人教版生物高三年級《生命的物質(zhì)基礎(chǔ)》教學(xué)設(shè)計

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1、課題一生命的物質(zhì)基礎(chǔ)【考點鏈接】(1)組成生物體的化學(xué)元素(2)組成生物體的化合物【復(fù)習(xí)注意點】(1)(1)化學(xué)元素的一些具體功能比較復(fù)雜，抓住高中生物范圍的內(nèi)容略作詳述。(2)(2) 無機物以水與生命活動的關(guān)系來體現(xiàn)在生命活動的重要性。(3)(3) 抓住蛋白質(zhì)和 DNADNA 兩個核心內(nèi)容(重點和難點)，用基因的表達過程把兩者串聯(lián)起來進行理解和 記憶。(4)(4) 以蛋白質(zhì)和 DNADNA 的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，突岀結(jié)構(gòu)、功能和實驗鑒定三條主線，特別重視理解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的多樣性，DNADNA 的穩(wěn)定性、多樣性和特異性，靈活處理DNADNA 分子結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及基因的表達過程中的數(shù)據(jù)計算。(5)

2、(5)注意培養(yǎng)運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力。如肽鏈、DNADNA 及 RNARNA 分子結(jié)構(gòu)有關(guān)圖式的識別， 四大有機物的鑒別及實驗設(shè)計的拓展。構(gòu)建水、無機鹽、糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸的知識體系。 真正理解各種生物、細(xì)胞及有關(guān)生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)?！局攸c知識聯(lián)系與剖析】(1)化學(xué)元素組成生命有機體的基本元素主要有4種：C H、O No占組成元素總量的90%。在組成生命的元素中，根據(jù)其含量的多少分為大量元素和微量元素。大量元素有C、H ONP、S、K Ca、Mg等，其中C、H ONP、S約占原生質(zhì)總量的95%;微量元素有Fe、Mn Zn、Cu、B Cl、Mo等。(2)化學(xué)元素的基本功能1是多種化

3、合物的組成成分，如蛋白質(zhì)、糖類、核酸、脂肪等，共同組成原生質(zhì)。2元素能影響生物體的生命活動?；瘜W(xué)元素的一些具體功能比較復(fù)雜，就高中生物內(nèi)容的范圍略作闡述。C、H O 3種元素是構(gòu)成生命有機物的基本元素，任何一種有機物中都含有這3種1組成生物體的化學(xué)元素- - Mn Zn.Ca B Mo塑衛(wèi)塑衛(wèi)*1生海活動生?；顒踊衔锘衔镌兀缣穷愐话阒挥羞@3種元素組織，通式是(CH2O)n，故稱為碳水化合物。蛋白質(zhì)中 除了C、H O外還含有N和S。核酸中除C、H、O外還含有N和P。N是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸的必需元素，N是生命活動的核心元素之一。 就植物而言，N主要是以銨態(tài)氮（NHO和硝態(tài)氮（NO2-、NO-

4、）的形式被植物吸收的。N是葉綠素的成分，沒 有N植物就不能合成葉綠素，也就不能進行光合作用。N在植物體內(nèi)形成的化合物都是不 穩(wěn)定的或易溶于水的，故N在植物體內(nèi)可以自由移動，缺N時，幼葉可向老葉吸收N而導(dǎo)致老葉先黃。與N形成的所有的無機物都能溶于水，所以土壤中的N都是以各種離子的形式存在的，如NH+、NQ、NO等。無機態(tài)的N在土壤中是不能貯存的，很容易被雨水 沖走，所以N是土壤中最容易缺少的礦質(zhì)元素。在腐殖質(zhì)豐富的土壤中，N的貯量較為豐富，因為N可以貯存在有機物中，有機物逐漸被分解者分解，N就釋放出來被植物吸收利用。N是一種容易造成水域生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化的一種化學(xué)元素，在水域生態(tài)系統(tǒng)中， 過多的N

5、與P配合會造成富營養(yǎng)化，在淡水生態(tài)系統(tǒng)中的富營養(yǎng)化稱為“水華”，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中的富營養(yǎng)化稱為“赤潮”。對動物而言，無機態(tài)的N是不能利用的，只能利用有機 態(tài)的N。最常利用的形式是氨基酸。動物體內(nèi)缺N,實際就是缺少氨基酸，就會影響到動物體的生長發(fā)育。P是構(gòu)成核酸的必需元素，是組成細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的主要成分；P是磷脂組成成分，2- -在維持生物膜的結(jié)構(gòu)和功能上其著重要作用。對植物而言，P主要是以HPO和HPQ的形式被植物根吸收。 兩種離子在土壤中的多少， 取決于土壤溶液的pH值；pH值低時，H2PQ狀態(tài)的離子較多；pH值較高時，HPQ2-狀態(tài)的離子較多。植物體內(nèi)缺P,會影響到DNA的 復(fù)制和RNA的

6、轉(zhuǎn)錄，從而影響到植物的生長發(fā)育。P還參與光合作用和呼吸作用中的能量 傳遞過程以及光合作用的物質(zhì)轉(zhuǎn)變過程，因為ATP和NADPH中都含有磷。P對生物的生命活動是必需的，但P也是容易造成水域生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化的一種元素。K在綠色植物通過光合作用合成糖類，以及將糖類運輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官 中，需要鉀。在動物體內(nèi)X 不僅是維持細(xì)胞內(nèi)的滲透壓上起決定作用，而且還具有維持心肌舒張、保持心肌正常興奮性等重要作用。Mg在植物體內(nèi)一部分形成有機化合物，另一部分以離子狀態(tài)存在。Mg是葉綠素的組成元素之一，沒有Mg就不能合成葉綠素，植物也就不能進行光合作用。以離子狀態(tài)存 在的Mg是許多重要的酶的活化劑。Mg在植

7、物體內(nèi)是可以移動的一種元素，所以缺Mg時，植物出現(xiàn)失綠癥，病變部位常表現(xiàn)出老葉先失綠。此外，鎂還是許多酶的活化劑，鎂還 能促進脂肪的合成。Na在動物體內(nèi)是一種必需元素，主要以離子狀態(tài)存在。但在植物體內(nèi)不是必需元 素。Na+可以促進小腸絨毛上皮細(xì)胞對葡萄糖和氨基酸的吸收；在神經(jīng)沖動的發(fā)生和傳導(dǎo) 過程中起重要作用；維持細(xì)胞外的滲透壓。Ca在動物體內(nèi)即是一種結(jié)構(gòu)成分（如骨骼和牙齒中主要是鈣鹽） ，人對生命活動也 具有調(diào)節(jié)作用，如哺乳動物血液中的CaT濃度過低，動物就會出現(xiàn)抽搐；血液中的Ca2+具有促進血液凝固的作用如果用檸檬酸鈉或草酸鈉除掉血液中的Ca2+,血液就不會發(fā)生凝固。 人體長期缺鈣， 幼兒

8、會得佝僂病， 成年人會得骨質(zhì)疏松癥。 預(yù)防和治療的辦法是服 用活性鈣和維生素Do Ca在植物體內(nèi)是不能移動的一種元素，所以缺Ca時，病變部位常表現(xiàn)出嫩葉，如“枯心病” 。Fe在哺乳動物體內(nèi)是血紅蛋白的一種成分，沒有Fe就不能合成血紅蛋白。血紅蛋白中的Fe是二價鐵，鐵都是以二價鐵離子的形式被吸收的。鐵也是某些酶的活化中心。B能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長，因此B與植物的生殖過程有密切的關(guān)系。缺B常導(dǎo)致植物“花而不實”2.水與生命活動的關(guān)系（1）水的存在形式與基本功能水在細(xì)胞中的存在形式主要有兩種：結(jié)合水和自由水。原生質(zhì)的化學(xué)成分除水外，主要就是由蛋白質(zhì)組成， 蛋白質(zhì)占細(xì)胞干重50%以上，蛋白質(zhì)分

9、子形成空間結(jié)構(gòu)時，疏水基團（如烷烴基、苯基等）包在分子內(nèi)部，而許多親水基團（如一NH、一COOHOH對水有很大的親和力，H2O是極性分子。所以原生質(zhì)中的蛋白 質(zhì)分子等，其表面就會吸引很多水分子，形成一層很厚的水層水分子距離蛋白質(zhì)分子越近，吸附力越強；相反，則 吸附力越弱。靠近蛋白質(zhì)而被吸附不易自由流動的水分， 就叫結(jié)合水；距離蛋白質(zhì)較遠(yuǎn)而可以自由流動的水分，叫 做自由水。但是注意，這兩種狀態(tài)的水分的劃分是相對的，它們之間并沒有明顯的界限。自由水參與各種代謝作用，它的數(shù)量制約著植物的代謝強度，如光合速率、呼吸速率、 生長速度等。自由水占總含水量百分比越大，則代謝越旺 盛；結(jié)合水不參與代謝作用，而

