高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座_专题一_生命的物质基础clyr.docx
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1、“高中生物颖韬工作室”整理 http:/sw.fjjy.org高中生物物奥林匹匹克竞赛赛辅导专专题讲座座专题一 生命的的物质基基础竞赛要要求一、细胞胞的化学学成分1水、无无机盐 2糖类类:包括括单糖、双双糖、多多糖3蛋白白质:包括氨氨基酸、三三字母缩缩写、蛋蛋白质的的四级结结构、 蛋白质质的理化化性质、变变性实质质 4酶类类:概念、特特征、分分类、作作用机理理、影响响酶活性性的因素素5脂类类 6核酸酸:包括DDNA和和RNAA7其他他重要化化合物:包括AADP和和ATPP、NAAD+,和NAADH+、NAADP+和NAADPHH+知识梳梳理一、组成成生物体体的化合合物(一)无无机化合合物1水是
2、是生命之之源水是细胞胞的重要要成分,一一般发育育旺盛的的幼小细细胞中含含水量较较大,生生命活力力差的细细胞组织织中含水水量较小小,休眠眠的种子子和孢子子中含水水量一般般低于110。水分子具具有极性性,每个个水分子子均可与与其它四四个水分分子之间间形成氢氢键。水水分子的的极性及及氢键的的形成使使水分子子具有特特殊的性性质,如如水分子子具有较较强的黏黏滞性。黏黏滞性使使水分子子较其它它液体均均具有较较强的表表面张力力,这有有助于水水从根运运输到茎茎再到叶叶;水从从叶片的的气孔蒸蒸发,对对导管中中的水产产生蒸腾腾拉力,水水的黏滞滞性使这这种拉力力一直延延伸到根根部。表表面张力力使水分分子可以以水生昆
3、昆虫在水水面上跳跳动。自由水的的功能:代谢物物质的良良好溶剂剂,水是是促进代代谢反应应的物质质,水参参与原生生质结构构的形成成,水有有调节各各种生理理作用的的功能。2无机机盐它在体内内通常以以离子状状态存在在,常见见的阳离离子有KK、Naa、Caa2、MMg2、Fee2、FFe3等;常常见的阴阴离子有有Cl、SOO42、PPO43、HHPO442、HH2PO4、HCCO3等。各各种无机机盐离子子在体液液中的浓浓度是相相对稳定定的,其其主要作作用有:对细胞胞的渗透透压和ppH起着着重要的的调节作作用。有有些离子子是酶的的活化因因子,如如Mg+、Caa2+; 有些些离子是是合成有有机物的的原料,如
4、POO4+可可用于合合成磷酸酸、核苷苷酸等,Fe22+可用用于合成成血红蛋蛋白等。生生物生存存环境的的PH范围围为38.55。细胞胞中的各各种离子子有一定定的缓冲冲能力,使使细胞内内的PHH保持相相对恒定定,以利利细胞维维持正常常的生命命活动。细胞内某某些无机机盐的功功能及缺缺乏症矿质元素功 能是否可再再利用缺乏时,病病症部位位N合成光合合作用过过程中各各种酶、AATP、NNADPPH及叶叶绿素的的成分是衰老组织织PATP、NNADPPH的重重要组成成成分,对对维持叶叶绿体膜膜的结构构和功能能有重要要作用是衰老组织织K促进有机机物的合合成与运运输是衰老组织织Mg叶绿素的的组成成成分是衰老组织织
5、B促进花粉粉的萌发发和花粉粉管伸长长是衰老组织织Ca否幼嫩组织织Fe一般作为为酶的活活化中心心否幼嫩组织织动物体内内无机盐盐及其作作用一览览表KNaCa维持细胞胞内液渗渗透压的的决定性性作用;维持心心肌舒张张、保持持心肌正正常兴奋奋性维持细胞胞外液渗渗透压的的主要物物质骨骼和牙牙齿的成成分调节生命命活动缺乏时,心心律失常常缺乏进,血血压下降降、心率率加快、四四肢发冷冷缺乏时:佝偻病病、骨质质软化、骨质疏松松血钙减减少时:骨肉抽抽搐血钙增多多时:肌肌无力(二)、有有机化合合物1碳是是组成生生物体的的最基本本元素碳原子核核最外层层有四个个价电子子,可与与碳、氢氢、氧及及氮原子子形成四四个强共共价键
