第1讲生命的物质基础

第1讲生命的物质基础一、教学目标：（一）知识与技能1．使学生知道组成生物体的化学元素及其作用：能够识记组成生物体的化学元素及其重要作用；理解生物界与非生物界的统一性和差异性。2．使学生知道组成生物体的六类化合物及其作用；能够理解水和无机盐存在的形式及生理作用；理解糖类和脂质的分类、元素组成和重要生理功能；理解蛋白质和核酸的组成元素、基本单位、结构和生理功能。（二）过程与方法：1、通过让学生进行知识整理，巩固本章节的基础知识。2、通过剖析例题、自习提分关键和拓展提升，由此来分析和解决生物学的实际问题。3、通过巩固练习部分，加强解题能力。（三）情感态度与价值观1、由老师精选课堂例题，从审题到剖析常见曲线图到组织答案的全过程，引领学生也要剖析审题方法、题中的关键词及陷阱，解题的切入点等，悟出解题的真谛。2、在组织课堂测试中，暴露学生真实的学情，然后对自己的错误类型归纳分析，以免再犯雷同的错误，或者向做得好的同学请教经验和方法，以提高自己的成就感。二、教学重、难点教学重点：1、生物体生命活动的物质基础是什么？2．如何区分结合水和自由水？3．如何区分细胞中的能源物质、主要能源物质、直接能源物质和高能化合物？4．如何区分酶、激素、维生素？教学难点1、核酸中核苷酸的数目和含氮碱基的数目的计算。2、氨基酸及其相关计算。三、教学过程知识整理一、组成生物体的化学元素1．生物体的化学元素必需元素约种非必需元素大量元素：半微量元素：微量元素：最基本元素：主要元素：2．组成生物体化学元素的重要作用不能用来衡量组成生物体各种化学元素的重要性，微量元素在生物体内含量很少，但在维持生命活动中都是不可缺少的。3．生物界与非生物界的统一性和差异性①统一性：从化学元素的来分析，组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到，没有一种元素是。②差异性：从化学元素的来分析，组成生物体的化学元素在生物界和在无机自然界中的。③生物界与非生物界的根本区别：各种化学元素在生物体内不是简单的堆积，而是以特殊的、有序的方式结合在一起，从而体现出生命现象，即生命物质的特殊性。二、组成生物体的化合物。1．水2．无机盐3．糖类（组成元素：）种类分子式分布生理功能单糖五碳糖六碳糖二糖蔗糖麦芽糖乳糖动物细胞多糖淀粉纤维素含量：最多，约占的80%～90%存在形式结合水：与其他物质相结合的水自由水：以游离的形式存在，可自由流动的水功能结合水：自由水：存在形式：大多数以状态存在功能细胞的重要组成成分，如维持生物体的生命活动，如维持细胞的酸碱平衡，调节渗透压，如糖元主要作用生物体进行生命活动的4．脂质（组成元素：）种类生理功能脂肪类脂磷脂是构成的重要成分。固醇类对生物体正常的新陈代谢和生殖过程起调节作用5．蛋白质（3）蛋白质的主要功能（1）蛋白质的化学组成组成元素：基本组成单位：结构特点：种类：结构通式：决定氨基酸种类的因素：化学结构（用图示方法表示多肽形成过程）空间结构：肽链经过螺旋、折叠、缠绕形成具有一定空间结构的蛋白质分子多样性：（2）蛋白质的分子结构6．核酸②核酸的分类、分布及功能类型简称基本组成单位分布功能脱氧核糖核酸核糖核酸提分关键1．生物体生命活动的物质基础是什么？答：自然界中的任何生物都是由化学元素组成的，在细胞中可找到至少62种元素，其中重要的有24种，这些元素按其在生物体内的含量不同可以分为大量元素和微量元素。但不管含量的多少，这些必需元素在生物体内都有不可替代的作用，没有这些元素，生物体就不能表现出相应的生命活动，甚至呈现出一定的病症。从这个方面说，这些化学元素是生物体生命活动的基础。组成生物体的化学元素虽然在生物体内都有一定的生理作用，但是单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能，这些元素只有在活的生物体的特定结构基础上，有机地结合成各种化合物，这些化合物与其他的物质按照一定的方式有机地结合起来，才能表现出生物体和细胞的生命现象。