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1、普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 生物1 必修 分子與細(xì)胞第一章 走近細(xì)胞第1節(jié) 從生物圈到細(xì)胞資料分析1.提示:草履蟲除能完成運(yùn)動(dòng)和分裂外,還能完成攝食、呼吸、生長(zhǎng)、應(yīng)激性等生命活動(dòng)。如果沒(méi)有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu),草履蟲不可能完成這些生命活動(dòng)。2.提示:在子女和父母之間,精子和卵細(xì)胞充當(dāng)了遺傳物質(zhì)的橋梁。父親產(chǎn)生的精子和母親產(chǎn)生的卵細(xì)胞通過(guò)受精作用形成受精卵,受精卵在子宮中發(fā)育成胚胎,胚胎進(jìn)一步發(fā)育成胎兒。胚胎發(fā)育通過(guò)細(xì)胞分裂、分化等過(guò)程實(shí)現(xiàn)。3.提示:完成一個(gè)簡(jiǎn)單的縮手反射需要許多種類的細(xì)胞參與,如由傳入神經(jīng)末梢形成的感受器、傳入神經(jīng)元、中間神經(jīng)元、傳出神經(jīng)元、相關(guān)的骨骼肌細(xì)胞,等等。人的學(xué)

2、習(xí)活動(dòng)需要種類和數(shù)量繁多的細(xì)胞參與。由細(xì)胞形成組織,由各種組織構(gòu)成器官,由器官形成系統(tǒng),多種系統(tǒng)協(xié)作,才能完成學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)習(xí)活動(dòng)涉及到人體的多種細(xì)胞,但主要是神經(jīng)細(xì)胞的參與。4.提示:例如,胰島細(xì)胞受損容易導(dǎo)致胰島素依賴型糖尿?。患顾柚械倪\(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受損容易導(dǎo)致相應(yīng)的肢體癱瘓;大腦皮層上的聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)元受損可導(dǎo)致聽(tīng)覺(jué)發(fā)生障礙,等等。5.提示:例如,生物體的運(yùn)動(dòng)離不開(kāi)肌細(xì)胞;興奮的傳導(dǎo)離不開(kāi)神經(jīng)細(xì)胞;腺體的分泌離不開(kāi)相關(guān)的腺(上皮)細(xì)胞,等等。(三)思考與討論1.提示:如果把龜換成人,圖中其他各層次的名稱不變,但具體內(nèi)容會(huì)發(fā)生變化。例如,心臟應(yīng)為二心房、二心室;種群應(yīng)為同一區(qū)域的所有人,等等。應(yīng)當(dāng)指出

3、的是,生物圈只有1個(gè)。如果換成一棵松樹(shù),圖中應(yīng)去掉“系統(tǒng)”這個(gè)層次,細(xì)胞、組織、器官、種群的具體內(nèi)容也會(huì)改變。如果換成一只草履蟲,細(xì)胞本身就是個(gè)體,沒(méi)有組織、器官、系統(tǒng)等層次。2.提示:細(xì)胞層次;其他層次都是建立在細(xì)胞這一層次的基礎(chǔ)之上的,沒(méi)有細(xì)胞就沒(méi)有組織、器官、系統(tǒng)等層次。另一方面,生物體中的每個(gè)細(xì)胞具有相對(duì)的獨(dú)立性,能獨(dú)立完成一系列的生命活動(dòng),某些生物體還是由單細(xì)胞構(gòu)成的。3.提示:一個(gè)分子或一個(gè)原子是一個(gè)系統(tǒng),但不是生命系統(tǒng),因?yàn)樯到y(tǒng)能完成一定的生命活動(dòng),單靠一個(gè)分子或一個(gè)原子是不可能完成生命活動(dòng)的。(四)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.(1)活細(xì)胞:A、D、G、I;(2)死細(xì)胞:B、E;(3)細(xì)

4、胞的產(chǎn)物:C、F、H。2.(1)細(xì)胞層次(也是個(gè)體層次,因?yàn)榇竽c桿菌是單細(xì)胞生物);  (2)種群層次;(3)群落層次。拓展題 1.提示:不是。病毒不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu),不能獨(dú)立生活,只能寄生在活細(xì)胞中才能生活,因此,盡管人工合成脊髓灰質(zhì)炎病毒,但不意味著人工制造了生命。2.提示:人工合成病毒的研究,其意義具有兩面性,用絕對(duì)肯定或絕對(duì)否定的態(tài)度都是不全面的。從肯定的角度看,人工合成病毒可以使人類更好地認(rèn)識(shí)病毒,例如,研制抵抗病毒的藥物和疫苗,從而更好地為人類的健康服務(wù);從否定的角度看,人工合成病毒的研究也可能會(huì)合成某些對(duì)人類有害的病毒,如果這些病毒傳播開(kāi)來(lái),或者被某些人用做生物武器,將給人

5、類帶來(lái)災(zāi)難。第2節(jié) 細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性答案和提示(一)問(wèn)題探討1.從圖中至少可以看出5種細(xì)胞,它們分別是:紅細(xì)胞、白細(xì)胞、口腔上皮細(xì)胞、正在分裂的植物細(xì)胞和洋蔥表皮細(xì)胞。這些細(xì)胞共同的結(jié)構(gòu)有:細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核(植物細(xì)胞還有細(xì)胞壁,人的成熟紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核)。2.提示:細(xì)胞具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)是因?yàn)樯矬w內(nèi)的細(xì)胞所處的位置不同,功能不同,是細(xì)胞分化的結(jié)果。例如,紅細(xì)胞呈兩面凹的圓餅狀,這有利于與氧氣充分接觸,起到運(yùn)輸氧氣的作用;洋蔥表皮細(xì)胞呈長(zhǎng)方體形狀,排列緊密,有利于起到保護(hù)作用。(二)實(shí)驗(yàn)1.使用高倍鏡觀察的步驟和要點(diǎn)是:(1)首先用低倍鏡觀察,找到要觀察的物像,移到視野的中央。(2)

6、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器,用高倍鏡觀察,并輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋,直到看清楚材料為止。2.提示:這些細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是:有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核,植物細(xì)胞還有細(xì)胞壁。各種細(xì)胞之間的差異和產(chǎn)生差異的可能原因是:這些細(xì)胞的位置和功能不同,其結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng),這是個(gè)體發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞分化產(chǎn)生的差異。3.提示:從模式圖中可以看出,大腸桿菌沒(méi)有明顯的細(xì)胞核,沒(méi)有核膜,細(xì)胞外有鞭毛,等等。(三)思考與討論提示:絕大多數(shù)細(xì)胞有細(xì)胞核,只有少數(shù)細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核。例如,人的成熟的紅細(xì)胞就沒(méi)有細(xì)胞核。細(xì)菌是單細(xì)胞生物,藍(lán)藻以單細(xì)胞或以細(xì)胞群體存在,它們的細(xì)胞與植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞比較,沒(méi)有成形的細(xì)胞核,而有擬核。擬核與細(xì)胞核的區(qū)別主

7、要有兩點(diǎn):(1)擬核沒(méi)有核膜,沒(méi)有核仁;(2)擬核中的遺傳物質(zhì)不是以染色體的形式存在,而是直接以DNA的形式存在。(四)資料分析1.提示:通過(guò)分析細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立過(guò)程,可以領(lǐng)悟到科學(xué)發(fā)現(xiàn)具有以下特點(diǎn)。(1)科學(xué)發(fā)現(xiàn)是很多科學(xué)家的共同參與,共同努力的結(jié)果。(2)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程離不開(kāi)技術(shù)的支持。(3)科學(xué)發(fā)現(xiàn)需要理性思維和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合。(4)科學(xué)學(xué)說(shuō)的建立過(guò)程是一個(gè)不斷開(kāi)拓、繼承、修正和發(fā)展的過(guò)程。2.細(xì)胞學(xué)說(shuō)主要闡述了生物界的統(tǒng)一性。3.提示:細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立揭示了細(xì)胞的統(tǒng)一性和生物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性,使人們認(rèn)識(shí)到各種生物之間存在共同的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ);細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立標(biāo)志著生物學(xué)的研究進(jìn)入到細(xì)胞水平,極大地促進(jìn)了

