生命活动的物质基础
生物学的六大基本观点
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树立正确的生物学观点是学习生物的重要目标之一，正 确的生物学观点又是学习、研究生物学的有力武器，有了 正确的生物学观点，就可以更迅速更准确地学到生物学知 识。
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1.生命的物质性
生物是由物质组成，一切生命活动都有其物质基础。 生物体能够完成各种各样的生命活动，而一切的生命活 动都是通过一定的生命物质来实现的，如果没有生命物 质就没有生命活动。完整Fra bibliotekpt8
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的功能，但是只有在它们组
成一个整体——细胞的时候 才能完成对应的功能，如果
离开了细胞的整体，单独的
一个细胞器是无法完成它的
功能的。
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4.生命活动的对立统一
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生物的诸多 生命活动之间， 都有一定的关 系，有的甚至 具有对立统一 的关系，例如， 植物的光合作 用和呼吸作用 就是对立统一 的一对生命活 动。
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5.生物是进化和适应的
辩证法认为，一切事物都处在不断地运动变化之中， 任何事物都有一个产生、发展、和灭亡的过程，所谓 产生就是生命的起源，所谓发展就是生物的进化。
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6.生物与环境是一个整体
生态学观点的基 本内容是生物与环 境之间是相互影响、 相互作用，也是相 互倚赖、相互制约， 生物与环境是一个 不可分割的统一整 体。
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2.结构与功能相统一
结构与功能相 统一的观点包括 两层意思：一是 一定的结构产生 与之相对应的功 能；二是任何功 能都需要一定的 结构来完成。
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3.生命系统的整体性
(整理)组成生物体的化学元素
组成生物体的化学元素【自学导引】一、生命活动的物质基础构成生物体的各种化学元素和化合物。
二、组成生物体的化学元素种类说明最基本元素 C 动植物体中C都是(相对)最丰富的元素，且是构成有机物的重要元素，地球上的生命是在C元素的基础上建立起来的基本元素C、H、O、N 这四种元素在组成生物体的元素中含量最多主要元素C、H、O、N、P、S 组成原生质的重要元素，占原生质总量的97%大量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg占生物体总重量万分之一以上的必需元素微量元素Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo 占生物体总重量万分之一以下的必需元素矿质元素大量元素N、P、S、K、Ca、Mg 除C、H、O外，主要由根系从土壤中吸收的元素(表中列出的是必需矿质元素) 微量元素Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl必需元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl动植物生命活动所必不可少的大量或微量的各种元素，由此我们能理解，生物体内的有些元素未必是生命活动必不可少的。
