專題一細胞的物質組成和結構

1、專題一,細胞的分子組成和基本結構,一、關于水的專題復習,一、教材中與水有關的知識聯系點,水,,水的存在形式,,水的作用,,水對動植物的影響,,水與進化,,水污染,,代謝產生的水,,代謝消耗的水,,水分代謝,,水的平衡,,水和體溫調節(jié),1.細胞中的水:,（一）細胞與水,水的存在形式:自由水和結合水【注意】自由水/結合水的比例越大,細胞的生命活動越旺盛,種子曬干時減少的是自由水。,水的作用:自由水:良好溶劑,運輸物質,新陳代謝原料；反應

2、介質；維持細胞和植物體的基本形態(tài)；結合水:細胞的組成成分,,★在葉綠體的基質中通過暗反應過程產生水★在線粒體中通過有氧呼吸的第三階段產生★核糖體上通過氨基酸的縮合作用產生★高爾基體上通過纖維素的合成產生（植物細胞有絲分裂 時形成新的細胞壁）★細胞核內在DNA合成過程中產生★動物肝臟和肌肉中合成糖元時產生★ ATP合成時產生,2、細胞中產生水的結構及代謝,,葉綠體基粒片層結構薄膜上通過光反應消耗線粒體中通過有氧呼吸的第

3、二階段消耗肝臟和肌肉中糖元的分解過程中消耗ATP水解成ADP和磷酸時消耗消化道內淀粉、蛋白質等的消化時消耗,3、細胞中消耗水的結構及代謝,二、植物的水分代謝,1、水的吸收,(1)吸脹作用吸水：原理：細胞內的親水性物質吸水。植物細胞在沒有形成中央大液泡前，主要通過吸脹作用吸水。親水性物質：蛋白質、淀粉、纖維素 注意：由于任何植物細胞內都有親水性物質存在所以任何植物細胞都能進行吸脹作用吸水。,（2）滲透作用吸水的原

4、理：,一個有液泡的成熟植物細胞 是一個滲透系統具有中央大液泡的成熟植物細胞主要通過滲透作用吸水原生質層的選擇透過性是完成滲透的關鍵一個死細胞其原生質層被破壞，但還能吸脹吸水（死 亡的干種子也能吸水）質壁分離及復原是證明滲透吸水的最佳例子,滲透作用的兩個條件：A、半透膜 B、濃度差,成熟的植物細胞是一個典型的滲透系統,原生質層,注意：由于任何活細胞的細胞膜是選擇透過性膜，所以滲透作用吸水不僅能發(fā)生在成

5、熟的植物細胞，沒有中央大液泡的植物細胞和動物細胞實際上也能進行滲透作用吸水。例如：紅細胞在清水中會吸水膨脹而破裂,質壁分離及復原,質壁分離內因是原生質層具選擇透過性且原生質層的伸縮性比細胞壁大,外因是具有濃度差,現象是：液泡 縮??；液泡體積 變??；液泡顏色變深。,2、水的運輸,根的表皮細胞→內層細胞→根的導管→莖的導管→枝條導管→葉柄導管→葉脈導管→葉肉細胞→氣孔蒸騰作用是植物吸水和運輸水的主要動力,3、水的利用和散失,水的

6、利用：,植物體吸收的水大約有1%—5%用于光合作用和呼吸作用等。,水的散失：,未被利用的水，主要通過蒸騰作用散失。蒸騰作用產生的拉力是水分吸收的動力；是水分和無機鹽在植物體內運輸的動力；還能降低葉片表面的溫度。,4、水與光合作用的關系,水是光合作用的原料（光反應）、也是產物（暗反應）水是光合作用的介質，整個作用都在水中進行葉肉細胞缺水后氣孔關閉，將影響光合作用,5、水與呼吸作用的關系,水是呼吸作用進行的反應介質,水既是呼吸作用的原

7、料（呼吸作用第二階段）也是呼吸作用產物（第三階段）,種子的呼吸會隨水的增 加而加強（干燥的種子利于貯存，潮濕的 種子因呼吸消耗有機物而不利于貯存）,葉肉細胞，缺水會導致呼吸作用下降,6．聯系生產、生活實際,▲根據蒸騰作用原理，植物移栽時剪去部分枝葉有利于移栽的成活率。▲根據滲透吸水原理，給植物施肥時不能施濃肥。▲根據礦質元素吸收的原理，多雨季節(jié)要給旱地作物進行開溝排水?！鶕粑饔迷恚瑫窀傻姆N子有利于長期儲存。,三、動物

