第1讲生命的物质基础Word文件下载.docx
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分子式
分布
生理功能
单糖
五碳糖
六碳糖
二糖
蔗 糖
麦芽糖
乳 糖
动物细胞
多糖
淀 粉
纤维素
糖 元
主要作用
生物体进行生命活动的
4．脂质 （组成元素：
脂肪
类脂
磷脂
是构成 的重要成分。
固醇类
对生物体正常的新陈代谢和生殖过程起调节作用
5．蛋白质
化学结构（用图示方法表示多肽形成过程）
（2）蛋白质的分子结构
空间结构：
肽链经过螺旋、折叠、缠绕形成具有一定空间结构的蛋白质分子
多样性：
（3）蛋白质的主要功能
类型
功能
举例
结构蛋白
许多蛋白质是构成细胞和生物体的成分
调节蛋白
对细胞和生物体的生命活动有重要的调节作用
通透蛋白
对物质透过细胞膜或细胞内的膜结构有重要作用
免疫蛋白
与侵入人或高等动物体内的抗原物质进行特异性结合
组成元素：
6．核酸
①核酸的化学组成
基本组成单位：
②核酸的分类、分布及功能
简称
基本组成单位
功能
脱氧核糖核酸
核糖核酸
命题研究
考点搜索
出题方向
解题策略
组成生物体的化学元素及其作用。
（2002年）
考查对组成生物体的化学元素作用的识记能力。
要理解在生命体中，元素一般组成化合物，化合物构成特定的结构，体现出相应的生理功能。
组成生物体的六类化合物及其作用。
（2001年）
考查对生物体内自由水和结合水的相互关系和功能的理解情况。
要理解自由水和结合水在细胞内可以相互转化，同时细胞内自由水含量越高，细胞的生命活动越旺盛。
考查区分不同有机化合物的元素组成的能力。
要对常见的几类有机化合物的元素组成加以比较。
检测对氨基酸的结构通式和缩合反应原理的理解能力。
要能熟记氨基酸的结构通式，理解缩合反应原理、相关物质的量的变化规律。
考查比较DNA和RNA的基本组成单位及其化学组成上的差异的能力。
要理解组成DNA和RNA基本单位的两类核苷酸最主要区别是所含的五碳糖不同。
考查对蛋白质分子和核酸分子在结构和功能存在的多样性的理解情况。
要注意区分蛋白质和核酸中存在的多样性，而它们的基本组成单位氨基酸和核苷酸却没有多样性。
提分关键
1．生物体生命活动的物质基础是什么？
答：
自然界中的任何生物都是由化学元素组成的，在细胞中可找到至少62种元素，其中重要的有24种，这些元素按其在生物体内的含量不同可以分为大量元素和微量元素。
但不管含量的多少，这些必需元素在生物体内都有不可替代的作用，没有这些元素，生物体就不能表现出相应的生命活动，甚至呈现出一定的病症。
从这个方面说，这些化学元素是生物体生命活动的基础。
组成生物体的化学元素虽然在生物体内都有一定的生理作用，但是单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能，这些元素只有在活的生物体的特定结构基础上，有机地结合成各种化合物，这些化合物与其他的物质按照一定的方式有机地结合起来，才能表现出生物体和细胞的生命现象。
如蛋白质、核酸、糖类、脂质等化合物有机地结合在一起才能体现出生物体的生命活动，因此，这些化合物也是生命活动的物质基础。
组成生物体的基本的化学元素和由这些元素构成的化合物是生物体生命活动共同的物质基础。
2．如何区分结合水和自由水？
生物体内大部分水以游离形式存在，可以参与细胞内化学反应，这样的水分子叫自由水。
如植物细胞液中的水、动物组织液中的水、人体血浆中的水，都是自由水。
自由水是细胞内良好的溶剂，许多物质都溶解在水中。
水溶液在生物体内流动，可以把营养物质运送到各个细胞。
同时，也把细胞代谢中产生的废物运送到排泄器官或直接排出体外。
