細胞的物質基礎教學及題例精講

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1、第1講細胞的物質 基礎 新課標剖析 高考要求 要求層次 具體要求 I II 組成生物體的化學元素種類及功能 7 水和無機鹽的作用 q 糖類、脂質的種類和作用 蛋白質、核酸的結構和功能 7 生物大分子以碳鏈為骨架 知識網(wǎng)絡 細胞的物質組成 r種類 ,組成細胞的元素4作用 〔生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性 , 「含量 （細胞中的無機物《 細胞中的水＜ 存在形式 、生理作用 「存在狀態(tài) 無機鹽V I組成細胞的化合物 ■ 生理作用 ， （元素組成 細胞中的糖類＜ 種類 生理作用 ■?元素組成 細胞中的脂質《

2、種類 、生理作用 ‘元素組成 基本單位：氨基酸V 「種類 I細胞中的有機物（ 一結構 蛋白質\結構：脫水縮合、肽鍵、多肽、相關計算 分子結構的多樣性 蛋白質的變性 功能 「元素組成 種類 基本單位: 空間結構 〔功能 核甘酸 知識點瞞 ［檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質 一、組成細胞的元素 （一）種類 細胞中常見的化學元素有20多種。其中： 1 .大量元素：C、H、O、N、P, S、K、Ca、Mg 等。 人

3、體細胞的主要元素：C、H、0、N、P、So其中 含量百分比占細胞鮮重最多的元素為：O 含量百分比占細胞干重最多的元素為：C 基本元素：C、H、0、N 最基本元素：C 2 .微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。 （二）作用 1 .組成化合物。如，水、無機鹽、糖類、脂質、蛋白質、核酸等。 2 .影響生命活動。如，B元素能夠促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長，植物缺乏會“花而不實”； 哺乳動物血鈣含量過低會出現(xiàn)抽搐。 （三）生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性 組成生物體的化學元素在無機自然界都可以找到，這體現(xiàn)了生物界與非生物界具有統(tǒng)一性； 但各種元素在生物體內(nèi)和無機自然界中的

4、含量相差很大，又體現(xiàn)了生物界與非生物界具有差異性。 二、細胞中的無機物 -）細胞中的水 I. 2. 3. 含量：一般地說，水在細胞的各種化學成分中含量最多，一般為60%?95%。 不同種類生物體中水含量不同； 生物體在不同的生長發(fā)育時期含水量不同； 同種生物的不同組織器官含水量不同。 水的結構 水分子的v形結構與極性 存在形式：自由水（約占95.5%）和結合水（約4.5%）。 （1）水分子的極性讓它們彼此間及水分子與其他極性分子間容易形成氫鍵。 如Na,帶正電荷就可吸引水分子的帶負電的部分，使水環(huán)繞其周圍形成水化的鈉離子；C「帶負電， 可吸引水分子的帶正電部分，從而

5、與水形成水化氯離子。 簡單有機物的氨基、猴基、羥基或段基均可與水結合。生物大分子往往兼有極性基（親水）和非 極性基（疏水），如蛋白質、核酸、極性脂類等。在水的環(huán)境中，其非極性基常藏于結構的內(nèi)部而極性 基則分布于表面，故也可和水分子結合。 細胞內(nèi)部一部分水主要以氫鍵的形式與蛋白質，多糖、磷脂等固體物質相結合，這部分水不蒸發(fā)、 不能析離，失去了流動性和溶解性，是生物體的構成物。結合水因離顆粒表面遠近不同，受電場作用 力的大小也不同，所以分為強結合水和弱結合水。生物大分子具有一定的空間構象，它們的許多功能 都與構象的相互轉化有關。結合水是穩(wěn)定大分子結構的必要因素。 （2）自由水和結合水

6、可以相互轉化: 新陳代謝（緩慢）、 抗逆性（強） 自由水V- — 結合水 新陳代謝（旺盛）、 抗逆性（弱） 芽花是有些細菌在一定條件下,細胞質高度濃縮脫水所形成的一種抗逆性很強的球形或橢圓形的 體B氏體。芽花的含水率約38%?40%。 芽抱是整個生物界中抗逆性最強的生命體，在抗熱，抗化學藥物和抗輻射等方面，十分突出。有 些細菌的芽抱，在干燥條件下，可保持10多年或更長的時間仍能萌發(fā)，有的能忍耐-253℃的低溫，有 的在沸水中煮30小時后仍有生活力，但也有的芽花在80?90℃下幾分鐘即死亡。例如，肉毒梭菌的芽 胞在沸水中要經(jīng)過5至9.5h才被殺死；巨大芽胞桿菌芽胞

7、的抗輻射能力比大腸桿菌要強36倍。 芽胞的休眠能力更為突出，在常規(guī)條件下，一般可以保持幾年至幾十年而不死。據(jù)文獻記載，有 些芽胞甚至可以休眠1數(shù)百至數(shù)千年，最極端的例子是在美國的一塊有2500萬~4000萬年歷史的琥珀， 至今從其中蜜蜂腸道內(nèi)還可以分離到有生命的芽胞。 自由存在的芽施沒有明顯的代謝作用，只保持潛在的萌發(fā)力，稱為隱藏的生命。一旦環(huán)境條件合 適，芽抱便可以萌發(fā)成營養(yǎng)細胞。 4.生理作用 相鄰水分子間能夠形成氫鍵，氫鍵賦予水分子一些獨特的性質，而這些性質對于生活細胞是十分 重要的。 （1）結合水是細胞結構的重要組成成分 （2）自由水是細胞內(nèi)的良好溶劑 由于水分子