8、生物學(xué)的研究進(jìn)程。(五)練習(xí) 基礎(chǔ)題 1.B。2.提示:(1)人體皮膚:本切片圖中可見(jiàn)上皮組織的細(xì)胞、角質(zhì)保護(hù)層細(xì)胞(死亡)和皮下結(jié)締組織中的多種細(xì)胞。迎春葉:表皮細(xì)胞(保護(hù))、保衛(wèi)細(xì)胞(控制水分蒸發(fā)和氣體進(jìn)出)、葉肉細(xì)胞(光合作用)、導(dǎo)管細(xì)胞(運(yùn)輸水和無(wú)機(jī)鹽)、篩管細(xì)胞(運(yùn)輸有機(jī)物),等等。(2)動(dòng)植物細(xì)胞的共同點(diǎn)為:都有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核;不同點(diǎn)為:植物細(xì)胞有細(xì)胞壁、有液泡,植物細(xì)胞一般還有葉綠體。(3)因?yàn)樗鼈兌际怯啥喾N組織構(gòu)成的,并能行使一定的功能。例如,人體皮膚由上皮組織、肌肉組織、結(jié)締組織和神經(jīng)組織共同構(gòu)成,人體皮膚有保護(hù)、感受環(huán)境刺激等功能;迎春葉由保護(hù)組織(表皮)、營(yíng)養(yǎng)組織

9、、機(jī)械組織和輸導(dǎo)組織等構(gòu)成,有進(jìn)行光合作用、運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等功能。3.原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的根本區(qū)別是:有無(wú)成形的細(xì)胞核。即真核細(xì)胞有核膜包圍的細(xì)胞核;原核細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核,只有擬核,擬核的結(jié)構(gòu)比細(xì)胞核要簡(jiǎn)單。它們的區(qū)別里包含著共性:細(xì)胞核和擬核的共同點(diǎn)是都有遺傳物質(zhì)DNA,體現(xiàn)了彼此之間在生物進(jìn)化上的聯(lián)系。自我檢測(cè)的答案和提示一、概念檢測(cè) 判斷題1.×。2.×。3.。選擇題1.C。2.D。3.B。畫概念圖 3個(gè)問(wèn)號(hào)分別表示的連接詞是:不具有、具有、具有。二、技能應(yīng)用提示:假定人腦每個(gè)細(xì)胞完全充滿水,一個(gè)腦細(xì)胞的平均大小為1.5×10-15 m3。如果腦細(xì)胞是簡(jiǎn)單的立方

10、體,那么平均大小的腦細(xì)胞每邊長(zhǎng)度約為1.14×10-5 m。第2章 組成細(xì)胞的分子第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物答案和提示(一)思考與討論1.提示:有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物的區(qū)別主要看它們的分子組成中是否有碳元素,如糖類是有機(jī)化合物,由碳、氫、氧三種元素組成;水是無(wú)機(jī)化合物,由氫、氧兩種元素組成。當(dāng)然這不是嚴(yán)格意義上的區(qū)別。對(duì)這兩類化合物的嚴(yán)格區(qū)分,請(qǐng)參照化學(xué)教科書。2.提示:細(xì)胞中最多的有機(jī)化合物是蛋白質(zhì),無(wú)機(jī)化合物是水。蛋白質(zhì)是組成生物體的重要物質(zhì),在生命活動(dòng)中起重要作用;水是生命之源,離開(kāi)水,生命活動(dòng)就無(wú)法進(jìn)行。3.提示:植物的葉肉細(xì)胞、果實(shí)細(xì)胞和種子的細(xì)胞中通常含有較多的糖類、脂

11、質(zhì)和蛋白質(zhì)。如禾谷類的果實(shí)、種子中含淀粉(多糖)較多;甘蔗的莖和甜菜的根含蔗糖多;花生、芝麻種子中含脂質(zhì)多;大豆種子中含蛋白質(zhì)多,等等。要想從植物的果實(shí)、種子中獲得糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì),就要設(shè)法使細(xì)胞破碎,再將這些物質(zhì)提取出來(lái)。(二)實(shí)驗(yàn)3.生物材料中有機(jī)化合物的種類、含量不同。因此,我們應(yīng)選擇多種多樣的食物,保證獲得全面的營(yíng)養(yǎng)。(三)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.(1);(2)。3.B。拓展題1.提示:細(xì)胞是有生命的,它可以主動(dòng)地從環(huán)境中獲取生命活動(dòng)需要的元素。這是生物與非生物的區(qū)別之一。2.提示:不能。生命系統(tǒng)內(nèi)部有嚴(yán)謹(jǐn)有序的結(jié)構(gòu),不是物質(zhì)隨意堆砌而成的。第2節(jié) 生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者蛋白質(zhì)答案和提示(一)

12、問(wèn)題探討1.提示:富含蛋白質(zhì)的食品有大豆制品,如豆?jié){、豆腐、腐竹;奶類制品,如奶粉、酸奶、袋裝奶;還有肉、蛋類食品,如烤肉、肉腸、雞蛋,等等。2.提示:有些蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)成分,如結(jié)構(gòu)蛋白;有些蛋白質(zhì)能夠調(diào)節(jié)生命活動(dòng),如胰島素;有些蛋白質(zhì)有催化作用,如絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì);有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸載體的功能,如紅細(xì)胞中的血紅蛋白;有些蛋白質(zhì)有免疫功能,如人體內(nèi)的抗體。3.提示:因?yàn)榘被崾菢?gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位,在人體內(nèi)約有20種氨基酸,其中有8種是人體需要而不能自己合成的,必須從外界環(huán)境獲得,如賴氨酸、苯丙氨酸等,它們被稱為必需氨基酸。所以有些食品中要添加賴氨酸或苯丙氨酸等人體必需的氨

13、基酸。(二)思考與討論11.每個(gè)氨基酸都有氨基和羧基,并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。2.“氨基酸”代表了氨基酸分子結(jié)構(gòu)中主要的部分氨基和羧基。(三)思考與討論21.提示:氨基酸二肽三肽多肽,一條多肽鏈盤曲折疊形成蛋白質(zhì),或幾條多肽鏈折疊形成蛋白質(zhì)。2.提示:食物中的蛋白質(zhì)要經(jīng)過(guò)胃蛋白酶、胰蛋白酶、腸蛋白酶、腸肽酶等多種水解酶的作用,才能分解為氨基酸。這些氨基酸進(jìn)入細(xì)胞后,要形成二肽、三肽到多肽,由多肽構(gòu)成人體的蛋白質(zhì)。人體的蛋白質(zhì)與食物中的蛋白質(zhì)不一樣,具有完成人體生命活動(dòng)的結(jié)構(gòu)和功能。3.提示:10個(gè)氨基酸能夠組成2010條互不相同的長(zhǎng)鏈。氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序以及蛋

14、白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的不同是蛋白質(zhì)多種多樣的原因。(四)旁欄思考題n個(gè)氨基酸形成一條肽鏈時(shí),脫掉n1個(gè)水分子,形成n1個(gè)肽鍵。同理,n個(gè)氨基酸形成m條肽鏈時(shí),脫掉nm個(gè)水分子,形成nm個(gè)肽鍵。(五)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.(1);(2)。2.A。 3.B。拓展題 提示:紅細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和心肌細(xì)胞中的蛋白質(zhì),其氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序以及蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)都不同,它們的功能也不相同。第3節(jié) 遺傳信息的攜帶者核酸答案和提示(一)問(wèn)題探討1.提示:脫氧核糖核酸。DNA是主要的遺傳物質(zhì),而每個(gè)人的遺傳物質(zhì)都有所區(qū)別,因此DNA能夠提供犯罪嫌疑人的信息。2.提示:DNA鑒定技術(shù)還可以運(yùn)用在親子鑒定上。在研究人類起

