生物复习笔记

abensyl · 2024-10-11 22:00:09 · 学习·文化课

细胞中的元素及化合物

元素

自然界和生物体内：

元素种类具有统一性
元素含量具有差异性

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

最主要元素：C
主要元素：C、H、O、N
基本元素：C、H、O、N、P、S

鲜重中排序：O、C、H、N
干重中排序：C、O、N、H

每种大量元素和微量元素都必不可少，但是有些元素是不需要的元素（如：Pb、Hg）

细胞中的无机化合物

水

水是细胞鲜重中含量最多的化合物。

存在形式：自由水和结合水

作用：

自由水：

1. 良好溶剂，反应介质；
2. 参与生化反应；
3. 运输营养物质和代谢废物。

结合水：结构物质

自由水和结合水比例：

高：代谢旺盛，抗逆性弱；
低：代谢不旺盛，抗逆性强。

无机盐

存在形式：大部分为离子。

作用：

1. 调节渗透压（0.9% 生理盐水）；
2. 维持酸碱平衡（KH2PO4、K2HPO4、H2CO3、NaHCO3）；
3. 维持生理活动：Mg2+ 叶绿体，Fe2+ 血红素，I 甲状腺素
4. 维持神经系统兴奋性：Ca2+ 少：抽搐、多：乏力

细胞中的有机化合物

碳骨架

C 为生物体最基本元素，C 骨架是所有生物大分子物质（多糖、蛋白质、核算）的基本骨架。

结构：分枝状、链状、环状。

糖类

元素组成：C、H、O。

分类：

1. 单糖：

   葡萄糖、半乳糖、果糖（六碳糖）
   核糖、脱氧核糖（五碳糖）

2. 二糖

   麦芽糖：葡萄糖+葡萄糖
   乳糖：葡萄糖+半乳糖
   蔗糖：葡萄糖+果糖

3. 多糖：

   糖原：肝/肌
   纤维素
   淀粉
   几丁质（含 N）

功能：

葡萄糖：能源物质；
淀粉、糖原：储能；
麦芽糖、乳糖、蔗糖：提供能量；
纤维素：植物细胞壁成分；
几丁质：甲科动物外壳、真菌细胞壁。

鉴定：

1. 淀粉的坚定

向淀粉试液中滴加碘液（碘酒、K-KI 溶液皆可），变蓝色。

2. 还原糖的鉴定

还原糖：所有单糖，除蔗糖外的二糖。

试剂：斐林试剂
（浙教版用本尼迪特试剂，也称班氏试剂）

斐林试剂制法：
A 液：0.1g/mL NaOH aq
B 液：0.05g/mL CuSO_4 aq
A 液与 B 液 1:1 比例混合

鉴定方法：

1. 将 2mL 新制的斐林试剂加入 2mL 还原糖试剂；
2. 50\~65℃ 水浴加热 2 min（100 ℃ 1\~2 min也可）。

现象：
还原糖与斐林混合试剂颜色变化：蓝色→棕色→砖红色沉淀。

原理：Cu^{2+} 与醛基（H-C=O）反应生成 Cu^+ 例子，砖红色沉淀是 Cu_2O。

脱水缩合和水解

单糖脱水缩合，生成二糖或多糖。
二糖或多糖水解彻底得到单糖，单糖无法继续水解。
水解可以在酶的催化下进行（如淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖）。

脂质

组成元素：C、H、O、P

脂肪（油脂）

组成元素：C、H、O

作用：

1. 储能物质；
2. 缓冲减压（内脏周围脂肪）；
3. 保持温度（北极熊）。

磷脂

组成元素：C、H、O、P、N

作用：生物膜重要成分。

固醇类

1. 胆固醇
   动物细胞细胞膜成分之一，承担血液中脂质的运输。

2. 性激素
   促进生殖器官发育、生殖细胞形成。

3. 维生素 D
   促进人和动物对 Ca、P 的吸收以及骨骼的发育。

脂肪的鉴定

试液：苏丹 III 试剂（苏丹 IV 试剂也可）

操作：

1. 取玻片标本，用苏丹 III 溶液染色（一侧滴加、另一侧吸水纸吸引）。
2. 用 50% 酒精洗去浮色。
3. 在显微镜下观察，变为橘黄色的部分为脂肪（苏丹 IV 变为红色）。