8、具有極性，所以糖等極性分子、食鹽等離子化合物很容易溶于水，其中，水稱為溶劑， 而糖和食鹽則稱為溶質。含有溶質的水稱為水溶液。水的溶劑作用對于加速一些化學反應起重要作用。 易溶于水的物質稱為親水性的，如NaCl（離子化合物）和蔗糖（極性化合物）。不溶于水的物質稱為疏水 性物質，對于細胞的生命活動同樣是重要的。水作為溶劑，為細胞對物質的吸收提供了條件。 （3）自由水運送營養(yǎng)物質和代謝廢物 （4）自由水參與細胞內(nèi)的許多生化反應 水分子參與了生命活動的一些重要反應，在大分子的合成過程中水是產(chǎn)物，而在水解反應中水是 反應劑。 （5）自由水為細胞提供相對穩(wěn)定的液體環(huán)境 氫健能夠吸收較多的熱能，將

9、羲鍵打斷需要較高的溫度，所以氫鍵可維持細胞溫度的相對穩(wěn)定。 水有很高的比熱，因此，使水的溫度升高需要較大的能量。1克水升高1攝氏度需要1卡的熱量，即水 的比熱為1,大多數(shù)金屬、玻瑞和乙醇等物質的比熱都比水低。如乙醇的比熱是0.59。水由于氫鍵的緣 故，比其他物質具有較好的熱穩(wěn)定性，地球上正是具有70%以上的水，才維持著適于生命生存的溫度。 當水被加熱時，熱能首先必須破壞氫鍵才能使水分子的運動加快。氫鍵不被破壞，水分子的運動 是快不起來的。由于水開始吸收并儲存了大量的熱能，溫度也就不會很快升高。相反，當水溫下降時， 也會釋放大量的熱。另外，水還有另外一種方式對溫度進行調節(jié)，這就是蒸發(fā)冷卻。最熟

10、知的例子就 是夏天，人通過流汗，將體內(nèi)的部分水蒸發(fā)釋放出來，從而達到調節(jié)體溫的作用，因為將1g液態(tài)水轉 變成氣態(tài)水需要540卡熱量。 另外，水還有一些其他特性，對于生命也具有重要意義。 水冷卻時能夠結冰。大多數(shù)液體冷卻 時，密度越來越大。然而水卻不同，水結 成冰時，其密度比液態(tài)小，所以冰能夠浮 在水面。水結冰降低密度，對于保護冰下 地球上的生物具有十分重大意義。如圖， 冰中：水分子的氫鍵拉大，且十分穩(wěn)定； 水中：氫鍵短且不斷形成和斷開。 水具有黏性。相鄰水分子間形成的氫 鍵使水分子具有一定的黏性，這樣使水具有較高的表面密度。水的黏性對于生物體來說具有重要的作 用。如植物所需的水分是由根吸

11、收并通過導管運輸?shù)降厣喜糠值模谒倪\送過程中水的黏性起重要 作用，如果水分子沒有黏性，地上部分的供水就無法完成。毛吸現(xiàn)象就是水的黏性所致。由于水的黏 性，使水的表面具有很高的張力。 由于水分子的這些特性，所以水被認為是生命的搖籃。 （）無機鹽 1 .含量：無機鹽在細胞中的含量很少，僅占細胞鮮重的1%?1.5%。 2 .存在形式：多數(shù)以離子形式存在 3 .生理作用： （1）某些復雜化合物的重要組成成分。 例如，Mg?+是組成葉綠素的重要元素；Fe?+是組成血紅蛋白的重要元素。 （2）對于維持生命活動有重要作用。 例如，維持酸堿平衡、滲透壓平衡；哺乳動物血液中Ca2+過低，會

12、出現(xiàn)抽搐癥狀。 三、有機化合物 （一）細胞中的糖類 1 .元素組成：C、H、O 2 .種類：根據(jù)糖類水解后形成的物質，大致分為以下幾類 單糖——不能水解的糖，可直接被細胞吸收。 二糖——由兩分子單糖脫水縮合形成，水解生成兩分子單糖的糖。 多糖——水解后能生成許多單糖的糖。 生物體內(nèi)的糖類絕大多數(shù)以多糖形式存在，淀粉是最常見的多糖； 二糖和多糖不能被直接吸收，必須先水解成單糖才能被細胞吸收： 一分子蔗糖的水解產(chǎn)物是一分子葡萄糖和一分子果糖；一分子麥芽糖的水解產(chǎn)物是兩分子葡萄糖; 淀粉、纖維素、糖原都是由基本單位葡萄糖經(jīng)過脫水縮合而成的。 常見糖類 分布 功能

13、 單糖 五碳糖 核糖 各種細胞中 RNA的組成成分 脫氧核糖 各種細胞中 DNA的組成成分 六碳糖 葡萄糖 各種細胞中 細胞生命活動的主要能源物質 二糖 麥芽糖 植物，發(fā)芽的谷粒中較多 都能提供能量 蔗糖 植物，甜菜、甘蔗中較多 乳糖 動物的乳汁中 多糖 淀粉 植物的貯藏器官中 儲能物質 纖維素 植物細胞壁中 支持、保護 糖原 肝糖原 人和動物肝臟細胞中 儲能，調節(jié)血糖平衡 肌糖原 人和動物肌肉細胞中 儲存和提供能量 麥芽糖的水解 \Z) od^ o oA-x * -4-

14、"T- '4" -r- X ? 纖雄索 O Q OOOOO QQQ QQOO QOQOOOnO O Q QOOQQ QQQOQOO 圖中圖圈數(shù)字表示不同的連接方式 常見的多糖：淀粉、糖原、纖維素、粘多糖 (1)淀粉 淀粉是植物儲存能量的多糖分子，植物細胞主要將淀粉以顆粒的方式貯存。當細胞需要能量時， 長鏈淀粉中連接單體的糖苔鍵被水解，釋放葡萄糖。 人和其他食用植物的動物都具有水解淀粉的酶，能通過其消化系統(tǒng)水解植物淀粉。稻米、小麥、 玉米、馬鈴薯等含有豐富的淀粉，是人類最重要的食物。 (2)糖原 糖原(有時稱動物淀粉)是動物細胞中貯存能源的物質形式，是由葡萄糖組成的鏈狀多聚