例如植物的必需元素可通过“溶液培养法”来确定三、组成生物体的化学元素的重要作用四、生物界和非生物界具有统一性和差异性【思考导学】1．不同物种化学元素大体相同，但各种元素的含量却差别很大，由这些化学元素所构成的各种化合物的结构、数量可能存在差异，因而表现出的形态特征和生理活动存在明显的差别。
2．微量元素在生物体内含量虽然很少，但却是生命活动所必需的，一旦缺乏某一种化学元素，就会表现出相应的病症。
如人体缺铁会造成贫血，缺碘会造成地方性甲状腺肿。
3．几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发生枯萎，即使施用了大量氮、磷、钾肥也无济于事。
后来人们偶然发现牧场内的一小片牧草长势茂盛。
原来，这一小片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工上下班总是抄近路走，他们的鞋子上粘有钼矿粉，正是矿工鞋子踩过的地方牧草长得绿油油的。
经过科学家的化验和分析，一公顷牧草只需150克钼就足够了。
生命活动的物质基础和结构基础
一、生命活动的物质基础和结构基础一、各种元素相关知识归纳化学元素能参与生物体物质的组成或能影响生物体的生命活动。
N就植物而言，N主要是以铵态氮(NH4＋)和硝态氮(NO2－、NO3－)的形式被植物吸收的。
N是叶绿素的成分，没有N植物就不能合成叶绿素。
N是可重复利用元素，参与构成的重要物质有蛋白质、核酸、ATP、NADP+，缺N就会影响到植物生命活动的各个方面，如光合作用、呼吸作用等。
N在土壤中都是以各种离子的形式存在的，如NH4＋、NO2－、NO3－等。
无机态的N在土壤中是不能贮存的，很容易被雨水冲走，所以N是土壤中最容易缺少的矿质元素。
N是一种容易造成水域生态系统富营养化的一种化学元素；P参与构成的物质有核酸、A TP、NADP+等，植物体内缺P，会影响到DNA的复制和RNA的转录，从而影响到植物的生长发育。
P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递过程，因为ATP和ADP中都含有磷酸。
P对生物的生命活动是必需的，但P也是容易造成水域生态系统富营养化的一种元素。
在一般的淡水生态系统中，由于土壤施肥的原因，N的含量是相当丰富的，一旦大量的P进入水域，在适宜的温度条件下就会出现“水华”现象，故现在提倡使用无磷洗衣粉。
Fe2+是血红蛋白的成分；Fe在植物体内形成的化合物一般是稳定的、难溶于水的化合物，故Fe是一种不可以重复利用的矿质元素。
Fe在植物体内的作用主要是作为某些酶的活化中心，如在合成叶绿素的过程中，有一种酶必须要用Fe离子作为它的活化中心，没有Fe就不能合成叶绿素而导致植物出现失绿症，但发病的部位与缺Mg是不同的，是嫩叶先失绿。
I是甲状腺激素合成的原料；Mg是叶绿素的构成成分；B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用；Zn有助于人体细胞的分裂繁殖，促进生长发育、大脑发育和性成熟。
对植物而言，Zn是某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。
如催化合成吲哚乙酸的酶中含有Zn，没有Zn就不能合成吲哚乙酸。
第1专题 生命的物质基础、结构基础
第1专题生命的物质基础、结构基础考纲盘点一、生命的物质基础1．组成生物体的化学元素2．组成生物体的化合物二、细胞——生命活动的基本单位细胞的结构和功能：细胞膜的分子结构和主要功能；细胞质基质;细胞器的结构和功能（线粒体、叶绿体、内质网、核糖体、高尔基体、中心体和液泡)；细胞核的结构和功能；细胞的生物膜系统(生物膜系统的概念、各种生物膜在结构和功能上的联系、研究生物膜的重要意义）；原核细胞的基本结构.知识网络(如图）第1讲生命的物质基础知识细化回顾1．组成生物体的化学元素（1)最基本的化学元素是C.(2）基本元素是C、H、O、N。
（3)主要元素是C、H、O、N、P、S。
(4）占细胞鲜重最多的元素是O。