注意：如果是脂肪试液，不需要用显微镜观察。

蛋白质

组成元素：C、H、O、N（S、Se、P）

生命活动的主要承担者。

结构

基本单位：氨基酸
中心碳原子，氨羧共相连

脱水缩合：
后一个氨基酸的羧基（-NH3）与前一个氨基酸的羧基（-COOH）脱水缩合，形成肽键（CO-NH）。

氨基酸脱水缩合形成肽链、肽链盘曲折叠形成蛋白质。

结构与功能

结构与功能相适应，结构决定功能，功能取决于结构。

功能：

1. 构成细胞结构
2. 调控/信息传递（激素）
3. 催化（酶）
4. 运输（血红蛋白、载体蛋白）
5. 防御免疫（抗体）
6. 运动（肌肉收缩舒张）

多样性：

1. 氨基酸种类、数目、排列顺序的不同；
2. 肽链的空间结构不同。

鉴定

试剂：双缩脲试剂

使用方法：
甲液：0.1 g/mL NaOH aq、乙液：0.01g/mL CuSO4 aq。

1. 准备 2mL 蛋白质试液；
2. 在试液中加入 2mL 甲液；
3. 在试液中加入 3~4 滴乙液。

现象：出现紫色复杂化合物。

原理：碱性环境下，CuSO4 与两个肽键发生复杂络合反应。

常考题型

1. 脱水缩合

形成一个肽键（CO-NH）脱去一个水分子，相对分子质量减少 18；
形成一个二硫键（S-S）脱去两个氢原子，相对分子质量减少 2；
如果 n 个氨基酸形成 m 个肽链，相对分子质量减少 18(n-m)。

2. 失活

   失活：低温；
   导致空间结构变化：盐析、重金属、过酸过碱、高温；
   导致肽键断裂：水解。

核酸

组成元素：C、H、O、N、P。

基本单位（单体）：核苷酸。

结构通式：磷酸基团-五碳糖-含氮碱基。

DNA 与 RNA 的对比

以 RNA 为遗传物质的生物：
艾滋病病毒、丙肝病毒、流感病毒、脊髓灰质炎病毒、登革热病毒、轮状病毒、烟草花叶病毒

以 DNA 为遗传物质的生物：
除 RNA 病毒外的其他所有生物。

核酸的水解

初步：核苷酸
完全水解：磷酸、五碳糖、含氮碱基

细胞的结构与生命活动

细胞学说

细胞学说的建立过程

1665 年，罗伯特胡克使用显微镜观察软木塞切片，首次发现蜂窝状的植物细胞（死细胞）；
1677 年，列文虎克描述了精子、原生动物和细菌；
1833 年，布朗发现了细胞核；
1838 年，施莱登总结所有植物都是由细胞组成的；
1839 年，施旺总结所有动物都是由细胞组成的；
1858 年，魏尔肖补充细胞学说：细胞是由先前存在的细胞分裂产生的，是一个相对独立的生命活动基本单位。

细胞学说的内容

一切动物和植物都是由细胞组成的，细胞是一切动物和植物体的基本单位。
细胞是由先前存在的细胞分裂产生的，是一个相对独立的生命活动基本单位。
除病毒外，所有生物体都是由细胞构成的。

显微镜

光学显微镜组成部分

1. 目镜（放大物像）
2. 镜筒
3. 粗准焦螺旋（调节焦距）
4. 细准焦螺旋（微调焦距）
5. 镜臂
6. 镜柱
7. 镜座
8. （物镜）转换器（调节物镜）
9. 物镜（放大物像）
10. 压片夹（固定玻片标本）
11. 通光孔（光线通过）
12. 载物台（放置玻片标本）
13. 反光镜（使光线射入物镜）

光学显微镜使用步骤

1. 取镜安放上片
2. 对光
3. 调焦

   先用细准焦螺旋转到最低，再往上逐渐调高。
   找到像以后用细准焦螺旋调清晰。

4. 转换高倍镜

   将物体移到视野中央；
   转动转换器换为高倍镜；
   换反光镜和光圈调节亮度；
   转细准焦螺旋调清晰。

5. 观察
6. 收镜

关于显微镜的零碎知识点

放大倍数问题：
放大倍数=物镜×目镜；
显微镜放大的是长度或宽度，而不是面积；

光线问题：
光线暗：大光圈凹面反光镜；
光线亮：小光圈平面反光镜。
高倍镜下比低倍镜下光线暗。

成像问题：
显微镜呈倒虚像；
像与原物体上下对称左右对称（中心对称）；
原物体顺时针运动，像也顺时针运动；
移动时往哪偏就往哪移动。

污点问题：
污点可能出现的位置：目镜、物镜、玻片标本。
反光镜上有污点会变暗但是不会影响观察。

电子显微镜

透射电子显微镜、扫描电子显微镜。

细胞的结构

细胞质膜

发现历程从略。

结构成分

基本组成：

1. 脂质（磷脂、胆固醇）
2. 蛋白质
3. 糖类（糖蛋白、糖脂）

基本结构：流动镶嵌模型

磷脂双分子层构成了细胞质膜的基本支架；
细胞质膜上的蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层两侧，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层；
蛋白质分子和脂质分子具有一定的流动性；
糖分子聚合物与蛋白质或脂质结合形成短的糖链，主要分布在细胞质膜外侧。

