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学霸笔记
全国适用
学霸笔记（全国适用）
2020
学霸笔记（全国适用）
1.1 细胞的分子组成
知识梳理：
一、组成细胞的元素
细胞中常见的化学元素有20 多种；
（一）元素的分类
1.按元素在生物体内的含量可分为（以万分之一为界）：
（1）大量元素，如 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。
（2）微量元素，如 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。
（3）无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命
活动起着非常重要的作用，如P 是组成ATP、膜结构等的重要成分；Ca 是组成骨骼、牙齿
的成分。
2.按元素在生物体内的作用可分为：
（1）最基本的元素是： C 。
（2）基本元素： C、H、O、N 。
（3）主要元素： C、H、O、N、P、S 。
（二）元素的含量特点
1.占细胞鲜重最多的元素是 O ，由多到少依次是 O、C、H、N 。
2.占细胞干重最多的元素是 C ，由多到少依次是 C、O、N、H 。
3.细胞中含量最多的四种元素是 C、H、O、N 。
（三）元素的存在形式
大多以化合物的形式存在。
（四）来源
生物体有选择地从无机自然界中获取的。
（五）组成细胞的元素的主要作用
1.调节机体生命活动：如K＋、Na＋、Ca2＋、HCO3－等。
2.参与重要化合物的组成：I 是合成甲状腺激素的原料；Mg 是叶绿素的成分；Fe 是血
红蛋白的成分。
3.影响机体的重要生命活动：如B 可促进花粉管的萌发，从而促进植物受精，油菜缺B
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会“花而不实”；K 促进植物体内淀粉的运输；N、P、K、Mg 与光和作用有关。
（六）组成细胞的各元素特点
1.生物界与非生物界：统一性和差异性
2.不同生物体：元素种类大体相似含量有所差异
二、细胞中的无机物
组成细胞的化合物分为 无机化合物和有机化合物 ，前者中水的含量是最多的，后者中
含量最多的是蛋白质。
（一）细胞中的水
1.存在形式：自由水和结合水。
2.含量：在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多。
3.功能：
（1）是细胞和生物体的重要组成成分；
（2）是细胞内的良好溶剂，运送营养物质和代谢废物；
（3）参与许多生物化学反应，如光合作用、呼吸作用等；
（4）为细胞提供液体环境。
4.水的含量与代谢的关系：
（1）自由水越多，代谢越旺盛
（2）当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提
高。
（二）细胞中的无机盐
1.存在形式：绝大多数以离子的形式存在，少部分是细胞内化合物的组成成分。
2.功能：维持细胞和生物体的生命活动，维持细胞的酸碱平衡等。
（1）是细胞的结构成分；
（2）参与并维持生物体的代谢活动，如哺乳动物血液中钙盐含量过低就会出现抽搐；
（3）维持生物体内的平衡：渗透压平衡（Na＋、Cl－维持细胞外液渗透压，K＋维持细胞
内液渗透压），酸碱平衡（如人血浆中HCO3－、HPO42－等的调节）。
三、蛋白质
（一）蛋白质的元素组成
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蛋白质的元素组成除C、H、O、N 外，大多数蛋白质还含有S 或者P，有些蛋白质还
含有Fe、Zn、Cu。
（二）蛋白质的基本单位
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有21 种。其结构
通式为：
H
∣
COOH
─
C
─
N
H
∣
R
2
每种氨基酸分子都至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一
个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。随着R 基的不同，氨基酸的种类也不同。
（三）氨基酸分子的结合方式
脱水缩合
（四）氨基酸脱水缩合形成多肽过程中的有关计算
（1）一个蛋白质分子中肽键数（脱去的水分子数）＝氨基酸数－肽链条数
（2）一个蛋白质分子中含有游离的氨基数（＝游离的羧基数）
＝肽链数+R 基上的氨基数（R 基上的羧基数）
＝各氨基酸中的氨基总数（各氨基酸中的羧基总数）-肽键数
（3）蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量(128)－失去的水分子
数×18
（五）蛋白质的结构
蛋白质的结构具有多样性，其原因主要包括：
