基础生命科学导论第4章生命结构基础-细胞
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⽣命科学导论第4章⽣命的多样性知识点总结第七章微⽣物⽣命的多样性第⼀节⽣命多样性和物种⼀、⽣命多样性(⼀)⽣命多样性的概念⽣命多样性亦称⽣物多样性(biodiversity ):指⽣命有机体的种类和变异性及其与环境形成的⽣态复合体以及与此相关的各种⽣态过程的总和。
包括动物、植物、微⽣物和它们所拥有的基因以及它们与其⽣存环境形成的复杂的⽣态系统和⾃然景观。
(⼆)⽣物多样性的类型1. 遗传多样性2. 物种多样性3. ⽣态系统多样性4. 景观多样性1. 遗传多样性(genetic diversity)⼴义的遗传多样性:指地球上所有⽣物所携带的遗传信息的总和。
狭义的遗传多样性:指⽣物种内不同群体之间或同⼀群体内不同个体之间的遗传变异的总和(世界资源研究所,WRI)。
●遗传多样性是⽣物多样性的内在形式●⽣物种内不同群体:⽣态型、变种、亚种、品种、品系等。
2. 物种多样性(⼀)概念:物种多样性是⽣物多样性在物种上的表现形式,反映了地球上⽣物有机体的复杂性,是⽣物多样性研究的核⼼内容。
(⼆)分布:10000⽶深海……硫细菌、4.5 千⽶深的地层中……细菌、74-85千⽶⾼空……微⽣物3. ⽣态系统多样性(1)包含内容:⽣物圈内物种集合的空间多样性,包括:⽣物圈⽣境多样性、⽣物群落多样性、⽣态过程的多样化、⽣态系统内⽣境差异、⽣态过程变化多样性。
(2)意义:⽣态系统多样性是维持物种多样性和遗传多样性的保证。
4. 景观多样性(landscape diversity)●景观:多种多样⽣态系统在⼀定地区内的镶嵌分布格局。
景观是⼈与环境在时间和空间上相互作⽤的产物。
●景观在结构、功能以及随时间变化(即动态)的复杂性。
⼆、物种的概念及其命名法(⼀)物种的概念和定义不同专业的⽣物学家对物种的概念有不同的理解。
现代遗传学认为:物种是⼀个具有共同基因库、与其他类群有⽣殖隔离的群体⽣物学家认为:物种是⽣物世界发展的连续性与间断性的同⼀的形式。
高一必修生物第四章知识点生命的基础单位——细胞生物体的组织结构是由细胞构成的,细胞是生命的基础单位。
细胞的结构包括细胞膜、细胞质和细胞核。
细胞的组成部分1. 细胞膜:细胞的外层,由脂质双分子层和蛋白质组成,起到物质交换和细胞保护的作用。
2. 细胞质:细胞膜和细胞核之间的胞内物质,包括细胞器和胞质基质。
3. 细胞核:细胞的控制中心,包含遗传物质DNA,通过核膜与细胞质隔开。
细胞的分类根据是否有细胞核,细胞可分为原核细胞和真核细胞。
1. 原核细胞:细胞没有细胞核,遗传物质直接存在于细胞质中,例如细菌。
2. 真核细胞:细胞有细胞核,遗传物质存储在细胞核中,例如人类细胞。
细胞的功能1. 细胞营养:细胞通过细胞膜对外界物质进行吸收和排泄,实现营养的摄取和废物的排除。
2. 细胞代谢:细胞内进行物质合成、分解和转化的过程,包括蛋白质合成、能量代谢等。
3. 细胞增殖:细胞通过分裂产生新的细胞,实现生长和发育。
原核细胞和真核细胞的区别原核细胞和真核细胞在结构和功能上存在以下差异:1. 细胞结构:原核细胞缺乏细胞核和细胞器,真核细胞具有明显的细胞核和多种细胞器。
2. 生物功能:原核细胞的代谢和增殖过程相对简单,真核细胞的代谢和增殖过程更为复杂和多样化。
3. 遗传物质:原核细胞的遗传物质直接存在于细胞质中,真核细胞中的遗传物质存储在细胞核中。
细胞的分裂细胞的分裂是指一个细胞分裂成为两个细胞的过程,包括有丝分裂和无丝分裂两种方式。
有丝分裂有丝分裂包括有丝分裂前期、有丝分裂中期、有丝分裂后期和有丝分裂末期等多个阶段,其中有丝分裂前期最为复杂。