结构特点：一定的流动性。

功能

1. 将细胞与外界环境隔开；
2. 控制物质的进出；
3. 细胞间的信息交流。

信息交流：
相邻细胞间：受体（主要是糖蛋白）与信号分子直接结合（精卵结合）；
远距离细胞间：受体（靶细胞）与信号分子（分泌细胞）通过体液运输运输结合（激素）；
高等植物细胞：胞间连丝。

功能特性：选择透过性。

细胞壁

1. 主要成分：
   植物细胞壁：多糖（纤维素、果胶）；
   细菌细胞壁：肽聚糖、磷壁酸、脂质和蛋白质； 真菌细胞壁：纤维素、几丁质（酵母菌：葡聚糖）。

主要作用：支持和保护。

功能特性：全透性。

细胞质

细胞质：细胞质膜以内、核膜以外的部分，包括细胞质基质和细胞器。

细胞质基质

1. 成分：
   水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶。

2. 功能：
   生命活动的重要场所，为生命活动提供环境条件及物质和能量。

3. 细胞骨架（微管蛋白）：
   维持细胞的特有形态和细胞内部结构有序性，影响细胞的分裂、分化、运动、物质运输、能量转化、信息传递。

细胞器

细胞核

结构

核膜：双层，细胞核的边界，把细胞核内外隔开。

核孔：细胞核与细胞质物质交换和信息交流的主要通道（蛋白质进，RNA 出）。

核仁：无膜，与核糖体 RNA 的合成和核糖体的形成有关，分类过程中周期性消失重建。

核基质：蛋白质为主的网状结构体系以及网孔中的液体。

染色质：由 DNA 和蛋白质构成。
染色质和染色体是同种物质的不同形态；
染色质易被碱性染料（如甲紫、醋酸洋红、苯酚品红）染成深色。

甲基绿-派洛宁/甲基绿-吡咯红的染色：
DNA 被甲基绿染成绿色，RNA 被派洛宁（吡咯红）染成红色；
对整个细胞进行染色，会出现外红内绿的情况（细胞核中 DNA 染成绿色，细胞质中 RNA 染成红色）。

功能

遗传信息的复制和传递（遗传）
RNA 的转录、蛋白质的生物合成（代谢）
\Rightarrow 细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心！

实验验证：

1. 菊花形冒伞藻与伞形冒伞藻的移植实验（换假根）；
2. 美西螈（黑白）核移植实验；
3. 蝾螈受精卵横溢实验（有核一侧分裂另一侧停止）；
4. 变形虫切割实验（无核的一半死亡，再植入核复活）。

细胞各部分结构分工合作

生物膜系统

定义：细胞质膜、细胞器膜、核膜、囊泡沫、类囊体膜等所有膜结构。

功能：物质运输、能量转换、信息传递。

功能上联系——蛋白质的合成：

线粒体（提供能量）
细胞核（DNA 转录成 RNA）

核糖体（翻译 RNA 形成多肽链） $\ \ \ \downarrow$ 附着 内质网（加工） $\ \ \ \downarrow$ 小泡（运输） 高尔基体（加工、分泌）$\stackrel{囊泡}{\longrightarrow}$ 溶酶体 $\ \ \ \downarrow$ 小泡（运输） 细胞质膜 $\ \ \ \downarrow $ 胞吐 细胞外

研究方法：同位素标记法/同位素示踪法（放射性同位素标记蛋白质）。

原核细胞和真核细胞的主要区别

物质进出细胞的方式

细胞质膜具有选择透过性

植物细胞的质壁分离和复原现象

半透膜实验：蔗糖分子不能透过半透膜，水会从溶质分子较少的区域向溶质分子较多的区域扩散。

原生质层：细胞质膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。

质壁分离（质：原生质层、壁：细胞壁）

外因：
浓度差，细胞失水。

内因：
①原生质层相当于一层半透膜，膜结构具有选择透过性；
②细胞液有渗透压；
③原生质层伸缩性 ＞ 细胞质伸缩性。

对于细胞的要求：活的、成熟的（具有中央大液泡）的植物细胞。

实验验证

实验材料：
0.1g/mL 蔗糖溶液，清水，
洋葱鳞片叶外表皮细胞（液泡呈紫色）
或洋葱鳞片也内表皮细胞（用胭脂红或红墨水染色）
或叶肉细胞或黑藻细胞。

换 0.3g/mL 蔗糖溶液，细胞失水死亡。
换 0.1g/mL KNO_3 溶液，质壁分离后复原（KNO_3 进入细胞，浓度差消失。乙二醇、尿素也能自动进入细胞）。

质壁分离的作用

1. 判断细胞死活；
2. 测细胞液浓度；
3. 比较不同细胞液浓度；
4. 鉴别不同种类物质。

简单扩散、协助扩散、主动运输

小分子与离子

共转运：