10、生物（主要指植物）要求低微的代謝強度去度過不良的外界條件，因此結(jié)合水含量與 植物抗逆性（抗不良環(huán)境，例如寒、旱等）大小有密切關(guān)系， 即結(jié)合水含量相對高，則抗不良環(huán)境的能力就強。由此可 見，自由水和結(jié)合水的比率往往反映出植物的代謝強度。結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，如果細(xì)胞中失去了結(jié)合水， 結(jié)構(gòu)就不能維持，原生質(zhì)遭到破壞，代謝就不能正常進行而導(dǎo)致死亡。自由水是細(xì)胞內(nèi) 進行各種生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)的溶劑和運輸物質(zhì)的媒介。自由水在細(xì)胞內(nèi)的 含量與生命活動的旺盛程度呈正相關(guān)，生命活動越旺盛，自由水的含量就越高。（2）水與礦質(zhì)代謝礦質(zhì)元素必須溶解在水中成離子狀態(tài)才能被植物吸收和利用。礦質(zhì)離子的

11、吸收增加 了細(xì)胞液的濃度，從而也促進了水分的吸收。（3）水與光合作用水是光合作用的原料，也是光合作用的產(chǎn)物。水是進行光合作用的介質(zhì)，整個光合 作用過程的完成都是在水中進行的。缺水對光合作用的影響主要是葉肉細(xì)胞缺水后，氣 孔關(guān)閉所致。氣孔是氣體進出葉肉細(xì)胞的門戶，氣孔關(guān)閉不僅水蒸氣不能擴散出去，外 界的CQ也不能擴散進入葉肉細(xì)胞，葉肉細(xì)胞因缺CO而不能進行光合作用。（4）水與呼吸作用呼吸作用過程的完成是在細(xì)胞內(nèi)的水環(huán)境中進行的。水既是呼吸作用的原料，也是 呼吸作用的產(chǎn)物。對種子而言，種子的呼吸作用會隨著種子含水量的增加而增強，所以 干燥的種子有利于貯存，潮濕的種子由于種子的呼吸作用消耗有機物而縮

12、短種子的貯存 壽命。對于葉肉細(xì)胞而言，缺水會導(dǎo)致呼吸作用的下降。但水分往往與氧氣的供應(yīng)是相 矛盾的，如土壤中一定的含水量對種子的萌發(fā)和植物的正常生長是必需的，但含水量過 多，會影響土壤的通氣，氧氣減少，植物細(xì)胞因缺氧而進行無氧呼吸，產(chǎn)生酒精毒害細(xì) 胞而出現(xiàn)爛根、爛芽現(xiàn)象。（5）水是限制生物分布的主要非生物因素之一水在地球上的分布是不均勻的，不論是在同一經(jīng)度的不同緯度線上，還是在同一緯 度線的不同經(jīng)度線上，水的分布都是不均勻的。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中陽光一般不構(gòu)成限制 因子，陸生生物分布的主要限制因子是水和溫度。蒸騰作用是植物吸收水分和運輸水分的主要動力，植物蒸騰水分的途徑必須通過氣 孔，而氣孔的開閉

13、是可以調(diào)節(jié)的。如葉片細(xì)胞中水分不足，氣孔就會關(guān)閉，蒸騰作用就 會減弱，這對于避免水分的過度散失具有非常重要的意義。在移栽植物時，通常要去掉 一部分枝葉，原因是，移栽時植物的根部受到大面積損傷，吸水能力親水膠粒周圍 的水層喬意遇生物大分子的空間（如下圖）。大大降低，如果不 去掉一部分枝葉，過強的蒸騰作用會導(dǎo)致植物體內(nèi)嚴(yán)重失水而不能成活。陰生植物不能 在強烈的太陽光下正常生長，主要原因是陰生植物的葉片抗蒸騰作用的能力較弱，在強 光下蒸騰作用過于旺盛，水分過度散失造成的。從生態(tài)因子的角度分析，水是限制陸生 生物分布的主要限制因子之一。3.無機鹽與生命活動的關(guān)系(1) 無機鹽功能歸納起來有兩點：一是細(xì)

14、胞和生物體的結(jié)構(gòu)成分。二是維持生物體 的生命活動，維持細(xì)胞的形態(tài)和功能有重要的作用。(2) 無機鹽在調(diào)節(jié)酸堿平衡中的作用下面以動物體為例來介紹無機鹽在調(diào)節(jié)酸堿平衡中的作用。動物的體液具有正常的pH值，如人的血漿pH值約為7.357.45，在酸堿平衡的維 持中，無機鹽直接參與了緩沖對的構(gòu)成。血液中最主要的緩沖對是由碳酸氫鈉(鉀)和 碳酸所構(gòu)成的，即NaHCOHzCQ或KHCOH2CQ。除此之外，還存在有其他的緩沖對。在血漿中有NQHPO/NaWPO、血漿蛋白質(zhì)鈉鹽/蛋白質(zhì)等，在紅細(xì)胞中有K2HPO/KH2PQ、紅細(xì)胞蛋白體系鉀鹽/紅細(xì)胞蛋白(血紅蛋白鉀 鹽/血紅蛋白、氧合血紅蛋白鉀鹽/氧合血紅蛋

15、白)等緩沖對，這些緩沖對對于調(diào)節(jié)體液 的酸堿平衡都是很有效的。(3)無機鹽在調(diào)節(jié)滲透壓中的作用滲透壓是衡量溶液中溶質(zhì)濃度的一種方法，其計算公式為n=CRT其中C為溶液中溶質(zhì)的濃度，R是氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。由公式可以看出，溶液中滲透壓的高低與 溶液中溶質(zhì)粒子的大小、電荷的多少及其化學(xué)性質(zhì)無關(guān)，而取決于溶液中溶質(zhì)粒子的濃 度。在機體內(nèi)引起滲透壓的有效物質(zhì)包括有機物和無機物。由于體內(nèi)無機鹽的濃度、解 離程度都比有機物高得多，所以體液中無機鹽提供的滲透壓最大，而有機物提供的滲透 壓很小。細(xì)胞內(nèi)液及細(xì)胞外液的容積決定于它們的滲透壓，只有當(dāng)機體細(xì)胞內(nèi)外的滲透 壓恒定時，組織細(xì)胞的形態(tài)和機能才能維持正

16、常，各種正常的物質(zhì)代謝才能有條不紊地 進行，這是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的一個極為重要的方面。4.糖類與生命活動的關(guān)系(1)糖類的種類及功能 糖類的種類見下表。類型分子式種類來源單糖GH2G6葡萄糖、果糖 核糖、脫氧核糖二糖或多糖的水解產(chǎn)物二糖C12F22QI1蔗糖、麥芽糖、乳糖甘蔗、甜菜、水果、蔬菜 小麥芽、人和動物的乳汁多糖(C6H10Q5 )n淀粉、纖維素、糖原種子、肝臟和肌肉狹義的糖類是指單純碳水化合物，元素組成是C H Q。糖類化合物分子中H和Q的比例通常為2：1,可用通式Cm( H2O n表示。因此，曾把這類化合物稱為碳水化合物。 但是后來發(fā)現(xiàn)有些化合物按其構(gòu)造和性質(zhì)應(yīng)屬于糖類化合物，可是它

17、們的組成并不符合Cm(H2On通式，如脫氧核糖(GHoQ);而有些化合物如乙酸(CHO)、乳酸(GH6Q) 等，其組成雖符合通式Cm( HaC)n,但結(jié)構(gòu)與性質(zhì)卻與糖類化合物完全不同。所以，碳 水化合物這個名稱并不確切，但因使用已久，迄今仍在沿用。糖類的基本功能有兩點：一是生命活動的主要能源物質(zhì)，生物體進行生命活動的所 需能量的70%以上是由糖類提供的；二是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的結(jié)構(gòu)成分，如五碳糖是核 酸的成分，纖維素是細(xì)胞壁的成分等。在生物體內(nèi)有許多糖類還與蛋白質(zhì)和脂類結(jié)合在一起，形成糖蛋白和糖脂，在生物 體內(nèi)執(zhí)行一些特殊的生理功能。糖蛋白和糖脂主要在生物膜上，特別是細(xì)胞膜，在細(xì)胞 識別、免疫等