1. 有丝分裂前期:细胞核开始准备分裂,染色体逐渐变短、增厚,核膜和核仁消失。
2. 有丝分裂中期:染色体在细胞质中排列成纺锤形,细胞质中出现纺锤体。
3. 有丝分裂后期:染色体在纺锤体的引导下分裂成两个相同的染色体,纺锤体会收缩,细胞膜开始准备分裂。
4. 有丝分裂末期:细胞膜分裂形成两个细胞,同时核膜和核仁重新出现。
生命的结构基础——细胞一、细胞的形状细胞的形状千姿百态,多种多样。
有球形或近似球形的,如卵细胞、植物花粉母细胞;有呈筒状,如水绵细胞;管状的如植物筛管细胞;扁圆形的如人的红细胞;梭形的如平滑肌肌细胞;也有无一定形状的如单细胞的变形虫,它的形态处于不断变化之中。
尽管细胞的形状各异,但它们的形态结构总与它的功能相适应。
红细胞扁圆形,有利于在血管中快速流动;肌细胞呈细长或梭形,利于附着和伸缩;卵细胞较大,含营养物质多,利于供受精卵发育之需要;精子细长状,有鞭毛,利于运动;神经细胞有长的轴突,利于传导兴奋等。
二、细胞的大小细胞的体积很小,肉眼一般是看不见的,需要借助显微镜才能看到。
在显微技术和电镜技术中常用的单位有:微米(μm或μ)、纳米(又叫毫微米nm)和埃三种。
1米=102厘米=106微米=109纳米=1010埃细胞的直径多在10~100微米之间。
有的很小,如支原体,其直径为0.1~0.2微米,是最小的细胞;细菌的直径一般只有1~2微米。
但也有少数细胞较大,如番茄、西瓜的果肉细胞直径可达1毫米;棉花纤维细胞长约1~5厘米,而某些植物纤维细胞亦可长达1米;最大的细胞,是鸟类的卵(鸟类的蛋只有其中的蛋黄才是它的细胞,卵白是供发育用的营养物质,不属于细胞部分),如鸵鸟蛋卵黄直径可达5厘米。
细胞的大小与生物体的大小没有相关性。
参天的大树与新生的小苗;大象与昆虫,它们的细胞大小相差无几。
鲸是最大的动物,但它的细胞并不大。
生物体积的加大,主要是细胞数目的增多,而不是体积的增大。
三、细胞的分类构成生物体的细胞可以分为两大类:原核细胞和真核细胞。
原核细胞代表原始形式的细胞,结构简单,只有一些低等的生物,如细菌、蓝藻等是由原核细胞构成的。
真核细胞结构复杂,大多数生物都是由真核细胞所构成。
1、原核细胞的基本结构原核细胞体积较小,一般为1~10微米。
支原体是原核生物中最小的,细胞大小约0.1~0.25微米,与病毒颗粒大小相似,但支原体不同于病毒,含DNA和RNA及各种酶,能在人工培养基上独立生活。
1、美国一项针对男性的研究显示美国一项针对男性的研究显示,,每天哪怕只喝一罐一罐330ml 330ml 330ml含糖饮料含糖饮料含糖饮料,,无论是碳酸饮料还是果汁饮料,会使心脏病发作几率升高几率升高20%20%。
2、哈佛公共卫生学院哈佛公共卫生学院营养学系研究小组通过分析营养学系研究小组通过分析“4288342883名男性的饮食习惯和健康状况名男性的饮食习惯和健康状况名男性的饮食习惯和健康状况。
调查对象在19861986至至20082008年间每两年接受一次相关问卷调年间每两年接受一次相关问卷调查,期间共报告期间共报告368336833683例心脏病发作例心脏病发作例心脏病发作。
3、研究人员综合考虑研究人员综合考虑吸烟吸烟吸烟、、饮酒饮酒、、服用维生素服用维生素、、家族病史家族病史、、运动量运动量、、身高体重指数等因素后的结果显示身高体重指数等因素后的结果显示,,与不喝含糖软饮的人相比与不喝含糖软饮的人相比,,每天喝一罐饮料的人心脏病发作几率升高喝一罐饮料的人心脏病发作几率升高20%20%20%;;每天喝两罐软饮每天喝两罐软饮,,心脏病发作几率升高发作几率升高42%42%42%;;喝三罐软饮喝三罐软饮,,心脏病发作几率升高心脏病发作几率升高69%69%69%。
