人教版高中生物学五本本新旧教材比较+光反应需求酶催化吗+细胞有丝分裂的5个核心问题の

人教版高中生物学五本新旧教材比较+光反应需要酶催化吗+细胞有丝分裂的5个核心问题の



新旧教材



必修一

走近细胞

增:①归纳法;②更加明了了细胞学说的意义。

淡化:生命活动离不开细胞;关于病毒的相关知识只在习题中泛起。

细胞中的无机物、糖类和脂质


增:①水的特性;②几丁质的分布及应用;③脂肪、磷脂的构成;④糖类和脂肪的转化。

删:苏丹检测试剂和脂肪匀浆的检测;②3种二糖组成;脂肪和胆固醇摄入过量引起的危害。

蛋白质和核酸

改:氨基酸有21种,13种为非必需氨基酸。

增:①氨基酸形成血红蛋白的过程;②蛋白质变性的概念。

删:蛋白质盐析(小字)观察DNARNA在细胞中的分布。

细胞膜与细胞核

增:①确定细胞膜中脂质成分实验;②提出细胞膜成分中还含有少量胆固醇;③明确提出磷脂双分子层和蛋白质的作用。

删:体验制备细胞膜的方法;癌细胞膜成分变化的验血报告单。

改:细胞膜的结构与功能和流动镶嵌模型内容进行了重新整合。

细胞器与生物膜系统

增:①差速离心法的原理和过程;②内质网种类;③同位素标记法的定义和应用。

删:细胞质基质的组成和意义;用高倍显微镜观察线粒体。

改:实验改为用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动。

强化:细胞骨架小字改为宋体。

细胞的物质输入和输出

增:①渗透作用概念及方向;②影响自由扩散和协助扩散运输速率的因素;③胞吞、胞吐的实例。

删:物质跨膜运输的其他实例。

改:①被动运输和协助扩散的概念;②胞吞、胞吐属于物质的跨膜运输方式。

强化:胞吞、胞吐由小字改为宋体。

酶和ATP

增:①淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用;②ATP供能机制及实例;③“~”特殊化学键不稳定的原因;④吸能反应与放能反应的实例。

改:①ATP中文名称,代表特殊的化学键,不再说高能磷酸键;能量通货改为能量货币

强化:过酸、过碱或高温对酶活性影响由小字改为宋体

细胞呼吸的原理和应用

增:①细胞呼吸的实质;②葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色反应,应将酵母菌培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖;③无氧呼吸的概念;④储存水果、粮食的条件。

光合作用与能量转化

增:①光谱概念;②希尔实验和阿尔农实验;③影响光合作用的因素。

删:叶片呈现绿色的原因;普利斯特利实验;英格豪斯实验;梅耶实验;萨克斯实验。

改:水分解为氧和HHNADP结合形成NADPH②C3还原过程中NADPH既提供能量又作还原剂。

淡化:化能合成作用改为小字介绍。

细胞的增殖

增:①细胞增殖概念;②明确提出细胞增殖具有周期性。

改:有丝分裂只包括分裂期;着丝点改为着丝粒。

淡化:无丝分裂由宋体变小字;细胞不能无限长大的原因。

细胞的分化、衰老和死亡

增:①年龄因素与细胞衰老的关系;②细胞自噬。

改:细胞全能性的概念;细胞编程性死亡改为细胞程序性死亡。

强化:细胞衰老的原因由小字变为宋体。



必修二

基因的分离定律

增:单性花的自交;分离定律在生物遗传中的普遍性及实例。

改:融合遗传由问题探讨变成开篇正文;豌豆7对相对性状中的种皮的颜色换成了花的颜色。

基因的自由组合定律

增:①旁栏思考题如孟德尔在总结遗传规律时,是否用到了归纳法?②孟德尔遗传规律的应用。

改:表现型的概念(表现型改为表型)

减数分裂和受精作用

增:①模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换;②遗传的稳定性和多样性综合概括。

改:减数分裂过程不包括间期;着丝点改为着丝粒;减数第一()次分裂改为减数分裂Ⅰ(Ⅱ)

删:减数分裂的研究历程等旁栏信息;有丝分裂与减数分裂染色体变化识图和作图(技能训练)