18、方面有重要功能。(2)糖類與光合作用和呼吸作用植物進行光合作用的產(chǎn)物主要是葡萄糖，植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝是以糖為基礎(chǔ)進行的。葉綠體進行光合作用制造的葡萄糖可以合成蔗糖等二糖，運出葉綠體及葉肉細(xì)胞，為植 物體的其他器官提供能源和原料；也可以在葉綠體中合成淀粉，暫時貯存起來。葉片在 光下一段時間后，可以用碘檢測到淀粉的存在。呼吸作用最常利用的底物是葡萄糖，淀 粉、糖元必須水解成葡萄糖或磷酸葡萄糖后才能被呼吸作用利用。5脂類與生命活動的關(guān)系(1)脂類的種類及功能脂 類 元 素 組 成 是C、H、C很 多 脂 類 還 含 有 的N和P。 脂 類 的 種 類 及 功 能 見 下 表 。種類功能備注月旨肪貯存

19、能量，維持體溫、減少 器官間摩擦，緩沖外界壓力貯備能源，貯存在皮下、腸系膜等處類脂主要是磷脂是組成細(xì)胞膜的成分神經(jīng)組織、卵和大豆中含量較多固 醇 類膽固醇是生物膜的組成成分之一， 維持膜的正常的流動性膽固醇在人體有一個正常含量，過高 會導(dǎo)致血管硬化、咼血壓等性激素促進生殖細(xì)胞的形成和生 殖器官的發(fā)育，激發(fā)并維持 第二性征有雌性激素和雄性激素二類，雌性激 素由卵巢分泌，雄性激素由睪丸分泌醛固酮促進腎小管對Na+重吸收和 對K+分泌腎上腺皮質(zhì)分泌維生素D促進小腸對鈣和磷的吸收 和利用VD可預(yù)防和治療佝 僂病、骨質(zhì)蔬松癥等人的皮膚的表皮中有7脫氫膽固醇，在紫外線照射下，通過酶的作用 可轉(zhuǎn)化成V固醇類

20、物質(zhì)在這里所指的是包括類固醇和固醇。類固醇激素主要由腎上腺皮質(zhì)和生殖腺分泌；固醇由皮膚合成或肝、腎內(nèi)分泌細(xì)胞所分泌。(2)脂肪與生命活動的關(guān)系脂肪生理功能有以下幾方面：1供給能量：1克脂肪在體內(nèi)分解成二氧化碳和水并產(chǎn)生38.9KJ(9.3Kcal)能量，比1克蛋白質(zhì)或1克碳水化合物高一倍多，1克碳水化合物 在體內(nèi)分解成二氧化碳和水并產(chǎn)生16.7KJ(4Kcal)能量。2構(gòu)成一些重要生理物質(zhì)：磷脂、糖脂和膽固醇構(gòu)成細(xì)胞膜的類脂層，膽固醇又是合成膽汁酸、維生素D3和類固醇激素的原料。3維持體溫和保護內(nèi)臟：皮下脂肪可防止體溫過多向外散失，也可阻止外界熱能傳導(dǎo)到體內(nèi)，有維持正常體溫的作用。內(nèi)臟器官周圍

21、的脂肪墊有緩沖外力沖擊保護內(nèi) 臟的作用。4提供必需脂肪酸。5脂溶性維生素的重要來源：魚肝油和奶油富含維生素A、D，許多植物油富含維生素E。脂肪還能促進這些脂溶性維生素的吸收。6增加飽腹感：脂肪在胃腸道內(nèi)停留時間長，所以有增加飽腹感的作用。（3）膽固醇與生命活動的關(guān)系膽固醇在人體內(nèi)的重要生理功能包括：1是動物細(xì)胞膜的組成成分，細(xì)胞吸收養(yǎng)分、排出代謝廢物都由細(xì)胞膜控制，2是合成膽汁酸和維生素D3的原料，前者可幫助脂肪消化吸收，后者可預(yù)防兒童佝僂病，3是合成類固醇激素的原料，特別是性激素和腎上腺皮質(zhì)激素。這些激素對人體的健康和人類的繁衍都是不可缺的。人體膽固醇來自膳食和體內(nèi)合成。體內(nèi)合成量受膳食膽固

22、醇水平影響，膳食膽固醇 攝入過多時體內(nèi)合成量減少，攝入過少時體內(nèi)合成量增多。膽固醇在肝臟內(nèi)經(jīng)過分解代 謝隨糞便排出。正常情況下，膽固醇在血液中維持一個恰當(dāng)?shù)乃健．?dāng)脂質(zhì)代謝發(fā)生異 ?；蛏攀衬懝檀紨z入量超過身體調(diào)節(jié)能力時，血液中的膽固醇濃度就會升高并逐漸在血 管內(nèi)壁上沉積而引起血管腔狹窄和心血管病。這時，除藥物治療外還應(yīng)限制富含膽固醇 的食物。但在脂質(zhì)代謝正常的情況下無須過分限制，因為膽固醇也是人體不可缺少的營 養(yǎng)物質(zhì)。6蛋白質(zhì)與生命活動的關(guān)系生物體內(nèi)的高分子化合物只有兩類：核酸和蛋白質(zhì)。兩大有機高分子化合物的生理 功能不同：核酸是生物的遺傳物質(zhì)，是生物生命活動的最終控制者；蛋白質(zhì)具有多種生 理

23、功能，是生命活動的執(zhí)行者（體現(xiàn)者）。核酸控制蛋白質(zhì)的合成。核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與具有物種間的差異性，因而可以從分子水平上，通過分析不同物種的核酸和蛋白質(zhì)來 區(qū)分或判斷不同物種間的親緣關(guān)系，也可以用于刑事案件的偵破或親子鑒定。生物體內(nèi) 的水、無機鹽、糖類、脂類等則不具有物種差異性。（1）蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)構(gòu)成蛋白質(zhì)的化學(xué)元素主要是C、H O N,很多重要蛋白質(zhì)還譏有P、S。構(gòu)成基本單位氨基酸都是a-氨基酸，通式是：氨基酸分子的性質(zhì)是氨基酸分子上的氨基（一NH2）和H羧基（一COOH）決定的，氨基酸是兩性化合物，氨基是堿性的，羧基是酸性的。構(gòu)成 蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，20種氨基酸的不同之處是R基的不

24、同。即20種氨基酸就有20種不同的R基。如果R基上帶有氨基，稱為堿性氨基酸。20種氨基酸中，有：8種非極性氨基酸丙、纈、亮、異亮、脯、苯丙、色、蛋。7種極性氨基酸甘、絲、蘇、酪、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱。3種堿性氨基酸賴、精、組。2種酸性氨基酸天冬、谷。蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸通過肽鍵連接起來的高分子化合物。 縮合反應(yīng)是指一個 氨基酸的羧基與另一個氨基酸分子的氨基相連接，同時失去一分子水，形成一個肽鍵的 反應(yīng)。反應(yīng)方程式是：HibrRleno連接兩個氨基酸的那個化學(xué)鍵叫肽鍵（一NHCO-）。肽鍵是氨基酸分子間的化學(xué)鍵，根據(jù)價鍵的原理，原子周圍達到飽和分子結(jié)構(gòu)才穩(wěn)0 HIIII I I . .定

25、，故肽鍵表示（一CO- NH）或不可能是（NHCO或（NHCO?？s合反應(yīng)在化學(xué)上稱為縮聚反應(yīng)，在細(xì)胞內(nèi)進行的場所是核糖體，而且是在mRNA的指導(dǎo)下，有tRNA參與才能完成。多肽是由多個氨基酸分子縮合而成的含有多個肽鍵 的化合物。實驗已經(jīng)證明蛋白質(zhì)是由氨基酸通過肽鍵連接而成的多肽鏈，再由一條或一 條以上的多肽鏈按各自特殊方式組合成具有完整生物活性的分子。如生長激素是由191個氨基酸組成的一條肽鏈，如胰島素是由51個氨基酸、2條肽鏈組成的，血紅蛋白是由574個氨基酸、4條肽鏈組成的。隨著肽鏈數(shù)目、氨基酸組成及其排列順序的不同，并具 有不同的空間結(jié)構(gòu)就形成了不同的蛋白質(zhì)。如下圖所示。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的