15、源、不同類群生物的親緣關(guān)系等方面,也可以利用DNA鑒定技術(shù)。3.提示:需要。因?yàn)镈NA鑒定只是提供了犯罪嫌疑人的遺傳物質(zhì)方面的信息,還需要有嫌疑人是否有作案動(dòng)機(jī)、時(shí)間,是否在犯罪現(xiàn)場(chǎng),是否有證人等其他證據(jù)。如果有人蓄意陷害某人,也完全有可能將他的頭發(fā)、血液等含有DNA的物質(zhì)放在現(xiàn)場(chǎng)。因此案件偵察工作應(yīng)在DNA鑒定的基礎(chǔ)上,結(jié)合其他證據(jù)確定罪犯。(二)旁欄思考題 原核細(xì)胞的DNA位于擬核區(qū)域。(三)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.(1);(2);(3)。2.C。3.C。第4節(jié) 細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)(一)問(wèn)題探討1.不一樣。2.糖類。(二)思考與討論1.提示:脂肪主要分布在人和動(dòng)物體內(nèi)的皮下、大網(wǎng)膜和腸系膜等部位。

16、某些動(dòng)物還在特定的部位儲(chǔ)存脂肪,如駱駝的駝峰。2.提示:花生、油菜、向日葵、松子、核桃、蓖麻等植物都含有較高的脂肪,這些植物的脂肪多儲(chǔ)存在它們的種子里。3.提示:脂肪除了可以儲(chǔ)存大量能量外,還具有隔熱、保溫和緩沖的作用,可以有效地保護(hù)動(dòng)物和人體的內(nèi)臟器官。(三)旁欄思考題1.糖尿病人飲食中,米飯、饅頭等主食也需限量,是因?yàn)槠渲懈缓矸?,淀粉?jīng)消化分解后生成的是葡萄糖。2.熊在冬眠前大量取食獲得的營(yíng)養(yǎng),有相當(dāng)多的部分轉(zhuǎn)化為脂肪儲(chǔ)存,既可御寒,也供給冬眠中生命活動(dòng)所需的能量。(四)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.(1);(2)。2.C。 3.C。 4.C。 5.C。拓展題1.提示:糖類是生物體主要利用的能源物質(zhì),

17、尤其是大腦和神經(jīng)所利用的能源必須由糖類來(lái)供應(yīng)。而脂肪是生物體內(nèi)最好的儲(chǔ)備能源。脂肪是非極性化合物,可以以無(wú)水的形式儲(chǔ)存在體內(nèi)。雖然糖原也是動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì),但它是極性化合物,是高度的水合形式,在機(jī)體內(nèi)貯存時(shí)所占的體積相當(dāng)于同等重量的脂肪所占體積的4倍左右。因此脂肪是一種很“經(jīng)濟(jì)”的儲(chǔ)備能源。與糖類氧化相比,在生物細(xì)胞內(nèi)脂肪的氧化速率比糖類慢,而且需要消耗大量氧氣,此外,糖類氧化既可以在有氧條件下也可以在無(wú)氧條件下進(jìn)行,所以對(duì)于生物體的生命活動(dòng)而言,糖類和脂肪都可以作為儲(chǔ)備能源,但是糖類是生物體生命活動(dòng)利用的主要能源物質(zhì)。2.提示:葡萄糖是不能水解的糖類,它不需要消化可以直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),因此

18、葡萄糖可以口服也可以靜脈注射;但是蔗糖只能口服而不可以靜脈注射,因?yàn)檎崽鞘嵌?,必須?jīng)過(guò)消化作用分解成兩分子單糖后才能進(jìn)入細(xì)胞。蔗糖經(jīng)過(guò)口服后,可以在消化道內(nèi)消化分解,變成單糖后被細(xì)胞吸收。第5節(jié) 細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物(一)問(wèn)題探討1.提示:水在細(xì)胞中的重要作用:水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分,是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑,許多種物質(zhì)溶解在水中,細(xì)胞內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)也都需要有水的參與,多細(xì)胞生物體的絕大多數(shù)細(xì)胞必須浸潤(rùn)在以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境中。水在生物體內(nèi)的流動(dòng),可以把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)送到各個(gè)細(xì)胞,同時(shí),也把各個(gè)細(xì)胞在代謝中產(chǎn)生的廢物,運(yùn)送到排泄器官或者直接排出體外??傊鞣N生物體的一切生命活動(dòng),都離不開(kāi)水。2.提示

19、:無(wú)機(jī)鹽在細(xì)胞中的重要作用:細(xì)胞中許多有機(jī)物的重要組成成分,調(diào)節(jié)細(xì)胞的生命活動(dòng)等。(二)旁欄思考題2.提示:20世紀(jì)70年代以前,人們普遍認(rèn)為缺碘只能引起甲狀腺腫大,還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到缺碘對(duì)兒童智力的影響。進(jìn)入80年代以后,人們認(rèn)識(shí)到缺碘對(duì)人類危害最大的不是甲狀腺腫,而是造成不同程度的腦發(fā)育落后,只有補(bǔ)足了碘才能確保嬰幼兒腦的正常發(fā)育。根據(jù)1994年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,中國(guó)缺碘地區(qū)的人口達(dá)7.27億,約占全國(guó)人口總數(shù)的56%,輕度缺碘或碘營(yíng)養(yǎng)不足已波及所有省、市。1995年的兒童碘營(yíng)養(yǎng)調(diào)查結(jié)果表明:許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市,兒童尿碘也在100 g/L以下,甲狀腺腫大率在5%以上。證明城市也存在不同程度的碘缺乏。

20、目前公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)為:人群尿碘水平在100 g/L以上,才能基本上消除碘缺乏危害。從這個(gè)全新的認(rèn)識(shí)出發(fā),我國(guó)幾乎所有地區(qū),包括以前認(rèn)為的非病區(qū),實(shí)際上都是缺碘地區(qū),因此需要補(bǔ)碘的范圍已擴(kuò)大到全國(guó)(高碘地區(qū)除外)。3.提示:不同細(xì)胞內(nèi)的化合物都是由無(wú)機(jī)物和有機(jī)物組成的,其種類有一定差別。例如,淀粉只存在于植物細(xì)胞中,糖原只存在于動(dòng)物細(xì)胞中。不同細(xì)胞中各種化合物的含量也有一定差別。例如,肌細(xì)胞中含蛋白質(zhì)較多,脂肪細(xì)胞中含脂肪較多。但是,各種細(xì)胞中的化合物組成及含量又有許多共性。例如,所含的有機(jī)物都是糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸,無(wú)機(jī)物中都有無(wú)機(jī)鹽和水;各種化合物在不同細(xì)胞中的含量一般維持在一定范圍內(nèi)。這體現(xiàn)

21、了生命世界在物質(zhì)組成上的統(tǒng)一性。(三)思考與討論1.提示:人類貧血癥中有缺少紅細(xì)胞和缺少血紅蛋白兩種類型,它們都可導(dǎo)致貧血。而血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)不能缺少的一種元素就是鐵,所以缺鐵會(huì)導(dǎo)致血紅蛋白的合成障礙,引起貧血。缺鐵性貧血是一種常見(jiàn)的貧血癥。正常人體內(nèi)含鐵量約為35 g,它是制造血紅蛋白的主要原料之一。當(dāng)鐵缺乏時(shí),血紅蛋白就不能合成,從而發(fā)生缺鐵性貧血。2.提示:光合作用不能缺少葉綠素,而葉綠素的分子結(jié)構(gòu)中不能缺少的元素之一就是鎂。鎂是葉綠素的組成元素之一,因此,鎂對(duì)于光合作用有重要意義。缺鎂時(shí)葉綠素的形成受到阻礙,從而影響光合作用。此外,鎂還是許多酶的活化劑,鎂還能促進(jìn)脂肪的合成。因此,鎂

