《生命的物質(zhì)基礎(chǔ)》word版

1、.高中生物奧林匹克競(jìng)賽輔導(dǎo)專題講座 專題一 生命的物質(zhì)根底競(jìng)賽要求一、細(xì)胞的化學(xué)成分1水、無機(jī)鹽 2糖類：包括單糖、雙糖、多糖 3蛋白質(zhì)：包括氨基酸、三字母縮寫、蛋白質(zhì)的四級(jí)構(gòu)造、 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)、變性本質(zhì) 4酶類：概念、特征、分類、作用機(jī)理、影響酶活性的因素5脂類 6核酸：包括DNA和RNA7其他重要化合物：包括ADP和ATP、NAD+，和NADH+、NADP+和NADPH+ 知識(shí)梳理一、組成生物體的化合物一無機(jī)化合物1水是生命之源水是細(xì)胞的重要成分，一般發(fā)育旺盛的幼小細(xì)胞中含水量較大，生命活力差的細(xì)胞組織中含水量較小，休眠的種子和孢子中含水量一般低于10。水分子具有極性，每個(gè)水分子均可與

2、其它四個(gè)水分子之間形成氫鍵。水分子的極性及氫鍵的形成使水分子具有特殊的性質(zhì)，如水分子具有較強(qiáng)的黏滯性。黏滯性使水分子較其它液體均具有較強(qiáng)的外表張力，這有助于水從根運(yùn)輸?shù)角o再到葉；水從葉片的氣孔蒸發(fā)，對(duì)導(dǎo)管中的水產(chǎn)生蒸騰拉力，水的黏滯性使這種拉力一直延伸到根部。外表張力使水分子可以水生昆蟲在水面上跳動(dòng)。自由水的功能：代謝物質(zhì)的良好溶劑，水是促進(jìn)代謝反響的物質(zhì)，水參與原生質(zhì)構(gòu)造的形成，水有調(diào)節(jié)各種生理作用的功能。2無機(jī)鹽它在體內(nèi)通常以離子狀態(tài)存在，常見的陽離子有K、Na、Ca2、Mg2、Fe2、Fe3等；常見的陰離子有Cl、SO42、PO43、HPO42、H2PO4、HCO3等。各種無機(jī)鹽離子在體

3、液中的濃度是相對(duì)穩(wěn)定的，其主要作用有：對(duì)細(xì)胞的浸透壓和pH起著重要的調(diào)節(jié)作用。有些離子是酶的活化因子，如Mg+、Ca2+； 有些離子是合成有機(jī)物的原料,如PO4+可用于合成磷酸、核苷酸等，F(xiàn)e2+可用于合成血紅蛋白等。生物生存環(huán)境的PH范圍為38.5。細(xì)胞中的各種離子有一定的緩沖才能，使細(xì)胞內(nèi)的PH保持相對(duì)恒定，以利細(xì)胞維持正常的生命活動(dòng)。細(xì)胞內(nèi)某些無機(jī)鹽的功能及缺乏癥礦質(zhì)元素功 能是否可再利用缺乏時(shí)，病癥部位N合成光合作用過程中各種酶、ATP、NADPH及葉綠素的成分是衰老組織PATP、NADPH的重要組成成分，對(duì)維持葉綠體膜的構(gòu)造和功能有重要作用是衰老組織K促進(jìn)有機(jī)物的合成與運(yùn)輸是衰老組織

4、Mg葉綠素的組成成分是衰老組織B促進(jìn)花粉的萌發(fā)和花粉管伸長(zhǎng)是衰老組織Ca否幼嫩組織Fe一般作為酶的活化中心否幼嫩組織動(dòng)物體內(nèi)無機(jī)鹽及其作用一覽表KNaCa維持細(xì)胞內(nèi)液浸透壓的決定性作用；維持心肌舒張、保持心肌正常興奮性維持細(xì)胞外液浸透壓的主要物質(zhì)骨骼和牙齒的成分調(diào)節(jié)生命活動(dòng)缺乏時(shí)，心律失常缺乏進(jìn)，血壓下降、心率加快、四肢發(fā)冷缺乏時(shí)：佝僂病、骨質(zhì)軟化、骨質(zhì)疏松血鈣減少時(shí)：骨肉抽搐血鈣增多時(shí)：肌無力二、有機(jī)化合物1碳是組成生物體的最根本元素碳原子核最外層有四個(gè)價(jià)電子，可與碳、氫、氧及氮原子形成四個(gè)強(qiáng)共價(jià)鍵。碳原子與碳原子之間可以單鍵相結(jié)合，可也以雙鍵或三鍵相結(jié)合。碳原子能互相連接成鏈或環(huán)，從而生成