细胞内与亲水性大分子物质（如蛋白质、淀粉、糖元、纤维素等）结合而不能参与细胞内化学反应的水分子，叫结合水。
这些物质的表面有许多亲水性基团（极性基团、带电基团），这些基团对水有吸引力，从而在这些分子表面形成水膜。
被亲水性物质的亲水基团吸附着的水便失去了流动性。
如鸡蛋清里所含的水，用水浸过的黄豆中所含的水，都与蛋白质分子结合形成水合蛋白，属于结合水。
自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化，如血液凝固时，部分自由水转变为结合水。
当生物体内的结合水向自由水转化时，体内自由水比例升高，新陈代谢就越旺盛；
而当自由水向结合水转化较多时，自由水比例减小，新陈代谢的强度就会下降，但抗逆性（抗寒、抗热等特性）就会提高，这与结合水沸点高、冰点低的特性有关。
可见，生物体内水分的存在状态，对于生命活动有重大的调控作用。
3．如何区分细胞中的能源物质、主要能源物质、直接能源物质和高能化合物？
在细胞中，糖类、脂肪、蛋白质都是有机物且含量较多，贮存着大量的化学能。
当其被氧化分解时，这些化学能就释放出来，供生命活动所利用，因此它们都是能源物质。
但在正常情况下，糖类分解供能约占总能量的70％以上，因此，糖类是生命活动的主要能源物质。
具体地说，葡萄糖是细胞内的重要能源物质，糖类中的淀粉是植物细胞中贮存能量的物质，糖元是动物细胞中贮存能量的物质。
脂肪分子中贮存的能量多（每克糖类或蛋白质完全氧化时放出17.15KJ的能量，每克脂肪完全氧化时放出38．91KJ的能量，是同质量的糖类、蛋白质的2倍还多），是理想的贮能物质，所以脂肪主要是生物体的贮能物质。
蛋白质在细胞内主要是结构物质和调节物质，虽也少量地分解供能，但供能比例小，所以是能源物质，但不是主要能源物质。
若动物长时间严重饥饿，就会大量分解蛋白质作为能源物质，但这样会破坏细胞和生物体的基本结构，使生物体不能维持正常的新陈代谢，从而危及生命。
细胞中还有高能化合物如ATP，它们的分子中有高能键。
ATP水解时可放出较多的能量，直接为生命活动供能，所以ATP是直接能源物质。
4．如何区分酶、激素、维生素？
从来源上看：
酶和激素都是由活细胞产生的，而维生素在动物体内一般不能合成，主要是从食物中摄取，只有少数种类的维生素可以在机体内转化而来，如在人体表皮细胞内含有一种胆固醇，经日光照射后能转变成维生素D。
从化学本质上看：
绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA。
激素的种类很多，有的是蛋白质类激素，如胰岛素；
有的是固醇类，如性激素。
而维生素是可溶性的小分子有机物。
从功能上看：
酶是生物催化剂，起催化作用；
激素对生物体的新陈代谢、生长发育等生命活动起着调节作用；
维生素主要是维持人体的正常生长发育。
这三类物质尽管它们的来源不同，结构和功能各异，但它们在人体内的含量都很少，对正常的生命活动都起着重要的作用，它们都是高效能的物质。
名师点拨
例1（2002年天津理综卷）磷是存在于自然界和生物体内的重要元素，磷在叶绿体的构成和光合作用中的作用有：
（1）。
（2）。
（3）。
考点分析本题考查的重点是组成细胞的主要元素及其功能，这种直接考元素的题型高考题出现次数不多，主要是因为单纯考元素显得单调呆板，但这部分知识通常会与其它知识点如组成细胞的化合物、新陈代谢、遗传与变异等方面结合起来考，不能忽视，如“写出3种与光合作用有关的矿质元素的符号以及它们在光合作用中的作用。
”
解题思路本题中磷是细胞内磷酸和磷脂的组成元素，而磷酸又是合成ATP和核苷酸所必需的，磷脂是合成细胞膜的成分。