22、是重要的生命元素。(四)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.C。 2.A。 3.D。拓展題 提示:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的氯化鈉溶液的濃度,正是人體細(xì)胞所處液體環(huán)境的濃度,所以叫生理鹽水。當(dāng)人體需要補(bǔ)充鹽溶液或輸入藥物時(shí),應(yīng)輸入生理鹽水或用生理鹽水作為藥物的溶劑,以保證人體細(xì)胞的生活環(huán)境維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。自我檢測(cè)的答案和提示一、概念檢測(cè) 判斷題1.。 2.×。 3.×。 4.。 5.×。 6.×。選擇題1.A。 2.B。 3.D。 4.A。畫概念圖完成下面有關(guān)蛋白質(zhì)分子的概念圖二、知識(shí)遷移 自由水,結(jié)合水,自由水。三、技能應(yīng)用提示:20種氨基酸在形成肽鏈時(shí)可以有不同的序列,

23、這是肽鏈形式多樣的主要原因。用數(shù)學(xué)的排列組合方式可以解釋,假若一段只有20個(gè)氨基酸的肽鏈,那么由于不同的排列組合可以形成的肽鏈形式就有2020種之多。更何況肽鏈中的氨基酸數(shù)目遠(yuǎn)不止20個(gè),通常是成百上千,可以想像形成的肽鏈形式將會(huì)是一個(gè)天文數(shù)字。四、思維拓展提示:在隕石中發(fā)現(xiàn)了氨基酸,且非地球所有,這說(shuō)明宇宙中很可能還存在與地球生物類似的生命形式。因?yàn)榘被崾墙M成蛋白質(zhì)的基本單位,而蛋白質(zhì)又是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。第三章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)第1節(jié) 細(xì)胞膜系統(tǒng)的邊界(一)問(wèn)題探討1.提示:氣泡是光亮的,里面只有空氣。細(xì)胞是一個(gè)具有細(xì)胞膜、細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),而且是一個(gè)立體的結(jié)構(gòu),在顯微鏡下,通

24、過(guò)調(diào)節(jié)焦距可以觀察到細(xì)胞的不同層面。光學(xué)顯微鏡下不能看見(jiàn)細(xì)胞膜,但是能夠觀察到細(xì)胞與外界環(huán)境之間是有界限的。2.提示:在電子顯微鏡誕生之前,科學(xué)家已經(jīng)能夠確定細(xì)胞膜的存在了。依據(jù)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)主要有:進(jìn)入活細(xì)胞的物質(zhì)要通過(guò)一道選擇性的屏障,并不是所有的物質(zhì)都能進(jìn)入細(xì)胞;用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲體內(nèi),伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞,卻不能很快逸出細(xì)胞;在光學(xué)顯微鏡下看到,用微針觸碰細(xì)胞表面時(shí),細(xì)胞表面有彈性,可以伸展;用微針插入細(xì)胞內(nèi),細(xì)胞表面有一層結(jié)構(gòu)被刺破;如果細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)受損面過(guò)大,細(xì)胞會(huì)死亡。(二)實(shí)驗(yàn) 提示:細(xì)胞破裂后細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流出,細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)中的其他結(jié)構(gòu)質(zhì)量不一樣,可以采用

25、不同轉(zhuǎn)速離心的方法將細(xì)胞膜與其他物質(zhì)分開(kāi),得到較純的細(xì)胞膜。(三)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.C。  2.A。  3.C。拓展題1.提示:把細(xì)胞膜與窗紗進(jìn)行類比,合理之處是說(shuō)明細(xì)胞膜與窗紗一樣具有容許一些物質(zhì)出入,阻擋其他物質(zhì)出入的作用。這樣類比也有不妥當(dāng)?shù)牡胤?。例如,窗紗是一種簡(jiǎn)單的剛性的結(jié)構(gòu),功能較單純;細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能要復(fù)雜得多。細(xì)胞膜是活細(xì)胞的重要組成部分,活細(xì)胞的生命活動(dòng)是一個(gè)主動(dòng)的過(guò)程;而窗紗是沒(méi)有生命的,它只是被動(dòng)地在起作用。2.提示:“染色排除法”利用了活細(xì)胞的細(xì)胞膜能夠控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的原理。臺(tái)盼藍(lán)染色劑是細(xì)胞不需要的物質(zhì),不能通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞,所以活細(xì)胞不被染色

26、。而死的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜不具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的功能,所以臺(tái)盼藍(lán)染色劑能夠進(jìn)入死細(xì)胞內(nèi),使其被染色。細(xì)胞膜的主要功能細(xì)胞膜對(duì)于細(xì)胞整個(gè)結(jié)構(gòu)的完整性以及細(xì)胞的正常生命活動(dòng)都是至關(guān)重要的。其功能概括起來(lái)有以下幾個(gè)方面。(1)細(xì)胞的界膜這是細(xì)胞膜最重要的功能。無(wú)論是真核細(xì)胞還是原核細(xì)胞,都必定有一個(gè)由一定膜結(jié)構(gòu)形成的界膜,不然的話就不會(huì)有細(xì)胞存在。細(xì)胞膜的出現(xiàn)使生命起源到了細(xì)胞的形式,也保證了細(xì)胞生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。細(xì)胞膜的出現(xiàn)使各種生物大分子集中到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的微環(huán)境中,這樣有利于細(xì)胞的物質(zhì)和能量代謝,也有利于細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育。(2)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸膜的存在使細(xì)胞成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng),但細(xì)胞不是一個(gè)

27、封閉的系統(tǒng),細(xì)胞的生存、生長(zhǎng)和發(fā)育依賴于細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交流。膜對(duì)于物質(zhì)的運(yùn)輸具有選擇性,只有在需要時(shí),物質(zhì)才會(huì)被運(yùn)轉(zhuǎn)。物質(zhì)既可以從濃度高的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到濃度低的一側(cè),也可以從濃度低的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到濃度高的一側(cè)。前者屬被動(dòng)運(yùn)輸,不需要細(xì)胞提供代謝能量;后者屬主動(dòng)運(yùn)輸,需要細(xì)胞提供代謝能量。對(duì)于大分子的運(yùn)輸,細(xì)胞采用的是內(nèi)吞與外排的方式,通過(guò)將物質(zhì)包裹在囊泡中進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。(3)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)膜上的某些蛋白屬于信號(hào)受體蛋白,這些蛋白與胞外信號(hào)分子相結(jié)合被激活,然后將信號(hào)轉(zhuǎn)入胞內(nèi),再通過(guò)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子沿信號(hào)通路傳遞,最終產(chǎn)生特定的生物學(xué)效應(yīng)。例如,某些信號(hào)分子激活細(xì)胞膜上的受體后,可促進(jìn)細(xì)胞增殖。(4)胞間連接與通

28、訊多細(xì)胞生物體內(nèi),細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)行細(xì)胞間的多種相互作用。動(dòng)物細(xì)胞間有多種連接方式,概括起來(lái)為:緊密連接、錨定連接和間隙連接,植物細(xì)胞間主要是通過(guò)細(xì)胞壁連接在一起。有些細(xì)胞連接方式主要是為細(xì)胞間的通訊提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),如動(dòng)物細(xì)胞的間隙連接,在相鄰細(xì)胞間形成孔道結(jié)構(gòu);植物細(xì)胞間的胞間連絲,也成為細(xì)胞間物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和信息交流的通道。(5)胞間的識(shí)別識(shí)別是指細(xì)胞對(duì)同種或異種細(xì)胞、同源或異源細(xì)胞以及對(duì)自己或異己分子的認(rèn)識(shí)和鑒別。通過(guò)細(xì)胞表面受體與胞外信號(hào)分子的選擇性相互作用,導(dǎo)致一系列的生理生化反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞。細(xì)胞識(shí)別是細(xì)胞發(fā)育和分化過(guò)程中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié),細(xì)胞通過(guò)識(shí)別和黏著形成不同類型的組織。第2

