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Biología Obligatoria 1 Moléculas y Células
Este es un mapa mental sobre moléculas y células del Curso Obligatorio 1 de Biología, que resume la introducción a las células, las moléculas que las componen, la estructura básica de las células y la entrada y salida de materiales de las células.
Editado a las 2024-02-03 13:57:01,
- Breve historia del tiempo
Este es un mapa mental sobre una breve historia del tiempo. "Una breve historia del tiempo" es una obra de divulgación científica con una influencia de gran alcance. No sólo presenta los conceptos básicos de cosmología y relatividad, sino que también analiza los agujeros negros y la expansión. del universo. temas científicos de vanguardia como la inflación y la teoría de cuerdas.
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- Resumen
Biología Obligatoria 1 Moléculas y Células
Capítulo 1 Entrando a la celda
Sección 1 Las células son las unidades básicas de las actividades vitales.
Teoría celular y su proceso de establecimiento.
Fundador: Schleiden, Schwann
Principales conclusiones:
1. Una célula es un organismo. Todos los animales y plantas se desarrollan a partir de células y están compuestos de células y productos celulares;
2. Una célula es una unidad relativamente independiente, que no sólo tiene vida propia, sino que también contribuye a la vida general compuesta por otras células;
3. Las células nuevas se producen mediante la división de células viejas.
significado:
1. La teoría celular revela la unidad de los animales y las plantas, aclarando así la unidad del mundo biológico;
2. La teoría celular hizo que la gente se diera cuenta de que las plantas y las células tienen una base estructural común, rompiendo así la antigua barrera ideológica entre la botánica y la zoología;
3. Promover las disciplinas de anatomía, biología, embriología y otras disciplinas acumuladas desde hace mucho tiempo para obtener una base común. La integración y unificación de estas disciplinas dio origen al nacimiento de la biología;
4. La conclusión de la teoría celular de que la división celular produce nuevas células no sólo explica la ontogenia, sino que también allanó el camino para el posterior establecimiento de la teoría de la evolución biológica.
Las células son el sistema básico de la vida.
Población: grupo de todos los individuos de la misma especie dentro de un cierto rango espacial;
Comunidad: un todo más amplio formado por la interacción de diferentes poblaciones;
Ecosistema: El todo más amplio formado por la interacción de las comunidades y el entorno inorgánico;
Biosfera: El todo mayor en el que todos los ecosistemas de la Tierra están interconectados.
Sección 2 Diversidad y unidad de las células
observar células
① Gire el reflector para hacer que el campo de visión sea más brillante;
② Después de observar claramente con un aumento bajo, mueva la imagen del objeto que desea ampliar y observar al centro del campo de visión;
③ Gire el convertidor para cambiar a un objetivo de gran aumento;
④Utilice el tornillo de enfoque fino para ajustar el enfoque y observar.
Células procariotas y células eucariotas.
Concepto: Los científicos dividen las células en dos categorías: células eucariotas y células procariotas en función de si tienen un núcleo delimitado por una membrana nuclear.
Eucariotas: Se denominan eucariotas a los organismos compuestos por células eucariotas, como las plantas, los animales, los hongos, etc.
Procariotas: Los organismos formados por células procariotas se llaman procariotas.
La principal diferencia: si hay un núcleo limitado por la membrana nuclear.
Nucleoide: No hay núcleo rodeado por una membrana nuclear ni cromosomas, pero hay moléculas de ADN circulares ubicadas en un área específica dentro de la célula. Esta área se llama nucleoide.
Células de cianobacterias: contienen ficocianina y clorofila en su cuerpo y son autótrofas capaces de realizar la fotosíntesis.
Capítulo 2 Moléculas que forman las células.
Sección 1 Elementos y compuestos en las células.
elementos que forman las celulas
Elementos masivos: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, etc.
Oligoelementos: Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, etc.
El elemento más básico: C
Elementos básicos: C, H, O, N.
Elementos principales: C, H, O, N, P, S.
Fuente de elementos: absorbido selectivamente de la naturaleza inorgánica.
compuestos que forman las celulas
compuesto
Compuestos inorgánicos: agua (85% ~ 90%), sales inorgánicas (1% ~ 1,5%)
Compuestos orgánicos: proteínas (7% ~ 10%), lípidos (1% ~ 2%),...
El compuesto que representa la mayor parte del peso fresco de la célula es el agua;
La materia orgánica que representa el peso más fresco de las células es la proteína;
Los compuestos que representan la mayor cantidad de peso seco celular son las proteínas;
Peso fresco-H₂O=peso seco
Principales compuestos que forman las células.
Agua (70% a 90%), proteínas (7% a 10%), lípidos (1% a 2%), sales inorgánicas (1% a 1,5%), azúcares y ácidos nucleicos (1% a 1,5%)
Carbohidratos, grasas y proteínas en tejidos biológicos.
El reactivo de Fehling reacciona con el azúcar reductor para producir un color rojo ladrillo
La grasa se tiñe de naranja con tinte Sudán 3.
El reactivo de Biuret reacciona con las proteínas para producir un color púrpura
Sección 2 Sustancias inorgánicas en las células.
agua en las celulas
Contenido de humedad de los organismos: El contenido de humedad de los organismos varía según las diferentes especies de organismos, generalmente oscila entre el 60% y el 95%. El contenido de agua de las medusas alcanza el 97%.
El significado del agua: El agua es un componente importante de las células y el compuesto más abundante en las células vivas.
forma de agua
Agua libre: la mayor parte del agua está en estado libre y puede fluir libremente, lo que se llama agua libre;
El agua libre es un buen disolvente dentro de las células;
Cuanto mayor sea la proporción de agua libre en la célula, más vigoroso será el metabolismo de la célula.
Agua unida: Parte del agua combinada con otras sustancias en la célula se llama agua unida;
El agua unida es un componente importante de la estructura celular;
Cuanto mayor sea la proporción de agua unida dentro de la célula, mayor será la capacidad de la célula para resistir entornos adversos como la sequía y el frío.
El agua libre y el agua unida se pueden convertir entre sí.