5、各種大分子，這些構(gòu)造稱為有機(jī)物的碳鏈骨架。碳鏈骨架構(gòu)造的排列方式和長(zhǎng)短，決定了有機(jī)化合物的根本性質(zhì)。2糖類1生物學(xué)功能糖類的主要功能有：構(gòu)成生物體的重要成分，如糖被、植物、細(xì)菌、真菌等的細(xì)胞壁的成分；是細(xì)胞的主要能源物質(zhì)。2組成元素及種類糖類是多羥基的醛或酮及其縮聚物和某些衍生物。其組成元素只有C、H、O，分單糖、寡糖、多糖三類。單糖的分子通式是CH2On，是不能水解的最簡(jiǎn)單的糖類。根據(jù)碳原子數(shù)，單糖又可分為三碳六碳糖。葡萄糖和果糖六碳糖，分子式都是C6H12O6，但構(gòu)造式不同，在化學(xué)上叫做同分異構(gòu)體如圖。核糖C5H10O5和脫氧核糖C5H10O4都是五碳糖，分別是構(gòu)成RNA和DNA的重要成分

6、如圖。葡萄糖、果糖、麥芽糖等有復(fù)原性，為復(fù)原糖；淀粉、蔗糖等為非復(fù)原性。葡萄糖（環(huán)狀結(jié)構(gòu)）果糖（環(huán)狀結(jié)構(gòu)）葡萄糖（鏈狀結(jié)構(gòu)）果糖（鏈狀結(jié)構(gòu)）核糖脫氧核糖寡糖低聚糖：是由少數(shù)幾個(gè)單糖分子脫水縮合而得的糖。常見的是含有2個(gè)單糖單位的雙糖，如植物細(xì)胞內(nèi)的蔗糖、麥芽糖，動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的乳糖，存在于藻類細(xì)菌、真菌和某些昆蟲細(xì)胞內(nèi)的海藻糖等。蔗糖的形成見以以下圖。多糖是由多個(gè)單糖縮聚而成鏈狀大分子，與單糖、雙糖不同，一般不溶于水，從而構(gòu)成貯藏形式的糖，如高等植物細(xì)胞內(nèi)的淀粉，高等動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的糖元。纖維素是植物中最普遍的構(gòu)造多糖。糖類的復(fù)合物：主要是糖蛋白質(zhì)和糖脂。3蛋白質(zhì)1種類及功能如按功能劃分，可將蛋白質(zhì)分

7、為活性蛋白質(zhì)和非活性蛋白質(zhì)兩大類?；钚缘鞍踪|(zhì)指在生命活動(dòng)過程中具有活性的蛋白質(zhì)。主要種類有：作用為催化生物體內(nèi)各種化學(xué)反響，如酶。激素蛋白其作用是調(diào)節(jié)機(jī)體各種代謝過程，如：胰島素、促性腺激素等。運(yùn)輸和貯存蛋白主要運(yùn)輸、貯存各種小分子物質(zhì)、離子、電子等，如血紅蛋白、載體蛋白。運(yùn)動(dòng)蛋白它與生物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)，如細(xì)菌的纖毛蛋白、動(dòng)物的肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白等。防御蛋白防御異物侵入機(jī)體，如免疫球蛋白、干擾素等。膜蛋白分布在細(xì)胞膜上，與膜的生物學(xué)功能親密相關(guān)。受體蛋白其作用為承受和傳遞信息?？刂粕L(zhǎng)分化的蛋白控制生物的生長(zhǎng)和組織分化，如組蛋白、各種生長(zhǎng)因子。非活性蛋白包括一大類對(duì)生物體起保護(hù)或支持作用的蛋白質(zhì)。