（1）组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同；
（2）构成蛋白质的多肽链的数目；
（3）空间结构不同。
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（六）蛋白质的功能
蛋白质是生命活动的主要承担者，一切生命活动都离不开蛋白质。其结构多样性决定了
功能多样性。
1.结构蛋白：是构成细胞和生物体结构的重要物质，如肌肉、头发等的成分。
2.催化作用：绝大多数酶的本质是蛋白质。
3.运输作用：具有运输载体的功能，如血红蛋白能运输氧。
4.信息传递作用：调节机体的生命活动，如胰岛素等激素。
5.免疫功能：如人体内的抗体。
（七）蛋白质的鉴定
（1）原理：
蛋白质+双缩脲试剂
紫色反应
（2）反应条件：
不需加热，摇匀即可。
四、核酸
（一）核酸的元素组成
核酸主要由C、H、O、N、P， 5 种元素构成。
（二）核酸的基本单位
基本组成单位：核苷酸，其分子组成为五碳糖、磷酸、碱基。
（三）核酸的种类及比较
类别
核酸
DNA
RNA
基本单位
核苷酸
P
五碳糖
含氮碱基
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脱氧核苷酸
核糖核苷酸
化
学
成
分
碱基
五种（A、T、G、C、U）
A、T、G、C
A、U、G、C
五碳糖
脱氧核糖
核糖
磷酸
磷酸
空间结构
两条链
一般为一条链
遗传物质
有细胞结构的生物的遗传物质
部分病毒的遗传物质
存在部位
主要存在于细胞核或拟核中，
少量存在于线粒体和叶绿体
主要存在于细胞质中
（四）核酸的功能
细胞内携带遗传信息的物质，控制蛋白质的生物合成。
（五）核酸的鉴定
甲基绿和吡罗红两种染色剂，甲基绿使DNA 呈现绿色，吡罗红使RNA 呈现红色
五、糖类和脂质
（一）细胞中的糖类
1.组成元素：C、H、O
2.分类及特点：根据是否能水解及水解成单糖的数量分为：
（1）单糖：不能水解，可直接被细胞吸收，如葡萄糖、果糖、核糖等。
（2）二糖：两分子单糖脱水缩合而成，必须水解成单糖才能被吸收，常见种类有蔗糖、
麦芽糖和乳糖。
（3）多糖：多个单糖脱水缩合而成，水解成单糖后才可被吸收。常见的种类有植物细
胞中的淀粉、纤维素，动物细胞中的糖元。
3.功能：
葡萄糖：主要的能源物质
淀粉：植物特有的储能物质
糖原：动物特有的储能物质
纤维素：细胞壁的组成成分
4．糖类的鉴定
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①原理：
—
5065
℃
还原糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖）+斐林试剂
砖红色沉淀
②反应条件：
—
—
5065
℃水浴加热2 分钟。
（二）细胞中的脂质
1.组成元素：主要由C、H、O，有的还含有P 和N
2.分类：分脂肪、磷脂和固醇三类。
3.功能：
（1）脂肪是细胞内良好的储能物质，还有保温、缓冲和减压等作用。
（2）磷脂是构成细胞生物膜的重要成分。
（3）固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D 等。
① 胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输；
② 性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成；
③ 维生素D 能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
4.脂肪的鉴定
脂肪+苏丹Ⅲ染液（苏丹Ⅳ染液）
橘黄色（红色）
六、组成生物体分子的综合运用
（一）常见“颜色反应”的归纳
有机物
还原糖
脂肪
蛋白质
淀粉
DNA
RNA
鉴定试剂
斐林试剂
苏丹Ⅲ
（或苏丹Ⅳ）
双缩脲试剂 碘液
甲基绿
（二苯胺）
吡罗红
反应颜色
砖红色
橘黄色
（或红色）
紫色
蓝色
绿色
（蓝色）
红色
（二）生物大分子以碳链为骨架
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1.2 细胞的基本结构
知识梳理：
一、细胞壁
1.化学成分：主要是纤维素和果胶。
2.作用：对植物细胞有支持和保护作用。用纤维素酶处理细胞壁，可以使细胞形态发生
变化。
二、细胞膜
（一）细胞膜的成分
1．主要成分是脂质（磷脂）和蛋白质，另外还有少量的糖类。
2．细胞膜功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多。
（二）细胞膜的制备
1．选材：哺乳动物成熟的红细胞。
2．原理：红细胞放入清水中，水会进入红细胞，导致红细胞吸水胀破，使细胞内物质
流出，从而得到细胞膜。
（三）细胞膜的功能
