必修1·分子與細(xì)胞浙科版高中生物第二節(jié)

生物大分子以碳鏈為骨架1.碳骨架的形成(1)碳原子間可以共用電子形成共價(jià)鍵,從而由很多碳原子串起長(zhǎng)長(zhǎng)的直鏈結(jié)構(gòu)、支鏈結(jié)構(gòu)

或環(huán)狀結(jié)構(gòu),共同形成碳骨架。(2)骨架中的碳還可以與其他原子,如H、O、N、S、P等通過共用電子相連接。2.生物大分子(1)組成生物體的有機(jī)物都是以碳骨架作為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的,主要包括糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核

酸。許多有機(jī)物的相對(duì)分子量以萬至百萬計(jì),所以稱為生物大分子。(2)蛋白質(zhì)和核酸是兩類最重要的生物大分子。必備知識(shí)清單破知識(shí)點(diǎn)1碳骨架1.組成元素:大多數(shù)糖類由C、H、O三種元素組成。2.分類(1)單糖①可被細(xì)胞直接吸收利用的小分子物質(zhì)。②常見的單糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和脫氧核糖,其中葡萄糖是細(xì)胞生命活動(dòng)的主

要能源物質(zhì),脫氧核糖是細(xì)胞遺傳物質(zhì)——DNA分子的重要組成物質(zhì)。(2)二糖①蔗糖

葡萄糖+果糖②麥芽糖

葡萄糖+葡萄糖③乳糖

葡萄糖+半乳糖知識(shí)點(diǎn)2糖類是細(xì)胞的主要能源物質(zhì)特別提醒

蔗糖和麥芽糖主要分布在植物細(xì)胞中,乳糖主要分布在動(dòng)物細(xì)胞中。(3)多糖①由多個(gè)單糖分子通過特定的共價(jià)鍵連在一起形成的物質(zhì)。②淀粉是植物體內(nèi)重要的儲(chǔ)能物質(zhì)。③纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分。④糖原是動(dòng)物體內(nèi)重要的儲(chǔ)能物質(zhì),儲(chǔ)藏在人的肝臟和肌肉中,分別稱為肝糖原和肌糖原。知識(shí)拓展

a.并非所有的糖都可以作為生物體內(nèi)的能源物質(zhì),如核糖、脫氧核糖是組成核酸的成分,纖維

素是組成植物細(xì)胞壁的主要成分。b.并非所有的糖都甜,如淀粉、纖維素和糖原沒有甜味;甜的物質(zhì)不一定都是糖,如山梨醇、

甘露醇、麥芽糖醇等為非糖物質(zhì)。1.元素組成:主要由C、H、O三種元素組成,其中H較糖類多,而O較糖類少,有些脂質(zhì)還含有N

和P等元素。2.分類及作用知識(shí)點(diǎn)3脂質(zhì)是一類不溶于水的有機(jī)物,具有多種生物學(xué)功能種類組成元素作用油脂脂肪C、H、O是能量的主要儲(chǔ)存形式,另外還有抗低溫、防震作用油磷脂C、H、O、P,有些還含有N細(xì)胞各種膜結(jié)構(gòu)的重要成分固醇膽固醇C、H、O構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分,但血液中含量過多可能引發(fā)心腦血管疾病性激素促進(jìn)人和動(dòng)物生殖器官的發(fā)育和生殖細(xì)胞的形成維生素D可促進(jìn)人和動(dòng)物對(duì)鈣和磷的吸收等特別提醒

a.油脂由甘油和脂肪酸組成。甘油是一種簡(jiǎn)單糖類的衍生物;脂肪酸則是長(zhǎng)的碳?xì)滏?一端是

羧基(—COOH)。b.相等質(zhì)量的油脂較糖類儲(chǔ)能更多。1g油脂在體內(nèi)完全氧化將產(chǎn)生39kJ的能量,而等質(zhì)量

糖或蛋白質(zhì)只產(chǎn)生17kJ的能量。1.蛋白質(zhì)的功能知識(shí)點(diǎn)4蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承載者功能舉例結(jié)構(gòu)成分是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)肌肉中的收縮蛋白、頭發(fā)中的角蛋白運(yùn)輸作用實(shí)現(xiàn)某些物質(zhì)通過細(xì)胞膜或在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)紅細(xì)胞中的運(yùn)輸?shù)鞍變?chǔ)備作用生物組織中儲(chǔ)存的營(yíng)養(yǎng)種子中的儲(chǔ)備蛋白2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(1)組成元素:主要由C、H、O、N四種元素組成,有些還含有S。(2)基本單位——氨基酸①種類:約20種。不同氨基酸的R基團(tuán)不同,它可以較小,也可以是較長(zhǎng)的鏈,或是環(huán)狀結(jié)構(gòu)。②生物通式

