧核糖） ③细胞识别（糖蛋白） ④组成细胞壁（纤维素） ①供能（贮备能源） ②组成生物膜 ③调节生殖和代谢（性激素、Vit.D） ④保护和保温 ①组成细胞和生物体 ②调节代谢（激素） ③催化化学反应（酶） ④运输、免疫、识别等 ①贮存和传递遗传信息 ②控制生物性状 ③催化化学反应（RNA类酶） 水 无机盐 糖类 单糖 二糖 多糖 C、H、O 脂质 脂肪 磷脂（类脂） 固醇 C、H、O C、H、O、N、P C、H、O 蛋白质 C、H、O、N、S 单纯蛋白（如胰岛素） （Fe、Cu、P、结合蛋白（如糖蛋白） Mo……） DNA RNA 核酸 C、H、O、N、P 1.5蛋白质的相关计算
设 构成蛋白质的氨基酸个数m，
构成蛋白质的肽链条数为n，
构成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为a， 蛋白质中的肽键个数为x， 蛋白质的相对分子质量为y，
控制蛋白质的基因的最少碱基对数为r，
则 肽键数＝脱去的水分子数，为 xmn ……………………………………①
蛋白质的相对分子质量 yma18x …………………………………………②
或者 y
ra18x …………………………………………③ 3
1.6蛋白质的组成层次
C、H、O、N、S 氨基酸 肽链 基本成分 蛋白质 C、H、O、N、P、Fe、Cu…… 离子和（或）分子 其它成分 1.7核酸的基本组成单位
名称 核酸 基本组成单位 一分子磷酸（H3PO4） 核苷酸（8种） 一分子五碳糖 （核糖或脱氧核糖） 一分子含氮碱基 （5种：A、G、C、T、U） 脱氧核苷酸 （4种） 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 一分子含氮碱基 （A、G、C、T） 核糖核苷酸 （4种） 一分子磷酸 一分子核糖 一分子含氮碱基 （A、G、C、U）
脱氧核苷 核苷 DNA RNA 核糖核苷 1.8生物大分子的组成特点及多样性的原因
名称 多糖 基本单位 葡萄糖 化学通式 C6H12O6 R C H
聚合方式 多样性的原因 ①葡萄糖数目不同 ②糖链的分支不同 ③化学键的不同 ①氨基酸数目不同 ②氨基酸种类不同 ③氨基酸排列次序不同 ④肽链的空间结构 ①核苷酸数目不同 ②核苷酸排列次序不同 ③核苷酸种类不同 蛋白质 氨基酸 NH2 COOH 脱水缩合 核酸 （DNA和RNA） 核苷酸
1.9生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定
物质 还原性糖 脂肪 蛋白质 DNA
试剂 斐林试剂（甲液和乙液） 苏丹Ⅲ（苏丹Ⅳ） 双缩脲试剂（A液和B液） 二苯胺 临时混合 加热 切片 高倍镜观察 先加试剂A 再滴加试剂B 加0.015mol/LNaCl溶液5Ml 沸水加热5min 操作要点 颜色反应 砖红色 桔黄色（红色） 紫色 蓝色 1.10选择透过性膜的特点
自由通过 选择透过性膜的特点 三个通过 可以通过 不能通过 水
被选择的离子和小分子 其它离子、小分子和大分子
1.11细胞膜的物质交换功能
自由扩散 离子、小分子 主动运输 物质交换 内吞 大分子、颗粒 外排 亲脂小分子
高浓度——→低浓度 不消耗细胞能量（ATP） 离子、不亲脂小分子 低浓度——→高浓度 需载体蛋白运载
消耗细胞能量（ATP） 膜的流动性、膜融合特性 膜的流动性 原理 1.12线粒体和叶绿体共同点
1、具有双层膜结构
2、进行能量转换
3、含遗传物质——DNA 4、能独立地控制性状 5、决定细胞质遗传 6、内含核糖体
7、有相对独立的转录翻译系统 8、能自我分裂增殖
