2016高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座aA4.docx
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1、高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座二一六年九月目 录专题一 生命的物质根底1专题二 生命的构造根底11专题三 细胞代谢的根底24专题四 呼吸作用34专题五 光合作用48专题六 细胞增殖与遗传66专题八 基因与分子生物学112专题九 DNA技术与人类基因组132专题十 进化论145专题十一 动物的养分及消化159专题十二 不行无视的七大热点梳理166专题十三 动物的神经系统171专题十四 内环境的限制186专题十五 动物生命活动的调整195专题十六 植物的生殖和发育204专题十七 动物的生殖和发育216参考答案 230全国生物奥赛真题及答案235补充246高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题一
2、生命的物质根底竞赛要求一、细胞的化学成分1水、无机盐 2糖类:包括单糖、双糖、多糖 3蛋白质:包括氨基酸、三字母缩写、蛋白质的四级构造、 蛋白质的理化性质、变性本质 4酶类:概念、特征、分类、作用机理、影响酶活性的因素5脂类 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+ 学问梳理一、组成生物体的化合物(一)无机化合物1水是生命之源水是细胞的重要成分,一般发育旺盛的幼小细胞中含水量较大,生命活力差的细胞组织中含水量较小,休眠的种子和孢子中含水量一般低于10。水分子具有极性,每个水分子均可与其它四个水分子之间形成氢键。水分子的极性
3、及氢键的形成使水分子具有特殊的性质,如水分子具有较强的黏滞性。黏滞性使水分子较其它液体均具有较强的外表张力,这有助于水从根运输到茎再到叶;水从叶片的气孔蒸发,对导管中的水产生蒸腾拉力,水的黏滞性使这种拉力始终延长到根部。外表张力使水分子可以水生昆虫在水面上跳动。自由水的功能:代谢物质的良好溶剂,水是促进代谢反响的物质,水参与原生质构造的形成,水有调整各种生理作用的功能。2无机盐矿质元素功 能是否可再利用缺乏时,病症部位N合成光合作用过程中各种酶、ATP、NADPH及叶绿素的成分是苍老组织PATP、NADPH的重要组成成分,对维持叶绿体膜的构造和功能有重要作用是苍老组织K促进有机物的合成与运输是
4、苍老组织Mg叶绿素的组成成分是苍老组织B促进花粉的萌发和花粉管伸长是苍老组织Ca否幼嫩组织Fe一般作为酶的活化中心否幼嫩组织动物体内无机盐及其作用一览表KNaCa维持细胞内液浸透压确实定性作用;维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋性维持细胞外液浸透压的主要物质骨骼和牙齿的成分调整生命活动缺乏时,心律失常缺乏进,血压下降、心率加快、四肢发冷缺乏时:佝偻病、骨质软化、骨质疏松血钙削减时:骨肉抽搐血钙增多时:肌无力它在体内通常以离子状态存在,常见的阳离子有K、Na、Ca2、Mg2、Fe2、Fe3等;常见的阴离子有Cl、SO42、PO43、HPO42、H2PO4、HCO3等。各种无机盐离子在体液中的浓度是相
5、对稳定的,其主要作用有:对细胞的浸透压和pH起着重要的调整作用。有些离子是酶的活化因子,如Mg+、Ca2+; 有些离子是合成有机物的原料,如PO4+可用于合成磷酸、核苷酸等,Fe2+可用于合成血红蛋白等。生物生存环境的PH范围为38.5。细胞中的各种离子有确定的缓冲实力,使细胞内的PH保持相对恒定,以利细胞维持正常的生命活动。细胞内某些无机盐的功能及缺乏症(二)、有机化合物1碳是组成生物体的最根本元素碳原子核最外层有四个价电子,可与碳、氢、氧及氮原子形成四个强共价键。碳原子与碳原子之间可以单键相结合,可也以双键或三键相结合。碳原子能互相连接成链或环,从而生成各种大分子,这些构造称为有机物的碳链
