第二章生命化学分析
陈阅增普通生物学部分课后答案
第一章．绪论1 ．生命体细胞作为基本单位的组构，有哪些重要的特点？细胞是生命的基本单元。
生物有机体（除病毒外）都是由细胞组成的。
细胞由一层质膜包被：质膜将细胞与环境分隔开来，并成为它与环境之间进行物质与能量转换的关口。
在化学组成上，细胞与无生命物体的不同在于细胞中除了含有大量的水外，还含有种类繁多的有机分子，特别是起关键作用的生物大分子：核酸、蛋白质、多糖、脂质。
由这些分子构成的细胞是结构异常复杂且高度有序的系统，在一个细胞中除了可以进行生命所需要的全部基本新陈代谢活动外，还各有特定的功能。
整个生物体的生命活动有赖于其组成细胞的功能的总和。
2 . 分类阶元和界的划分？生物分界代表性人物？如二界系统为瑞典林奈。
界、门、纲、目、科、属、种（递减）林奈：二界系统、海克尔：原生生物界惠特克：五界(原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界)3 ．在五界系统中，为什么没有病毒？五界系统根据细胞结构和营养类型将生物分为五界，病毒不具细胞形态，由蛋白质和核酸组成，没有实现新陈代谢所必需的基本系统，不包含在五界系统中。
4 ．在二界或三界系统中，细菌、真菌均隶属于植物界，在五界系统中，它们都从植物界中划出来，或独立或为原核生物界和真菌，这样做的理由是什么？二界系统中，细菌和蓝藻属于植物界，但是它们的细胞结构显然处于较低水平，它们没有完整的细胞核（染色体是一个环状的DNA 分子，没有核膜）, 也没有线粒体、高尔基体等细胞器。
蓝藻和某些细菌有光合作用，但不应因此就把它们放入植物界。
它们有光合作用只是说明生命在进化到原核生物阶段就有利用光能，进行光合作用的能力。
真菌是是进化的产物，腐生营养，独立为真菌界。
6 ．分子生物学的发展如何深化和发展了人们关于生物界统一性的认识？分子生物学告诉我们，所有生物的细胞是由相同的组分如核酸、蛋白质、多糖等分子所构建的。
细胞内代谢过程中每一个化学反应都是由酶所催化的，而酶是一种蛋白质。
【新步步高】2021生物苏教版必修1文档：第二章第2课时细胞中的元素和无机化合物版含解析
第2课时细胞中的元素和无机化合物[目标导读] 1.阅读教材P8～9 ,结合P8图2－1 ,举例说出细胞的元素组成.2.结合教材P9表2－1 ,理解必需元素含义.3.结合教材P9表2－2 ,认识细胞中的主要化合物及其相对质量分数.4.阅读教材P10第2、3段,举例说出水在细胞中的存在形式和作用.5.阅读教材P10内容,说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用.[重难点击] 1.生物体的元素组成.2.自由水、结合水.3.无机盐的作用.一组成细胞的元素1．组成细胞的元素种类及含量生物种类繁多、数量巨大,具有广泛的多样性,但组成生物体的化学元素却根本相似,阅读教材P8内容,结合下面材料思考：表1地壳和人体中含量较多的元素比拟表地壳人体元素含量(ppm)元素含量(ppm)O Si Al Fe Ca Na K Mg H×1052．77×1058．13×1045．00×1043．63×1042．83×1042．59×1042．09×1041．40×103OCHNCaSPNaK×1051．94×1059．3×1045．1×1041．4×1046．4×1036．3×1032．6×1032．2×103(1)①生物体内的任何一种元素都可以在无机自然界找到生物界具有统一性 .②同一种元素在人体细胞中的含量和地壳中含量不同(相同、不同) ,这表达了生物界和非生物界的差异性 .(2)由表2可得出结论：①不同生物体内所含的元素种类根本相同 ,但是每种元素的含量却有多有少；②同一生物体内不同化学元素的含量不同 ,其中C 、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg 等元素含量较多 ,称为大量元素；Fe 、Mn 、Zn 、Cu 、B 、Mo 等元素含量很少 ,称为微量元素 .(3)由教材P 8图2－1可得：在鲜重条件下 ,细胞中含量最|||多的元素是O ,其次是C 、H 、N . 2．生物的元素缺乏症生物会因环境中缺乏某种元素而产生该元素的缺乏症 ,根据下面材料思考： (1)下表是一项 "硒与克山病发病相关性〞研究的记录可得出的结论是克山病和缺硒有关 ,硒是人体的必需元素缺乏必需元素可能导致疾病 .(2)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|||发黄枯萎 ,即使使用了大量的N 、P 、K 肥也无济于事 ,后来 ,人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛 ,原来 ,这一片〞绿洲〞的附近有一座钼矿 ,矿工每天上下班总是抄近路走 ,他们的鞋子踩过的地方 ,牧草绿油油的 ,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 . 上述材料说明： ①钼属于微量元素 .②由材料分析,钼虽然含量少,但是对生物体具有重要的作用,不可缺少.小贴士(1)在干重条件下,人体细胞中含量最|||多的元素是C ,其次是O、N、H .(2)无论在鲜重还是干重条件下,细胞中都有并且含量最|||多的元素是C、H、O、N、P、S 六种,它们被称作组成细胞的主要元素.C、H、O、N四种元素被称作构成化合物和细胞结构的根本元素.C是构成细胞的最|||根本元素.(3)无论是大量元素还是微量元素,都是生物体必需的元素,对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用.归纳总结活学活用1．一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低.他疑心该农田可能是缺少某种元素,为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块,进行田间实验.除施肥不同外、其他田间处理措施相同.实验结果如下表：地块甲乙丙丁戊施肥情况尿素磷酸二氢钾磷酸二氢铵硫酸铵不施肥小麦收获量A．