专题一生命活动的物质基础和结构基础

专题一生命活动的物质基础和结构基础绪论（选学）生物科学：研究生命现象和生命活动规律的科学，即研究生物的形态、结构、生理、分类、遗传和变异、进化、生态的的科学。研究对象：地球上形形色色的生物。一、生物的基本特征第一，生物体具有共同的物质基础和结构基础。1、物质基础：蛋白质、核酸是生物体的基本组成物质。蛋白质是生命活动的主要承担者，生命体现者。核酸是遗传信息的携带者，绝大多数生物体的遗传信息都存在于脱氧核糖核酸（DNA）上。2、结构基础：任何生物体都有严整的结构。除病毒外，生物体都是由细胞构成的，细胞是生物体结构和功能的基本单位。病毒是由蛋白质外壳和核酸芯子构成，可以在宿主细胞内增殖。第二，生物体都有新陈代谢作用。新陈代谢：是生物体内全部有序的化学变化的总称。同化作用：生物不断地从外界摄取物质和能量，经过一系列的过程转变成自身的组成成分，并且储存能量。异化作用：生物不断地分解自身的一部分物质，释放能量，并把产生的代谢终产物排出体外。新陈代谢是生物进行一切生命活动的基础。第三，生物体都有应激性。应激性：在新陈代谢的基础上，生物对外界刺激发生反应的过程。是一种动态反应，在比较短的时间内完成。反射：是指多细胞高等动物通过神经系统对各种刺激发生的反应。是应激性的一种表现形式，隶属于应激性。适应性：是指生物体与环境表现相适合的现象。通过长期的自然选择，需很长时间完成。应激性结果使生物适应环境，是适应性的一种表现形式。有些适应性可通过遗传传给子代，并非是生物体接受某种刺激后就能产生的，这与应激性不同。eg，北极熊的白色，绿草中的蚱蜢呈绿色。遗传性：是指亲代性状通过遗传物质传给后代的能力，也是指生物体要求的一定的生长发育条件，并对生活条件有一定反应的特性。生物体表现出来的应激性、反射和适应性最终是由遗传性决定的。第四，生物体都有生长、发育和生殖的现象。1、生长：a、代谢方面：青年：同化异化→生长。成年：同化=异化，若同化异化→发福。老年：同化=异化，只是新陈代谢速度缓慢。病理：同化异化，不能长期如此，会危及生命。减肥：使同化异化，才能真正达到减肥的目的。b、结构方面：细胞数量的增加→细胞分裂。细胞体积的增大→细胞生长。2、发育：在生长的基础上，生物体形态、结构、功能的变化，最终成为一个性成熟的个体，然后经衰老死亡。生长与发育同时进行，生长是发育的基础。3、生殖：性成熟的生物体能产生后代，使个体数目增多，种族得以绵延。保证生命的连续性。第五，生物体都有遗传和变异的特性。遗传：上下代间特性相同或相似。使物种基本保持稳定。变异：上下代间或同代间特性存在差异。使物种发生变化，产生新的物种。第六，生物体都能适应一定的环境，也能影响环境。结构→功能→适应一定的环境，影响二、生物科学的发展1、描述性生物科学阶段（19世纪以前）以描述为主，主要研究生物体的形态、结构和分类，积累资料。1665年，英国学者，虎克，自制显微镜（40—140倍），观察栎树皮的薄片，拉丁文cellar，类似蜂巢的小室。此后，荷兰学者，列文虎克，，用较好显微镜观察许多活细胞与原生动物。1775年，瑞典科学家，林奈，《自然界系统》，对现代分类学的发展起到决定性作用。19世纪30年代，德国，植物学家施莱登和动物学家施旺，创立了“细胞学说”，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。细胞是一个相对独立的有机体。新细胞可以从老细胞产生。1859年，英国生物学家，达尔文，《物种起源》，科学地阐述了以自然选择为中心的生物进化理论。【注：恩格斯把“细胞学说”、“以自然选择为中心的生物进化理论”和“能量转化与守恒定律”称为19世纪自然科学三大发现。】2、实验生物学阶段（19世纪中后期—20世纪30年代）用实验手段和理化技术考察生命过程，研究分析生命活动的规律。1865年，奥地利，神父孟德尔，《植物杂交试验》，揭示遗传单位为遗传因子（现代遗传学称基因），两个遗传的基本规律：分离定律和自由组合定律。但当时未被重视，直到1900年，才被重新提出认可。3、分子生物学阶段（20世纪30年代）主要研究与生命本质密切相关的生物大分子—蛋白质和核酸。