高二生物同步1

天津一中網(wǎng)校同步教學(xué)——年級(jí)：高二科目：生物教師：王健

2006-2007年第一學(xué)期第一周

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一、本周教學(xué)內(nèi)容

（一）知識(shí)層次解讀：

A：知道：對所學(xué)知識(shí)有大致的印象。

B：識(shí)記：記住所學(xué)知識(shí)的要點(diǎn)，能夠說出它們的大意，能夠在有關(guān)情境中識(shí)別它

們。

C：理解：在“B”的基礎(chǔ)上，能夠解釋和說明所學(xué)知識(shí)的含義，能夠?qū)Σ煌R(shí)采

用

適當(dāng)?shù)男问剑ㄎ淖?、圖、表）予以表達(dá)。

D：應(yīng)用：在C的基礎(chǔ)上，能夠分析知識(shí)的聯(lián)系和區(qū)別，能夠在新的情境中綜合

運(yùn)用所

學(xué)知識(shí)，解決一些與生物學(xué)有關(guān)的實(shí)際問題；能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，對有關(guān)的見解,

實(shí)驗(yàn)方案

和結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。

（―）教學(xué)目的及重難點(diǎn)：

緒論：

教學(xué)目的：

1.生物的基本特征（B：識(shí)記）

2.生物科學(xué)的新進(jìn)展（A：知道）

3.學(xué)習(xí)高中生物課的要求和方法（A：知道）

教學(xué)重占：

1.生質(zhì)的基本特征

2.學(xué)習(xí)高中生物課的要求和方法

第一章生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

第一節(jié)組成生物體的化學(xué)元素

教學(xué)目的：

1.組成生物體的化學(xué)元素主要有2（）多種，包括大量元素和微量元素（B：識(shí)記）

2.組成生物體化學(xué)元素的重要作用（B：識(shí)記）

3.生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性（B：識(shí)記）

重點(diǎn)和難點(diǎn)：

1.教學(xué)重點(diǎn)：

（1）組成生物體的化學(xué)元素，大量元素和微量元素

（2）組成生物體的化學(xué)元素的重要作用

2.教學(xué)難點(diǎn)：

生物界與非'生物界的統(tǒng)一性和差異性

第二節(jié)組成生物體的化合物（一）

教學(xué)目的：

1.組成生物體的水、無機(jī)鹽、糖類、脂質(zhì)這幾種化合物的化學(xué)元素組成，在細(xì)胞

內(nèi)的

存在形式和重要功能（C：理解）

2.組成生物體的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)（C：理解）

3.各種化合物只有按照一定的方式有機(jī)地組織起來，才能表現(xiàn)出細(xì)胞和生物體的

生命

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現(xiàn)象（A：知道）

教學(xué)重點(diǎn)：

組成生物體的無機(jī)化合物和有機(jī)化合物的化學(xué)元素組成，各種化合物在細(xì)胞中的

存在形

式和重要功能。

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二、重點(diǎn)難點(diǎn)分析

緒論：

一、知識(shí)結(jié)構(gòu)預(yù)覽：

二、生物體的基本特征：

（-）生物體具有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

1.共同的物質(zhì)基礎(chǔ)：是指構(gòu)成生物生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)是元素和各種化合物。

生物體的基本組成物質(zhì)中都有蛋白質(zhì)和核酸，其中蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)

者，是

生物性狀的體現(xiàn)者；核酸是遺傳信息的攜帶者，是生物性狀的控制者。而化合物

又是由不同

的化學(xué)元素組成的。

從生物體的組成元素看，構(gòu)成生物體的基本元素都是普遍存在于無機(jī)自然界的C、

H、

0、N、P、S等元素，并不存在生命所特有的元素。因此，構(gòu)成生物體的元素和

化合物是生

命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

思考：為什么說蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者？

要點(diǎn)：在生物體內(nèi)，含量最多的有機(jī)化合物就是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)在生物體的各項(xiàng)

生命活

動(dòng)中有許多重要的作用，如催化各種化學(xué)反應(yīng)的酶大多是蛋白質(zhì)；調(diào)節(jié)生命活動(dòng)

的一些激素

（如胰島素、生長激素等）是蛋白質(zhì)：運(yùn)輸氧氣的血紅蛋白是蛋白質(zhì)：完成肌肉

的收縮功能

的是蛋白質(zhì)等，所以說蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。

2.結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：是指除病毒外，生物體是由細(xì)胞構(gòu)成的。細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能

的基

本單位。

幾乎所有的生物（病毒除外）都是由細(xì)胞構(gòu)成的，單細(xì)胞生物整個(gè)身體就是一個(gè)

細(xì)胞；

多細(xì)胞生物由多個(gè)細(xì)胞組成，并分化成組織、器官和系統(tǒng)。因此，形形色色的生

物界，通過

細(xì)胞（病毒除外）結(jié)構(gòu)統(tǒng)一起來。

生物體的生命活動(dòng)主要是以細(xì)胞為單位進(jìn)行的，比如肌肉的收縮，是由構(gòu)成肌肉

的一個(gè)

個(gè)肌細(xì)胞收縮共同完成的；腺體具有分泌功能，實(shí)際上是通過組成腺體的基本單

位，即一個(gè)

個(gè)腺細(xì)胞來完成的，所以我們說，細(xì)胞是生物體的結(jié)構(gòu)和3芳幕鏡，弧2《舅涿

揮邢赴？結(jié)構(gòu)，但有嚴(yán)整的結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)和核酸構(gòu)成。

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知識(shí)拓展：

病毒、類病毒和玩病毒

病毒是一類比細(xì)菌還小，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的、不能獨(dú)立生活的微生物。病毒個(gè)體雖

小、結(jié)

構(gòu)簡單，但是它們卻能使人致病，如感冒、麻疹、腦炎等，也能引起家畜、家禽、

農(nóng)作物和

樹木等病害，如豬瘟、煙草花葉病、蘋果花葉病等；在發(fā)酵工業(yè)上也常常遭到細(xì)

菌病毒（噬

菌體）的危害，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。不過，生產(chǎn)上也可以利用病毒消滅有害的

菌類和農(nóng)林

害蟲；在醫(yī)學(xué)上制成疫苗，用于預(yù)防疾病，如用乙肝疫苗預(yù)防乙型肝炎。

目前，幾乎所有生物類型中都發(fā)現(xiàn)有病毒的存在，人們習(xí)慣上將病毒分為微生物

病毒、

動(dòng)物病毒、植物病毒等。大多數(shù)病毒由蛋白質(zhì)與核酸（只有DNA或只有RNA）

組成，少數(shù)

幾種大型病毒除蛋白質(zhì)、核酸外，還含有脂類和多糖等。病毒必須在生活的細(xì)胞

內(nèi)才能增殖，

原因是病毒缺乏細(xì)胞所具有的酶系統(tǒng)和能量。病毒的增殖又稱為病毒的復(fù)制，當(dāng)

病毒進(jìn)入宿

主細(xì)胞后，可利用宿主細(xì)胞提供的原料、能量和生物合成場所，在病毒核酸的控

制下，合成

病毒核酸和病毒蛋白質(zhì)，然后裝配成成熟的病毒顆粒，而從細(xì)胞釋放出來。

類病毒是一類比病毒更小的致病因子，1971年首先在馬鈴薯紡錘塊莖病的研究中

發(fā)現(xiàn)，

是一種單鏈RNA,它與病毒有類似的特征；有嚴(yán)格的寄生性，在活細(xì)胞內(nèi)繁殖。

類病毒是

迄今為止人類發(fā)現(xiàn)的最小的生物體，它不僅提示了一類病害的病原本質(zhì)，而且開

拓了研究生

命物質(zhì)的新領(lǐng)域。

骯病毒又稱為毒蛋白，它具有把本身結(jié)構(gòu)變成導(dǎo)致有害粒子形成的能力，從而使

人和動(dòng)

物患有諸如瘋牛病、羊癢病、人類克雅氏病等數(shù)種致命腦病。美國研究人員斯坦

利.普魯西

納曾因1982年發(fā)現(xiàn)這種毒蛋白而獲得1997年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。截至目前，人們對

這種毒蛋白

究竟是通過何種方式在牲畜中傳播，又是通過何種途徑傳染給人類的尚不清楚。

法國科學(xué)家

推論，骯病毒從一類動(dòng)物傳染給另一類動(dòng)物后，也即當(dāng)這種病毒跨越不同類動(dòng)物

的界限進(jìn)行

傳播后，其毒性明顯增強(qiáng)，在動(dòng)物肌體中發(fā)展的速度也進(jìn)一步加快。美國最新的

一份研究報(bào)