（5）占人体细胞干重最多的元素是C.2．元素种类和含量在生物界和非生物界中的关系（1）生物界内部：不同种类的生物之间在元素种类上大体相同，但在元素的含量上相差很大。
（2）生物界和非生物界之间：①组成生物体的化学元素在无机自然界中都可找到,说明生物界和非生物界具有统一性；②同种元素在生物体和自然界中含量相差很大，说明生物界和非生物界具有差异性。
3．水的含量及功能（1）水的含量:水是细胞中含量最多的化合物，但在不同种类的生物体中，水的含量差别较大；在同一生物的不同组织、器官中,水的含量也不相同。
(2)水的功能：结合水是细胞结构的重要组成成分,自由水是细胞内的良好溶剂、参与化学反应、运输营养物质和代谢废物等。
4．常见糖类的功能特性（1）参与生物遗传物质组成的糖是脱氧核糖、核糖.（2)能与新配制的斐林试剂共热生成砖红色沉淀的糖是葡萄糖、果糖、麦芽糖等。
（3）组成高等植物细胞分裂末期细胞板的糖是纤维素，存在于动物细胞质中的重要储存能量的糖是糖元。
5．脂质的种类和功能(1)合成脂蛋白的重要原料是磷脂，也是构成生物膜的重要成分。
(2)皮肤生发层细胞中经紫外线照射，由一种物质转化成另一种物质，并能够预防儿童佝偻病发生，此两种物质是胆固醇、维生素D。
生物化学习题
第一章蛋白质本章教学要求：1、在学习蛋白质生理功能的基础上，充分认识蛋白质是生命活动的物质基础。
2、熟记20种基本A.A的名称、三字母缩写符号、结构式，掌握其结构特点和主要理化性质。
3、准确叙述肽键、主链骨架、肽单位、蛋白质一级结构和各高级结构的概念；结合实例论述蛋白质结构与功能关系。
4、了解蛋白质重要的理化性质，熟记有关基本概念。
了解这些性质在蛋白质化学中的应用。
作业：一、填空题：1. 当某种蛋白质用CNBr处理时，可降解产生碎片，这是因为CNBr是一种专一对羧基端肽键水解的试剂。
2. 在pH = pI的溶液中，氨基酸主要以离子形式存在，在pH > pI的溶液中，大部分以离子形式存在。
3. 蛋白质α－螺旋结构中，氨基酸残基沿螺旋上升一圈，螺距是nm。
4. 增加溶液的离子强度能使某种蛋白质的溶解度增高的现象叫作，在高离子强度下使某种蛋白质沉淀的现象叫作。
5. 在生理pH条件下，蛋白质分子中和氨基酸残基的侧链基团几乎完全带正电荷。
6. 下面缩写符号的中文名称分别是：Trp ，His ，Met 。
7. Sanger试剂是，多肽与该试剂反应生成，用这一方法可鉴定。
8. 胰蛋白酶特异水解和羧基形成的肽键。
9. 蛋白质在非极性环境中，例如在生物膜的内部，可能折叠成的结构是，侧链向外侧，而侧链彼此相互作用埋于分子内部。
10. β—转角是由连续个氨基酸残基构成，这种二级结构由键稳定的。
11. 破坏α—螺旋结构的氨基酸最主要是。
12. 具有紫外吸收能力的氨基酸有、、，含有这些氨基酸的蛋白质也能吸收紫外光，其吸收最大波长为nm。
13. 胰凝乳蛋白酶能特异性水解、和羧基形成的肽键。
14. 超二级结构的基本组合形式主要有、和三种。
15. 蛋白质的平均含氮量为％，今测得1g样品含蛋白氮量为10 mg，其蛋白质含量应为％。
二、单项选择：1. 具有四级结构的蛋白质是：A.胰岛素B.核糖核酸酶C.血红蛋白D.肌红蛋白2. 谷氨酸的三个可解离基团的pkα分别为2.19、4.25和9.67，在下述哪种pH条件下电泳时，即不移向正极也不移向负极。
第一章生命的物质基础(1)
无机盐的生理功能
（4）维持细胞膜两侧的渗透压，保证细胞与 外界环境间的物质交换
渗透压：渗透作用发生时，某种溶液上所施加的能够阻止水 分子通过半透膜进入该溶液的压强。其大小与细胞 膜两侧溶液的溶质浓度高低有关：浓度 ，渗透压
一条肽链的两端有不同结构和性质： 一端的氨基酸残基带有游离氨基，称氨基端； 另一端的氨基酸残基带有游离羧基，称羧基端。
通常，氨基端在左，羧基端在右。
四、蛋白质的空间结构
氨基酸
一级结构 二级结构
三级结构
血红蛋白
四级结构
蛋白质一级结构
氨基酸多肽链中的氨基酸序列，包括：