15、體分子， 它與淀粉的結構相似，但具有更多的支鏈，而分支的長度較短。 大多數(shù)糖原以顆粒狀貯存于動物的肝臟和肌肉細胞中，人的消化系統(tǒng)能夠水解肉類食物中的糖原。 (3)纖維素 纖維素是植物組織中最豐富的多糖，它占植物含碳物質的50%以上。是地球上含量最高的有機物。 纖維素是由葡萄糖連接起來的水不溶性的多糖，但葡萄糖單體之間糖苔鍵的連接方向與淀粉、糖 原不同，葡萄糖單體相互連接形成不分支的桿狀而不是盤卷成螺旋狀，纖維素的長鏈分子相互平行排 列，上千個纖維素分子再由氫鍵相互連接，形成了纖維的一部分。 纖維素是結構性多糖，是植物細胞壁的主要成分。它所形成的網(wǎng)狀纖維結構對植物細胞起保護作 用。纖維素

16、占木材含量的一半，棉花中90%為纖維素。 由于與淀粉和糖原中葡萄糖單體之間糖首鍵的連接方式不同，纖維素一般不能被大多數(shù)動物消化 水解。植物中的纖維素雖然不能作為人體的營養(yǎng)，但可刺激腸道蠕動，有助于消化系統(tǒng)的健康。一些 微生物具有消化纖維素的能力，實際上，消化纖維素的微生物生活在牛和羊的消化系統(tǒng)中，幫助草食 動物從纖維素中獲得營養(yǎng)。 (4)粘多糖 粘多糖是細胞間的連接物質，分子結構非常復雜，本質為多糖。是軟骨、肌腱的主要成分；細胞 膜表面多糖，幫助細胞識別外源物質；殼多糖又稱幾丁質，廣泛存在于甲殼類動物的外殼、昆蟲的甲 殼和真菌的胞壁中。 3 .生理功能 ①是生命活動的主耍能源物質。

17、 葡萄糖是細胞生命活動的主要能源，常被形容為“生命的燃料”，它經(jīng)過一系列氧化分解，釋放出 能量，最終變成水和C02。 ②提供合成體內(nèi)其他物質的原料。 例如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪等物質的原料。 ③是構成細胞結構的重要有機物。 例如纖維素是構成植物細胞壁的主要成分；糖也是核酸和糖蛋白等重要的生物大分子的結構成分。 （二）脂質 元素組成：主要是C、H、O,有些還含有P、N。 常見種類 主要生理功能 脂肪（C、H、O） 細胞內(nèi)良好的儲能物質；保溫；緩沖、減壓，保護內(nèi)臟器官 磷脂（C、H、0、P、N） 構成生物膜的主要成分 固醇 膽固醇 構成生物膜的主要成分；參與血液

18、中脂質的運輸 性激素 促進生殖器官的發(fā)育、生殖細胞的形成，激發(fā)并維持第二性征 維生素D 促進鈣、磷吸收，預防和治療佝僂病、骨質疏松等 脂質主要是由碳、氫和少量含氧功能團組成，H與O的比值遠遠大于2,所有脂類化合物都主要 是由碳原子和氫原子通過共價鍵結合形成的非極性化合物，具有疏水性,通常不溶于水，可溶于有機 溶劑（或稱脂溶性溶劑），如丙酮、氯仿和乙醛等。嚴格地說，脂質不是大分子，因為它們的相對分子 量不如多糖、蛋白質、核酸那么大，而且它們也不是聚合物。 脂類物質是生物膜的主要成分，也是很好的能源，脂肪氧化時產(chǎn)生的能量大約是糖分化時的2倍。 脂類可構成生物表面的保護層，如皮膚、羽毛和

19、果實外表的蠟質；動物皮下脂肪有保持正常體溫的作 用；維生素A、維生素D、腎上腺皮質激素等脂類分子是重要的生物活性物質。 H H Y-OH I II-C-OI1 I 甘油 疏拌料小 H II H H H H 飽和脂肪酸 瞥 II H H H H +確十歧XT H H H 不飽和脂肪酸 !■ -C-C-C-C-C-C-C-H I1! H H /l H H O H H H H H H-< -C-C-C=Z'-C-(!-4l + 3 ?-OH I I I H H H 水 0 H H H H I -C-C-G-C-C-U l'l H H l'l 甘油三酯

20、 （三）蛋白質 蛋白質是細胞最重要的結構成分，并參與幾乎所有的生命活動過程，是細胞內(nèi)行使各種生物功能 的生物大分子，估計在一個典型哺乳動物細胞中有10000種不同的蛋白質執(zhí)行著不同的功能。 1 .元素組成 基本元素：c、H、O、N,多數(shù)還含有P、S等。 2 .基本單位：氨基酸 （1）種類：生物體中組成蛋白質的氨基酸約有20種。 （2）結構 ①氨基酸分子結構通式: 例健基團 ②結構特點： 每種氨基酸分子至少都含有一個氨基和一個陵基； 并且都有一個氨基和一個竣基連接在同一個碳原子上； 該碳原子上還連接

21、一個氫原子和一個側鏈基團（-R）。各種氨基酸之間的區(qū)別在于R基的不同。 20種常見氨基酸的名稱和結構式（*為必需氨基酸） 名稱 英文縮寫 結構式 甘氨酸Glycine Gly G CH-COO- +nh3 丙氨酸Alanine Ala A CH-CH-COO- +nh3 亮氨酸* Leucine Leu L (ch3)2chch2- CHCOO" +nh3 異亮氨酸* Isoleucine He I CH3cH2f H-fHCOCT ch3+nh3 綠氨酸* Valine Vai V (CH3)2CH-CHCOO" +nh3 3.結構