26、多樣性主要從4個層次加以理解：一是構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的氨基酸種類不同；二是組成每種蛋白質(zhì)分子的氨基酸數(shù)目不同；三是氨基酸的排列順序不同；四是由于前三項造成蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)不同。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性實際是由DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性決定的。蛋白質(zhì)分子中肽鍵數(shù)目的計算：設(shè)氨基酸數(shù)目為n,肽鏈數(shù)為a,肽鍵數(shù)目為b。貝Ub=na.（2）蛋白質(zhì)的主要理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的主要理化性質(zhì)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)知識，對于理解生命現(xiàn)象和本質(zhì)，理解日常生活中的一些現(xiàn)象（如消毒原理），以及理解一些生化跨學(xué)科綜合的有關(guān)問題，是有較大的幫助作用。1溶解性：蛋白質(zhì)在水中溶解度差別比較大，大多能溶于水，不溶于水如免疫球蛋 白；并能溶解于

27、稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機溶劑如酒精等，通常用酒精能把蛋白 質(zhì)從溶液沉淀出來。2兩性：因為蛋白質(zhì)是氨基酸通過肽鍵構(gòu)成的高分子化合物，分子內(nèi)存在一NH?、一COOH，所以蛋白質(zhì)具有酸堿兩性化合物。3鹽析：由于蛋白質(zhì)分子的直徑達到了膠體微粒的大小，所以蛋白質(zhì)溶液是膠體。加入濃的無機鹽溶液可以使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀出來，這個過程叫鹽析。鹽析作用主要破壞蛋白質(zhì)的水化層，當(dāng)鹽析沉淀出的蛋白質(zhì)重新用水處理時，沉淀重新溶解，性質(zhì)不 變。所以鹽析是可逆反應(yīng)。利用此法可以分離、提取蛋白質(zhì)。4變性和凝固：蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)不是很穩(wěn)定的，蛋白質(zhì)在重金屬鹽（汞鹽、銀鹽、銅鹽）、酸、堿、乙醇、尿素等的存在下，或熱至

28、70C100C,或在X射線、紫外線等射線的作用下，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變和破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，使蛋白質(zhì)的生物 活性喪失，如酶失去催化能力、血紅蛋白失去輸氧能力等。在發(fā)生的變性過程中不發(fā)生 肽鍵的斷裂和二硫鍵破壞，主要發(fā)生氫鍵、疏水鍵的破壞，使肽鏈的有序的卷曲、折疊 狀態(tài)變?yōu)樗缮o序。蛋白質(zhì)變性后溶解度降低，失去結(jié)晶能力，從溶液中凝結(jié)沉淀出來， 這個過程叫蛋白質(zhì)的凝固。蛋白質(zhì)的變性具有不可逆性。高溫滅菌、消毒，就是利用加 熱-麟構(gòu)二麟構(gòu)劣結(jié)構(gòu)四級駢使蛋白質(zhì)凝固，從而使細(xì)菌死亡。5水解反應(yīng)：蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下，生成一系列的中間產(chǎn)物，最后生成氨基 酸。6顯色反應(yīng)：蛋白質(zhì)可以跟許多試劑發(fā)生顏色反

29、應(yīng)。例如分子中有苯環(huán)的蛋白質(zhì)與硝 酸作用時呈黃色，蛋白質(zhì)與水合茚三酮反應(yīng)顯紫色等。（3）蛋白質(zhì)與進化的關(guān)系蛋白質(zhì)分子中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序具有物種的特異性。不同物種之間存 在差異的大小，能夠反映出它們之間的親緣關(guān)系，差異越小，親緣關(guān)系就越近，反之則 越遠(yuǎn)。根據(jù)科學(xué)家的研究，在不同物種之間的差異大約每2千萬年相差一個氨基酸。（4）蛋白質(zhì)與酶的關(guān)系大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，但蛋白質(zhì)不一定是酶，能夠執(zhí)行催化功能的蛋白質(zhì)才稱為酶。 酶是一種生物催化劑，其基本功能是催化生物體內(nèi)的各種各樣的生物化學(xué)反應(yīng)。酶的多 樣性、高效性和專一性是酶作為生物催化劑區(qū)別于一般無機催化劑的特點。酶的專一性是指一種酶只能催化

30、一種物質(zhì)或同一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。 酶促反應(yīng)的專 一性與酶是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，每種蛋白質(zhì)都有特定的空間結(jié)構(gòu)，酶催化反應(yīng)時，酶蛋 白分子首先與底物分子結(jié)合，但酶分子與底物分子能否結(jié)合，取決于酶分子的活性部位 與底物分子在空間構(gòu)象上是否對應(yīng)，如下圖。蛋自質(zhì)分子結(jié)構(gòu)具有多樣性，所以酶也具 有多樣性，在生物體內(nèi)存在著許許多多酶，催化著生物體內(nèi)各種各樣的生物化學(xué)反應(yīng)， 所以酶具有多樣性的特點。醉底物詹底物坯合物穩(wěn)產(chǎn)物酶一底物相互作用的“鑰匙與鎖”模型影響酶促反應(yīng)的因素主要是溫度和pH值。酶是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)要受溫度和pH值的影響。溫度對酶的影響是：在較低溫度時，隨著溫度的升高，酶的 活性

31、也逐漸提高，達到最適溫度時，酶的催化能力最高，但高于最適溫度后酶的催化能 力會迅速下降，最后完全失去催化能力，其原因是低溫不破壞蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，高溫 會導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子發(fā)生熱變性，而蛋白質(zhì)的變性是不可逆的，如下圖A所示，所以在最適溫度兩側(cè)的曲線是不對稱的。pH值對酶的影響是：酶的催化能力的發(fā)揮有一個最適pH值，在低于最適pH值時，隨著pH值的升高，酶的催化能力也相應(yīng)升高，高于最適pH值時，隨著pH值的升高，酶的活性逐漸下降，在最適pH值兩側(cè)的曲線基本是對稱的，如下圖B。酶的催化能力與時間也有關(guān)系：即使在最適溫度和pH值的條件下，酶的催化能力也不是一成不變的，酶在“工作”了一段時間后會發(fā)生鈍化現(xiàn)

32、象，即催化能力開始下 降，最后失去催化能力，因為任何蛋白質(zhì)分子都有一定的壽命，如下圖C。這些嚴(yán)重鈍化或失去催化能力的酶在細(xì)胞中水解酶的作用下會被分解成氨基酸，氨基酸可以再度合成蛋白質(zhì)。酶促反應(yīng)的速度與底物的濃度也有關(guān)系：在酶量一定的條件下，在一定范圍內(nèi) 會隨著底物濃度的增加，反應(yīng)速度也增加，但底物達到一定濃度后也就不再增加了，原 因是酶飽和了，如下圖D曲線所示。有些酶純粹是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，稱為單酶，如胃蛋白酶。有些酶除蛋白質(zhì)外還含有 非蛋白部分，或者還需要一些其他物質(zhì)的參與才能發(fā)揮作用，這樣的酶稱為復(fù)酶，其中 非蛋白部分稱為輔助因子。輔助因子有一些是簡單的離子，如：Cl-是唾液淀粉酶的輔助因子

33、；Mg+是參與葡萄糖降解的一些酶的輔助因子；Fe2+是氧化物酶的輔助因子；Cu2+是細(xì)胞色素酶等的輔助因子等。有些離子與底物和酶結(jié)合起來使酶分子的構(gòu)象穩(wěn)定，從而保 持其活性；有些離子是酶促反應(yīng)的作用中心。有些輔助因子是有機化合物，特稱為輔酶， 如B族維生素就是一種羧化酶的輔酶等。（5）蛋白質(zhì)與生命活動的調(diào)節(jié)的關(guān)系植物生命活動的調(diào)節(jié)主要是通過激素來完成的，植物體內(nèi)的激素都不是蛋白質(zhì)，如 生長素、赤霉素、脫落酸、細(xì)胞分裂素和乙烯，均為小分子有機物。動物生命活動的調(diào)節(jié)有兩種基本形式：激素調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)。動物體內(nèi)的激素有很 多是蛋白質(zhì)，如生長激素、胰島素等，這些激素直接參與生命活動的調(diào)節(jié)。另外，一些

