IB 生物/细胞
2.1.1 概述细胞学说
- 活细胞由一个或多个细胞组成
- 细胞是生命的最基本单位
- 所有生物都来自现有的细胞
2.1.2 讨论细胞学说的证据
细胞学说通过显微镜的使用在以下方面积累了巨大的可信度
- 罗伯特·胡克 - 研究软木，发现了一些微小的隔间，他称之为细胞
- 安东尼·范·列文虎克 - 观察到第一个活细胞，称之为“动物cule”，意思是小动物
- 施莱登 - 指出植物是由称为细胞的“独立、分离的生物”构成的
- 施旺 - 对动物做了与施莱登类似的陈述
- 鲁道夫·维尔肖 - 发现所有生物都来自现有的细胞
2.1.3 指出单细胞生物执行生命的所有功能
- 新陈代谢；细胞内的化学反应，包括细胞呼吸以释放能量
- 反应；感知并响应环境变化
- 体内平衡；将生物体内的条件保持在可容忍的范围内
- 生长；不可逆的尺寸增加
- 繁殖；以有性或无性方式产生后代
- 营养；获取食物，以提供能量和生长所需的材料
- 防御；防御敌人
变形虫将是单细胞生物的一个例子。
2.1.4 使用适当的 SI 单位比较分子、细胞膜厚度、病毒、细菌、细胞器和细胞的相对大小
nm = 纳米 µm = 微米
- 分子 - 1 纳米
- 膜厚度 - 10 纳米
- 病毒 - 100 纳米
- 细菌 - 1 微米
- 细胞器 - 最多 10 微米
- 大多数细胞 - 最多 100 微米（三维性质/形状）
2.1.5 计算图纸的线性放大倍数和已知放大倍数图像中标本的实际大小
- ：图纸应显示细胞和细胞超微结构。
- 包括
- 一个比例尺：|------| = 1 µm
- 放大倍数：×250
- 计算放大倍数
- 放大倍数 = 图纸的测量尺寸 ÷ 物体的实际尺寸
但在此之前，两种放大倍数必须使用相同的测量单位，无论是毫米、厘米等等。
2.1.6 - 解释表面积与体积比作为限制细胞大小的因素的重要性。
- 细胞需要较大的表面积才能进行代谢功能（因为化学反应需要表面）。随着细胞的生长，它需要进行越来越多的反应。因此，由于细胞必须保持一定的表面积与体积比，所以它的尺寸是有限的。
- 物质（营养物质/废物）和能量（热量）交换速率是其表面积的函数。
- 因此：随着细胞尺寸（体积）的增长，细胞中心的细胞质与细胞膜之间的距离增加。因此，与周围环境进行化学交换的速率可能变得太低而无法维持细胞。它无法快速排出废物或吸收重要的矿物质。
- 细胞的体积决定需求，而表面积决定供应。
2.1.7 - 指出多细胞生物表现出涌现特性
- 涌现特性源于组成部分的相互作用：整体大于部分之和
2.1.8 - 解释多细胞生物中的细胞如何通过表达一些基因而不是其他基因来分化以执行专门的功能。
- 在多细胞生物的早期发育阶段，细胞经历分化，在结构和功能上变得专门化。然后将这些细胞组织成组织和器官。多细胞真核生物的细胞只表达其基因的一小部分，使它们能够执行高度专门的功能。肌肉或神经组织等细胞只表达其基因的一小部分。
2.1.9 - 指出干细胞保留分裂的能力，并具有沿不同途径分化的能力。
- 未分化的细胞可以成为任何类型的细胞。
- 胚胎细胞是“全能的”，这意味着它们可以成为任何细胞；在分裂之后，当受精卵变成一个囊胚的细胞球时，它是“多能的”，意味着它可以是几乎任何类型的组织。干细胞也可以来自新生儿的脐带，它们是“多能的”，这意味着它们可以是有限数量的组织。
- 干细胞是自我维持的：它们可以多次分裂。
- 它们根据化学信号分化为特定的组织
2.1.10 - 概述治疗性干细胞的一种用途。
- 骨髓移植。它们之所以有效是因为你实际上移植的是骨髓中的造血干细胞。外周血干细胞以及脐带血干细胞可以代替骨髓使用，这使得成为捐赠者在今天比几十年前容易得多。
不适合或属于旧教学大纲的随机内容
指出病毒是一种非细胞结构，由被蛋白质外壳包围的 DNA 或 RNA 组成。