8、體內的水分代謝,單細胞動物：直接吸收；滲透作用,1、水分的吸收,多細胞動物：必須通過內環(huán)境，哺乳動物為例 水——消化道——消化道上皮細胞（滲透作用）——血漿——組織液——組織細胞,滲透原理：隨著葡萄糖、氨基酸、Na+進入上皮細胞，濃度增加，而小腸內濃度降低，滲透作用發(fā)生，水就被吸收進入小腸上皮細胞，并進一步進入血液——組織液——組織細胞,2、血漿中水分來源,消化道吸收而來；組織液的回滲；淋巴循環(huán)三條途徑組織細胞中水分的來源：組織液提

9、供和自身代謝過程產生,3、水分的利用,水分進入組織細胞后，除為新陳代謝提供水環(huán)境外，還參與各種代謝活動，如呼吸作用、糖類、蛋白質的水解。,4、水分的排出,單細胞動物：通過細胞膜直接排出；,多細胞動物:高等多細胞生物不能直接排出，必須通過內環(huán)境，主要途徑有三條（1）呼吸系統呼出少量的水；（2）皮膚的汗腺汗液；（3）由腎臟分泌尿液排出（主要途徑）,水腫的原因：,（1）長期營養(yǎng)不良：導致血漿蛋白含量減少，血漿中的水分較多地滲入組織液，導致全身

10、性水腫,（2）腎小球腎炎：血漿蛋白濾過到原尿中，使血漿蛋白含量減少,（3）過敏：毛細血管的通透性增強，使血漿蛋白滲出，局部水腫,（4）淋巴循環(huán)受阻：淋巴不能回流到血漿中，導致組織液增多，局部水腫,（5）甲狀腺激素分泌減少，細胞代謝緩慢，代謝廢物和營養(yǎng)物質滯留在組織液中,,,,,下丘腦滲透壓感受器,垂體后葉,抗利尿激素,腎小管、集合管重吸收水,尿量,,細胞外液滲透壓升高,細胞外液滲透壓下降,,下丘腦滲透壓感受器,,,,,,,,,（+）,（

11、-）,釋放,（+）,（-）,產生興奮,,,產生渴覺,,大腦皮層,,,主動飲水補充水分,,,四、水與生殖,低等生物的生殖過程離不開水，只能生活在水中有性生殖過程中精子的游動必需在水環(huán)境中進行,五、水與進化,1、原始海洋是原始生命誕生的地方,2、生物的進化是由水生向陸生進化的,原始海洋為生命起源提供了原料和生存的有利環(huán)境。原料：單糖、氨基酸、核苷酸等小分子有機物。生存環(huán)境：水能阻擋原始地球條件下陽光中的大量紫外線。（當時沒有O2更沒有

12、O3）,古生物學上的證據：有水生生物的化石的地層比有陸生生物化石的地層早。,,,,1.影響生物的生存2.影響生物的分布3.影響動物的生活習性(如肺魚的缺水夏眠等)4.植物的向水性,六、水對生物的影響,,,水體富營養(yǎng)化:生活污水、化肥,食品 等工業(yè)廢水以及農田排水等含有大量氮,磷及其他無機鹽類,進入自然水體后,使得以藍藻和綠藻等藻類及其他浮游生物迅速繁殖,它們死后被需氧型微生物分解,使魚類及其他水生生物大量死亡,又被厭氧微生物分解產

13、生氨氣和硫化氫的,使水體發(fā)臭變黑。水體富營養(yǎng)化在淡水形成“水華”、在海洋則產生“赤潮”。2. 重金屬污染：主要指汞、鉛、鉻、鎘等離子大量進入水體，導致水體污染。采礦和冶煉廠排放的廢水是水體重金屬污染的主要來源。水體中的重金屬離子經生物的富集作用，可通過食物鏈傳遞進入人體，造成人體慢性中毒，如20世紀五六十年代日本出現的水俁病就是很好的例子。,七、水的污染,,,二、蛋白質專題,組成元素,C、H、O、N（P、S）,,導致,氨基酸,,種類：

14、20種,,必需氨基酸：8種非必需氨基酸：12種,通式：,C,H,C,H2N,OH,O,,,,,,R,,特點：至少都含有……并且都有……,,脫水縮合,多肽,,組成蛋白質的氨基酸不同氨基酸的數目不同氨基酸排列順序不同多肽的空間結構不同,,折疊盤旋,蛋白質,,結構多樣性,,,功能多樣性,,,構成生物體，如結構蛋白運輸作用，如血紅蛋白催化作用，如酶調節(jié)作用，如胰島素免疫作用，如抗體,構成,導致,,網絡構建,一、蛋白質種類專題：

