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-/ 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） 化学元素 必需元素 大量元素 有害元素 微量元素 基本元素：C、H、O、N 主要元素：C、H、O、N、P、S 最基本元素：C 非必需元素 无害元素 C、H、 O、N、 P、S、 K、Ca、 Mg Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等 Al、Si等 Pb、Hg等 1.1化学元素与生物体的关系 1.2生物体中化学元素的组成特点 不同种生物体中化学元素的组成特点 元素种类大体相同 C、H、O、N四种元素含量最多 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 水 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 无机盐 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） 糖类 单糖 二糖 多糖 C、H、O 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） 脂质 脂肪 磷脂（类脂） 固醇 C、H、O C、H、O、N、P C、H、O 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 蛋白质 单纯蛋白（如胰岛素） 结合蛋白（如糖蛋白） C、H、O、N、S （Fe、Cu、P、Mo……） 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 核酸 DNA RNA C、H、O、N、P 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） 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 ……………………………………① 蛋白质的相对分子质量 …………………………………………② 或者 …………………………………………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 C、H、O、N、P、Fe、Cu…… 离子和（或）分子 其它成分 蛋白质 1.7核酸的基本组成单位 名称 基本组成单位 核酸 核苷酸（8种） 一分子磷酸（H3PO4） 一分子五碳糖 （核糖或脱氧核糖） 核苷 一分子含氮碱基 （5种：A、G、C、T、U） DNA 脱氧核苷酸 （4种） 一分子磷酸 一分子脱氧核糖 脱氧核苷 一分子含氮碱基 （A、G、C、T） RNA 核糖核苷酸 （4种） 一分子磷酸 一分子核糖 核糖核苷 一分子含氮碱基 （A、G、C、U） 1.8生物大分子的组成特点及多样性的原因 名称 基本单位 化学通式 聚合方式 多样性的原因 多糖 葡萄糖 R NH2 COOH H C C6H12O6 脱水缩合 ①葡萄糖数目不同 ②糖链的分支不同 ③化学键的不同 蛋白质 氨基酸 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 核酸 （DNA和RNA） 核苷酸 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 1.9生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定 物质 试剂 操作要点 颜色反应 还原性糖 斐林试剂（甲液和乙液） 临时混合 加热 砖红色 脂肪 苏丹Ⅲ（苏丹Ⅳ） 切片 高倍镜观察 桔黄色（红色） 蛋白质 双缩脲试剂（A液和B液） 先加试剂A 再滴加试剂B 紫色 DNA 二苯胺 加0.015mol/LNaCl溶液5Ml 沸水加热5min 蓝色 选择透过性膜的特点 三个通过 水 自由通过 可以通过 不能通过 被选择的离子和小分子 其它离子、小分子和大分子 