6、骨架。碳链骨架构造的排列方式和长短,确定了有机化合物的根本性质。2糖类(1)生物学功能糖类的主要功能有:构成生物体的重要成分,如糖被、(植物、细菌、真菌等的)细胞壁的成分;是细胞的主要能源物质。(2)组成元素及种类糖类是多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍生物。其组成元素只有C、H、O,分单糖、寡糖、多糖三类。单糖的分子通式是(CH2O)n,是不能水解的最简洁的糖类。根据碳原子数,单糖又可分为三碳六碳糖。葡萄糖和果糖六碳糖,分子式都是C6H12O6,但构造式不同,在化学上叫做同分异构体(如图)。核糖(C5H10O5)和脱氧核糖(C5H10O4)都是五碳糖,分别是构成RNA和DNA的重要成分(如图)
7、。葡萄糖、果糖、麦芽糖等有复原性,为复原糖;淀粉、蔗糖等为非复原性。葡萄糖(环状构造)果糖(环状构造)葡萄糖(链状构造)果糖(链状构造)核糖脱氧核糖寡糖(低聚糖):是由少数几个单糖分子脱水缩合而得的糖。常见的是含有2个单糖单位的双糖,如植物细胞内的蔗糖、麦芽糖,动物细胞内的乳糖,存在于藻类细菌、真菌和某些昆虫细胞内的海藻糖等。蔗糖的形成见下图。多糖是由多个单糖缩聚而成链状大分子,与单糖、双糖不同,一般不溶于水,从而构成贮藏形式的糖,如高等植物细胞内的淀粉,高等动物细胞内的糖元。纤维素是植物中最普遍的构造多糖。糖类的复合物:主要是糖蛋白质和糖脂。3蛋白质(1)种类及功能如按功能划分,可将蛋白质分
8、为活性蛋白质和非活性蛋白质两大类。活性蛋白质指在生命活动过程中具有活性的蛋白质。主要种类有:作用为催化生物体内各种化学反响,如酶。激素蛋白其作用是调整机体各种代谢过程,如:胰岛素、促性腺激素等。运输和贮存蛋白主要运输、贮存各种小分子物质、离子、电子等,如血红蛋白、载体蛋白。运动蛋白它与生物体运动有关,如细菌的纤毛蛋白、动物的肌球蛋白和肌动蛋白等。防卫蛋白防卫异物侵入机体,如免疫球蛋白、干扰素等。膜蛋白分布在细胞膜上,与膜的生物学功能亲密相关。受体蛋白其作用为承受和传递信息。限制生长分化的蛋白限制生物的生长和组织分化,如组蛋白、各种生长因子。非活性蛋白包括一大类对生物体起爱护或支持作用的蛋白质。
9、主要种类有:胶原是哺乳动物皮肤的主要成分。角蛋白其作用是爱护或加强机械强度。弹性蛋白存在于韧带、血管壁等处,其支持与光滑作用。(2)组成元素和根本组成单位蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成,多数还含有S。氮是蛋白质的标记性元素,含量约占16%。蛋白质的根本组成单位是氨基酸,其通式为。组成自然蛋白质的氨基酸约有20种,都是L型的氨基酸。氨基酸与氨基酸之间可以发生缩合反响,形成的键为肽键。肽又可划分为二肽、三肽及多肽(三肽以上)。多肽都有链状排列的构造,叫多肽链。蛋白质就是由一条多肽链或几条多肽链通过盘曲折叠形成的困难的大分子。(3)构造蛋白质构造分一、二、三、四级构造(见下图)。在蛋白质分子
10、中,不同氨基酸以确定数目和排列依次组合形成的多肽链是蛋白质的一级构造。蛋白质分子的高级构造确定于它的一级构造,其自然构象(四级构造)是在确定条件下的热力学上最稳定的构造。(4)变性蛋白质受到某些物理或化学因素作用时引起生物活性的丧失、溶解度降低以及其他物理化学因素的变更,这种变更称为蛋白质的变性。变性的本质是由于维持高级构造的次级键遭到破坏而造成的自然构象的解体,但未涉及共价键的破坏。有些变性是可逆的(能复性),有些则不行逆。4核酸(1)生物学功能核酸是遗传信息的载体,存在于每一个细胞中。核酸也是一切生物的遗传物质,对于生物体的遗传性、变异性和蛋白质的生物合成有极其重要的作用。(2)种类核酸分
