2010年生命科学讲义(上)

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1、2010 年高中生命科学讲义（上）1.0 版- 1 -1 生命科学简史生命科学简史 1、17 世纪显微镜的发明，使生命科学的研究进入了细胞水平。 2、1838-1839 年，施莱登、施旺提出“细胞学说” 。1859 年，达尔文发表物种起源 ，提出“进化论” 。3、生命科学早期，主要采用描述法和比较法。随着生命科学发展，主要采用实验法。 4、1953 年，沃森、克里克提出了 DNA 双螺旋结构分子模型，使生命科学的研究进入了分子水平。 5、中国科学家合成了结晶牛胰岛素、酵母丙氨酸转移核糖核酸。 6、20 世纪，人类基因组计划（生命科学的“阿波罗登月计划” ）完成，测了 24 条染色体。 7、在生

2、命科学领域，保护生物多样性是保护地球生态系统的重点。 8、生命科学探究活动的基本步骤：提出疑问提出假设设计实验实验实施分析数据结论新的 疑问。在提出假设后，可以通过观察、调查、实验来检验假设是否正确，从而获得新的发现和新的理论。2 生命的物质基础生命的物质基础 地球上现有 200 多万种生物。生物与非生物都由化学元素组成，组成各种生物的化学元素基本相同， 组成各种生物的化合物基本相同。 组成生物的无机物包括水和无机盐。 【水】 在组成生物体的化合物中，水的含量最多，一般约占 70%。人体缺水 10%时会导致生理活动紊乱， 缺水 20%时则生命活动终止，人体一般每天至少补充水 2000ml。 一

3、般而言，细胞要生存在以水为基础的液体环境中；水是许多生物化学反应的介质；水能帮助运输 物质；水能调节体温。 水在生物体内，绝大多数以游离形式存在，称为自由水；小部分水参与细胞内结构组成，称为结合 水。干种子内主要含有结合水；代谢越旺盛的器官，则自由水含量越高。 【无机盐】 生物体内的无机盐大多数以离子状态存在，含量约占 1%。无机盐的主要功能有：无机盐参与细胞 组成。例如：Fe 是血红蛋白的主要成分、Mg 是叶绿素的主要成分、Ca 是骨骼与牙齿的重要成分。无 机盐参与生物体的代谢活动。例如血液中缺 Ca 会导致肌肉抽搐。无机盐参与调节内环境稳定。例如 0.9%生理盐水能维持红细胞的正常形态、H

4、CO3-使血液酸碱度稳定。 生物体中无机盐含量要适量，Zn 是多种酶的组成元素，含量过低会造成生长发育不良，含量过高则 会引起贫血、免疫功能低下。 【糖类】 糖类含 C、H、O 元素。分为单糖、双糖和多糖；动物多糖是糖原，分为肝糖原、肌糖原；植物多糖 有淀粉、纤维素。多糖的组成单位是葡萄糖，多糖由葡萄糖脱水缩合而成。葡萄糖是细胞内的主要能源 物质。糖类是细胞内的主要能源物质、参与细胞结构的组成（例如细胞膜上的糖蛋白、糖脂） 。糖类不参与 生物生理功能的调节。 【脂质】 脂质分为脂肪、磷脂、胆固醇等。脂肪含 C、H、O 元素，由甘油、脂肪酸组成，储存和提供能量， 脂肪含有的能量是同等质量糖类、蛋

5、白质的 2 倍多；磷脂含 C、H、O、N、P 元素，是组成膜的结构大分 子；胆固醇含 C、H、O 元素，参与合成雄性激素、雌性激素、肾上腺皮质激素，在紫外线照射下转化为 维生素 D 帮助钙的吸收，参与生物生理功能的调节。 脂质是细胞内的主要储能物质、参与细胞结构的组成、参与细胞生理的调节。 【核酸】 核酸含 C、H、O、N、P 元素，分为 DNA（中文名称是脱氧核糖核酸） 、RNA（中文名称是核糖核酸） 两种。2010 年高中生命科学讲义（上）1.0 版- 2 -DNA 的基本单位是脱氧核苷酸，有 4 种。每个脱氧核苷酸由 1 个磷酸、1 个脱氧核糖、1 个含 N 碱 基组成。碱基有 A、T、