1.将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。
2.控制物质进出细胞
3.进行细胞间的信息交流
①通过细胞分泌的化学物质（如激素）间接传递信息。
②通过相邻两细胞的细胞膜直接接触传递信息。
③通过相邻两细胞间形成胞间连丝进行信息交流。
三、细胞核
（一）核膜
1．结构：
（1）双层膜，内膜与染色质丝相连，外膜与内质网相连通。外膜的外表面上有核糖体
附着。
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（2）核膜上有核孔。
2．功能：使细胞核既能保持相对独立，又能实现核质之间的物质交换和信息交流。
（1）化学反应的场所。在核膜上有多种大量的酶，利于多种化学反应的顺利进行。核
膜在细胞周期过程中表现出周期性的消失和重建。
（2）核孔是细胞核和细胞质之间物质交换的孔道。大分子物质如mRNA 可通过核孔。
离子和小分子，如氨基酸和葡萄糖可以通过核膜。实际上核膜是选择透过性膜。
（二）核仁
1．结构：核仁是真核细胞间期核中最明显的结构。
2．功能：是某些RNA（rRNA）的合成以及核糖体的形成有关。在有丝分裂期间表现
出周期性的消失与重建。
（三）染色质
1．DNA、染色质、染色体的关系可表示为：
2．功能：是遗传物质的主要载体。
（四）细胞核的功能
1.是细胞代谢和遗传的控制中心。
2.是遗传物质储存和复制的场所，是遗传信息库。
四、细胞质
（一）细胞器的结构与功能
主要功能及比喻
基本结构
分布
示意图
线
粒
体
是细胞进行有氧呼吸的主要场所，是细
胞的“动力车间”。
双层膜，内膜
成“嵴”
真核细胞
叶
绿
体
绿色植物进行光合作用的场所
双层膜结构，
类囊体堆叠成
基粒
植物绿色
细胞
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内
质
网
增大了细胞内的膜面积，为各种反应提
供条件；加工蛋白质；合成脂质；
单层膜的网状
结构
真核细胞
中
高
尔
基
体
主要是对来自内质网的蛋白质进行加
工、分类和包装的“车间”及“发送站”；
与植物细胞壁的形成有关（合成纤维素）
单层膜的片层
结构，周围有
囊泡
真核细胞
中
液
泡
调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还
可以使植物细胞保持坚挺
液泡膜，内含
细胞液
成熟的植
物细胞
溶
酶
体
内含多种水解酶，执行细胞内消化作用，
是细胞内的“消化车间”
单层膜围成
真核细胞
核
糖
体
合成蛋白质
由rRNA、蛋白
质所构成
所有细胞
中
中
心
体
与细胞的有丝分裂有关
由两个互相垂
直的中心粒及
周围物质组成
动物细胞
和低等植
物细胞中
（二）用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1.染色、观察
（1）叶绿体呈现绿色，容易观察，不需染色。
（2）健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿
色，而细胞质接近于无色。
（三）细胞质基质（细胞溶胶）
1.形态：胶质状态。
2.成分：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等。
3.功能：进行多种生物化学反应的场所。
五、细胞的生物膜系统
（一）组成
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由细胞器膜、细胞膜和核膜等结构共同构成。
（二）各种生物膜之间的联系
1．在化学成分上：各种生物膜组成成分相似，均由脂质、蛋白质和少量糖类组成，但
每种成分所占的比例不同。
2．在结构上的联系（具有一定的连续性）
3．功能上的联系：在分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌等过程中，各细胞器之间协
调配合。
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1.3 物质出入细胞的方式
知识梳理：
一、物质跨膜运输的实例
（一）细胞的吸水和失水
1.原理：水分子通过膜的扩散称为渗透作用，水分子从其分子数相对较多处向较少处扩
散。
具备两个条件：（1）具有半透膜；（2）膜两侧溶液具有浓度差。
2.动物细胞的吸水和失水（以红细胞为例：红细胞膜相当于一层半透膜）
（1）当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞吸水。
（2）当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞失水。
（3）当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出平衡。