K B．N C．P D．S答案A解析由表中数据可知,在施用磷酸二氢钾后,小麦收获量明显增加,磷酸二氢钾含有P、O、H、K等元素,通过其他组可知,在施用含P、O、H的肥料后小麦并没有明显增产,故该农田可能缺少K元素.二组成细胞的化合物组成细胞的元素多数以化合物的形式存在,如图表示细胞中主要化合物的含量,请阅读教材P9内容,结合该图分析答复以下问题.1．活细胞中含量最|||多的化合物和含量最|||多的有机物分别是什么?答案由上图可知,活细胞中含量最|||多的化合物是水,含量最|||多的有机化合物是蛋白质. 2．如果是在干重条件下呢?答案含量最|||多的化合物是蛋白质,含量最|||多的有机化合物是蛋白质.3．有机化合物和无机化合物有什么区别?答案有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素,如糖类是有机化合物,由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物,由氢、氧两种元素组成.归纳总结活学活用2．判断以下表达的正误 .(1)生活在沙漠中的仙人掌细胞中,各种化合物占细胞鲜重的含量由多到少排列顺序是蛋白质、糖类、脂质、水()(2)细胞中绝|||大多数元素以化合物的形式存在()(3)有机化合物对活细胞重要,无机化合物对活细胞不重要()(4)人体的肌肉细胞中含量最|||多的物质与过度肥胖者的脂肪细胞中含量最|||多的物质分别是蛋白质、脂肪()答案(1)×(2)√(3)×(4)×解析(1)无论是生活在沙漠中,还是在海洋中,所有活细胞中含量最|||多的化合物都是水.蛋白质是细胞内含量最|||多的有机化合物,或者说是细胞干重中含量最|||多的化合物,再次是脂质、糖类和核酸所占比例更小.(3)细胞中的化合物对细胞来说都重要,如缺铁影响红细胞运输氧的功能 ,进而影响生命 .(4)人体的肌肉细胞中含量最|||多的物质与过度肥胖者的脂肪细胞中含量最|||多的物质都是水 .三 细胞中的水水是生命之源 ,没有水就没有生命 ,请阅读教材P 10内容探究水的存在形式和功能 . 1．水的存在方式(1)鲜种子晒干过程中失去的是可以自由流动的水 ,称为自由水 ,干种子用水浸泡后仍能萌发 ,说明种子仍保持其生理活性 .(2)干种子烘烤过程中所失去的水是结合水 ,不萌发 ,说明种子已经死亡 ,由此可见细胞中一局部水是组成细胞结构的重要成分 ,称为结合水 . 2．自由水的功能(1)许多细胞生命活动需要的离子、分子都溶解在自由水中 ,说明自由水是细胞内良好的溶剂 .(2)细胞中几乎所有的化学反响都是以自由水为介质进行的 ,水是光合作用的原料说明有些自由水可直接作为反响物参与生物化学反响 .(3)水在生物体内的流动(如血液) ,可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞 ,同时又把细胞代谢产生的废物运送到排泄器官或者直接运输到体外 ,这说明自由水具有运输营养物质和代谢废物的功能 .总之 ,自由水参与细胞中各种代谢作用 ,在代谢旺盛的细胞中 ,自由水的含量一般较多 . 3．结合水的功能又是怎样的呢 ?结合水是组成细胞结构的重要成分 .如休眠的种子、越冬的植物、生活在干旱和盐渍条件下的植物 ,它们的细胞内结合水的含量相对增多 ,使得它们抵抗不良环境的能力增强 . 4．根据上述的分析 ,说说二者之间的关系是怎样的 ? 答案 (1)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系自由水/结合水⎩⎪⎨⎪⎧比值高⇒代谢旺盛但抗逆性差比值低⇒代谢强度降低但抗寒、抗旱、 抗热等抗逆性增强(2)自由水/结合水与温度的关系：温度升高时 ,自由水增多 ,反之结合水增多 .归纳总结活学活用3．判断以下有关水的表达的正误.(1)参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水()(2)生物体内的化学反响离不开水()(3)自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大()(4)人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水()(5)水是细胞结构的组成成分之一()(6)不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大()(7)细胞内自由水与结合水的含量是固定不变的()答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×(7)×解析(3)自由水与结合水的比例越高,新陈代谢越强；(6)不同细胞内自由水与结合水的比例差异可能会很大.(7)自由水和结合水在一些条件下可以互相转换,比方降温时局部自由水会转换成结合水.四细胞中的无机盐无机盐在细胞中的含量仅为1%～1.5% ,但却有着重要的作用,请阅读教材P10内容,结合以下材料,探究无机盐的存在形式和生理作用.1．细胞中的无机盐是以什么形式存在的?答案细胞中的无机盐常以离子的形式存在,少数以化合物的形式存在,如构成骨骼的CaCO3 .2．结合材料,分析无机盐的功能：(1)材料1：人体代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度,人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质,可以中和这些变化.该材料说明无机盐对于维持细胞的酸碱平衡具有重要作用.(2)材料2：以以下图为三种有机物的分子结构图由上述结构图可以看出无机盐是合成有机物的原料 .(3)材料3：合成血红蛋白需要铁(Fe2＋) ,合成甲状腺激素需要碘,说明无机盐是合成某些具有特殊生理功能的物质的原料.3．当某些无机盐含量过多或过少时,生物体可能会出现相应的病症.(1)当缺少Ca2＋时,哺乳动物会出现肌肉抽搐现象,而Ca2＋过多时,又会出现肌肉乏力现象等.(2)缺少Ca2＋时,番茄果实会出现脐腐现象.(3)缺少K＋时,番茄植株的老叶尖端和边缘会失绿,直至|||枯槁坏死.4．