8、主要種類有：膠原是哺乳動(dòng)物皮膚的主要成分。角蛋白其作用是保護(hù)或加強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。彈性蛋白存在于韌帶、血管壁等處，其支持與光滑作用。2組成元素和根本組成單位蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N四種元素組成，多數(shù)還含有S。氮是蛋白質(zhì)的標(biāo)志性元素，含量約占16%。蛋白質(zhì)的根本組成單位是氨基酸，其通式為。組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，都是L型的氨基酸。氨基酸與氨基酸之間可以發(fā)生縮合反響，形成的鍵為肽鍵。肽又可劃分為二肽、三肽及多肽三肽以上。多肽都有鏈狀排列的構(gòu)造，叫多肽鏈。蛋白質(zhì)就是由一條多肽鏈或幾條多肽鏈通過盤曲折疊形成的復(fù)雜的大分子。3構(gòu)造蛋白質(zhì)構(gòu)造分一、二、三、四級(jí)構(gòu)造見以以下圖。在蛋白質(zhì)分子中，不同氨基

9、酸以一定數(shù)目和排列順序組合形成的多肽鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)的一級(jí)構(gòu)造。蛋白質(zhì)分子的高級(jí)構(gòu)造決定于它的一級(jí)構(gòu)造，其天然構(gòu)象四級(jí)構(gòu)造是在一定條件下的熱力學(xué)上最穩(wěn)定的構(gòu)造。4變性蛋白質(zhì)受到某些物理或化學(xué)因素作用時(shí)引起生物活性的喪失、溶解度降低以及其他物理化學(xué)因素的改變，這種變化稱為蛋白質(zhì)的變性。變性的本質(zhì)是由于維持高級(jí)構(gòu)造的次級(jí)鍵遭到破壞而造成的天然構(gòu)象的解體，但未涉及共價(jià)鍵的破壞。有些變性是可逆的能復(fù)性，有些那么不可逆。4核酸1生物學(xué)功能核酸是遺傳信息的載體，存在于每一個(gè)細(xì)胞中。核酸也是一切生物的遺傳物質(zhì)，對(duì)于生物體的遺傳性、變異性和蛋白質(zhì)的生物合成有極其重要的作用。2種類核酸分DNA和RNA兩大類。所有生物

10、細(xì)胞都含有這兩大類核酸病毒只含有DNA或RNA。3組成元素及根本組成單位核酸是由C、H、O、N、P等元素組成的高分子化合物。其根本組成單位是核苷酸。每個(gè)核酸分子是由幾百個(gè)到幾千個(gè)核苷酸互相連接而成的。每個(gè)核苷酸含一分子堿基、一分子戊糖核糖或脫氧核糖及一分子的磷酸組成。如以以下圖所示： 5腺瞟吟核苷酸5AMP 3胞嘧啶脫氧核苷酸3dCMPDNA的堿基有四種A、T、G、C，RNA的堿基也有四種A、U、G、C。這五種堿基的構(gòu)造式如以以下圖所示：DNA中堿基的百分含量一定是AT、GC，不同種生物的堿基含量不同。RNA中AU、GC之間并沒有等當(dāng)量的關(guān)系。腺嘌呤A 鳥嘌呤G 胸腺嘧啶T 尿嘧啶U 胞嘧啶C

11、4構(gòu)造DNA一級(jí)構(gòu)造中核苷酸之間唯一的連接方式是3、5磷酸二酯鍵，如以以下圖所示。所以DNA的一級(jí)構(gòu)造是直線形或環(huán)形的構(gòu)造。DNA的二級(jí)構(gòu)造是由兩條反向平行的多核音酸鏈繞同一中心軸構(gòu)成雙螺旋構(gòu)造。5脂類脂類是生物體內(nèi)一大類重要的有機(jī)化合物，由C、H、O三種元素組成，有的如卵磷脂含有N、P等元素，不溶于水，但溶于乙醚、苯、氯仿和石油醚等有機(jī)溶劑。1生物學(xué)功能脂類是構(gòu)成生物膜的重要成分；是動(dòng)植物的貯能物質(zhì)；在機(jī)體外表的脂類有防止機(jī)械損傷和水分過度散失的作用；脂類與其他物質(zhì)相結(jié)合，構(gòu)成了細(xì)胞之間的識(shí)別物質(zhì)和細(xì)胞免疫的成分；某些脂類具有很強(qiáng)的生物活性。2種類脂肪：也叫中性脂，一種脂肪分子是由一個(gè)甘油分