③結(jié)構(gòu)特點(diǎn):一個(gè)中央碳原子上通過共價(jià)鍵連接著四個(gè)基團(tuán),即一個(gè)氨基(—NH2)、一個(gè)羧基

(—COOH)、一個(gè)H和一個(gè)R基團(tuán)。知識(shí)拓展

a.必需氨基酸:人體需要的,但人體內(nèi)不能合成,必須由食物供給的氨基酸,包括異亮氨酸、亮

氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸。b.非必需氨基酸:可在體內(nèi)由其他化合物轉(zhuǎn)化而來的氨基酸,如甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、天

冬氨酸等。(3)氨基酸之間的脫水縮合①該過程表示脫水縮合,A的名稱是肽鍵,化合物B的名稱是二肽。②該過程可產(chǎn)生水,水中的氫原子來自R2所在氨基酸的氨基和R1所在氨基酸的羧基,氧原子

來自R1所在氨基酸的羧基。③多個(gè)氨基酸以肽鍵連成一長(zhǎng)串的肽鏈,稱為多肽。(4)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次C、H、O、N等元素

氨基酸

二肽

多肽

蛋白質(zhì)。3.蛋白質(zhì)的多樣性

每一種蛋白質(zhì)都有其獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu),其空間結(jié)構(gòu)會(huì)隨溫度的升高而發(fā)生改變。蛋白質(zhì)正確的空間結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)表現(xiàn)其特有的生物學(xué)活性所必需的。1.檢測(cè)生物組織中的油脂(1)實(shí)驗(yàn)原理:蘇丹Ⅲ染液能使細(xì)胞中的油脂呈橙黃色。(2)實(shí)驗(yàn)步驟①材料處理:花生種子剝?nèi)シN皮→子葉切成薄片→挑選最薄的切片→用毛筆將它放到載玻片

中央。②染色:用吸水紙吸去材料表面的清水→在切片上滴蘇丹Ⅲ染液(靜置2~3min)→用吸水紙

吸去多余的染液→在切片上滴加1~2滴50%的酒精溶液,洗去多余的染料。③制片:用吸水紙吸去酒精溶液,再在切片上滴加1~2滴清水,蓋上蓋玻片,制成臨時(shí)裝片。④觀察:在低倍鏡下找到已染色的材料,將切片最薄的部分移到視野中心,然后用高倍鏡觀察。知識(shí)點(diǎn)5檢測(cè)生物組織中的油脂、糖類和蛋白質(zhì)(3)注意事項(xiàng)①制作切片時(shí),切片要薄且均勻,若切片較厚會(huì)導(dǎo)致觀察不清楚。②用酒精洗掉浮色的過程要快,防止酒精將花生種子中的油脂溶解掉,導(dǎo)致看不到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)

象。2.檢測(cè)生物組織中的糖類(1)實(shí)驗(yàn)原理①淀粉的檢測(cè):淀粉遇碘-碘化鉀溶液顯藍(lán)色。②還原糖的檢測(cè):用本尼迪特試劑檢測(cè),熱水浴加熱生成紅黃色沉淀。(2)實(shí)驗(yàn)步驟①淀粉的檢測(cè)②還原糖的檢測(cè)(3)注意事項(xiàng)①淀粉檢測(cè)的注意事項(xiàng):碘-碘化鉀溶液的用量不宜過多,否則淀粉易變成黑色。②還原糖檢測(cè)的注意事項(xiàng):需要進(jìn)行熱水浴加熱,在加熱的過程中,試管底部不要觸及燒杯底,

試管口不要朝向?qū)嶒?yàn)者。特別提醒

常見的還原糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、麥芽糖、乳糖等。3.檢測(cè)生物組織中的蛋白質(zhì)(1)實(shí)驗(yàn)原理:雙縮脲試劑與蛋白質(zhì)作用顯紫色。(2)實(shí)驗(yàn)步驟(3)注意事項(xiàng)雙縮脲試劑使用時(shí)注意先加雙縮脲試劑A,再加雙縮脲試劑B,且雙縮脲試劑B不能過量