22、（1）由氨基酸形成蛋白質的過程: （脫水縮合） （盤曲、折疊） 氨基酸一 ?肽鏈 ?蛋白質 H 2—801 —?T?) ；+啊一 a ———4 ①氨基酸脫水縮合過程: CUO 脯氨酸Proline Pro P H \ 苯丙氨酸* Phenylalanine Phe F CHCOO" +nh3 蛋（甲硫）氨酸* Methionine Met M ch3sch2ch- CHCOO" +nh3 色氨酸* T ryptophan Trp W u ——n-CHoCH-COO" H 絲氨酸Serine Ser S HOCHrC

23、HCOO- +nh3 谷氨酰胺Glutamine Gin Q h2n- c-ch2ch2chcoo +nh3 蘇氨酸* Threonine Thr T CH3CH-(pHCOO" oh+nh3 半胱氨酸Cysteine Cys C hsch2-chcoo- +nh3 天冬酰胺Asparagine Asn N h2n-c-ch2chcoo- +nh3 酪氨酸Tyrosine Tyr Y CH—CHCOO- +nh3 天冬氨酸Aspartic acid Asp D HOOCCH^CHCOO" +nh3 谷氨酸 Glutamic acid Glu

24、 E HOOCCH,CH2CHCOO" +nh3 賴氨酸* Lysine Lys K + NH3cH2cH2cH2cH2fHeOCT nh2 精氨酸Arginine Arg R +nh, II H2N- c- NHCH2cH2cH2 f HCOO- nh2 組氨酸Histidine His H N n-CH2CH-COO- +NH3 1 H 脫水縮合：一個氨基酸分子的叛基(-COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(-NH2)相連接，同時脫去 一分子水，這種結合方式叫做脫水縮合。 肽鍵：連接兩個氨基酸分子的化學鍵(-NH-CO-)叫做肽鍵。 二肽：由兩個氨基

25、酸縮合而成的化合物。 多肽：由多個氨基酸分子縮合而成的，含多個肽鍵的化合物。 R糊 通常呈 叫做肽 人胰島素的一級結構 肽鏈：多肽 鏈狀結構， 鏈。 氨基酸 幾條多肽桂 折疊形成蛋白質 ②由氨基酸形成蛋白質的過程： 氨基酸數(shù) n 肽鏈數(shù) m 肽鍵數(shù) n-m 脫去水分子數(shù) n-m (2)相關計算 蛋白質相對分子質量 an-18 (n-m) a表示氨基酸平均相對分子質量 至少含有的氨基/現(xiàn)基數(shù) m m條肽鏈的蛋白質氨基/竣基總數(shù) m+R基上的氨基/竣基數(shù) 至少含有的氧原子數(shù) n+m 注意： 計算蛋白質相對分子質量時，除了

26、 要考慮脫去水分子的相對分子質量，還要考慮其他化學鍵的形成而導致的相對分子質量減少，如形成 二硫鍵。 （3）蛋白質分子結構多樣性的原因 ①氨基酸的種類不同，數(shù)目成百上千，排列順序千變?nèi)f化。 ②肽鏈的盤曲、折疊方式及其空間結構千差萬別。 4.蛋白質的變性 ①引起蛋白質變性的因素：過酸、過堿、重金屬鹽、溫度過高、紫外線等。 ②蛋白質變性主要是蛋白質分子的空間結構被破壞，蛋白質分子中的肽鍵并未斷裂。 變性原因：蛋白質的高級結構由氫鍵和疏水作用來維持，不穩(wěn)定，遇到高溫、酸、堿等外界條件會導 致破壞。 變性結果：失活、沉淀、凝固。 日常生活中蛋白質結構變性的事例： a.高溫

27、：煮雞蛋一蛋清凝固 b.重金屬：鹵水+豆?jié){-豆腐；喝雞蛋清解重金屬中毒 c.酸、堿：果汁+牛奶-牛奶沉淀 5.蛋白質的功能 ①結構蛋白：如肌肉、毛發(fā)、蛛絲 細胞內(nèi)蛋白質的某些功能 功能 舉例 結構材料 膠原蛋白、角蛋白 運動 肌動蛋白、肌球蛋白 營養(yǎng)儲存 酪蛋白、鐵蛋白 基因調控 lac操縱子 免疫作用 抗體 電子轉移 細胞色素 激素 胰島素、生長激素 物質運輸 Na\ K+泵 信號轉導 乙酰膽堿受體 ②催化作用：如酣 滲透壓調節(jié) 血清白蛋白 ③運輸作用：如紅細胞中的血紅蛋白 毒素

28、 白喉和霍亂毒素 ④調節(jié)作用：如胰島素和生長激素 酶 氧化還原酶、連接酶等 ⑤免疫作用：如抗體 因此說蛋白質是生命活動的主要承擔者。 （四）核酸 1868年，瑞士科學家米歇爾（F-Miescher）從細胞核中分離得到的酸性物質，最早取名核素。 1 .元素組成：C、H、0、N、P 2 .核酸包括兩大類：脫氧核糖核酸（簡稱DNA）和核糖核酸（簡稱RNA） 3 .結構 OHMC 堿基對 核酸 DNA RNA 磷酸 磷酸 磷酸 基本叁 五碳糖 脫氧核糖 核糖 L成物質 含氮堿基 腺喋吟（A） 腺喋吟（A） 鳥喋吟（G） 鳥