告認(rèn)為，奎口丫因和氯丙嗪對一種能夠誘發(fā)瘋牛病的骯病毒有療效。普魯西納提出

引起動(dòng)物和

人（比較少見）的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病的傳染性因子可能是蛋白質(zhì)。人們對此

產(chǎn)生懷疑，

認(rèn)為是左道邪說。傳統(tǒng)的生物學(xué)認(rèn)為傳染性疾病的傳播因子必須具有DNA和

RNA組成的

遺傳物質(zhì)，才能在宿主體內(nèi)感染。即使最簡單的微生物中病毒也要靠核酸的指令

指導(dǎo)存活和

繁殖所必需的蛋白質(zhì)的合成。

通過對患瘋牛病牛死后腦解剖病理組織分析結(jié)果表明，牛腦灰質(zhì)中有與羊癢癥相

關(guān)的原

纖維存在，感染因子含于其中。普魯西納在1982年將感染因子命名為Prion（骯

病毒），它

是一種蛋白感染顆粒，是一種抗蛋白酶作用的糖蛋白PrP

sc

。它具有病毒的特征，但很多使病

毒失活的方法、試劑都對它無效。它與病毒的區(qū)別在于它比病毒更小，不含核酸

（但也有人

認(rèn)為含有小分子的核酸片段），不會(huì)在患病體中誘發(fā)產(chǎn)生抗體。這種致病的蛋白

粒子PrP

是正常蛋白質(zhì)PrP

c

的突變異構(gòu)體。

思考：如何理解生命的高度有序性？

要點(diǎn)：生物體內(nèi)的各種化學(xué)成分在體內(nèi)不是隨機(jī)地堆砌在一起，而是嚴(yán)整有序的,

生物

大分子（如蛋白質(zhì)和核酸）無論多么復(fù)雜，還不是生命，只有當(dāng)大分子物質(zhì)組成

一定的結(jié)構(gòu)，

或形成細(xì)胞這樣一個(gè)有序的系統(tǒng)，才能表現(xiàn)出生命。失去了有序性和整體性，如

將細(xì)胞打成

勻漿，生命也就結(jié)束了。

（-）生物體都有新陳代謝的作用：

1.新陳代謝的概念：生物體內(nèi)全部有序的化學(xué)變化總稱。

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2.新陳代謝的內(nèi)容：

新陳代謝過程中，生物體不斷地從外界攝取物質(zhì)和能量，經(jīng)過一系列的過程轉(zhuǎn)變

為自身

的組成成分，并且儲(chǔ)存能量，也就是把“非己”成分變成“自己”的成分（這叫同化

作用）；

同時(shí)，生物體不斷地分解自身的一部分物質(zhì)，釋放能量，并把產(chǎn)生的代謝終產(chǎn)物

排出體外，

也就是把“自己”的成分變?yōu)椤胺羌骸钡某煞郑ㄟ@叫異化作用）。最終使生物體實(shí)現(xiàn)

了不斷

地自我更新。異化作用

自己非己

同化作用

注意：新陳代謝是生物體進(jìn)行一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，是生命的最基本特征，是生

物與非

生物最本質(zhì)的區(qū)別。只有在新陳代謝的基礎(chǔ)上，生物體才能進(jìn)行生殖、發(fā)育、生

長、遺傳和

變異等各項(xiàng)生命活動(dòng)。

思考：為什么說新陳代謝是生物體最基本的特征？

要求：生物體的各項(xiàng)生命活動(dòng)如生長、發(fā)育、繁殖以及遺傳和變異等都是通過一

系列的

化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。如果沒有新陳代謝，一切生命活動(dòng)都將無法進(jìn)行。所以說新

陳代謝是生

物體進(jìn)行一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，是生物區(qū)別于非生物的最根木特征。

思考：生物體是如何維持其生命的有序性的？

要點(diǎn)：生物體是一個(gè)開放的系統(tǒng)，生物和周圍環(huán)境之間不斷地進(jìn)行著物質(zhì)和能量

的交換。

生物體有序性的維持是要消耗能量的，所以生物體必須不斷地從外界獲得能量以

維持其有序性。

（三）生物體都有應(yīng)激性：

1.應(yīng)激性的概念：在新陳代謝的基礎(chǔ)之上，生物體對外界刺激發(fā)生反應(yīng)的過程。

思考：應(yīng)激性是生物體對外界環(huán)境的刺激通過身體內(nèi)部的變化而產(chǎn)生的一種主動(dòng)

性反應(yīng)

的過程，其結(jié)果是使生物更好地適應(yīng)環(huán)境。石子扔進(jìn)水里是一種純物理的現(xiàn)象，

如同風(fēng)吹草

動(dòng)一樣，草動(dòng)是一種被動(dòng)行為，草的體內(nèi)并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，動(dòng)的結(jié)果也并不能

使草更好地

適應(yīng)環(huán)境。所以，兩者有著本質(zhì)的區(qū)別。

2.應(yīng)激性與反射：

應(yīng)激性是生物對環(huán)境的一種適應(yīng)，是長期自然選擇的結(jié)果。初中生物書上學(xué)到的

反射是

特指有神經(jīng)系統(tǒng)的動(dòng)物對刺激作出的反應(yīng)，反射包括在應(yīng)激性的范疇內(nèi)。應(yīng)激性

是生物的普

遍特性，動(dòng)物的感覺器官和神經(jīng)系統(tǒng)是應(yīng)激性高度發(fā)展的產(chǎn)物。

3.應(yīng)激性、適應(yīng)性和遺傳性比較

概念

比較

應(yīng)激性適應(yīng)性遺傳性

定義

生物體對外界的刺激發(fā)生

的一定反應(yīng)

生物和環(huán)境表現(xiàn)相適合的

現(xiàn)象

生物子代和親代的相

似性

產(chǎn)生原因

外界刺激（光、溫度、聲音、

食物、化學(xué)物質(zhì)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)、

地心引力等）引起

生物體在一定環(huán)境條件下

發(fā)生的有利變異是其形成

的根本原因

親代遺傳物質(zhì)復(fù)制后

傳給子代并在子代的

個(gè)體發(fā)育中表達(dá)

表現(xiàn)形式

植物的各種向性（如向光

性、向地性、向水性等）和

動(dòng)物的趨光性等

生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理

功能、行為習(xí)性以及保護(hù)

色、擬態(tài)、警戒色等

子代在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生

理、行為、習(xí)性等各

種性狀與親本相似

表現(xiàn)特點(diǎn)即時(shí)反應(yīng)穩(wěn)定特征穩(wěn)定特征

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意義有利于生物的生存和進(jìn)化保持種的穩(wěn)定

（四）生物體都有生長、發(fā)育和生殖的現(xiàn)象

1.生長

生長是指生物個(gè)體體積的由小變大。生物體的生長具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）代謝方面。當(dāng)生物體的同化作用大于異化作用時(shí)，生物體就表現(xiàn)出生長現(xiàn)象。

（2）結(jié)構(gòu)方面。生物體生長的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)包括細(xì)胞數(shù)量的增加和細(xì)胞體積的增大兩

個(gè)方

面，細(xì)胞數(shù)量增加通過細(xì)胞分裂（主要是有絲分裂）實(shí)現(xiàn)；細(xì)胞體積的增大屬于

細(xì)胞的生長。

2.發(fā)育

發(fā)育指在生長的基礎(chǔ)上，其構(gòu)造和機(jī)能要經(jīng)過一系列的變化，才能由幼體形成一

個(gè)與親

體相似的成熟個(gè)體，這個(gè)過程稱為發(fā)育。具體表現(xiàn)為生物體的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)一步

復(fù)雜化、完

善化。在高等動(dòng)植物中，發(fā)育一般是指達(dá)到性機(jī)能成熟時(shí)為止。

思考：有人說“生物體一般先生長，長大后才發(fā)育?！边@句話對嗎？

要點(diǎn)：不對。生長和發(fā)育的過程是不可分割的，生長的過程中包含著發(fā)育，發(fā)育

的過程

中也包含著生長。在生物體的生長過程中，細(xì)胞數(shù)量不斷增多，細(xì)胞體積不斷增

大，但不是

細(xì)胞的簡單堆積。在生長的過程中，細(xì)胞要分化發(fā)育成各種組織，進(jìn)一步形成各

種器官、系

統(tǒng)。生長是發(fā)育的基礎(chǔ)，在生長的基礎(chǔ)上生物體才能發(fā)育完善，最后發(fā)育成一個(gè)