6、G、C 四种。RNA 的基本单位是核糖核苷酸，有 4 种。每个核糖核苷酸由 1 个磷酸、1 个核糖、1 个含 N 碱基组 成。碱基有 A、U、G、C 四种。核酸是遗传物质，组成单位是核苷酸；核酸有 5 种碱基，有 8 种核苷酸。DNA 主要存在于细胞核中， RNA 主要存在于细胞质中。核酸和蛋白质是构成生命的主要物质。DNA 在 DNA 酶的作用下被水解成脱氧核苷酸；脱氧核苷酸能被水解成磷酸、脱氧核糖、含 N 碱基； 脱氧核苷酸的代谢终产物是 CO2、H2O、含 N 废物。 【维生素】 维生素分为脂溶性维生素（VA、VD、VE、VK） 、水溶性维生素两类，人体只能从食物中获得。缺维 生素 B

7、会引起脚气病、缺维生素 C 会引起坏血病、缺维生素 A 会引起夜盲症、缺维生素 D 会引起佝偻病。【蛋白质 1】 蛋白质含 C、H、O、N、S 元素，在有机物中含量最高，基本单位是氨基酸。氨基酸有 20 种，其中 有 8 种是人体必需氨基酸。在核糖体上，氨基酸之间脱水缩合，通过肽键连接成肽链。9 肽是指由 9 个氨 基酸脱水缩合而成的 1 条肽链，至少含有 1 个氨基、1 个羧基；2 条肽链，至少含有 2 个氨基、2 个羧基。【蛋白质 2】 蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。 参与组成蛋白质结构的氨基酸数目不同，蛋白质结构会不同；参与组成蛋白质结构的氨基酸种类不同， 蛋白质结构会不同

8、；参与组成蛋白质结构的氨基酸排列顺序不同，蛋白质结构会不同；参与组成蛋白质 结构的肽链空间结构不同，蛋白质结构会不同。 蛋白质结构多样性（或功能多样性）的根本原因是控制蛋白质合成的基因不同。 蛋白质是细胞内的能源物质、参与细胞结构的组成、参与细胞生理的调节（例如蛋白质构成的酶、激 素、抗体） 。 【有机物习题】 1、下图中表示种有机物的组成，请依据其主要功能分析回答： A 是指_1_；E 在植物体内主要指_2_，组成元素是_3_。 B 是指_4_；F 是由 B 形成的，组成元素是_5_。F 属于脂质，脂质还包括磷脂和_6_。 磷脂是_7_的重要组成成分，组成元素是_8_。_9_在太阳光紫外线的

9、照射下可以转化为 _10_，促使人体细胞对钙的吸收，可形成的激素有_11_。 C 的结构通式是_12_，C 形成 G 时，C 之间通过_13_结构连接成链状，该结构写法是 _14_。 G 组成元素是_15_，G 的功能多样性原因是_16_。 D 是指_17_；H 是指_18_，是生物体的遗传物质，组成元素是_19_。 【有机物习题-参考答案】2010 年高中生命科学讲义（上）1.0 版- 3 -【蛋白质计算关系式】 蛋白质分子量=氨基酸总分子量脱下的 H2O 总分子量二硫键脱氢总分子量 氨基酸总分子量 = 氨基酸数目氨基酸的平均分子量 脱下的 H2O 总分子量 = 脱下的 H2O 数18 18

10、 是水的分子量 二硫键脱氢总分子量=二硫键数目22 是形成 1 个二硫键时脱下的 2 个 H 的分子量 脱下的 H2O 数 = 氨基酸数目肽链数脱下的 H2O 数 = 肽键数 肽键数= 氨基酸数目肽链数 【蛋白质习题】 1、根据下图中物质的结构式，回答问题图中有 3 个氨基酸，编号分别是_、_、_；它们的 R 依次分别是_、_、_。 请在框中，将 3 个氨基酸按编号顺序依次连接成 1 条肽链。这条肽链中有_个氨基和_个羧基。 这条肽链中含有_种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是_。 这条肽链是由_个氨基酸在核糖体上经_方式失去_分子水而形成的_肽。在这 个过程中，相对分子质量减少了（列出计算式