3.植物细胞的吸水和失水：
（1）在成熟的植物细胞中，原生质层（细胞膜＋液泡膜＋二者之间的细胞质）相当于
一层半透膜。
（2）成熟植物细胞发生质壁分离的条件是外界溶液浓度＞细胞液浓度，发生质壁分离
复原的条件是外界溶液浓度＜细胞液浓度。
二、生物膜的流动镶嵌模型
1.基本内容
（1）磷脂双分子层构成膜的基本支架，其结构特点是具有流动性。
（2）蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，
有的横跨整个磷脂双分子层；大多数蛋白质分子是可以运动的。
（3）细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成糖蛋白，也可以和脂质结合形成糖脂。
2.组成成分及其在膜的分布
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3.结构特性——流动性
（1）原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
（2）表现：变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。
（3）影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增
强，但温度高出一定范围，则导致膜的破坏。
（4）实例：
质壁分离和复原实验；胞吞与胞吐；白细胞吞噬细菌；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过
程；受精时细胞的融合过程；细胞杂交时的细胞融合（如人鼠细胞融合）。
4.功能特性——选择透过性
（1）表现：植物根对矿质元素的选择性吸收，神经细胞对K＋的吸收和对Na＋的排出，
肾小管的重吸收和分泌，小肠的吸收等。
（2）原因：遗传性决定载体的种类和数量，从而也决定了选择性。
三、物质跨膜运输的方式
（一）小分子物质跨膜运输的方式
物质进出细胞，既有顺浓度梯度的扩散，统称为被动运输；也有逆浓度梯度的运输，称
为主动运输。
物质跨膜运输方式对比
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
运输方向
高浓度→低浓度
低浓度→高浓度
载体
×
√
√
能量
×
√
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图例
动力
浓度差
能量
举例
O
2、CO
2、H
2O、甘油、乙醇、
苯等
红细胞吸收葡萄糖
小肠细胞吸收葡萄糖、氨
基酸、无机盐等
表示曲线
意义
被动吸收或排出物质
主动选择性吸收生命活
动所需物质，排出代谢废
物和对细胞有害的物质
（二）大分子和颗粒性物质运输的方式
胞吞和胞吐：与细胞膜的流动性有关，消耗能量，但不属于跨膜运输。
（三）影响跨膜运输的因素
1.影响自由扩散的因素
细胞膜内外物质的浓度差。
2.影响协助扩散的因素
（1）细胞膜内外物质的浓度差。
（2）细胞膜上运载物质的载体数量。
3.影响主动运输的因素
（1）载体：细胞膜上的一类蛋白质。
（2）能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度
等。
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2.1 酶和ATP
知识梳理：
一、酶的作用和本质
（一）作用：催化
酶的作用机理：催化剂是降低了反应的活化能。
（二）本质
酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是
RNA。
二、酶的特性
高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013 倍。
专一性：每一种酶只能催化剂一种或一类化学反应。
作用条件较温和：高温、过酸、过碱，都会使酶的结构遭到破坏，使酶永久失活；在低
温下，酶的活性降低，但不会失活。
三、与酶有关的曲线解读
（一）表示酶高效性的曲线
1．催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的
催化效率更高。
2．酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的
平衡点。
3．酶只能催化已存在的化学反应。
（二）表示酶专一性的曲线
1．在A 反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时明显加
快，说明酶A 催化底物A 参加反应。
2．在A 反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，
说明酶B 不催化底物A 参加反应。