1.10选择透过性膜的特点 物质交换 大分子、颗粒 内吞 外排 离子、小分子 自由扩散 主动运输 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 膜的流动性、膜融合特性 原理 1.11细胞膜的物质交换功能 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 化学组成 存在位置 膜结构 主要功能 线粒体 蛋白质、呼吸酶、RNA、脂质、DNA 动植物细胞 双层膜 能 量 代 谢 有氧呼吸的主要场所 叶绿体 蛋白质、光合酶、RNA、脂质、DNA、色素 植物叶肉细胞 光合作用 内质网 蛋白质、酶、脂质 动植物细胞中广泛存在 单层膜 与蛋白质、脂质、糖类的加工、运输有关 高尔基体 蛋白质、脂质 蛋白质的运输、加工、细胞分泌、细胞壁形成 溶酶体 蛋白质、脂质、酶 细胞内消化 核糖体 蛋白质、RNA、酶 无膜 合成蛋白质 中心体 蛋白质 动物细胞 低等植物细胞 与有丝分裂有关 1.14细胞有丝分裂中核内DNA、染色体和染色单体变化规律 间期 前期 中期 后期 末期 DNA含量 2a—→4a 4a 4a 4a 2a 染色体数目（个） 2N 2N 2N 4N 2N 染色体单数（个） 0 4N 4N 0 0 染色体组数（个） 2 2 2 4 2 同源染色数（对） N N N 2N 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 间期 前期 中期 后期 末期 机理 应用 过量脱氧胸苷 ＋ 抑制DNA复制 治疗癌症 秋水仙素 ＋ 抑制纺锤体形成 获得多倍体 低温（2—4℃） ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 影响酶活和供能 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 分裂方式 结果 事例 细胞质不分裂 有丝分裂 双（多）核细胞 多核胚囊 个别染色体不分离 有丝分裂、减数分裂 单体、多体 21三体、唐氏综合征 全部染色体不分离 有丝分裂、减数分裂 多倍体 四倍体植物 染色体多次复制，但不分离 有丝分裂 多线巨大染色体 果蝇唾腺染色体 两个以上中心体 有丝分裂 多极核 G1 S G2 M 周期性细胞 G0期（暂不增殖） 终端分化细胞 衰老 死亡 1.17细胞分裂与分化的关系 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 形态结构特化 新陈代谢改变 生理功能专一 分裂能力丧失 已分化细胞 形态结构不同 生理功能不同 代谢活动不同 基因表达不同 不同种类细胞 1.20分化与细胞全能性的关系 体细胞 生殖细胞（如卵细胞、花粉） 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 分化程度最低（尚未分化），全能性最高 受精卵 细胞 绝大多数细胞 少数细胞 未分化 分化 衰老 死亡 干细胞 癌细胞 分裂 分裂 干细胞特点：（无限增殖） 既分裂也分化 癌细胞特点：（无限增殖） 只分裂不分化 异常分化 癌变 （永生） 1.21细胞的生活史 1.22癌细胞的特点 癌细胞的特点 无限分裂增殖 形态结构变化 细胞物质改变 正常功能丧失 新陈代谢异常 引发免疫反应 扁平梭形 球形 成纤维细胞癌变 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 如线粒体功能障碍，无氧供能 可移植在异种生物体内生长，形成癌瘤 可以种间移植 主要是细胞免疫 永生细胞 1.23衰老细胞的特点 水酶色核透 （水煤色黑透） 助 记 词 水分减少，细胞萎缩，体积变小，代谢减慢 水少 酶低 色累 酶的活性降低 色素积累，阻碍细胞内物质交流和信息传递 核大 细胞核体积增大，染色体固缩，染色加深 透变 细胞膜通透性改变，物质运输功能降低 细 胞 死 亡 病理性死亡（细胞坏死） 程序性死亡（细胞凋亡） 环境因素突变 病原体入侵 正常生命需要 动物变态 花儿凋谢 