高中生物 第二节 细胞中的生物大分子知识导航 苏教版.doc

第二节 细胞中的生物大分子思维激活1.某人患急性肠胃炎，不能进食，医生用5%的葡萄糖溶液进行静脉注射，病人虽未进食，但是不感到饥饿，为什么？提示:葡萄糖是生命活动的主要能源，静脉注射5%的葡萄糖溶液，实际是为病人补充能源物质，所以病人虽未进食，并不感到饥饿。2.人吃馒头时馒头越嚼越甜，你有这个经验吗？你知道为什么吗？提示:馒头的主要成分是淀粉，在口腔中有唾液腺分泌的唾液淀粉酶，淀粉酶催化淀粉分解成麦芽糖，人吃馒头时馒头在口腔内停留时间越长，生成的麦芽糖越多，所以感到越甜。3.我们每天坐在凳子上，能够轻松愉快地上完每一个45分钟，并不感到臀部肌肉疼痛，你知道是什么原因吗？提示:是因为臀部有很多脂肪，脂肪有缓冲机械压力的作用。自主整理1.生物大分子的基本骨架（1）碳原子结构：一个碳原子由6个质子、6个中子和6个电子构成。（2）碳原子形成的化学键：与氢、氧、氮及硫等形成共价键，碳原子之间以单键、双键或三键相结合，形成不同长度的链或环状结构，这些结构称为有机物的碳骨架。2.糖类的种类和功能（1）组成元素：糖类由C、H、O 3种元素组成。（2）种类：糖类包括单糖、二糖和多糖等。 单糖：又分五碳糖（核糖和脱氧核糖）、六碳糖（葡萄糖、果糖和半乳糖） （3）功能：糖类是生物体维持生命活动的主要能源，也是生物体重要的结构物质；糖类与蛋白质等结合形成的复合化合物，能参与细胞识别、细胞间物质运输和免疫等生命活动。（4）化学性质：单糖、麦芽糖和乳糖是还原性糖，淀粉和蔗糖是非还原性糖。3.脂质的种类和功能（1）组成元素：主要由C、H、O 3种元素组成。（2）种类和功能类脂：磷脂是构成生物膜的重要物质。脂肪：细胞代谢所需能量的储存形式和运输形式。固醇类物质：如性激素、维生素D和胆固醇在细胞的营养、调节和代谢中具有重要功能。4.蛋白质的结构和功能（1）组成元素：C、H、O、N，大部分蛋白质含S。（2）基本单位：氨基酸。 通式： 共性：都有一个氨基和羧基连在同一个碳原子上。 种类：由R基决定。 连接：肽键。（3）结构：由许多氨基酸通过肽键连接成肽链，一条或多条肽链通过一定的化学键连接成蛋白质。（4）特点：由于组成蛋白质分子的氨基酸和种类、数目、排列顺序不同，以及构成蛋白质的多肽链的数目和空间结构差异，蛋白质分子具有多样性。（5）功能：催化、运输、收缩和运动、有机体结构、防御和调控等。5.核酸的结构和功能（1）组成元素：C、H、O、N、P。（2）种类：核酸可以分为核糖核酸和脱氧核糖核酸两类，它们的基本组成单位都是核苷酸。（3）功能：储存遗传信息，控制蛋白质合成。6.鉴定生物组织中的糖类（1）鉴定淀粉 实验原理：淀粉碘液变蓝。 实验步骤：取2支洁净的试管，用标记笔在试管上部编号(A和B)备用用天平称取蔗糖和淀粉各2 g，分别放入100 mL的清水中，溶解后备用。用量筒取蔗糖溶液和淀粉溶液各3 mL，分别注入2支试管中向2支试管中分别滴入等量的稀碘液。 实验结果类别A管B管糖类淀粉蔗糖碘液2滴2滴颜色反应变蓝不变蓝（2）鉴定麦芽糖 实验原理：麦芽糖斐林试剂砖红色沉淀。 实验步骤：取3支洁净的试管编号为A、B、C用量筒量取蔗糖溶液和淀粉溶液各3 mL分别注入A、B两支试管中，再滴入1 mL清水向C试管注入3 mL淀粉溶液后，注入1 mL稀释的唾液（保持35 ）向3支试管分别注入2 mL的斐林试剂，隔水加热观察并记录颜色的变化情况。 实验结果类别ABC糖类蔗糖淀粉淀粉唾液斐林试剂2 Ml2 mL2 mL颜色反应蓝色蓝色砖红色7.