伴性遗传及人类遗传病

增:①果蝇白眼基因位于Y染色体上的假说;②伴性遗传在医学上的应用;③基因检测。

删:类比推理法;交叉遗传的概念。

改:提到了伴X染色体隐性遗传病的特点;②“练习与应用中换成了基因定位的推断题

淡化:基因治疗改为内文小字部分。

DNA是主要的遗传物质


增:①荚膜的解释(相关信息);②自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”。

改:肺炎双球菌改为肺炎链球菌;艾弗里实验内容;③T2噬菌体改为T2噬菌体。

DNA的结构、复制及基因的本质

增:①DNA的结构模式图中标明了五碳糖的碳原子位数及DNA两条链的方向;②DNA全保留复制的观点。

改:①DNA半保留复制的实验证据不再是选学内容;基因的概念。

删:小鼠肥胖与基因相关的实例。

基因的表达

增:①mRNA和tRNA的3′端和5′端;②基因的选择性表达与细胞分化;③表观遗传。

改:密码子表;遗传密码的破译由选学变为生物科学史话

删:细胞质基因。

基因突变和基因重组

改:①镰状细胞贫血名称修改;②基因突变的概念。

移:细胞癌变由必修1移到本节。

增:思维训练分析相关性金鱼的养殖和培育。

淡化:基因突变的特点改为小字。

染色体变异与育种

增:染色体变异的概念。

改:二倍体的概念;染色体组的概念。

淡化:单倍体育种改为小字内容。

生物的进化

增:①生物有共同祖先的证据;②抗生素对细菌的选择作用的探究实践活动;③适应的普遍性和相对性。

改:共同进化改为协同进化。



选择性必修一

人体的内环境与稳态

增:缓冲对、尿毒症;稳态概念的发展。

改:淋巴改为淋巴液;血浆成分表。

神经调节

增:①神经系统的基本结构(脑神经、脊神经、自主神经系统、交感及副交感神经、神经胶质细胞等);②条件反射与非条件反射。

③大脑皮层与躯体运动的关系;④人脑功能增加了情绪并对其他内容进行充实。

改:神经系统对躯体运动和内脏活动的分级调节(如排尿)更为详细具体。

体液调节

增:①外分泌腺的概念;②研究激素的方法;③激素种类功能更丰富;④性激素对生殖系统发育的作用实验;⑤协同作用与拮抗作用;⑥参与血糖调节的激素种类。

删:胸腺激素;建立血糖调节的模型实验。

改:激素调节特点增加作为信使传递信息胰岛素的功能。

免疫调节

增:①免疫器官和免疫细胞的分布及作用;②抗原呈递细胞;③过敏反应抗体的分布、原理。

改:免疫系统的三大功能;体液免疫和细胞免疫的过程;部分免疫细胞的名称;淋巴因子改为细胞因子。

植物生命活动的调节

增:①不同植物激素作用的相关性;②环境因素参与调节植物的生命活动;③乙烯利催熟水果实验。

改:其他植物激素的作用更为广泛;②“油菜素改为油菜素内酯扩充植物生长调节剂的应用。

删:生长素作用的两重性。



选择性必修二

种群及其动态

增:影响种群数量变化的因素;种群密度与其他数量特征的关系;血细胞计数板图片;种群研究的应用。

改:标志重捕法改为标记重捕法;年龄组成改为年龄结构;K值的概念;④“J”型、“S”型增长改为“J”形、“S”形增长。

删:种群的空间特征。

群落的结构、群落的演替

增:①种间关系新增了原始合作;②种间关系对群落的影响;③群落的季节性、生态位;④群落的主要类型;⑤初生演替和次生演替的对比;⑥人类活动影响群落演替的实例。

改:竞争改为种间竞争和种内竞争;优势物种和物种组成的变化;不同群落的垂直结构及影响植物分层的因素。

生态系统的结构与能量流动

增:生态金字塔。

生态系统的物质循环、信息传递及稳定性

增:①物质循环对农业生产的启示;②生物富集;③信息传递中信息源、信道、信息受体等概念;④生物可通过一种或多种信息类型进行交流;⑤生态平衡。

改:生态系统稳定性的概念。

人与环境

增:①生态足迹;②生物多样性丧失的原因。

删:可持续发展的概念。

改:我国人口现状与前景。

移:生态工程的原理及应用来自原选修三,且内容有所精简、变动。




选择性必修三

微生物的培养技术及应用


改:大肠杆菌纯化培养改为酵母菌的纯培养;分解纤维素微生物的分离改为课后习题呈现。