氨基酸的数目、种类和排列顺序
系
二、生物体内的有机化合物
1. 糖类
单糖
2. 蛋白质
多糖
4. 脂质
生物 小分子
氨基酸
5. 维生素
核苷酸
蛋白质
生物 大分子
核酸
3. 核酸
组成生命的有机化合物
生命过程的碳源和能源——糖类 遗传信息的表达者——蛋白质 遗传信息的存储和传递者——核酸 生命体的储能物质——脂质 维持生命的重要小分子物质——维生素
生物 小分子
氨基酸
维生素
核苷酸
蛋白质
生物 大分子
核酸
生物大分子：蛋白质和核酸由于其分子量巨大、分子结构 复杂并且具有复杂的生物活性，故称生物大分子。
生
物
小
分
子
和
生
物
大
分
子
的
关
系
氨基酸、核苷酸被称为构件分子
名词解释
名词解释1 .原生质和原生质体：构成细胞的生活物质称为原生质。
原生质是细胞生命活动的物质基础。
原生质体是生活细胞内全部具有生命的物质的总称，也即原生质体由原生质所构成。
原生质体一般由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成。
原生质体是细胞各类代谢活动进行的主要场所。
原生质体一词有时指去了壁的植物细胞。
2 .胞间连丝：胞间连丝是穿过细胞壁的原生质细丝，它连接相邻细胞间的原生质体。
它是细胞原生质体之间物质和信息直接联系的桥梁，是多细胞植物体成为一个结构和功能上统一的有机体的重要保证3 .细胞周期：有丝分裂从一次分裂结束到另一次分裂结束之间的期限，叫做细胞周期。
一个细胞周期包括G1 期、S 期、G2 期和M 期。
4 、染色质和染色体：当细胞固定染色后，核质中被碱性染料染成深色的部分，称为染色质。
染色质是细胞中遗传物质存在的主要形式，其主要成分是DNA 和蛋白质。
在电子显微镜下染色质显出一些交织成网状的细丝。
细胞有丝分裂和减数分裂时期，染色质高度螺旋化而变粗变短，成为易被碱性染料着色的粗线状或棒状体，此即染色体。
5 、不定根：生长在茎节、节间或芽的基部，叶或老根上，且发生位置无规律的根。
6 、根瘤：由固氮氮细菌、放线菌侵染宿主根部细胞而形成的瘤状共生结构。
7 、叶痕：由叶片脱落后，在基上留下的痕迹。
8 、营养繁殖：用营养器官面不是种子进行繁殖。
9 、嫁接：利用植物具有创伤愈合力所进行的人工营养繁殖。
10 、直根系：根系有明显发达的主根，主根上再生出各级侧根的根系。
11 、拔节：禾本科植物在幼苗阶段时，顶端生长非常缓慢，各节都密集于基部，当基部节间进行居间生长，开始伸长时，叫拔节。
12. 根条比率：植物根系和枝叶之间关系密切，导致生长上表现出一定比例关系，这种比例关系称为根条比率。
13. 顶端优势：顶芽对腋芽、主根对侧根生长的抑制作用，称为顶端优势。
14. 多胚现象：一粒种子中具有一个以上胚，称为多胚现象。
15. 世代交替：在植物的生活史中，由产生孢子的二倍体世代（无性世代）和产生配子的单倍体的配子体世代（有性世代）有规律地交替出现的现象，称为世代交替。
生物学的六大基本观点
确的生物学观点又是学习、研究生物学的有力武器，有了 正确的生物学观点，就可以更迅速更准确地学到生物学知 识。
1.生命的物质性
生物是由物质组成，一切生命活动都有其物质基础。 生物体能够完成各种各样的生命活动，而一切的生命活 动都是通过一定的生命物质来实现的，如果没有生命物 质就没有与功能相
统一的观点包括 两层意思：一是 一定的结构产生 与之相对应的功 能；二是任何功 能都需要一定的 结构来完成。
3.生命系统的整体性
系统论有一个重要的思想，
就是整体大于各部分之和， 这一思想也完全适合生物领 域。例如，细胞膜、线粒体、 中心体等细胞器都有其特有 的功能，但是只有在它们组 成一个整体——细胞的时候 才能完成对应的功能，如果 离开了细胞的整体，单独的 一个细胞器是无法完成它的 功能的。
4.生命活动的对立统一
生物的诸多
生命活动之间， 都有一定的关 系，有的甚至 具有对立统一 的关系，例如， 植物的光合作 用和呼吸作用 就是对立统一 的一对生命活 动。