34、非蛋白類激素的合成與分泌也要受到蛋白類激素的調(diào)節(jié)，如促甲狀腺激素、促性腺激素 等是多肽，也屬于蛋白質(zhì)。所以，蛋白質(zhì)與生命步行以的調(diào)節(jié)有著密切的關(guān)系。（6）蛋白質(zhì)與細(xì)胞識別的關(guān)系一個健康的動物體， 都能夠?qū)ψ约汉彤惣旱募?xì)胞作出正確的判斷， 如異體器官的移 植會出現(xiàn)異體排斥反應(yīng)，就與細(xì)胞識別有關(guān)。細(xì)胞識別是通過細(xì)胞膜上的一類稱為糖蛋 白的蛋白質(zhì)完成的。人類紅細(xì)胞膜上的A、B兩種凝集原就是細(xì)胞膜上的糖蛋白。（7）蛋白質(zhì)與體內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)年P(guān)系在細(xì)胞內(nèi)有很多蛋白質(zhì)是專門執(zhí)行運輸功能的，如細(xì)胞膜上的載體，紅細(xì)胞中的血 紅蛋白等，蛋白質(zhì)對物質(zhì)的運輸具有專一性，特別是細(xì)胞膜上載體的專一性對于維持細(xì) 胞正常的生命

35、活動是至關(guān)重要的。（8）蛋白質(zhì)與免疫的關(guān)系免疫是人體的一種生理機能，人體依靠這種生理功能識別“自己”和“非己”的成 分，從而破壞和排斥進入人體內(nèi)的抗原物質(zhì)，如病原體、異體組織等或人體本身所產(chǎn)生 的老死和受損細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等。由抗原物質(zhì)引起機體產(chǎn)生的抗體是蛋白質(zhì)，抗體具有 特異性，一種抗原引起機體產(chǎn)生一種抗體，一種抗體只能結(jié)合一種抗原。由抗原物質(zhì)刺 激T細(xì)胞引起機體產(chǎn)生效應(yīng)T細(xì)胞還能釋放出淋巴因子，如白細(xì)胞介素、干擾素等。白 細(xì)胞介素、干擾素是蛋白質(zhì)，主要增強機體的免役能力。7.ATP與生命活動的關(guān)系新陳代謝順利進行除了需要酶的催化外，還需要能量源源不斷的供應(yīng)。糖類是生命 活動的主要能源物質(zhì)，脂

36、肪是生物體內(nèi)儲存能量的物質(zhì)等。而ATP也是能源物質(zhì)。憐促應(yīng)應(yīng)養(yǎng)醯促反應(yīng)罷庇物濃度D（1）ATP的分子簡式全稱叫三磷酸腺苷，由于其分子較大，為便于書寫，人們根據(jù)其結(jié)構(gòu)進行簡寫，用A代表腺苷，T代表三個，P代表磷酸基，簡稱ATRATP中大量的化學(xué)能就貯存在兩個高能磷酸鍵中。（2）ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變：ATP分解為ADP的過程，先用分子結(jié)構(gòu)簡式形象表示為：丸一PPF66 酶APF + P1+能量再用分子簡稱將上述過程表示為：ATT一ADP + B +能量其中釋放出的能量直接經(jīng)各種生命活動供能。 反過來，在酶的作用下，ADP也可以吸 收能量后與一個磷酸結(jié)合， 合成ATP。其中吸收的能量來自呼吸作用

37、即糖類、 脂肪等有機 物的氧化分解，對綠色植物來說，還來自光合作用即光能的吸收和轉(zhuǎn)換。二者間的相互轉(zhuǎn)變可表示為：ATP旦ADP + Pi璘醉）斗能量ATP與其它能源物質(zhì)間的能量傳遞關(guān)系可用下圖表示：各種生命活動直接供能ATP與ADP之間的相互轉(zhuǎn)變是有別于化學(xué)的可逆反應(yīng)。 這是因為，在化學(xué)上講到的可 逆反應(yīng)的特點是：正逆反應(yīng)都能在同一條件同一場所下同時進行，如NO與NC4在燒瓶內(nèi)的可逆反應(yīng)。而ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)變，有以下幾點不同：（1）正逆反應(yīng)需要的酶不同：合成反應(yīng)需要的是ATP合成酶，而分解反應(yīng)需要的是ATP水解酶。（2）正逆反應(yīng)的場所不同：ATP的合成場所比較固定，如細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體、

38、葉 綠體等，而分解場所卻是不穩(wěn)定的，因為ATP在細(xì)胞內(nèi)就象貨幣一樣是流動的，分解的 場所較多。（3）從能量代謝的角度上，ATP分解釋放出的能量絕不是合成ATP時的能量，這兩種能量無論從用途還是從來源上看都有很大的差別8.核酸與生命活動的關(guān)系（1）核酸的結(jié)構(gòu)、種類和分布構(gòu)成核酸的基本單位是核苷酸，一個核苷酸分子包括3個部分；一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮堿基。核苷酸分兩大類共8種：核糖核苷酸有4種，主要是堿基有4種，它們是AU C、G;脫氧核糖核苷酸也有4種，主要是堿基有4種，它們是A、T、C G核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸分子結(jié)構(gòu)的區(qū)別主要是五碳糖的不同，以腺膘呤 核糖核苷酸和腺膘呤脫氧核

39、糖核苷酸為例，它們的分子結(jié)構(gòu)式如下：分子簡式為：直一I、I雙鏈DNA分子一般都呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，但在某些病毒中DNA可能以單鏈的形式存在， 單鏈DNA就不是螺旋結(jié)構(gòu)。RNA都是單鏈的，mRNA都是呈直線形的， 沒有特殊的空 間結(jié)構(gòu)， 而tRNA和核糖體RNA（rRNA）卻不是直線的，而能夠形成特定的空間結(jié)構(gòu)， 如tRNA是呈三葉草形的。關(guān)于DNA和RNA在細(xì)胞中的分布可用示蹤原子進行定位，如用同位素3H、15N、32P等標(biāo)記，然后用放射自顯影顯微鏡顯示其在細(xì)胞中的存在部位，如果標(biāo)記的是DNA，則顯影的部位是細(xì)胞核、線粒體和葉綠體，如果標(biāo)記的是RNA，則顯示的部位是細(xì)胞核、線粒體、葉綠體和核糖體。（

40、2）DNA的分子結(jié)構(gòu)和復(fù)制構(gòu)成DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸，許許多多脫氧核苷酸通過一定的化學(xué)鍵連 接起來形成脫氧核苷酸鏈，每個DNA分子是由兩條脫氧核苷酸鏈組成。DNA分子結(jié)構(gòu)的特點是：DNA分子的基本骨架是磷酸和脫氧核糖交替排列的兩條主鏈；兩條主鏈?zhǔn)瞧叫械聪?，盤旋成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，一般是右手螺旋，排列于DNA分子的外側(cè)；兩條鏈之間是通過堿基配對連接在一起，堿基與堿基間是通過氫鍵配對在一起的，其中A與T以2個氫鍵相配對，C與G之間以3個氫鍵配對。所以在一個DNA分子中，G和C的 比例較高，則該DNA分子就比較穩(wěn)定。DNA分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性是由兩個方面決定的。一是基本骨架部分的兩

41、條長鏈?zhǔn)怯闪姿岷兔撗鹾颂窍嚅g排列的順序穩(wěn)定不變；二是空間結(jié)構(gòu)一般都是右旋的雙螺旋結(jié) 構(gòu)。DNA分子的多樣性是由堿基對的排列順序的多樣性決定的。DNA分子的特異性是指對于控制某一特定性狀的DNA分子中的堿基排列順序是穩(wěn)定不變的，如控制合成唾液淀粉酶的基因中，不論是何人，這段DNA分子中的堿基排列順序是穩(wěn)定不變的。DNA復(fù)制的場所主要在細(xì)胞核，時間是細(xì)胞分裂間期。但在細(xì)胞質(zhì)中也存在著DNA復(fù)制，如線粒體和葉綠體中的DNA也要復(fù)制，而且這些DNA復(fù)制的時間不一定在細(xì)胞分裂的間期。DNA復(fù)制的特點有兩點：邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制。半保留復(fù)制是指： 新復(fù)制出的兩個DNA分子中，有一條鏈?zhǔn)桥f的，即原來DN