12、子中的三個(gè)羥基分別與三個(gè)脂肪酸的末端羥基脫水連成酯鍵形成的。脂肪是動(dòng)植物細(xì)胞中的貯能物質(zhì)，當(dāng)動(dòng)物體內(nèi)直接能源過剩時(shí)，首先轉(zhuǎn)化成糖元，然后轉(zhuǎn)化成脂肪。在植物體內(nèi)就主要轉(zhuǎn)化成淀粉，有的也能轉(zhuǎn)化成脂肪。類脂：包括磷脂和糖脂，這兩者除了包含醇、脂肪酸外，還包含磷酸、糖類等非脂性成分。磷脂的這一構(gòu)造使它成為一種兼性分子。它的磷酸和含氮堿基一段是極性的，易與水相吸，構(gòu)成磷脂分子的親水性頭部，而它的脂肪酸一端是非極性的，不與水相吸，構(gòu)成磷脂分子的疏水性尾部。當(dāng)磷脂分子被水分子包圍時(shí)，便會(huì)自動(dòng)排成雙分子層。磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜構(gòu)造的重要成分。細(xì)胞各種膜構(gòu)造的形成和特性，都與磷脂分子的雙性質(zhì)親密相關(guān)。固醇：又叫甾醇

13、，是含有四個(gè)碳環(huán)和一個(gè)羥基的烴類衍生物，是合成膽汁及某些激素的前體，如腎上腺皮質(zhì)激素、性激素。有的固醇類化合物在紫外線作用下會(huì)變成維生素D。在人和動(dòng)物體內(nèi)常見的固醇為膽固醇。生理功能：是構(gòu)成細(xì)胞組織的構(gòu)造大分子，如有些固醇類化合物是構(gòu)成神經(jīng)鞘的主要成分。由于它有良好的絕緣性，對(duì)神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞非常重要。某些固醇類化合物可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D。 固醇類化合物也是某些激素的前體。例如：調(diào)節(jié)水分和鹽類代謝的腎上腺皮質(zhì)激素、促進(jìn)性器官和第二性征發(fā)育的性激素都是固醇類化合物的衍生物。含磷酸的脂類衍生物叫做磷酯，含糖的脂類衍生物叫做糖脂。磷脂和糖脂都參與細(xì)胞構(gòu)造特別是膜構(gòu)造的形成，是脂類中的構(gòu)造大分子。 二、其他

14、重要化合物一、細(xì)胞內(nèi)能合流通的物質(zhì)ATP1ATP的構(gòu)造ATP三磷酸腺苷是各種活細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高磷酸化合物水解時(shí)釋放的能量在2092kJmol的磷酸化合物。ATP的分子簡(jiǎn)寫成APPP，A代表由腺嘌呤和核糖組成的腺苷，P代表磷酸基團(tuán)，代表高能磷酸鍵。ATP中大量化學(xué)能就貯存在高能磷酸鍵中。ATP構(gòu)造中的3個(gè)磷酸Pi可依次移去而生成二磷酸腺苷ADP和一磷酸腺苷AMP，如以以下圖：ATP的作用ATP水解時(shí)釋放出的能量，是生物體維持細(xì)胞分裂、根吸收礦質(zhì)元素離子和肌肉收縮等生命活動(dòng)所需能量的直接來源，是細(xì)胞內(nèi)能量代謝的“流通貨幣。在動(dòng)物肌肉或其他興奮性組織中，還有一種高能磷酸化合物即磷酸肌酸，它也是