15、----高中教材明確指出的蛋白質有哪些？特點、功能如何？,膜蛋白：--糖蛋白（存在于細胞膜的外表面；識別、信息傳遞、細胞癌變等）--載體蛋白（專一性、協助擴散、主動運輸）----離子通道（神經纖維的興奮產生及傳導；鈉離子通道、鉀離子通道等）--受體蛋白（胰島素受體、神經遞質受體等）--跨膜蛋白（CFTR蛋白）（氯離子的運輸；囊型纖維?。合嚓P基因缺失3個堿基→氯離子的運輸障礙→患者支氣管黏液增多堵塞支氣管→細菌繁殖肺部感染→危及

16、生命）,結構蛋白和酶,血紅蛋白：紅細胞內攜帶氧氣；缺鐵性貧血；錯義突變：鐮刀形紅細胞貧血癥（谷氨酸被纈氨酸取代））組蛋白（染色體中的蛋白質；在G1期大量合成；觀察DNA分布實驗中，鹽酸的作用是加快DNA和組蛋白的分離，有利于甲基綠的染色）噬菌體蛋白質外殼（可用35S標記；不侵入細菌體內；與后代噬菌體的形成無關）過氧化氫酶（高效催化過氧化氫的分解；在動物肝臟中含量較高）淀粉酶（動物消化腺可合成與分泌，最適溫度在35--40℃；植物

17、體內的最適溫度較高40--50℃；細菌和真菌體內的最適溫度差別較大，有的可達到70℃）蛋白酶（動物消化腺分泌，胃蛋白酶的最適pH較低，為0.9—1.5）淀粉分支酶（皺粒豌豆的成因：淀粉分支酶基因被插入外來DNA片段，導致淀粉分支酶不能合成，豌豆淀粉含量低，蔗糖含量高，所以種子皺縮。）酪氨酸酶（酪氨酸酶基因突變，導致酪氨酸酶不能正常合成，酪氨酸不能轉變成黑色素，出現白化?。?蛋白質（多肽類）類激素,胰島素（51個氨基酸，兩條多肽鏈；

18、胰島B細胞合成和分泌；促進糖原合成，抑制糖原分解，促進糖轉化為非糖物質，從而降低血糖；與胰高血糖素有拮抗作用。）生長激素（垂體合成與分泌；促進生長；與侏儒癥、肢端肥大癥等有關。）胰高血糖素（胰島A細胞合成與分泌；促進肝糖原分解，提高血糖濃度。）促甲狀腺激素促腎上腺激素促性腺激素,其他蛋白質,抗體（漿細胞合成分泌；專一性很強；抗原抗體反應可用于基因工程最后基因表達的檢測；與紅細胞凝集有關；抗毒素也屬于抗體。）干擾素（化學本質為

19、糖蛋白；治療病毒感染特效，對癌癥、白血病等也有一定療效；其分子上的半胱氨酸變成絲氨酸可在—70℃條件保存半年）腺苷酸脫氨酶（人體免疫功能正常發(fā)揮所必需的；相關基因突變可導致該酶缺乏，從而造成復合型免疫缺陷癥。）天冬氨酸激酶、二氫吡啶二羧酸合成酶（賴氨酸合成過程的兩種關鍵酶；玉米中賴氨酸含量高則會抑制這兩種酶的活性，導致玉米賴氨酸含量低；將天冬氨酸激酶第352位蘇氨酸變成異亮氨酸、將二氫吡啶二羧酸合成酶第104位天冬酰胺變成異亮氨酸，

20、就可使玉米賴氨酸提高幾倍。）,與基因工程有關的蛋白質,限制性核酸內切酶（在原核生物體內提??；專一性很強，每種都有特定的識別序列和切割位點；識別的序列為反向重復序列；切斷的是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。）DNA聚合酶（可在多核苷酸鏈的3’端添加單個的脫氧核苷酸，形成磷酸二酯鍵)DNA連接酶(可連接多核苷酸鏈的兩個斷端，形成磷酸二酯鍵）Bt毒蛋白(蘇云金桿菌體內的一種毒蛋白，由Bt毒蛋白基因控制合成，抗蟲棉就是轉移了這個基因；該蛋白本

21、身無毒，在害蟲消化道內被降解為有毒的多肽，可結合在害蟲的腸上皮細胞的特異性受體上，導致細胞穿孔、腫脹，造成害蟲死亡。該蛋白對哺乳動物無毒害。）,（一）、有關蛋白質相對分子質量的計算,例、組成生物體某蛋白質的20種氨基酸的平均相對分子質量為128，一條含有100個肽鍵的多肽鏈的分子量為多少？,二、蛋白質計算專題,101×128?100×18＝11128,在解答這類問題時，必須明確的基本關系式是：蛋白質的相對分子質量＝

