生命的物质基础、结构基础、细胞及细胞工程

1/162011高三生物二轮专题复习专题一生命的物质基础、结构基础、细胞及细胞工程第一讲生命的物质基础知识要点回顾一、组成生物体的化学元素1、种类分析2、某些元素及其构成的化合物元素参与构成的相关化合物或作用P参与核酸、ATP、NADP+的构成，植物体内缺P，就会影响DNA的复制和RNA的转录，从而影响植物体的生长发育。磷脂是组成生物膜的成分。N是叶绿素的成分，没有N就不能合成叶绿素。N是可重复利用的元素，参与构成的重要物质有蛋白质、核酸、ATP、NADP+等，缺N就会影响植物的光合作用、呼吸作用等生命活动。K+动物主要存在细胞内液中，维持细胞内液的渗透压，也与神经的兴奋传导有关。Ca2+Ca2+与肌肉的收缩有关（抽搐与肌无力），碳酸钙是骨骼和牙齿的组成成分。Na+动物主要存在于细胞外液中，参与维持细胞外液的渗透压、调节酸碱平衡，也与神经的兴奋传导有关。Fe2+构成动物血红蛋白的成分，Fe在植物体中形成的化合物一般是稳定的、难溶于水的化合物。没有Fe就不能合成叶绿素而导致植物出现失绿症，而失绿部位与缺Mg不同，是嫩叶先失绿。Mg参与构成叶绿素I参与构成甲状腺激素B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用。植物缺B，“花而不实”3.同位素标记法应用总结（1）标记水和二氧化碳中的氧元素，探究光合作用产生的氧气的来源。（2）标记植物吸收的矿质元素，探究矿质元素在植物体内的运输途径。（3）标记硫元素和磷元素，探究噬菌体的遗传物质是DNA。（4）标记DNA分子中的元素，探究DNA分子的半保留复制。（5）标记DNA分子，制成基因工程中的DNA探针，用于基因诊断、检测饮用水中病毒的含量。（6）标记氨基酸，探究分泌性蛋白质在细胞中的合成、运输与分泌途径。二、细胞中的化合物一览表2/16化合物分类元素组成及合成部位主要生理功能水自由水结合水H、O见以下（三）2处①组成细胞②维持细胞形态③运输物质④提供反应场所⑤参与化学反应⑥维持生物大分子功能⑦调节渗透压无机盐①构成化合物（Fe、Mg）②组成细胞（如骨细胞）③参与化学反应④维持细胞和内环境的渗透压）糖类单糖（如核糖、脱氧核糖、葡萄糖）二糖（如蔗糖、麦芽糖、乳糖）多糖（如淀粉、纤维素、糖元）C、H、O叶绿体、内质网、高尔基体、肝脏和肌肉①供能（淀粉、糖元、葡萄糖等）②组成核酸（核糖、脱氧核糖）③细胞识别（如糖蛋白）④组成细胞壁（如纤维素）脂质脂肪磷脂（类脂）固醇（胆固醇、性激素、Vit.D）C、H、OC、H、O、N、PC、H、O主要是内质网①供能（贮备能源）②组成生物膜③调节生殖和代谢（性激素、Vit.D）④保护和保温蛋白质单纯蛋白（如胰岛素）结合蛋白（如糖蛋白）C、H、O、N、S（Fe、Cu、P、Mo……）核糖体①组成细胞和生物体②调节代谢（激素）③催化化学反应（酶）④运输、免疫、识别等核酸DNARNAC、H、O、N、P细胞核、线粒体、叶绿体①贮存和传递遗传信息②控制生物性状③催化化学反应（RNA类酶）④翻译的模板⑤转运氨基酸三、生物体内的水1．细胞中产生水和利用水的结构及生理过程(1)细胞中产生水的结构及生理过程①叶绿体基质中：暗反应②线粒体中：有氧呼吸第三阶段O2＋[H]――→酶H2O③核糖体中：氨基酸脱水缩合氨基酸――→酶水＋多肽④植物高尔基体上：葡萄糖――→酶纤维素＋水⑤动物肝脏和肌肉：葡萄糖――→酶糖元＋水3/16⑥细胞核中：DNA复制脱氧核苷酸――→酶DNA＋H2ODNA转录产生mRNA核糖核苷酸――→酶RNA＋H2O⑦叶绿体基粒、线粒体、细胞质基质中ADP＋Pi――→酶ATP＋H2O(2)细胞中利用水的生理过程:①光合作用的光反应：H2O――→酶O2＋[H]②有氧呼吸第二阶段：C3H4O3＋H2O――→酶CO2＋[H]＋ATP③ATP水解：ATP＋H2O――→酶ADP＋Pi＋能量④糖元分解：糖元＋水――→酶葡萄糖⑤大分子有机物的消化(水解【特别提醒】①无论是何种活细胞，其含量最多的化合物都是水。干细胞中含量最多的化合物是蛋白质②细胞中自由水与结合水可以相互转变，细胞中自由水与结合水的比值越大，生物新陈代谢越旺盛，其抗性越小；该比值越小，生物新陈代谢越缓慢，其抗性越大。