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2019人教版高中生物必修1《分子与细胞》

01

第1章 走近细胞

第1节 细胞是生命活动的基本单位

一、细胞学说及其建立过程：

（一）主要建立者：德国科学家施莱登和施旺

（二）建立时间：分别于1838年和1839年

（三）要点：

1．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；

2．细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用；

3．新细胞是由老细胞分裂产生的。

（四）意义：

1.揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。

2.打破了在植物学和动物学之间的壁垒，促使解剖学、生理学、胚胎学等学科获得了共同的基础，催生了生物学的问世。

3.使生物学的研究进入细胞水平，并为后来进入分子水平打下基础。

4.细胞学说中细胞分裂产生新细胞的结论，不仅解释了个体发育，也为后来生物进化论的确立埋下了伏笔。被恩格斯列入19世纪自然科学三大发现之一。

（五）建立过程：

二、科学方法—归纳法：

（一）定义：归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。

（二）举例：从观察到植物的花粉、胚珠、柱头等的细胞都有细胞核，得出植物细胞都有细胞核这一结论，运用的就是归纳法。

（三）种类：

1．不完全归纳法：科学研究中经常运用。

（1）举例：根据部分植物细胞都有细胞核而得出植物细胞都有细胞核这一结论，就是运用了不完全归纳法。

（2）特点：得出的结论可能可信，可用来预测和判断，不过，需注意存在例外的可能。

2．完全归纳法：如果观察了所有类型的植物细胞，并发现它们都有细胞核，才得出植物细胞都有细胞核的结论，就是完全归纳法。

三、细胞是基本的生命系统：

（一）从功能角度分析：

1．从生物类型角度看：

（1）单细胞生物能够独立完成生命活动。

（2）多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动。

【知识整合】

1．你知道病毒属于哪一类生物吗？

答：非细胞生物

2．病毒是如何生活和繁殖的？其生命活动能否离开细胞？

答：病毒寄生在宿主活细胞中，利用活细胞中的物质生活和繁殖。 不能

3．根据病毒的生活方式，如何来培养病毒？

答：用相应的宿主活细胞来培养。

2．从生命现象角度看：

（1）细胞代谢是动植物各种生理活动的基础。

（2）细胞增殖、分化是生长发育的基础。

（3）细胞内基因的传递和变化是遗传与变异的基础。等等。

结论：说明细胞是生命活动的基本单位，生命活动离不开细胞。

（二）从结构角度分析：

生命系统的结构层次：

【相关信息】

系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。比如，你的身体是由许多器官在结构上相互联系、在功能上相互配合而形成的整体，因此可以看作一个系统。

【知识归纳】

1．能完整地表现出各种生命活动的最微小的层次是什么？最大的生命系统是什么？

答：细胞　生物圈

2．动植物在微观层次上有什么区别？

答：植物无系统层次，直接由器官构成个体。

3．单细胞生物在生命系统中属于什么层次？

答：细胞层次和个体层次。

4．一个分子或一个原子也是一个系统吗？它们是不是生命系统？理由是什么？

答：是，但不是生命系统，生命系统能完成一定的生命活动，单靠一个分子或一个原子是不可能完成的。

结论：无论从结构上还是功能上，细胞都属于生命系统的最基本层次。各层次生命系统的形成、维持和运转都以细胞为基础，包括生态系统的能量流动和物质循环。因此说细胞是基本的生命系统。