加入,否則會(huì)生成Cu(OH)2沉淀,遮蓋反應(yīng)中產(chǎn)生的紫色。1.核酸的組成元素和種類(1)組成元素:C、H、O、N、P。(2)種類脫氧核糖和核糖屬于五碳糖。2.核酸的功能控制細(xì)胞的生命活動(dòng)。DNA中儲(chǔ)藏的信息控制著細(xì)胞的所有活動(dòng),并且決定著細(xì)胞和整個(gè)

生物體的遺傳特性。RNA是合成蛋白質(zhì)所必需的。知識(shí)點(diǎn)6核酸儲(chǔ)存與傳遞遺傳信息1.細(xì)胞內(nèi)的糖類都有甜味,其水解都只產(chǎn)生葡萄糖,這種說法正確嗎?2.油脂是細(xì)胞各種膜結(jié)構(gòu)的重要成分,這種說法正確嗎?3.性激素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),這種說法正確嗎?4.蛋白質(zhì)分子均由多條肽鏈構(gòu)成,這種說法正確嗎?知識(shí)辨析不正確。糖類不都有甜味,如纖維素沒有甜味。糖類水解并不是都只產(chǎn)生葡萄糖,如蔗糖水解還產(chǎn)生果糖。提示不正確。磷脂是細(xì)胞各種膜結(jié)構(gòu)的重要成分。提示提示不正確。性激素的化學(xué)本質(zhì)是固醇。不正確。蛋白質(zhì)分子可由一條或幾條多肽鏈組成。提示5.將雙縮脲試劑A與雙縮脲試劑B混合,搖勻后檢測(cè)豆?jié){中的蛋白質(zhì),這種說法正確嗎?6.每一分子的核酸中都含有一分子五碳糖、一分子磷酸基團(tuán)和一分子堿基,這種說法正確嗎?7.DNA和RNA的區(qū)別在于組成二者的五碳糖不同,組成二者的堿基也完全不同,這種說法正確嗎?提示提示提示不正確。用雙縮脲試劑檢測(cè)蛋白質(zhì)時(shí),應(yīng)該先加雙縮脲試劑A,后加雙縮脲試劑B。不正確。每一分子的核苷酸中都含有一分子五碳糖、一分子磷酸基團(tuán)和一分子堿基。不正確。組成DNA和RNA的五碳糖不同,組成二者的堿基不完全相同。關(guān)鍵能力定點(diǎn)破定點(diǎn)1糖類和油脂的比較

油脂糖類元素組成C、H、O大多數(shù)糖類為C、H、O相同質(zhì)量C、H所占比例高低水解終產(chǎn)物甘油和脂肪酸單糖相同質(zhì)量徹底氧化時(shí)消耗氧氣多少產(chǎn)生水多少釋放能量多少主要功能能量的主要儲(chǔ)存形式主要的能源物質(zhì)典例糖類和脂質(zhì)是組成細(xì)胞的重要有機(jī)化合物,人每天要從食物中攝入一定量的糖類和脂

質(zhì)。下列有關(guān)糖類和脂質(zhì)與人體健康關(guān)系的敘述,正確的是

(

)A.人體可從進(jìn)食的纖維素中獲得大量能量,人體細(xì)胞中含有葡萄糖B.固醇中的膽固醇對(duì)人體健康有害,但維生素D對(duì)健康有利C.人體細(xì)胞中合成麥芽糖只需葡萄糖,但合成乳糖還必須有半乳糖D.1g葡萄糖和1g油脂氧化釋放能量不同,油脂氧化分解消耗的氧氣更多,釋放的能量更多D解析