给病人输液时,要用0.9%的生理盐水,而不能用蒸馏水或浓盐水,这是为什么?答案输液用的生理盐水溶液和血浆渗透压相等,医学上称为等渗溶液.正常人血浆渗透压是相对稳定的,相当于0.9% NaCl溶液或0.5%的葡萄糖溶液.0.9%的生理盐水和人的体液为等渗溶液,红细胞等血细胞只有在等渗溶液中才能维持它的固有形态和功能 .归纳总结活学活用4．判断以下关于人体内水和无机盐的表达的正误.(1)都可作为细胞的能源物质()(2)都能维持细胞的生命活动()(3)细胞中的无机盐均以离子形式存在()(4)血钙过高会引起肌肉抽搐()(5)无机盐在细胞内含量很少,具有维持细胞的酸碱平衡等功能()(6)大量出汗后应多喝淡盐水()(7)某些无机盐是细胞内一些大分子物质的组成成分,如Fe参与血红蛋白的构成,Mg参与叶绿素的形成()(8)缺少K＋时,番茄植株的老叶边缘会失绿()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)√(7)√(8)√解析(1)都不可作为细胞的能源物质,能源物质是糖类；(3)细胞中的无机盐大多数以离子形式存在；(4)血钙过低会引起肌肉抽搐.当堂检测1．在细胞内含量极少,但对维持生命活动是必不可少的元素有()A．Fe、Mn、Zn、Mg B．Zn、Cu、Mg、CaC．Zn、Cu、B、Mn D．Mg、Mn、Cu、Mo答案C解析组成生物体的大量元素和微量元素都是维持生命活动必不可少的,其中大量元素含量多,主要包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等；而微量元素含量少,主要包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等 .2．卷柏有 "九死还魂草〞之称,它在枯槁后,假设得到充足的水分仍能成活,其原因是()A．失去的水为自由水B．虽失去结合水,但体内含有特殊的物质C．此生物有特殊的结构D．以上表达都不正确答案A解析植物细胞主要通过渗透作用失水或吸水,而这些水是自由水.如果外界溶液浓度过高,失去结合水,那么细胞的结构被破坏而死亡,即使再补足水也不能复活.卷柏属蕨类植物,适应能力强,枯槁时失去大量的自由水.3．落叶的越冬植物体内结合水含量相对增多,这是因为()A．使植物冬眠,降低新陈代谢的强度B．使植物的抗逆性增强,适应寒冷环境C．植物根不能从土壤中吸收水了D．植物体内的水不能流动了答案B解析结合水是组成细胞结构的重要成分,在寒冷环境中,体内结合水的含量相对增多,使植物的抗逆性增强,以适应不良的环境,植物根仍可从土壤中吸收水,只是吸水能力降低一些,植物体内的水仍能流动.4．无机盐在生命活动中不可缺少,合成叶绿素和血红蛋白分子必需的离子分别是() A．Mg2＋、Fe2＋B．Ca2＋、Mg2＋C．PO3－4、K＋D．K＋、I－答案A解析叶绿素的组成元素是C、H、O、N和Mg；血红蛋白的组成元素是C、H、O、N和Fe .5．下面是用于无土栽培的一种培养液配方,据表答复以下问题.KH2PO4g H2O 1 000 mL(1)该配方中属于植物所需的大量元素是____________________________ ,微量元素是____________ .(2)该配方中组成细胞的根本元素是________________ .用该培养液栽培植物,组成生物体的最|||根本元素的来源是________________ .(3)如果用该培养液栽培番茄,该配方中明显缺乏的微量元素是________________________ .答案(1)H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Cl(2)H、O、N空气中的CO2(3)Mn、Zn、Cu、B、Mo40分钟课时作业根底过关知识点一组成细胞的元素1．以下关于组成细胞的微量元素的说法,不正确的选项是()A．通常指生物体生命活动所必需的,但需要量却很少的一些元素B．生物体中可以有,也可以没有的一些元素C．微量元素是细胞维持正常生命活动不可缺少的元素D．Cu、Zn、Mo等元素是细胞内的微量元素答案B解析微量元素是指细胞内含量在万分之一以下的元素,含量虽少,但在生命活动中是不可缺少的,主要包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等.2．人们经常食用的牛、羊、猪等肉类及白菜、土豆等蔬菜,消化吸收后,其中的成分大多被转化为人体自身的一局部,其根本原因是()A．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界中都能找到B．在不同生物的体细胞内,组成它们的化学元素的种类大体相同C．组成生物体细胞的根本元素是碳D．不同生物的细胞内,组成它们的化学元素的含量大体相同答案B解析生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换,有选择地从自然界中获取各种物质来满足自身的需要,不管相同生物还是不同生物,组成它们的细胞的化学元素和化合物种类大体是相同的,因此不同生物间可进行物质交换.知识点二组成细胞的化合物3．大海中的水母、海带,陆地上的蜥蜴、小草等都是生物,都是由细胞构成的.这些生物细胞中含量最|||多的有机物是()A．水分B．蛋白质C．脂质D．糖类答案B解析生物细胞中含量最|||多的化合物是水分,占细胞的85%～90% .构成生物细胞的有机物中,含量最|||多的是蛋白质,占细胞的7%～10% ,其次是脂质.4．原产热带非洲地区的光棍树,树形奇特,无刺无叶,它茎干中的白色乳汁可以制取 "石油〞.光棍树细胞中含量最|||多的化合物是()A．水B．脂质C．蛋白质D．糖类答案A解析细胞中水的含量大约占85%～90% ,蛋白质的含量大约占7%～10% ,脂质只占1%～2% ,糖类和核酸大约占1%～1.5% ,所以含量最|||多的化合物是水.知识点三细胞中的水5．在探索外星空间是否存在生命的过程中,科学家始终把寻找水作为最|||关键的一环.这主要是因为水在生命中的意义是()A．水可以降温B．水在生物体内可以流动C．水能与蛋白质结合D．