删:菌种的保藏;制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤。

传统发酵技术的应用与发酵工程

增:科技探索之路;发酵工程的发展历程;发酵工程及其应用。

改:腐乳制作内容精减;亚硝酸盐含量的鉴定放入课后习题。

植物细胞工程

增:玉米单倍体育种流程图;外植体;初、次生代谢概念。

删:人工种子;植物生长调节剂在组织培养中的作用。

改:细胞全能性的概念;胡萝卜组织培养改为菊花组织培养。

动物细胞工程

改:干细胞的培养及其应用;传代培养内容精减。

胚胎工程

删:①精子的发生与卵子的发生;②卵母细胞的采集和培养;③精子的采集和获能;④胚胎的早期培养。

改:受精阶段内容简化;胚胎移植的基本程序内容精减。

淡化:胚胎移植的生理基础改为思考·讨论

基因工程及生物技术的安全性与伦理问题

增:①DNA的粗提取与鉴定;②DNA片段的扩增及电泳鉴定;③基因工程在食品工业方面的应用。

删:①基因文库的构建;②基因枪法;③基因治疗;④基因身份证的讨论。

改:①PCR技术内容更充实;②DNA重组技术改为重组DNA技术;关注生物技术的伦理问题改为关注生殖性克隆人。

淡化:从基因文库中获取目的基因精减为一句话;农杆菌转化法变为资料卡



END

光反应需酶

人教版必修一教师用书:





《Biology》p195-196(美版《生物学》第6版):

译本:





《细胞生物学精要》第3版:





Raven.《Biology》11th:

光系统Ⅱ(PSⅡ)、放氧复合体(OEC)和水分解酶的关系





光系统Ⅱ(PSⅡ)主要由核心复合体(core complex)、PSⅡ捕光复合体(PSⅡ light-harvesting complex,LHCⅡ)和放氧复合体(oxygen-evolving complex,OEC)等亚单位组成。PSⅡ的功能主要是进行水裂解放氧[2]。

放氧复合体(OEC)位于PSⅡ的类囊体膜腔表面,由三条外周肽链(包括33 kDa、23 kDa和17kDa)及与放氧有关的锰复合物(锰簇)、氯和钙离子组成。

人们很早就知道水的裂解必须有锰参与。锰直接作用于水裂解积累4个氧化当量过程。每个放氧复合体结合4个锰离子,其中一部分可在积累氧化当量中起直接作用,其余仅作为结构因子。

33 kD外周蛋白和4个锰原了组成的锰复合体结合在PS II放氧中心复合物的类囊体囊腔侧。33kD蛋白对锰簇具有保护作用,又被称为锰稳定蛋白。除了33kD蛋白之外,在高等植物和绿藻中另有表观分了量为23和17 kD的2个外周蛋白结合于PS II的囊腔侧,对PS II放氧活力的维持起重要作用。外周蛋白并不直接参与放氧反应,也不直接提供锰簇主要的结合位点,但它们是PS II执行完整的放氧功能的必需组分。Ca2+和C1一是氧化水释放氧的过程中重要的辅助因了。

可见,水的光解放氧是放氧复合体各个成分一起起作用的,缺一不可,其中PS II氧化侧的4个锰原子组成的锰簇起主要的催化作用,或者说放氧复合体就是分解水的酶,称作水分解酶或水裂解酶

光合放氧是一个极其复杂的生化反应过程。近些年来研究者们取得了很多成果,但还不能说我们已经了解了光合放氧的机理。虽然认识还不统一,大家关注的问题却是愈加一致。在N ature上发表的关于PS II晶体结构的文章(Zouni等)标志着PS II研究的新时代的到来。要最终了解这一过程的确切机理,还需要生物化学、化学、物理学和计算机等多种学科之问在知识和技术手段上不断加强协作与相互渗透。


图1   OEC的结构


水的光解是一步复杂高效的酶促反应完全靠产氧复合物(oxygen-evolving complex,OEC)或锰中心(Mn center)来催化(图1和图2)。该酶复合物由4个Mn离子、1个钙离子、5个氧原子(Mn4CaO5)和若干锰稳定蛋白(manganese stabilizing protein,MSP)分子构成。


图2  水的光解


有关OEC的晶体结构,早在已经得以解析。这对于理解它详细的催化机制非常有帮助!


所以,水的光解是一个绝对依赖于酶催化的酶促反应!

