(1)水分的吸收
①吸水原理:吸胀作用、渗透作用
吸胀作用靠亲水性物质吸水,如干种子、分生区细胞;与细胞死活无关;亲水性强弱规律:蛋白质>淀粉>纤维素,脂肪不具亲水性;渗透吸水要有半透膜,靠浓度差吸水。 ②吸水的部位和动力
细胞的吸水动力本质上主要来自细胞内、外液的浓度差(即渗透压)。对植物体而言,吸水外因是蒸腾作用和根压。就吸水部位而言,植物主要靠根尖成熟区表皮细胞吸收,其次还有叶片等;单细胞动物靠细胞直接吸收,如草履虫;低等多细胞动物靠消化腔吸收,如水螅;人和高等动物靠消化道中的胃、小肠、大肠吸收,肾小管、集合管对原尿中水的重吸收等。 ③蒸腾作用、吸水与吸收矿质元素的关系
(1)蒸腾作用为水和矿质元素的吸收提供动力,与水和矿质元素的吸收无直接关系,但有利于水和矿质元素的吸收。 (2)水分的运输
低等多细胞生物通过细胞间的渗透运输。高等多细胞植物可通过共质体(无数活细胞原生质体通过胞间连丝形成的一个连续整体)间的渗透运输,即通过胞间连丝运输,这种方式速率慢;也可通过质外体运输,即通过非原生质的部分,包括细胞壁、细胞间隙、导管运输,这种方式速率快。高等动物则通过血液循环系统和淋巴循环系统运输水分。 (3)水分的利用与产生
①新陈代谢利用水(消耗水)的生理过程及结构 a.大分子有机物的消化(水解) 多糖的消化,即“淀粉一麦芽糖一葡萄糖”;部位:细胞质基质(细胞内消化)、消化道(细胞外消化)。
蛋白质的消化,即“蛋白质一氨基酸”;部位:细胞质基质(细胞内消化)、消化道(细胞外消化)。
脂肪的消化,即“脂肪一甘油、脂肪酸”;部位:细胞质基质(细胞内消化)、消化道(细胞外消化)。
b.肝脏和肌肉细胞中糖元的分解过程消耗水。
c.光合作用的光反应 部位:叶绿体囊状结构薄膜。
1酶H2O???2[H]?O2
2 d.有氧呼吸的第二阶段部位:线粒体。
酶2C3H4O3?6H2O???6CO2?20[H]?能量
e.ATP的水解过程部位:细胞质基质、叶绿体基质、线粒体等。
酶ATP?H2O???ADP?Pi?能量
f.ATP水解成ADP和Pi时消耗水。
②细胞中产生水的结构及代谢
a.在叶绿体的基质中通过暗反应合成有机物的过程产生水。 b.在线粒体中通过有氧呼吸的第三阶段产生水。 c.核糖体上通过氨基酸的脱水缩合作用产生水。 d.高尔基体上通过台成纤维素产生水。 e.细胞核在DNA复制过程中产生水。
f.动物肝脏和肌肉中合成糖元时产生水。 g.ADP生成ATP时产生水。 (4)水的排出
①植物:蒸腾作用(占95%~99%);叶片的吐水;随某些分泌物排出,如浆汁等。 ②动物:呼出的气体中的水蒸气;汗液中的水;尿液中的水;随某些分泌物排出,如泪液、消化液等。
(5)小结:水与光合作用、细胞呼吸
水既是光合作用和呼吸作用的原料,也是光合作用和呼吸作用的产物。光合作用和呼吸作用过程所需要的水和产生的水在植物的整个水分代谢过程中所占的比例是很小的,几乎可以忽略不计。但充足的水分对于维持细胞及其叶绿体的正常形态和光合作用、呼吸作用的正常进行是必需的,如果缺水就使细胞内的环境变得不利于光合作用的进行.叶片缺水萎蔫后气孔关闭,外界C0:不能进入叶片内部是缺水限制光合作用进行的一个主要因素。