生物细胞中几乎所有的化学反响都必须在水中进行答案D解析生物细胞的许多生化反响必须有水的参与才能进行,生物体的生命活动离不开水,没有水就没有生命.6．假设细胞内结合水与自由水的比值用a表示,那么初生细胞a1与衰老细胞a2的大小为()A．a1＞a2B．a1＝a2C．a1＜a2D．无法判断答案C解析初生细胞代谢旺盛,自由水含量高；衰老细胞代谢弱,自由水含量低.知识点四细胞中的无机盐7．适时补充镁元素可使绿色植物叶片正常生长,因为()A．镁是组成叶绿素的重要元素B．镁是合成蛋白质的原料C．镁能促进植物吸水D．镁是合成核酸的原料答案A解析绿色植物的叶片之所以呈现绿色,是因为叶肉细胞中含有叶绿体,其中的叶绿素呈现绿色.而镁是组成叶绿素的重要元素,假设缺乏,那么叶片会表现出 "失绿〞的现象. 8．医生常常给病人输液,常把药剂溶解于生理盐水(0.9%的NaCl溶液)中,而不是溶解于蒸馏水中.这是因为()A．无机盐在生物体的生命活动中是不可缺少的B．蒸馏水不含营养物质C．蒸馏水可增大细胞中自由水比例,使细胞代谢加快,加剧病情D．生理盐水能维持人体细胞生活环境的稳定状态,防止细胞过度吸水或失水答案D解析0.9%的NaCl溶液的浓度正好与人体细胞生活的液体浓度相等,在此液体环境中细胞不会因失水和吸水变形.能力提升9.如图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量,以下按①②③④顺序排列正确的选项是()A．蛋白质、水、脂质、糖类,C、O、H、NB．蛋白质、糖类、脂质、水,N、H、O、CC．水、蛋白质、脂质、糖类,H、O、N、CD．水、蛋白质、糖类、脂质,N、H、C、O答案A解析此题的解题突破口在②上,假设表示化合物,那么②为水；假设表示元素,那么②为氧.10．人体红细胞呈圆饼状,具有运输氧气的功能.下面是将人体红细胞分别放在三种不同的液态环境中,一段时间内的变化示意图,请分析该图说明的问题是()A．水分容易进出细胞B．无机盐离子容易进出细胞C．红细胞有运输氧气的功能D．水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用答案D解析从图示可知,红细胞在0.9%的生理盐水中维持正常形态,在蒸馏水中吸水涨破,在浓盐水中失水皱缩,所以D选项是正确的.11．科学工作者研究了钙和硼对某种植物花粉粒萌发和花粉管生长的影响,结果如以下图.以下结论与结果不相符的是()A．钙或硼对花粉萌发和花粉管生长都有同样的影响B．适宜浓度的硼或钙明显有利于花粉萌发或花粉管生长C．钙对花粉管生长有明显影响,而一定范围内几乎不影响花粉萌发D．硼对于花粉萌发有明显影响,而一定范围内几乎不影响花粉管生长答案A解析从图中可看出钙或硼对花粉萌发率和花粉管生长的作用是不同的.一定范围内,钙的浓度变化影响花粉管生长速度,但花粉萌发率几乎不变；硼的浓度变化影响花粉萌发率,但花粉管生长速度几乎不变 .12．分析以下事实,答复有关问题.事实一在正常人的血浆中,NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍.当血浆中的NaHCO3含量减少时,会形成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时,那么形成碱中毒.事实二在初生蝌蚪或幼小植物体内,当自由水的比例减小时机体代谢强度降低；当自由水的比例增大时,机体代谢强度升高.事实三P是构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素；Zn是假设干跟消化有关的酶的结构中|心；Na是体液的主要组成成分.事实四人体某些组织的含水量近似,但形态却不同.例如,心肌含水量约为79%而呈坚韧的状态,脑组织中含水量约为84%而呈溶胶状 .(1)事实一说明______________________________________________________________ .(2)你对事实二中现象的全面解释是____________________________________________________________________________________________________________________ .(3)事实三说明____________________________________________________________ .(4)你对事实四中差异的正确解释是__________________________________________________________________________________________________________________ .答案(1)无机盐具有调节酸碱平衡(pH)的作用(2)自由水是良好的溶剂,是细胞内生化反响的介质,并参与某些代谢反响,参与体内营养物质和代谢废物的运输(3)无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分(4)组织器官的形态差异与生物体内水分的存在形式有关,心肌、脑组织中的水分主要以结合水形式存在个性拓展13．华北某地区经常出现苹果小叶病,有人认为是土壤中缺锌引起的,有人认为是土壤中缺镁引起的.现有如下材料,请你完成以下实验,证实上面的猜想哪个正确.(1)材料用具：三株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物.(2)实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用,一旦缺乏,就会表现出相应的病症.根据全素培养液和相应缺锌、缺镁的培养液对苹果生长发育的比拟,判断小叶病的病因.(3)方法步骤：①首|||先配制全素培养液和相应的缺锌培养液和________培养液,分别放入三个培养缸并编号为A、B、C .②将三株长势相同的幼苗分别培养在上述三种培养液中.③放在适宜的条件下培养一段时间,观察苹果幼苗的生长发育状况.(4)结果预测和分析：①________缸内的苹果幼苗正常生长.