11、DNA和RNA两大类。全部生物细胞都含有这两大类核酸(病毒只含有DNA或RNA)。(3)组成元素及根本组成单位核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的高分子化合物。其根本组成单位是核苷酸。每个核酸分子是由几百个到几千个核苷酸互相连接而成的。每个核苷酸含一分子碱基、一分子戊糖(核糖或脱氧核糖)及一分子的磷酸组成。如下图所示: 5腺瞟吟核苷酸(5AMP) 3胞嘧啶脱氧核苷酸(3dCMP)DNA的碱基有四种(A、T、G、C),RNA的碱基也有四种(A、U、G、C)。这五种碱基的构造式如下图所示:DNA中碱基的百分含量确定是AT、GC,不同种生物的碱基含量不同。RNA中AU、GC之间并没有等当量的关系。
12、腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 胞嘧啶(C)(4)构造DNA一级构造中核苷酸之间唯一的连接方式是3、5磷酸二酯键,如下图所示。所以DNA的一级构造是直线形或环形的构造。DNA的二级构造是由两条反向平行的多核音酸链绕同一中心轴构成双螺旋构造。5脂类脂类是生物体内一大类重要的有机化合物,由C、H、O三种元素组成,有的(如卵磷脂)含有N、P等元素,不溶于水,但溶于乙醚、苯、氯仿和石油醚等有机溶剂。(1)生物学功能脂类是构成生物膜的重要成分;是动植物的贮能物质;在机体外表的脂类有防止机械损伤和水分过度散失的作用;脂类与其他物质相结合,构成了细胞之间的识别物质和细胞免疫的成分;
13、某些脂类具有很强的生物活性。(2)种类脂肪:也叫中性脂,一种脂肪分子是由一个甘油分子中的三个羟基分别与三个脂肪酸的末端羟基脱水连成酯键形成的。脂肪是动植物细胞中的贮能物质,当动物体内干脆能源过剩时,首先转化成糖元,然后转化成脂肪。在植物体内就主要转化成淀粉,有的也能转化成脂肪。类脂:包括磷脂和糖脂,这两者除了包含醇、脂肪酸外,还包含磷酸、糖类等非脂性成分。磷脂的这一构造使它成为一种兼性分子。它的磷酸和含氮碱基一段是极性的,易与水相吸,构成磷脂分子的亲水性头部,而它的脂肪酸一端是非极性的,不与水相吸,构成磷脂分子的疏水性尾部。当磷脂分子被水分子包围时,便会自动排成双分子层。磷脂是构成细胞膜构造的
14、重要成分。细胞各种膜构造的形成和特性,都与磷脂分子的双性质亲密相关。固醇:又叫甾醇,是含有四个碳环和一个羟基的烃类衍生物,是合成胆汁及某些激素的前体,如肾上腺皮质激素、性激素。有的固醇类化合物在紫外线作用下会变成维生素D。在人和动物体内常见的固醇为胆固醇。生理功能:是构成细胞组织的构造大分子,如有些固醇类化合物是构成神经鞘的主要成分。由于它有良好的绝缘性,对神经冲动的传递特别重要。某些固醇类化合物可转变为维生素D。 固醇类化合物也是某些激素的前体。例如:调整水分和盐类代谢的肾上腺皮质激素、促进性器官和第二性征发育的性激素都是固醇类化合物的衍生物。含磷酸的脂类衍生物叫做磷酯,含糖的脂类衍生物叫做
15、糖脂。磷脂和糖脂都参与细胞构造特殊是膜构造的形成,是脂类中的构造大分子。 二、其他重要化合物一、细胞内能合流通的物质ATP1ATP的构造ATP(三磷酸腺苷)是各种活细胞内普遍存在的一种高磷酸化合物(水解时释放的能量在2092kJmol的磷酸化合物)。ATP的分子简写成APPP,A代表由腺嘌呤和核糖组成的腺苷,P代表磷酸基团,代表高能磷酸键。ATP中大量化学能就贮存在高能磷酸键中。ATP构造中的3个磷酸(Pi)可依次移去而生成二磷酸腺苷(ADP)和一磷酸腺苷(AMP),如下图:ATP的作用ATP水解时释放出的能量,是生物体维持细胞分裂、根汲取矿质元素离子和肌肉收缩等生命活动所需能量的干脆来源,是