再结合叶绿体的功能及在其内部发生的生化反应来思考，不难发现光合作用也与磷元素有关，光合作用的光反应阶段水被分解成氢与氧，氧以分子状态释放，而氢被NADP＋携带以参与暗反应中的还原过程。
解这种题要学会思考、联系、归纳、总结，还要学会组织合适的语言进行表达才能得高分。
本题正确答案是
（1）磷是叶绿体双层膜和基粒膜系统的构成成分。
（2）磷是叶绿体DNA的组成成分。
（3）磷是ATP的成分，而ATP是叶绿体内能量转换的重要工具。
（4）磷在光合作用的物质转运方面有重要作用。
以上4点答其中3条即可。
失分陷阱错误原因主要是考虑不周全，复习中没有建立完善的知识网络结构。
例2下列植物细胞中结合水的相对含量最大的是
A．休眠的蚕豆子叶细胞B．玉米的胚乳细胞
C．洋葱根尖分生区的细胞D．成熟柑橘的果肉细胞
考点分析本题考查生物体内结合水和自由水的相互关系。
解题思路结合水是水与细胞内的其他物质相结合形成的，能与水结合的主要是一些亲水性物质。
结合水是细胞结构的主要组成成分，大约占细胞内全部水分的4.5％。
由此可见，结合水在细胞内的含量是较少的。
题目中提供的四个选项中，蚕豆由于处于休眠状态，其细胞内的自由水大量散失，因此结合水的相对含量就增加了。
而其他结构的细胞都是处于正常状态的活细胞，其细胞内自由水的含量都远高于休眠细胞中的含量，而结合水的相对含量就比较低了。
本题正确答案是A。
失分陷阱错选B，误以为胚乳细胞中淀粉含量高，亲水性强形成的结合水多。
实际上，正常状态下的活细胞中结合水的含量都大致相同。
错选C，误以为分生区细胞内没有大液泡，自由水含量少，结合水含量多，不是只有液泡内才含有自由水。
例3（2001年全国理综卷）种子萌发的需氧量与种子所贮藏有机物的元素组成和元素比例有关，在相同条件下，消耗同质量的有机物，油料作物种子（如花生）萌发时需氧量比含淀粉多的种子（如水稻）萌发时的需氧量
A．少B．多C．相等D．无规律
考点分析本题综合性强，主要考查了种子的成分、脂肪和淀粉的元素组成和元素比例、种子萌发与呼吸作用的关系，同时考查推理能力。
解题思路首先要弄清楚O2的作用是与细胞呼吸过程中产生的H结合生成H2O，并释放出大量能量，为生命活动提供能量。
其次要知道油料作物种子含脂肪较多，水稻等谷类种子含淀粉多，因此答题关键是计算氢碳比，脂肪分子的分子式为C57H110O6，氢碳比（H/C）为1.93。
淀粉的分子式为（C6Hl0O5）n，氢碳比（H/C）为1.67。
脂肪分子的H/C的值比淀粉分子的H/C的值大。
有氧呼吸时，O2的作用是与H结合生成H2O，因此，消耗同质量的有机物，H/C的值大的物质需氧量大。
种子萌发时，呼吸作用（主要是有氧呼吸）增强。
因此，相比之下，脂肪彻底氧化分解时，产水多，需氧多，可以放出更多的能量。
油料作物种子（如花生）萌发时需氧量比含淀粉多的种子（如水稻）萌发时的需氧量多。
因此，本题正确答案是B。
失分陷阱本题的知识综合得比较紧密，关系复杂，条件隐蔽，难度较大。
失分原因主要在审题时对于题干中给出的信息挖掘不够，没有把种子萌发的“需氧量”与已知的细胞呼吸内容联系起来，没有把两种种子所贮藏葡萄糖和脂肪的元素组成和元素比例进行比较。
例4 一个由n条肽链组成的蛋白质分子共有m个氨基酸，该蛋白质分子完全水解共需水分子
A．n个B．m个C．（m+n）个D．（m-n）个
考点分析本题考查氨基酸通过缩合反应生成多肽的过程，同时考查构建模型的能力。
解题思路首先要明确氨基酸缩合的方式。
在氨基酸分子缩合成蛋白质过程中，每两个氨基酸分子缩合失去一分子水而形成一个肽键。
若某蛋白质只有一条肽链，含有m个氨基酸，则脱去m-1个水分子，形成m-1个肽键。