El agua libre se puede convertir en agua ligada mediante enfriamiento;
El agua unida se puede convertir en agua libre calentándola.
sales inorgánicas en las células
La mayoría de las sales inorgánicas de las células existen en forma de iones.
Cationes con mayor contenido: Na⁺, K⁺, Ca⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, etc.
Aniones con mayor contenido: Cl⁻, SO₄³⁻, HCO₃⁻, etc.
Ciertos iones de sal inorgánica en los organismos vivos deben mantenerse en una cierta cantidad, lo cual es muy importante para mantener el equilibrio ácido-base (presión osmótica) de las células.
Muchos tipos de sales inorgánicas desempeñan un papel importante en el mantenimiento de las actividades vitales de las células y los organismos.
Sección 3 Carbohidratos y Lípidos en las Células
El azúcar es la principal sustancia energética.
Las moléculas de azúcar generalmente se componen de tres elementos: C, H y O.
En la mayoría de las moléculas de azúcar, la proporción de átomos de hidrógeno a átomos de oxígeno es 2:1, similar a las moléculas de agua, por lo que los azúcares también se denominan "carbohidratos", abreviados como (CH₂O).
monosacárido
Glucosa (C₆H₁₂O₆);
La glucosa es la principal sustancia energética necesaria para las actividades de la vida celular y a menudo se describe como el "combustible de la vida";
Los azúcares que no se pueden hidrolizar son los monosacáridos, los monosacáridos comunes incluyen fructosa, galactosa, ribosa, desoxirribosa, etc.
Disacárido (C₁₂H₂₂O₁₁)
Los disacáridos se forman mediante la deshidratación y condensación de dos moléculas de monosacáridos y, por lo general, es necesario hidrolizarlos en monosacáridos antes de que las células puedan absorberlos;
Los disacáridos más comunes en la vida son la sacarosa, el azúcar moreno, el azúcar blanco, el azúcar de roca, etc.;
La sacarosa es abundante en la caña de azúcar y la remolacha azucarera, y también se encuentra en la mayoría de las frutas y verduras.
Polisacárido [(C₆H₁₀O₅)]
La mayoría de los azúcares de los organismos vivos existen en forma de polisacáridos;
El almidón es el polisacárido más común;
El almidón ingerido por el cuerpo humano debe digerirse y descomponerse en glucosa antes de que las células puedan absorberlo y utilizarlo;
El almidón se encuentra abundantemente en los tallos o raíces anormales de las patatas, ñames, batatas y otras plantas, así como en los frutos de algunas plantas;
También se encuentra en grandes cantidades en las semillas de cultivos alimentarios, maíz, trigo y arroz.
celulosa
También es un polisacárido, insoluble en agua y de difícil digestión. Su unidad básica es también una molécula de glucosa.
quitina
La quitina también es un polisacárido, también conocido como quitina;
Se encuentra ampliamente en los exoesqueletos de crustáceos e insectos;
La quitina se utiliza ampliamente en medicina, industria química, etc.
lípidos en las células
Elementos químicos que forman los lípidos: C, H, O (algunos papeles también contienen P y N)
A diferencia de los azúcares, el contenido de oxígeno en las moléculas de lípidos es mucho menor que el de los azúcares, mientras que el contenido de hidrógeno es mayor;
Lípidos comunes: grasas, fosfolípidos y esteroles, etc.;
Sus estructuras moleculares son muy diferentes, y suelen ser insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos liposolubles, como acetona, cloroformo, éter, etc.;
La grasa es el lípido más común;
La grasa es un éster formado por la reacción de tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerol, a saber, triacilglicerol (también conocido como triglicérido);
La grasa es un buen material de almacenamiento de energía en las células.
Fosfolípidos
La diferencia con la grasa es que uno de los grupos hidroxilo (-OH) del glicerol no se combina con ácidos grasos para formar grasa, sino con ácido fosfórico y otros derivados;
Además de C, H y O, los fosfolípidos también contienen P e incluso N;
Los fosfolípidos son un componente importante de las membranas celulares y de las membranas de varios orgánulos.
esterol
Los esteroles incluyen colesterol, hormonas sexuales, vitamina D, etc.;
El colesterol es un componente importante de las membranas de las células animales y también participa en el transporte de lípidos en la sangre en el cuerpo humano;
Las hormonas sexuales pueden promover el desarrollo de los órganos reproductivos humanos y animales y la formación de células germinales;
La vitamina D puede promover eficazmente la absorción intestinal de calcio y fósforo en humanos y animales.
Los azúcares y los lípidos en las células se pueden convertir entre sí.
Sección 4 La proteína es el principal portador de las actividades vitales.
La proteína es el principal portador de las actividades vitales.
función proteica
Muchas proteínas son sustancias importantes que forman la estructura de las células y los organismos, llamadas proteínas estructurales;
Algunas proteínas pueden regular las actividades vitales del cuerpo, como la insulina y la hormona del crecimiento;
Las reacciones químicas en las células son inseparables de la catálisis de las enzimas, y la mayoría de las enzimas son proteínas;
Algunas proteínas tienen funciones de transporte;
Algunas proteínas tienen funciones inmunes. Los anticuerpos en el cuerpo humano son proteínas que pueden ayudar al cuerpo a resistir antígenos como bacterias y virus;
En general, las proteínas son los componentes básicos de las células y tienen funciones importantes como participar en la estructura celular, el transporte catalítico, la transmisión de información y la inmunidad;
Todas las actividades vitales de las células son inseparables de las proteínas;
El hecho de que las proteínas puedan realizar tantas funciones está relacionado con la diversidad de proteínas;
Los componentes básicos de las proteínas: los aminoácidos.