成熟的個(gè)體。

3.生殖

當(dāng)生物體發(fā)育到性成熟后就能產(chǎn)生后代，使個(gè)體數(shù)目增多，種族得以綿延，這種

現(xiàn)象稱為生

殖（或稱為繁殖）。任何一種生物體都具有在其個(gè)體死亡之前產(chǎn)生后代的能力，

生物的這種

特征保證了種族生命的連續(xù)性。

思考：在人的一生中，同化作用和異化作用將發(fā)生什么樣的變化：

要點(diǎn)：在青少年時(shí)期，同化作用大于異化作用，是長身體的時(shí)候，成年后同化作

用與異

化作用基本平衡，成年人如果每天攝入的能量大于消耗的能量也不會(huì)再生長，但

多余的能量

則以脂肪的形式貯存在體內(nèi)，所以人到中年后常?！鞍l(fā)?！保褪沁@個(gè)道理。老年

人的衰老

不能理解為異化作用大于同化作用，老年人的同化作用與異化作用仍然基本保持

平衡，只是

進(jìn)行得比青壯年時(shí)期慢一些，當(dāng)慢到不能維持基本的生命活動(dòng)時(shí)，生命也就結(jié)束

To異化作

用大于同化作用只有在病理?xiàng)l件才能發(fā)生，如連續(xù)幾天發(fā)高燒，吃不下飯，在高

燒期間瘦了

幾斤，則在這段時(shí)間內(nèi)就處于異化作用大于同化作用的狀態(tài)，但這種情況不能長

期維持下去，

不然有生命危險(xiǎn)。人在“發(fā)?！焙鬁p肥，就是人為地控制能量的攝入，使每天消耗

的能量大

于攝入的能量，促成異化作用大于同化作用，才能真正達(dá)到減肥的目的。

（五）生物體都有遺傳、變異的特性：

遺傳性是指子代與親代相似的現(xiàn)象，它是由生物體的遺傳物質(zhì)決定的，而變異是

子代與

子代之間或子代與親代之間出現(xiàn)差異的現(xiàn)象。

遺傳和變異是對立統(tǒng)一的關(guān)系。在遺傳的基礎(chǔ)上發(fā)生變異，生物體某些變異的特

征又能

夠遺傳。

遺傳和變異都是普遍的生命現(xiàn)象，二者是同時(shí)存在的。遺傳是相對和保守的，遺

傳能保

持物種的相對穩(wěn)定；變異是絕對的和運(yùn)動(dòng)的，變異能使生物產(chǎn)生新的性狀，導(dǎo)致

生物的變化

發(fā)展。遺傳和變異再加上長期的自然選擇就導(dǎo)致了整個(gè)生物界的不斷發(fā)展、進(jìn)化、

形成了生

物的適應(yīng)性和多樣性。

（六）生物體都能適應(yīng)一定環(huán)境，也能影響環(huán)境

生物對環(huán)境的適應(yīng)表現(xiàn)在生物體的結(jié)構(gòu)和功能適合于該生物在一定環(huán)境條件下的

生存

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和延續(xù)，如鳥類的形態(tài)結(jié)構(gòu)適合于空中飛行，被子植物的花及傳粉過程適于在陸

地環(huán)境中進(jìn)

行有性生殖等。如果生物不能適應(yīng)環(huán)境，就會(huì)被環(huán)境所淘汰。

生物體的適應(yīng)性是某種生物對某一特定環(huán)境的大體的適應(yīng)，世界上沒有哪一種生

物在任

何時(shí)候適應(yīng)所有的環(huán)境，所以，生物的適應(yīng)性是相對的。

生物對環(huán)境的適應(yīng)有兩個(gè)方面的涵義：①生物體的結(jié)構(gòu)都適合于一定的功能，如

鳥翅的

構(gòu)造適于飛翔，鯨的鰭適于游泳等；②生物的結(jié)構(gòu)和功能適合于該生物在一定環(huán)

境條件下的

生存和延續(xù)，如魚的體形和用細(xì)呼吸適于在水中生活，被子植物的花及傳粉過程

適于在陸地

環(huán)境中進(jìn)行有性生殖等。適應(yīng)是生物對某一特定環(huán)境的適應(yīng)，世界上沒有邪一種

生物能適應(yīng)

所有的環(huán)境。

生物體的生命活動(dòng)也能影響環(huán)境，如自地球上進(jìn)化出光能自養(yǎng)型植物后，就能將

水中的

化合態(tài)的氧轉(zhuǎn)變成自由態(tài)的氧氣，這樣就慢慢地把原始的還原型大氣轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在

的氧化型大

氣等。在當(dāng)今地球上所有的生物中，對環(huán)境的影響最大的是人，人類的90%以上

的活動(dòng)對環(huán)

境是具有破壞性的，如果人類不約束自己的行為，將會(huì)使地球的環(huán)境不斷惡化，

最后有可能

使地球環(huán)境變得不適宜于人類居住。

三、生物基本特征的相互關(guān)系

新陳代謝是生物體內(nèi)全部有序的化學(xué)變化的總稱，因此需要一定的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)

構(gòu)基

礎(chǔ)。通過新陳代謝，使生物體不斷地進(jìn)行自我更新，表現(xiàn)出生長、發(fā)育和生殖的

現(xiàn)象，而生

物在生殖過程中，又表現(xiàn)出遺傳和變異的特征。生物體只有在新陳代謝的基礎(chǔ)上,

才能對外

界的刺激表現(xiàn)出一定的應(yīng)激性；生物體只有具有應(yīng)激性，才能適應(yīng)周圍的環(huán)境。

因此，新陳

代謝是生物體進(jìn)行一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，是生物區(qū)別于非生物的最重要的標(biāo)志，

各基本特征

之間的關(guān)系可歸納如下：

四、生物科學(xué)的發(fā)展

生物科學(xué)的發(fā)展大致分為三個(gè)階段：描述性生物學(xué)階段、實(shí)驗(yàn)生物學(xué)階段和分

子生物學(xué)

階段。

1.描述性生物學(xué)階段(19世紀(jì)以前)

以描述為主，主要研究生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分類，積累資料。

闡述：西方生物學(xué)的真正開始是在16世紀(jì)資本主義形成以后。18世紀(jì)以前，

西方生物

學(xué)研究的代表人物是瑞典科學(xué)家——林奈，1775年他的重要著作《自然界系統(tǒng)》

出版，對

現(xiàn)代分類學(xué)的發(fā)展起到?jīng)Q定性作用。18世紀(jì)以后，由于物理學(xué)和化學(xué)等H然科學(xué)

的飛速發(fā)

展，特別是顯微鏡的發(fā)明和使用，以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，使生物學(xué)的研究方法有

了較大的改

進(jìn)，人們對生物的研究跨入了一個(gè)微觀領(lǐng)域——細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)。19世紀(jì)3()

年代，德

國植物學(xué)家施萊登和動(dòng)物學(xué)家施旺創(chuàng)立了“細(xì)胞學(xué)說”，為研究生物的結(jié)構(gòu)、生理、

生殖和

發(fā)育奠定了基礎(chǔ)。也為達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論奠定了理論基礎(chǔ)。1859年，達(dá)爾文

發(fā)表了《物

種起源》，科學(xué)闡明了以自然選擇為中心的生物進(jìn)化理論。沉重地打擊了神創(chuàng)論

和物種不變

論，推動(dòng)了現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，使人們對生物界有了正確的認(rèn)識(shí)。

2.實(shí)驗(yàn)生物學(xué)階段(19世紀(jì)中后期—20世紀(jì)30年代)

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用實(shí)驗(yàn)手段和理化技術(shù)考察生命過程，研究分析生命活動(dòng)的規(guī)律。

闡述：孟德爾在1856年~1864年的8年期間，用豌豆做實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行生物雜

交試驗(yàn)，

在1865年發(fā)表了《植物雜交試驗(yàn)》的論文，提出了遺傳單位是遺傳因子(現(xiàn)代遺

傳學(xué)稱為

基因)的論點(diǎn)，并揭示了兩個(gè)遺傳的基本規(guī)律——分離規(guī)律和自由組合規(guī)律，但

當(dāng)時(shí)并未引

起重視。到190()年孟德爾發(fā)現(xiàn)的遺傳規(guī)律被重新提出，標(biāo)志著生物學(xué)研究進(jìn)入到

實(shí)驗(yàn)生物

學(xué)階段。在這個(gè)階段，生物學(xué)家更多地用實(shí)驗(yàn)手段和理化技術(shù)來考察生命過程，

由于生物化

學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)等分支學(xué)科的不斷涌現(xiàn)，使生物科學(xué)研究逐漸集中到分析生命活