若某蛋白质含两条肽链，含有m个氨基酸，则脱去m-2个水分子，形成m-2个肽键。
依次类推，某蛋白质含n条肽链，共含m个氨基酸，则脱去m-n个水分子，形成m-n个肽键。
反过来，由蛋白质完全水解成氨基酸的化学反应过程中需要水分子参与。
每个肽键（一C0一NH一）水解成一COOH和一NH2需一分子水。
蛋白质分子中含多少肽键，就要加多少水分子才能使之完全水解。
故蛋白质中含m-n个肽键，就需水分子m-n个，也就是说缩合时脱去m-n个水分子，蛋白质水解时就需要m-n个水分子。
本题正确答案是D。
失分陷阱不理解氨基酸缩合成多肽链的过程与多肽链完全水解为氨基酸之间的内在联系。
例5 由DNA分子蕴藏的信息所支配合成的RNA在完全水解后，得到的化学物质是
A.氨基酸、葡萄糖、碱基B.氨基酸、核苷酸、葡萄糖
C.核糖、碱基、磷酸D.脱氧核糖、碱基、磷酸
考点分析本题考查的是RNA的组成单位及其组成单位的化学组成。
属于理解性题目，同时考查审题能力。
解题思路RNA是由许多核糖核苷酸分子连接而成的长链结构。
每个核糖核苷酸分子由一分子核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成。
RNA分子水解后形成许多核苷酸，核苷酸分子继续水解可形成核糖、磷酸和含氮碱基。
本题正确答案是C。
失分陷阱该题中有两处容易误解，即：
“由DNA分子蕴藏的信息”容易误认为是DNA水解；
“完全水解”只认为RNA分解为核糖核苷酸，不再继续水解。
因此，要注意仔细审题，理解题意。
例6（2001年广东卷）对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是
A.蛋白质B．DNAC.RNAD．核苷酸
考点分析 本题主要考查蛋白质、DNA和RNA分子的多样性和特异性。
解题思路蛋白质、DNA、RNA具有多样性和特异性，不同种生物的蛋白质、DNA、RNA不同，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段。
而所有真核生物的核苷酸都相同，共8种，不能作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段。
同理，组成不同生物体蛋白质的氨基酸都相同，约20种，一般也不能作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段。
失分陷阱失分的原因在于混淆了核酸与核苷酸之间的关系，没有认识到核酸的基本组成单位------核苷酸在不同种真核生物中并无特异性。
拓展提升
1．糖类的水解
某物质在—定的条件下，与水反应而分解，叫做该物质的水解。
单糖不能发生水解反应。
二糖水解后能生成2分子单糖，如：
酶
蔗糖 + 水葡萄糖+果糖
麦芽糖 + 水2分子葡萄糖
酶
乳糖 + 水半乳糖+葡萄糖
注：
葡萄糖、果糖、半乳糖均不能再水解，称为单糖。
多糖水解后生成多个单糖分子，如淀粉和纤维素是最常见的多糖，它们都是葡萄糖的高聚物，它们水解的最终产物都是葡萄糖。
淀粉和纤维素因所含的葡萄糖分子的数目不同，造成结构上及功能上的差异。
值得注意的是，人体内无纤维素酶，因此不能对纤维素进行水解消化，但食物中的纤维素有利于促进胃肠蠕动，可以预防便秘，减少癌症的发生。
2．核酸中核苷酸的数目和含氮碱基的数目的计算
脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位，因有4种不同的含氮碱基（A、T、G、C）而分为4种，核糖核苷酸是组成RNA的基本单位，因含有4种不同的含氮碱基（A、U、G、C）也分为4种。