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（三）影响酶活性的曲线
1．在一定温度范围内，随温度的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围酶催化作用
将减弱（如下图甲）。
2．在最适pH 时，酶的催化作用最强，高于或低于最适pH，酶的催化作用都将减弱（如
下图乙）。
四、ATP 的结构和功能
（一）结构：ATP 的结构简式是A—P～P～P，一个ATP 分子中含有一个普通磷酸键，
两个高能磷酸键，三个磷酸基。
（二）功能：直接的能源物质
五、ATP 与ADP 的相互转化
（一）ATP 水解
在有关酶的催化作用下，ATP 分子中远离腺苷的高能磷酸键很容易水解，并释放能量。
（二）ATP 形成
在有关酶的催化作用下，ADP 可以接受能量，同时与磷酸结合，重新形成ATP。
六、ATP 形成的能量来源
1．对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自于细胞呼吸，对于绿色植物来说，
则来自于光合作用和细胞呼吸。
2．细胞内ATP 与ADP 相互转化的能量供应机制，是生物体的共性。
八、ATP 的利用
（一）ATP 可用于主动运输、生物发电和发光、肌细胞收缩、大脑思考等。
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（二）细胞内的吸能反应一般与ATP 的水解相联系，放能反应一般与ATP 的形成相联
系。能量通过ATP 分子在吸能反应和放能反应之间循环流通。
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2.2 细胞呼吸
知识梳理：
一、细胞呼吸
（一）“探究酵母菌细胞呼吸的方式”的实验分析
1.实验装置
2.实验现象:
甲、乙两装置中石灰水都变浑浊，但甲中浑浊程度高且速度快。
2 号试管中溶液由橙色变成灰绿色，1 号试管不变色。
3.实验结论
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产
生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧
化碳。
（二）有氧呼吸
1．有氧呼吸的概念
有氧呼吸是指活细胞在有氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把某些有机物彻底氧
化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。
2．有氧呼吸的过程
有氧呼吸主要有三个阶段：
① 葡萄糖的不彻底分解
6
12
6
3
4
3
C H O
2C H O
+4[H]+2ATP+
酶
（葡萄糖）
丙酮酸
热能 细胞质基质
② 丙酮酸的彻底水解
3
4
3
2
2
2C H O (
+6H O
6CO +20[H]+2ATP+
酶
丙酮酸)
热能 线粒体基质
③
2
2
24[H]+6O
12H O+34ATP+
酶
热能
线粒体内膜
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3．有氧呼吸中的能量转换
在细胞内，1mol 的葡萄糖彻底氧化分解，产生2870KJ 能量，其中1161KJ 左右（40．45%）
的能量储存在ATP 中（第一、第二阶段各产生2 个ATP，第三阶段产生34 个ATP），其余
的能量（59．55%）则以热能形式散失了。
4．总反应式
6
12
6
2
2
2
2
C H O +6H O+6O
6CO +12H O+
酶
能量
（三）无氧呼吸
1．无氧呼吸的概念
无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成乙醇和
二氧化碳或乳酸，同时释放少量能量的过程。
2．无氧呼吸的过程
无氧呼吸过程主要有两个阶段：
①与有氧呼吸第一阶段完全相同
细胞质基质
②丙酮酸的不彻底分解
2
5
2
3
6
3
2C H OH(
)+2CO
2C H O (
)
酶
丙酮酸
酒精
细胞质基质
高等植物、酵母菌等
酶
丙酮酸
乳酸
细胞质基质
动物和人
3．总反应式
6
12
6
2
5
2
C H O
2C H OH(
)+2CO +
酶
酒精
能量
6
12
6
3
6
3
C H O
2C H O (
)+
酶
乳酸
能量
4．无氧呼吸中的能量转换
1mol 葡萄糖在分解成乳酸以后，只释放出196．65KJ 的能量，其中只有61．08KJ 的能
量储存在ATP 中，近69%的能量都以热能的形式散失了。无氧呼吸只有第一阶段释放能量。
（四）影响细胞呼吸的因素
1．温度
呼吸作用在最适温度（25℃～35℃）时最强；超过最适温度，呼吸酶活性降低甚至变性
失活，呼吸作用受抑制；低于最适温度，酶活性下降，呼吸作用受抑制。