動(dòng)的基本規(guī)

律上來。

3.分子生物學(xué)階段(20世紀(jì)30年代以后)

主要研究與生命本質(zhì)密切相關(guān)的生物大分子——蛋白質(zhì)和核酸。

闡述：1944年美國科學(xué)家艾弗里(O.Avery,1877-1955)利用細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，

第一

次證明了DNA是遺傳物質(zhì)。1953年美國科學(xué)家沃森(J.D.Watson,1928—)和

英國科學(xué)家

克里克(F.Crick,1916—)共同提出了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，標(biāo)志著生

物科學(xué)的發(fā)展

進(jìn)入了一個(gè)新階段——分子生物學(xué)階段。

五、當(dāng)代生物學(xué)的新進(jìn)展

進(jìn)入20世紀(jì)70年代以來，生物科學(xué)的進(jìn)展更是突飛猛進(jìn)，生命科學(xué)朝著不同的

方向向

縱深發(fā)展。人們將物理、化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和研究成果用于生物學(xué)的研究，推動(dòng)生

物學(xué)由細(xì)胞

研究進(jìn)入分子研究的領(lǐng)域，取得了巨大的成就。從總體上看，當(dāng)代生物科學(xué)主要

朝著微觀和

宏觀兩個(gè)方面發(fā)展。

1.微觀方面

生物學(xué)已經(jīng)從細(xì)胞水平進(jìn)入到分子水平去探索生命的本質(zhì)。

生物工程是生物科學(xué)與工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合而興起的一門綜合性的科學(xué)技術(shù)，是以

生物科

學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)原理和工程技術(shù)手段來加工或改造生物材料，如DNA、

蛋白質(zhì)、

染色體、細(xì)胞等，從而生產(chǎn)出人類所需要的生物或生物制品。

生物工程在近些年來取得的成就有：①乙肝疫苗的研制成功和批量生產(chǎn)；②抗病

毒干擾

素和胰島素等多種生物工程藥物的研制成功和批量生產(chǎn)；③人類基因組計(jì)劃的實(shí)

施；抗病毒

和抗蟲農(nóng)作物的培育成功；④轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物新品種的培育成功和在生產(chǎn)上的推廣;

⑤在二系

雜交家稻的基礎(chǔ)上培育成功二系雜交水稻，使水稻產(chǎn)量大幅度提高；⑥生物工程

在開發(fā)能源

和環(huán)境保護(hù)等方面也有廣泛的應(yīng)用，如“石油草”的培育成功為開發(fā)能源提供了廣

闊的前景；

能夠分解石油的“超級(jí)細(xì)菌”的培育成功為凈化石油污染帶來了新的希望。

2.宏觀方面——生態(tài)學(xué)的研究

生態(tài)學(xué)是研究生物與其生存環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。

（1）人類社會(huì)面臨的生態(tài)問題

人口爆炸、環(huán)境污染、資源匱乏、能源短缺和糧食危機(jī)等問題。

（2）人類的目標(biāo)

運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的基本原理，謀求與大自然和諧相處，實(shí)現(xiàn)

社會(huì)和

經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

（3）我國已經(jīng)取得的可喜成績

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運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，推行生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)。已經(jīng)涌現(xiàn)了一批生態(tài)村、生態(tài)農(nóng)場和生

態(tài)林場，

為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展積累了經(jīng)驗(yàn)。如安徽省穎上縣小張莊的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)

經(jīng)濟(jì)發(fā)生的

變化是很值得推廣的。

六、學(xué)習(xí)高中生物課的要求和方法

1.學(xué)習(xí)高中生物課的要求

（1）掌握關(guān)于生命活動(dòng)的基本規(guī)律的基礎(chǔ)知識(shí)，了解關(guān)注知識(shí)在生產(chǎn)、生活和社

會(huì)實(shí)

踐等方面的應(yīng)用。

（2）通過學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)，使自己在科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)等方面得到

發(fā)展，

逐步形成科學(xué)的世界觀。

（3）初步學(xué)會(huì)生物科學(xué)探究的一般方法，能夠動(dòng)用所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)和方法解決

日常

生活中遇到的一些實(shí)際問題。

2.學(xué)習(xí)高中生物課的方法

（1）重在理解、勤于思考。不能滿足于單純的記憶，而是要深入理解，融會(huì)貫通。

要

善于發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題。

（2）要重視理解科學(xué)研究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法。

（3）要重視觀察和實(shí)驗(yàn)。

（4）要重視理論聯(lián)系實(shí)際。

第一章生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

第一節(jié)組成生物的化學(xué)元素

從生物體的組成上看，生物體都是由化學(xué)元素組成的。構(gòu)成生物體的基本元素都

是普遍

存在于無機(jī)自然界的C、H、O,N、P、S等元素，并不存在生命所特有的元素。

從分子水

平看，各種生物體都含有蛋白質(zhì)和核酸這兩大有機(jī)物，這是無機(jī)自然環(huán)境中所沒

有的。

一、組成生物體的化學(xué)元素

1.組成生物體的化學(xué)元素有20多種

分析玉米和人體的元素組成（干重％）可發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律：（1）組成生物體的基

本元素

是C；（2）C、H、0、N四種元素占組成元素總量的90%左右；（3）組成生物

體的化學(xué)元素

大體相同；（4）在不同的生物體內(nèi)，各種化學(xué)元素的含量相差很大。

2.大量元素和微量元素

（1）大量元素（占生物體總重量萬分之一以上的元素）：C、H、0、N、P、S、

K、Ca、

Mg等，其中C、H、O、N、P、S是組成原生質(zhì)的主要元素。（2）微量元素（是

生物生活所

必需的，但需要量很少）：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。

注意：生物體內(nèi)的大量元素和微量元素是依據(jù)含量劃分的，與其生理功能無直接

聯(lián)系，

故不可輕視微量元素的作用。

二、組成生物體化學(xué)元素的作用

1.組成生物體

C是最基本的元素，它是構(gòu)成所有有機(jī)物的骨架，C、H、O、N、P、S6種元素

是組成

細(xì)胞的主要元素，大約共占細(xì)胞總量的97%,由H和O構(gòu)成細(xì)胞中含量最多的水

分，由C、

H、0構(gòu)成糖類、脂質(zhì)，由C、H、0、N構(gòu)成蛋白質(zhì)以及由C、H、0、N、P構(gòu)

成核酸，這

些物質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要的組成物質(zhì)，也是生物體生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.調(diào)節(jié)機(jī)體活動(dòng)的元素

如離子態(tài)的Na

、Mg

2+

、Ca

2+

、Cl

、H

+

及其他離子OH

、HCO

3

、SO

4

2-

、HPO

4

2-

等。

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如人體血液中Ca

2+

濃度過低就引起肌肉抽搐，由H

+

和0H

構(gòu)成的pH的變化，能影響酶的活性。

3.與蛋白質(zhì)結(jié)合的元素

如Fe（血紅蛋白、細(xì)胞色素、固氮酶等）、Cu（細(xì)胞色素氧化酶等）、Mo（固氮

酶）、

Co（構(gòu)成維生素B

12

,在天然存在形式中，維生素B

12

可能與肽或蛋白質(zhì)相結(jié)合）、Zn（DNA

聚合酶，RNA聚合酶）、I（甲狀腺球蛋白，這是一種含碘蛋白質(zhì)，是人體內(nèi)的碘

庫）、Mn（精

氨酸酶等多種酶）。

4.微量調(diào)節(jié)元素

如B、Cr、Se、As、Ni等。這些元素是不可缺少的，又是不可替代的。如B能促

進(jìn)花

粉的萌發(fā)和花粉管的伸長，當(dāng)柱頭和花柱中積累了大量B時(shí)，有利于受精作用的

順利進(jìn)行。

在缺少B時(shí)，花藥和花絲萎縮，花粉發(fā)育不良，不能完成正常的受精作用，出現(xiàn)

“花而不

實(shí)”的現(xiàn)象。

知識(shí)拓展：

（1）磷在細(xì)胞中，磷一般是以磷酸根的形式存在，除了作為核甘酸、核酸、

磷脂、

磷蛋白等的組成成分外，在氧化磷酸化等許多代謝過程中都有磷參與。特別是三

磷酸腺甘

（ATP）,它是細(xì)胞內(nèi)最主要的能量流通物質(zhì)。細(xì)胞中磷的供應(yīng)不足，ATP、ADP

合成衰退，

會(huì)引起生物整個(gè)代謝過程的衰退。在高等動(dòng)物中，磷是骨和齒的重要成分，占總

含量75%

的磷存在于骨組織中。

（2）硫硫是甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的組成部分，因此也是蛋白質(zhì)