②假设B缸内苹果幼苗表现出小叶病,而C缸没有,那么说明______________________________；假设C缸内苹果幼苗表现出小叶病,而B缸没有,那么说明________________________________；假设B、C两缸内的幼苗都表现为小叶病,那么说明______________________________________；假设B、C两缸内的幼苗都不表现为小叶病,那么说明__________________________________ .(5)假设实验证明苹果小叶病是由缺锌引起的,从科学研究的严谨角度出发,还应增加的实验步骤是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________ .增加步骤后的实验结果是________________________________________________________ ________________________________________________________________________ .答案(3)①缺镁(4)①A②苹果小叶病是由缺锌引起的苹果小叶病是由缺镁引起的苹果小叶病与缺锌和缺镁都有关苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关(5)在缺锌的完全培养液B中参加一定量的含锌的无机盐一段时间后小叶病消失,幼苗恢复正常生长。
第2章生命的化学-文档资料
微管(Microtubules), 球状结构蛋白组成， 在细胞分裂以及鞭毛(flagella)和纤毛 (cilia)构成中起重要作用
结构 氨基酸 1个氨基(-NH2) 和1个羧基 (-COOH)
缩合反应(Condensation)
一般是脱水合成，常常会脱掉一分子水 (dehydration) 并形成一个新的化学键 (synthesis)
水解(Hydrolysis, Hydration)
与缩合反应相反，它是多聚物的断裂过 程：水分子的-OH和-H分别连接到水解 产物上
生物小分子和生物大分子的关系
酮基 (=O)
甘油醛
代表性糖类的链式 (left) 和环状 (center and right) 结构式
D-Glucose 的模式图 和链式结
构式
二糖(Disaccharide )
蔗糖
半乳糖 乳糖
2个单糖分子通过脱水缩合将化学键联合 在一起形成二糖
麦芽糖
多糖(Polysaccharide)
棕榈酸 硬脂酸
饱和脂 肪酸
油酸
不饱和
脂肪酸
C18:19
C18:29，12
亚油酸
必需脂肪酸(Essential fatty acid) 人体不能够制造，必需从食物中摄取 的脂肪酸 亚油酸和亚麻酸
关键作用: 参与前列腺素(prostaglandin)的合成， 是细胞生长和特化必需的
动物组织中储存的脂肪95％以甘油三酸脂 (Triglycerides)的形式存在【2个不饱和脂肪 酸(亚油酸，linoleic acid)和1个饱和脂肪酸
高中生物必修1第二章第四节蛋白质生命活动的承担者
【情境2】这种缝合线发生什么样的化学变化才能被吸收？这对你认识蛋白质的化学组成有什么启示？
这种手术缝合线要变为小分子物质才能被吸收。启示：蛋白质在化学组成上应该可以分为更小的分子。
二. 蛋白质的基本组成单位：氨基酸
1、氨基酸的结构特点
- R (R基) (区别氨基酸种类)
如何理解
一. 蛋白质的功能
1、组成细胞核生物体结构的成分
许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白，例如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等的成分，主要都是蛋白质。
一. 蛋白质的功能
1、组成细胞核生物体结构的成分
2、作为酶来催化化学反应
细胞中的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质。
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
【情境1】从某些动物组织中提取的胶原蛋白，可以用来制作手术缝合线。手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。为什么这种缝合线可以被人体组织吸收？
因为组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。
组成细胞的有机物中含量最多的就是蛋白质。从化学角度看，蛋白质也是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。蛋白质是生命活动的主要承担者。
【情境3】下面是几种组成胶原蛋白的氨基酸
- H
2、氨基酸的结构通式
3、氨基酸的种类
【情境3】下面是几种组成胶原蛋白的氨基酸
①每种氨基酸至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)
②并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
③这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示
④各种氨基酸之间的区别在于R基的不同
生命与化学-2ppt课件
DNA的复制
DNA在复制时，首先是组成双螺旋的二条链先拆分 成两条单链，以DNA单链为模板，按照碱基互补原 则合成出一条互补的新链，这样新形成的两个子代 DNA分子就与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。
DNA的半保留复制
AT TA CG CG
AT TA CG CG
TA GC AT CG
CGATGCTA
and
Thomas Robert Cech (USA, *8.12.1947) USA, University of Colorado, Boulder, CO, "for their discovery of catalytic properties of RNA".