第2节 细胞的多样性和统一性

一、观察细胞：

（一）比较观察：观察题图，结合初中知识，分析动植物细胞、不同植物细胞、不同动物细胞结构上的异同：

（二）【探究·实践】使用高倍镜观察几种细胞：

二、原核细胞和真核细胞：

（一）原核细胞与真核细胞的比较：

（二）蓝细菌和其他细菌的比较：

【知识解析】

1． “菌”类有的是原核生物，有的是真核生物，判断方法如下表：

注：乳酸菌、固氮菌等也是细菌。

2．原核生物除了细菌外，还包括放线菌、支原体、衣原体等。

3．支原体可能是最小、最简单的单细胞生物，也是原核生物，没有细胞壁。

结论：不同细胞结构上的相似性，说明了细胞的统一性；不同细胞在形态、结构、功能上的差异性，说明了细胞具有多样性。

02

第2章 组成细胞的分子

第1节 细胞中的元素和化合物

一、组成细胞的元素：

（一）特点：

1．非生物与细胞中的元素比较：

分析教材【问题探讨】表格中的数据，得出：

（1）结论：

①组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。

②细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。

（2）原因：生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的。

2．动植物细胞比较：

分析教材【思考·讨论】“玉米细胞和人体细胞部分元素及含量”表格中的数据，得出结论：各种生物的细胞不同，成分不尽相同。

（二）种类：常见有20多种，可分为：

1．大量元素（含量较多）：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。

2．微量元素（含量很少）：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。

【方法规律】谐音记忆法记忆微量元素：

铁（Fe）猛（锰－Mn）碰（硼－B）新（锌－Zn）木（钼－Mo）桶（铜－Cu）

3．含量最多的4种元素：C、H、O、N（原因与组成细胞的化合物有关）。

（三）存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质，等等。

二、组成细胞的化合物：

（一）种类及含量：

其中，含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。

（二）【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质：

1．实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。

（1）还原糖的鉴定：还原糖（如葡萄糖、果糖）中的基团－CHO，与Cu(OH)2（斐林试剂）发生作用，生成砖红色的Cu2O沉淀，即：－CHO＋2Cu(OH)2→－COOH＋Cu2O↓＋2H2O（加热条件下）

（2）脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）。

（3）蛋白质鉴定：蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发生作用（在碱性溶液中与Cu2 反应），产生紫色反应。

2．目的要求：尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质。

3．材料用具：详见教材实验相关内容。

4．方法步骤：

（1）还原糖的检测和观察：

①检测：

●加样液：向试管内注入2 mL待测组织样液。

●加鉴别试剂：向试管内注入1 mL斐林试剂。振荡试管，使溶液混合均匀，此时呈现蓝色。

●加热：将试管放进盛有50～65℃温水的大烧杯中，加热约2 min。

②现象：蓝色→棕色→砖红色沉淀

【知识解析】鉴定还原性糖时，用甘蔗或甜菜可以吗？

答：不可以，因为甘蔗和甜菜含有的是蔗糖，是非还原性糖。

（2）脂肪的检测和观察：

①检测：

●取材：取浸泡过的花生种子，去掉种皮。

●切片：用刀片将子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。

●制装片：

○从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央。

○在花生子叶片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min。

（如用苏丹Ⅳ染液，染色1min）。

○用吸水纸吸去染液，滴1～2滴50%的酒精，洗去浮色。

○用吸水纸吸去子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。

●观察：在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移至视野中央，将影像调清楚，再转换高倍镜观察。

②现象：脂肪小颗粒被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）。

3．蛋白质的检测和观察：

①检测：

●加样液：向试管内注入待测组织样液2 mL。

●加鉴别试剂：向试管内注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀。再加入4滴双缩脲试剂B液，摇匀。

②现象：蓝色→紫色

【知识归纳】斐林试剂和双缩脲试剂有什么不同？

提示：

第2节 细胞中的无机物

一、组成细胞的元素：

（一）特点：

1．非生物与细胞中的元素比较：

分析教材【问题探讨】表格中的数据，得出：

（1）结论：

①组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。

②细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。

（2）原因：生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的。

2．动植物细胞比较：

分析教材【思考·讨论】“玉米细胞和人体细胞部分元素及含量”表格中的数据，得出结论：各种生物的细胞不同，成分不尽相同。

（二）种类：常见有20多种，可分为：

1．大量元素（含量较多）：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。

2．微量元素（含量很少）：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。

【方法规律】谐音记忆法记忆微量元素：

铁（Fe）猛（锰－Mn）碰（硼－B）新（锌－Zn）木（钼－Mo）桶（铜－Cu）

3．含量最多的4种元素：C、H、O、N（原因与组成细胞的化合物有关）。

（三）存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质，等等。

二、组成细胞的化合物：

（一）种类及含量：

其中，含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。

（二）【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质：

1．实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。

（1）还原糖的鉴定：还原糖（如葡萄糖、果糖）中的基团－CHO，与Cu(OH)2（斐林试剂）发生作用，生成砖红色的Cu2O沉淀，即：－CHO＋2Cu(OH)2→－COOH＋Cu2O↓＋2H2O（加热条件下）

（2）脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）。

（3）蛋白质鉴定：蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发生作用（在碱性溶液中与Cu2 反应），产生紫色反应。