细胞分裂

1“一问”—— 核膜如何解体与再生

在细胞有丝分裂前期,核纤层(细胞核骨架系统之一)中的蛋白质首先开始高度磷酸化而解体,解聚成分散的肽链,从核膜上散落到细胞质中,使细胞核失去主要的支持骨架。
接着,核膜的内、外两层膜与核孔复合体分别崩解,核膜解体成大小不一的封闭小膜泡,散落在细胞中,其形状与内质网难与区分,此时在细胞中已无法看到完整的细胞核结构。
但是,在电子显微镜下,核膜小泡在有丝分裂过程中始终可以看到,一直分散于纺锤体周围。细胞有丝分裂末期,核纤层蛋白又去磷酸化而重新聚合,且与散落在细胞质中的小膜泡结合而成核膜,包围在一组染色体之外。
同时,核膜上的核孔复合体也重新装配完成,开始执行一定的物质运输功能,从而完成核膜的再生。

2“二问”——中心体在什么时期复制
高等动物细胞中,中心体复制由中心粒分裂、中心粒复制、中心体分裂和子代中心体分离4个阶段组成。
中心粒分裂出现在G1晚期,此时构成原中心体的两个中心粒稍微分开,为中心粒的各自复制做准备,是中心体复制开始的征兆。
中心粒复制始于S早期或者始于S期二个相互垂直的中心粒轻微分裂之时,每个母代中心粒旁与其垂直的方向长出一个子代中心粒,子代中心粒不断延长,这个过程可延至G2期直至有丝分裂期生长成熟。
然而,中心体的复制并不会导致S期延长。随着中心体在G2期分裂和分离完成,中心体复制也结束,半保留复制的中心粒进入子代中心体,此时细胞中能看到复制后的两个子代中心体。
现研究表明,子代中心体的分裂与细胞循环调节激酶(Nek2)和EF-hand蛋白磷酸化有一定的关系。


3“三问”——纺锤体如何形成
以动物细胞为例,纺锤体微管蛋白的合成是在细胞有丝分裂间期完成的。纺锤体的形成是在有丝分裂前期,以中心体为中心,源自星体(中心体与四射的微管合称)微管和染色体的相互作用。
首先,两个星体的形成和向两极运动,标志着纺锤体装配的开始。
随之,星体微管逐渐向“细胞核”内侵入。有的星体微管快速捕获浓缩的染色体,并与染色体一侧的动粒(着丝点)结合,形成动粒微管。而由另一极星体发出的微管则快速与染色体另一侧的动粒相连结。另一星体微管的游离端也逐渐侵人细胞核内,形成极性微管。
这样,动粒微管、极性微管以及一些辅助因子就共同的组成了纺锤体。在动物或低等植物细胞中纺锤体的形成与中心粒有关,在高等植物细胞中与细胞两极一些物质有关,此物质成分与组成中心体的成分相同。所以,纺锤体形成应该主要与细胞两极的相关物质相关,中心粒不是其形成的必要条件。


4“四问”——细胞器如何分配
细胞分裂不但要使两个子细胞获得和原来细胞相同的成套染色体,也必须保证它们都能获得细胞中的各种细胞器,否则细胞不能正常生活。
线粒体和叶绿体在遗传上具有相对独立性,只能在原有的细胞器基础上分裂增生,不能在细胞质中重新产生。线粒体和叶绿体在细胞分裂时,通过细胞核基因与自身基因共同编码增殖产生子代,然后再随细胞分裂随机的分配到两子细胞中。
高尔基体和内质网等具单层膜细胞器,在细胞分裂时,首先破成碎片或小膜泡,这些小膜泡往往附着在纺锤丝上,随细胞分裂分配到两子细胞中,然后在子细胞中装配成新的细胞器。
核糖体是由rRNA与相关蛋白质组成,在间期核仁中DNA转录形成rRNA,并且与核糖体蛋白质以共价键的形式组装而成,后随细胞质基质的分裂分配到两子细胞。
中心体在间期复制后,与纺锤体共同参与细胞分裂,分配时有较强的定向性。不论哪种细胞器,它的再生都是在细胞分裂间期发生的,除中心体外,其他细胞器在子细胞中数量往往不均等。


5“五问”——着丝点分裂与纺锤丝牵引有关吗
有丝分裂中期每条染色体上含有两个着丝点(动粒),分别位于着丝粒的两侧。有丝分裂后期,位于同一条染色体上的两个着丝点分裂,在纺锤丝的牵引下走向细胞两极。
如果用秋水仙素在细胞分裂前期抑制纺锤体的形成,往往细胞无法完成正常的分裂而成为多核或最终发育成多倍体。
因此,用秋水仙素处理后的细胞中虽然没有出现纺锤丝,然而位于染色体上的着丝点还是进行了分裂,使细胞中染色体数目加倍。
由此可知,着丝点分裂与有无纺锤丝的牵引无关,纺锤丝的牵引只是让连接在着丝点上的两条染色单体相互分离,较为准确移向细胞两极,为子细胞中染色体数量的均等分配奠定基础。


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