基因与染色体
基因(gene)的本质——DNA（RNA）
TAGCATCG
AT
AT
TA
TA
CG
CG
CG TA
+
Hale Waihona Puke CG TAGCGC
AT
AT
CG
CG
在此过程中，每个子代双链DNA分子中都有 一条来自母代DNA，另一条则是新合成的。这种 复制方式称做半保留复制 。
由于碱基的严格互补原则，这种DNA半保 留复制过程极为可靠，发生错误的可能性仅为一 万亿分之一，这就保证了生物种的稳定性和延续 性。
镰刀状红细胞
镰刀状贫血病是由于血 红蛋白基因中的一个核 苷酸T突变为A(遗传密 码由CTT变为CAT)，造 成蛋白质中的一个谷氨 酸被缬氨酸代替，从而 引起脱氧血红蛋白溶解 度下降，在细胞内成胶 或聚合，使红细胞变成 镰刀状，并且丧失结合 氧分子的能力。
如果DNA的复制是绝对可靠、绝对没 有任何错误的话，那么生物体的突变就只 能靠外界因素才能引起，生物的进化和生 物界的面貌也就不会是今天这个样子了， 当然也就不可能有人类了。
《生命活动的主要承担者──蛋白质》说课稿
《生命活动的主要承担者──蛋白质》说课稿《生命活动的主要承担者──蛋白质》说课稿1各位评委、老师：大家好，今天我说课的内容为人教版生物模块一分子与细胞中，第二章第二节《生命活动的主要承担者——蛋白质》。
我将从教材分析、教学法、教学过程、教学反思四个方面进行说课：一、【教材分析】本节课是在学习了细胞中的元素和化合物的基础上，深入了解细胞中含量最多的有机物蛋白质，为以后学习学习核酸、酶和基因的表达奠定基础。
因此，本节课在知识上起到了承上启下的作用。
按《教学大纲》的要求，《生命活动的主要承担者——蛋白质》教学时间为1课时，授课内容包括氨基酸及其种类和蛋白质结构及其多样性。
根据大纲的要求和教材的特点，本节课教学目标是：教学目标知识与技能：说明氨基酸的结构特点；理解氨基酸形成蛋白质的过程。
概述出蛋白质的结构和功能。
过程与方法：新教材采用图文并茂的形式，学生在获取知识的同时也掌握了分析和处理信息的能力。
情感、态度、价值观：通过认同蛋白质是生命活动的主要承担者培养学生的唯物主义科学思想教学重难点重点：1、氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2、蛋白质结构和功能及其多样性。
难点：1、氨基酸形成蛋白质的过程。
2、蛋白质的结构多样性的原因。
结合学生的实际情况，我采用以下教学方法：二、【教学法】教法：观察式、讨论式、归纳式、体验式是我这节课所选用的四种教学方式。
学法：自主学习、合作学习、探究学习三种学习方法根据以上分析，我设计如下教学过程：三、【教学过程】（一）创设情境，导入新课通过分别展示四幅图片，指出人们很早就对各种各样进行了大量探究实验，下面让我们沿着科学家的足迹去认识蛋白质的组成、结构和功能。
（二）逐层深入，突破新知在本环节中，我分三个步骤来完成本节课的教学目标。
1、直观演示：先给学生展示几幅蛋白质的空间结构图，指出虽然蛋白质是多种多样的，通过科学家的不懈努力发现组成蛋白质的基本单位是相同的，接着给学生展示科学家探究的成果：组成生物的二十种氨基酸，并让学生分析比较它们的相同点与不同点，让学生对氨基酸这一抽象分子有了初步认识。
生命起源和生命演化的化学和地球科学分析
生命起源和生命演化的化学和地球科学分析生命的起源是一个充满神秘感的话题，许多科学家在不同的领域研究了很长的时间，但是还没有得出一个确定的答案。
在这里，我们将通过化学和地球科学的角度来分析这个话题。
地球科学的角度地球科学告诉我们，在我们的星球上，生命在距今大约38亿年前出现。
当时地球的大气层中主要是甲烷、氨、水蒸气和二氧化碳等气体，没有氧气。
其中，甲烷和氨是两种极端条件下才会产生的气体，这意味着当时地球的环境是非常不稳定的。
此外，当时的地球表面没有植物，没有氧气的产生，因此大气层中也没有氧气。
这些条件对于生命起源来说是非常有利的。
近几年来，科学家在地球的多个地方，如海底热液口、泥火山和田坝，发现了一些特殊的微生物群落，这些生物在没有氧气和阳光的情况下依然存在着。
这些生物的生存方式向我们展示了生命在极端环境下的生存能力，也证明了生命起源可能发生在比较极端的环境中。
化学的角度生命的起源和生命的化学组成密切相关。
化学反应是生命产生的基础，而生命的组成也是由几种有机化合物组成的，如核酸、蛋白质和脂质等。
那么这些有机化合物是如何产生的呢？早期的研究表明，电放电可以在含有甲烷、氨和水蒸气等气体的混合物中产生一些氨基酸等有机分子。
这被称为“超过程”，也是第一次实验室成功地合成生物分子。
后来，科学家们又在实验室中模拟了太阳辐射、撞击或其他来源的能量来激发几种化学反应，并合成了如糖等其他有机分子。
此外，一些科学家还相信，生命起源可能与空间中的分子以及彗星、流星和陨石的组成有关。