1944年，美国科学家，艾弗里，利用肺炎双球菌转化实验，第一次证明了DNA是遗传物质。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型。三、当代生物科学的新进展1、微观方面—分子水平生物工程：工程技术应用于生物材料的加工或改造。eg、医药方面：乙肝疫苗，抗病毒干扰素，人工合成结晶牛胰岛素。农业方面：抗病毒，抗虫农作物，转基因动植物，二系法杂交水稻。开发能源、环境保护：石油草、超级细菌。人类基因组计划：1990年，美国、英国、法国、德国、日本、中国，我国承担1％研究任务，2002年基因组测序工程基本完成，基因数目预计3.4～3.5万之间，21世纪侧重弄清人类基因结构及相关功能。2、宏观方面—生态学的研究生态学：研究生物与生物之间以及生物与其生存环境之间相互关系的科学。（1）人类社会面临的生态问题：人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺、粮食危机等。（2）人类的目标：运用生态系统的能量流动和物质循环的基本原理，谋求与大自然和谐相处，实现社会和经济的可持续发展。eg、生态村、生态农场、生态林场。四、学习高中生物课的要求和方法1方法：（1）重在理解，勤于思考。（2）认真进行观察和实验。（3）要重视理论联系实际。2要求：通过高中生物课的学习，掌握关于生命活动基本规律的基础知识，并能将这些知识在生产、生活和社会实践等方面应用。考点一生命的物质基础一、组成生物体的化学元素1生物体内的常见元素组成生物体的化学元素常见的主要有20多种。最基本的元素：C基本元素：CHON主要元素：CHONPS大量元素：是指含量占生物体总重量万分之一以上的元素，包括CHONPSKCaMg等9种。微量元素：是指含量较少，但又是生物体生命活动所必需的元素，包括FeMnBZnCuMoclNi等8种。2组成生物体的化学元素的重要作用（1）C是最基本元素，CHONPS是主要元素。（H2S,臭鸡蛋味）（2）生物体的化学元素组成的各种化合物是生物体进行生命活动的基础。（3）化学元素能够影响生物体的生命活动。B：能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长。缺少B，植物现会出现花药花丝萎缩，花粉发育不良，“花而不实”。Fe：是血红蛋白的成分，构成一些酶的辅基，合成肌红蛋白。缺Fe2易患缺铁性贫血，症状是面色苍白，头昏，乏力心悸，气急等，严重时会危及生命。（注：炒菜用铁锅有利于人体吸收Fe2）果树缺铁易得黄叶病。Zn：在人体内参与多种酶的组成，也是酶的活性所必需，并且是蛋白质合成的必要元素。缺锌，少年生长迟缓性器官发育受影响。Mg：是叶绿素的组成成分，缺镁不能合成叶绿素，植物不能进行光合作用，叶片出现黄化现象。Ca：是许多酶的重要辅基和活化中心。钙盐是动物和人体的骨骼、牙齿的重要成分。缺少，会得骨质疏松症。哺乳动物血液中Ca2浓度过低K：缺钾，植物茎杆软弱易倒伏。人体：钾可维持细胞内液渗透压，维持心肌舒张，兴奋性。I：缺碘，不能合成甲状腺激素，得地方性甲状腺肿，即大脖子病。N：是蛋白质、核酸、ATP及其他重要化合物的组成成分，N元素有“生命元素”之称。P:是核酸、磷脂、ATP等重要化合物的组成成分。S：生物体内的蛋白质大多数都含有S，对于维持蛋白质分子结构和功能具有重要作用。3生物界与非生物界的统一性和差异性（1）统一性：组成生物体的化学元素，在无机自然届中都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的，这说明生物界和非生物界具有统一性。（2）差异性：组成生物体的化学元素，在生物体内和无机自然界中的含量相差很大，这说明生物界和非生物界具有差异性。二、组成生物体的化合物原生质：细胞内的有生命物质，可分化为细胞膜、细胞质、细胞核三部分。细胞壁是由细胞膜向外分泌的纤维素等物质构成，不属于原生质。1构成细胞的化合物无机物水：85--90%无机盐：1--1.5%有机物糖类：1--1.5%核酸：脂质：1--2%%蛋白质：7--10%（1）水占细胞鲜重最多，不同生物、不同部位、不同时期含水量不同。