42、A的；另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻摹?半保留復(fù)制的特點常被用于計算新鏈和舊鏈在復(fù)制若干代后所占的比例，詳見后面的例 題。DNA復(fù)制需要滿足4項基本條件：模板：開始解旋的DNA分子的兩條單鏈；原料：是游離在核液中的脫氧核苷酸；能量：是通過水解ATP提供；酶：酶是指一個酶系統(tǒng)，不僅僅是指一種解旋酶。能夠保證復(fù)制時正確無誤，有二個原因：模板是 精確的；堿基互補配對是嚴(yán)格的。（3）RNA的分子結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)錄RNA分子是許許多多核糖核苷酸分子連接而成的鏈狀結(jié)構(gòu)。RNA分子都是單鏈的。根據(jù)RNA分子功能的不同，分為3種類型：信使RN（mRN A）、轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）和核糖體RNA（rRNA）。mRNA勺功能將基因

43、中的遺 /傳信息傳遞到蛋白質(zhì)上；tRNA的功能是識別遺傳密碼和運載特定的氨基 酸；rRNA是核糖體中的RNA在蛋白質(zhì)合成的過程中起重要的作用（具廣丿體不作要求）。mRNA勺空間結(jié)構(gòu)是鏈狀的；tRNA的空間結(jié)構(gòu)是呈三葉草 形，如下圖所示，tRNA一端大環(huán)上的3個堿基能夠與mRNA勺密碼子配對，識別密碼子，所以這3個稱為反密碼子；mRNAI有特定的空間結(jié)構(gòu)，是核糖體的核心部位。RNA都是從DNA上轉(zhuǎn)錄下來的。轉(zhuǎn)錄的場所是在細(xì)胞核，其中合成rRNA是在細(xì)胞核中的核仁部位完成的，核仁是形成核糖體的場所。mRNA和tRNA是在細(xì)胞核中核仁以 外的部位轉(zhuǎn)錄的。轉(zhuǎn)錄是以DNA分子中（基因中）的一條鏈為模板，

44、按照堿基互補配對 原則合成RNA勺過程。（4）DNA、蛋白質(zhì)和染色體的關(guān)系染色體是由DNA和蛋白質(zhì)組成勺。DNA勺復(fù)制是在細(xì)胞核中進行勺，其復(fù)制勺特 點有兩點：邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制。復(fù)制所需要勺基本條件是原料、模板、能量和 酶，只要滿足上述四個基本條件，DNA勺復(fù)制是可以在體外進行勺。蛋白質(zhì)勺合成是在 細(xì)胞質(zhì)勺核糖體上進行勺， 合成后通過核膜上勺核孔運輸?shù)郊?xì)胞核中與DNA結(jié)合在一起 構(gòu)成染色體。細(xì)菌、藍藻等原核細(xì)胞中勺DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合，是一個游離勺DNA分子，而且 大多呈環(huán)狀。而真核細(xì)胞中勺DNA分子是呈鏈狀勺，且與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。所以一般 認(rèn)為原核細(xì)胞中沒有染色體。（5）基因勺結(jié)構(gòu)

45、及控制蛋白質(zhì)勺合成基因勺定義是有遺傳效應(yīng)勺DNA片段， 是遺傳物質(zhì)勺基本勺結(jié)構(gòu)和功能單位。 基因 是由成百上千個核苷酸對組成勺。組成基因勺核苷酸可以分為不同勺區(qū)段。在基因表達 勺過程中，不同區(qū)段所起勺作用并不相同。有勺區(qū)段能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)勺mRNA，進而指導(dǎo)蛋白質(zhì)勺合成，也就是說能夠編碼蛋白質(zhì)，這樣勺區(qū)段叫做編碼區(qū)。有勺區(qū)段不能轉(zhuǎn) 錄為mRNA，也就是說不能編碼蛋白質(zhì)，這樣的區(qū)段叫做非編碼區(qū)。非編碼區(qū)是由編碼 區(qū)上游和編碼區(qū)下游勺DNA序列組成勺。 非編碼區(qū)雖然不能編碼蛋白質(zhì)， 但是對于遺傳 信息的表達是不可缺少的。這是因為在非編碼區(qū)上，有調(diào)控遺傳信息表達的核苷酸序列。 原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)與真核

46、細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)重要的區(qū)別是編碼區(qū)內(nèi)存在非編碼核苷酸序列的內(nèi)含子。基因能夠控制蛋白質(zhì)的合成，但不是所有的基因都有對應(yīng)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物?；蚩刂?蛋白質(zhì)的合成分為兩個步驟：轉(zhuǎn)錄和翻譯。轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核中進行的，但不是唯一場所， 在葉綠體和線粒體中也存在著轉(zhuǎn)錄過程。 經(jīng)過轉(zhuǎn)錄就將DNA上的遺傳信息轉(zhuǎn)變?yōu)閙RNA上的遺傳密碼。 遺傳密碼是指RNA上的堿基排列順序， 規(guī)則是相鄰的三個堿基決定一個 氨基酸這種規(guī)則幾乎所有的生物都是一致的。翻譯是指以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過程。場所是在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上進行的，但也不是唯一的，在線粒體和葉綠體中也有 核糖體，也能進行翻譯過程，也就是說在線粒體和葉綠體中有一套獨

47、立于細(xì)胞核之外的 轉(zhuǎn)錄和翻譯系統(tǒng)，所以線粒體和葉綠體在遺傳上具有相對的獨立性。（6）核酸與遺傳、變異和進化的關(guān)系DNA是遺傳信息的載體，DNA分子的自我復(fù)制保證了遺傳信息傳遞的連續(xù)性和穩(wěn) 定性，復(fù)制在一般情況下是正確無誤的。但如果受到內(nèi)外因素的干擾也會發(fā)生差錯，一 旦發(fā)生了差錯，也就產(chǎn)生變異，這種變異方式為基因突變，它能夠改變原來的基因并且 能產(chǎn)生新的基因，所以這是變異的主要來源。生物的進化過程實際是生物體基因組成的不斷變化過程，基因突變是不定向的，但 生物體基因組成的變化方向由自然自然選擇決定的，選擇是定向的。生物進化的過程是 通過自然選擇對基因組成進行定向選擇的結(jié)果。9四大有機物的鑒別還原

48、糖的鑒定原理生物組織中普遍存在的可溶性糖種類較多,常見的有葡萄糖、果糖、麥芽糖和蔗糖。前三種糖的分子內(nèi)都含有游離的具有還原性的半縮醛羥基,因此叫做還原性糖， 蔗糖的分 子內(nèi)沒有游離的半縮醛羥基,因此叫做非還原性糖,不具有還原性。 實際上本實驗中,用斐 林試劑只能檢驗生物組織中可溶性的還原糖存在與否,而不能鑒定可溶性的非還原性糖。斐林試劑由質(zhì)量濃度為0.1g/mL的氫氧化鈉溶液和質(zhì)量濃度為0.05g/mL的硫酸銅溶 液配制而成，二者混合后，立即生成淡藍色的CU(0H)2沉淀。CU(0H)2與加入的葡萄糖在加 熱的條件下,能夠生成磚紅色的CU2O沉淀,而葡萄糖本身氧化成葡萄糖酸。用斐林試劑鑒定可溶

49、性還原糖時，溶液的顏色變化過程為：淺藍色T棕色T磚紅色(沉淀)班氏試劑。配制方法：取結(jié)晶硫酸銅(CUSO45H2O)17.3克溶解于100毫升熱的蒸餾水中，冷卻后，稀釋至150毫升，此為第一液。將檸檬酸鈉173克和無水碳酸鈉100克 加蒸餾水600毫升，加熱使之溶解，冷卻后，稀釋至850毫升，此為第二液。最后將第 一液緩慢倒入第二液中，混勻后用細(xì)口試劑瓶貯存?zhèn)溆?。尿糖試驗操作方法：取班氏試?0毫升加熱煮沸，若不變色加入尿液2滴，再煮沸12分鐘，冷卻后觀察尿液顏色的變化。若尿液仍呈蘭色為陰性()；若為綠色無沉淀是微量(土)；若呈黃綠色且渾濁為(十)；若呈黃色為(十十)；若呈桔紅色則是(十十十)