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(此前的此前的研究也已发现女性常喝软饮会导致同样问题研究也已发现女性常喝软饮会导致同样问题))4、血液检测结果显示血液检测结果显示,,常喝含糖饮料与体内导致炎症常喝含糖饮料与体内导致炎症,,是导致心脏病的因素之一的因素之一。
此外此外,,常喝含糖饮料的人通常血脂高常喝含糖饮料的人通常血脂高,,而高密度脂蛋白水平较低水平较低。
一、一罐糖软饮与心脏病(循环循环,,12/3)应该多喝什么?二、全球首例母体内胎儿肺部手术成功(13/3,西班牙医院西班牙医院))胎儿手术胎儿手术。
1、20102010年底年底年底333333岁的孕妇通过超声波判断岁的孕妇通过超声波判断岁的孕妇通过超声波判断,,体内2626周胎儿一侧支气管未与中心气管正常连周胎儿一侧支气管未与中心气管正常连接,面临出生死亡问题面临出生死亡问题,,而接受手术而接受手术。
2、手术需要最短时间1)医生仅用仅用303030分钟分钟,用超声波引导尾部带有摄像头的内窥镜到达子宫摄像头的内窥镜到达子宫,,通过胎儿口部到达胎儿肺部达胎儿肺部,,将右边的支气管与中心气管衔接上接上,,然后快速并安全地移除内窥镜然后快速并安全地移除内窥镜。
2)为什么?是避免胎儿心脏倒灌液体和早产的风险的风险。
3、结果结果,,手术手术111111周后周后周后,,2.52.5公斤健康活泼的胎公斤健康活泼的胎儿足月顺利出生儿足月顺利出生。
4、影响影响——————支气管壁薄如烟纸支气管壁薄如烟纸支气管壁薄如烟纸,,而且很靠近心脏。
是全球首个为胎儿进行这类极度精细的手术手术,,且一举成功且一举成功。
?精密仪器和高超技术!1、生命世界能量的源泉——太阳能1)光合作用:光能+CO2+H2O→糖类物质植物细胞叶绿体是光合作用细胞器;由叶绿体膜,类囊体,基质三部分组成;其结构特点:三层膜三个腔叶绿体外膜/内膜/类囊体膜,膜间隙/基质/类囊体腔。
2)光合作用过程:光反应→活跃化学能(电子传递/光合磷酸化的光反应)→类囊体膜内外完成;暗反应CO2固定→稳定化学能→基质中完成(羧化和还原→将CO形成3碳糖,RuBP再生,C3植物RuBP羧化酶)。
C4和CAM途径植物:3)C4CO2(磷酸烯醇①共同在两种酶的参与下完成两次固定CO3CCO2→→3C式丙酮酸→CO2→苹果酸→丙酮酸+ CO糖);②磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶与CO的亲和力比21,5-二磷酸核酮糖羧化酶高,C4&CAM途径;C4植物的生产率比C3能利用低浓度的COCO2植物高。
③分别在不同空间相同时间或不同时间相同空固定;CAM植物的特点?CO间完成两次CO22、生物体能量的取得——生物通过有机分子的氧化生成生物体的能量通币ATP(糖的无氧酵解、有氧三羧酸循环和呼吸链)。
3、生物体内代谢网络复杂而精细(蛋白质的合成、加工、运送)。
在哪进行?第四章细胞—生命活动的基本单位一、细胞学说建立二、细胞的结构和功能三、细胞分裂和细胞周期四、细胞分化、衰老与死亡;细胞的种类和寿命思考题1、简述真核细胞细胞器的结构特征及功能。
2、原核细胞与真核细胞最主要的不同点?植物细胞与动物细胞的不同点?3、细胞的共性表现在哪几方面?4、什么是细胞周期?5、细胞增殖有哪几种形式?一、细胞学说的建立1、细胞学说的主要的内容细胞的发现和命名17世纪中叶,显微镜被用于生物学研究,用显微镜观察来自树皮的木栓,看到一个个“小室”结构,称之谓“Cell”(细胞)。
英国科学家霍克R.Hook,1635-1703),岁成为英国皇家学荷兰人列文虎克(Antoni vonLeeuwenhoek,1623-电子显微镜细胞内部结构发现并传染性活性成份”,细胞是生命活动基本单动物细胞模式图质膜高尔基体溶酶体线粒体内质网细胞核部!磷脂个极性非极性的胆固醇分子的3位羟在水中的脂双层微囊应用?在水环境中,这几类分子会自发形成脂双层微囊。