的組成

成分。生物體內(nèi)的硫大部分存在于各種蛋白質(zhì)中。此外，硫也是維生素B

1

、輔酶A、硫酸軟

骨素等的組成成分，因而在代謝上也很重要。

（3）鈣在細(xì)胞質(zhì)中一般以碳酸鈣的形式存在，對保持原生質(zhì)膠體的穩(wěn)定性和

調(diào)節(jié)膜

的通透性是不可缺少的。動(dòng)物血液和組織液中的鈣離子，對血的凝固和肌肉的收

縮有調(diào)節(jié)作

用。在脊椎動(dòng)物中，占總含量99%的鈣是骨和齒的組成部分。

（4）鉀鉀在動(dòng)物中多分布在細(xì)胞質(zhì)里，在體液中含量較少。它對神經(jīng)興奮的

傳導(dǎo)和

肌肉收縮有重要作用。在植物中，鉀以離子狀態(tài)存在，與細(xì)胞的滲透壓和膜電位

有關(guān)。植物

缺鉀會(huì)引起營養(yǎng)缺乏癥，必須補(bǔ)鉀后才能恢復(fù)正常。

（5）鈉鈉在動(dòng)物體內(nèi)主要以Na

+

的形式存在于體液中，細(xì)胞中含量極少。鈉離子在

調(diào)節(jié)酸堿平衡、滲透壓、心臟收縮、神經(jīng)興奮等方面是不可缺少的。在植物中，

鈉也普遍存

在，但它在生理上不如在動(dòng)物中那樣重要。

（6）鐵鐵是細(xì)胞色素、血紅蛋白和許多含鐵酶類的成分，跟氧氣的輸送、貯

藏以及

許多物質(zhì)代謝有關(guān)。植物缺鐵，葉綠素形成受阻，會(huì)引起白化病。

（7）鎂鎂是葉綠素的組成成分，是一切綠色植物光合作用所不可缺少的。在

動(dòng)物中，

鎂大部分以離子狀態(tài)存在，在呼吸的糖酵解過程中，對磷酸化酶和各種磷酸激酶

的激活是不

可缺少的。

（8）氯氯是各種細(xì)胞中都存在的元素，但主要以無機(jī)離子狀態(tài)分布于體液內(nèi)，

對滲

透壓和水分的保持有密切關(guān)系。在人體血液中，氯離子可維持平衡，使體液保持

中性。氯也

是形成胃酸的主要成分，有激活胃蛋白酶和促進(jìn)食欲的功能。

（9）銅銅是細(xì)胞色素氧化酶、血藍(lán)素等的組成部分。

（10）鋅鋅是DNA聚合酶、RNA聚合酶的組成元素。人體缺鋅易患糖尿病

等。

（11）碘甲狀腺激素是含碘的氨基酸，甲狀腺球蛋白是一種含碘的蛋白質(zhì)，

是體內(nèi)的

碘庫。

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（12）硼硼能促進(jìn)花粉管的萌發(fā)，對花粉管的伸長有重要作用。

（13）鎰精氨酸酶等多種酶的組成元素。

(14)鉆鉆是構(gòu)成維生素B

12

等的必需元素。

(15)鋁固氮酶等的組成元素。

三、生物與非生物界的統(tǒng)一性和差異性

1.生物界與非生物界的統(tǒng)一性：組成生物體的二十多種化學(xué)元素，在無機(jī)自然界

都可

以找到，沒有一種化學(xué)元素是生物界所特有的。這個(gè)事實(shí)說明，生物界和非生物

界具有統(tǒng)一

2.生物界與非生物界的差異性：組成生物體的化學(xué)元素，在生物體內(nèi)和在無機(jī)汽

然界

的含量兩者相差很大。

注意：對生物界和非生物界的內(nèi)在聯(lián)系、根本區(qū)別、以及表現(xiàn)的統(tǒng)一性和差異性

的理解，

應(yīng)抓住要點(diǎn)進(jìn)行分析。①從元素的種類看：生物界中沒有自己特有的化學(xué)元素——

生物界與

非生物界的統(tǒng)一性。②從元素的含量看：各種元素在生物界和非生物界中的含量

存在著巨大

的差異——生物界與非生物界的差異性，另外還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，各種化學(xué)元素在生

物體內(nèi)不是

簡單的堆積、組合，而是以特殊的有序的方式結(jié)合在一起體現(xiàn)出生命現(xiàn)象，這也

是生物界與

非生物界的根本區(qū)別。

第二節(jié)組成生物體的化合物

一、原生質(zhì)：

概念：細(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì)，可分化為細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核三部分。

從進(jìn)化的角度看，原生質(zhì)在結(jié)構(gòu)上，真核細(xì)胞分化為細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核三

個(gè)部分。

但原核細(xì)胞只分化出細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)兩個(gè)部分，無細(xì)胞核。

高等植物細(xì)胞的細(xì)胞壁是由原生質(zhì)向外分泌的纖維素、半纖維素和果膠組成的一

層主要

起保護(hù)作用的結(jié)構(gòu)，已離開了原生質(zhì)。一個(gè)活的動(dòng)物細(xì)胞可以理解為一團(tuán)原生質(zhì)。

原生質(zhì)是

生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，細(xì)胞是生命的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

二、構(gòu)成細(xì)胞的化合物：

組成生物的化學(xué)元素并不能直接表現(xiàn)出生命活動(dòng)，它們首先必須組成化合物，進(jìn)

而構(gòu)成

細(xì)胞，才能表現(xiàn)出生物的各項(xiàng)生命活動(dòng)。三者之間的關(guān)系如下：

一、構(gòu)成細(xì)胞的化合物

注意兩個(gè)最多：細(xì)胞中含量最多的化合物是水；細(xì)胞干重含量最多的是蛋白質(zhì)。

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無機(jī)化合物：

（一）水

1.水在細(xì)胞內(nèi)的含量

（1）含水量：約為6（）%-95%,細(xì)胞鮮重含量最多的化合物，這是原生質(zhì)中O元素

含量

最多的原因。

（2）含量變化：a.水生生物水含量〉陸生生物水含量。b.同一生物，生長旺盛、

幼嫩

部位含水量高。c.同一個(gè)體不同年齡階段含水量不同，即年輕人含水量比老年人

多。

2.水在細(xì)胞中的存在形式和功能。

（1）結(jié)合水

①定義：吸附和結(jié)合在有機(jī)固體物質(zhì)上的水，主要依靠氫鍵與蛋白質(zhì)的極性基（竣

基和

氨基）相結(jié)合形成親水膠體。多糖、磷脂也以親水膠體形式存在。這部分水不能

蒸發(fā)、不能

析離，失去了流動(dòng)性和溶解性，是生物體的構(gòu)成物。

②功能：是細(xì)胞的一種結(jié)構(gòu)成分。

（2）自由水

①概念：填充在有機(jī)固體顆粒之間的水分，可流動(dòng)、易蒸發(fā)，加壓力后可析離，

是可以

參與物質(zhì)代謝過程的水。

②功能：a.是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑，許多種物質(zhì)溶解在這部分水中；b,是細(xì)胞生活的

液體

環(huán)境；c.是細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)；d.直接參與細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)；e.自

由水的H

由流動(dòng)，也能促進(jìn)細(xì)胞物質(zhì)的運(yùn)輸。

(3)兩種存在形式的關(guān)系：

①兩者在一定條件下可以轉(zhuǎn)化。結(jié)合水中的一部分緊密擠滿在纖維狀蛋白與球狀

蛋白之

間，呈現(xiàn)非常整齊的狀態(tài)，還有一部分水分子被細(xì)胞中的親水性物質(zhì)(如蛋白質(zhì))

吸附束縛

而不易流動(dòng)，形成一層很厚的水層，這部分水也屬于結(jié)合水，距親水性物質(zhì)越近,

吸附力就

越強(qiáng)；反之，則越弱。當(dāng)吸附力小于水分子的自由能時(shí)，水分子能擺脫束縛而成

為自由水。

所以，兩者之間是可以互相轉(zhuǎn)化的。將曬干的種子放在試管中加熱，試管壁上出

現(xiàn)的水滴就

是散發(fā)出來的結(jié)合水。失去結(jié)合水的細(xì)胞將失去活性，所以，失去結(jié)合水的種子

將不再萌發(fā)。

②兩者的相對含量影響生物組織細(xì)胞的代謝速率。結(jié)合水在細(xì)胞內(nèi)與其他物質(zhì)相

結(jié)合，

含量比較穩(wěn)定，不易散失；自由水以游離的形式存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和液泡等部位。