29、嚓吟（G） 胞喀咤（C） 胞喀唆（C） 胸腺喀咤（T） 尿嘴咤（U） 基加 :單位 核甘酸 脫氧核甘酸 （如圖） 腺噂吟脫氧核甘酸 核糖核甘酸 （如圖） 腺喋吟核糖核甘酸 鳥噂吟脫氧核甘酸 鳥喋吟核糖核甘酸 胞喀咤脫氧核昔酸 胞喀咤核糖核甘酸 胸腺嚅噬脫氧核甘酸 尿喀咤核糖核甘酸 空何 結構 規(guī)則的雙螺旋結構（如圖） 單鏈 核糖核甘酸 4 .功能 核酸是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質，在生物體的遺傳、變異和蛋白質的生物合成中具有極其重要 的作用。 核酸是生物的遺傳物質，絕大多數(shù)生物的遺傳物質是DNA,少數(shù)生物的遺傳物質是RNA。 物種類

30、 項目7 真核生物 原核生物 病毒 核酸 DNA 和 RNA DNA 和 RNA DNA 或 RNA 遺傳物質 DNA DNA DNA 或 RNA DNA分子能夠儲存足夠量的遺傳信息:遺傳信息蘊藏在4種堿基的排列順序之中。堿基排列順序 的千變?nèi)f化，構成了 DNA分子的多樣性，而堿基的特定的排列順序，又構成了每?個DNA分子的特 異性。DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質基礎。 5 .DNA的變性 緩慢冷卻 加熱 (1)定義：在某些理化因素作用下，DNA雙鏈解開成兩條單鏈的過程。 DNA變性的本質是雙鏈間氫鍵的斷裂。 變性DNA (2)方

31、法：過量酸，堿，加熱，變性試劑如尿素、酰胺以及某些有機溶劑如乙醇、丙酮等。 四、生物大分子以碳鏈為骨架 1 .碳原子由于其獨特的性質使其能夠形成生物體必需的巨大而又復雜分子的碳骨架。 H A H!c I H 一 hi^_t h H hfc. , H 一 hixt— h 一 H 破骨架可以分支或不分支 H H H H 111」 H -c-c?c-C-H . I H H ?骨總可在不X位置何小忸和? 碳原子能夠形成4個共價鍵。每一個鍵都能與另外的碳原子或其他不同元素的原子結合。碳-碳鍵 特別適合作為生物大分子的骨架，一方面由于它的結構十分穩(wěn)定，另一方面

32、又能被細胞內(nèi)的酶斷裂。 2 .生物大分子 生物大分子指的是作為生物體內(nèi)主要活性成分的各種分子量達到上萬或更多的有機分子。 它們的分子量往往比一般的無機鹽類大百倍或千倍以上。蛋白質的分子量在一萬至數(shù)萬左右，核 酸的分子量有的竟達上百萬。 常見的生物大分子包括蛋白質、核酸、多糖,另外還有它們相互結合的產(chǎn)物，如糖蛋白、脂蛋白、 核蛋白等。 生物大分子都是由許多基本的組成單位連接而成的，這些基本單位稱為單體,這些生物大分子又 稱為單體的多聚體。組成蛋白質的單體是氨基酸，組成多糖的單體是單糖，組成核酸的單體是核昔 酸……，由單體形成多聚體的化學反應都是脫水縮合反應。生物大分子可以在生物體內(nèi)由單

33、體合成， 也可以在生物體內(nèi)經(jīng)過水解作用被zK解為單體。 生物大分子是生物體的重要組成成分，它們的復雜結構決定了它們的特殊性質，它們在體內(nèi)的運 動和變化體現(xiàn)著重要的生命功能。如進行代謝供給維持生命需要的能量與物質、傳遞遺傳信息、控制 胚胎分化、促進生長發(fā)育、產(chǎn)生免疫功能等等。 在原始地球條件下，有兩條路徑可以達到脫水縮合以形成高分子：其一是通過加熱，將低相對分 子量的物質加熱使之脫水而聚合；其二是利用存在于原始地球上的脫水劑來縮合。前者常常是在近于 無水的火山環(huán)境中進行，后者則可以在水環(huán)境中進行。 五、實驗 實驗一：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質 （一）還原糖的鑒定 實驗原理：還

34、原性糖與斐林試劑發(fā)生作用，生成豉紅色沉淀。 斐林試劑是含Cl?+絡合物的溶液，被還原糖（含還原性基團，如游離的醛基或段基） 還原后得到磚紅色CU2。的沉淀。 實驗材料：蘋果或梨勻漿 實驗試劑：斐林試劑（O.lg/mL的NaOH溶液+ 0.05g/mL的CuSO4溶液） 實驗用具：試管、試管夾、燒杯、小量筒、滴管、玻璃漏斗、酒精燈、三腳架、石棉網(wǎng)、研缽、 石英砂、紗布等。 方法步驟： 向試管內(nèi)注入2mL待測組織樣液。 向試管內(nèi)注入1mL斐林試劑（甲液和乙液等量混合均勻后再注入）。 將試管放入盛有50~65℃溫水的大燒杯中加熱約2min。 注意事項： ①還原性糖：有還原性

35、基團（游離醛基或?；┑奶?，如葡萄糖、果糖、麥芽糖，而蔗糖、淀粉、纖 維素、糖原等是非還原性糖。 ②選取含糖量高，顏色為白色或無色的實驗材料。 ③斐林試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用，且甲液（0.1g/ mL NaOH）和乙液（0.05g/mLCuSO4）耍等量混合再使用。 ④需要水浴熱。 （二）脂肪的鑒定 實驗原理：脂肪可以被蘇丹川染成橘黃色（或被蘇丹IV染液染成紅色）。 蘇丹IH/蘇丹IV易溶于脂肪，即萃取原理。 染液配制：蘇丹III或蘇丹IV干粉0.1g溶于95%酒精10ml ,過濾后再加入10 ml甘油。 實驗材料：花生子葉 試劑：蘇丹HI或蘇丹IV染液 實驗用具：雙面刀片、滴管、紗