5.生物是进化和适应的
辩证法认为，一切事物都处在不断地运动变化之中， 任何事物都有一个产生、发展、和灭亡的过程，所谓 产生就是生命的起源，所谓发展就是生物的进化。
6.生物与环境是一个整体
生态学观点的基
本内容是生物与环 境之间是相互影响、 相互作用，也是相 互倚赖、相互制约， 生物与环境是一个 不可分割的统一整 体。
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B、加成反应（还原反应） CH2OH(CHOH)4CHO ＋ H2
Ni
△
CH2OH(CHOH)4CH2OH 2．生理氧化反应
己六醇
C6H12O6(s) + 6O2(g) →6CO2(g) + 6H2O(l) 3．发酵生成酒精 C6H12O6
酒化酶
………………
2C2H5OH +2CO2
四、葡萄糖的用途
关于葡萄糖分子结构的结论： 葡萄糖组成元素是C、 H、O且最简式为 CH20 分子式是C6H12O6 一个葡萄糖分子含有 五个羟基（-OH） 含有醛基（-CHO） 分子中没有支链
结构式是：CH2 OH(CHOH)4 CHO
H
H2C C
H
C
OH H
C C OH CH O
OH OH OH H
H2C OH C O H H H C C OH H OH C C OH H OH
天然高分子化合物，各自的n值不同，不是 同分异构体
1、淀粉
存在 物理性质
白色、无气味、无味道的粉末状物质。 不溶于冷水, 在热水中能膨胀, 部分溶于 热水, 部分糊化
淀粉的化学性质
试管1：淀粉 稀硫酸加热 水解液 试管2：淀粉
NaOH
中和液
碘水
不变蓝
蒸馏水 淀粉 溶液 碘水
银氨溶液加热
变蓝
选修5 有机化学基础
专题5生命活动的物质基础
第一单元 糖类 油脂
糖类
糖类
来源: 绿色植物光合作用的产物
组成: 由 C、H、O 元素组成
为什么又把糖叫做碳水 化合物
从前曾把糖类叫做碳水化合物，理由是当 时发现它们的组成符合通式Cn(H2O)m
可糖类中的氢原子和氧原子的个数比并不都 是2:1，也并不以水分子的形式存在
试管3：中和液
有银镜出现
无 银镜出现
试管4：淀粉溶液
银氨溶液加热
淀粉的化学性质：
①淀粉＋I2 → 蓝色（用于检验淀粉或I2 的存在） ②淀粉是非还原性糖，不与新制氢氧 化铜和银氨溶液反应； ③水解：（C6H10O5）n（淀粉）＋ nH2O △水解 nC6H12O6（葡） ＋
H
思考:1、利用淀粉制葡萄糖，除了用酸作催 化剂外是否可以用酶？ 思考2、如何检验淀粉尚未水解？ 用银氨溶液生成银镜或用新制的氢氧
麦芽糖具有还原性，是还原糖，蔗糖没 有还原性是非还原糖
• 蔗糖/麦芽糖（半药匙）＋3mL水 → 加入新制的氢氧化铜，加热。 现象？
麦芽糖
蔗糖
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
蔗糖
相 似 点
麦芽糖
1．组成相同，同分异构体 2．都 属于二糖 3．水解产物都能发生银 镜、斐林反应 4．都有甜味 含－CHO
官能团 不含－CHO
如鼠李糖 C6H12O5
而有些符合Cn(H2O)m通式的物质也不是碳 水化合物 如甲醛 CH2O , 乙酸 C2H4O2 等
随着科学的发展，现在发现碳水化合物的 名称没有正确反映糖类的组成和结构特征， 所以碳水化合物这个名称虽依然沿用，但 已失去原来的意义。
因此将糖类称为碳水化合物是
不科学的
实验发现，糖类物质均有很多羟基—OH，
生活中——糖果
葡萄糖
工业上——制镜 医药上——迅速补充营养
2．果糖(C6H12O6)
存在 物理性质
果糖的结构与化学性质
H H 2C
H
OH
C
C
C
C
O
C H 2O H
OH OH OH H
HO CH2 O H2C OH C H OH C H C C OH OH H
CH2 OH(CHOH)3COCH2OH
但不一定有甜味。如何定义糖类？
※糖类的定义—— 多羟基醛或多羟基 酮，以及能水解生成它们的化合物.