《1》结合水：与细胞内的其他物质相结合，不能自由流动，大约占细胞内全部水分的4.5%。是细胞的一种结构成分。《2》自由水：细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动的水。a、是细胞内的良好溶剂，许多物质溶解在这部分水中。b、是细胞生活的液体环境。c、是细胞内各种化学反应的介质。d、直接参与细胞内的各种化学反应。e、自由水的自由流动，也能促进细胞物质的运输。自由水与结合水之间没有明显的界限，可以相互转化。自由水含量相对较高，生命活动旺盛。（2）无机盐《1》大多数无机盐在细胞中是成离子的状态存在。《2》功能：a、有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分。eg、Mg2,Fe2。b、参与维持生物体的生命活动。c、维持生物体内的平衡。@渗透压的平衡：eg、生理盐水0.9%，葡萄糖5%。@酸碱平衡（pH）：eg、人体血浆降低0.5个单位，立即发生酸中毒。@离子平衡：动物细胞内外Na+/k+/Ca+的比例相对稳定。《骨成分：幼年，有机1/3,无机2/3，骨骼易变形；成年，有机=1/3，无机=2/3，骨骼有弹性且有强度，坚韧且不易变形；老年，有机1/3,无机2/3，骨骼没有弹性易骨折。》（3）糖类《1》糖类是由C、H、O三种化学元素组成的。《2》糖类的分类：@单糖：不能水解的糖。六碳糖：葡萄糖(C6H12O6)、果糖、半乳糖。五碳糖：核糖、脱氧核糖，核酸成分。@二糖：水解能生成二分子单糖的糖。动物：乳糖（1葡萄糖+1半乳糖），植物：蔗糖（1葡萄糖+1果糖），麦芽糖（1葡萄糖+1葡萄糖）。@多糖：水解生成多分子单糖的糖。动物：糖原，植物：淀粉，纤维素。（基本组成单位：葡萄糖）《3》功能：@糖类是细胞的主要能源物质。@糖类是构成生物体的重要成分。核糖脱氧核糖是核酸的组成成分。（4）脂质《1》脂质主要是由C、H、O三种化学元素组成，有的还含有N和P。《2》脂质的分类和功能：@脂肪：是由C、H、O三种化学元素构成。功能：主要是生物体内储存能量的物质；高等动物和人体内的脂肪还有减少热量散失，维持体温恒定，减少内部器官之间摩擦和缓冲外界压力的作用。@类脂（磷脂）：是构成细胞膜及各种细胞器膜、核膜的重要成分。（即生物膜的重要成分）@固醇类：胆固醇：动物细胞膜的成分，对于维持细胞膜的流动性和稳定性有重要作用。性激素:对于生殖器官的发育、生殖细胞的形成和第二性征的激发和维持有重要作用。雌激素对于促进胚胎着床，泌乳有重要作用。维生素D：可以促进人体对Ca和P的吸收和利用。人在幼年时缺少VD易得佝偻病，老年人缺少VD易得骨质疏松症。人皮肤表皮中7-去氢胆固醇在紫外线照射下，通过酶的作用可转化成VD，所以要适当的晒晒太阳。（5）蛋白质《1》蛋白质主要是由C、H、O、N四种元素组成，有的还含有S、P等元素。（蛋白质化学元素组成的特点：各种蛋白质的含氮量很接近，平均值为16%）《2》蛋白质是一种高分子化合物，相对分子量大。《3》基本组成单位：氨基酸。组成蛋白质的氨基酸大约有20种。氢原子：H|【NH4++OH-】←氨基：NH2－C－C00H：羧基→【H+】酸碱两性化合物|R【R基不同，氨基酸种类不同】氨基酸分子的结构特点：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（－NH2）和一个羧基（－C00H），并且都含有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸种类：8种必需氨基酸（婴儿有9种比成人多一种组氨酸）：必须从外界环境中直接获取，自身无法合成，这些氨基酸叫做必需氨基酸。甲硫氨酸（甲）、缬氨酸（借）、赖氨酸（来）、异亮氨酸（一）、苯丙氨酸（本）、亮氨酸（两）、色氨酸（色）、苏氨酸（书）。非必需氨基酸：是指人体细胞能够合成的，叫做非必需氨基酸。《4》蛋白质的分子结构：脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（-NH2）相连接，同时失去一分子的水，形成-NH-CO-,这种结合方式叫做脱水缩合。（其中羧基提供一个OH,氨基