1、“高中生物穎韜工作室”整理 高中生物奧林匹克競賽輔導專題講座專題一 生命的物質基礎競賽要求一、細胞的化學成分1水、無機鹽 2糖類：包括單糖、雙糖、多糖 3蛋白質：包括氨基酸、三字母縮寫、蛋白質的四級結構、 蛋白質的理化性質、變性實質 4酶類：概念、特征、分類、作用機理、影響酶活性的因素5脂類 6核酸：包括DNA和RNA7其他重要化合物：包括ADP和ATP、NAD+，和NADH+、NADP+和NADPH+ 知識梳理一、組成生物體的化合物（一）無機化合物1水是生命之源水是細胞的重要成分，一般發育旺盛的幼小細胞中含水量較大，生命活力差的細胞組織中含水量較小，休眠的種

2、子和孢子中含水量一般低于10。水分子具有極性，每個水分子均可與其它四個水分子之間形成氫鍵。水分子的極性及氫鍵的形成使水分子具有特殊的性質，如水分子具有較強的黏滯性。黏滯性使水分子較其它液體均具有較強的表面張力，這有助于水從根運輸到莖再到葉；水從葉片的氣孔蒸發，對導管中的水產生蒸騰拉力，水的黏滯性使這種拉力一直延伸到根部。表面張力使水分子可以水生昆蟲在水面上跳動。自由水的功能：代謝物質的良好溶劑，水是促進代謝反應的物質，水參與原生質結構的形成，水有調節各種生理作用的功能。2無機鹽它在體內通常以離子狀態存在，常見的陽離子有K、Na、Ca2、Mg2、Fe2、Fe3等；常見的陰離子有Cl、SO42、P

3、O43、HPO42、H2PO4、HCO3等。各種無機鹽離子在體液中的濃度是相對穩定的，其主要作用有：對細胞的滲透壓和pH起著重要的調節作用。有些離子是酶的活化因子，如Mg+、Ca2+； 有些離子是合成有機物的原料,如PO4+可用于合成磷酸、核苷酸等，Fe2+可用于合成血紅蛋白等。生物生存環境的PH范圍為38.5。細胞中的各種離子有一定的緩沖能力，使細胞內的PH保持相對恒定，以利細胞維持正常的生命活動。細胞內某些無機鹽的功能及缺乏癥礦質元素功 能是否可再利用缺乏時，病癥部位N合成光合作用過程中各種酶、ATP、NADPH及葉綠素的成分是衰老組織PATP、NADPH的重要組成成分，對維持葉綠體膜的結

4、構和功能有重要作用是衰老組織K促進有機物的合成與運輸是衰老組織Mg葉綠素的組成成分是衰老組織B促進花粉的萌發和花粉管伸長是衰老組織Ca否幼嫩組織Fe一般作為酶的活化中心否幼嫩組織動物體內無機鹽及其作用一覽表KNaCa維持細胞內液滲透壓的決定性作用；維持心肌舒張、保持心肌正常興奮性維持細胞外液滲透壓的主要物質骨骼和牙齒的成分調節生命活動缺乏時，心律失常缺乏進，血壓下降、心率加快、四肢發冷缺乏時：佝僂病、骨質軟化、骨質疏松血鈣減少時：骨肉抽搐血鈣增多時：肌無力（二）、有機化合物1碳是組成生物體的最基本元素碳原子核最外層有四個價電子，可與碳、氫、氧及氮原子形成四個強共價鍵。碳原子與碳原子之間可以單鍵

5、相結合，可也以雙鍵或三鍵相結合。碳原子能相互連接成鏈或環，從而生成各種大分子，這些結構稱為有機物的碳鏈骨架。碳鏈骨架結構的排列方式和長短，決定了有機化合物的基本性質。2糖類（1）生物學功能糖類的主要功能有：構成生物體的重要成分，如糖被、（植物、細菌、真菌等的）細胞壁的成分；是細胞的主要能源物質。（2）組成元素及種類糖類是多羥基的醛或酮及其縮聚物和某些衍生物。其組成元素只有C、H、O，分單糖、寡糖、多糖三類。單糖的分子通式是（CH2O)n，是不能水解的最簡單的糖類。根據碳原子數，單糖又可分為三碳六碳糖。葡萄糖和果糖六碳糖，分子式都是C6H12O6，但結構式不同，在化學上叫做同分異構體（如圖）。核