水分对呼吸作用的影响主要表现在:种子的含水量在一定范围内与呼吸作用强度呈正比例关系,原因是种子吸水后,种子内水解淀粉的酶活性迅速增高,淀粉被水解成葡萄糖,使呼吸作用的底物增加导致呼吸作用强度增加;充足的水分也是维持细胞和线粒体的正常形态和呼吸酶系统发挥催化效率的必要条件。叶片细胞在一定范围内失水会使呼吸作用增强,原因是细胞内的水分不足时,水解类酶的活性就会增强,将细胞内不溶性的糖转变成可溶性的糖,从而使呼吸作用的底物增加,呼吸作用强度增强。这种特性对植物来讲是对环境的一种很好的适应,细胞内可溶性物质的增加会使细胞内溶液的浓度增加,有利于保持细胞内的水分。 4.人体内的水平衡及其调节
人体内水平衡的调节是通过调节水的摄入量与排出量之间的平衡来实现的,肾脏中的肾小管和集合管对水分的重吸收能力是可以调节的。人体内感受水分状况的感受器是渗透压感受器,当渗透压感受器感受到血浆中的渗透压升高时,通过传人神经纤维的兴奋传到大脑皮层,通过产生渴觉来调节水的摄人量;传到下丘脑使下丘脑神经细胞分泌、并由垂体后叶释放的抗利尿激素(也称加压素)增加,从而促进肾小管和集合管对水分的重吸收,减少了尿的排出。当渗透压感受器感受到血浆中的渗透压下降时,下丘脑的神经细胞减少抗利尿激素的分泌,抑制垂体释放抗利尿激素,从而使肾小管和集合管对水的通透性降低,水的排出量增加。通过这种调节机制,人体的水分代谢保持了平衡。 5.水与生物的分布
水在陆地上的分布,决定了陆生生物的面貌。不论是在同一经度线的不同纬度线上,还是在同一纬度线的不同经度线上,水的分布郡是不均匀的。由于水资源的分布不均匀,导致生态系统类型的分布发生很大的变化。如我国从东到西为:森林一草原一荒漠一沙漠。在森林生态系统中,林下的阴生植物只能在阴湿的环境中生长,若上层的乔木被大量砍伐后,这些阴生植物就不能直接在阳光下生长,其原因是:在阳光直射下蒸腾作用过于旺盛,体内水分散失过多而导致死亡。阴生植物不能在阳生条件下生长的原因之一还是水的限制作用。在水域生态系统中,生活在淡水中的动、植物,不能生活在海洋中,原因是海水中盐浓度高、 渗透压高,这些动、植物不能从海水中吸收水分。海洋中的动、植物如让其生活在淡水中,水分就通过渗透作用大量进入体内导致代谢障碍,甚至引起死亡。所以高中生物教材上讲,在水域生态系统限制生物分布的因素不是水分而是盐度,就是这个道理。 6.水的污染
水和空气、食品是人类生命和健康的三大要素。在不同种类的生物体中,水大约占体重60%~95%,水是人类的宝贵资源,是生命之源。水污染在我国相当普遍,而且十分严重。造成水污染的物质主要有有机物、重金属、农药、过量的N、P等植物必需的矿质元素和致病微生物等。当水中的上述有害物质超出水体的自净能力(物理净化、化学净化、生物净化)
时,就发生了污染。而水中污染物主要来自未净化处理的工业废水、生活废水和医院废水等。不同污-染类型的净化过程不同。
五、正确区分病毒、原核生物和真核生物
细胞核 细胞类型 细胞大小 核膜 原核细胞 较小 真核细胞 较大 无 有 核仁 染色体 线粒体 质体 内质网 核糖体 高尔基体 中心体 无 有 无 有 无 有 无 有 无 有 有 有 无 有 无 有 细胞器 可所看出,原核细胞仅有核糖体,无其它形式的细胞器。在原核细胞中,DNA分子不与蛋白质结合,成游离态,所以一般讲原核细胞没有染色体,也就没有染色体变异,当然也不会遵循遗传的三大基体规律。由原核细胞构成的生物称为原核生物,主要包括两大类:细菌和蓝藻。由真核细胞构成的生物称为真核生物,地球上绝大多数的生物属于真核生物,如酵母菌、霉菌等真菌、绿藻(如水绵)、褐藻(如海带)、红藻(如紫菜)等藻类以及全部高等植物和动物。蓝藻没有叶绿体但有光合色素,能够进行光合作用。原核细胞也没有线粒体,但很多种类也能进行有氧呼吸,因为其与有氧呼吸有关的酶分布在细胞膜上。 细菌、真菌和病毒简介:
1、细菌:从形态上看可以分为三类:球菌、杆菌和螺旋菌。所有细菌都是单细胞的个体。有的细菌相互连接成团或长链,但每个个体都是独立生活的。从结构上看,细菌由细胞壁、细胞膜、细胞质组成,无成形细胞核,所以属于原核生物。有些细菌有鞭毛,可游动。以分裂生殖方式进行繁殖。从代谢方式上看,绝大部分属异养型,营腐生或寄生生活,如枯草杆菌、葡萄球菌、乳酸菌、痢疾杆菌、甲烷细菌等;极少数种类属自养型,如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等。
2、真菌:酵母菌、霉菌和蘑茹都属于真菌。酵母菌为单细胞生物,营腐生生活,是一种兼气性微生物,在有氧气时主要进行有氧呼吸,把葡萄糖分解为CO2和H2O,无氧时进行无氧呼吸,产生酒精和CO2,生殖方式在环境条件良好时通常为出芽生殖,发育到一定阶段时也可进行孢子生殖。霉菌的菌体是由许多菌丝组成的,每个菌丝就是一个细胞。生殖方式为孢子生殖。蘑菇是一类大型真菌,也由许多菌丝构成,细胞中不含叶绿素,营腐生生活,进行孢子生殖。
3、病毒:比细菌还小得多,一般在电子显微镜下才能看见,是一类无细胞结构的、专营寄生生活的生物。由于无细胞结构,就根本谈不上是真核生物或原核生物了。其结构通常由蛋白质的外壳和核酸的芯子两部分组成,是一类原始的生物。病毒不能独立生活,必须生活在寄主细胞中,一旦离开寄主细胞就不再有任何生命活动。根据寄主不同分动物病毒、植物病毒和细菌病毒;根据核酸种类分DNA病毒和RNA病毒。
二、细胞的增殖、分化、癌变和衰老
一、对减数分裂和有性生殖细胞形成过程的理解
1.正确区分染色单体、同源染色体、非同源染色体和四分体。同源染色体是形状、大小一般相同,一个来自父方,一个来自母方,且在减数第一次分裂过程中能两两配对(即联会)的一对染色体;而形状、大小不同,且在减数分裂时不联会的染色体叫非同源染色体。
在细胞分裂间期,由于染色体的复制,每条染色体形成两条完全一样的子染色体,但它们在同一个着丝点上连着,这样连接在同一个着丝点上的每条子染色体叫姐妹染色单体。
在减数第一次分裂时,由于同源染色体的联会,使得每对同源染色体中含有四条染色单
体,这时的一对同源染色体就叫一个四分体。
2.理解并掌握减数分裂中染色体和DNA数目的变化规律。在理解减数分裂过程的基础上,分析减数分裂过程中的染色体、染色单体和DNA的变化情况,为便于掌握可绘制成表格,并能将其转换为曲线形式。
3.掌握有丝分裂和减数分裂的区别,仔细分析、比较有丝分裂和减数分裂的过程及其不同时期的特点,归纳它们的相同点和不同点。为了便于分析和识记也可绘制成表格,主要从染色体复制次数、细胞分裂次数等方面比较。另外,对减数第一次分裂和减数第二次分裂的过程和特点也需要分析比较。 二、正确理解同源染色体
同源染色体是形状、大小一般相同,一条来自父方,一条来自母方,且在减数第一次分裂过程中能两两相配对(即联会)的一对染色体。