29、節(jié) 細(xì)胞器系統(tǒng)內(nèi)的分工合作(一)問(wèn)題探討1.提示:一件產(chǎn)品是由多個(gè)零部件組成的,不同車間生產(chǎn)不同的零部件之后,要有組裝車間完成裝配工作,質(zhì)量檢測(cè)部門負(fù)責(zé)檢查產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)要有部門提供原材料,有部門提供設(shè)計(jì)圖,還要有部門負(fù)責(zé)動(dòng)力供應(yīng),等等。部門齊全,配合協(xié)調(diào),才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。2.提示:例如蛋白質(zhì)的合成。細(xì)胞核是遺傳信息庫(kù),蛋白質(zhì)的合成要在遺傳信息的指導(dǎo)下進(jìn)行,核糖體是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所,同時(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器也在蛋白質(zhì)合成中起到重要的作用。這說(shuō)明細(xì)胞的生命活動(dòng)也是需要多個(gè)“部門”和“車間”協(xié)調(diào)配合完成的。(二)資料分析1.分泌蛋白是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成的。2.提示:分泌蛋白從合成至

30、分泌到細(xì)胞外,經(jīng)過(guò)了核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)。分泌蛋白是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體內(nèi)初步合成,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)加工,由囊泡運(yùn)輸?shù)礁郀柣w做進(jìn)一步加工,再由囊泡運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜,與細(xì)胞膜融合,將蛋白質(zhì)分泌到細(xì)胞外。3.提示:需要,如核糖體在將氨基酸連接成肽鏈的過(guò)程中就需要能量。這些能量是由線粒體進(jìn)行有氧呼吸提供的。(三)旁欄思考題 線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所,能夠提供細(xì)胞生命活動(dòng)需要的能量。鳥類飛翔、運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)需要大量能量,所以飛翔鳥類的胸肌細(xì)胞中、運(yùn)動(dòng)員的肌細(xì)胞中線粒體多。同樣道理,新生細(xì)胞的生命活動(dòng)比衰老細(xì)胞、病變細(xì)胞旺盛,所以線粒體多。(四)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.圖1中,注字的“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)”應(yīng)是

31、“高爾基體”,“高爾基體”應(yīng)是“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)”。染色質(zhì)的注字指示線位置有誤。中心體還應(yīng)包括指示線下方的中心粒。圖2中,注字的“核仁”應(yīng)是“葉綠體”,“葉綠體”應(yīng)是“線粒體”,“核糖體”應(yīng)是“中心體”。2.C。  3.B。  4.C。拓展題 提示:溶酶體的膜在結(jié)構(gòu)上比較特殊,如經(jīng)過(guò)修飾等,不會(huì)被溶酶體內(nèi)的水解酶水解。第3節(jié) 細(xì)胞核系統(tǒng)的控制中心(一)問(wèn)題探討1.提示:細(xì)胞核在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起控制作用,如細(xì)胞核內(nèi)貯存的遺傳物質(zhì)攜帶著遺傳信息,可以控制蛋白質(zhì)的合成,而蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者,所以細(xì)胞核可以比喻為部隊(duì)的司令部等。2.不能。3.不能。4.提示:不能。細(xì)胞生長(zhǎng)需要蛋白質(zhì)等

32、多種物質(zhì)作基礎(chǔ),細(xì)胞分裂需要遺傳物質(zhì)的復(fù)制和相關(guān)蛋白質(zhì)的合成,如果沒(méi)有細(xì)胞核,這些生命活動(dòng)都不能進(jìn)行。(二)資料分析1.提示:美西螈皮膚的顏色是由細(xì)胞核控制的。生物體性狀的遺傳主要是由細(xì)胞核控制的,因?yàn)榧?xì)胞核中有DNA,DNA是主要的遺傳物質(zhì)。DNA上有許多基因,通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,控制生物的性狀。2.沒(méi)有細(xì)胞核,細(xì)胞就不能分裂、分化。3.細(xì)胞核是細(xì)胞生命活動(dòng)的控制中心。4.生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的建成主要與細(xì)胞核有關(guān)。5.細(xì)胞核具有控制細(xì)胞代謝和遺傳的功能。(三)旁欄思考題 提示:同一個(gè)生物體內(nèi)所有細(xì)胞的“藍(lán)圖”都是一樣的(除非發(fā)生體細(xì)胞突變或細(xì)胞癌變)。生物體內(nèi)細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的多種多樣,是

33、細(xì)胞分化的結(jié)果。(四)技能訓(xùn)練1.細(xì)胞無(wú)核部分隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加,死亡個(gè)數(shù)迅速增加,第4天就沒(méi)有存活的了,這是因?yàn)闆](méi)有細(xì)胞核,細(xì)胞的生命活動(dòng)就無(wú)法進(jìn)行。而細(xì)胞有核部分存活個(gè)數(shù)和時(shí)間都要比無(wú)核部分多和長(zhǎng),說(shuō)明細(xì)胞核對(duì)于細(xì)胞的生命活動(dòng)是不可或缺的。2.提示:細(xì)胞有核部分出現(xiàn)死亡現(xiàn)象的可能原因有兩方面,一是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中人為因素對(duì)細(xì)胞造成了傷害,導(dǎo)致部分細(xì)胞死亡;二是細(xì)胞的正常凋亡。(五)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.(1);(2)×。2.C。3.C。拓展題 提示:出生小牛的絕大部分性狀像母牛甲。因?yàn)樾∨+@得的是母牛甲細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì),所以它的性狀與母牛甲最相似。自我檢測(cè)的答案和提示 一、概念檢測(cè) 判斷題

34、1.×。  2.×。選擇題  C。連線題二、知識(shí)遷移提示:與溶酶體的作用有關(guān)。細(xì)胞死亡后,溶酶體膜破裂,各種水解酶釋放出來(lái),分解細(xì)胞中的蛋白質(zhì)等物質(zhì),這時(shí)的畜、禽肉烹飪后更鮮嫩。這個(gè)過(guò)程需要一定的時(shí)間。三、技能應(yīng)用調(diào)暗視野有兩種方法:一是轉(zhuǎn)動(dòng)反光鏡使進(jìn)光量減少;二是選擇小的光圈,減少進(jìn)光量。四、思維拓展1.提示:(1)精卵結(jié)合時(shí)需要精子提供父方的遺傳物質(zhì);(2)精子要靠尾部擺動(dòng)游到卵細(xì)胞所在位置,才能與卵細(xì)胞結(jié)合這一過(guò)程需要大量的能量,這些能量主要來(lái)自線粒體內(nèi)進(jìn)行的有氧呼吸。2.提示:從生物膜在組成、結(jié)構(gòu)、功能上的聯(lián)系來(lái)考慮。第四章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出

35、第1節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例(一)問(wèn)題探討1.由于單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)玻璃紙進(jìn)入長(zhǎng)頸漏斗的水分子數(shù)量多于從長(zhǎng)頸漏斗滲出的水分子數(shù)量,使得管內(nèi)液面升高。2.用紗布替代玻璃紙時(shí),因紗布的孔隙很大,蔗糖分子也可以自由通透,因而液面不會(huì)升高。3.半透膜兩側(cè)溶液的濃度相等時(shí),單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)玻璃紙進(jìn)入長(zhǎng)頸漏斗的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量,液面也不會(huì)升高。(二)思考與討論1.紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白等有機(jī)物一般不能透過(guò)細(xì)胞膜。2.紅細(xì)胞的細(xì)胞膜相當(dāng)于“問(wèn)題探討”中的半透膜。3.當(dāng)外界溶液的濃度低于紅細(xì)胞內(nèi)部的濃度時(shí),紅細(xì)胞一般會(huì)因持續(xù)吸水而漲破。4.紅細(xì)胞吸水或失水的多少主要取決于紅細(xì)胞內(nèi)外濃度的差值。一般情況下,差