6、糖（C5H10O5）和脫氧核糖（C5H10O4）都是五碳糖，分別是構成RNA和DNA的重要成分（如圖）。葡萄糖、果糖、麥芽糖等有還原性，為還原糖；淀粉、蔗糖等為非還原性。葡萄糖（環狀結構）果糖（環狀結構）葡萄糖（鏈狀結構）果糖（鏈狀結構）核糖脫氧核糖寡糖（低聚糖）：是由少數幾個單糖分子脫水縮合而得的糖。常見的是含有2個單糖單位的雙糖，如植物細胞內的蔗糖、麥芽糖，動物細胞內的乳糖，存在于藻類細菌、真菌和某些昆蟲細胞內的海藻糖等。蔗糖的形成見下圖。多糖是由多個單糖縮聚而成鏈狀大分子，與單糖、雙糖不同，一般不溶于水，從而構成貯藏形式的糖，如高等植物細胞內的淀粉，高等動物細胞內的糖元。纖維素是植物中最

7、普遍的結構多糖。糖類的復合物：主要是糖蛋白質和糖脂。3蛋白質（1）種類及功能如按功能劃分，可將蛋白質分為活性蛋白質和非活性蛋白質兩大類。活性蛋白質指在生命活動過程中具有活性的蛋白質。主要種類有：作用為催化生物體內各種化學反應，如酶。激素蛋白其作用是調節機體各種代謝過程，如：胰島素、促性腺激素等。運輸和貯存蛋白主要運輸、貯存各種小分子物質、離子、電子等，如血紅蛋白、載體蛋白。運動蛋白它與生物體運動有關，如細菌的纖毛蛋白、動物的肌球蛋白和肌動蛋白等。防御蛋白防御異物侵入機體，如免疫球蛋白、干擾素等。膜蛋白分布在細胞膜上，與膜的生物學功能密切相關。受體蛋白其作用為接受和傳遞信息。控制生長分化的蛋白控

8、制生物的生長和組織分化，如組蛋白、各種生長因子。非活性蛋白包括一大類對生物體起保護或支持作用的蛋白質。主要種類有：膠原是哺乳動物皮膚的主要成分。角蛋白其作用是保護或加強機械強度。彈性蛋白存在于韌帶、血管壁等處，其支持與潤滑作用。（2）組成元素和基本組成單位蛋白質主要由C、H、O、N四種元素組成，多數還含有S。氮是蛋白質的標志性元素，含量約占16%。蛋白質的基本組成單位是氨基酸，其通式為。組成天然蛋白質的氨基酸約有20種，都是L型的氨基酸。氨基酸與氨基酸之間可以發生縮合反應，形成的鍵為肽鍵。肽又可劃分為二肽、三肽及多肽（三肽以上）。多肽都有鏈狀排列的結構，叫多肽鏈。蛋白質就是由一條多肽鏈或幾條多

9、肽鏈通過盤曲折疊形成的復雜的大分子。（3）結構蛋白質結構分一、二、三、四級結構（見下圖）。在蛋白質分子中，不同氨基酸以一定數目和排列順序組合形成的多肽鏈是蛋白質的一級結構。蛋白質分子的高級結構決定于它的一級結構，其天然構象（四級結構）是在一定條件下的熱力學上最穩定的結構。（4）變性蛋白質受到某些物理或化學因素作用時引起生物活性的喪失、溶解度降低以及其他物理化學因素的改變，這種變化稱為蛋白質的變性。變性的實質是由于維持高級結構的次級鍵遭到破壞而造成的天然構象的解體，但未涉及共價鍵的破壞。有些變性是可逆的（能復性），有些則不可逆。4核酸（1）生物學功能核酸是遺傳信息的載體，存在于每一個細胞中。核酸

10、也是一切生物的遺傳物質，對于生物體的遺傳性、變異性和蛋白質的生物合成有極其重要的作用。（2）種類核酸分DNA和RNA兩大類。所有生物細胞都含有這兩大類核酸（病毒只含有DNA或RNA）。（3）組成元素及基本組成單位核酸是由C、H、O、N、P等元素組成的高分子化合物。其基本組成單位是核苷酸。每個核酸分子是由幾百個到幾千個核苷酸互相連接而成的。每個核苷酸含一分子堿基、一分子戊糖（核糖或脫氧核糖）及一分子的磷酸組成。如下圖所示： 5腺瞟吟核苷酸（5AMP） 3胞嘧啶脫氧核苷酸（3dCMP）DNA的堿基有四種（A、T、G、C），RNA的堿基也有四種（A、U、G、C）。這五種堿基的結構式如下圖所示：DNA