极体消失 大部分淋巴细胞死亡 蝌蚪尾部消失 花瓣凋萎 1.24细胞的死亡 膜 生物膜系统 生物膜 功能上的联系 组成细胞的膜的总称 化学组成相似 基本结构相同 结构上的联系 直接联系 间接联系 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 分泌作用 胞饮作用 内质网-高尔基体-细胞膜 细胞膜-溶酶体 相互配合 协调工作 细胞膜、核膜及具膜细胞器构成的结构体系 结构上紧密联系 功能上相互依存 生理作用 研究意义 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 细胞膜 工业上 淡化海水，处理污水 研究抗寒、抗旱、耐盐机理 人造膜材料代替病变器官 农业上 医药上 概念 概念 1.25生物膜与生物膜系统 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 植 物 细 胞 工 程 细 胞 工 程 植物酶TPP⑤5q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 脱分化 再分化 植物体细胞杂交 植 物 细胞A 植 物 细胞B 去壁 融合 杂种细胞 组织培养 动 物 细 胞 工 程 动物组织 单个细胞 原代培养 传代培养 动物细胞培养 胚胎移植 动物细胞融合 动物细胞A 动物细胞B 杂种细胞 细胞培养 融合 筛选 核移植 单克隆抗体 免疫小鼠 小鼠骨髓瘤细胞 小鼠B细胞 提取抗体 融合细胞 杂交瘤细胞 提取 融合 筛选 体内 培养 体外 培养 1.26细胞工程 你知道吗 动物细胞培养代数与取材有关 细胞来源 可传代数 人胎儿细胞 成人细胞 50代 20代 小鼠 乌龟 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 植物组织培养 动物细胞培养 生物学原理 细胞全能性 细胞分裂 培养基性质 固体 液体 培养基成分 蔗糖、氨基酸、维生素、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、水、动物血清 取材 植物器官、组织或细胞 动物胚胎、幼龄动物器官或组织 培养对象 植物器官、组织或细胞 分散的单个细胞 过程 脱分化、再分化 原代培养、传代培养 细胞分裂生长分化特点 ①分裂：形成愈伤组织 ②分化：形成根、芽 ①只分裂不分化 ②贴壁生长 ③接触抑制 培养结果 新的植株或组织 细胞株或细胞系 应用 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 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 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 植物体细胞杂交 动物细胞融合 生物学原理 膜的流动性、膜融合特性 前期处理 原生质体制备： 纤维素酶和果胶酶处理 细胞分散： 胰蛋白酶处理 方法和手段 ①物理：离心、振动、电刺激 ②化学：聚乙二醇（PEG） （同前） ③生物：灭活的病毒 应用 进行远缘杂交，创造植物新品种 ①制备单克隆抗体 ②基因定位 下游技术(后续技术) 植物组织培养 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 第二单元 生物的新陈代谢 Ⅰ 植物代谢部分：酶与ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、生物固氮 2.1酶的分类 蛋白质类酶 ＲＮＡ类酶 单纯酶 复合酶 仅含蛋白质 蛋白质 辅助因子 离子 有机物 辅酶 NADP(辅酶Ⅱ) B族维生素 生物素(羧化酶的辅酶) RNA 端粒酶含RNA 唾液淀粉酶含Cl 细胞色素氧化酶含Cu2+ 分解葡萄糖的酶含Mg2+ 如胃蛋白质酶 酶 存在于低等生物中，将RNA自我催化。对生命起源的研究有重要意义。 (蛋白质本质) (核酸本质) 2.2酶促反应序列及其意义 酶促反应序列 生物体内的酶促反应可以顺序连接起来，即第一个反应的产物是第二个反应的底物，第二个反应的产物是第三个反应的底物，以此类推，所形成的反应链叫酶促反应序列。如 A B C D 酶1 酶2 酶3 终产物 …… 酶4 酶n 意义 各种反应序列形成细胞的代谢网络，使物质代谢和能量代谢沿着特定路线有序进行，确定了代谢的方向。 2.3生物体内ATP的来源 ATP来源 反应式 光合作用的光反应 酶 酶 ADP＋Pi＋能量——→ATP 化能合成作用 有氧呼吸 无氧呼吸 其它高能化合物转化 （如磷酸肌酸转化） C~P（磷酸肌酸）＋ADP——→C（肌酸）＋ATP 神经传导和生物电 肌肉收缩 吸收和分泌 合成代谢 生物发光 光合作用的暗反应 细胞分裂 矿质元素吸收 新物质合成 植株的生长 植物 动物 ATP ——→ADP＋Pi＋ 能量 酶 2.4生物体内ATP的去向 色素 分布 分离 （橙黄色）胡萝卜素 （黄色）叶黄素 （蓝绿色）叶绿素a （黄绿色）叶绿素b 快 慢 作用 吸收传递光能 胡萝卜素 叶黄素 大部分叶绿素a 叶绿素b 吸收转化光能 特殊状态的叶绿素a 组成 类胡萝卜素 叶绿素 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 叶绿体基粒的 类囊体薄膜上 2.5光合作用的色素 2.6光合作用中光反应和暗反应的比较 比较项目 光反应 暗反应 反应场所 叶绿体基粒 叶绿体基质 能量变化 光能——→电能 电能——→活跃化学能 活跃化学能——→稳定化学能 物质变化 H2O——→[H]＋O2 NADP+ ＋ H+ ＋ 2e ——→NADPH ATP＋Pi——→ATP CO2＋NADPH＋ATP———→ （CH2O）＋ADP＋Pi＋NADP+＋H2O 反应物 H2O、ADP、Pi、NADP+ CO2、ATP、NADPH 反应产物 O2、ATP、NADPH （CH2O）、ADP、Pi、NADP+ 、H2O 反应条件 需光 不需光 反应性质 光化学反应（快） 酶促反应（慢） 反应时间 有光时（自然状态下，无光反应产物暗反应也不能进行） 2.7 C3植物和C4植物光合作用的比较 C3植物 C4植物 光反应 叶肉细胞的叶绿体基粒 叶肉细胞的叶绿体基粒 暗反应 叶肉细胞的叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 CO2固定 仅有C3途径 C4途径—→C3途径 2.8 C4植物与C3植物的鉴别方法 方法 原 理 条件和过程 现象和指标 结 论 生理学方法 在强光照、干旱、高温、低CO2时，C4植物能进行光合作用，C3植物不能。 密闭、强光照、干旱、高温 生长状况： 正常生长 或 枯萎死亡 正常生长：C4植物 枯萎死亡：C3植物 形态学方法 维管束鞘的结构差异 过叶脉横切，装片 ①是否有两圈花细胞围成环状结构 ②鞘细胞是否含叶绿体 是：C4植物 否：C3植物 化学方法 ①合成淀粉的场所不同 ②酒精溶解叶绿素 ③淀粉遇面碘变蓝 叶片脱绿→加碘→过叶脉横切→制片→观察 出现蓝色： ①蓝色出现在维管束鞘细胞 ②蓝色出现在叶肉细胞 出现①现象时： C4植物 出现②现象时： C3植物 2.9 C4植物中C4途径与C3途径的关系 草酰乙酸(C4) 苹果酸C4 丙酮酸C3 磷酸烯醇式 丙酮酸（C3） ATP PEP羧化酶 AMP NADP+ NADPH CO2 苹果酸C4 丙酮酸C3 NADP+ NADPH CO2 暗反应 （CH2O） 叶肉细胞 维管束鞘细胞 C5 注：磷酸烯醇式丙酮酸英文缩写为PEP。 2.10 C4植物比C3植物光合作用强的原因 C3植物 C4植物 结构原因： 维管束鞘细胞的结构 以育不良，无花环型结构，无叶绿体。 光合作用在叶肉细胞进行，淀粉积累，影响光合效率。 发育良好，花环型，叶绿体大。 暗反应在此进行。有利于产物运输，光合效率高。 生理原因： PEP羧化酶 磷酸核酮糖羧化酶 只有磷酸核酮糖羧化酶。 磷酸核酮糖羧化酶与CO2亲和力弱，不能利用低CO2。 两种酶均有。 PEP羧化酶与CO2亲和力大，利用低CO2能力强。 