2．氧气浓度
在氧气浓度为零时，只进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以下时，既进行有氧呼吸，又
进行无氧呼吸；氧气浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。
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3．含水量
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含水量的减少而减慢。
（五）细胞呼吸的意义及其应用
细胞呼吸为生物体的生命活动提供能量，其中间产物是各种有机物之间转化的枢纽。其
原理的应用主要有：
（1）水稻生产中，适时的露田和晒田可以改善土壤通气条件，增强水稻根系的细胞呼
吸作用。
（2）储存粮食时，要注意降低温度和保持干燥，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
（3）果蔬保鲜时，采用降低氧浓度、充氮气或降低温度等方法，抑制细胞呼吸，注意
要保持一定的湿度。
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2.3 光合作用
知识梳理：
一、光合作用
（一） “绿叶中色素的提取和分离”实验分析
1.实验原理
（1）色素的提取：可以用无水乙醇（或丙酮）作溶剂提取绿叶中的色素，而不能用水，
因为叶绿体中的色素不能溶于水。
（2）色素的分离：利用色素在层析液中的溶解度不同进行分离，溶解度大的在滤纸上
扩散得快，反之则慢。
2.实验现象
3.色素的吸收光谱
叶绿素a 和叶绿素b 主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
4.实验中几种化学试剂的作用
（1）无水乙醇用于提取绿叶中的色素。
（2）层析液用于分离绿叶中的色素。
（3）二氧化硅：研磨充分。
（4）碳酸钙：防止色素被破坏。
5.影响叶绿素合成的因素
（1）光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因
而叶片发黄。
（2）温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温
时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
（3）必需元素：缺乏Mg 将导致叶绿素无法合成，叶变黄。
（二）光合作用的探究历程
时间
国别
科学家
探究结果
1648
比利时
范·海尔蒙特
植物生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤
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1771
英国
普利斯特莱
植物可以更新空气
1779
荷兰
扬·英根豪斯
植物只有绿叶才能更新空气，并且需要阳光才能更新空气
1880
美国
恩吉尔曼
光合作用的场所在叶绿体
1864
德国
萨克斯
叶片在光下能产生淀粉
1940
美国
鲁宾和卡门
（用放射性同位素标记法）：光合作用释放的氧全部来自
参加反应的水。（糖类中的氢也来自水）
1948
美国
梅尔文·卡尔文 用14C 标记的CO
2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，
进一步了解到光合作用中复杂的化学反应
（三）光合作用的概念
光合作用指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，
并且释放出氧气的过程。
（四）光合作用的过程
根据需光与否，可将光合作用分为两个阶段：
1.光反应
（1）场所：叶绿体的类囊体薄膜上。
（2）条件：光照、色素、酶等。
（3）物质变化：
①水的光解：叶绿体利用吸收的光能，将水分解成[H]和O2 。
②ATP 的生成： ADP 和Pi 吸收能量，形成ATP。
（4）能量变化：光能转变为ATP 中活跃的化学能。
2.暗反应
（1）场所：叶绿体内的基质中。
（2）条件：光反应阶段生成的[H]、ATP、多种酶参加催化。
（3）物质变化：
①CO2 的固定：CO2 与植物体内的C5 结合，形成2 个C3。
②C3 的还原：在有关酶的催化作用下，C3 接受ATP 水解释放的能量并且被[H]还原，经
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过一系列的变化，形成糖类和C5。
（4）能量变化：ATP 中活跃的化学能转变为有机物中的稳定的化学能。
3.总反应式
2
2
18
18
2
2
6
12
2
2
2
光能
CO +HO
(CH0)+
O
叶绿体
光能
6CO+12H O