2．目的要求：尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质。

3．材料用具：详见教材实验相关内容。

4．方法步骤：

（1）还原糖的检测和观察：

①检测：

●加样液：向试管内注入2 mL待测组织样液。

●加鉴别试剂：向试管内注入1 mL斐林试剂。振荡试管，使溶液混合均匀，此时呈现蓝色。

●加热：将试管放进盛有50～65℃温水的大烧杯中，加热约2 min。

②现象：蓝色→棕色→砖红色沉淀

【知识解析】鉴定还原性糖时，用甘蔗或甜菜可以吗？

答：不可以，因为甘蔗和甜菜含有的是蔗糖，是非还原性糖。

（2）脂肪的检测和观察：

①检测：

●取材：取浸泡过的花生种子，去掉种皮。

●切片：用刀片将子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。

●制装片：

○从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央。

○在花生子叶片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min。

（如用苏丹Ⅳ染液，染色1min）。

○用吸水纸吸去染液，滴1～2滴50%的酒精，洗去浮色。

○用吸水纸吸去子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。

●观察：在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移至视野中央，将影像调清楚，再转换高倍镜观察。

②现象：脂肪小颗粒被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）。

3．蛋白质的检测和观察：

①检测：

●加样液：向试管内注入待测组织样液2 mL。

●加鉴别试剂：向试管内注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀。再加入4滴双缩脲试剂B液，摇匀。

②现象：蓝色→紫色

【知识归纳】斐林试剂和双缩脲试剂有什么不同？

提示：

第3节 细胞中的糖类和脂质

一、糖类

（一）功能：糖类是主要的能源物质。

（二）元素组成：C、H、O。多数糖中的原子数H:O＝2:1，类似H2O，故糖类又称为碳水化合物，简写为(CH2O)。

（三）种类：葡萄糖

1．单糖：

（1）结构：不能水解的糖类。

（2）特点：可被细胞直接吸收。

（3）举例：

①葡萄糖：分子式是C6H12O6，是细胞生命活动的主要能源物质。

②其他单糖：果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖等。

【知识梳理】单糖的分类：

根据组成单糖的碳原子数，可分为五碳糖和六碳糖：

①五碳糖：

●核糖：分子式是C5H10O5，结构式如下图（左），是组成RNA的成分。

●脱氧核糖：分子式是C5H10O4，结构式如下图（右），是组成DNA的成分。

②六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖等。

2．二糖：

（1）结构：由两分子单糖脱水缩合而成，其分子式为C12H22O11。

（2）特点：一般要水解成单糖后才能被细胞吸收。

（3）举例：

①植物：

●蔗糖：

○举例：红糖、白糖、冰糖都是蔗糖

○存在或分布：甘蔗、甜菜，大多数蔬菜、水果中。

●麦芽糖：发芽的小麦等谷粒中含量丰富。

②动物：

●乳糖：人和动物的乳汁中含量丰富。

3．多糖：

（1）特点：生物体内的糖类绝大多数以多糖形式存在。

（2）结构：是由多个葡萄糖分子脱水缩合而成，其通式为(C6H10O5)n。

（3）举例：

①植物：

●淀粉：

○来源：通过光合作用合成。

○作用：植物细胞中的储能物质。

○存在或分布：玉米、小麦、水稻的种子中，马铃薯、山药、甘薯等植物的变态茎或根以及一些植物的果实中。

○特点：人体摄入的淀粉，必须消化分解成葡萄糖，才能被细胞吸收利用。

●纤维素：

○存在或分布：棉、棕榈和麻类中的纤维细丝，植物茎秆和枝叶中的纤维，植物细胞的细胞壁。

○特点：不溶于水，在人和动物体内很难被消化，草食动物也需借助某些微生物才能将其分解。

②动物：

●糖原：

○分布：人和动物的肝脏和肌肉。

○作用：人和动物细胞中的储能物质。

【知识拓展】肝糖原和肌糖原的作用：

肝糖原的作用是维持血糖含量的相对稳定；肌糖原的作用是为肌肉活动提供能量。

●几丁质（壳多糖）：

○分布：广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。

○用途：几丁质及其衍生物在医药、化工等方面有广泛的用途。例如，废水处理、制作食品的包装纸和食品添加剂、制作人造皮肤，等等。

【知识解析】几种多糖都是由多个葡萄糖分子脱水而成，为什么它们从形态到功能上存在很大的不同？

答：主要是由于这些物质的结构不同，这就如同组成金刚石和石墨的成分都是碳（如下图），但是它们的物理特性却相差悬殊，这主要是由于分子内部排列不同造成的。