2.11光能利用率与光合作用效率的关系 关系 提高光能利用率 延长光合作用时间 增加光合作用面积 提高光合作用效率 控制光照强弱 二氧化碳供应 必需矿质元素供应 光合作用效率 光合作用制造的有机物所含的能量 光合作用吸收的光能 ＝ 参与光合作用的能 量中被转移的能量 光能利用率 照在该地面的总的光能 光合作用制造的有机物所含的能量 ＝ 照在地面上的总能 量中被转移的能量 概念 热能损失 光能损失→荧光、磷光 光能→电能→化学能（贮存） 去向 2.12影响光合作用的外界因素与提高光能利用率的关系 影响光合作用的外界因素 提高光能利用率 增加二氧化碳供应 通风透光，增施农家肥；人工增CO2（温室） 必需矿质元素供应 N： P： K：糖类的合成和运输 Mg：叶绿素的成分 ATP、NADP+的成分 控制光照强弱 因地制宜：阳生植物种阳地 阴生植物种阴地 光质影响：蓝紫光照，蛋白质和脂类多 红光照，糖类增多 延长光合作用时间 提高复种指数：改一年一季为一年多季 增加光合作用面积 合理密植 套种（不同时播种）、间作（同时播种） 光 CO2 矿物质 水 温度 2.13光合作用实验的常用方法 半叶法（遮盖法） 割主叶脉法 同位素标记法 验证（探索）光合作用需 CO2并放O2、光强的影响 光合作用产生淀粉 验证（探索）光合 作用中物质的转变 打孔法（抽气法） 密封法 光质对光合作用的影响 分光法 可同时使用 2.14植物对水分的吸收和利用 2.14.1植物对水分的吸收 渗透吸水 渗透系统 隔着半透膜的两种溶液构成的体系 吸胀吸水 液泡尚未形成或消失 通过亲水物质的亲水性吸水 植物细胞构 成渗透系统 原生质层 由细胞膜、液泡膜、两膜之间的细胞质构成 看作一层半透膜（本质是选择透过性） 两个系统 ①植物细胞与土壤溶液之间构成 ②每两个植物细胞之间构成 水分的吸收 吸水原理 主要由成熟细胞的中央液泡构成渗透系统 通过渗透作用吸水 发生条件 ①具有半透膜 ②膜两侧溶液具有浓度差 溶液与纯水达平衡时，溶液一方所承受的外压差。 渗透压 2.14.2扩散作用与渗透作用的联系与区别 扩散作用 渗透作用 物质由相对多（密度高）的地方向相对少（密度低）的地方运动的过程，叫扩散 溶剂分子的扩散叫渗透，具备一定条件才能发生 联系 区别 物质由高到低的移动方式，利用物质本身的属性，不需要能量 特指溶剂分子（如水、酒精等）的扩散，需特定的条件 2.14.3半透膜与选择透过性膜的区别与联系 半透膜 选择透过性膜 概念 小分子、离子能透过，大分子不能透过 水自由通过，被选择的离子和其它小分子可以通过，大分子和颗粒不能通过 性质 半透性（存在微孔，取决于孔的大小） 选择透过性（生物分子组成，取决于脂质、蛋白质和ATP） 状态 活或死 活 材料 合成材料或生物材料 生物膜（磷脂和蛋白质构成的膜） 物质运 动方向 不由膜决定，取决于物质密度 水和亲脂小分子：不由膜决定，取决于物质密度 离子和其它小分子：膜上载体（蛋白质）决定 功能 渗透作用 渗透作用和其它更多的生命活动功能 共同点 水自由通过，大分子和颗粒都不能通过 2.14.4植物体内水分的运输 导管运输 水分的运输 方向 向上：根—→茎—→叶 动力 蒸腾作用 产生蒸腾拉力 根压 导致吐水现象 2.14.5植物体内水分的利用和散失 利用 1-5%参与光合作用、呼吸作用等生命活动 水分 散失 绝大部分水分通过蒸腾作用散失 生理意义 蒸腾作用 ①根持续吸水的动力 ②物质运输的载体 ③降低叶片温度 2.15植物体内的化学元素(1) 植物体 水分(10-95%) 干物质(5-90%) 有机物 90% 无机盐 10% 挥发部分 灰分元素 小部分N 大部分S 全部P 全部金属元素 C、H、O、N、S形成气体： CO2、CO、N2、NH3、H2O和氮氧化物等。 少量硫形成H2S、SO2等。 