不同的細(xì)

胞在不同的發(fā)育時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)自由水的含量有很大差異。一般的，代謝旺盛的細(xì)

胞，自由水

含量高；處于休眠狀態(tài)的細(xì)胞，自由水含量一定較低；抗旱性強(qiáng)的植物，結(jié)合水

的含量高。

隨著機(jī)體代謝情況的變化，自由水和結(jié)合水還有可能發(fā)生轉(zhuǎn)化。

思考：水是生命活動(dòng)進(jìn)行的理想介質(zhì)，水的哪些理化性質(zhì)適于作為生物體進(jìn)行生

命活動(dòng)

的介質(zhì)？

要點(diǎn)：

①采分子是極性分子，水分子總是以不穩(wěn)定的氫鍵形成一片，水的這一特性使

水分子有

了較強(qiáng)的內(nèi)聚力和表面張力。由于內(nèi)聚，水就可以在根、莖、葉的導(dǎo)管中形成連

續(xù)的水柱，

從而可以從根部一直上升到參天大樹的樹梢。由于有較高的表面張力，所以水蠅

等昆蟲能在

水面上行走。由于水分子的極性，它可以和多種極性分子和極性表面結(jié)合，這就

是水的附著

力，也是細(xì)胞內(nèi)存在的結(jié)合水的主要原因。

②水是一種極性分子使水成為一種良好的溶劑。生命系統(tǒng)中很多分子都是電解質(zhì)

或是極

性分子，如小分子的糖類、氨基酸等都能溶于水，水也由此而成為生命系統(tǒng)中各

化學(xué)反應(yīng)的

第14頁

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最理想介質(zhì)。沒有極性的分子，如脂類分子不溶于水，它們是生物膜的主要成分,

由于它們

的疏水性，膜才能存在而不被水溶解。

③水的比熱在自然界中是最高的，為1,即1g水上升I

0

C需4.184J熱量。而1g空氣上升

1

0

C只需1.046J熱量就行了。由于水能在溫度升高時(shí)吸收較多的熱量，這就使細(xì)胞

的溫度和

代謝速率得以保持穩(wěn)定。水生生物還可以由于水的這一特性而不至遭到水溫急劇

變化的沖

擊。水的蒸發(fā)熱也高，1g液態(tài)水變?yōu)槠麘B(tài)水需要2259.36J,這一特性對生物的活動(dòng)

也是有利

的，我們夏天出汗，汗水蒸發(fā)吸熱多，有利于維持體溫。植物在高溫的夏季仍能

保持低體溫，

就是由于水分子大量蒸發(fā)之故。提高水溫和水的汽化都必須打開氫鍵，使水分子

能自由運(yùn)動(dòng)，

而打開氫鍵是需要能量的。

④由于水溶液的流動(dòng)性大，水在生物體內(nèi)還起到運(yùn)輸物質(zhì)的作用，將吸收來的

營養(yǎng)物質(zhì)

運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)組織中去，并將組織中產(chǎn)生的廢物運(yùn)輸?shù)脚判蛊鞴?，排出體外。

⑤水還有一個(gè)重要的特點(diǎn)，固態(tài)的水（冰）密度比液態(tài)的水低。水溫降低時(shí)，分

子運(yùn)動(dòng)

變慢，分子間距離縮小，水密度增大。在水溫降至4

0

C時(shí)，分子間距離最小，分子運(yùn)動(dòng)最慢，

各分子間幾乎都能和另外4個(gè)水分子形成氫鍵。水溫如再下降，各水分子間彼此

又稍稍離開

以保持最大數(shù)量的氫鍵存在。水溫降至0

0

C時(shí)，水分子互以氫鍵相連而結(jié)冰，但體積略大于

等量的液態(tài)水，密度也低于液態(tài)水而漂浮于水的表層。這一特性對水生生物至為

重要。如果

冰的密度大，沉入水底，上面的水又層層結(jié)冰而下沉，水生生物將無存身之處。

此外，結(jié)冰

時(shí)散熱，冰融時(shí)吸熱，這一過程有緩沖水溫變化的作用，也有利于生物的生存。

⑥水的電離：水的一部分分子可解離成H

和OH

,H

2

OH

+

+OH

o這樣寫只是為了

方便，實(shí)際上水并不解離為游離的H

+

,而是水分子中的一個(gè)氫質(zhì)子脫離它外周的電子而跳

躍到另一個(gè)水分子上去，結(jié)果2個(gè)水分子產(chǎn)生一個(gè)帶正電的H

3

O

+

和一個(gè)帶負(fù)電的0H

H

2

O+H

2

0H

3

0

+

+0H

，純水在25

0

C時(shí)，H

+

和OH

的濃度是一樣的，都為1.0x10

-7

mol-L

pH值是以mol.L

-1

為單位的氫離子濃度的負(fù)對數(shù)。所以純水的pH=7,為中性。生物體內(nèi)的

大多數(shù)的生物化學(xué)反應(yīng)是在中性的環(huán)境中進(jìn)行的。

思考：種子在人庫前為什么要曬干處理？

要點(diǎn)：對于一個(gè)活的細(xì)胞而言，自由水含量的多少對于細(xì)胞的生命活動(dòng)有著重要

的影響。

一般情況下，細(xì)胞的生命活動(dòng)隨自由水含量的卜降而降低。植物的一些胚性細(xì)胞,

如種子，

在曬干后，在自由水幾乎盡失的情況下，種子的生命活動(dòng)基本停止，但胚性細(xì)胞

的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

不被破壞，細(xì)胞還未失去活性，當(dāng)種子吸水后就能很快恢復(fù)生命活動(dòng)。如果種子

沒有曬干，

種子呼吸作用就比較旺盛，消耗種子中貯存的大量有機(jī)物，從而縮短種子的貯存

壽命；另外，

種子因呼吸作用旺盛提供的能量多，就造成種子萌發(fā)而出現(xiàn)霉變。所以，種子入

庫時(shí)要盡量

減少自由水的含量，但如果將干種子中的結(jié)合水也趕走（如烘烤種子），胚性細(xì)

胞的結(jié)構(gòu)就

會(huì)被破壞，種子也就死亡了。

二、無機(jī)鹽

1.無機(jī)鹽在細(xì)胞中存在狀態(tài)：

大多數(shù)無機(jī)鹽在細(xì)胞中以胱幼刺嬖淞H纖貉衾胱佑蟆a

、Ca

2+

、Mg

2+

、Fe

2+

、

Fe

3+

，陰離子有Cl

、SO

4

2-

、PO

4

3-

、HCO

3

等。少數(shù)不以離子形式而以其他形式存在。如：N

元素形成的“-NH

2

構(gòu)成了氨基酸的一個(gè)官能團(tuán)，在蛋白質(zhì)中參與了肽鍵的構(gòu)成，N也是構(gòu)成

其他有機(jī)物的成分，在有機(jī)物中并不電離成離子?！?/p>

2.無機(jī)鹽的功能：

（1）是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分。有些無機(jī)鹽是細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的組成成分。例如

Mg

2+

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是葉綠素分子的必需的成分，沒有Mg

2+

就不能合成葉綠素，植物的葉片就會(huì)發(fā)黃；Fe

2+

是血

紅蛋白的主要成分，血紅蛋白的功能是運(yùn)輸氧氣和部分二氧化碳，缺少血紅蛋白，

人就會(huì)患

貧血；碳酸鈣是動(dòng)物和人體的骨、牙齒中的重要成分。

（2）參與并維持生物體的代謝活動(dòng)。有些無機(jī)鹽離子是酶、激素或維生素的重要

成分。

如含鋅的酶最多，已知有70多種酶的活動(dòng)與鋅有關(guān)；鉆是維生素B

12

的重要成分，參與核酸

的合成；哺乳動(dòng)物的血液中必須含有一定量的鈣鹽，如果鈣鹽的含量過低，就會(huì)

出現(xiàn)抽搐（習(xí)

慣上稱抽筋），另外，鈣鹽也與血液凝固有關(guān)。它是與血液凝固有關(guān)的酶的活化

中心，沒有

了Ca

2+

,與血液凝固有關(guān)的酶就沒有了催化能力，血液中的纖維蛋白原就不能轉(zhuǎn)變?yōu)槔w

維蛋

白，血液也就不會(huì)凝固。所以，醫(yī)生為防止血液凝固，常在抽取病人的血液后，

加入抗凝劑

——檸檬酸鈉或草酸鈉。檸檬酸鈉或草酸鈉與血液中的Ca

2+

發(fā)生反應(yīng)生成檸檬酸鈣或草酸鈣

沉淀，從而除去了血液中的Ca

2+

(3)維持細(xì)胞的滲透壓和酸堿平衡。例如鉀、鈉離子能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外滲透壓，從

而維

持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能。

體內(nèi)平衡是細(xì)胞能有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和功能，生物能維持正常的代謝和生理活動(dòng)的必

要條

件。有關(guān)體內(nèi)平衡的內(nèi)容很復(fù)雜，情況多變。其中三個(gè)主要方面與無機(jī)鹽含量的

穩(wěn)定有密切

關(guān)系。

①滲透壓的平衡：細(xì)胞內(nèi)外的無機(jī)鹽的含量維持原生質(zhì)滲透壓的重要因素。

②酸度平衡(即pH平衡)：pH值調(diào)節(jié)著細(xì)胞的一切生命活動(dòng)，它的改變影響著

原生質(zhì)

組成物的所有特性以及在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一切反應(yīng)。例如，各種蛋白質(zhì)對于pH的改

變異常敏

感，人體血漿pH值降低0.5個(gè)單位，立即發(fā)生酸中毒。無

機(jī)離子如

等組成重要的緩沖體系來調(diào)節(jié)并維持pH平衡。

??