细胞质膜的框架——脂双分子层,还有蛋白质“镶嵌”在其中。
1972年提出的流动镶嵌学说, 强调了生物膜中脂分子和蛋白质分子的不对称性和流动性(运动)。
这样的膜结构不但用以组成细胞质膜,还可以分割形成各种细胞器;所以, 统称生物膜—包括质膜和内膜系统。
生物膜的功能:容器、屏障和通道等。
细胞质膜结构2)细胞核 由两层生物膜围成,遗传信 息贮藏在核内,是 DNA 复制和 RNA 合 成的场所。
细胞分裂间期细胞核由核膜 染色质 核基质 核仁四部分组成。
细胞核的功能:保持细胞世代间的连续 性,控制细胞的代谢活动。
细胞核结构3)内质网 由单层生物膜围成(囊状、 管状和小泡状) 两种类型 粗面内质网(?)光面内质网 功能:除核酸外,是重要生物大分子的合成(蛋白质、糖类和脂类)和分泌的场所; 光面内质网还具解毒和离子调节的作用。
(Ca2+)内质网结构高尔基体——4)高尔基体或高尔基器:由单层生物膜围成,与蛋白质 修饰和分泌有关; 功能:细胞分泌物最后加工和包 装的场所。
高尔基体结构 细胞内“消化系统”——5)溶酶体动物细胞内由单层生物膜围成,溶酶体 内含多种酸性水解酶。
根据有无降解物分 为3种类型 初级溶酶体次级溶酶体 残余小体功能:生物大分子分解的场所;被看作细 胞内复杂而精细的“消化系统”。
溶酶体结构(高尔基扁囊端膨大脱离生成溶酶体)能量制造——6)线粒体 由双层生物膜围成囊状结构 (内外两层膜套叠而成); 结构特点:两层膜和两个腔(外 膜、内膜、膜间隙和基质); 功能:生物氧化、产生能量的 场所(氧化磷酸化,合成ATP)。
无膜结构——7)细胞质(原生质)有多种蛋白质和 酶,是糖酵解和糖元合成等反应场所。
8)细胞质骨架 由蛋白质(微管蛋白,肌 动蛋白和中间纤维蛋白)组装而成; 功能:维持细胞形状及内部结构的有序性 (利于细胞运动、分化及信息传递等)多 方面发挥作用。
微管微丝中间纤维细胞骨架结构细胞骨架的功能示意9)核糖体——蛋白质合成的场所由RNA 和蛋白质形成的颗粒,真核细胞中以游离形式存在和附着在内质网上。
核糖体((70S & 80S))由大小亚基组成。
2、植物细胞的典型结构与动物细胞相比, 有几点不同:植物细胞动物细胞细胞壁溶酶体叶绿体间隙连接液泡无有液泡胞间连丝无细胞壁植物细胞结构壁——②原生质体4、原核细胞与真核细胞结构上——主要的差别:细菌细胞与动、植物细胞相比,结构要简单的多。
最主要的差别:1)细菌细胞没有核膜(无细胞核),核染色质——一大的环状DNA分子,形成类核区(亦称拟核);2)细菌细胞也没有以膜为基础的其它各种细胞器。
细菌细胞的一般结构鞭毛特殊结构菌毛基本共性核外DNA?6、依据有无细胞核,整个生命世界可以区分为两大类:原核生物真核生物细菌植物放线菌动物蓝藻等真菌(霉菌、酵母)病毒的地位?不确定!三、细胞分裂和细胞周期1、为什么会有细胞分裂?随着细胞生长,细胞体积增大,而细胞表面积和体积之比(表面积/体积)却在变小。
存在问题?活细胞不断进行新陈代谢,细胞表面担负着输入养分,排出废物的重任。
随着体积增大, 表面积/体积比值下降,意味着代谢速率的受限和下降。
细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积,维持一定的生长速率的重要措施。
半径增大4倍体积增大64倍表面积增大16倍表面积/体积从3/1下降到0.7/1(4倍)表面积/体积的比值老鼠> 大象老鼠重25克,大象重4吨;表面积/体积,老鼠是大象的24倍;所以,老鼠的代谢速率大于大象!细菌细胞分裂时间不均!放射性同位素——H3-T细胞周期分裂分 分 分分裂分。