以水解状况进行分类 糖的分类： ①单糖：葡萄糖、果糖、核糖等； ②二糖（低聚糖等）：蔗糖、麦芽糖、 乳糖、纤维二糖等； ③多糖（天然高分子化合物）：淀粉、 纤维素等。
分类及相互转化
（2~10）
缩合 水解
化铜反应生成红色沉淀
思考3、如何检验淀粉部分水解？
用银氨溶液生成银镜，用碘水显蓝色
思考4、如何检验淀粉已经完全水解？
用碘水——是不显蓝色
淀粉的用途：
• 制葡萄糖、酒精（酿酒） • (C6H10O5)n（淀粉） 水解 C6H12O6 酒化酶 C2H5OH（酒精）
CH2 OH(CHOH)4 CHO
葡萄糖的结构 属 于 多 羟 基 醛
分子式：
C6H12O6
结构简式： CH2OH —(CHOH )4—CHO
葡萄糖的重要化学性质：
1.具有醛（—CHO）的性质：可氧化成酸， 还原成醇。 A、被弱氧化剂氢氧化铜和银氨溶液氧化成 葡萄糖酸 • CH2OH（CHOH）4CHO＋2[Ag(NH3)2]OH →2Ag↓＋ CH2OH（CHOH）4COONH4＋ 3NH3＋H2O • CH2OH（CHOH）4CHO＋2Cu(OH)2 →Cu2O↓＋ CH2OH（CHOH）4COOH＋ 2H2O
不 化学性 水解 水解、银镜、斐林 质 同 水解产 2分子葡萄糖 葡萄糖＋果糖 物 点 主要由淀粉的水 来源 甘蔗、甜菜 解而来
三、淀粉与纤维素 【多糖（C6H10O5）n】
问题：
1、淀粉、纤维素分子式均为（C6H10O5）n， 是同分异构体吗？ 2、多糖一般为天然高分子化合物，淀粉、 纤维素均为纯净物吗？
多羟基酮
HOH2C
葡萄糖的同分异构体 OH H OH O
CH2OH
H OH H CH2OH（CHOH）3CO CH2OH
果糖具有还原性吗？——科学探究
果糖也是还原性糖，能发生银镜反应和 斐林反应
二、蔗糖和麦芽糖（二糖，C12H22O11）
存在
物理性质
蔗糖、麦芽糖的关系：
同分异构体
C12H22O11（蔗糖）＋H2O → C6H12O6（葡萄糖）＋ C6H12O6 （果糖） C12H22O11（麦芽糖）＋H2O → 2C6H12O6（葡萄糖）
低聚糖
缩聚 水解
缩合
水解
单糖
多糖
（ >10）
一、葡萄糖和果糖
1．葡萄糖C6H12O6
存在 物理性质 葡萄糖的结构与化学性质
请用常用的仪器和药品设计实验，确定葡 萄糖的可能结构。
葡萄糖的组成和结构的确定
实 验 事 实 结 论 ① 1.80g葡萄糖完全燃烧，只得到 2.64gCO2和1.08gH2O ② 葡萄糖的相对分子质量为180 ③ 在一定条件下，1.80g葡萄糖与 乙酸完全酯化，生成的乙酸酯的 质量为3.90g ④ 葡萄糖可以发生银镜反应 ⑤ 葡萄糖可以被还原为直链己六醇