由此可见：
DNA和RNA分子中有3种相同的含氮碱基（A、G、C），并各有一种不同的含氮碱基（T、U），所以组成核酸（DNA和RNA）的碱基数目共有5种（A、C、C、T、U）。
因为DNA含有脱氧核糖，RNA含有核糖，且脱氧核糖和核糖是相差一个氧原子的不同物质，因此DNA的4种核苷酸与RNA的4种核苷酸是各自独立的，不能依据含氮碱基的相同与否进行简单的合并计算，应把各自的4种核苷酸相加，所以组成核酸的核苷酸种类共有8种。
3．氨基酸及其相关计算
（1）构成生物体的氨基酸主要约20种。
其中人体内的必需氨基酸有8种。
（2）当n个氨基酸缩合成一条肽链时，脱去的水分子数＝肽键数＝n-1。
当n个氨基酸形成m条肽链时，脱去的水分子数＝肽键数＝n-m。
（3）当n个不同氨基酸相互间缩合成多肽时，可以有n+1种排列方式。
（4）蛋白质的分子量计算公式：
n×
a-（n-m）×
18-2b（其中n为氨基酸个数，a为氨基酸平均分子量，m为多肽链条数，b为二硫键数）。
（5）多肽链中的氨基酸残基数与相对应信使RNA及DNA片段中碱基数目之间的比例关系为1：
3：
6。
5．蛋白质的空间结构（图1－1）
—级结构：
又称初级结构或化学结构，是指蛋白质分子的多肽链中氨基酸的种类、数量和排列顺序。
二级结构：
指蛋白质分子中多肽链本身的折叠方式（包括螺旋结构）。
三级结构：
具有二级结构的肽链，按照一定方式再进一步卷曲、盘绕、折叠成的复杂的空间结构。
四级结构：
指含有两条或多条肽链的蛋白质分子中，通过一些非共价键（如静电引力、分子引力等）结合起来，而成为具有生物功能的蛋白质大分子。
图1－1
有的蛋白质分子，只含一条肽链，因而只有一、二、三级结构，并无四级结构，如肌红蛋白、溶菌酶等。
另一些蛋白质，一、二、三、四级结构同时存在，如血红蛋白等。
含有多条肽链的蛋白质分子，具有一、二、三级结构的每条肽链（称亚基），单独存在时并没有生物活力，只有完整的四级结构才具有生物活力。
4．蛋白质的主要理化性质：
（1）两性：
因为蛋白质是氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，分子内存在一NH2和一COOH，所以蛋白质具有酸碱两性。
（2）盐析：
由于蛋白质分子的直径达到了胶体微粒的大小，所以蛋白质溶液是胶体。
加入浓的无机盐溶液可以使蛋白质从溶液中沉淀出来，这个过程叫盐析。
盐析作用主要破坏蛋白质的水化层，所以当盐析沉淀出的蛋白质重新用水处理时，沉淀重新溶解，性质不变。
所以盐析是可逆反应。
利用此法可以分离、提取蛋白质。
（3）变性和凝固：
蛋白质分子在一定的物理或化学因素的影响下，其分子结构发生改变，从而改变蛋白质的性质，这个变化叫蛋白质的变性。
蛋白质变性后就失去了生理活性，也不再溶于水，从溶液中凝结沉淀出来，这个过程叫蛋白质的凝固。
高温灭菌消毒，就是利用加热使蛋白质凝固从而使细胞死亡。
（4）水解反应：
蛋白质在酸、碱或酶的作用下，能生成一系列的中间产物，最后生成氨基酸。
（5）显色反应：
蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应。
例如分子中有苯环的蛋白质与硝酸作用时呈黄色。
蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色等。
巩固练习
1．（2004年江苏卷）下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是
A．组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量最多