50、；呈磚紅色 為(十十十十)。蛋白質(zhì)的鑒定原理鑒定生物組織中是否含有蛋白質(zhì)時,常用雙縮脲法,使用的是雙縮脲試劑。雙縮脲試 劑的成分是質(zhì)量濃度為0.1g/mL的氫氧化鈉溶液和質(zhì)量濃度為0.01g/mL的硫酸銅溶液。 在堿性溶液(NaOH)中,雙縮脲(H2NOC- NH- CON2)能與Cu2+#用，形成紫色或紫紅色的絡(luò)合 物,這個反應(yīng)叫做雙縮脲反應(yīng)。由于蛋白質(zhì)分子中含有很多與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似的肽鍵,因此,蛋白質(zhì)都可與雙縮脲試劑發(fā)生顏色反應(yīng)。脂肪的鑒定做鑒定脂肪的實驗，可選用蘇丹川或蘇丹W染液。 蘇丹川染液遇脂肪的顏色反應(yīng)為橘 黃色，蘇丹W染液遇脂肪的顏色反應(yīng)為紅色。因蘇丹W染液與脂肪的親和力比較強，

51、所以，染色的時間應(yīng)比較短，一般為1min左右。DNA的粗提取與鑒定1 .實驗材料必須準(zhǔn)備充足。 本實驗所用的實驗材料是雞血細(xì)胞液，由活雞的鮮血經(jīng)沉 淀后獲得。取雞血的燒杯中必須提前放入抗凝劑。2.盛放雞血細(xì)胞液的容器，最好是塑料容器。雞血細(xì)胞破碎以后釋放出的DNA容易被玻璃容器吸附，由于細(xì)胞內(nèi)DNA勺含量本來就比較少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取 到的DNA就會更少。因此，實驗過程中最好使用塑料的燒杯和試管，這樣可以減少提取過程中DNA的損失。3.獲取較純凈的DNA的關(guān)鍵步驟。(1)充分?jǐn)嚢桦u血細(xì)胞液DNA存在于雞血細(xì)胞的細(xì)胞核中。 將雞血細(xì)胞液與蒸餾水混 合以后,必須用玻璃棒沿一個方向快速

52、攪拌,使雞血細(xì)胞加速破裂,并釋放出DNA。(2)沉淀DNA時必須用冷酒精實驗前必須準(zhǔn)備好大量的體積分?jǐn)?shù)為95%勺酒精，并在冰箱(至少5C以下)中至少存放24h。(3)正確攪拌含有懸浮物的溶液實驗步驟3、5、7,都需要用玻璃棒攪拌。注意,在進行步驟3、5時,玻璃棒不要直插燒杯底部，而且攪拌要輕緩，以便獲得較完整的DNA分子。進行步驟7時,要將玻璃棒插入燒杯中溶液的中間，用手緩慢轉(zhuǎn)動510min。4.DNA鑒定。二苯胺或甲基綠鑒定法即DNA遇二苯胺（沸水?。┍蝗境伤{色，遇甲基綠被染成藍 綠色，且顏色的深淺與DNA純化程度有關(guān)。用紫外燈照射法鑒定DNA效果很好。具體鑒定方法如下。（1） 配制染色劑。

53、用蒸餾水配制萬分之五的溴化乙錠（EB）溶液。（2） 將玻璃棒上纏繞的白色絮狀物抹于蠟紙上，再滴1滴EB溶液染色。（3） 將蠟紙放在紫外燈（260nm）下照射（暗室中）,可見橙紅色的螢光（DNA的紫外吸 收高峰在280nm處）。題外話：2次用蒸餾水：蒸餾水破膜提取核物質(zhì)和蒸餾水稀釋析出DNA3次過濾：過濾核外物質(zhì)，過濾DNA過濾DNA核蛋白。5次攪拌：第1步同方向加力攪拌，第3、5步同方向輕緩攪拌，第7步同方向緩慢攪拌，第8步可不同方向攪拌。7種探究模式： 本實驗可嘗試性拓展為探究性實驗，改型后主要參考課題有 （a）探究使用雞的不同組織材料進行實驗時的實驗效果。（b）探究蒸餾水量引起的雞血細(xì)胞在

54、不同低滲狀態(tài)下的破裂程度。（c）探究DNA在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)氯化鈉溶液中的溶解度并繪出曲線圖。（d）探究DNA鑒定過程中不同水浴溫度對顯色的影響。（e）探究沉淀DNA時不同溫度的酒精對沉淀量的影響。（f）探究過濾過程中紗布層數(shù)對最終提取物量的影響。（g）探究使用玻璃燒杯、試管與使用塑料制品對DNA提取量的影響。【考點例析】例1幾十年前， 新西蘭有一個牧場的大片牧草長勢很弱， 有的甚至發(fā)黃枯萎， 即使 施用了大量氮、磷、鉀肥也無濟于事。后來人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場內(nèi)的一小片牧草長得十分 茂盛。原來，這一小片“綠洲”的附近有一座鉬礦，礦工上下班總是抄近路走，他們的 鞋子上粘有鉬礦粉，正是礦工鞋子踩過的地方，牧

55、草長得綠油油的。經(jīng)過科學(xué)家的化驗 和分析，一公頃牧草只需150克鉬就足夠了。下列關(guān)于這一現(xiàn)象的解釋，不正確的是A.鉬是植物生長發(fā)育所必需的一種化學(xué)元素B.鉬是植物生長發(fā)育所必需的一種微量元素C.鉬是一種高效肥料，只要有了鉬，植物就能正常生長發(fā)育D.植物雖然對鉬的需要量很少，但鉬的作用不可用其他化學(xué)元素代替精析本題以背景材料為基礎(chǔ)，考查微量元素的功能。在解題思維中，要善于根據(jù) 題目中提供的材料，提取有效信息，題目中的信息說明，鉬是植物正常生長和發(fā)育所必 需的化學(xué)元素，但需要量很少，并且鉬的作用不可代替。答案 C例2當(dāng)種子由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)化為萌發(fā)狀態(tài)時，其體內(nèi)的自由水與結(jié)合水的比值將A.升高B.降低C

56、.無變化D.先升后降精析本題考查自由水與結(jié)合水的功能。由于自由水在新陳代謝過程中能充當(dāng)溶劑，并且能作為反應(yīng)物參與水解反應(yīng)等。所以代謝愈旺盛，含量也應(yīng)愈高。答案 A特別提示材料分析要緊扣原理，萌發(fā)狀態(tài)時代謝活動加強，對自由水的需求大。例3A、B兩種哺乳動物體重和年齡都相似，將它們分成等量的2組，每天只消耗100g大麥種子（含65%粉和35%脂旨），已知每克淀粉和脂肪完全氧化分解時產(chǎn)生水的量分別是0.55g和1.05g，兩者在相同的環(huán)境下持續(xù)實驗幾天。結(jié)果A動物生活了6天先死亡，B動物生活了10天后死亡。下列解釋沒有說服力的是A.體內(nèi)有機物代謝所產(chǎn)生的水維持了細(xì)胞暫時缺水的需要B.A動物可能活動量

57、大，消耗水分多(如出汗多)，容易缺水先死亡C.在原來正常情況下，B動物的壽命就比A動物的壽命長D.B動物原生活在沙漠地區(qū)，A動物原生活在熱帶雨林中， 前者比后者更能忍受缺 水環(huán)境解析水在生物生命活動過程中有重要作用，水可通過飲水和食物中獲取，也可以 通過自身代謝產(chǎn)生。本題中動物獲水方式為代謝獲水，但并不能證明B動物比A動物的壽命長，只是對水的依賴程度不同而已，生活在沙漠地區(qū)可形成對水的某種保護機制， 如出汗少等。答案C例4下列哪項不是蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的生理功能A.細(xì)胞成分的更新物質(zhì)B酶的主要成分C.組織修復(fù)的原料D.能量的主要來源精析蛋白質(zhì)在人體內(nèi)具有多種生理功能，有些蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的

58、重要物質(zhì)，有些蛋白質(zhì)也是調(diào)節(jié)細(xì)胞和生物體新陳代謝作用的重要物質(zhì)。蛋白質(zhì)是細(xì)胞成分 的更新物質(zhì)，酶的主要成分，也是組織修復(fù)的原料，也能提供能量，但不是主要能源；主要能源是糖類，人體在一般情況下70%的能量來自糖類。答案D例6胰島素是一種蛋白質(zhì)分子，它含有2條多肽鏈，有30個氨基酸；兩條多肽鏈間通過2個二硫鍵(二疏鍵是由2個-SH連接而成的)連接；在A鏈上也形成了1個二硫鍵，下圖為結(jié)晶牛胰島素的平面結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù) 此回答：(1)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可表示為 _ 。(2)胰島素分子中含有肽鍵_ ，肽鍵可表示為(3)從理論上分析胰島素分子至少有 _ 個-NH2,(4)這51個氨基酸形成胰島素后，分子量比