Hay 21 tipos de aminoácidos que forman las proteínas;
Los aminoácidos son las unidades básicas que forman las proteínas;
Cada aminoácido contiene al menos un grupo amino y un grupo carboxilo, y ambos tienen un grupo amino y un grupo carboxilo conectados en el mismo Taiyuan. Cada aminoácido contiene al menos un grupo amino (-NH₂) y un grupo carboxilo (-COOH). ), y ambos tienen un grupo amino unido al mismo átomo de carbono que un grupo carboxilo;
Este átomo de carbono también está conectado a un átomo de oxígeno y un grupo de cadena lateral. Este grupo de prueba está representado por R;
La diferencia entre varios aminoácidos radica en la diferencia en el grupo R;
Lisina, triptófano, fenilalanina, metionina, treonina, isoleucina, leucina y valina son ocho aminoácidos que el cuerpo humano no puede sintetizar. Este tipo de aminoácido se denomina aminoácidos esenciales. Los otros 13 aminoácidos pueden ser sintetizados por el cuerpo humano y se denominan aminoácidos no esenciales;
Aunque los tipos de aminoácidos son limitados, constituyen una amplia variedad de proteínas con diversas funciones.
Estructura de las proteínas y su diversidad.
La proteína es una macromolécula biológica compuesta de aminoácidos como unidades básicas.
Las moléculas de aminoácidos se conectan primero mediante unión mutua: el grupo carboxilo (-COOH) de una molécula de aminoácido se conecta al grupo amino (-NH₂) de otra molécula de aminoácido y al mismo tiempo se elimina una molécula de agua. Este método combinado se llama condensación por deshidratación;
El enlace químico que conecta dos moléculas de aminoácidos se llama enlace peptídico y el compuesto formado por la condensación de dos aminoácidos se llama dipéptido;
Los compuestos formados por la condensación de múltiples aminoácidos y que contienen múltiples enlaces peptídicos se denominan polipéptidos;
Los polipéptidos suelen adoptar la forma de estructuras en forma de cojín llamadas cadenas peptídicas.
proceso vinculante
La deshidratación y condensación entre aminoácidos forman cadenas peptídicas;
Regiones específicas de una cadena peptídica experimentan enrollamiento y plegamiento regulares;
Esta cadena peptídica se enrolla aún más para formar una determinada estructura espacial;
Cuatro cadenas peptídicas se unen para formar una estructura espacial compleja.
Número de enlaces peptídicos formados = número de aminoácidos - número de cadenas peptídicas = número de moléculas de agua eliminadas
Hay diferentes tipos de aminoácidos, diferentes cantidades y el orden de disposición también cambia constantemente. Esta es la razón por la que hay tantos tipos de proteínas en las células.
Sección 5 El ácido nucleico es el portador de información genética.
Tipos de ácidos nucleicos y su distribución.
Un tipo es el ácido desoxirribonucleico, denominado ADN; el otro tipo es el ácido ribonucleico, denominado ARN;
El ADN de las células eucariotas se distribuye principalmente en el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos también contienen una pequeña cantidad de ADN;
El ARN se distribuye principalmente en el citoplasma.
Los ácidos nucleicos son largas cadenas de nucleótidos unidos.
Los nucleótidos son los componentes básicos de los ácidos nucleicos;
Un nucleótido está compuesto por una molécula de base que contiene nitrógeno, una molécula de azúcar de cinco carbonos y una molécula de fosfato;
Según los diferentes azúcares de cinco carbonos, los nucleótidos se pueden dividir en desoxirribonucleótidos (denominados desoxirribonucleótidos) y ribonucleótidos;
El ADN es una cadena larga formada por desoxinucleótidos unidos entre sí y el ARN es una cadena larga formada por ribonucleótidos unidos entre sí;
Generalmente, en las células de los organismos, el ADN está compuesto por dos hebras de desoxinucleótidos y el ARN está compuesto por una hebra de ribonucleótidos;
La secuencia de desoxirribonucleótidos almacena la información genética de los organismos y las moléculas de ADN son organismos que almacenan y transmiten información genética. La información genética de la mayoría de los virus se almacena en ARN;
Los ácidos nucleicos son sustancias que transportan información genética en las células y desempeñan un papel extremadamente importante en la variación genética y la biosíntesis de proteínas de los organismos;
Las macromoléculas biológicas utilizan cadenas de carbono como esqueletos
La unidad básica de la proteína es el aminoácido y la unidad básica del aminoácido es el nucleótido. Estas unidades básicas se denominan monómeros;
Cada monómero tiene una cadena de carbono compuesta por varios átomos de carbono conectados como esqueleto básico. Las macromoléculas biológicas son polímeros conectados por muchos monómeros, por lo que las macromoléculas biológicas también utilizan cadenas de carbono como esqueleto básico;
"El carbono es el elemento central de la vida" "Sin carbono no habría vida."
Capítulo 3 Estructura básica de las células
Sección 1 Estructura y función de la membrana celular
función de la membrana celular
Separar las células del ambiente exterior.
La separación de la materia viva del entorno externo produjo células primitivas y se convirtieron en sistemas relativamente independientes;
La membrana celular asegura la relativa estabilidad del entorno interno de la célula.
Controlar el movimiento de sustancias dentro y fuera de las células.
En términos generales, los nutrientes que necesitan las células pueden ingresar a las células lentamente, mientras que las sustancias que las células no necesitan no pueden ingresar fácilmente a las células;
El papel de control de la membrana celular es relativo.
intercambiar información entre células
Mantener la realización de la coordinación funcional para que los organismos puedan sobrevivir sanamente;
Comunicación indirecta: las hormonas secretadas por las células endocrinas se unen a receptores en la superficie de la membrana celular de las células diana y transmiten información a las células diana;
Comunicación directa: Las membranas celulares de dos células adyacentes están en contacto y la información pasa de una célula a otra;
La información se transmite mediante la formación de canales especiales: se forma un canal entre dos células adyacentes y el material que transporta información ingresa a otra célula a través del canal (por ejemplo, las células vegetales superiores están conectadas entre sí a través de plasmodesmos, que también desempeñan un papel en la información). intercambio)
Explorando la estructura de las membranas celulares.
Las membranas celulares están compuestas principalmente de lípidos y proteínas.
Entre ellos, el papel representa aproximadamente el 50% de la masa total de la membrana celular, las proteínas representan aproximadamente el 40% y los azúcares representan entre el 2% y el 10%;
Entre los lípidos que forman las membranas celulares, los fosfolípidos son los más abundantes, y también hay una pequeña cantidad de colesterol.
Cuanto más compleja es la función de la membrana celular, mayor es el número y tipo de proteínas.
La membrana celular es fluida.