B．人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大
C．组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到
D．不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似
2．关于生物体中的水，下列叙述不正确的是
Ａ．不同物种，含水量不同
Ｂ．同一物种、同一年龄的不同个体，含水量大致相同
C．同一个体的不同器官，含水量不同
D．同一器官的不同组织，含水量一致相同
3．请根据表1－1、表1－2回答问题：
表1－1生物体的含水量（％）
生物
水母
鱼类
哺乳动物
藻类
高等植物
含水量
97
80～85
65
90
60～8C1
表1－2人体组织器官的含水量（％）
组织器官
牙齿
骨骼
骨骼肌
心脏
血液
脑
含水量
10
22
76
79
83
84
（1）从表1－1中可以看出不同种类的生物体中，水的含量 ，水生生物的含水量比陆生生物 。
（2）从表1－2中可以看出同种生物在不同的组织器官中，水的含量 ，从脑含水量最高说明 。
（3）骨细胞中含量最多的化合物是 。
（4）心脏是坚实的，血液是流动的，但两者的含水量仅相差4％，这说明 。
4．已知Mn2+是许多酶的激活剂，例如能激活硝酸还原酶，缺Mn2+的植物就无法利用硝酸盐，这说明无机盐离子
A.对维持生物的生长发育有重要作用
B．对维持生物体的生命活动有重要作用
C．对酶的活性起重要作用
D．对调节生物的生命活动起决定作用
5．英国医生塞达尼·
任格在对离体蛙心进行的实验中发现，用不含钙的生理盐水灌注蛙心，收缩不能维持，用含有少量钙和钾的钠盐溶液灌流时，蛙心可持续跳动数小时。
实验说明钙盐
A．是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分
B．对维持生物体的生命活动有重要作用
C．对维持细胞的形态有重要作用
D．为蛙心的持续跳动提供能量
6．（2004年上海卷）下列物质中，动物细胞内不具有的是
A．葡萄糖B．糖元C．核糖D．纤维素
7．冬季，某些植物细胞内淀粉含量减少而可溶性糖增加，原因是
①细胞冻伤 ②可溶性糖有防冻作用
③光合作用增强而淀粉合成减弱 ④有利于控制水分平衡
A．①③ B．②③ C．②④ D．③④
8．经化学分析后断定某有机物不含有任何矿质元素，则下列推断正确的是
A．该物质肯定能吸收光能
B．该物质对血糖的调节没有作用
C．该物质可能是构成蛋白质或核酸的基本单位
D．该物质可能是生物体内的贮能物质
9.下列属于人体构建和修复机体组织的物质，最全的一组是
①水②脂类③糖类④蛋白质⑤纤维素⑥无机盐⑦维生素
A.①③④⑤⑦B.①②③④⑥
C.①③④⑥⑦D.①②③④⑥⑦
10．旅美中国学者章蓓和美国、瑞典、西班牙的科学家们最近联合发现了一种功能类似于胰岛素的真菌化合物。
这一发现为治疗糖尿病的研究“开启了一个全新之门”，它有可能使糖尿病患者将来只通过服药而不必注射胰岛素进行治疗。
关于上述资料中的“真菌化合物”的推测，肯定错误的一项是
A．该化合物具有降低血糖浓度的功能
B．该化合物应该不是蛋白质
C．该化合物应该是分子量较小的有机物
D．该化合物应该是蛋白质
11．人体的肌肉主要是由蛋白质构成，但骨骼肌、心肌、平滑肌的收缩功能却各有特色，这是因为
A．肌细胞形状不同
B．支配其运动的神经不同
C．在人体的分布不
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