人体x、y这对性染色体,形状、大小差别大,但有同源部分,减数分裂过程中能联会,是一对同源染色体;水稻单倍体(n)经秋水仙素处理后,染色体加倍的水稻(2n)中形状、大小相同的一对染色体,在减数分裂中能联会,但不是一条来自父方,一条来自母方,也称同源染色体;所以,同源染色体从根本上说是减数分裂过程中能联会的一对染色体。
含同源染色体的细胞: 受精卵→体细胞????精(卵)原细胞→初级精(卵)母细胞 减数I↓ 进入减I??次级精(卵)母细胞 不含同源染色体的细胞: 精子?? 另外,无核细胞:哺乳动物成熟红细胞、植物筛管细胞以及极核、雄蜂体细胞等都不含
同源染色体。
三、有丝分裂和减数分裂图像的鉴别 鉴别某一细胞图像属于哪种细胞分裂,是本专题中经常考查的内容。这里以二倍体生物为例,说明一下“三看鉴别法”:第一,看细胞中染色体数目。若为奇数,一定是减数第二次分裂,且细胞中一定无同源染色体;若为偶数,继续往下鉴别。第二,看细胞中有无同源染色体。若无同源染色体,一定是减数第二次分裂;若有同源染色体,进行第三看。第三,看细胞中同源染色体的行为。若出现联会、四分体、着丝点位于赤道板两侧、同源染色体分离等现象,一定是减数第一次分裂;若无上述同源染色体的特殊行为,则为有丝分裂。另外,需要注意的是,如果是多倍体或是单倍体生物的细胞,则需仔细考虑再作判断。 四、细胞的全能性
细胞全能性是指生物体细胞都具有使后代细胞发育成完整个体的潜能。除哺乳类成熟的红细胞、植物导管细胞等外,具有完整细胞结构的细胞都具有全能性,因为细胞内含有该物种特有的全套遗传物质或者含有发育成一个完整个体的全部基因。细胞全能性的体现必须满足离体、无菌、所需各种营养物质、植物激素、适宜温度、PH等环境条件。没有离体在生物体内的细胞没有表现出全能性,而是分化成不同的组织和器官,这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。不同的细胞体现细胞全能性的难易程度不同,受精卵最容易,其次是生殖细胞、体细胞,且植物细胞比动物细胞容易,保持分裂能力分化程度低的细胞比高度分化的细胞容易。高度分化的动物细胞全能性受到限制,但是它的细胞核仍然保持全能性,能在一定条件下(如将其移植到卵细胞中)表现出来,有完整细胞结构的细胞具有全能性不等于就能体现全能性,体现全能性必须要发育成完整个体。
减II
三、生物的新陈代谢
一、影响光合作用速度的曲线分析及应用 因素 图像 关键点的含义 A点光照强度为0,此时只进行呼吸作用,释放CO2的量,表明此时的呼吸强度。AB段表明随光照强度加强,光合作用逐渐加强,CO2的释放量逐渐减少,有一部分用于光合作用;到B点时,呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强度=呼吸作用强度,称B点为光补偿点(植物白天光照强度应在光补偿点以上,植物才能正常生长)。BC段表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到C点以上不再加强了。C点为光合作用的饱和点。 在生产上的应用 (1)适当提高光照强度 (2)延长光合作用时间(例:轮作) (3)对温室大棚用无色透明玻璃 (4)若要降低光合作用则用有色玻璃。如用红色玻璃,则透红光吸收其他波长的光,光合能力较白光弱。但较其他单色光强。 单因子影响 光照强度