如蛋白质、核酸、糖类、脂质等化合物有机地结合在一起才能体现出生物体的生命活动，因此，这些化合物也是生命活动的物质基础。组成生物体的基本的化学元素和由这些元素构成的化合物是生物体生命活动共同的物质基础。2．如何区分结合水和自由水？答：生物体内大部分水以游离形式存在，可以参与细胞内化学反应，这样的水分子叫自由水。如植物细胞液中的水、动物组织液中的水、人体血浆中的水，都是自由水。自由水是细胞内良好的溶剂，许多物质都溶解在水中。水溶液在生物体内流动，可以把营养物质运送到各个细胞。同时，也把细胞代谢中产生的废物运送到排泄器官或直接排出体外。类型功能举例结构蛋白许多蛋白质是构成细胞和生物体的成分调节蛋白对细胞和生物体的生命活动有重要的调节作用通透蛋白对物质透过细胞膜或细胞内的膜结构有重要作用免疫蛋白与侵入人或高等动物体内的抗原物质进行特异性结合①核酸的化学组成组成元素：基本组成单位：细胞内与亲水性大分子物质（如蛋白质、淀粉、糖元、纤维素等）结合而不能参与细胞内化学反应的水分子，叫结合水。这些物质的表面有许多亲水性基团(极性基团、带电基团)，这些基团对水有吸引力，从而在这些分子表面形成水膜。被亲水性物质的亲水基团吸附着的水便失去了流动性。如鸡蛋清里所含的水，用水浸过的黄豆中所含的水，都与蛋白质分子结合形成水合蛋白，属于结合水。自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化，如血液凝固时，部分自由水转变为结合水。当生物体内的结合水向自由水转化时，体内自由水比例升高，新陈代谢就越旺盛；而当自由水向结合水转化较多时，自由水比例减小，新陈代谢的强度就会下降，但抗逆性（抗寒、抗热等特性）就会提高，这与结合水沸点高、冰点低的特性有关。可见，生物体内水分的存在状态，对于生命活动有重大的调控作用。3．如何区分细胞中的能源物质、主要能源物质、直接能源物质和高能化合物？答：在细胞中，糖类、脂肪、蛋白质都是有机物且含量较多，贮存着大量的化学能。当其被氧化分解时，这些化学能就释放出来，供生命活动所利用，因此它们都是能源物质。但在正常情况下，糖类分解供能约占总能量的70％以上，因此，糖类是生命活动的主要能源物质。具体地说，葡萄糖是细胞内的重要能源物质，糖类中的淀粉是植物细胞中贮存能量的物质，糖元是动物细胞中贮存能量的物质。脂肪分子中贮存的能量多(每克糖类或蛋白质完全氧化时放出17.15KJ的能量，每克脂肪完全氧化时放出38．91KJ的能量，是同质量的糖类、蛋白质的2倍还多)，是理想的贮能物质，所以脂肪主要是生物体的贮能物质。蛋白质在细胞内主要是结构物质和调节物质，虽也少量地分解供能，但供能比例小，所以是能源物质，但不是主要能源物质。若动物长时间严重饥饿，就会大量分解蛋白质作为能源物质，但这样会破坏细胞和生物体的基本结构，使生物体不能维持正常的新陈代谢，从而危及生命。细胞中还有高能化合物如ATP，它们的分子中有高能键。ATP水解时可放出较多的能量，直接为生命活动供能，所以ATP是直接能源物质。4．如何区分酶、激素、维生素？答：从来源上看：酶和激素都是由活细胞产生的，而维生素在动物体内一般不能合成，主要是从食物中摄取，只有少数种类的维生素可以在机体内转化而来，如在人体表皮细胞内含有一种胆固醇，经日光照射后能转变成维生素D。从化学本质上看：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA。激素的种类很多，有的是蛋白质类激素，如胰岛素；有的是固醇类，如性激素。而维生素是可溶性的小分子有机物。从功能上看：酶是生物催化剂，起催化作用；激素对生物体的新陈代谢、生长发育等生命活动起着调节作用；维生素主要是维持人体的正常生长发育。这三类物质尽管它们的来源不同，结构和功能各异，但它们在人体内的含量都很少，对正常的生命活动都起着重要的作用，它们都是高效能的物质。教师点拨例1(2002年天津理综卷)磷是存在于自然界和生物体内的重要元素，磷在叶绿体的构成和光合作用中的作用有：(1)。(2)。(3)。