这些天体中的许多分子都是有机分子，而且其中一些分子在实验室中也可以产生生命起源的反应。
因此，这些天体可能为生命的起源提供了物质基础。
最近，科学界又提出了RNA世界假说。
这个假说认为，在生命不断演化的过程中，RNA是先于DNA而成为生物的生命组成的。
这种分子具有重要的催化作用，可以为其它生物分子的合成提供一定的帮助。
总结生命的起源和演化至今仍然是一个开放的话题。
(完整版)生物化学笔记(完整版)
第一章绪论一、生物化学的的概念：生物化学（biochemistry)是利用化学的原理与方法去探讨生命的一门科学，它是介于化学、生物学及物理学之间的一门边缘学科。
二、生物化学的发展：1．叙述生物化学阶段：是生物化学发展的萌芽阶段，其主要的工作是分析和研究生物体的组成成分以及生物体的分泌物和排泄物。
2．动态生物化学阶段：是生物化学蓬勃发展的时期。
就在这一时期，人们基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。
3．分子生物学阶段：这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。
三、生物化学研究的主要方面：1．生物体的物质组成：高等生物体主要由蛋白质、核酸、糖类、脂类以及水、无机盐等组成，此外还含有一些低分子物质。
2．物质代谢：物质代谢的基本过程主要包括三大步骤：消化、吸收→中间代谢→排泄。
其中，中间代谢过程是在细胞内进行的，最为复杂的化学变化过程，它包括合成代谢，分解代谢，物质互变，代谢调控，能量代谢几方面的内容。
3．细胞信号转导：细胞内存在多条信号转导途径，而这些途径之间通过一定的方式方式相互交织在一起，从而构成了非常复杂的信号转导网络，调控细胞的代谢、生理活动及生长分化。
4．生物分子的结构与功能：通过对生物大分子结构的理解，揭示结构与功能之间的关系。
5．遗传与繁殖：对生物体遗传与繁殖的分子机制的研究，也是现代生物化学与分子生物学研究的一个重要内容。
第二章蛋白质的结构与功能一、氨基酸：1．结构特点：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本组成单位。
构成天然蛋白质分子的氨基酸约有20种，除脯氨酸为α-亚氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外，其余氨基酸均为L-α-氨基酸。
2．分类：根据氨基酸的R基团的极性大小可将氨基酸分为四类：①非极性中性氨基酸(8种)；②极性中性氨基酸(7种)；③酸性氨基酸(Glu和Asp)；④碱性氨基酸(Lys、Arg和His)。
二、肽键与肽链：肽键(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基经脱水而形成的共价键(-CO -NH-)。
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4. 遗传信息的传递和表达遵循中心法则
第二章生命化学分析
4
1. 糖类是生物体的主要能源物质
三
酶
羧
促
糖
酸
水
酵
循
淀粉 糖原
解
葡萄糖
解
丙酮酸
环
呼 吸 链 CO2
+
H2O
2ATP
2ATP 26ATP
第二章生命化学分析
5
ATP是生物体能量流通的货币
• 能量直接来源
第二章生命化学分析
6
生物体把能量用在生命活动的各个方面
• 【蛋白质的一级结构】：蛋白质分子中 氨基酸的排列顺序，也叫初级结构或基 本结构。
• 蛋白质的一级结构靠共价键（肽键）维 系。
牛胰岛素的一级结构
第二章生命化学分析
20
蛋白质的结构分为4层
• 蛋白质的结构分为一级、二级、三级和 四级结构。
• 二级、三级和四级结构均为蛋白质的高 级结构。
第二章生命化学分析
生命科学导论 An Introduction to Life Sciences
第二章 生命的化学
• 所有的生命体有一个共同的语言，这个 语言就是化学。——Arthur Kornberg
1959年获诺贝尔 生理学或医学奖
亚瑟·科恩伯格
（1918第-二2章0生0命7化）学分析
2
大肠杆菌细胞的分子组成
第二章生命化学分析
12
氨基酸的结构
• 【氨基酸】是含有氨基和羧基的一类有 机化合物的统称，是生物功能大分子蛋 白质的基本组成单位。
✓ 侧链 ✓ 可变基团
氨基酸的结构通式
第二章生命化学分析
13
常见氨基酸有20种
第二章生命化学分析
14
20种氨基酸的名称及简写
中文名称 丙氨酸 精氨酸 天冬酰胺 天冬氨酸 半胱氨酸 谷氨酰胺 谷氨酸 甘氨酸 组氨酸 异亮氨酸
生命活动
能量消耗/kJ·h-1
坐着写字
117.23
随意站立
125.60
பைடு நூலகம்
散步
661.51-967.15
游泳
2239.94