脂肪的鉴定 实验原理：脂肪苏丹橘黄色。 实验步骤：花生切片滴苏丹用50%的酒精去浮色做临时装片显微镜下观察。 实验结果：显微镜下观察到橘黄色油滴。8.蛋白质的鉴定 实验原理：蛋白质双缩脲试剂紫色。 实验步骤：取2支洁净的试管，编号为A、B向A、B两管中分别加入等量的蛋清稀释液向A管中先加入2 mL的NaOH溶液再向A管中加入34滴CuSO4溶液观察A、B两管颜色变化。 实验结果：A管出现紫色，B管未出现紫色。高手笔记1.生命活动的主要能源是糖类，二糖、多糖必须水解成单糖才能为生命活动提供能量。2.蛋白质分子中有m个氨基酸分子，n条肽链，该蛋白质分子中有m-n个肽键，形成该蛋白质脱去水分子数是m-n个。3.所有具备细胞结构的生物以及大部分病毒遗传物质都是DNA，只有少数RNA病毒遗传物质是RNA。名师解惑1.科学家们称“碳是生命的核心元素”“没有碳就没有生命”。生物大分子的基本骨架是怎样构成的？剖析：(1)碳元素是构成生物体的主要成分之一。碳原子有4价电子,这4价电子可与许多原子相结合,也可以与其他碳原子形成共价键。不同数目的碳原子可以通过共价键形成不同长度的碳链,它们可以是直链,也可以结合成环状或分支状,相邻碳原子之间还可以结合成双键或三键等。(2)生物大分子(如多糖、蛋白质和核酸)都是由许多基本组成单位(又叫单体)连接而成的多聚体。每一个单体都以碳链为基本骨架,由许多碳链连接成更长的层碳链(多聚体)。(3)由碳链构成的有机物再进一步构成生物体最基本的结构单位细胞,这样,生物才表现出生命活动。2.某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。根据这个原理，我们能够检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。在这个实验中，应该注意哪些问题？剖析：做好实验，不仅要知道该实验的目的要求，使用什么材料用具，能够独立地正确操作，能够实事求是地观察现象和记录数据，而且还要理解实验原理，能够综合分析所得到的现象和数据，获得正确的结果，进一步推导出结论。（1）本实验成功的关键在于实验材料的选择。为提高实验效果，应分别选择那些含糖量较高、富含脂肪、蛋白质的生物组织作为实验材料。要充分理解教材中选用特定材料的意图，比如材料中含有的必须是可溶性还原糖，蔗糖不是还原糖因此不能用，淀粉既无还原性也不能溶解，因此也不能用。（2）在检测组织中的可溶性还原糖时，斐林试剂必须现配现用，混合均匀后一次加入。水浴加热时试管底部不要触及烧杯底部，以防止试管受热不均匀而爆裂。（3）在检测组织中的脂肪时，切出符合要求的薄切片是实验能否成功的关键。要多按照教材要求练习徒手切片技术。（4）在检测组织中的蛋白质时，双缩脲试剂要逐个加入，实验样液要留出一份作为对照，便于最后进行比较。3.氨基酸、多肽、蛋白质有何不同？（1）氨基酸 每个氨基酸分子都具有中心碳原子，至少都有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在该碳原子上。注意理解“至少”的含义，比如当R基含有氨基时，这个氨基酸分子就不只有一个氨基和羧基了，同时还要注意氨基酸分子中都有一个氨基和羧基直接连在同一个碳原子上，即碳原子上。 不同的氨基酸分子具有不同的R基，细胞内构成蛋白质的大约20种氨基酸，在结构上的主要区别就是R基结构的不同。（2）二肽 由两个氨基酸分子脱水缩合而成，失去水分子中的氢分别来自羧基和氨基。 