考点分析本题考查的重点是组成细胞的主要元素及其功能，这种直接考元素的题型高考题出现次数不多，主要是因为单纯考元素显得单调呆板，但这部分知识通常会与其它知识点如组成细胞的化合物、新陈代谢、遗传与变异等方面结合起来考，不能忽视，如“写出3种与光合作用有关的矿质元素的符号以及它们在光合作用中的作用。”解题思路本题中磷是细胞内磷酸和磷脂的组成元素，而磷酸又是合成ATP和核苷酸所必需的，磷脂是合成细胞膜的成分。再结合叶绿体的功能及在其内部发生的生化反应来思考，不难发现光合作用也与磷元素有关，光合作用的光反应阶段水被分解成氢与氧，氧以分子状态释放，而氢被NADP＋携带以参与暗反应中的还原过程。解这种题要学会思考、联系、归纳、总结，还要学会组织合适的语言进行表达才能得高分。本题正确答案是(1)磷是叶绿体双层膜和基粒膜系统的构成成分。(2)磷是叶绿体DNA的组成成分。(3)磷是ATP的成分，而ATP是叶绿体内能量转换的重要工具。(4)磷在光合作用的物质转运方面有重要作用。以上4点答其中3条即可。失分陷阱错误原因主要是考虑不周全，复习中没有建立完善的知识网络结构。例2下列植物细胞中结合水的相对含量最大的是A．休眠的蚕豆子叶细胞B．玉米的胚乳细胞C．洋葱根尖分生区的细胞D．成熟柑橘的果肉细胞考点分析本题考查生物体内结合水和自由水的相互关系。解题思路结合水是水与细胞内的其他物质相结合形成的，能与水结合的主要是一些亲水性物质。结合水是细胞结构的主要组成成分，大约占细胞内全部水分的4.5％。由此可见，结合水在细胞内的含量是较少的。题目中提供的四个选项中，蚕豆由于处于休眠状态，其细胞内的自由水大量散失，因此结合水的相对含量就增加了。而其他结构的细胞都是处于正常状态的活细胞，其细胞内自由水的含量都远高于休眠细胞中的含量，而结合水的相对含量就比较低了。本题正确答案是A。失分陷阱错选B，误以为胚乳细胞中淀粉含量高，亲水性强形成的结合水多。实际上，正常状态下的活细胞中结合水的含量都大致相同。错选C，误以为分生区细胞内没有大液泡，自由水含量少，结合水含量多，不是只有液泡内才含有自由水。例3（2001年全国理综卷）种子萌发的需氧量与种子所贮藏有机物的元素组成和元素比例有关，在相同条件下，消耗同质量的有机物，油料作物种子(如花生)萌发时需氧量比含淀粉多的种子(如水稻)萌发时的需氧量A．少B．多C．相等D．无规律考点分析本题综合性强，主要考查了种子的成分、脂肪和淀粉的元素组成和元素比例、种子萌发与呼吸作用的关系，同时考查推理能力。解题思路首先要弄清楚O2的作用是与细胞呼吸过程中产生的H结合生成H2O，并释放出大量能量，为生命活动提供能量。其次要知道油料作物种子含脂肪较多，水稻等谷类种子含淀粉多，因此答题关键是计算氢碳比，脂肪分子的分子式为C57H110O6，氢碳比(H/C)为1.93。淀粉的分子式为(C6Hl0O5)n，氢碳比(H/C)为1.67。脂肪分子的H/C的值比淀粉分子的H/C的值大。有氧呼吸时，O2的作用是与H结合生成H2O，因此，消耗同质量的有机物，H/C的值大的物质需氧量大。种子萌发时，呼吸作用(主要是有氧呼吸)增强。因此，相比之下，脂肪彻底氧化分解时，产水多，需氧多，可以放出更多的能量。油料作物种子（如花生）萌发时需氧量比含淀粉多的种子（如水稻）萌发时的需氧量多。因此，本题正确答案是B。失分陷阱本题的知识综合得比较紧密，关系复杂，条件隐蔽，难度较大。失分原因主要在审题时对于题干中给出的信息挖掘不够，没有把种子萌发的“需氧量”与已知的细胞呼吸内容联系起来，没有把两种种子所贮藏葡萄糖和脂肪的元素组成和元素比例进行比较。例4一个由n条肽链组成的蛋白质分子共有m个氨基酸，该蛋白质分子完全水解共需水分子A．n个B．m个C．(m+n)个D．(m-n)个考点分析本题考查氨基酸通过缩合反应生成多肽的过程，同时考查构建模型的能力。解题思路首先要明确氨基酸缩合的方式。在氨基酸分子缩合成蛋白质过程中，每两个氨基酸分子缩合失去一分子水而形成一个肽键。若某蛋白质只有一条肽链，含有m个氨基酸，则脱去m-1个水分子，形成m-1个肽键。若某蛋白质含两条肽链，含有m个氨基酸，则