6、。碳碳原子与与碳原子子之间可可以单键键相结合合,可也也以双键键或三键键相结合合。碳原原子能相相互连接接成链或或环,从从而生成成各种大大分子,这这些结构构称为有有机物的的碳链骨骨架。碳碳链骨架架结构的的排列方方式和长长短,决决定了有有机化合合物的基基本性质质。2糖类类(1)生物学学功能糖类的主主要功能能有:构构成生物物体的重重要成分分,如糖糖被、(植植物、细细菌、真真菌等的的)细胞胞壁的成成分;是是细胞的的主要能能源物质质。(2)组成元元素及种种类糖类是多多羟基的的醛或酮酮及其缩缩聚物和和某些衍衍生物。其其组成元元素只有有C、HH、O,分分单糖、寡寡糖、多多糖三类类。单糖的分分子通式式是(CCH
7、2O)n,是不能能水解的的最简单单的糖类类。根据据碳原子子数,单单糖又可可分为三三碳六碳糖糖。葡萄萄糖和果果糖六碳碳糖,分分子式都都是C66H12O6,但结结构式不不同,在在化学上上叫做同同分异构构体(如如图)。核核糖(CC5H10O5)和脱脱氧核糖糖(C55H10O4)都是是五碳糖糖,分别别是构成成RNAA和DNNA的重重要成分分(如图图)。葡葡萄糖、果果糖、麦麦芽糖等等有还原原性,为为还原糖糖;淀粉粉、蔗糖糖等为非非还原性性。葡萄糖(环状结构)果糖(环状结构)葡萄糖(链状结构)果糖(链状结构)核糖脱氧核糖寡糖(低低聚糖):是由少少数几个个单糖分分子脱水水缩合而而得的糖糖。常见见的是含含有2
8、个个单糖单单位的双双糖,如如植物细细胞内的的蔗糖、麦麦芽糖,动动物细胞胞内的乳乳糖,存存在于藻藻类细菌菌、真菌菌和某些些昆虫细细胞内的的海藻糖糖等。蔗蔗糖的形形成见下下图。多糖是由由多个单单糖缩聚聚而成链链状大分分子,与与单糖、双双糖不同同,一般般不溶于于水,从从而构成成贮藏形形式的糖糖,如高高等植物物细胞内内的淀粉粉,高等等动物细细胞内的的糖元。纤纤维素是是植物中中最普遍遍的结构构多糖。糖类的复复合物:主要是是糖蛋白白质和糖糖脂。3蛋白白质(1)种类及及功能如按功能能划分,可可将蛋白白质分为为活性蛋蛋白质和和非活性性蛋白质质两大类类。活性蛋白白质指在在生命活活动过程程中具有有活性的的蛋白质质
9、。主要要种类有有:作用用为催化化生物体体内各种种化学反反应,如如酶。激激素蛋白白其作用用是调节节机体各各种代谢谢过程,如如:胰岛岛素、促促性腺激激素等。运运输和贮贮存蛋白白主要运运输、贮贮存各种种小分子子物质、离离子、电电子等,如如血红蛋蛋白、载载体蛋白白。运动动蛋白它它与生物物体运动动有关,如如细菌的的纤毛蛋蛋白、动动物的肌肌球蛋白白和肌动动蛋白等等。防御御蛋白防防御异物物侵入机机体,如如免疫球球蛋白、干干扰素等等。膜蛋蛋白分布布在细胞胞膜上,与与膜的生生物学功功能密切切相关。受受体蛋白白其作用用为接受受和传递递信息。控控制生长长分化的的蛋白控控制生物物的生长长和组织织分化,如如组蛋白白、各
10、种种生长因因子。非活性蛋蛋白包括括一大类类对生物物体起保保护或支支持作用用的蛋白白质。主主要种类类有:胶胶原是哺哺乳动物物皮肤的的主要成成分。角角蛋白其其作用是是保护或或加强机机械强度度。弹性性蛋白存存在于韧韧带、血血管壁等等处,其其支持与与润滑作作用。(2)组成元元素和基基本组成成单位蛋白质主主要由CC、H、OO、N四四种元素素组成,多多数还含含有S。氮氮是蛋白白质的标标志性元元素,含含量约占占16%。蛋白白质的基基本组成成单位是是氨基酸酸,其通通式为。组组成天然然蛋白质质的氨基基酸约有有20种种,都是是L型的的氨基酸酸。氨基基酸与氨氨基酸之之间可以以发生缩缩合反应应,形成成的键为为肽键。肽