36、值較大時(shí)吸水或失水較多。(三)資料分析1.在培養(yǎng)過(guò)程中,水稻吸收水分及其他離子較多,吸收Ca2+、Mg2+較少,結(jié)果導(dǎo)致水稻培養(yǎng)液里的Ca2+、Mg2+濃度增高。2.不同作物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的吸收是有差異的。3.水分子跨膜運(yùn)輸是順相對(duì)含量梯度的,其他物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸并不都是這樣,這取決于細(xì)胞生命活動(dòng)的需要。4.細(xì)胞對(duì)物質(zhì)的吸收是有選擇的。這種選擇性具有普遍性。(四)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.。 2.。 3.×。拓展題提示:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的輪作正是針對(duì)不同作物根系對(duì)礦質(zhì)元素的選擇性吸收而采取的生產(chǎn)措施。如果長(zhǎng)期在同一塊田里種植同種作物,地力就會(huì)下降(俗稱傷地),即某些元素含量下降,這樣就會(huì)影響作物的產(chǎn)量。水勢(shì)

37、與植物細(xì)胞吸水細(xì)胞吸水有三種方式:未形成液泡的細(xì)胞,靠吸漲作用吸水;液泡形成以后,細(xì)胞主要靠滲透作用吸水;與滲透作用無(wú)關(guān)的代謝性吸水。在這三種方式中以滲透作用吸水為主。滲透作用是水分進(jìn)出細(xì)胞的基本過(guò)程,而且水分移動(dòng)需要能量做功。根據(jù)熱力學(xué)原理,系統(tǒng)中物質(zhì)的總能量可分為束縛能和自由能,束縛能是不能轉(zhuǎn)化為用于做功的能量,而自由能是在溫度恒定的條件下用于做功的能量。一種物質(zhì)每摩爾的自由能就是該物質(zhì)的化學(xué)勢(shì),衡量水分反應(yīng)或轉(zhuǎn)移能量的高低,用水勢(shì)表示。水溶液的化學(xué)勢(shì)與同溫同壓同一系統(tǒng)中的純水的化學(xué)勢(shì)之差除以水的偏摩爾體積所得的商,稱為水勢(shì)。純水的自由能最大,水勢(shì)也最高。溶液中的溶質(zhì)顆粒降低了水的自由能,

38、所以溶液中水的自由能要比純水低。將純水的水勢(shì)定為零,溶液的水勢(shì)就成為負(fù)值。溶液越濃,水勢(shì)越低。在一個(gè)滲透系統(tǒng)中,水移動(dòng)方向決定于半透膜兩邊溶液的水勢(shì)高低。水勢(shì)高的溶液的水,流向水勢(shì)低的溶液。水分從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過(guò)半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)的現(xiàn)象,稱為滲透作用。一個(gè)成長(zhǎng)植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要是由纖維素分子組成的,它對(duì)水和溶質(zhì)是全通透的。而細(xì)胞膜和液泡膜都是半透膜,實(shí)際上可以把包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和液泡膜在內(nèi)的原生質(zhì)層當(dāng)做一個(gè)半透膜來(lái)看待。液泡里的細(xì)胞液具有一定的水勢(shì)。這樣,細(xì)胞液、原生質(zhì)層和環(huán)境中溶液之間,便會(huì)發(fā)生滲透作用。當(dāng)環(huán)境中溶液的水勢(shì)高,而液泡中細(xì)胞液的水勢(shì)低時(shí),環(huán)境中溶液所含的水就會(huì)進(jìn)入細(xì)胞

39、中。當(dāng)然,細(xì)胞吸水不僅僅與水勢(shì)有關(guān),還受到其他因素的影響。第2節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型(一)問(wèn)題探討1.提示:三種材料比較,彈力布更能體現(xiàn)細(xì)胞膜的柔變性和一定的通透性,相對(duì)好一些。當(dāng)然,這幾種材料的特點(diǎn)與真實(shí)的細(xì)胞膜之間還有不小的差距。2.提示:有條件的話,使用微孔塑膠或利用激光給氣球打上微孔都可以作為模型的細(xì)胞膜。使用透析袋也可以。如果制作臨時(shí)使用的模型,利用豬或其他動(dòng)物的膀胱做細(xì)胞膜是更加理想的材料。(二)思考與討論11.最初認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的,是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出的。2.有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不一定準(zhǔn)確,還應(yīng)通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。3.提示:因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親

40、水,所以在水空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸,尾部則朝向空氣一面。科學(xué)家因測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍,才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。(三)思考與討論2 1.提示:在建立生物膜模型的過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在;冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對(duì)稱;熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)又證明了膜的流動(dòng)性等。沒(méi)有這些技術(shù)的支持,人類的認(rèn)識(shí)便不能發(fā)展。2.提示:在建立生物膜模型的過(guò)程中,結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、認(rèn)識(shí),再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí);使人類一步步接近生物膜結(jié)

41、構(gòu)的真相。例如,不同生物膜的功能是有差異的。在生命系統(tǒng)中,一般來(lái)說(shuō),功能的不同常伴隨著結(jié)構(gòu)的差異,而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的,這顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。還有,不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進(jìn)學(xué)者們重新研究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問(wèn)題。一些學(xué)者使用了更加先進(jìn)的技術(shù),運(yùn)用紅外光譜等技術(shù)證明,膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明,脂雙層中分布有蛋白質(zhì)顆粒,這樣又發(fā)展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質(zhì),以及蛋白質(zhì)在生物膜中的不同分布情況,恰能較好地解釋不同結(jié)構(gòu)的生物膜具有不同的生理功能。(四)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.提示:細(xì)胞膜太薄了,光學(xué)顯微鏡下看不見(jiàn)

42、,而19世紀(jì)時(shí)還沒(méi)有電子顯微鏡,學(xué)者們只好從細(xì)胞膜的生理功能入手進(jìn)行探究。2.脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。3.提示:這兩種結(jié)構(gòu)模型都認(rèn)為,組成細(xì)胞膜的主要物質(zhì)是脂質(zhì)和蛋白質(zhì),這是它們的相同點(diǎn)。不同點(diǎn)是:(1)流動(dòng)鑲嵌模型提出蛋白質(zhì)在膜中的分布是不均勻的,有些橫跨整個(gè)脂雙層,有些部分或全部嵌入脂雙層,有些則鑲嵌在脂雙層的內(nèi)外兩側(cè)表面;而三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為蛋白質(zhì)均勻分布在脂雙層的兩側(cè)。(2)流動(dòng)鑲嵌模型強(qiáng)調(diào)組成膜的分子是運(yùn)動(dòng)的;而三層結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為生物膜是靜態(tài)結(jié)構(gòu)。4.D。拓展題1.提示:生物膜結(jié)構(gòu)的研究歷史反映了科學(xué)研究的艱辛歷程,也告訴我們建立模型的一般方法??茖W(xué)家根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和已有的知識(shí)提出解釋某一生物學(xué)

43、問(wèn)題的假說(shuō)或模型,用觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)假說(shuō)或模型進(jìn)行檢驗(yàn)、修正和補(bǔ)充。一種模型最終能否被普遍接受,取決于它能否與以后的觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,能否很好地解釋相關(guān)現(xiàn)象,科學(xué)就是這樣一步一步向前邁進(jìn)的。2.提示:生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無(wú)缺。人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無(wú)止境,隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn),對(duì)膜的研究將更加細(xì)致入微,對(duì)膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)將能更完善地解釋細(xì)胞膜的各種功能,不斷完善和發(fā)展流動(dòng)鑲嵌模型。第3節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑ㄒ唬﹩?wèn)題探討 1.從圖上可以看出,氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、苯等小分子(苯還是脂溶性的)很容易通過(guò)合成的脂雙層;水、甘油、乙醇等較小的分子也可以通過(guò);氨基酸、葡萄糖等較大的有