11、中堿基的百分含量一定是AT、GC，不同種生物的堿基含量不同。RNA中AU、GC之間并沒有等當量的關系。腺嘌呤（A） 鳥嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U） 胞嘧啶（C）（4）結構DNA一級結構中核苷酸之間唯一的連接方式是3、5磷酸二酯鍵，如下圖所示。所以DNA的一級結構是直線形或環形的結構。DNA的二級結構是由兩條反向平行的多核音酸鏈繞同一中心軸構成雙螺旋結構。5脂類脂類是生物體內一大類重要的有機化合物，由C、H、O三種元素組成，有的（如卵磷脂）含有N、P等元素，不溶于水，但溶于乙醚、苯、氯仿和石油醚等有機溶劑。（1）生物學功能脂類是構成生物膜的重要成分；是動植物的貯能物質；在機體表面的脂

12、類有防止機械損傷和水分過度散失的作用；脂類與其他物質相結合，構成了細胞之間的識別物質和細胞免疫的成分；某些脂類具有很強的生物活性。（2）種類脂肪：也叫中性脂，一種脂肪分子是由一個甘油分子中的三個羥基分別與三個脂肪酸的末端羥基脫水連成酯鍵形成的。脂肪是動植物細胞中的貯能物質，當動物體內直接能源過剩時，首先轉化成糖元，然后轉化成脂肪。在植物體內就主要轉化成淀粉，有的也能轉化成脂肪。類脂：包括磷脂和糖脂，這兩者除了包含醇、脂肪酸外，還包含磷酸、糖類等非脂性成分。磷脂的這一結構使它成為一種兼性分子。它的磷酸和含氮堿基一段是極性的，易與水相吸，構成磷脂分子的親水性頭部，而它的脂肪酸一端是非極性的，不與水

13、相吸，構成磷脂分子的疏水性尾部。當磷脂分子被水分子包圍時，便會自動排成雙分子層。磷脂是構成細胞膜結構的重要成分。細胞各種膜結構的形成和特性，都與磷脂分子的雙性質密切相關。固醇：又叫甾醇，是含有四個碳環和一個羥基的烴類衍生物，是合成膽汁及某些激素的前體，如腎上腺皮質激素、性激素。有的固醇類化合物在紫外線作用下會變成維生素D。在人和動物體內常見的固醇為膽固醇。生理功能：是構成細胞組織的結構大分子，如有些固醇類化合物是構成神經鞘的主要成分。由于它有良好的絕緣性，對神經沖動的傳遞十分重要。某些固醇類化合物可轉變為維生素D。 固醇類化合物也是某些激素的前體。例如：調節水分和鹽類代謝的腎上腺皮質激素、促進

14、性器官和第二性征發育的性激素都是固醇類化合物的衍生物。含磷酸的脂類衍生物叫做磷酯，含糖的脂類衍生物叫做糖脂。磷脂和糖脂都參與細胞結構特別是膜結構的形成，是脂類中的結構大分子。 二、其他重要化合物一、細胞內能合流通的物質ATP1ATP的結構ATP（三磷酸腺苷）是各種活細胞內普遍存在的一種高磷酸化合物（水解時釋放的能量在2092kJmol的磷酸化合物）。ATP的分子簡寫成APPP，A代表由腺嘌呤和核糖組成的腺苷，P代表磷酸基團，代表高能磷酸鍵。ATP中大量化學能就貯存在高能磷酸鍵中。ATP結構中的3個磷酸（Pi）可依次移去而生成二磷酸腺苷（ADP）和一磷酸腺苷（AMP），如下圖：ATP的作用ATP

15、水解時釋放出的能量，是生物體維持細胞分裂、根吸收礦質元素離子和肌肉收縮等生命活動所需能量的直接來源，是細胞內能量代謝的“流通貨幣”。在動物肌肉或其他興奮性組織中，還有一種高能磷酸化合物即磷酸肌酸，它也是高能磷酸基的貯存者，其中的能量要兌換成“流通貨幣”才能發揮作用。如圖下圖所示磷酸肌酸與ATP關系。磷酸肌酸 肌酸2NAD和NADPNAD又叫輔酶，全稱煙酰胺腺嘌呤二核苷酸；NADP又叫輔酶，全稱煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。它們都是遞氫體，能從底物里取得電子和氫。NAD和NADP都是以分子中的煙酰胺部分來接受電子的，所以煙酰胺是它們的作用中心。接受電子的過程如下圖所示：這里雖然從底物脫下來的兩個電子

16、都被接受了，但脫下來的兩個氫原子卻只有一個被接受，剩下的一個質子H暫時被細胞的緩沖能力接納下來，留待參與其他反應。因此，NAD和NADP的還原形式被寫作NADH和NADPH。 典型例題例1當蛋白質溶液的pH值與蛋白質等電點相同時，蛋白質的BA.溶解度最大 B溶解度最小 C溶解度與溶液pH無關 D蛋白質變性 解析：蛋白質溶液的pH值與蛋白質等電點相同時，蛋白質所帶的凈電荷為零，蛋白質會發生集聚作用，故溶解度最小。答案：B。例2組成蛋白質的氨基酸的-碳原子是不對稱的，但 除外。A丙氨酸 B組氨酸 C甘氨酸 D谷氨酸解析：在組成蛋白質的20種氨基酸中，除甘氨酸外，各種氨基酸的-碳原子都是不對稱的，它