16、细胞内能量代谢的“流通货币”。在动物肌肉或其他兴奋性组织中,还有一种高能磷酸化合物即磷酸肌酸,它也是高能磷酸基的贮存者,其中的能量要兑换成“流通货币”才能发挥作用。如图下图所示磷酸肌酸与ATP关系。磷酸肌酸 肌酸2NAD和NADPNAD又叫辅酶,全称烟酰胺腺嘌呤二核苷酸;NADP又叫辅酶,全称烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。它们都是递氢体,能从底物里获得电子和氢。NAD和NADP都是以分子中的烟酰胺部分来承受电子的,所以烟酰胺是它们的作用中心。承受电子的过程如下图所示:这里虽然从底物脱下来的两个电子都被承受了,但脱下来的两个氢原子却只有一个被承受,剩下的一个质子H短暂被细胞的缓冲实力接纳下来,留待参
17、与其他反响。因此,NAD和NADP的复原形式被写作NADH和NADPH。 典型例题例1当蛋白质溶液的pH值与蛋白质等电点一样时,蛋白质的BA.溶解度最大 B溶解度最小 C溶解度与溶液pH无关 D蛋白质变性 解析:蛋白质溶液的pH值与蛋白质等电点一样时,蛋白质所带的净电荷为零,蛋白质会发生集聚作用,故溶解度最小。答案:B。例2组成蛋白质的氨基酸的-碳原子是不对称的,但 除外。A丙氨酸 B组氨酸 C甘氨酸 D谷氨酸解析:在组成蛋白质的20种氨基酸中,除甘氨酸外,各种氨基酸的-碳原子都是不对称的,它们都和4个不同的基团相连。答案:C。例3组成DNA的核苷酸包括三个部分,以下哪些描绘是正确的(多选)?
18、A碱基一样 B磷酸基团一样C脱氧核糖一样 D以上三种物质都不同解析:组成DNA核苷酸中,碱基共有4种类型,磷酸均一样,脱氧核糖均一样。答案:BC例4氨基酸与蛋白质共有的特性是:A胶体性质 B沉淀反响 C两性性质 D双缩脲反响解析:氨基酸为兼性分子,由氨基酸组成的蛋白质也为两性分子。只有蛋白质才具有胶体性质、沉淀反响和双缩脲反响。答案:C。例5DNA与RNA分类的主要根据是:( )A空间构造的不同 B所含碱基不同 C所含戊糖不同 D在细胞中存在的部位不同解析:DNA与RNA分类的主要根据是所含的五碳糖的差异。 答案:C。 例6下列哪个糖是非复原糖:( )AD一果糖 B. D一半乳糖 C乳糖 D蔗
19、糖 解析:含有游离半缩醛基团的糖都具有复原性,蔗糖不具有复原性。答案:D。例7免疫球蛋白是一种:( )A铁蛋白 B糖蛋白 C核蛋白 D铜蛋白解析:免疫球蛋白是糖蛋白。答案:B。 例8 一个蛋白质分子有5条肽链,由1998个氨基酸组成,那么形成该蛋白质分子过程中生成的水分子个数和含有的肽键数分别是多少?解析:氨基酸通过脱水缩合形成多肽,在一条由n个氨基酸组成的多肽链中,形成的肽键个数生成的水分子个数nl。同理,在由多条肽链组成的蛋白质中,形成肽键数目组成该蛋白质分子的氨基酸数目该蛋白质分子中肽链条数。所以,此题中生成水分子数和含有的肽键数都应是199851993。例9肾上腺皮质细胞产生的激素其构
20、造与以下哪一种物质构造相像?( )A血红蛋白 B胆固醇 C酪氨酸 D肾上腺素解析:激素依化学成分分成两类,一类是由肾上腺皮质分泌的激素统称肾上腺皮质激素,属于类固醇激素;另一类属于含氮物质激素,包括蛋白质、多肽(胰岛素、甲状分腺素)和胺类(肾上腺素、甲状腺激素)。上题中胆固醇是一种固醇类化合物,所以肾上腺皮质分泌的激素与胆固醇的构造相像。答案选B。例10假设说光合作用中光反响的产物只有ATP、氧气和氢,是否正确?为什么?解析:不正确。因为在光反响中水分子被分解,产生的氧原子结合成氧气被释放,而氢则与NADP结合生成NADPH,NADP和ATP共同为暗反响所必需的复原剂。智能训练1关于病毒遗传物
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