44、機(jī)分子和帶電荷的離子則不能通過(guò)合成的脂雙層。2.提示:葡萄糖不能通過(guò)人工合成的無(wú)蛋白的脂雙層,但小腸上皮細(xì)胞能大量吸收葡萄糖,推測(cè)小腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上有能夠轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的蛋白質(zhì)。3.提示:通過(guò)觀察此圖還可聯(lián)想并提出,細(xì)胞需要的離子是否也通過(guò)細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)來(lái)運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題。(二)思考與討論1.自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都不需要消耗能量。因?yàn)槎叨际琼樜镔|(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的。2.自由擴(kuò)散與協(xié)助擴(kuò)散的共同之處是都不需要細(xì)胞消耗能量。不同之處是:前者不需要蛋白質(zhì)的協(xié)助,后者必須有蛋白質(zhì)的協(xié)助才能實(shí)現(xiàn)。3.因?yàn)樽杂蓴U(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都是順物質(zhì)的濃度梯度進(jìn)行的,不需要細(xì)胞消耗能量,所以統(tǒng)稱為被動(dòng)運(yùn)輸。(三)旁欄思考題 :

45、這是細(xì)胞的胞吞作用。這對(duì)于人體有防御功能,并有利于細(xì)胞新陳代謝的正常進(jìn)行。(四)技能訓(xùn)練1.K+和Mg2+是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞的。2.Na+和Cl是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸排出細(xì)胞的。3.提示:因?yàn)橐陨纤姆N離子細(xì)胞膜內(nèi)外的濃度差較大,細(xì)胞只有通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸才能維持這種狀況。(五)練習(xí) 基礎(chǔ)題 1.D。2.A。拓展題 提示:低溫環(huán)境肯定會(huì)影響物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。溫度會(huì)影響分子運(yùn)動(dòng)的速率,影響化學(xué)反應(yīng)的速率,因此,組成細(xì)胞膜的分子的流動(dòng)性也會(huì)相應(yīng)降低,呼吸作用釋放能量的過(guò)程也會(huì)因有關(guān)酶的活性降低而受到抑制。這些都會(huì)影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾?。自我檢測(cè)的答案和提示 一、概念檢測(cè) 判斷題1.×。  2

46、.×。  3.×。  4.×。  5.×。選擇題1.D。  2.C。畫概念圖 二、知識(shí)遷移提示:小腸絨毛上皮細(xì)胞能夠從消化了的食物中吸收葡萄糖,卻很難吸收相對(duì)分子質(zhì)量比葡萄糖小的木糖。這一事實(shí)說(shuō)明細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞具有選擇透過(guò)性。這與細(xì)胞的生活關(guān)系密切,細(xì)胞膜的這一特性使細(xì)胞盡可能地只吸收自身需要的物質(zhì),細(xì)胞不需要或?qū)?xì)胞有害的物質(zhì)常被阻擋在細(xì)胞外。三、技能應(yīng)用 提示:溫度高低會(huì)提高或降低水分子通過(guò)半透膜的擴(kuò)散速率。在一定溫度范圍內(nèi),提高溫度會(huì)加快水分子通過(guò)半透膜的速率;而降低溫度則減緩水分子通過(guò)半透膜的速率。實(shí)

47、驗(yàn)方案設(shè)計(jì)如下:按本章第1節(jié)滲透現(xiàn)象示意圖組裝好三組裝置。在第一組的燒杯外用酒精燈或水浴鍋加熱升溫;第二組燒杯外加冰塊降溫;第三組留作對(duì)照。三組裝置同時(shí)開(kāi)始實(shí)驗(yàn),并記錄液面變化及時(shí)間。四、思維拓展提示:在順濃度梯度的情況下,葡萄糖、氨基酸等分子可以通過(guò)協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞外葡萄糖或氨基酸的濃度低于細(xì)胞內(nèi)時(shí),如果此時(shí)細(xì)胞的生命活動(dòng)需要這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),細(xì)胞還能吸收這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸。第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第1節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶(一)問(wèn)題探討1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)要解決的問(wèn)題是:鳥類的胃是否只有物理性消化,沒(méi)有化學(xué)性消化?2.是胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)將肉塊分解了。3.提示:收集胃內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)

48、,看看這些物質(zhì)在體外是否也能將肉塊分解。(二)實(shí)驗(yàn)1.2號(hào)試管放出的氣泡多。這一現(xiàn)象說(shuō)明加熱能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解,提高反應(yīng)速率。2.不能。3.說(shuō)明FeCl3中的Fe3+和新鮮肝臟中的過(guò)氧化氫酶都能加快過(guò)氧化氫分解的速率。4.4號(hào)試管的反應(yīng)速率比3號(hào)試管快得多。說(shuō)明過(guò)氧化氫酶比Fe3+的催化效率高得多。細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng),這些化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓下高效率地進(jìn)行,只有酶能夠滿足這樣的要求,所以說(shuō)酶對(duì)于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。(三)資料分析1.巴斯德認(rèn)為發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)是合理的,但是認(rèn)為發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用是不正確的;李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的

49、是細(xì)胞中的某些物質(zhì)是合理的,但是認(rèn)為這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用是不正確的。2.提示:巴斯德是微生物學(xué)家,特別強(qiáng)調(diào)生物體或細(xì)胞的作用;李比希是化學(xué)家,傾向于從化學(xué)的角度考慮問(wèn)題。他們的爭(zhēng)論促使后人把對(duì)酶的研究的目標(biāo)集中在他們爭(zhēng)論的焦點(diǎn)上,使科學(xué)研究更加有的放矢。3.畢希納的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用,就像在活酵母細(xì)胞中一樣。4.薩姆納歷時(shí)9年用正確的科學(xué)方法,堅(jiān)持不懈、百折不撓的科學(xué)精神,將酶提純出來(lái)。成功屬于不畏艱苦的人。(四)旁欄思考題 絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等劇烈條件都會(huì)影響到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),所以酶比較“嬌氣”。(五)第

50、一小節(jié)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.巴斯德:發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān),發(fā)酵是整個(gè)細(xì)胞而不是細(xì)胞中的某些物質(zhì)在起作用。李比希:引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì),但是這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。畢希納:酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用,就像在活酵母細(xì)胞中一樣。薩姆納:酶是蛋白質(zhì)。2.提示:(1)細(xì)胞內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)種化學(xué)反應(yīng),這些化學(xué)反應(yīng)需要高效率地進(jìn)行,酶的催化效率比無(wú)機(jī)催化劑高得多。(2)細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)需要在常溫、常壓、酸堿度適中等溫和條件下進(jìn)行,無(wú)機(jī)催化劑常常需要輔助以高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等劇烈條件才能有較高的催化效率。3.D。拓展題1.提示:可用第2章中學(xué)過(guò)

51、的鑒定蛋白質(zhì)的方法。在薩姆納之前,之所以很難鑒定酶的本質(zhì),主要是因?yàn)榧?xì)胞中酶的提取和純化非常困難。2.提示:(1)如四膜蟲的rRNA前體具有催化活性。(2)目前已有發(fā)現(xiàn)具催化活性的DNA的報(bào)道。(六)第二小節(jié)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.B。  2.B。3.提示:這個(gè)模型中A代表某類酶,B代表反應(yīng)底物,C和D代表反應(yīng)產(chǎn)物。這個(gè)模型的含義是:酶A與底物B專一性結(jié)合,催化反應(yīng)的發(fā)生,產(chǎn)生了產(chǎn)物C和D。這個(gè)模型揭示了酶的專一性。拓展題1.(1)A點(diǎn):隨著反應(yīng)底物濃度的增加,反應(yīng)速率加快。B點(diǎn):反應(yīng)速率在此時(shí)達(dá)到最高。C點(diǎn):反應(yīng)速率不再隨反應(yīng)底物濃度的增加而升高,維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。(2)如果A點(diǎn)時(shí)溫度