9

33242

2

4

//HCOCOHPOHHPO和

③離子平衡：動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)外的Na

+

/K

+

/Ca

2+

的比例是相對穩(wěn)定的。細(xì)胞膜外Na

+

高、

K

4-

低，細(xì)胞膜內(nèi)K

+

高、Na

+

低。K

4-

、Na

+

這兩種離子在細(xì)胞膜內(nèi)外分布的濃度差，是使

細(xì)胞可以保持反應(yīng)性能的重要條件。此外，在細(xì)胞膜外Na

+

多Ca

2+

少時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞會(huì)失去穩(wěn)

定性，對于外來刺激會(huì)過于敏感等等。

有機(jī)物

（三）糖類：

1.組成元素：只有C、H、0

2.化學(xué)名稱：多羥基醛或酮，或稱碳水化合物。一般可表示為Cn（H

2

O）m,但也有例外

如脫氧核糖為C

5

H

10

O

4

O

3.糖的種類：

類別概念主要糖類舉例

五碳糖核糖（C

5

H

10

O

5

）：是構(gòu)成核糖核酸（RNA）的主要成分

脫氧核酸（C

5

H

10

O

4

）：是構(gòu)成脫氧核糖酸（DNA）的主要成

分單糖

是指不能水

解的糖

六碳糖葡萄糖（C

6

H

12

O

6

):是綠色植物光合作用的產(chǎn)物，是重要的

能源物質(zhì)，常見的果糖和半乳糖也是單糖。

蔗糖分子式：(C

12

H

22

0

11

),在甘蔗和甜菜中含量較多。

麥芽糖分子式：(C

12

H

22

O

11

),在發(fā)芽的谷粒中含量較多。二糖

是指水解能

生成二分子

單糖的糖乳糖分子式：(C

12

H

22

0

11

),在動(dòng)物的細(xì)胞中，如乳汁里含量較多。

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淀粉分子式：KC

6

H

10

O

5

)

n

1，是植物細(xì)胞中重要的貯存能量的物質(zhì)

纖維素分子式：KC

6

H

10

O

5

）

n

],是植物細(xì)胞壁的主要成分，起支持和

保護(hù)作用

多糖

是指水解后

能夠生成許

多單糖的糖

（是自然界

含量最多的

糖）

糖元

分子式：KC

6

H

1（）

0

5

）

n

],存在于動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，主要在

肝臟和肌肉中，分別稱為肝糖元和肌糖元。

根據(jù)上表的內(nèi)容，找出動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞特有的糖類分別是哪些？

動(dòng)物細(xì)胞特有的糖：乳糖（二糖）、糖元（多糖）。

植物細(xì)胞特有的糖類：蔗糖（二糖）和麥芽糖（二糖）、淀粉和纖維素（多糖）。

4.糖類的功能:

糖類是生物體的主要能源和碳源物質(zhì)：糖類物質(zhì)可以通過分解而放出能量，這是

生命活

動(dòng)所必需的。糖類還可以在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化成其他化合物（如某些氨基酸、核甘酸、

脂肪酸等），

并提供碳原子和碳鏈骨架，是構(gòu)成組織和細(xì)胞的成分。（2）糖類與生物體的結(jié)構(gòu)

有關(guān)：纖維

素和殼多糖都不溶于水，有平坦伸展的帶狀構(gòu)象，并且堆砌得很緊密，所以它們

彼此之間的

作用力很強(qiáng)，適于作強(qiáng)韌的結(jié)構(gòu)材料。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分。殼多糖

是昆蟲等生

物體外殼的主要成分。細(xì)菌的細(xì)胞壁由剛性的肽聚糖組成，它們保護(hù)著細(xì)胞膜免

受機(jī)械力和

滲透作用的損傷。細(xì)菌的細(xì)胞壁還使細(xì)菌具有特定的形狀。（3）糖類是儲(chǔ)藏的養(yǎng)

料：糖類以

顆粒狀態(tài)儲(chǔ)存于細(xì)胞質(zhì)中，如植物的淀粉、動(dòng)物肝臟和肌肉中的糖元。（4）糖類

是細(xì)胞通訊

識(shí)別作用的基礎(chǔ)：細(xì)胞表面可以識(shí)別其他細(xì)胞或分子，并接受它們攜帶的信息，

同時(shí)細(xì)胞也

通過表面上的一些大分子來表現(xiàn)其本身的活性。細(xì)胞與細(xì)胞之間的相互作用，是

通過一些細(xì)

胞表面復(fù)合糖類中的糖和與其互補(bǔ)的大分子來完成的。（5）糖類具有潤滑保護(hù)作

用：黏膜分

泌的黏液中有黏稠的黏多糖，可以保護(hù)潤滑的表面。關(guān)節(jié)腔的滑液就是透明質(zhì)酸

經(jīng)過大量水

化而形成的黏液。

思考：在臨床上，醫(yī)生常給病人點(diǎn)滴輸入葡萄糖液，這樣做起什么作用？為什么？

要點(diǎn)：葡萄糖是人體細(xì)胞中主要的能源物質(zhì)，人在病理狀態(tài)下，體內(nèi)的分解代謝

往往高

于合成代謝（葡萄糖會(huì)大量消耗），點(diǎn)滴輸入葡萄糖，可起到給病人提供營養(yǎng)增

加能量的作

用。因葡萄糖氧化分解時(shí)釋放出大量的能量可供病人生命活動(dòng)的需要，有利于早

日康復(fù)。

思考：發(fā)芽的蠶豆炒熟后吃起來帶有甜味，米飯和饅頭在嘴里多嚼一會(huì)兒也會(huì)感

到有甜

味，這是為什么？

要點(diǎn)：在蠶豆的子葉中貯存的營養(yǎng)物質(zhì)主要是淀粉，在蠶豆種子萌發(fā)過程中，淀

粉開始

被淀粉酶分解成麥芽糖，再被轉(zhuǎn)運(yùn)到胚，供胚萌發(fā)時(shí)利用。萌發(fā)的種子中一部分

淀粉被轉(zhuǎn)變

成了麥芽糖是發(fā)芽的蠶豆帶有甜味的主要原因。米飯和饅頭中的主要成分是淀粉,

在咀嚼過

程中，被唾液中的唾液淀粉酸分解成麥芽糖，故有甜味。

思考：“所有的糖都是甜的”這句話對不對？

要點(diǎn)：不對。能夠使人產(chǎn)生味覺的糖必須是溶解于水的，淀粉、糖元和纖維素等

多糖是

不溶解于水的，所以不可能產(chǎn)生甜味?？扇苄缘男》肿犹堑奶鹞兑惨蚍N類不同有

很大的區(qū)別，

如常見的麥芽糖、蔗糖等有很高的甜度，但乳糖的甜度卻很低，幾乎感覺不到。

葡萄糖、果

糖向‘甜度較高，但其他類型單糖的甜度就低很多。

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注意：（1）單糖、二糖、多糖的關(guān)系

合成合成

單糖二糖多糖如：葡萄糖、麥

芽糖、淀粉（或糖元）的關(guān)系：

水解水解

合成合成

C

6

H

12

O

6

C

12

H

22

O

11

（C

6

H

10

O

5

）

n

水解水解

（2）糖類的化學(xué)式中如有—C—H,則該糖屬于可還原性糖。

O

II

（3）糖類是主要的能源物質(zhì)，但某些糖類也具有其它的功能，如貯存養(yǎng)料、細(xì)胞

識(shí)別、

潤滑保護(hù)等功能。

參考資料：糖

糖是多羥基的醛或酮，甘油不是糖，因?yàn)楦视头肿由蠜]有醛基或酮基。

1.單糖

根據(jù)碳原子數(shù)的多少，分別稱為丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。生物體內(nèi)的單糖構(gòu)