燃烧 N、P、S、K、 Ca、Mg（6种） 大量元素 微量元素 必需矿质元素 Fe、Mn、B、Zn、 Cu、Mo、Cl、Ni 矿质元素 Al、Si、Na、I等 非必需矿质元素 概念 除C、H、O外 由根系吸收的元素 （N放在矿质元素中讨论） 非必需元素 必需元素 微量元素 大量元素 植物体 C、H、O 非矿质元素 能被再利用的元素 N、P、K、Mg 老叶先受损 不被再利用的元素 Ca、S、B、 缺乏症 幼叶先受损 吸收 方式 选择性吸收 载体的种类与数量 主动运输 1.16植物体内的化学元素(2) 2.17生物固氮 生物固氮 将大气氮(N2)还原成NH3的过程 概念 意义 ②对自然界氮循环有重要作用 ①为绿色植物提供氮素营养 固氮微生物的种类 种 类 固氮原因及条件 代谢类型 常见类型 在生态系统 中的作用 同 化 异 化 共生固氮类 与豆科植物共生时 异养 需氧 根瘤菌（6种） （大豆、菜豆、豌豆、苜蓿、羽扇豆、三叶草） 消费者 (取食于活的生物体) 自生固氮类 独立生活 自养 固氮蓝藻 (念珠藻) 生产者 异养 圆褐固氮菌 黄色分支杆菌 分解者 (腐生生活) 注意：不同的根瘤菌具有共生专一性。如蚕豆根瘤菌与蚕豆、 豌豆、豇豆共生；大豆根瘤菌只能与大豆共生。 固氮过程 N2＋e＋H+＋ATP————→NH3＋ADP＋Pi 固氮酶 （选学） 固氮基因（固氮酶） 大气氮库（N2） 大气固氮 工业固氮 NO3- 氮素化肥 氮盐 尿素 硝化细菌 分解者 生物固氮 NH3- NO2-、NO3- 反硝化细菌 N2 遗体 生产者 消费者 脲酶 尿素 脲酶 2.18氮循环 固氮微生物 N2————→NH3 固氮酶 硝化细菌 NH3——→NO2-、NO3- 酶 反硝化细菌 NO2-、NO3- ——→N2 酶 （N2循环） 2.19三类微生物在自然界氮循环中的作用 Ⅱ 动物与微生物代谢部分：三大类营养代谢、细胞呼吸、代谢基本类型、微生物类群、 微生物的营养代谢与生长、发酵工程简介 淀粉 葡萄糖 脂肪、某些氨基酸 CO2＋H2O＋能量 肝糖元 肌糖元 氧化 合成 分解 转变 合成 皮下结缔组织、肠系膜 脂肪 储存 甘油、脂肪酸 CO2＋H2O＋能量 氧化 糖元 转变 分解 蛋白质 合成 转变 各种组织蛋白、酶及激素等 新的氨基酸 含氮部分 NH3 尿素 转变 不含氮部分 CO2＋H2O＋能量 糖类、脂肪 分解 转氨基 脱氨基 氨基酸 2.20人和动物体内三大营养物质的代谢 必需氨基酸 在人和动物体细胞内能够合成的氨基酸 非必需氨基酸 不能在人和动物体细胞内合成，只能从 食物中获得的氨基酸称为必需氨基酸 种类(8种) 种类 苯丙赖色亮，缬亮苏甲硫 （本秉赖色亮，谢亮输贾刘） 12种 概念 概念 苯丙氨酸 赖氨酸 色氨酸 亮氨酸 缬氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 甲硫氨酸 不同种动物有不同的必需氨基酸 助记词 2.21 人体的必需氨基酸 2C3H6O3 2C2H5OH 2CO2 4[H] 能量 2CH3COCOOH ＋ C6H12O6 ② ① (葡萄糖) (酒精) (乳酸) (丙酮酸) ATP(少) 热 总反应式 C6H12O6 ＋ 能量 2C3H6O3 酶 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 ＋ 酶 能量 ＋ 总反应式 细胞质基质 线粒体 6CO2 20[H] C6H12O6 4[H] 能量 6H2O ATP(少) 热 C6H12O6 2CH3COCOOH 12H2O ATP(多) 6O2 能量 热 呼吸链 ATP(少) 热 能量 2CH3COCOOH ② ① ③ (葡萄糖) (丙酮酸) 细胞质基质 线粒体 细胞膜 ② 2.22细胞的有氧呼吸 2.23细胞内的无氧呼吸 2.24有氧呼吸与无氧呼吸的比较 比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸 反应场所 真核细胞：细胞质基质，主要在线粒体 原核细胞：细胞基质（含有氧呼吸酶系） 细胞质基质 反应条件 需氧 不需氧 反应产物 终产物（CO2、H2O）、能量 中间产物（酒精、乳酸、甲烷等）、能量 产能多少 多，生成大量ATP 少，生成少量ATP 共同点 氧化分解有机物，释放能量 2.25呼吸作用产生的能量的利用情况 呼吸类型 被分解的有机物 储存的能量 释放的能量 可利用的能量 能量利用率 有氧呼吸 1mol葡萄糖 2870kJ 2870kJ 1165 kJ 40.59% 无氧呼吸 2870 kJ 196.65 kJ 61.08 kJ 2.13% 注：无氧呼吸释放的能量值为分解为乳酸时的值。