52、升高10 ,曲線上升的幅度變小。因?yàn)閳D中原曲線表示在最適溫度下催化速率隨底物濃度的變化。溫度高于或低于最適溫度,反應(yīng)速率都會(huì)變慢。(3)該曲線表明,B點(diǎn)的反應(yīng)底物的濃度足夠大,是酶的數(shù)量限制了反應(yīng)速率的提高,這時(shí)加入少量的酶,會(huì)使反應(yīng)速率加快(圖略)。酶催化作用的特點(diǎn)生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng),幾乎都是由酶催化的。酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫做底物。經(jīng)反應(yīng)生成的物質(zhì)叫做產(chǎn)物。酶作為生物催化劑,與一般催化劑有相同之處,也有其自身的特點(diǎn)。相同點(diǎn):(1)改變化學(xué)反應(yīng)速率,本身不被消耗; (2) 只能催化熱力學(xué)允許進(jìn)行的反應(yīng); (3) 加快化學(xué)反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡時(shí)間,但不改變平

53、衡點(diǎn);(4)降低活化能,使速率加快。不同點(diǎn):(1)高效性,指催化效率很高,使得反應(yīng)速率很快;(2)專一性,任何一種酶只作用于一種或幾種相關(guān)的化合物,這就是酶對(duì)底物的專一性;(3)多樣性,指生物體內(nèi)具有種類繁多的酶;(4)易變性,由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),因而會(huì)被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞;(5)反應(yīng)條件的溫和性,酶促反應(yīng)在常溫、常壓、生理pH條件下進(jìn)行;(6)酶的催化活性受到調(diào)節(jié)、控制;(7)有些酶的催化活性與輔因子有關(guān)。酶的作用機(jī)理酶催化反應(yīng)的某些獨(dú)特性質(zhì)為許多酶促反應(yīng)所共有,可概括如下。(1)酶反應(yīng)可分為兩類,一類反應(yīng)僅僅涉及到電子的轉(zhuǎn)移,另一類反應(yīng)涉及到電子和質(zhì)子兩者或者其他基團(tuán)的轉(zhuǎn)移,大部分反

54、應(yīng)屬于第二類。(2)酶的催化作用是由氨基酸側(cè)鏈上的功能基團(tuán)和輔酶為媒介的。(3)酶催化反應(yīng)的最適pH范圍通常是狹小的。(4)與底物相比較,酶分子很大,而活性部位通常只比底物稍大一些。這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下,只有活性部位圍著底物。此外,一個(gè)巨大的酶結(jié)構(gòu)對(duì)穩(wěn)定活性部位的構(gòu)象是必要的。(5)酶除了具有進(jìn)行催化反應(yīng)所必需的活性基團(tuán)外,還有別的特性,使酶促反應(yīng)的進(jìn)行更有利,并使更復(fù)雜的多底物反應(yīng)按一定途徑進(jìn)行,這些已超過(guò)了較簡(jiǎn)單的催化劑的范疇。酶的復(fù)雜的折疊結(jié)構(gòu)使這些作用成為可能。影響酶作用的因素酶的催化活性的強(qiáng)弱以單位時(shí)間(每分)內(nèi)底物減少量或產(chǎn)物生成量來(lái)表示。研究某一因素對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響時(shí),應(yīng)在

55、保持其他因素不變的情況下,單獨(dú)改變研究的因素。影響酶促反應(yīng)的因素常有:酶的濃度、底物濃度、pH值、溫度、抑制劑、激活劑等。其變化規(guī)律有以下特點(diǎn)。(1)酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響在底物足夠,其他條件固定的條件下,反應(yīng)系統(tǒng)中不含有抑制酶活性的物質(zhì)及其他不利于酶發(fā)揮作用的因素時(shí),酶促反應(yīng)的速率與酶濃度成正比。(2)底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響在底物濃度較低時(shí),反應(yīng)速率隨底物濃度增加而加快,反應(yīng)速率與底物濃度近乎成正比;在底物濃度較高時(shí),底物濃度增加,反應(yīng)速率也隨之加快,但不顯著;當(dāng)?shù)孜餄舛群艽?,且達(dá)到一定限度時(shí),反應(yīng)速率就達(dá)到一個(gè)最大值,此時(shí)即使再增加底物濃度,反應(yīng)速率幾乎不再改變。(3)pH對(duì)酶促反應(yīng)的影

56、響每一種酶只能在一定限度的pH范圍內(nèi)才表現(xiàn)活性,超過(guò)這個(gè)范圍酶就會(huì)失去活性。在一定條件下,每一種酶在某一個(gè)pH時(shí)活力最大,這個(gè)pH稱為這種酶的最適pH。(4)溫度對(duì)酶促反應(yīng)的影響酶促反應(yīng)在一定溫度范圍內(nèi)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快;但當(dāng)溫度升高到一定限度時(shí),酶促反應(yīng)速率不僅不再加快反而隨著溫度的升高而下降。在一定條件下,每一種酶在某一溫度時(shí)活力最大,這個(gè)溫度稱為這種酶的最適溫度。(5)激活劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響激活劑可以提高酶活性,但不是酶活性所必需的。激活劑大致分兩類:無(wú)機(jī)離子和小分子化合物。(6)抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)的影響抑制劑使酶活性下降,但不使酶變性。抑制劑作用機(jī)制分兩種:可逆的抑制作用和不可逆

57、的抑制作用。第2節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”ATP(一)問(wèn)題探討1.螢火蟲發(fā)光的生物學(xué)意義主要是相互傳遞求偶信號(hào),以便交尾、繁衍后代。2.螢火蟲腹部后端細(xì)胞內(nèi)的熒光素,是其特有的發(fā)光物質(zhì)。3.有。螢火蟲腹部細(xì)胞內(nèi)一些有機(jī)物中儲(chǔ)存的化學(xué)能,只有在轉(zhuǎn)變成光能時(shí),螢火蟲才能發(fā)光。(二)思考與討論1.1分子葡萄糖所含的能量,約是1分子ATP所含能量的94倍(指ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋放的能量)。2.有道理。糖類和脂肪分子中的能量很多而且很穩(wěn)定,不能被細(xì)胞直接利用。這些穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化成ATP分子中活躍的化學(xué)能,才能被細(xì)胞直接利用。(三)練習(xí) 基礎(chǔ)題1.B。2.提示:吸能反應(yīng):如葡萄糖和果糖合成蔗糖的反應(yīng),

58、需要消耗能量,是吸能反應(yīng)。這一反應(yīng)所需要的能量是由ATP水解為ADP時(shí)釋放能量來(lái)提供的。放能反應(yīng):如丙酮酸的氧化分解,能夠釋放能量,是放能反應(yīng)。這一反應(yīng)所釋放的能量除以熱能形式散失外,用于ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng),儲(chǔ)存在ATP中。3.提示:在儲(chǔ)存能量方面,ATP同葡萄糖相比具有以下兩個(gè)特點(diǎn):一是ATP分子中含有的化學(xué)能比較少,一分子ATP轉(zhuǎn)化為ADP時(shí)釋放的化學(xué)能大約只是一分子葡萄糖的1/94;二是ATP分子中所含的是活躍的化學(xué)能,而葡萄糖分子中所含的是穩(wěn)定的化學(xué)能。葡萄糖分子中穩(wěn)定的化學(xué)能只有轉(zhuǎn)化為ATP分子中活躍的化學(xué)能,才能被細(xì)胞利用。拓展題 提示:植物、動(dòng)物、細(xì)菌和真菌等生物的細(xì)胞內(nèi)都具有能量“通貨”ATP,這可以從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明生物界具有統(tǒng)一性,也反映種類繁多的生物有著共同的起源。第3節(jié) ATP的主要來(lái)源細(xì)胞

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