二肽化合物中，连接两个氨基酸分子的那个化学键(CONH)叫肽键。（3）多肽 由多氨基酸分子脱水缩合而成的含有多个肽键的化合物，因其呈链状，也称肽链。 注意区分肽、肽键和肽链：肽键是肽的连接结构，而肽链表示肽的结构组成。 关于多肽中的氨基和羧基的数目：氨基酸间脱水缩合时，原来的氨基和羧基已不存在，形成的化合物即多肽的一端有一个羧基(不计R基上的氨基和羧基数)。所以对于一条多肽链来说，至少应有的氨基数和羧基数都是一个。（4）蛋白质的肽链 蛋白质可以含有一条肽链，也可含多条肽链，而两个氨基酸缩合则缩去一个分子，形成的二肽含有一个肽键，所以肽键数失水数氨基酸数肽链数；蛋白质相对分子质量氨基酸数氨基酸平均相对分子质量18失水数。 也可以参照下表：肽链有如下的对应关系：氨基酸肽键数脱去水分子数氨基羧基一条肽链nn1n1至少1个至少1个m条肽链nnmnm至少m个至少m个4.蛋白质分子有哪些功能？剖析：蛋白质分子结构的多样性决定了其功能的多样性。（1）新陈代谢的催化剂。绝大多数酶都是蛋白质。生物体内的各种化学反应几乎都是在相应的酶参与下进行的。（2）生物体的结构成分。例如，细胞中的细胞膜、线粒体、叶绿体和内质网等都是由不溶性蛋白质与脂质组成的。人和动物的肌肉等组织的主要成分也是蛋白质。（3）控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达，如阻遏蛋白等。（4）运输功能。如红细胞里的血红蛋白在呼吸过程中起着输送氧的作用。（5）调节生命活动。例如，胰岛细胞分泌的胰岛素能参与血糖的代谢调节，降低血液中葡萄糖的含量。（6）参与机体的防御机能，如抗体。（7）作为受体，起接受和传递信息的作用。5.核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。那么，RNA到底是不是遗传物质？能不能说核酸是一切生物的遗传物质？剖析：对于绝大多数的生物来说，遗传物质是DNA而不是RNA，或者说，DNA病毒及所有的真核生物、原核生物均以DNA作为遗传物质，DNA是主要的遗传物质。但应注意，有些病毒（如烟草花叶病毒），它们不含DNA，只含RNA，这种病毒称为RNA病毒，对于它们来说，RNA就起遗传物质的作用。 在生物界中，还有一类特殊的生命体，就是朊病毒，它是引起疯牛病的病原体。20世纪60年代，英国生物学家T.lper用紫外线等手段破坏患有羊瘙痒症（羊的类疯牛病）羊的组织中的核酸后，再将抽提物注射到健康的羊的脑中，仍然有感染力。于是她提出：瘙痒症的感染因子可能不含核酸。后来，经科学家反复研究证实，朊病毒不含核酸，它的遗传物质只能是蛋白质。6.DNA和RNA有哪些相同和不同之处？剖析：DNA和RNA的区别可以概括为：种类DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖核酸基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸分布细胞核、叶绿体、线粒体叶绿体、线粒体五碳糖脱氧核糖核糖磷酸相同结构双螺旋通常为单链讲练互动【例题1】(2006高考广东卷，1)组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构式是（ ）A.NHCO B.NHCO C.NH2COOH D.NH2COOH解析：肽键的形成是一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基脱去一分子水，形成肽键。