36、布、載玻片、蓋玻片、毛筆、吸水紙、顯微鏡等。 方法步驟： 取材：取一粒浸泡過的（浸泡34h）花生種子，去掉種皮。 切片：用刀片在花生子葉的橫斷面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培養(yǎng)皿中待用。 （選取最薄的切片，用毛筆蘸取放在載玻片中央。 I 、， 在花生子葉薄片上滴2-3滴蘇丹HI染液，染色3min （或蘇丹IV染液，染色1 min）。 制片《 I 用吸水紙吸去染液，再滴加1~2滴體積分數(shù)為50%的酒精溶液，洗去浮色。 、用吸水紙吸去花生子葉周圍的酒精，滴1滴蒸儲水，蓋上蓋玻片，制成臨時裝片。 r在低倍鏡下找到花生子葉的最薄處，移至視野中央。 i 觀察《將物像調節(jié)清楚

37、。 、換高倍鏡觀察，視野中被染成橘黃色（或紅色）的脂肪顆粒清晰可見。 注意事項: ? ? ①應選取脂肪含量高的材料，如花生種子或向日葵種子。 ②該試驗成功的關鍵是獲得只含有單層細胞的理想薄片。 ③染色時間不宜久，否則脂肪會溶于染液中的酒精中。 ④染色后要用體積分數(shù)為50%的酒精溶液洗去浮色，以便觀察。 （三）蛋白質的鑒定 ⑤本實驗需要在高倍顯微鏡下觀察。 實驗原理：蛋白質與雙縮腺試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應。 具有兩個或兩個以上肽鍵的化合物在堿性溶液中能與Ci?+絡合成紫色絡合物。 h2o 實驗材料：雞蛋蛋清稀釋液、黃豆?jié){濾液、牛奶或鮮肝研磨液 試劑：雙縮胭試劑(A

38、液O.lg/ml的NaOH溶液，B液0.01g/ml的CuSO4溶液)。 實驗用具：研缽、石英砂、試管、試管夾、燒杯、小量筒、滴管、玻璃漏斗、紗布等。 r 方法步驟： 向試管內(nèi)注入2mL待測組織樣液。 ■I 向試管內(nèi)注入雙縮胭試劑A液，搖勻。 向試管內(nèi)注入雙縮胭試劑B液4滴，搖勻。 觀察試管中出現(xiàn)的顏色變化：淺藍色一紫色 注意事項： ①蛋白質要稀釋防止反應后粘固在試管壁上，而且使反應不徹底。 ②雙縮胭試劑的使用：先加試劑A (O.lg/mL NaOH)搖勻，再滴加試劑B (0.01 g/mLCuSO4)搖勻。 實驗二：觀察DNA和RNA在細胞中的分布 實驗原理： 1 .

39、真核細胞的DNA主要分布在細胞核內(nèi)，RNA主要分布在細胞質中。 2 .甲基綠和毗羅紅兩種染色劑對DNA和RNA的親和力不同，甲基綠對DNA親和力強，使DNA 顯現(xiàn)出綠色，而毗羅紅對RNA的親和力強，使RNA呈現(xiàn)出紅色。用甲基綠、毗羅紅的混合染 色劑將細胞染色，可同時顯示DNA和RNA在細胞中的分布。 3 .鹽酸的作用：能改變細胞膜的通透性，加速染色劑進入細胞： 使染色體中的DNA與蛋白質分離，便于DNA與染色劑的結合。 實驗材料：人的口腔上皮細胞、或洋蔥鱗片葉表皮細胞。 試劑：甲基綠毗羅紅染色劑 實驗用具：大小燒杯、溫度計、滴管、消毒牙簽、載玻片、蓋玻片、鐵架臺、石棉網(wǎng)、火柴、酒精

40、燈、 吸水紙、顯微鏡。 方法步驟： C在潔凈的載玻片上滴一滴質量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液。 用消毒牙簽在口腔內(nèi)側壁上輕輕地刮幾下。 取材制片《 I 將牙簽上的碎屑涂抹在載玻片的生理鹽水中。 I 、將涂有口腔上皮細胞的載玻片在酒精燈的火焰上烘干。 將烘干的載玻片放入裝有30ml質量分數(shù)為8%的鹽酸的小燒杯中。 水解 I將小燒杯放入裝有30℃溫水的大燒杯中保溫5分鐘。 沖洗涂片：用緩緩的蒸儲水沖洗載玻片10秒鐘。 （用吸水紙吸去栽玻片上的水分。 染色J滴加2滴毗羅紅甲基綠染色劑在載玻片上，染色5min。 吸去多余染色劑，蓋上蓋玻片。 X. 〔用高倍物鏡觀察：調節(jié)細

41、準焦螺旋，觀察細胞核和細胞質的染色情況。 洋藏0片葉內(nèi)?&皮用機中 人的口腔上皮IB胞中 DNA. RNA0IH的狀況 DNA. RNA分俗的狀況 ” r用低倍物鏡觀察：尋找染色均勻，色澤淺的區(qū)域，移至視野中央，將物像調節(jié)清晰。 觀察\ \ 實驗結論：DNA主要分布在細胞核內(nèi)，RNA大部分存在于細胞質中。 注意事項： ①取口腔上皮細胞之前，應先漱口，以避免裝片中出現(xiàn)太多的雜質。 ②沖洗載玻片時水的流速要盡量慢，防止細胞被水沖走，切忌直接用水龍頭沖洗。 ③用酒精燈烘烤載玻片時，不要只集中于材料處，而應將載玻片在火焰上來回移動，使載玻片均勻受 熱，以免破裂。 ④烘烤后的載玻片不要