- 病毒不是细胞。它们是简单的粒子，由包裹在蛋白质外壳中的 DNA 和 RNA 组成。病毒不被认为是有生命的，因为它们没有代谢，需要宿主才能生存。病毒不执行生命的所有功能，因此它们不是生物。
解释使用光学显微镜的三个优点。
- 光学显微镜
- 显示彩色而不是单色（黑白）图像。
- 提供较大的视野。
- 便于样品材料的制备。
- 允许检查活体材料和观察运动。
- 与电子显微镜相比，价格便宜
概述使用电子显微镜的优点。
- 电子显微镜
- 提供比光学显微镜更高的分辨率和放大倍数的图像。
- 扫描电子显微镜（SEM）提供标本表面的图像，而透射电子显微镜（TEM）提供样品内部的图像。SEM 的分辨率大约是 TEM 的一半。
- 可以提供三维视图。
定义细胞器。
细胞器列表
核糖体与其他细胞器不同，它们没有被膜包围。
中心体（动物细胞特有）
叶绿体（植物细胞特有）
定义组织、器官和器官系统。
2.2.1 以大肠杆菌（E. coli）为例，绘制并标注原核生物超微结构图
- 该图应显示细胞壁、细胞膜、细胞质、菌毛、鞭毛、核糖体和拟核（包含裸露 DNA 的区域）
两张好图片
2.2.2 用上面 2.2.1 图中每个命名结构的功能进行注释
2.2.3 在大肠杆菌的电子显微照片中识别 2.2.1 中的结构
http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/bacteriatem.gif http://www.exploratorium.edu/traits/images/ecoli_micro.jpg
2.2.4 指出原核生物通过二分裂进行分裂。
- 原核生物通过二分裂进行分裂。
- 这个过程从 DNA 复制开始，然后将两个环状链分开到细胞的两侧。然后发生胞质分裂：分裂成两个。
- 每个新细胞大约有一半的细胞质。
- 生长恢复了原来的大小。
旧的东西不在教学大纲中或放错了地方
指出原核生物表现出广泛的代谢活动，包括发酵、光合作用和固氮作用。
- 原核生物表现出一系列的代谢活动
2.3 真核细胞
[edit | edit source]2.3.1 以动物细胞为例，绘制并标注肝细胞超微结构图。
- 应包括游离核糖体、内质网（rER）、溶酶体、高尔基体、线粒体和细胞核。
2.3.2 对 2.3.1 中的图进行注释，说明每个命名结构的功能。
2.3.4 比较原核细胞和真核细胞。
- 差异应包括
- 含有裸露的 DNA 与与蛋白质相关的 DNA（DNA 缠绕在组蛋白，一种蛋白质分子，形成称为核小体的单位）
- 细胞质中的 DNA 与包裹在核膜中的 DNA - 原核生物在细胞质中含有裸露的 DNA，真核生物在细胞核中含有包裹在核膜中的 DNA。
- 没有膜结合的细胞器与膜结合的细胞器（例如，线粒体、叶绿体） - 原核生物没有线粒体，数千个反应发生在细胞质中。
- 70S 与 80S 核糖体 - 原核生物 = 70S，真核生物 = 80S。
- 真核细胞具有将功能分隔开的内部膜
- 原核生物通常体型较小，真核生物体型较大
- 两者都有细胞质
- 原核生物没有细胞核，真核生物有膜结合的细胞核
- 原核生物有一个染色体 / 环状，真核生物有两个或多个染色体
- 原核生物只有 DNA，真核生物有与组蛋白结合在一起的 DNA
- 原核生物没有膜结合的细胞器，E 有一些膜结合的细胞器
- 真核生物有线粒体，原核生物没有
- 真核生物有其他细胞器示例，原核生物没有
- 两者都可以有鞭毛
- 如果有鞭毛，则 E 有 9+2 根纤维，原核生物没有
- 原核生物可以有质粒，真核生物没有
- 两者都有核糖体
- 原核生物有小的核糖体，真核生物有较大的核糖体
- 两者都有细胞膜
- 真核生物有中心体，原核生物没有中心体