③一个细胞失去一定量的自由水，只影响其代谢速率，而不会损伤细胞。但若失去的是结合水，则会损伤细胞。如种子贮存前，通过晾晒降低其自由水含量，利于贮存，如烘干种子使结合水流失，则种子的胚就会死亡。④在动物体内，糖类可以大量转化成脂肪，而脂肪只能少量转化成糖类。⑤脂肪和糖类的组成元素都只有C、H、O，前者的分子组成中H∶O＞2∶1，而糖类中H∶O＝2∶1，所以在有氧呼吸中，等质量的脂肪消耗的O2比糖类多，提供的能量也多。四、蛋白质和核酸的区别、联系及有关计算区别蛋白质核酸元素组成主要是C、H、O、NC、H、O、N、P基本单位CCOOHRHH2N氨基酸连接方式脱水缩合形成肽键脱水缩合形成磷酸二酯键4/16（3）．两者联系3．有关计算(1)蛋白质中的肽键数＝缩合中产生的水分子数＝氨基酸分子数－肽链数(2)蛋白质分子量＝氨基酸总质量－脱去的水质量＝氨基酸个数×氨基酸－水分子数×18(3)有关蛋白质中游离的氨基(—NH2)或羧基(—COOH)的计算在一个蛋白质分子中，游离的—NH2或—COOH可能存在的部位是肽链的两端(一端是—NH2，另一端是—COOH)和R基。①至少含有游离的—NH2或—COOH数＝肽链数。②游离的—NH2或—COOH数目＝肽链条数＋R基中含有的—NH2或—COOH数。(4)氨基酸数目与相应核酸的碱基(核苷酸)数目的对应关系【特别提醒】①在基因结构中，只有编码区(原核生物)或编码区的外显子(真核生物)才能编码蛋白质。因此，上述关系只能理解为含n个氨基酸的蛋白质，至少需核糖核苷酸和脱氧核苷酸数分别为3n和6n。②以DNA为遗传物质的生物，其蛋白质结构由DNA(基因)决定，而以RNA为遗传物质的生物，其蛋白质结构由RNA决定。五、生物组织中化合物的检测化合物检测试剂方法与现象淀粉碘液黑暗处理(绿灯泡)→对照处理(如遮光)→酒精脱色→清水冲洗→碘液检验。呈蓝色。还原糖斐林试剂甲液：0.1g/mLNaOH,乙液：0.05g/mLCuSO4现配现用，先混合后加入，需加热；出现砖红色沉淀5/16脂肪苏丹Ⅲ染液或苏丹IV染液（酒精洗去浮色）富含苏丹Ⅲ染液→镜检呈橘黄色脂肪→临时切片+种子苏丹IV染液→镜检呈红色蛋白质双缩脲试剂A液：0.1g/mLNaOHB液：0.01g/mLCuSO4先加A液后加B液，不需加热；呈紫色DNA二苯胺、甲基绿染色剂DNA+甲基绿→绿色DNA+二苯胺→沸水浴后呈蓝色六、有机物水解产物和代谢产物物质基本单位初步水解产物彻底水解产物代谢产物DNA脱氧核苷酸4种脱氧核苷酸磷酸、脱氧核糖、含氮碱基RNA核糖核苷酸4种核糖核苷酸磷酸、核糖、含氮碱基蛋白质氨基酸多肽氨基酸CO2、H2O、尿素多糖葡萄糖二糖葡萄糖CO2、H2O脂肪甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸CO2、H2O6/16第2讲生命的结构基础（细胞）知识要点回顾一、生物膜与生物膜系统1、物质进出细胞膜的方式：①自由扩散：高浓度——低浓度、不需载体、不需能量例如：O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯、尿素②主动运输：低浓度——高浓度、需载体、需能量例如：葡萄糖、氨基酸、无机盐、核苷酸等③内吞作用和外排作用：大分子物质和颗粒性物质进出细胞的方式，其基础是细胞膜具有一定的流动性二、生物膜结构及功能上的联系①结构联系（具有一定的连续性）：②功能联系（以分泌蛋白的合成、加工、运输为例）：③生物膜系统的功能：【特别提醒】①除了病毒，所有生物均由细胞构成。细胞是生物体结构和功能的基本单位。②生物膜是指细胞膜、核膜和各种细胞器的膜。而由各种生物膜形成的结构体系，是生物膜系统。③所有细胞生物均具“细胞膜”或“生物膜”，但只有真核生物才具有“生物膜系统”。④研究细胞膜的化学组成，大都用动物细胞的红细胞等作为研究材料。⑤细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。7/16⑥糖蛋白除具有识别作用外，消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白还具有保护和润滑作用。还具有信息传递的作用：与激素结合的靶细胞细胞膜表面的受体；与递质结合的突触后膜上的受体。