型都是

D型的。

丙糖是含有三個(gè)碳原子的糖，比較重要的丙糖有D-甘油醛和二羥基丙酮。它

們的磷

酸酯是糖代謝中的重要中間產(chǎn)物。如光合作用中的五碳化合物（1,5-二磷酸核酮

糖）固定

co

2

后生成的三碳化合物是3-磷酸甘油酸，在ATP和NADPH的還原下生成3-磷酸甘

油醛，

在糖酵解過程中，1,6-二磷酸果糖在醛縮酶的催化卜生成3-磷酸甘油醛和磷酸二

羥丙酮。

丁糖含有四個(gè)碳原子，自然界中常見的丁糖有D-赤鮮糖和D-赤鮮酮糖。它們

的磷酸

酯也是糖代謝過程中的重要中間產(chǎn)物。

戊糖含有五個(gè)碳原子。自然界中存在的戊糖主要有核糖、脫氫核糖、木糖和

阿拉伯糖。

還有核酮糖和木酮糖是糖代謝過程的重要中間產(chǎn)物。阿拉伯糖是粘質(zhì)、樹膠、果

膠質(zhì)與半纖

維素的組成成分，木糖是植物粘質(zhì)、樹膠及半纖維素的組成成分。酵母菌不能將

阿拉伯糖和

木糖發(fā)酵。核糖和脫氫核糖是核酸的組成成分，它的衍生物是核醇，是某些維生

素與輔酶的

組成成分。

己糖含有六個(gè)碳原子，重要的有葡萄糖、半乳糖、甘露糖等。

2.雙糖（二糖）

是由兩個(gè)單糖縮合形成的糖。

麥芽糖大量存在于發(fā)芽的谷粒中，特別是麥芽中。淀粉、糖原被淀粉酶水解

后也可產(chǎn)

生少量麥芽糖。麥芽糖是由兩個(gè)葡萄糖分子縮合、失水形成的。糖背鍵的鍵型是

a-1,4-糖

甘鍵。麥芽糖具有還原性。

蔗糖日常使用的糖主要是蔗糖。甘蔗、甜菜、胡蘿卜和有甜味的果實(shí)（如香

蕉、菠蘿

等）里面都富含有蔗糖。蔗糖是由葡萄糖和果糖各一分子按a、P-1,4-糖昔鍵鍵型

縮合、

失水形成的。它是植物體內(nèi)糖的運(yùn)輸形式。味甜，不具還原性。

乳糖它是哺乳動(dòng)物乳汁中主要的糖。牛乳含乳糖4%,人乳中含乳糖5%-7%,

這是乳

嬰食物中惟一的糖。是由葡萄糖和半乳糖縮合、失水形成。乳糖不易溶解，味不

甜，具有還

原性。

纖維二糖它是纖維素的基本結(jié)構(gòu)單位。水解纖維素可得到纖維二糖，是由二

分子葡萄

糖按0-1，4-糖苜鍵型縮合、脫水形成。

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3.多糖

淀粉淀粉幾乎存在于綠色植物的多數(shù)組織中，光照下，它在葉中積累，長時(shí)

間置于黑

暗下，則降解供能。淀粉以顯微鏡下可見大小的顆粒大量存在植物種子（如小麥、

水稻和玉

米等）、塊莖（如薯類）以及干果（如栗子、白果等）中，也存在于植物的其他

部位。它是

植物營養(yǎng)物質(zhì)的一種貯存形式。各種作物淀粉含量不同，就是同種作物，也因品

種、氣候、

土壤等條件變化而有所不同。

淀粉在酸和體內(nèi)淀粉酶的作用下被降解，其最終水解產(chǎn)物是葡萄糖。這種降解過

程是逐

步進(jìn)行的：

淀粉一紅色糊精一無色糊精-麥芽糖-葡萄糖一遇碘顯（紫藍(lán)色）（紅色）（不

顯色）（不

顯色）

用熱水溶解淀粉時(shí)，可溶的一部分為“直鏈淀粉”，另一部分不能溶解的為“支鏈淀

粉”。

直鏈淀粉中的葡萄糖分子均以a-1,4-糖昔鍵型連接，約有250-300個(gè)葡萄糖脫水

縮合形成。

通常卷曲成螺旋形。遇碘呈紫藍(lán)色。主要以a-1,4-糖背鍵型連接，在分支點(diǎn)上以a-1,

6-

糖昔鍵相連，大小相當(dāng)于6000個(gè)葡萄糖分子組成。支鏈淀粉的分支短鏈平均為

24-30個(gè)葡

萄糖殘基。遇碘顯紫紅色。一般淀粉都含有直鏈淀粉和支鏈淀粉，玉米淀粉、馬

鈴薯淀粉分

別含7%和20%的直鏈淀粉，其嗖課晃只吹砰邸S械牡肝鄭匚緡疵祝J課只吹

肝鄭？而有的豆類淀粉則全為直鏈淀粉。淀粉除供食用外，工業(yè)上用途很廣，如通

過發(fā)酵制造酒精

和通過水解制糖等。

糖元是動(dòng)物細(xì)胞和細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能源的一種貯存形式，其作用與淀粉在植物中

的作用一

樣，故有“動(dòng)物淀粉”之稱。它在高等動(dòng)物組織內(nèi)分布很廣，肝臟和骨骼肌中貯量

最為豐富，

分別占它們濕重的5%和70公斤的人肝和骨骼肌糖元分別為9（）克和335（）

克。在

肝臟中，有效葡萄糖過量時(shí)，即轉(zhuǎn)化為肝糖元貯存；為維持血糖正常水平，肝糖

元又可降低

為葡萄糖。肝糖元的合成和分解依據(jù)血糖水平的高低。其他組織僅為自身功能利

用糖元。細(xì)

菌生存條件受限制時(shí)，或處于靜止?fàn)顟B(tài)下，細(xì)菌發(fā)生糖元積累（假定培養(yǎng)基中碳

源供應(yīng)豐富）。

細(xì)菌糖元用于供能和供碳。

干燥狀態(tài)下，糖元呈無定形粉末狀。糖元與碘作用顯棕紅色。其結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉

相似，

主要是葡萄糖按a-l,4-糖背鍵型縮合、失水形成，另有一部分支鏈可通過a-1,6-

糖昔鍵

型連接。每個(gè)分枝平均長度相當(dāng)于12-18個(gè)葡萄糖殘基。在生物體內(nèi)，它能酶促

合成和降解。

纖維素纖維素是地球表面天然的，最豐富的有機(jī)化合物，它占植物界碳含量

的50%

以上。最純的纖維素來自棉花，它含高于90%的纖維素。纖維素與淀粉一樣是一

種復(fù)雜的多

糖。大小相當(dāng)于8000-10000個(gè)葡萄糖殘基。不溶于水，但在酸的作用下發(fā)生水

解，經(jīng)過一

系列中間產(chǎn)物，最后形成葡萄糖。

纖維素一纖維素糊精一纖維二糖一葡萄糖

纖維素是由許多葡萄糖分子以隹1,4-糖昔鍵連接而成的直鏈。直鏈彼此平行。鏈

間葡

萄糖的羥基之間極易形成氫鍵，再加上半纖維素、果膠、木質(zhì)素的粘結(jié)作用，使

完整的纖維

具有高度不溶于水的性質(zhì)，是植物支持組織的主要成分。

動(dòng)物的消化腺中不分泌纖維酶，不能直接消化纖維素。反芻動(dòng)物的胃及其他食草

動(dòng)物的

盲腸中有微生物、原生動(dòng)物等，通過它們的發(fā)酵作用可將纖維素分解。

菊糖和瓊脂菊糖是多聚果糖，主要存在于菊科植物的根部，如菊芋的塊莖中

就含有大

量的菊糖。瓊脂主要成分是多聚半乳糖。瓊脂在科學(xué)研究上常用作培養(yǎng)微生物的

培養(yǎng)基組分，

也是電泳、免疫擴(kuò)散的支持物，食品工業(yè)中常用來制造果凍、果醬等。1%-2%的

瓊脂在常溫

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天津一中網(wǎng)校同步教學(xué)——年級(jí)：高二科目：生物教師：王健

2006-200