42、馬上放入盛有稀鹽酸的燒杯中，最好先自然冷卻Imin。 ⑤多余的染色劑要吸去，防止觀察不清。 【例1】 ⑥若取洋蔥表皮細胞為材料，應盡量避免材料上帶有葉肉組織細胞。 下列關于細胞中化學元素的敘述，正確的是（ ） A.細胞中一種元素的作用能被其他元素替代 B.青蛙和玉米細胞內(nèi)的化學元素在種類和含量上基本相同 C. Fe是構成血紅蛋白必不可少的重要元素 D.細胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重:耍 【答案】C 【例2】 容器底部是培養(yǎng)基，其中含有植物生長所需的全部養(yǎng)分，如果有人在配制培養(yǎng)基時礦質元素中 使用/ NH4NO3, KNO3、CaCI2 - 2H2O、Mg

43、SO4 ? 7H2O,螯合鐵溶液、微量元素溶液，但缺少 了 一種必需元素，為補充這種元素，應添加的化合物是（ A. Ca （NO3） 2 B. KC1 C. KH2PO4 D. K2SO4 【例3】 【例4】 【例5】 【例6】 【例7】 【答案】C 下列關于生物體內(nèi)水的描述，錯誤的是（ ） ①自由水是良好的溶劑，是各種代謝活動的介質 ②結合水是組成細胞結構的一部分，約占細胞內(nèi)全部水分的4.5% ③一般情況下，生物體內(nèi)自由水和結合水的比值越大時，代謝越活躍 ④心肌堅韌，血液液態(tài)，但含水量相差不大，原因是心肌內(nèi)結合水比自由水多，血液中自由水 比結合水多 ⑤用于留

44、種的曬干種子中不含自由水 ⑥越冬的植物體內(nèi)自由水與結合水比值下降 ⑦溫度適當升高會使細胞內(nèi)自由水與結合水比值上升 【答案】④⑤ 生長在含鹽量高、干旱土壤中的鹽生植物，通過在液泡中貯存大量的Na,而促進細胞吸收水分, 該現(xiàn)象說明液泡內(nèi)的Na卡參與（ ） A.調節(jié)滲透壓 B.組成體內(nèi)化合物C.維持正常pH D.提供能量 【答案】A 下列關于生物體內(nèi)水和無機鹽的說法，正確的是（ ） A.是細胞中的能源物質之一 B.哺乳動物血液中鈣離子含量過多會引起抽搐 C.能維持生物體的生命活動 D.生物的含水量因生物種類的不同而有所差別；但生物體處在不同發(fā)育期含水量基本相同 【答案】C

45、下列關于糖類的敘述，正確的是（ ） A.葡萄糖和果糖分子均有還原性 B.葡萄糖和麥芽糖可被水解 C.構成纖維素的單體是葡萄糖和果糖 D.乳糖可以被小腸上皮細胞直接吸收 【答案】A 下面是關于脂質的敘述，其中正確的是（ ） A.磷脂由C、H、O三種元素組成，是構成細胞膜的主要成分 B.性激素的化學本質是蛋白質，在維持生物體的生殖過程起著重要的調節(jié)作用 C.脂肪只存在于動物的脂肪細胞中，而植物細胞中沒有 D.企鵝體內(nèi)的脂肪有

46、減少熱量散失，維持體溫恒定的作用 【例8】 【答案】D 關于核酸的敘述，正確的是（ ） A.只有細胞內(nèi)的核酸才是攜帶遺傳信息的物質 B.DNA分子中兩條脫氧核甘酸之間的堿基一定是通過氫鍵連接的 C.分子大小相同、堿基含量相同的核酸分子所攜帶的遺傳信息一定相同 D.DNA完全水解后，得到的化學物質是核糖、含氮堿基、磷酸 【例9】 【答案】B 由1分子磷酸、1分子堿基和1分子化合物a構成了化合物b,如圖所示，下列敘述正確的是（ ） A.若m為腺喋吟，則b肯定為腺喋吟脫氧核昔酸 B.在禽流感病毒、幽門螺桿菌體內(nèi)b均為4種 C.化合物b脫水縮合成的生物大分子是生物

47、的遺傳物質 D.若a為脫氧核糖，則由b構成的核酸完全水解，得到的化合物最多有8種 【答案】C 【例10】 下圖表示有關蛋白質分子的簡要概念圖，下列分析正確的是（ B.多肽中乙的數(shù)目等于丙的數(shù)目 C.乙是氨基酸，酪氨酸幾乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，這種差異是由R基的不同引起的 D.蛋白質在生物體內(nèi)的代謝終產(chǎn)物是氨基酸 【答案】C 【例11】 蛋白質分子能被肽酶降解，至于哪一個肽鍵被斷裂則決定于肽酶的類型。肽酶P能斷裂帶有側 鏈R4的氨基酸和相鄰氨基酸的竣基一側的肽鍵。下列說法正確的是（ ） R（ O R2 O R3 O R4 O R, I II I II I II I

48、 II I H2N—C—C—N—C— C—N— C—C—N —C—C—N —C—COOH h H H H H tA I A 1 2 3 4 A.上圖所示肽鏈由五種氨基酸脫水縮合而成 B.在肽酶P的作用下，經(jīng)過脫水縮合可以形成兩條肽鏈 C.肽酶P可以催化3處的化學鍵斷裂 D.該肽鏈中含有游離的氨基和叛基各一個 【例12】 【答案】A 骯病毒蛋白（PrP）有兩種，一種是Prpc, 一種是Prps］它們的比較如下表：因此，可以推知 這兩種蛋白質表現(xiàn)出不同性質的原因是（ A.溶解度不同 B.組成氨基酸的種類不同 C.空間結構不同 D.組成氨基酸的數(shù)量不同 【答案】C