C H 0+6 O
叶绿体
（五）影响光合作用速率的环境因素
1.光照强度
光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。在其它条件都适宜的情况下，
在一定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快。
（1）光饱和点
当光照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现象叫光饱和
现象。开始达到光饱和现象的光照强度称为光饱和点（如下图中的C 点）。
（2）光补偿点
在光饱和点，光合作用吸收二氧化碳量与呼吸释放二氧化碳的量处于动态平衡，这时的
光照强度称为光补偿点（如下图的b 点）。此时植物制造有机物量和消耗有机物量相等。
不同类型植物的光饱和点和补偿点是不同的。
2.CO
2浓度
在一定浓度范围内，光合作用速率随着CO2 浓度的增加而加快。
3.温度
光合作用只能在一定的温度范围内进行，在最适温度时，光合作用速率最快，高于或低
于最适温度，光合作用速率下降。
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4.水分的多少
水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2
进入叶片，从而间接影响光合作用。
二、细胞呼吸与光合作用的关系
（一）细胞呼吸与光合作用的区别与联系
光合作用
有氧呼吸
代谢类型
合成作用（或同化作用）
分解作用（或异化作用）
物质变化
无机物 有机物
有机物 无机物
能量变化
光能→化学能（储能）
化学能→ATP、热能（放能）
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物、释放能量，供细胞利用
场所
叶绿体
活细胞（主要在线粒体）
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
联系
（二）呼吸速率与光合速率
1.呼吸速率的测定方法
植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2 增加量、O2 减少量或有机物减少量。
2.净光合速率和真正光合速率
（1）净光合速率：常用一定时间容器内O2 释放量、CO2 吸收量或有机物积累量表示。
（2）真正（总）光合速率：常用一定时间内植物O2 产生量、CO2 固定量或有机物产生
量表示。
（3）真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率
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3.呼吸速率与光合速率的关系
（1）曲线
（2）解读曲线
2
2
2
2
2
2
A
CO
O
>
AB
CO
O
=
B
>
B
CO
O
只进行呼吸作用不进行光合作用
①
点植物释放
吸收
呼吸作用
光合作用
②
段植物释放
吸收
光合作用
呼吸作用
③
点植物外观上不与外界发生气体交换
光合作用
呼吸作用
④
点后
植物吸收
释放
（3）数量关系
净光合速率=总光合速率－呼吸速率
净产氧量=总产氧量－呼吸耗氧量
葡萄糖的积累量=实际生产葡萄糖量－呼吸消耗葡萄糖量
实测的二氧化碳量=呼吸作用二氧化碳总释放量－光合作用消耗二氧化碳量
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3.1 细胞的增殖和受精作用
知识梳理：
一、细胞不能无限长大
（一）细胞不能无限长大的原因：
1.细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。
2.细胞核是细胞的控制中心，控制范围有限。
二、细胞增殖
（一）意义：
是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
（二）方式：
真核细胞的分裂方式包括：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂三种。
三、无丝分裂
（一）特点：
没有出现纺缍丝和染色体的变化。
（二）实例：
蛙的红细胞的分裂。
四、有丝分裂
（一）细胞周期
1.概念：连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个
细胞周期。
2.具有细胞周期的细胞的特点：连续分裂的细胞才有细胞周期，如早期胚胎细胞、干细
胞、分生区细胞、生发层细胞、癌细胞（不正常分裂）。
3.细胞分裂能力与细胞分化程度成反比。已分化的成熟的细胞一般不再具有分裂能力，
没有细胞周期，如成熟红细胞、神经细胞等。
（二）分裂间期