Contenidos básicos del modelo de mosaico de flujo.
Las membranas celulares están compuestas principalmente por moléculas de fosfolípidos y moléculas de proteínas;
La bicapa de fosfolípidos es el componente básico de la membrana, y en su interior se encuentra el extremo hidrofóbico de las moléculas de fosfolípidos, que tiene una función de barrera ()
Las moléculas de proteínas están incrustadas en la bicapa de fosfolípidos de diferentes maneras.
Algunos están incrustados en la superficie de la bicapa de fosfolípidos;
Algunos están parcial o completamente incrustados en la bicapa de fosfolípidos;
Algunos penetran toda la bicapa de fosfolípidos.
fluidez de la membrana celular
Las moléculas de fosfolípidos que forman la membrana pueden moverse libremente hacia los lados. La mayoría de las proteínas de la membrana también pueden moverse.
Importancia: La fluidez de las células es muy importante para que las células completen funciones como el transporte de material, el crecimiento, la división y el movimiento.
(La superficie exterior de la membrana celular contiene moléculas de azúcar, que se combinan con moléculas de proteínas para formar azúcares proteicos o se combinan con lípidos para formar glicolípidos. Estas moléculas de azúcar se llaman capas de azúcar y son reconocidas por la superficie celular, transmiten información entre las células. , etc. las funciones están estrechamente relacionadas)
Sección 2 División del trabajo y cooperación entre orgánulos celulares.
Los orgánulos se distribuyen en la matriz citoplasmática.
división del trabajo entre células
Pared celular: La pared celular se encuentra fuera de la membrana celular de las células vegetales y está compuesta principalmente de celulosa y pectina. Sostiene y protege las células;
Vacuolas: las vacuolas existen principalmente en las células vegetales. Contienen líquido celular que contiene azúcares, sales inorgánicas, pigmentos y proteínas. Las vacuolas llenas también pueden mantener fuertes las células vegetales.
Cloroplasto: El cloroplasto es un orgánulo de las células de las plantas verdes que puede realizar la fotosíntesis. Es el "taller de fabricación de nutrientes" y la "estación de conversión de energía" de las células vegetales;
Lisosoma: El lisosoma se distribuye principalmente en las células animales y es el "taller de digestión" de la célula. Contiene una variedad de enzimas hidrolíticas en su interior, que pueden descomponer los orgánulos envejecidos y dañados, fagocitar y matar virus o bacterias que invaden la célula;
Centrosoma: El centrosoma se distribuye en células animales y vegetales inferiores. Consta de dos centros dispuestos mutuamente perpendicularmente y materiales circundantes. Está relacionado con la mitosis celular.
Ribosomas: algunos ribosomas abundan en el retículo endoplásmico rugoso y otros están libres en la matriz citoplasmática y son "máquinas de producción de proteínas";
Retículo endoplásmico: el retículo endoplásmico es el sitio de síntesis, procesamiento y transporte de macromoléculas como las proteínas. Está conectado por estructuras tubulares, vesiculares o en forma de saco plano rodeadas por membranas para formar un sistema de conductos membranosos continuos con luces interconectadas. Algunos retículos endoplasmáticos tienen ribosomas adheridos, lo que se denomina retículo endoplasmático rugoso, y algunos retículos endoplasmáticos no contienen ribosomas, lo que se denomina retículo endoplasmático liso;
Mitocondrias: Las mitocondrias son el lugar principal donde las células llevan a cabo la respiración aeróbica y son los "talleres de energía" de las células. Aproximadamente el 95% de la energía necesaria para las actividades de la vida celular proviene de las mitocondrias;
Aparato de Golgi: El aparato de Golgi es principalmente el "taller" y la "estación de envío" que procesa, clasifica y empaqueta proteínas del retículo endoplásmico.
Los orgánulos del citoplasma no flotan en el citoplasma, sino que tienen una estructura que los sostiene: el citoesqueleto.
El citoesqueleto es una estructura de red compuesta de fibras proteicas.
efecto
Mantener la forma de las células;
ancla y sostiene muchos orgánulos;
Estrechamente relacionado con el movimiento, división, diferenciación, transporte de materiales, conversión de energía, transmisión de información y otras actividades de la vida celular;
Coordinación entre orgánulos.
Síntesis y transporte de proteínas secretadas.
Algunas proteínas se sintetizan dentro de las células y luego se secretan fuera de las células para funcionar. Estas proteínas se denominan proteínas secretadas.
etiquetado de isótopos
En un mismo elemento, los átomos con igual número de protones y diferente número de neutrones son isótopos;
El uso de isótopos con propiedades físicas especiales para marcar la ubicación de los átomos en reacciones químicas se denomina etiquetado de isótopos.
Síntesis de proteínas secretoras.
En los ribosomas libres, la síntesis de cadenas polipeptídicas comienza con los aminoácidos como materia prima;
Junto con los ribosomas, se transfiere al retículo endoplásmico rugoso para continuar el proceso de síntesis. Mientras se sintetiza, se transfiere a la cavidad del retículo endoplásmico, para luego procesarse y plegarse para formar una proteína con una determinada estructura espacial;
La membrana del retículo endoplásmico se abomba para formar vesículas, que envuelven las proteínas y salen del retículo endoplásmico hacia el Golgi, donde el cuerpo se fusiona con la membrana de Golgi. La membrana de la vesícula pasa a formar parte de la membrana de Golgi;
El aparato de Golgi modifica y procesa aún más la proteína, y luego el modelo del aparato de Golgi envuelve horizontalmente las vesículas de proteína;
Las vesículas se transportan a la membrana celular, se fusionan con la membrana celular y secretan la proteína fuera de la célula.
Durante la síntesis, procesamiento y transporte de las proteínas secretadas se requiere energía, que proviene principalmente de las mitocondrias.
El aparato de Golgi juega un papel importante como centro de transporte.
sistema de biopelícula celular
Las membranas de orgánulos, las membranas celulares, las membranas nucleares y otras estructuras juntas constituyen el sistema de biopelículas de la célula.
Los sistemas de biopelículas juegan un papel importante en las actividades vitales de las células.