2.3.5 说明植物细胞和动物细胞之间的三个区别。
2.3.6 概述细胞外成分的两个作用
- 植物壁保持形状，防止过度吸水，并抵抗重力的作用支撑整株植物。
- 动物细胞分泌糖蛋白形成细胞外基质 (ECM)。它在支持、粘附和运动方面发挥作用。
教学大纲中没有或不相关或放错了地方
说明植物细胞壁的组成和功能
- 植物细胞壁的主要成分是纤维素。纤维素分子排列成称为微纤维的束。这些赋予细胞壁很大的抗拉强度，并允许细胞内部产生高压。
- 额外信息：纤维素细胞壁由三层组成：中层、初生壁和次生壁。细胞壁执行的总体功能是：结构、支撑、保护。
2.4 膜
[edit | edit source]2.4.1 绘制并标注一个图来显示膜的结构。
- 图应显示磷脂双分子层、胆固醇、糖蛋白以及整合蛋白和外周蛋白。使用术语“质膜”而不是“细胞表面膜”来表示包围细胞质的膜。[1]
![[1]](http://www.proprofs.com/flashcards/upload/a6645014.gif){kind=link}
2.4.2 解释磷脂的疏水和亲水特性如何帮助维持细胞膜的结构。
- 亲水分子会被水吸引。疏水分子不会被水吸引，但会相互吸引。磷酸头部是亲水的，两个烃尾部是疏水的。在水中，磷脂会形成双层结构，亲水头部朝向两侧与水接触，疏水尾部远离中心。头部与周围水之间的吸引力使膜非常稳定。
在你的答案中，你应该
- — 首先讨论磷脂结构
- 疏水尾部/亲水头部
- 头部由甘油和磷酸盐组成
- 尾部由两个脂肪酸组成
- — 然后讨论膜中的排列
- 形成双分子层
- 头部朝向膜外/尾部朝向膜内
- 有一个疏水内部和一个亲水外部
- — 绘制图表
- — 说明其他信息
- 磷脂通过疏水相互作用结合在一起
- 通过亲水头部与周围水的相互作用而稳定
- 流动性有助于膜保持稳定
- 流动性允许膜破裂和重组
- 允许胞吞/胞吐作用
- 亲水/疏水层限制运动
- 磷脂可以水平移动。
2.4.3 列出膜蛋白的功能。
- 激素结合位点
- 酶
- 电子载体
- 被动转运的通道
- 主动转运的泵
- 细胞间识别
- 神经递质受体
2.4.4 定义扩散和渗透。
2.4.5 解释简单扩散和协助扩散跨膜被动转运。提及协助扩散的通道。通过沿浓度梯度或电化学梯度移动并无需消耗代谢能的分子或离子被认为是被动转运/扩散。所有分子和离子都处于不断运动状态，而驱动物质被动转运的能量是运动能 - 动能。跨膜非带电物质的转运由该物质跨膜的浓度差异决定，即由主要的浓度梯度决定。对于离子或带电分子，跨膜电位也变得至关重要。共同作用的跨膜浓度梯度和电位构成了控制被动转运机制的电化学梯度。
- 协助扩散是由跨膜蛋白质协助的扩散，这些蛋白质提供了替代路线或旁路。它与简单扩散类似，因为不需要消耗代谢能，并且转运仍然沿着电化学梯度进行。参与协助扩散的两种主要类型的整合膜蛋白是
1. 载体蛋白（也称为通透酶或转运蛋白）结合特定类型的溶质，并因此被诱导发生一系列构象变化，这些变化的效果是将溶质带到膜的另一侧。载体然后释放溶质，并通过另一个构象变化，重新定向到膜的原始状态。通常，给定的载体只转运一小部分相关的分子。
2. 离子通道实际上并不与溶质结合，而是像穿过膜的亲水孔一样，打开并允许某些类型的溶质（通常是无机离子）通过。通常，通道对它们将转运的溶质类型具有高度特异性，并且通过通道的转运速度比载体蛋白快得多。此外，许多通道包含一个“闸门”，它起着控制通道通透性的作用。当闸门打开时，通道进行转运；当闸门关闭时，通道关闭。这种闸门可以通过跨膜电压（电压门控通道）或具有配体的结合位点来控制，当配体结合时，通道打开（配体门控通道）。离子通道允许电流跨膜流动，因此在可兴奋细胞（如神经元和肌肉细胞）的生理学中特别重要。
- — 分解 —