15、高能磷酸基的貯存者，其中的能量要兌換成“流通貨幣才能發(fā)揮作用。如圖以以下圖所示磷酸肌酸與ATP關(guān)系。磷酸肌酸 肌酸2NAD和NADPNAD又叫輔酶，全稱煙酰胺腺嘌呤二核苷酸；NADP又叫輔酶，全稱煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。它們都是遞氫體，能從底物里獲得電子和氫。NAD和NADP都是以分子中的煙酰胺部分來承受電子的，所以煙酰胺是它們的作用中心。承受電子的過程如以以下圖所示：這里雖然從底物脫下來的兩個(gè)電子都被承受了，但脫下來的兩個(gè)氫原子卻只有一個(gè)被承受，剩下的一個(gè)質(zhì)子H暫時(shí)被細(xì)胞的緩沖才能接納下來，留待參與其他反響。因此，NAD和NADP的復(fù)原形式被寫作NADH和NADPH。 典型例題例1當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)

16、溶液的pH值與蛋白質(zhì)等電點(diǎn)一樣時(shí)，蛋白質(zhì)的BA.溶解度最大 B溶解度最小 C溶解度與溶液pH無關(guān) D蛋白質(zhì)變性 解析：蛋白質(zhì)溶液的pH值與蛋白質(zhì)等電點(diǎn)一樣時(shí)，蛋白質(zhì)所帶的凈電荷為零，蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生集聚作用，故溶解度最小。答案：B。例2組成蛋白質(zhì)的氨基酸的-碳原子是不對(duì)稱的，但 除外。A丙氨酸 B組氨酸 C甘氨酸 D谷氨酸解析：在組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸中，除甘氨酸外，各種氨基酸的-碳原子都是不對(duì)稱的，它們都和4個(gè)不同的基團(tuán)相連。答案：C。例3組成DNA的核苷酸包括三個(gè)部分，以下哪些描繪是正確的多項(xiàng)選擇？A堿基一樣 B磷酸基團(tuán)一樣C脫氧核糖一樣 D以上三種物質(zhì)都不同解析：組成DNA核苷酸中，堿基共

17、有4種類型，磷酸均一樣，脫氧核糖均一樣。答案：BC例4氨基酸與蛋白質(zhì)共有的特性是：A膠體性質(zhì) B沉淀反響 C兩性性質(zhì) D雙縮脲反響解析：氨基酸為兼性分子，由氨基酸組成的蛋白質(zhì)也為兩性分子。只有蛋白質(zhì)才具有膠體性質(zhì)、沉淀反響和雙縮脲反響。答案：C。例5DNA與RNA分類的主要根據(jù)是： A空間構(gòu)造的不同 B所含堿基不同 C所含戊糖不同 D在細(xì)胞中存在的部位不同解析：DNA與RNA分類的主要根據(jù)是所含的五碳糖的差異。 答案：C。 例6以下哪個(gè)糖是非復(fù)原糖： AD一果糖 B. D一半乳糖 C乳糖 D蔗糖 解析：含有游離半縮醛基團(tuán)的糖都具有復(fù)原性，蔗糖不具有復(fù)原性。答案：D。例7免疫球蛋白是一種： A鐵

18、蛋白 B糖蛋白 C核蛋白 D銅蛋白解析：免疫球蛋白是糖蛋白。答案：B。 例8 一個(gè)蛋白質(zhì)分子有5條肽鏈，由1998個(gè)氨基酸組成，那么形成該蛋白質(zhì)分子過程中生成的水分子個(gè)數(shù)和含有的肽鍵數(shù)分別是多少？解析：氨基酸通過脫水縮合形成多肽，在一條由n個(gè)氨基酸組成的多肽鏈中，形成的肽鍵個(gè)數(shù)生成的水分子個(gè)數(shù)nl。同理，在由多條肽鏈組成的蛋白質(zhì)中，形成肽鍵數(shù)目組成該蛋白質(zhì)分子的氨基酸數(shù)目該蛋白質(zhì)分子中肽鏈條數(shù)。所以，此題中生成水分子數(shù)和含有的肽鍵數(shù)都應(yīng)是199851993。例9腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的激素其構(gòu)造與以下哪一種物質(zhì)構(gòu)造相似？ A血紅蛋白 B膽固醇 C酪氨酸 D腎上腺素解析：激素依化學(xué)成分分成兩類，一類