Proporcionar a las células un ambiente interno relativamente estable;
Desempeña un papel decisivo en el proceso de transporte de materiales, conversión de energía y transmisión de información entre las células y el entorno externo;
Muchas reacciones químicas importantes requieren la participación de enzimas, y la vasta área de la membrana proporciona puntos de unión para una variedad de enzimas;
La biopelícula dentro de la célula separa varios orgánulos, lo que permite que ocurran múltiples reacciones químicas simultáneamente dentro de la célula sin interferir entre sí, asegurando la conducta ordenada de las actividades de la vida celular.
Sección 3 Estructura y función del núcleo celular
función del núcleo celular
El núcleo controla el metabolismo y la herencia de la célula;
El núcleo es el "centro de control" de la célula.
estructura del núcleo celular
Membrana nuclear: una membrana de doble capa separa el material interno del citoplasma y transporta moléculas pequeñas;
Nucleolo: relacionado con la síntesis de ciertos ARN y la formación de ribosomas;
Cromatina: Compuesta principalmente de ADN y proteínas, el ADN es el portador de información genética;
Poro nuclear: realiza un intercambio frecuente de material e información entre el núcleo y el citoplasma, y transporta macromoléculas.
morfología de los cromosomas
Durante la división celular, el núcleo se desintegra y la cromatina se espiraliza, acorta y engrosa mucho, convirtiéndose en cromosomas cilíndricos o en forma de bastón claramente visibles al microscopio óptico;
Al final de la división celular, los cromosomas se desenrollan y se vuelven a formar en filamentos de cromatina que quedan encerrados en el núcleo recién formado.
Los cromosomas filamentosos rotos son más fáciles de replicar
La cromatina y los cromosomas son el mismo material, dos estados de existencia en diferentes etapas de la célula
El núcleo celular es la base de datos de información genética y el centro de control del metabolismo y la genética celular.
La interdependencia del núcleo y el citoplasma.
modelo de construcción
tipo
Modelo físico (real, en forma pictórica, no fotográfica);
Modelo conceptual (mapa mental);
Modelo matemático (fórmula)
Capítulo 4 Entrada y salida de materiales de las celdas
Sección 1 Transporte pasivo
Ósmosis
La difusión de moléculas de agua u otras moléculas de disolvente a través de una membrana semipermeable se llama ósmosis.
Principio: Si hay una diferencia de concentración en ambos lados de la membrana semipermeable, la dirección de penetración es que las moléculas de agua penetran desde el lado con un mayor contenido relativo de agua hacia el lado con un contenido relativo menor.
condiciones para que ocurra la ósmosis
con membrana semipermeable
La solución a ambos lados de la membrana semipermeable tiene una diferencia de concentración.
Solución hipotónica: cuando la concentración de la solución externa es menor que la concentración del citoplasma, las células absorben agua y se hinchan.
Solución hipertónica: cuando la concentración de la solución externa es mayor que la concentración del citoplasma, las células pierden agua y se encogen.
Solución isotónica: Cuando la concentración de la solución externa es la misma que la del citoplasma, la morfología celular permanece sin cambios.
Las células son completamente permeables.
capa de protoplasma
La membrana celular, el tonoplasto y el citoplasma entre las dos membranas se denominan capa de protoplasma.
La composición de la capa de protoplasma.
membrana celular
citoplasma
tonoplasto
La membrana celular es equivalente a una membrana semipermeable.
Hay una diferencia de concentración entre el citoplasma dentro de la membrana celular y la solución externa.
plasmólisis
Concepto: Separación de protoplasma y pared celular.
Cuando la concentración del líquido celular es menor que la concentración de la solución externa, el agua en el líquido celular pasa a través de la capa de protoplasma y entra en la solución externa, lo que hace que tanto la pared celular como la capa de protoplasma se encojan hasta cierto punto. Cuando las células continúan perdiendo agua, debido a la proporción de la capa de protoplasma, la pared celular es muy elástica y la capa de protoplasma se separará gradualmente de la pared celular.
Cuando la concentración del líquido celular es mayor que la concentración de la solución externa, el agua de la solución externa ingresará al líquido celular a través de la capa de protoplasma y toda la capa de protoplasma volverá lentamente a su estado original, lo que provocará que las células vegetales para recuperarse gradualmente de la plasmólisis.
Condiciones para elegir reactivos químicos.
No tóxico para las células.
Concentración adecuada
La razón para utilizar la piel exterior de las cebollas moradas en experimentos: hay grandes vacuolas moradas para facilitar la observación.
La razón para no seleccionar células epidérmicas dentro de las escamas: la membrana celular es incolora y difícil de observar.
Las sustancias entran y salen por difusión sin consumir la energía liberada por las reacciones químicas en las células. Este método de transporte de sustancias a través de las membranas se llama transporte pasivo.
difusión libre y difusión asistida
La forma en que las sustancias entran y salen de las células mediante difusión simple se llama difusión libre, también llamada difusión simple.
Transporte de proteínas en las membranas de construcción, la forma en que las sustancias se difunden dentro y fuera de las células se llama difusión asistida.
Sección 2 Transporte activo y endocitosis
transporte activo
El transporte de sustancias a través de membranas contra gradientes de concentración requiere la ayuda de proteínas transportadoras y el consumo de energía liberada por reacciones químicas dentro de las células. Este método se llama transporte activo.
Endocitosis y exocitosis.
proceso
Cuando una célula absorbe una macromolécula, primero se une a la proteína de la membrana, lo que hace que esta parte de la membrana celular se invagina y forme una pequeña vesícula que rodea la macromolécula.
Las pequeñas vesículas se separan de la membrana celular, forman vesículas y entran al interior de la célula. Este fenómeno se llama endocitosis.
Las macromoléculas que deben excretarse de la membrana celular primero forman vesículas en la célula, se mueven hacia la membrana celular, se fusionan con la membrana celular y expulsan las macromoléculas fuera de la célula. Este fenómeno se llama exocitosis.
En el proceso de transporte de sustancias a través de las membranas, la deglución y la deglución son fenómenos comunes, y también necesitan consumir la energía liberada por la respiración celular.
Capítulo 5 Suministro de energía y utilización de las células
Sección 1 Enzimas que reducen la energía de activación de reacciones químicas.