59、原來減少了至少有_個-COOH精析本題與上題的區(qū)別是在給定條件下計算蛋白質(zhì)的分子量，需結(jié)合化學(xué)知識進行。氨基酸分子在脫水縮合的過程中，按每一條肽鏈脫去n-1個水分子的規(guī)律進行，并相應(yīng)形成數(shù)目相等的肽鍵，本題中有兩條肽鏈，因此脫去的水分子應(yīng)為n-2，即49個水分子，形成的肽鍵也是49個；每一條肽鏈至少有一個-NH2和-COOH本題中有兩條肽鏈,當(dāng)然也應(yīng)有2個-NH2和2個-COOH另外在形成肽鍵的過程中，每形成一個肽鍵脫下一個 個水分子，則因脫水而減少的分子量為18X49=882，但應(yīng)看到同時還有三個二硫鍵的形成，每形成一個二硫鍵， 脫下2個H,這樣又減少分子量：2X3=6,故共減少分子量888

60、。答案(1)H HOOH (2)49C-N- (3)2,2888；延伸拓展跨學(xué)科的問題在本章出現(xiàn)的幾率較高，因本章與化學(xué)知識有著密切的關(guān)系，在學(xué)習(xí)時一定要注意氨基酸的通式，并從脫水反應(yīng)式計算相關(guān)分子量，而常見基團 的記憶是解題的關(guān)鍵。例7下圖表示一個反應(yīng)過程，圖中的黑球表示兩個相同的單糖，則圖中的A、B、C分別表示( )A鏈含有21個氨基酸,B鏈含A.淀粉、淀粉酶、葡萄糖B.麥芽糖、麥芽糖酶、葡萄糖C.蔗糖、蔗糖酶、果糖D.乳糖、糖酶、葡萄糖解析詳見本專題“重點知識聯(lián)系與剖析”。答案B例題8種子萌發(fā)的需氧量與種子所貯藏有機物的元素比例有關(guān)，在相同條件下，消耗同質(zhì)量的有機物，油料作物種子（如花生

61、）萌發(fā)時需氧量比含淀粉多的種子（如水稻） 萌發(fā)時的需氧量（）A.少B.多C.相等D.無規(guī)律解析這是一道涉及到生物與化學(xué)知識的綜合性題目，重點考查學(xué)生綜合應(yīng)用知識 的能力，對考生的認(rèn)知層次要求很高，估計難度系數(shù)在0.450.50之間。呼吸作用的底物通常是葡萄糖，但脂肪、蛋白質(zhì)水解后的產(chǎn)物也可以作為呼吸作用的底物。淀粉水 解的產(chǎn)物是葡萄糖，以葡萄糖作為呼吸作用的底物進行有氧呼吸的反應(yīng)式為：GH2Q+6HO+6X 6CO+12fO+能量，從反應(yīng)式可看出吸收一個Q,放出一個CO即釋放的CQ和吸收的Q之比為1。油料作物種子的主要貯存物質(zhì)是脂肪，水解后的產(chǎn)物是甘油和 脂肪酸，以脂肪酸中的硬脂酸作為呼吸作用

62、的底物為例，進行有氧呼吸的反應(yīng)式為：（CH）16CQQK26QT18CQ+18H2Q+能量。由反應(yīng)式可知：釋放的釋放的CQ和吸收的O之比為0.69。由此可以得出結(jié)論： 氧氣量比含淀粉多的種子萌發(fā)時吸收的氧氣多。答案例題9（2003上海高考題）下圖縱軸為酶反應(yīng)速度，表示酶量增加1倍時，底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系的是【解析】本題考查酶的催化反應(yīng)速率與底物濃度的關(guān)系。關(guān)于酶的催化反應(yīng)速率與 底物濃度的關(guān)系的知識，教材并未直接講述，但教材課后的復(fù)習(xí)題中作了介紹，并繪出 了曲線。據(jù)酶一底物相互作用的“鑰匙與鎖”模型知：E+S*ESTE+P, E代表酶，S代表底物，ES代表酶一底物結(jié)合物，P代表新物質(zhì)。酶促反

63、應(yīng)與ES有關(guān)，ES越多，酶促 反應(yīng)越快。據(jù)此可作推理：在酶促反應(yīng)中，酶被底物飽和之前，反應(yīng)速度與底物濃度成 正比。同理可反推，如果底物濃度足夠大，足以使酶飽和，則反應(yīng)速度與酶濃度成正比。 注意A項有一部分曲線重疊示“相同底物濃度，而不同酶濃度時反應(yīng)速度相等”是錯誤 的。綜上所述，本題主要測試推理能力?！敬鸢浮緽【總結(jié)】平時學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)時應(yīng)注意對教材中“旁欄思考題” 和課后習(xí)題進行適當(dāng)拓展和延伸。例題10含有32P或31P的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同， 都可參與DNA分子的組成，相等CH3CQ比吸收的Q少，即 油料作物種子在萌發(fā)時吸收的B橫軸為底物濃度，其中正確（）、“課外讀”、經(jīng)典實驗但32P比

64、31P質(zhì)量大。將某哺乳動物的細(xì)胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到GO代細(xì)胞。然后將GO代細(xì)胞移到含有32P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第I、2次細(xì)胞分裂后，分別得到G、G2代細(xì)胞。再從GO、G、G2代細(xì)胞中提取出DNA經(jīng)密度梯度離心后得到結(jié)果如下圖所示。由于DNA分子質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同。若、分別表示輕、中、重3種DNA分子的位置，請回答:(1)Go、G、G三代DNA分子離心后的試管分別是圖中的：GO_ ；G_；G_。(2) G2代在、三條帶中DNA數(shù)的比例是_。(3)圖中、兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：條帶 _，條帶 持相對穩(wěn)定。解析本題考查學(xué)生對DNA分

65、子結(jié)構(gòu)、DNA分子半保留復(fù)制和DNA復(fù)制與細(xì)菌繁殖關(guān)系 等知識的掌握，同時也聯(lián)系到了同位素方面的有關(guān)物理和化學(xué)方面的知識32P是31P的同位素，分子量要比31P大，所以32P-DNA分子在質(zhì)量上比31PDNA分子要重。而一條鏈為32P和另一條鏈為31P的DNA分子在質(zhì)量上介于兩者之間。如果把這3種DNA的氯化銫溶液置于離心管中進行高速離心，利用高加速度，能把這3種DNA分子彼比分開。32P-DNA分子最重，在試管的最下部；31P-DNA分子最輕，在試管的最上部；一條鏈含31P,另一條鏈含32P的DNA分子質(zhì)量居中，位于試管的中間，GO代細(xì)胞是在31P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)了若干代后 得到的細(xì)胞，其中的

66、DNA分子上均有31P,經(jīng)密度梯度離心后應(yīng)在試管的最上部。G)代細(xì)胞在含32P的培養(yǎng)基上培養(yǎng)一代， 得到的G細(xì)胞，由于復(fù)制是半保留復(fù)制，其中的DNA分3132子中一條鏈上含P,另一條鏈上含有P,這樣的DNA分子經(jīng)密度梯度離心后，應(yīng)在試管的中部。GO代的一個細(xì)胞培養(yǎng)到第二代，應(yīng)有4個細(xì)胞，其中2個細(xì)胞的DNA分子中一 條含有31P,另一條鏈含有31P,另2個細(xì)胞的DNA分子中均為32P。所以提取G代的細(xì)胞的DNA分子，經(jīng)密度梯度離心后，其中的DNA分子有一半在試管的中部，另一半在試管的下部。答案(1)A B D(2)0:1:1(3)31P31P32P(4)半保留復(fù)制遺傳特性例題11已知某tRNA一端的3個堿基順序是GAU它所轉(zhuǎn)運的是亮氨酸(亮氨酸的 密碼是：UUAUUG CUU CUA CUC CUG那么決定此氨基酸的密碼子是由下列哪個堿基序 列轉(zhuǎn)錄而來()A.GAT B.GAU C.CUA D.CTA解析正確解答這道題，就要正確理解轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，理解模板鏈、密碼子和反 密碼子之間的關(guān)系。密碼子的位置是在信使RNA上，是信使RNA上決定氨基酸的3個相鄰的堿基。反密碼子是轉(zhuǎn)運RNA一端