22、氨基酸數×氨基酸的平均相對分子質量?脫水數×18（水的相對分子質量）,變式1：組成生物體某蛋白質的20種氨基酸的平均相對分子質量為128，則由100個氨基酸構成的含2條多肽鏈的蛋白質，其分子量為?。ā。〢.　12800　　　　　　B.　　11018　C.　11036　　　　　 D.　　8800,128×100?18×98＝11036,變式2：全世界每年有成千上萬人由于吃毒蘑菇而身亡，其中鵝

23、膏草堿就是一種毒菇的毒素，它是一種環(huán)狀八肽。若20種氨基酸的平均分子量為128，則鵝膏草堿的分子量約為( )A． 1024 B. 898C． 880 D. 862,8 ×128?8 ×18=880,（二）、有關蛋白質中氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數、脫水數的計算,例、氨基酸分子縮合形成含2條肽鏈的蛋白質分子時，相對分子量減少了900，由此可知， 此蛋白

24、質分子中含有的氨基酸數和肽鍵數分別是（?。〢.52、52　　　　B.　　50、50C.52、50　　　　D.　　50、49,C,在解答這類問題時，必須明確的基本知識是蛋白質中氨基酸數、肽鏈數、肽鍵數、脫水數的數量關系?；娟P系式有：ｎ個氨基酸脫水縮合形成一條多肽鏈，則肽鍵數＝(ｎ?1)個；ｎ個氨基酸脫水縮合形成ｍ條多肽鏈，則肽鍵數＝(ｎ?ｍ)個；無論蛋白質中有多少條肽鏈，始終有：　　脫水數＝肽鍵數＝氨基酸數?肽鏈數,變式1：

25、　若某蛋白質的分子量為11935，在合成這個蛋白質分子的過程中脫水量為1908，假設氨基酸的平均分子量為127，則組成該蛋白質分子的肽鏈有（?。〢.　 1條　 B.　 2條　　C.　 3條　　 D.　 4條,C,解析：據脫水量，可求出脫水數＝1908÷18＝106，形成某蛋白質的氨基酸的分子質量之和＝11935＋1908＝13843，則氨基酸總數＝13843÷127＝1

26、09，所以肽鏈數＝氨基酸數?脫水數=109?106＝3，答案為C。,變式2：現有一分子式為C63H103O45N17S2的多肽化合物，已知形成該化合物的氨基酸中有一個含2個氨基，另一個含3個氨基，則該多肽化合物水解時最多消耗多少個水分子？,解析：本題首先要搞清楚，多肽水解消耗水分子數=多肽形成時生成水分子數；其次，要知道，要使形成多肽時生成的水分子數最多，只有當氨基酸數最多和肽鏈數最少兩個條件同時滿足時才會發(fā)生。已知的2個氨基酸共有5個

27、N原子，所以剩余的12個N原子最多可組成12個氨基酸（由于每個氨基酸分子至少含有一個－NH2），即該多肽化合物最多可由14個氨基酸形成；肽鏈數最少即為1條，所以該化合物水解時最多消耗水分子數＝14?1＝13。,變式3：已知氨基酸的平均分子量為128，測得某蛋白質的分子量為5646，試判斷該蛋白質的氨基酸數和肽鏈數依次是 ( ) A . 51和1 B. 51和2 C. 44和1 D. 44和2,

28、解析：蛋白質的分子量確定后，氨基酸的數量與肽鏈的數量存在著必然的函數關系，如設氨基酸的數量與肽鏈的條數分別為ｘ和ｙ，則有　　　　　 128ｘ?18（ｘ?ｙ）＝5646　　盡管1個方程包含2個未知數，但ｘ和ｙ必須都為符合題意的整數解，這樣可解得：x=51，y=2，答案為B。,（三）、有關蛋白質中至少含有氨基數和羧基數的計算,例3某蛋白質分子含有4條肽鏈，共有96個肽鍵，則此蛋白質分子中至少含有－COOH和－NH2的數目分別為　(

29、 )A. 4、 100 B. 4、 4C. 100、100 D. 96、96,B,變式： 一個蛋白質分子由四條肽鏈組成，364個氨基酸形成，則這個蛋白質分子含有的－COOH和－NH2 數目分別為 ( )A . 366、366 B. 362、362C . 4、 4 D. 無法判斷,D,(四)、有關蛋白質中氨基酸的種類和數量的計算,例4今有一化合物，其分子式為C5

30、5H70O19N10，已知將它完全水解后只得到下列四種氨基酸：,⑴該多肽是多少肽？⑵該多肽進行水解后，需 個水分子，得到 個甘氨酸分子， 個丙氨酸分子。,10肽,9,1,2,（1）有A、B、C三種氨基酸，若每種氨基酸數目是無限多的，可形成肽類化合物的種類：形成三肽的種類：形成二肽的種類：（2）A、B、C三種氨基酸，若每種氨基酸只有一個，可形成肽類化合物的種類：形成三肽的種類：形