1 El papel y la naturaleza de las enzimas.
Hay muchas reacciones químicas que ocurren en las células a cada momento, llamadas colectivamente metabolismo celular.
Ambiente dentro y fuera de la célula.
temperatura normal
presión normal
Agua soluble
El papel de las enzimas en el metabolismo celular.
Variables de control y diseño de experimentos controlados.
Los factores que cambian durante el experimento se llaman variables.
Los factores que se controlan artificialmente en el tratamiento de sujetos experimentales se denominan variables independientes.
La variable que cambia cuando cambia la variable independiente se llama variable dependiente.
También hay algunos factores variables que afectan los resultados experimentales durante el experimento, llamados variables irrelevantes.
Un grupo de control sin ningún tratamiento se llama control en blanco.
catálisis
La energía necesaria para cambiar una sustancia de su estado normal a un estado activo propenso a reacciones químicas se llama energía de activación.
En comparación con los catalizadores inorgánicos, las enzimas pueden reducir la energía de activación de manera más significativa y tienen una mayor eficiencia catalítica.
2 Características de las enzimas
Las enzimas son sustancias orgánicas catalíticas producidas por células vivas, la mayoría de las cuales son proteasas.
naturaleza química
La mayoría de las enzimas son proteínas y algunas enzimas son ARN.
Principio de acción
Reducir la energía de activación de una reacción química.
unidad básica
Aminoácidos o ribonucleótidos (ribozimas)
lugar de síntesis
Ribosomas y núcleo
Después de la acción
La cantidad y propiedades de la enzima permanecen sin cambios.
lugar de acción
dentro y fuera de la celda
Las enzimas son muy eficientes.
significado
Garantiza el buen progreso de las reacciones químicas dentro de las células.
Las enzimas son específicas.
Las condiciones de acción enzimática son más suaves.
Las reacciones químicas catalizadas por enzimas generalmente ocurren en condiciones relativamente suaves.
Una temperatura demasiado ácida, demasiado alcalina o demasiado alta destruirá la estructura espacial de la enzima y la inactivará permanentemente.
Aproximadamente a 0 grados Celsius, la actividad de la enzima es muy baja, pero la estructura espacial de la enzima es estable. A una temperatura adecuada, la actividad de la enzima aumentará (por lo tanto, las preparaciones de enzimas son adecuadas para el almacenamiento a bajas temperaturas).
Sección 2 ATP “moneda energética” de la célula
El ATP es un compuesto de fosfato de alta energía.
La estructura de la molécula de ATP: A-P~P~P
A significa adenosina
P significa grupo fosfato
~ representa un enlace químico especial
El proceso de hidrólisis del ATP es el proceso de liberación de energía. La energía liberada por la hidrólisis de 1 molATP llega a 30,54 kJ.
ATP y ADP se pueden convertir entre sí
Después de hidrolizar el ATP, se convierte en un compuesto más estable que el ATP: ADP (difosfato de adenosina)
Si el grupo fosfato desprendido no se transfiere a otras moléculas, se convierte en fosfato libre (representado por Pi).
Bajo la acción de enzimas relevantes, el ADP puede aceptar energía y combinarse con Pi para volver a formar ATP.
La conversión mutua de ATP y ADP ocurre todo el tiempo y está en equilibrio dinámico.
significado
El mecanismo de suministro de energía para la conversión mutua de ATP y ADP es el mismo en las células de todos los organismos, lo que refleja la unidad del mundo biológico.
ADP+Pi+energía→enzima→ATP
Utilización de ATP
Utilizado para la síntesis de sustancias (a+b→c)
Se utiliza para la contracción muscular (proteína motora → ATP → movimiento de proteínas)
La proteína transportadora implicada en el transporte activo de Ca²⁺ es una enzima que cataliza la hidrólisis del ATP.
Sección 3 Principios y aplicaciones de la respiración celular
respiración celular
La respiración celular se puede dividir en dos tipos: respiración aeróbica y respiración anaeróbica.
respiración aeróbica
Ubicación principal: mitocondrias
Las mitocondrias tienen dos membranas interna y externa. Algunas partes de la membrana interna se pliegan hacia la cavidad interna de la mitocondria para formar crestas. Las crestas aumentan en gran medida el área de superficie de la membrana interna. La membrana interna de las mitocondrias y la matriz contienen muchas enzimas involucradas en la respiración aeróbica.
reacción total
C₆H₁₂O₆ 6H₂O 6O₂→Enzima→6CO₂ 12H₂O Energía
El primer escenario
Una molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato, lo que produce una pequeña cantidad de [H] y libera una pequeña cantidad de energía.
No requiere la participación de oxígeno.
realizado en la matriz citoplasmática
Segunda etapa
El piruvato y el agua se descomponen completamente en dióxido de carbono y [H], y se libera una pequeña cantidad de energía.
No se requiere participación directa del oxígeno.
Realizado en la matriz mitocondrial (requiere la participación de agua)
La tercera fase
El [H] producido en las dos etapas anteriores sufre una serie de reacciones químicas y se combina con el oxígeno para formar agua, al tiempo que libera una gran cantidad de energía.
No se requiere participación directa del oxígeno.
Realizado en la membrana mitocondrial interna.
La respiración aeróbica se refiere al proceso en el que las células, con la participación del oxígeno, utilizan la catálisis de diversas enzimas para oxidar y descomponer completamente la materia orgánica como la glucosa para producir dióxido de carbono y agua, liberar energía y generar una gran cantidad de ATP.
Características
El proceso de respiración aeróbica es suave.
La energía de la materia orgánica se libera gradualmente mediante una serie de reacciones químicas.
Una parte importante de esta energía se almacena en ATP.
Respiración anaerobica
Fórmula de reacción
Generar ácido láctico: C₆H₁₂O₆→Enzima→2C₃H₆O₃ (ácido láctico) Una pequeña cantidad de energía
Generar alcohol: C₆H₁₂O₆→Enzima→2C₂H₅OH (alcohol) 2CO₂ Una pequeña cantidad de energía
El primer escenario
Idéntico a la primera etapa de la respiración aeróbica.