⑦细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性（水自由通过，被选择的离子和小分子可以通过，其它离子、小分子和大分子不能通过。）选择透过性取决于载体蛋白的种类和数量三、细胞内细胞器的分类归纳分布植物特有的细胞器叶绿体动物和低等植物特有的细胞器中心体动植物都有的细胞器线粒体、内质网、高尔基体、核糖体主要存在于植物中的细胞器液泡主要存在于动物中的细胞器中心体、溶酶体真核和原核细胞共有的细胞器核糖体结构不具膜结构的细胞器核糖体、中心体具单层膜的细胞器内质网、高尔基体、液泡、溶酶体具双层膜的细胞器线粒体、叶绿体光学显微镜下可见的细胞器线粒体、叶绿体、液泡成分含DNA(基因)的细胞器线粒体、叶绿体(都有半自主性)含RNA的细胞器线粒体、叶绿体、核糖体含色素的细胞器叶绿体、液泡(有的液泡中无色素)功能能产生水的细胞器线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体能产生ATP的细胞器线粒体、叶绿体能复制的细胞器线粒体、叶绿体、中心体能合成有机物的细胞器核糖体、叶绿体、内质网、高尔基体与有丝分裂有关的细胞器核糖体、线粒体、中心体、高尔基体与分泌蛋白的合成、运输、分泌有关的细胞器(结构)核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(细胞膜)能发生碱基互补配对的细胞器(结构)线粒体、叶绿体、核糖体(细胞核、拟核)【特别提醒】①并不是所有的植物细胞都含有叶绿体（如根尖），同时植物细胞长到一定阶段才有大液泡。8/16②细胞核也具有双层膜，但它不属于细胞器。③与分泌蛋白有关的结构还有细胞膜和细胞核。分泌蛋白的合成由细胞核中的基因控制，分泌蛋白通过细胞膜的外排作用分泌到细胞外。四、真核细胞和原核细胞的主要区别：真核细胞（如植物、动物、真菌）原核细胞（如蓝藻、细菌、）细胞壁纤维素、果胶等注：动物细胞无细胞壁肽聚糖（由糖类和蛋白质结构而成的化合物注：青霉素可破坏原核细胞细胞壁的形成，故原核生物对青霉素敏感细胞器有线粒体、叶绿体、内质网、中心体、高尔基体、核糖体等各种复杂细胞器除核糖体外，无其它复杂细胞器的分化生物膜系统具备生物膜系统不具备生物膜系统遗传物质存在场所细胞核（主要）；线粒体；叶绿体拟核（主要）——大型环状DNA分子；细胞质——质粒，为小型环状DNA分子（含抗药性、固氮、抗生素生成等的基因）基因结构特点：编码区是间隔的、不连续的，有外显子、内含子之分特点：编码区是连续的，无内含子与外显子之分可遗传变异来源基因突变；染色体变异；进行有性生殖时可来自基因重组只来自基因突变细胞增殖方式有丝分裂（主要）、无丝分裂、减数分裂（产生生殖细胞方式）二分裂方式相同点均含细胞膜、核糖体，均以DNA作遗传物质【特别提醒】①原核细胞的细胞膜上有多种酶的结合位点，如呼吸酶、蓝藻的光合酶等，使酶促反应高效有序地进行。②细胞膜控制物质出入细胞，细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所，细胞核控制细胞质的代谢活动，细胞质为细胞核提供营养和能量，细胞的生命活动正常进行的前提条件是细胞结构的完整性。9/16第3讲细胞工程知识要点回顾一、细胞工程技术手段二、植物组织培养和动物细胞培养比较植物组织培养动物细胞培养不同点理论基础细胞的全能性细胞增殖培养基固体或半固体培养基，包括蔗糖、维生素、氨基酸、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂液体培养基，包括葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等结果获得新的植株或组织细胞产物大量产生细胞或细胞产物细胞株或细胞系用途①快速繁殖②培育无病毒植株③提取植物提取物（药物、香料、色素等）④人工种子①生产蛋白质制品：如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等②皮肤细胞培养后移植③检测有毒物质④生理、病理、药理研究体内培养筛选体外培养提取抗体植物细胞工程动物细胞工程植物组织培养:胚胎移植、核移植植物体细胞杂交：植物细胞A植物细