人體內(nèi)沒有分解纖維素的酶,纖維素不能為人的生命活動(dòng)提供能量,A錯(cuò)誤;膽固醇是

構(gòu)成動(dòng)物細(xì)胞膜的重要成分,不一定對(duì)人體健康有害,B錯(cuò)誤;人體細(xì)胞中不能合成麥芽糖,C

錯(cuò)誤;油脂的碳?xì)浔壤^高,與葡萄糖相比,相同質(zhì)量的油脂徹底氧化分解產(chǎn)生的能量更多,D

正確。1.判斷組成蛋白質(zhì)的氨基酸

定點(diǎn)2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算特別提醒

組成蛋白質(zhì)的大多數(shù)氨基酸分子只含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基,而且都連接在同一個(gè)碳原子上,部分氨基酸分子中含有兩個(gè)氨基、一個(gè)羧基或者兩個(gè)羧基、一個(gè)氨基,多出來的氨基或羧基位于R基團(tuán)。2.蛋白質(zhì)多樣性的原因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)具有多樣性的主要原因應(yīng)從氨基酸和肽鏈兩個(gè)角度進(jìn)行分析:(1)圖中甲、乙、丙分別說明蛋白質(zhì)具有多樣性的原因是氨基酸的數(shù)目、種類、排列順序不同。(2)圖丁說明蛋白質(zhì)具有多樣性的原因是肽鏈的盤曲、折疊方式,及其形成的空間結(jié)構(gòu)不同。(3)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)多樣性,決定了蛋白質(zhì)分子功能多樣性:構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)、起催化作用、作為運(yùn)輸載體、信息傳遞作用(可調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動(dòng))、免疫功能等。3.與蛋白質(zhì)形成過程有關(guān)的計(jì)算規(guī)律(1)蛋白質(zhì)中游離氨基、羧基數(shù)的計(jì)算①游離氨基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的氨基數(shù)=各氨基酸中氨基總數(shù)-肽鍵數(shù)。②游離羧基數(shù)=肽鏈數(shù)+R基上的羧基數(shù)=各氨基酸中羧基總數(shù)-肽鍵數(shù)。(2)蛋白質(zhì)中不同原子數(shù)的計(jì)算①氮原子數(shù)=肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)+R基上的氮原子數(shù)。②氧原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基上的氧原子數(shù)=各氨基酸中氧原子的總數(shù)-脫去的水分

子數(shù)。③氫原子數(shù)=各氨基酸中氫原子的總數(shù)-2×脫去的水分子數(shù)。(3)假設(shè)氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a,由n個(gè)氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈或環(huán)狀多肽:

肽鍵或脫水?dāng)?shù)游離氨基(或羧基)數(shù)目多肽相對(duì)分子質(zhì)量1條肽鏈n-1至少1個(gè)na-18(n-1)m條肽鏈n-m至少m個(gè)na-18(n-m)環(huán)狀多肽n最少為0na-18n特別提醒

蛋白質(zhì)中含有二硫鍵(—S—S—)時(shí),要考慮脫去氫的質(zhì)量,每形成1個(gè)二硫鍵,脫去

2個(gè)H。1.實(shí)驗(yàn)材料選擇的注意點(diǎn)(1)在顯色的物質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中最好選擇無色或顏色淺的材料,使顯色反應(yīng)明顯,易于觀察。(2)不選用甘蔗、甜菜或馬鈴薯檢測(cè)還原糖的原因:甘蔗和甜菜所含糖主要為蔗糖,馬鈴薯所

含糖主要為淀粉,它們均屬于非還原糖,都不宜作為實(shí)驗(yàn)材料。(3)蛋白質(zhì)的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,最好選用富含蛋白質(zhì)的生物組織。植物材料常用大豆(需浸泡,便于

研磨),動(dòng)物材料常用稀釋的蛋清液。2.還原糖、油脂、蛋白質(zhì)檢測(cè)在操作步驟上的差異(1)唯一需要加熱——還原糖檢測(cè),且必須熱水浴加熱,不能用酒精燈直接加熱。若不加熱,則

無紅黃色沉淀出現(xiàn)。(2)唯一需要顯微鏡——油脂檢測(cè)。(3)唯一需要指示劑分別加入——蛋白質(zhì)檢測(cè)。(4)唯一使用酒精——油脂檢測(cè)。定點(diǎn)3還原糖、油脂、淀粉、蛋白質(zhì)檢測(cè)比較典例下列有關(guān)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)及研究的敘述,正確的是

(

)A.白蘿卜不含糖,不是檢測(cè)還原糖的理想材料B.檢測(cè)蛋白質(zhì)時(shí),在樣品中先加入藍(lán)色的雙縮脲試劑A,再加入無色的雙縮脲試劑BC.花生種子含油脂多且子葉肥厚,是油脂檢測(cè)的理想材料D.煮沸后的豆?jié){,蛋白質(zhì)已經(jīng)變性,不能與雙縮脲試劑發(fā)生顯色反應(yīng)C解析