49、 PrP*7 prpsc 空間結構 螺旋為主 折疊為主 溶解度 高 低 致病性 不致病 致病 肽鏈氨基酸排列順序 相同 【例13】下列各項不屬于蛋白質作用的是（ ） A.胰島素降低血糖濃度 B.淀粉酶水解淀粉 C.血紅蛋白運輸氧氣 D.構成細胞壁的主要成分 【答案】D 【例14】 下圖是某化合物的結構式，請據(jù)圖回答下列問題: （1）該化合物是由一個氨基酸分子失去一個分子的水而形成的，這種反應叫做 該化合物的名稱為 。 （2）圖中數(shù)字代表氨基的是 ,代表竣基的是 ,代表肽鍵的是 o （3）圖中共有 個肽鍵， 個氨基， 個竣基。

50、（4）圖中表示R基的數(shù)字是 o （5）該物質水解過程破壞 o 【答案】（1） 3, 2,脫水縮合，三肽 （2）①，⑦，③⑤ （3） 2 2 2 （4）②④⑥ （5）肽鍵 【例15】現(xiàn)有氨基酸800個，其中氨基總數(shù)為810個，段基總數(shù)為808個，則由這些氨基酸脫水縮合成的含 有2條肽鏈的蛋白質共有肽鍵、氨基和竣基的數(shù)目依次分別為（ ） A. 798、2和2 B. 798、12和10 C. 799、I和1 D. 799、11 和9 【答案】B 【例16］全世界每年有成千上萬人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鵝膏草堿就是一種毒菇的毒素，它是一種 環(huán)狀八肽.若20種氨基酸的平均分子量為128,

51、則鵝膏草堿的分子量約為（ ） A. 1024 C.88O D. 862 B. 898 【例19】 有一條多肽鏈，分子式為C'HyOpNqS,將它徹底水解后，只得到下列四種氨基酸。分析推算可 知，水解得到的氨基酸個數(shù)為（ A.q-I C.q-3 B.p-1 D.p+1 $00H 仲 伊 b 附 CHj-QHs hh-CH-CHjSH NHrtHCOOH bUj-CH-COOH NH2-CH

52、NA分子的堿基組成相同 D.蛋白質區(qū)別于脂質的特有元素是氮 【答案】A 【例21】 如圖表示不同化學元素所組成的化合物，以下說法不正確的是（ N、P A.若圖中①為某種多聚體的單體，則①最可能是氨基酸 B.若②存在于皮下和內(nèi)臟器官周圍等部位，則②是脂肪 C.若③為多聚體，且能貯存生物的遺傳信息，則③是DNA D.若④主要在人體肝臟和肌肉內(nèi)合成，則④最可能是糖原 【答案】C 【例22】 【例23】 【例24】 如果圖1表示纖維素的結構組成方式，那么符合圖2所示結構組成方式的是（ ） ①核酸 S 1 -O-O-O-O-O-O-O-O-^O- 色多肽 圖 2 ③淀

53、粉 A.①② B.②③ C.①@ D,①?③ 【答案】A 下列關于組成細胞化合物的敘述，不正確的是（ ） A.蛋白質肽鏈的盤曲和折疊被解開時，其特定功能并未發(fā)生改變 B. RNA與DNA的分子結構相似，由四種核甘酸組成，可以儲存遺傳信息 C. DNA分子堿基的特定排列順序，構成了 DNA分子的特異性 D.膽固醇是構成細胞膜的重要成分，在人體內(nèi)參與血液中脂質的運輸 【答案】A 下圖表示細胞內(nèi)某些有機物的元素組成和功能關系，其中A、B代表元素，I、II、III、IV是 生物大分子，圖中X、Y、Z、P分別為構成生物大分子的基本單位。請回答下列問題： /c\ ? X ? I 能源物質

54、 H A~） Y ? n （主要分布在細胞核k O AZ ）攜帶遺傳信息 [元/ B * Z ?!]!（主要分布在細胞質）/ 刈 > P - IV ?承擔生命活動 （1）圖中X是 , I在小麥種子中主要是指 。 （2）圖中Z是 ,使用甲基綠、派洛寧（毗羅紅）混合染液染色，可使III呈現(xiàn) 色。 （3）圖中P的結構通式為 ;寫出由P形成IV的結構層次 . （4）in和w兩者都有多樣性，兩者多樣性的關系是前者 后者。 （5）構成細胞的化合物中，隨著年齡增長明顯減少的主要是 。 【答案】（1）葡萄糖 淀粉 （2）核糖核甘酸 紅 H I R—C C（X）II I （3

55、） Ml 氨基酸一>多肽鏈—蛋白質 （4）決定 （5）水 【例25】用碘液、蘇丹in染液和雙縮腺試劑測得甲、乙、丙三種植物的干種子中三大類有機物顏色反應 如下表，其中“+”的數(shù)量代表顏色反應深淺程度，下列有關說法正確的是（ ） 劑 種類 碘液 蘇丹in染液 雙縮腺試劑 甲 ++++ ++ + 乙 + + ++++ ++ 丙 + + + + + + + A.乙種子中主要含蛋白質 B.碘液、蘇丹1H染液和雙縮版試劑與相應的物質發(fā)生的顏色反應分別是磚紅色、橘黃色和紫色 C.在觀察顏色時有可能用到光學顯微鏡 D.萌發(fā)時，同樣質量的三種種子需氧量最多的是甲 【答案】C 【例26】 下列關于檢測生物組織中的糖類、脂肪、蛋白質的實驗，操作步驟的敘述中正確的是（ ） A.甘蔗莖的薄壁組織、甜菜的塊根等，都含有較多的糖且近于白色，因此可以用于進行可溶性 還原糖的鑒定 B.脂肪的鑒定實驗，在顯微鏡中看到被染成橘黃色的小滴是脂肪 C.在蛋白質的鑒定實驗中，若用蛋清作實驗材料，可以直接使用，不必稀釋 D.用于鑒定可溶性還原糖的斐林試劑可直接用于蛋白質鑒定 【答案】B