1.13真核生物细胞器的比较
名 称 线粒体 化学组成 蛋白质、呼吸酶、RNA、脂质、DNA 蛋白质、光合酶、RNA、脂质、DNA、色素 蛋白质、酶、脂质 动植物细胞中广泛存在 单层膜 存在位置 动植物细胞 双层膜 植物叶肉细胞 膜结构 能 量 代 谢 主要功能 有氧呼吸的主要场所 光合作用 叶绿体 内质网 与蛋白质、脂质、糖类的加工、运输有关 蛋白质的运输、加工、细胞分泌、细胞壁形成 细胞内消化 合成蛋白质 动物细胞 低等植物细胞 无膜 与有丝分裂有关 高尔基体 溶酶体 核糖体 中心体
蛋白质、脂质 蛋白质、脂质、酶 蛋白质、RNA、酶 蛋白质 1.14细胞有丝分裂中核内DNA、染色体和染色单体变化规律
DNA含量 染色体数目（个） 染色体单数（个） 染色体组数（个） 同源染色数（对） 间期 2a—→4a 2N 0 2 N 前期 4a 2N 4N 2 N 中期 4a 2N 4N 2 N 后期 4a 4N 0 4 2N 末期 2a 2N 0 2 N 注：设间期染色体数目为2N个，未复制时DNA含量为2a。
1.15理化因素对细胞周期的影响
理化因素 过量脱氧胸苷 秋水仙素 低温（2—4℃） 间期 ＋ ＋ 前期 ＋ ＋ 中期 ＋ 后期 ＋ 末期 ＋ 机理 抑制DNA复制 抑制纺锤体形成 影响酶活和供能 应用 治疗癌症 获得多倍体 低温贮藏 注：＋ 表示有影响
1.16细胞分裂异常（或特殊形式分裂）的类型及结果
类型 细胞质不分裂 个别染色体不分离 全部染色体不分离 染色体多次复制，但不分离 两个以上中心体 分裂方式 有丝分裂 有丝分裂、减数分裂 有丝分裂、减数分裂 有丝分裂 有丝分裂 结果 单体、多体 多倍体 事例 21三体、唐氏综合征 四倍体植物 双（多）核细胞 多核胚囊 多线巨大染色体 果蝇唾腺染色体 多极核
1.17细胞分裂与分化的关系
M G2 周期性细胞 G1 S 终端分化细胞 G0期（暂不增殖） 衰老 死亡
1.18已分化细胞的特点 1.19分化后形成的不同种类细胞的特点
已分化细胞
形态结构特化 新陈代谢改变 不同种类细胞 生理功能专一 分裂能力丧失 生理功能不同 代谢活动不同 基因表达不同 形态结构不同 1.20分化与细胞全能性的关系
体细胞 分化程度越低全能性越高，分化程度越高全能性越低
分化程度高，全能性也高
生殖细胞（如卵细胞、花粉） 受精卵 分化程度最低（尚未分化），全能性最高
1.21细胞的生活史
癌变 （永生） 异常分化
绝大多数细胞 未分化 分化 衰老 死亡 细胞 干细胞 少数细胞 癌细胞 分裂 癌细胞特点：（无限增殖） 只分裂不分化 分裂 干细胞特点：（无限增殖） 既分裂也分化
1.22癌细胞的特点
1.23衰老细胞的特点
助 记 词 癌细胞的特点 无限分裂增殖 永生细胞 形态结构变化 扁平梭形 细胞物质改变 正常功能丧失 新陈代谢异常 如线粒体功能障碍，无氧供能 引发免疫反应 主要是细胞免疫
可以种间移植 可移植在异种生物体内生长，形成癌瘤
成纤维细胞癌变
球形
如癌细胞膜糖蛋白减少，细胞黏着性降低，易转移扩散。 癌细胞膜表面含肿瘤抗原，肝癌细胞含甲胎蛋白等
水少 酶低 色累 核大 透变 水分减少，细胞萎缩，体积变小，代谢减慢 酶的活性降低
色素积累，阻碍细胞内物质交流和信息传递 细胞核体积增大，染色体固缩，染色加深 细胞膜通透性改变，物质运输功能降低
1.24细胞的死亡
环境因素突变 病理性死亡（细胞坏死） 细 胞 死 亡 程序性死亡（细胞凋亡） 病原体入侵 动物变态 花儿凋谢 正常生命需要 极体消失 大部分淋巴细胞死亡 蝌蚪尾部消失 花瓣凋萎
1.25生物膜与生物膜系统 膜