Segunda etapa
El piruvato se descompone en alcohol y dióxido de carbono, o se convierte en ácido láctico, catalizado por enzimas (distintas de las que catalizan la respiración aeróbica).
Ya sea que se descomponga en alcohol y dióxido de carbono o se convierta en ácido láctico para la respiración anaeróbica, en la primera etapa solo se libera una pequeña cantidad de energía y se genera una pequeña cantidad de ATP.
La mayor parte de la energía de la molécula de glucosa se almacena en alcohol o ácido láctico.
concepto
En ausencia de oxígeno, el proceso de descomposición incompleta de materia orgánica como la glucosa para liberar una pequeña cantidad de energía se denomina respiración anaeróbica.
respiración celular
La respiración celular se refiere al proceso en el que la materia orgánica sufre una serie de descomposición oxidativa dentro de las células para generar dióxido de carbono u otros productos, liberar energía y generar ATP.
Aplicación de principios de respiración celular.
Elaboración de bollos al vapor, pan, kimchi y muchas otras comidas tradicionales.
La industria de fermentación moderna produce penicilina, glutamato monosódico y otros productos.
Promueve la respiración de las raíces de los cultivos mejorando el suministro de oxígeno para facilitar el crecimiento de los cultivos.
Medidas como bajar la temperatura y reducir el contenido de oxígeno debilitan la respiración de frutas y verduras y reducen el consumo de materia orgánica.
Sección 4 Fotosíntesis y conversión de energía
pigmentos que capturan la energía luminosa
Carotenoides (contenido alrededor de 1/4)
Caroteno (naranja)
Luteína (amarilla)
Absorbe principalmente la luz azul-violeta.
Clorofila (contenido alrededor de 3/4)
Clorofila a (azul verdoso)
Clorofila b (amarillo-verde)
Absorbe principalmente luz azul violeta y roja.
La estructura de los cloroplastos es adecuada para la fotosíntesis.
Características de los cloroplastos
Los cloroplastos están rodeados por una doble membrana y contienen en su interior muchas partículas de grana.
Cada grana está formada por estructuras apiladas en forma de quistes en forma de disco llamadas tilacoides.
Los cuatro pigmentos que absorben la energía luminosa se distribuyen sobre la fina película de los tilacoides.
Los espacios entre las partículas de grana están llenos de matriz.
principios de la fotosíntesis
concepto
La fotosíntesis se refiere al proceso en el que las plantas verdes utilizan la energía luminosa para convertir el dióxido de carbono y el agua en materia orgánica que almacena energía positiva a través de los cloroplastos y libera oxígeno.
Fórmula de reacción
CO₂ H₂O→Cloroplasto de energía luminosa→(CH₂O)O₂
Donde (CH₂O) representa azúcar
etapa de reacción ligera
concepto
La reacción química en la primera etapa de la fotosíntesis requiere luz para continuar. Esta etapa se llama etapa de fotorreacción.
Explicación detallada del proceso de reacción de la luz.
NADP⁺+H⁺+2e⁺→NADPH
★H₂O→Ligero→1/2O₂ ↑＋NADPH
★ADP Pi Energía→ATP
Sitio de reacción: membrana tilacoide
etapa de reacción oscura
concepto
Las reacciones químicas en la segunda etapa de la fotosíntesis pueden ocurrir con o sin luz. Esta etapa se llama etapa de reacción oscura.
Aplicación de los principios de la fotosíntesis.
intensidad de la fotosíntesis
Se refiere a la cantidad de azúcar producida por las plantas mediante la fotosíntesis por unidad de tiempo.
reacción total
CO₂ H₂O→Cloroplasto de energía luminosa→(CH₂O)O₂
Materias primas para la fotosíntesis.
agua
CO₂
El poder de la fotosíntesis
energia luminosa
tasa de fotosíntesis = tasa de respiración
Factores que influyen (factores internos)
Tipo y cantidad de enzimas.
Contenido de pigmento
Diferencias en la edad de las hojas.
Capítulo 6 El curso de vida de las células
Sección 1 Proliferación celular
Proliferación celular
concepto
El proceso por el cual las células aumentan su número mediante la división celular se llama proliferación celular.
significado
La proliferación celular es una importante actividad de la vida celular y es la base para el crecimiento, desarrollo, reproducción y herencia de los organismos.
ciclo celular
concepto
Para las células que se dividen continuamente, un ciclo celular comienza cuando se completa una división y termina cuando se completa la siguiente división.
Clasificación
interfase
período de división
Etapa temprana
término medio
etapa posterior
período tardío
Mitosis
concepto
La mitosis es un proceso continuo. Las personas la dividen en cuatro fases según el comportamiento de los cromosomas: profase, metafase y anafase.
proceso
interfase
La preparación del material activo se lleva a cabo durante el período de división, se completa la replicación de las moléculas de ADN y la síntesis de proteínas relacionadas. Al mismo tiempo, las células tienen un crecimiento moderado. Una vez finalizada la interfase, comienza la mitosis.
Características
Se completa la replicación de las moléculas de ADN y la síntesis de proteínas relacionadas.
Las células tienen un crecimiento moderado.
Etapa temprana
Los filamentos de cromatina se enrollan en espiral, se acortan y engrosan para formar cromosomas. Cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas una al lado de la otra, que están conectadas por un centrómero común.
Características
El nucléolo se desintegra gradualmente y la membrana nuclear desaparece gradualmente.
Las fibras del huso emergen de los polos de la célula para formar un huso.
Los cromosomas se encuentran dispersos en el centro del huso.
término medio
Hay fibras del huso a ambos lados del centrómero de cada cromosoma. Las fibras del huso tiran de los cromosomas para que se muevan de modo que el centrómero de cada cromosoma esté dispuesto en un plano en el centro de la célula. el huso. Perpendiculares entre sí, similar a la posición del ecuador en la Tierra, se llama placa ecuatorial.
Características
Los cromosomas están fijos y el número es claro.