19、是由腎上腺皮質(zhì)分泌的激素統(tǒng)稱腎上腺皮質(zhì)激素，屬于類固醇激素；另一類屬于含氮物質(zhì)激素，包括蛋白質(zhì)、多肽胰島素、甲狀分腺素和胺類腎上腺素、甲狀腺激素。上題中膽固醇是一種固醇類化合物，所以腎上腺皮質(zhì)分泌的激素與膽固醇的構(gòu)造相似。答案選B。例10假設(shè)說光合作用中光反響的產(chǎn)物只有ATP、氧氣和氫，是否正確？為什么？解析：不正確。因?yàn)樵诠夥错懼兴肿颖环纸?，產(chǎn)生的氧原子結(jié)合成氧氣被釋放，而氫那么與NADP結(jié)合生成NADPH，NADP和ATP共同為暗反響所必需的復(fù)原劑。智能訓(xùn)練1關(guān)于病毒遺傳物質(zhì)的表達(dá)，正確的一項(xiàng)為哪一項(xiàng)： A都是脫氧核糖核酸 B都是核糖核酸C同時(shí)存在脫氧核糖核酸和核糖核酸 D有的是脫氧核糖

20、核酸，有的是核糖核酸2構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)生命物質(zhì)的主要有機(jī)成分是： A蛋白質(zhì)和核酸 B水和蛋白質(zhì) C蛋白質(zhì)和無機(jī)鹽 D水和核酸3組成核酸和核糖核酸的核酸的種類分別有： A8種和2種 B4種和4種 C5種和4種 D8種和4種4一個(gè)含有6個(gè)肽鍵的多肽，組成它的氨基酸以及至少應(yīng)有的氨基和羧基的數(shù)目分別是： A6、1、1 B7、1、1 C6、6、6 D7、6、65當(dāng)動(dòng)物體內(nèi)直接能源物質(zhì)過剩時(shí)，一般情況下，首先轉(zhuǎn)化為： A葡萄糖 B麥芽糖 C脂肪 D糖元6在ATP轉(zhuǎn)變成ADP的過程中， 能量；在ADP轉(zhuǎn)變成ATP的過程中，ADP 物質(zhì)代謝釋放的能量，貯藏備用。這些轉(zhuǎn)變都必須有 參加。7關(guān)于人體細(xì)胞內(nèi)ATP的描繪

21、，正確的選項(xiàng)是： AATP主要在線粒體中生成 B它含有三個(gè)高能磷酸鍵CATP轉(zhuǎn)變?yōu)锳DP的反響是不可逆的 D細(xì)胞內(nèi)貯有大量ATP，以滿足生理活動(dòng)需要8光合作用光反響的產(chǎn)物是： ACO2、ATP、NADHH B淀粉、CO2、NADPHHC蔗糖、O2、CO2 DATP、O2、NADPHH9以下三組物質(zhì)中，光合碳循環(huán)所必需的一組是： A葉綠素、類胡蘿卜素、CO2 BCO2、NADPH、ATPCCO2、H2O、ATP D葉綠素、NAD、ATP10生物和非生物最根本的區(qū)別在于生物體： A具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?gòu)造 B通過一定的調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)刺激發(fā)生反響C通過新陳代謝進(jìn)展自我更新 D具有生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)生后代的特性11假設(shè)組成蛋白質(zhì)的氨基酸分子的平均相對(duì)分子質(zhì)量為130，那么一條由160個(gè)氨基酸形成的多肽，其相對(duì)分子質(zhì)量為： A17938 B19423 C24501 D2801812某一多肽鏈內(nèi)共有肽健109個(gè)，那么此分子中含有的NH2和COOH的數(shù)目至少為： A110、110 B109、109 C9、9 D1、113生物界在根本組成上的高度一致性表如今： 組成生物體的化學(xué)元素根本一致 各種生物體的核酸都一樣 構(gòu)成核酸的堿基都一樣 各種生物體的蛋白