不同的无氧呼吸类型释放的能量可能稍有不同。 绿色植物 光合细菌 基本类型 新陈代谢类型 兼性厌氧型 异化类型 需氧型 厌氧型 同化类型 自养型 异养型 光能自养型 化能自养型 兼性营养型 酵母菌 有光时：自养生活（进行光合作用，但供氢体不是水，而是有机物） 无光时：异养生活 红螺细菌 有氧时：有氧呼吸 无氧时：无氧呼吸 硝化细菌 化能合成作用 光合作用 绝大多数动物，腐生的真菌，大多数细菌 多数动植物 一些细菌(如光合细菌，供氢体不是水，不放O2) 蛔虫等 特殊类型 2.26新陈代谢的类型 你知道吗 科学发现： 人们对消化过程的研究发现了酶 人们对向光性的研究发现了生长素 人们对溶菌现象的研究发现了青霉素 原核细胞微生物（单细胞） 细菌 形态 杆形、球形、螺旋形（弧形） 结构 特殊结构 质粒、荚膜、鞭毛、芽孢、 基本结构 细胞壁 细胞膜 细胞质（仅有核糖体） 核区（环状DNA） 繁殖 二分裂（有DNA的复制和平分） 菌落 概念 特征 细菌在固体培养基上繁殖 形成的细菌子细胞群体 大小、形状、颜色、 光泽度、透明度、硬度等 结构 基内丝菌 气生丝菌 吸收养料—营养 产生孢子—繁殖 分枝状菌丝 放线菌 对人类的贡献 产抗生素（次级代谢产物） 分布 土壤、空气、水中 其它类群 支原体、衣原体（无壁）、（蓝藻） 真核细胞微生物 单细胞 多细胞 霉菌 酵母菌 细胞结构 非细胞结构 增殖 病毒 DNA或RNA 结构 囊膜（带刺突） 蛋白质、多糖、脂类组成 衣壳 核酸 核衣壳 （可有） 基本单位：衣壳粒 功能：保护、抗原性 吸附→注入→复制（核酸）→合成（蛋白质）→装配→释放 分类 DNA病毒 RNA病毒 蛋白质和DNA组成 蛋白质和RNA组成 微生物的类群 2.27微生物的类群 2.28微生物的营养 种类 特点 功能 物理 性质 固体培养基 加凝固剂 分离、鉴定 半固体培养基 观察、保藏 液体培养基 不加凝固剂 工业生产 化学成分 合成培养基 成分明确 分类、鉴定 天然培养基 天然成分 工业生产 用途 选择培养基 加抑制剂(如青霉素) 加特殊C源或N源 不加某物质（如N源） 选择、分离 鉴别培养基 加指示剂或药品 鉴别 培养基 种类 营养素 提供碳素营养 水 无机盐 碳源 无机碳源 有机碳源 CO2、NaHCO3等 糖、脂、石油等 氮源 提供氮素营养 无机氮源 有机氮源 N2、硝酸盐、铵盐等 尿素、牛肉膏、蛋白胨等 生长因子 微生物生长不可缺少的微量有机物 （包括维生素、氨基酸、碱基等） 配制原则 （三要原则） 目的要明确 根据培养种类、培养目的选择原材料 注意营养物质的浓度和比例 营养要协调 C/N=4：有利于繁殖； C/N=3：有利于产谷氨酸 碳氮比最重要 pH要适宜 细 菌：pH=6.5—7.5 放线菌：pH=7.5—8.5 真 菌：pH=5.0—6.0 微生物的营养 你知道吗 加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌 加入青霉素可分离酵母菌和霉菌 不加N源可分离固氮微生物 加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌 不断 产生 代谢产物 微生物的代谢 初级代谢产物 次级代谢产物 微生物自身生长繁殖必需的物质 氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素 产物 概念 对自身生长繁殖非必需的物质 抗生素、毒素、激素、色素 产物 概念 代谢调节 或积累 或排除 特点 酶合成调节 大肠杆菌 一直存在，只受遗传控制的酶 组成酶 诱导酶 受环境中某物质的诱导产生 “好酶知时节，当需乃发生” 分解葡萄 糖的酶 分解乳 糖的酶 酶活性调节 通过改变酶的催化活性，来调节代谢速率 概念 负反馈：酶催化的产物增多抑制酶的活性 原理 谷氨酸脱氢 酶受谷氨酸 产量的调节 同时存在 密切配合 协调作用 代谢的人工控制 改变遗传特性 基因诱变 高产赖氨酸的黄色短杆菌 转基因 基因工程人胰岛素 控制发酵条件 改变