Los centrómeros de los cromosomas están dispuestos en la placa ecuatorial. Este es el mejor momento para observar los cromosomas.
etapa posterior
Cada centrómero se divide en dos tinciones hermanas y el monómero se separa en dos cromosomas, que son arrastrados por las fibras del huso y se mueven hacia los dos polos de la célula. El resultado es que cada polo de la célula tiene un conjunto de cromosomas. La forma y el número de estos dos conjuntos de cromosomas son exactamente iguales, y cada conjunto de cromosomas tiene la misma forma y número que los cromosomas de la célula madre antes de la división.
Características
El centrómero se divide en dos cromosomas hermanos y el monómero se separa en dos cromosomas hijos.
Los cromosomas se dividen igualmente en dos grupos y se mueven desde la célula hacia los polos.
período tardío
Cuando los dos conjuntos de cromosomas llegan a los dos polos de la célula, cada cromosoma se convierte gradualmente en un filamento de cromatina largo, delgado y enrollado. Al mismo tiempo, las fibras del huso desaparecen gradualmente, aparecen una nueva membrana nuclear y un nucléolo y se forman dos nuevos núcleos. En este momento, aparece una placa celular en la placa ecuatorial y la placa celular se expande gradualmente para formar una nueva pared celular.
Características
Cada cromosoma se convierte gradualmente en un filamento de cromatina largo y enrollado.
Las fibras del huso desaparecieron gradualmente y aparecieron nuevas membranas nucleares y nucléolos, formando dos nuevos núcleos.
Aparece una placa celular en la placa ecuatorial y la placa celular se expande gradualmente para formar una nueva pared celular.
La diferencia entre la división de células animales y vegetales.
Duplicación de centrosomas en células animales.
El centrosoma de las células animales emite una gran cantidad de rayos estelares radiantes, y los rayos estelares entre los dos conjuntos de centríolos forman el huso.
Al final de la división de las células animales, no se forma ninguna placa celular, sino que la membrana celular se abolla hacia adentro desde el centro de la célula y finalmente la célula se divide en dos partes.
La importancia de la mitosis
Una vez que los cromosomas de las células de la generación joven se replican (la clave es la replicación del ADN), se dividen con precisión en dos células hijas. Debido a que hay material genético (ADN) en los cromosomas, la estabilidad genética se mantiene entre los padres y la descendencia de la célula.
Sección 2 Diferenciación celular
concepto
En ontogenia, el proceso en el que la descendencia producida por la proliferación de una o un tipo de célula tiene diferencias estables en morfología, estructura y función fisiológica se llama diferenciación celular.
La diferenciación celular es el resultado de la expresión selectiva de genes en las células, es decir, durante el proceso de desarrollo individual, la expresión de la información genética es diferente en diferentes tipos de células.
La esencia de la diferenciación celular.
causa principal
expresión selectiva de genes
causa directa
Diferentes tipos de proteínas
Características de la diferenciación celular.
persistencia
estabilidad
irreversibilidad
El papel de la diferenciación celular.
La diferenciación celular conduce a la especialización de las células en organismos multicelulares, lo que resulta beneficioso para mejorar la eficiencia de diversas funciones fisiológicas del organismo.
totipotencia celular
concepto
La totipotencia de las células significa que después de que las células se dividen y diferencian, todavía tienen el potencial y las características para producir un organismo completo o diferenciarse en otras células.
Cuanto mayor es el grado de diferenciación, más débil es la totipotencia
Sección 3 Envejecimiento y muerte celular
Características de la senescencia celular.
Los cambios en la permeabilidad de la membrana celular reducen la función de transporte de material
El agua en las células disminuye, las células se encogen y se vuelven más pequeñas.
La actividad de varias enzimas en las células disminuye, la frecuencia respiratoria se ralentiza y la tasa metabólica se ralentiza.
Los pigmentos se acumulan gradualmente en las células, lo que dificulta la comunicación y el suministro de sustancias intracelulares.
El área del núcleo celular aumenta, la membrana nuclear se pliega, la cromatina se contrae y la tinción se profundiza.
Causas de la senescencia celular.
teoría de los radicales libres
contenido
Las moléculas o grupos cargados anormalmente activos generalmente se denominan radicales libres.
Los radicales libres contienen electrones desapareados y son muy reactivos.
Los radicales libres atacan y dañan varias moléculas biológicas dentro de las células que llevan a cabo funciones normales.
Además, los radicales libres también pueden atacar el ADN y provocar mutaciones genéticas.
Atacan las proteínas, provocando que la actividad de las proteínas disminuya, lo que lleva al envejecimiento celular.
teoría de los telómeros
contenido
Cada cromosoma tiene una secuencia especial de complejos ADN-proteína llamados telómeros en ambos extremos.
Las secuencias de ADN de los telómeros se acortan después de cada división celular
A medida que aumenta el número de divisiones celulares, la porción truncada se extenderá gradualmente hacia adentro.
Después de "truncarse" la secuencia de ADN de los telómeros, la secuencia de ADN de los genes normales dentro de los telómeros se dañará, lo que provocará actividades celulares anormales.
La relación entre la senescencia celular y el envejecimiento individual
Para organismos unicelulares
El envejecimiento o muerte de las células es el envejecimiento o muerte de los individuos.
para organismos multicelulares
El envejecimiento y la muerte celular no son lo mismo que el envejecimiento y la muerte individuales
A medida que envejecemos, el número de veces que las células continúan dividiéndose disminuirá gradualmente, lo que significa que las células envejecerán a medida que aumente el número de divisiones.
muerte celular
apoptosis
Una forma importante de muerte celular.
concepto
El proceso determinado genéticamente por el cual las células terminan automáticamente con su vida se llama apoptosis.
(Debido a que la apoptosis está estrictamente programada y regulada por mecanismos genéticos, es un tipo de muerte programada)
efecto
La apoptosis juega un papel muy crítico en el desarrollo normal de organismos multicelulares, manteniendo la estabilidad del entorno interno y resistiendo la interferencia de diversos factores externos.
Necrosis
concepto
La necrosis celular se refiere al daño y muerte celular causado por daño o interrupción de las actividades metabólicas normales de las células bajo la influencia de diversos factores adversos, como factores físicos y químicos extremos o estimulación patológica severa.
autofagia
concepto
La autofagia es cuando las células comen sus propias estructuras y sustancias.