11、肽又可划划分为二二肽、三三肽及多多肽(三三肽以上上)。多多肽都有有链状排排列的结结构,叫叫多肽链链。蛋白白质就是是由一条条多肽链链或几条条多肽链链通过盘盘曲折叠叠形成的的复杂的的大分子子。(3)结构蛋白质结结构分一一、二、三三、四级级结构(见见下图)。在在蛋白质质分子中中,不同同氨基酸酸以一定定数目和和排列顺顺序组合合形成的的多肽链链是蛋白白质的一一级结构构。蛋白白质分子子的高级级结构决决定于它它的一级级结构,其其天然构构象(四四级结构构)是在在一定条条件下的的热力学学上最稳稳定的结结构。(4)变性蛋白质受受到某些些物理或或化学因因素作用用时引起起生物活活性的丧丧失、溶溶解度降降低以及及其他物
12、物理化学学因素的的改变,这这种变化化称为蛋蛋白质的的变性。变变性的实实质是由由于维持持高级结结构的次次级键遭遭到破坏坏而造成成的天然然构象的的解体,但但未涉及及共价键键的破坏坏。有些些变性是是可逆的的(能复复性),有有些则不不可逆。4核酸酸(1)生物学学功能核酸是遗遗传信息息的载体体,存在在于每一一个细胞胞中。核核酸也是是一切生生物的遗遗传物质质,对于于生物体体的遗传传性、变变异性和和蛋白质质的生物物合成有有极其重重要的作作用。(2)种类核酸分DDNA和和RNAA两大类类。所有有生物细细胞都含含有这两两大类核核酸(病病毒只含含有DNNA或RRNA)。(3)组成元元素及基基本组成成单位核酸是由由
13、C、HH、O、NN、P等等元素组组成的高高分子化化合物。其其基本组组成单位位是核苷苷酸。每每个核酸酸分子是是由几百百个到几几千个核核苷酸互互相连接接而成的的。每个个核苷酸酸含一分分子碱基基、一分分子戊糖糖(核糖糖或脱氧氧核糖)及及一分子子的磷酸酸组成。如如下图所所示:5腺腺瞟吟核核苷酸(5AMP) 3胞嘧啶脱氧核苷酸(3dCMP)DNA的的碱基有有四种(AA、T、GG、C),RRNA的的碱基也也有四种种(A、UU、G、CC)。这这五种碱碱基的结结构式如如下图所所示:DDNA中中碱基的的百分含含量一定定是AT、GGC,不不同种生生物的碱碱基含量量不同。RRNA中中AU、GGC之间间并没有有等当量
14、量的关系系。腺嘌呤(AA) 鸟嘌嘌呤(GG) 胸腺腺嘧啶(TT) 尿尿嘧啶(UU) 胞胞嘧啶(CC)(4)结构DNA一一级结构构中核苷苷酸之间间唯一的的连接方方式是33、5磷酸二二酯键,如如下图所所示。所所以DNNA的一一级结构构是直线线形或环环形的结结构。DDNA的的二级结结构是由由两条反反向平行行的多核核音酸链链绕同一一中心轴轴构成双双螺旋结结构。5脂类类脂类是生生物体内内一大类类重要的的有机化化合物,由由C、HH、O三三种元素素组成,有有的(如如卵磷脂脂)含有有N、PP等元素素,不溶溶于水,但但溶于乙乙醚、苯苯、氯仿仿和石油油醚等有有机溶剂剂。(1)生物学学功能脂类是构构成生物物膜的重重
15、要成分分;是动动植物的的贮能物物质;在在机体表表面的脂脂类有防防止机械械损伤和和水分过过度散失失的作用用;脂类类与其他他物质相相结合,构构成了细细胞之间间的识别别物质和和细胞免免疫的成成分;某某些脂类类具有很很强的生生物活性性。(2)种类脂肪:也叫中中性脂,一一种脂肪肪分子是是由一个个甘油分分子中的的三个羟羟基分别别与三个个脂肪酸酸的末端端羟基脱脱水连成成酯键形形成的。脂脂肪是动动植物细细胞中的的贮能物物质,当当动物体体内直接接能源过过剩时,首首先转化化成糖元元,然后后转化成成脂肪。在在植物体体内就主主要转化化成淀粉粉,有的的也能转转化成脂脂肪。类脂:包括磷磷脂和糖糖脂,这这两者除除了包含含醇
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