11、）_。 这条肽链中有_个肽键，肽键结构是_。 这条肽链左起第 2 个氨基酸的结构写法是_ 这 3 个氨基酸能形成的三肽有_种，三肽中氨基酸的编号顺序分别是：_ 2、某种蛋白质由 2 条肽链组成，该蛋白质由 100 个氨基酸缩合而成。氨基酸的平均分子量为 120。 该蛋白质至少含有_个氨基，_个羧基；该蛋白质共含_个肽键_。 在缩合过程中共脱去水分子_个。缩合发生的场所是在_。该蛋白质分子量为（列出计算式） _。 3、某种蛋白质为 9 肽。氨基酸的平均分子量为 120。 该蛋白质至少含有_个氨基，_个羧基；该蛋白质共含_个肽键。 在缩合过程中共脱去水分子_个。缩合发生的场所是在_。该蛋白质分子量

12、为（列出计算式） _。 4、一个由 n 条肽链组成的蛋白质分子量约为 m，氨基酸平均分子量约为 a。组成该蛋白质的氨基酸数目 约为（列出计算式）_。【蛋白质习题-参考答案】2010 年高中生命科学讲义（上）1.0 版- 4 -3 生命的结构基础生命的结构基础 【细胞膜结构】 细胞膜，又称质膜。由磷脂、蛋白质、多糖组成。磷脂形成磷脂双分子层，是细胞膜的支架；蛋白 质镶嵌、贯穿在磷脂双分子层中或附着在磷脂双分子层的内外两侧；多糖分布在细胞膜的外侧。磷脂和 蛋白质具有流动性，即细胞膜的结构特性是具有半流动性。 （画出细胞膜结构模式图） 【细胞膜功能】 细胞膜具有保护细胞、控制物质进出细胞、实现细胞与

13、外界进行信息交流的功能。细胞膜上的多糖 与蛋白质组成糖蛋白，多糖与磷脂组成糖脂，能识别细胞外的信息，称为受体。细胞膜的功能特性是选 择透过性，细胞膜是种选择透过性膜。 【自由扩散过程】 物质从浓度高的一侧通过细胞膜的磷脂分子向浓度低的一侧转运，例如 O2、CO2、等气体分子，甘 油、乙醇等与磷脂同属脂质的物质。自由扩散不需要消耗细胞内新陈代谢所释放的能量，属于被动运输。【协助扩散过程】 物质从浓度高的一侧通过细胞膜上的载体蛋白质分子向浓度低的一侧转运。协助扩散不需要消耗细 胞内新陈代谢所释放的能量，属于被动运输。例如血液里的葡萄糖进入红细胞、神经细胞外的 Na+进入 神经细胞内。 【主动运输过

14、程】 物质从浓度低的一侧，在能量的作用下通过细胞膜上的载体蛋白质分子，向浓度高的一侧转运。这 是一种逆浓度梯度运输过程。例如消化道里的葡萄糖进入小肠上皮细胞。 【细胞膜习题】 1、请根据所学习的关于“自由扩散” 、 “协助扩散” 、 “主动运输”知识，填写表 1。 表 1 “自由扩散” 、 “协助扩散”和“主动运输”比较表自由扩散协助扩散主动运输物质移动方向载体蛋白质的利用对细胞能量的消耗相对应的曲线图形2、下图表示物质进出细胞膜的示意图。请回答下列问题（用图中号码及文字表示）：图中 A 是_，B 是_，C 是_。C 分布在细胞膜的_（外侧、内侧） 。 细胞膜是种_模型。细胞膜结构特点是_；细胞膜功能特点是_。2010 年高中生命科学讲义（上）1.0 版- 5 -在 ae 的五种过程中，可代表被动运输过程的是图中编号_；可代表协助扩散过程的是图中编号 _；可代表自由扩散过程的是_。 在 ae 的五种过程中，可代表气体转运过程的是_；葡萄糖从小肠进入小肠上皮细胞的过程是 _；葡萄糖从血