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主要变化：DNA 的复制和有关蛋白质的合成。
（三）分裂期（以高等植物细胞为例）
1．前期：染色质丝螺旋化形成染色体，核仁解体，核
膜消失，细胞两极发出纺缍丝，形成纺缍体。（记忆口诀：
膜仁消失显两体）。
2．中期：染色体的着丝点整齐的排列在赤道板上。这
个时期是观察染色体的最佳时期（记忆口诀：形数清晰赤道
齐）。
3．后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条
染色体，分别移向细胞两极，分向两极的两套染色体形态和
数目完全相同。（记忆口诀：点裂数增均两极）。
4．末期：染色体变成染色质，纺缍体消失，出现新的
核膜和核仁，出现细胞板，扩展形成细胞壁，将一个细胞分
成二个子细胞。（记忆口诀：两消两现重开始）。
（四）动、植物细胞有丝分裂的比较
动、植物细胞的有丝分裂过程大体相同，不同之处见下表。
动物细胞
植物细胞
不
同
点
前期：
纺锤体的形成方式不同
由两组中心粒发出的星射线
构成纺锤体
由细胞两极发出的纺锤丝构
成纺锤体
末期：
子细胞的形成方式不同
由细胞膜向内凹陷把亲代细
胞缢裂成两个子细胞
由细胞板形成的细胞壁把亲
代细胞分成两个子细胞
（五）与细胞有丝分裂有关的细胞器及功能
1.线粒体——供能（DNA 复制、蛋白质合成、染色体分开）、复制。
2.中心体——形成纺缍体（动物、低等植物细胞）。
3.高尔基体——形成细胞板（植物细胞）。
4.核糖体——合成蛋白质。
（六）有丝分裂的过程中的物质变化
1.有丝分裂过程中染色体和DNA 数目的变化
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（七） 重要意义
将亲代细胞的染色体经过复制（实质为DNA 的复制），平均分配到两个子细胞中，在
亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对于生物的遗传有重要意义。
（八）观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
1.实验原理
①龙胆紫将染色体染成深色。
②盐酸和酒精混合液（1︰1）使组织中的细胞相互分离开来。
③显微镜可观察细胞有丝分裂各期图像。
2.装片制作步骤：解离→漂洗→染色→制片。
一、细胞的分化
（一）概念
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳
定性差异的过程。
（二）时间
发生在整个生命进程，胚胎时期达到最大限度。
（三）特点
持久性、普遍性和不可逆性。
（四）意义
1．细胞分化是生物个体发育的基础。
2．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
（五）实质
基因的选择性表达。
二、细胞的全能性
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（一）概念
已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
（二）实验表明
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，植物细胞具有全能性。
已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
三、细胞的衰老
（一）衰老细胞的特征
1.细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢。
2.细胞内多种酶的活性降低。
3.细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累。
4.细胞内的呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
5.细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。
四、细胞凋亡
1.概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
2.特征：细胞膜内陷，形成凋亡小体
3.实质：由遗传机制决定的程序性死亡
4.意义：对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因
素的干扰都起着非常关键的作用。
5.实例
①清除多余、无用的细胞。如蝌蚪尾巴的消失。
②清除完成正常使用的衰老细胞。如脱落的人体皮肤表皮细胞。
③清除体内有害的细胞、被病原体感染的细胞等异常细胞。如癌细胞的清除、白细胞吞
噬过多的细菌死亡。
■机体感染病原体，免疫系统没有来得及清除病原体，致使部分细胞死亡，这属于细胞
坏死；免疫系统主动清除病原体侵染到的细胞，这属于细胞凋亡。