白蘿卜含有還原糖,且顏色為白色,是檢測(cè)還原糖的理想材料,A錯(cuò)誤;檢測(cè)蛋白質(zhì)時(shí),在

樣品中先加入無色的雙縮脲試劑A,再加入藍(lán)色的雙縮脲試劑B,B錯(cuò)誤;花生種子中油脂的含

量很高,可以用花生種子為實(shí)驗(yàn)材料檢測(cè)生物組織中的油脂,C正確;煮沸后的豆?jié){,蛋白質(zhì)已

經(jīng)變性,但是依然存在肽鍵,能與雙縮脲試劑發(fā)生顯色反應(yīng),D錯(cuò)誤。易錯(cuò)警示

雙縮脲試劑中真正起作用的是硫酸銅,而氫氧化鈉僅僅是為了提供堿性環(huán)境。由

于蛋白質(zhì)分子中含有很多與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似的肽鍵,雙縮脲結(jié)構(gòu)能與銅離子在堿性溶液中發(fā)

生雙縮脲反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜镏泻须逆I時(shí)(多肽),溶液中的銅離子與多肽配位,絡(luò)合物呈紫色。1.根據(jù)元素組成判斷有機(jī)物的種類

定點(diǎn)4有機(jī)物的歸納2.根據(jù)單體種類判斷多聚體的種類(1)甲是由多種單體構(gòu)成的生物大分子,可表示多肽。(2)乙是由4種單體構(gòu)成的生物大分子,可表示核酸(DNA或RNA)。(3)丙是由相同單體構(gòu)成的生物大分子,可表示淀粉、纖維素和糖原,它們都是由葡萄糖構(gòu)成的。3.根據(jù)功能判斷有機(jī)物的種類(1)主要的能源物質(zhì)——糖類。(2)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)——油脂。(3)生命活動(dòng)的主要承載者——蛋白質(zhì)。(4)儲(chǔ)存與傳遞遺傳信息——核酸。4.有機(jī)物的水解產(chǎn)物

淀粉、糖原、纖維素油脂蛋白質(zhì)核酸DNARNA初步水解產(chǎn)物二糖甘油和脂肪酸多肽4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸氨基酸脫氧核糖、磷酸、A、C、G、T核糖、磷酸、A、C、G、U徹底水解產(chǎn)物葡萄糖典例下列關(guān)于細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的敘述,不正確的是

(

)A.核酸和蛋白質(zhì)的組成元素不完全相同B.蛋白質(zhì)和核酸都是以碳骨架作為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的C.細(xì)胞中蛋白質(zhì)徹底水解后的產(chǎn)物種類一般多于核酸徹底水解后的產(chǎn)物種類D.高溫會(huì)破壞蛋白質(zhì)和核酸分子中的肽鍵D解析

核酸的組成元素是C、H、O、N、P,而蛋白質(zhì)的主要組成元素是C、H、O、N,有的

蛋白質(zhì)還含有S,故核酸和蛋白質(zhì)的組成元素不完全相同,A正確;組成生物體的有機(jī)物都是以

碳骨架作為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的,主要包括糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸,B正確;細(xì)胞中有DNA、RNA

兩種核酸,徹底水解后產(chǎn)生8種產(chǎn)物(2種五碳糖、1種磷酸、5種堿基),而細(xì)胞中絕大多數(shù)蛋白

質(zhì)是由約20種不同的氨基酸組成的,故細(xì)胞中蛋白質(zhì)徹底水解后的產(chǎn)物種類一般多于核酸徹

底水解后的產(chǎn)物種類,C正確;高溫會(huì)破壞蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu),但是不會(huì)破壞肽鍵,且核酸

分子中不含肽鍵,D錯(cuò)誤。學(xué)科素養(yǎng)題型破素養(yǎng)科學(xué)思維——細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的異同及轉(zhuǎn)化情境探究

冬小麥在生長(zhǎng)過程中會(huì)經(jīng)歷春化和光照兩大階段,收獲后的種子可以制作加工成各類食

品,食品被人體消化吸收后通過一系列代謝來提供營(yíng)養(yǎng),具體途徑如圖所示。冬小麥種子的主要成分為淀粉。問題1

冬小麥在冬天來臨前,含水量會(huì)降低,但結(jié)合水的比例會(huì)逐漸上升,試分析這種變化有

何生理意義。提示

結(jié)合水占比越大,細(xì)胞抵抗寒冷的能力越強(qiáng)(避免氣溫下降時(shí),自由水過多導(dǎo)致結(jié)冰而

損害自身)。問題2

已知淀粉一般不會(huì)直接氧化分解提供能量,冬小麥種子萌發(fā)過程中,干重會(huì)先增加后

減少,試分析其原因。提示

種子萌發(fā)的初始階段,淀粉水解為葡萄糖,導(dǎo)致干重增加,然后葡萄糖又會(huì)氧化分解供

能導(dǎo)致干重減少。種子成熟和萌發(fā)過程中有機(jī)物的變