- 被动转运不需要能量
- 分子沿浓度梯度移动
- 水通过渗透作用移动
- 从较高溶质浓度移动到较低溶质浓度
- 小的非极性分子通过扩散移动
- 带电分子通过协助扩散移动
- 协助扩散需要蛋白质通道
2.4.6 解释蛋白质泵和 ATP 在跨膜主动转运中的作用。
- 主动转运是指利用 ATP 中的能量跨膜移动物质的过程。主动转运可以将物质逆着浓度梯度移动。膜中的蛋白质泵用于主动转运。每种泵只转运特定的物质，因此细胞可以控制吸收和排出的物质。
- 逆着浓度梯度
- 需要细胞膜中的蛋白质/泵/载体蛋白
- ATP 的水解/ATP → ADP + 磷酸盐；
- 涉及泵/蛋白质的构象变化
2.4.7 解释囊泡如何用于在粗面内质网、高尔基体和质膜之间转运细胞内的物质。
- 囊泡是由膜的一部分断裂形成的
- 膜的流动性使这成为可能
- 囊泡可用于在细胞内部转运物质
- 蛋白质在囊泡中转运
- 从粗面内质网到高尔基体
- 从高尔基体到质膜
- 从质膜形成囊泡使物质能够被吸收
- 内吞作用/胞饮作用/吞噬作用是利用囊泡吸收物质
- 囊泡与质膜融合使物质能够被分泌/排出
- 胞吐作用是利用囊泡分泌物质
2.4.8 描述膜的流动性如何使它能够在内吞作用和胞吐作用期间改变形状、断裂和重新形成。
- 在内吞作用中，质膜的一部分向内收缩。当囊泡断裂时，液滴被封闭。然后，囊泡可以通过细胞质移动，携带其内容物。
- 在胞吐作用中，囊泡与质膜融合。囊泡的内容物随后被排出。膜再次变平。
==== 2.1 细胞学说 ==== （尚未完全更新）
2.5.1 概述细胞周期的各个阶段，包括间期（G1、S、G2、有丝分裂和胞质分裂）
- 间期：分为三个阶段；第一间期（细胞变大）、合成期（基因组复制）、第二间期（将新复制的基因组分开）。
- 有丝分裂：包括四个阶段——前期、中期、后期和末期。纺锤丝从每个极延伸到赤道。它分离两个子基因组。
- 胞质分裂：细胞质分裂形成两个新细胞。
2.5.2 指出肿瘤（癌症）是细胞不受控制地分裂的结果，并且这些肿瘤可能发生在任何器官或组织中。
- 当细胞分裂出错并且不再受控制时，就会形成肿瘤。这可能发生在任何器官或组织中。
2.5.3 指出间期是细胞生命中一个活跃的时期，在此期间发生许多代谢反应，包括蛋白质合成、DNA 复制以及线粒体和/或叶绿体的数量增加。\
- 间期是细胞生命中一个活跃的时期，在此期间发生许多代谢反应，例如蛋白质合成、DNA 复制以及线粒体和/或叶绿体的数量增加。
2.5.4 描述有丝分裂四个阶段（前期、中期、后期和末期）中发生的事情。
- 前期：纺锤丝从每个极延伸到赤道。
- 中期：染色单体移动到赤道，来自每个极的纺锤丝附着在相对侧的每个着丝点上。
- 后期：纺锤丝拉动姐妹染色单体分开，使着丝点分裂。这使姐妹染色单体分开，将它们分裂成染色体。每条相同的染色体被拉向相反的极。
- 末期：纺锤丝分解，而染色体解旋，因此不再单独可见。现在，核膜重新形成。然后，细胞通过胞质分裂分裂形成两个具有相同遗传核的子细胞。
2.5.5 解释有丝分裂如何产生两个遗传上相同的核。
- 在前期，染色体变得在光学显微镜下可见，因为它们超螺旋，因此变得更短，变得更庞大。核膜解体，纺锤丝生长，向每个极移动，向赤道移动。在中期，染色单体移动到赤道。姐妹染色单体是两个 DNA 相同的分子，因为它们在 DNA 复制过程中被复制。这些姐妹染色单体随后在后期分离，因为纺锤丝附着在着丝点上，它将姐妹染色单体拉向相反的极。现在，姐妹染色单体被分离，它们被称为染色体。这意味着每个极都有相同的染色体。最后，微管分解，染色体解旋，核膜重新形成。然后，细胞分裂成两个具有遗传上相同核的子细胞。
2.5.6 指出生长、胚胎发育、组织修复和无性生殖都涉及有丝分裂。
- 生长、胚胎发育、组织修复和无性生殖都涉及有丝分裂。