其结构式为：NHCO。答案：B绿色通道 肽键的结构式有以下几种写法都是正确的：NHCO、CONH等，但是都不能少了两端的共价键。变式训练1蛋白质的基本组成单位是氨基酸，使不同的氨基酸具有某些共同化学性质的结构部分是（ ）A.R基和羧基 B.R基和氨基 C.羧基和氨基 D.R基、氨基和羧基解析：每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，这是所有氨基酸分子的共性，决定了氨基酸共同的化学性质。答案：C【例题2】(2006高考江苏理综卷，3)纤维素被称为第七营养素,食物中的纤维素虽然不能为人体提供能量，但能促进肠道蠕动、吸附排出有害物质。从纤维素的化学成分看，它是一种（ ）A.二糖 B.多糖 C.氨基酸 D.脂肪解析：纤维素是多糖，人体内没有分解纤维素的酶，不能利用纤维素的能量，但是可以利用纤维素促进肠道蠕动、吸附排出有害物质。答案：B绿色通道 组成生物体的糖类有单糖、二糖和多糖，多糖包括淀粉、纤维素和糖原。变式训练2肝糖原经过酶的催化作用，最后水解成（ ）A.麦芽糖 B.乳糖 C.葡萄糖 D.CO2和H2O解析：考查多糖和单糖的关系。肝糖原是动物体内的储能物质，属于多糖。多糖在酶的作用下进行水解，形成的最后产物是单糖，由于构成糖原的单糖为葡萄糖，因此水解后产生的单糖为葡萄糖。答案：C【例题3】(2006高考上海卷，1)为测定组织细胞中是否有葡萄糖存在，常用的试剂是（ ）A.苏丹染液 B.碘液 C.班氏试剂 D.龙胆紫溶液解析：鉴定还原性糖所用的试剂是斐林试剂或者是班氏试剂，还原性糖与所用的斐林试剂或班氏试剂加热会出现砖红色沉淀。答案：C绿色通道 鉴定还原性糖所用的试剂是斐林试剂，鉴定淀粉用的试剂是碘液，鉴定脂肪用的试剂是苏丹染液，鉴定蛋白质用的试剂是双缩脲试剂。变式训练3下列能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀的是（ ）葡萄糖 果糖 蔗糖 麦芽糖 淀粉 纤维素A. B. C. D.解析：本题中淀粉与纤维素在一般情况下是不可溶的，不与斐林试剂反应；蔗糖中不含醛基，因此也不能与斐林试剂反应；葡萄糖是含有游离醛基的单糖，果糖虽不含醛基，但果糖是葡萄糖的同分异构体，会与葡萄糖发生相互变构，所以都具有还原性；麦芽糖是含有游离醛基的二糖，属于还原性糖。答案：D体验探究【问题】 健康人尿中含有极微量的蛋白质,若尿中蛋白质含量过高,则称为蛋白尿。除了肾脏疾病和累及肾脏的其他疾病会引起蛋白尿外,健康人在剧烈运动后也会出现暂时性蛋白尿。临床上常用双缩脲法定性和定量检测尿中蛋白质。请你完成下列实验设计,以对比验证你在某次剧烈运动后出现蛋白尿。导思:实验原理：蛋白质有两个以上肽键，因此能与双缩脲试剂发生反应而产生紫色，且其颜色深浅与蛋白质的浓度成正比，而与蛋白质的相对分子质量及氨基酸成分无关。设计实验一般遵循的原则是单一变量原则、对照原则和等量原则。探究:实验步骤：取两支试管并分别编号为1号和2号，然后在两试管中分别加入自己在剧烈运动前后的尿液各2 mL；（2）先向两支试管中分别加入2 mL双缩脲试剂A（氢氧化钠），并摇均匀，再向两支试管中分别加入34滴双缩脲试剂B（硫酸铜），并摇均匀。实验原理：对比观察两试管中溶液的颜色变化。实验结果预测：1号试管中的溶液为浅蓝色或带淡紫色，2号试管中的溶液为更深的紫色。6用心 爱心 专心