化学组成相似 组成细胞的膜的总称 基本结构相同 概念 结构上的联系 间接联系 生物膜 分泌作用 功能上的联系 胞饮作用 细胞膜-溶酶体
内质网-高尔基体-细胞膜 直接联系 核外膜——内质网膜——胞膜 内质网膜——线粒体外膜（或相依） 内质网膜—膜泡—高尔基体膜—膜泡—胞膜
协调工作相互配合细胞膜 生理作用 为细胞提供稳定的内环境 进行物质运输、能量交换、信息传递
为化学反应提供场所 将细胞分隔成功能小区 生物膜系统 工业上 淡化海水，处理污水 研究意义 概念 医药上 人造膜材料代替病变器官 结构上紧密联系 细胞膜、核膜及具膜细胞器构成的结构体系 功能上相互依存 农业上 研究抗寒、抗旱、耐盐机理
你知道吗 细胞分裂产生新细胞 细胞分化产生新细胞类型 基因突变产生新基因 基因重组产生新基因型 生殖隔离产生新物种 脱分化再分化
1.26细胞工程
细 胞 工 程
植 物 细 胞 工 程 植物组织培养 离体的 植物器官 组织或细胞 愈伤 组织 根 芽 植 物 体 植 物 细胞A 植物体细胞杂交 植 物 细胞B 去壁 融合 杂种细胞 组织培养 动物细胞培养 动物组织 单个细胞 原代培养 传代培养 动物细胞A 融合 筛选 动物细胞融合 动物细胞B 动 物 细 胞 工 程 杂种细胞 细胞培养 免疫小鼠小鼠提取细胞融合融合细胞筛选杂交瘤细胞体内 培养 体外 培养 B单克隆抗体 提取抗体 小鼠骨髓瘤细胞 胚胎移植 核移植
你知道吗 动物细胞培养代数与取材有关 细胞来源 人胎儿细胞 成人细胞 小鼠 乌龟 可传代数 50代 20代 14—28代 90—125代
1.27植物组织培养与动物细胞培养的比较
比较项目 生物学原理 培养基性质 培养基成分 取材 培养对象 过程 细胞分裂生长分化特点 培养结果 应用 细胞全能性 固体 蔗糖、氨基酸、维生素、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂 植物器官、组织或细胞 植物器官、组织或细胞 脱分化、再分化 ①分裂：形成愈伤组织 ②分化：形成根、芽 新的植株或组织 ①快速繁殖 ②培育无病毒植株 ③提取植物提取物（药物、香料、色素等） ④人工种子 ⑤培养转基因植物 植物组织培养 液体 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、水、动物血清 动物胚胎、幼龄动物器官或组织 分散的单个细胞 原代培养、传代培养 ①只分裂不分化 ②贴壁生长 ③接触抑制 细胞株或细胞系 ①生产蛋白质生物制品 ②皮肤细胞培养后移植 ③检测有毒物质 ④生理、病理、药理研究 动物细胞培养 细胞分裂 培养条件 无菌、适宜的温度和pH 1.28植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
比较项目 生物学原理 前期处理 方法和手段 应用 下游技术(后续技术) 植物体细胞杂交 原生质体制备： 纤维素酶和果胶酶处理 动物细胞融合 细胞分散： 胰蛋白酶处理 膜的流动性、膜融合特性 ①物理：离心、振动、电刺激 （同前） ②化学：聚乙二醇（PEG） ③生物：灭活的病毒 进行远缘杂交，创造植物新品种 植物组织培养
①制备单克隆抗体 ②基因定位 动物细胞培养
你知道吗 细胞——生物体结构和功能的基本单位 葡萄糖——组成多糖的基本单位 氨基酸——组成蛋白质的基本单位 核苷酸——组成核酸的基本单位 基因——控制生物性状的基本单位 种群——生物生存和进化的基本单位
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