实验室工作
305.64
进食
117.23
骑自行车
711.76-2152.02
舞蹈
845.73-2507.89
慢跑
3621.58
从CO2合成葡萄糖 从葡萄糖合成淀粉
需要能量 需要能量
从氨基酸合成蛋白质
H
H2O R1 H H
H2NCC OH +HNCCOOHH2NC CN CCOO
HO
HR2
H O R2
肽 键
第二章生命化学分析
18
蛋白质/肽链的表示方法
丝氨酸-缬氨酸-酪氨酸-天冬氨酸-谷氨酰胺 Ser-Val-Tyr-Asp-Gln S-V-Y-D-Q
第二章生命化学分析
19
蛋白质的一级结构是区分蛋白质的基础
第二章生命化学分析
15
营养提示：必需氨基酸有8种
• 【必需氨基酸】：人体自身不能合成， 必须从食物中摄取的氨基酸。
• 对成人来讲，必需氨基酸共有8种： 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、 苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。
第二章生命化学分析
16
营养提示：
根据氨基酸的种类和数量将食物中的蛋 白质分为3类：
• 条件：高温、极端pH、紫外光照、重 金属、有机溶剂等
• 生鸡蛋
加热
熟鸡蛋
第二章生命化学分析
25
蛋白质高级结构重要性的反例（2）
• 如高级结构改变，蛋白质功能可能发生 变化，甚至导致严重的疾病。
• 疯牛病的致病原因——Prion朊蛋白
疯牛病
朊蛋白
第二章生命化学分析
26
• 现发现Prion蛋白有两种高级结构： 正常的Prion蛋白PrPc 异常的Prion蛋白PrPsc
英文名称 Alanine Arginine Asparagine Aspartic acid Cysteine Glutamine Glutamic acid Glycine Histidine Isoleucine
符号与缩写 A 或 Ala R 或 Arg N 或 Asn D 或 Asp C 或 Cys Q 或 Gln E 或 Glu G 或 Gly H 或 His I 或 Ile
蛋
核酸 糖 脂 生物 无机
水白
类 类 小分 盐离
质 DNA RNA
子子
占细 胞总 70 15 1 6 3 2 2 1 重%
种类 1 3000 1 1000 50 40 500 12
第二章生命化学分析
3
本章内容
1. 糖类是生物体的主要能源物质
2. 蛋白质是生命体的主要功能分子
3. DNA是遗传信息的主要贮存者
21
蛋白质的高级结构是实现生物功能的基础
• 【蛋白质的高级结构】：也称空间结构 或三维构象，是指蛋白质分子中原子和 基团在三维空间上的排列、分布及肽链 的走向。
• 蛋白质的高级结构是分层次的。
• 蛋白质的高级结构包括二级、三级和四 级结构。
第二章生命化学分析
22
蛋白质的高级结构
α螺旋
β折叠
第二章生命化学分析
中文名称
英文名称
符号与缩写
亮氨酸
Leucine
赖氨酸
Lysine
蛋氨酸
Methionine
苯丙氨酸 Phenylalanine
脯氨酸
Proline
丝氨酸
Serine
苏氨酸
Threonine
色氨酸
Tryptophan
酪氨酸
Tyrosine
缬氨酸
Valine
L 或 Leu K 或 Lys M 或 Met F 或 Phe P 或 Pro S 或 Ser T 或 Thr W 或 Trp Y 或 Tyr V 或 Val
• 1、完全蛋白质：奶、蛋、鱼、肉 • 2、半完全蛋白质：谷类、豆类 • 3、不完全蛋白质：肉皮
• 另外，谷类 + 豆类 → 完全蛋白质
第二章生命化学分析
17
蛋白质分子中氨基酸以肽键相连
• 【肽键】：是由一个氨基酸的-羧基与 另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成 的化学键。
• 肽键是一种共价键。
R1
23
蛋白质的高级结构靠非共价键维持
共价键 90kcal/mol
非 氢键
3kcal/mol
共
静电作用
1kcal/mol
价
范德华力
1kcal/mol
键 疏水键
0.1kcal/mol
非共价键数量巨大，
才得以维持生物大分子的高级结构。
第二章生命化学分析
24
蛋白质高级结构重要性的反例（1）
• 如高级结构遭到破坏，蛋白质的生物功 能减弱或丧失。——蛋白质变性
需要能量
胞外物质进入细胞
需要能量
第二章生命化学分析
7
三大能量物质之间可以进行转化
糖类
第二章生命化学分析
8
葡萄糖是最常见的单糖
第二章生命化学分析
9
一些多糖的高级结构
第二章生命化学分析
10
2. 蛋白质是生命体的主要功能分子
• 蛋白质（Protein）
第二章生命化学分析
11
蛋白质由氨基酸组成
2012年湖北某高三班集体打吊瓶补充氨基酸
PrPc