17、們都和4個不同的基團相連。答案：C。例3組成DNA的核苷酸包括三個部分，以下哪些描述是正確的（多選）？A堿基相同 B磷酸基團相同C脫氧核糖相同 D以上三種物質都不同解析：組成DNA核苷酸中，堿基共有4種類型，磷酸均相同，脫氧核糖均相同。答案：BC例4氨基酸與蛋白質共有的特性是：A膠體性質 B沉淀反應 C兩性性質 D雙縮脲反應解析：氨基酸為兼性分子，由氨基酸組成的蛋白質也為兩性分子。只有蛋白質才具有膠體性質、沉淀反應和雙縮脲反應。答案：C。例5DNA與RNA分類的主要依據是：（ ）A空間結構的不同 B所含堿基不同 C所含戊糖不同 D在細胞中存在的部位不同解析：DNA與RNA分類的主要依據是所含的

18、五碳糖的差異。 答案：C。 例6下列哪個糖是非還原糖：（ ）AD一果糖 B. D一半乳糖 C乳糖 D蔗糖 解析：含有游離半縮醛基團的糖都具有還原性，蔗糖不具有還原性。答案：D。例7免疫球蛋白是一種：（ ）A鐵蛋白 B糖蛋白 C核蛋白 D銅蛋白解析：免疫球蛋白是糖蛋白。答案：B。 例8 一個蛋白質分子有5條肽鏈，由1998個氨基酸組成，那么形成該蛋白質分子過程中生成的水分子個數和含有的肽鍵數分別是多少？解析：氨基酸通過脫水縮合形成多肽，在一條由n個氨基酸組成的多肽鏈中，形成的肽鍵個數生成的水分子個數nl。同理，在由多條肽鏈組成的蛋白質中，形成肽鍵數目組成該蛋白質分子的氨基酸數目該蛋白質分子中肽鏈

19、條數。所以，此題中生成水分子數和含有的肽鍵數都應是199851993。例9腎上腺皮質細胞產生的激素其結構與以下哪一種物質結構相似？（ ）A血紅蛋白 B膽固醇 C酪氨酸 D腎上腺素解析：激素依化學成分分成兩類，一類是由腎上腺皮質分泌的激素統稱腎上腺皮質激素，屬于類固醇激素；另一類屬于含氮物質激素，包括蛋白質、多肽（胰島素、甲狀分腺素）和胺類（腎上腺素、甲狀腺激素）。上題中膽固醇是一種固醇類化合物，所以腎上腺皮質分泌的激素與膽固醇的結構相似。答案選B。例10如果說光合作用中光反應的產物只有ATP、氧氣和氫，是否正確？為什么？解析：不正確。因為在光反應中水分子被分解，產生的氧原子結合成氧氣被釋放，而

20、氫則與NADP結合生成NADPH，NADP和ATP共同為暗反應所必需的還原劑。智能訓練1關于病毒遺傳物質的敘述，正確的一項是：（ ）A都是脫氧核糖核酸 B都是核糖核酸C同時存在脫氧核糖核酸和核糖核酸 D有的是脫氧核糖核酸，有的是核糖核酸2構成細胞內生命物質的主要有機成分是：（ ）A蛋白質和核酸 B水和蛋白質 C蛋白質和無機鹽 D水和核酸3組成核酸和核糖核酸的核酸的種類分別有：（ ）A8種和2種 B4種和4種 C5種和4種 D8種和4種4一個含有6個肽鍵的多肽，組成它的氨基酸以及至少應有的氨基和羧基的數目分別是：（ ）A6、1、1 B7、1、1 C6、6、6 D7、6、65當動物體內直接能源物質

21、過剩時，一般情況下，首先轉化為：（ ）A葡萄糖 B麥芽糖 C脂肪 D糖元6在ATP轉變成ADP的過程中，（ ）能量；在ADP轉變成ATP的過程中，ADP（ ）物質代謝釋放的能量，貯藏備用。這些轉變都必須有（ ）參加。7關于人體細胞內ATP的描述，正確的是：（ ）AATP主要在線粒體中生成 B它含有三個高能磷酸鍵CATP轉變為ADP的反應是不可逆的 D細胞內貯有大量ATP，以滿足生理活動需要8光合作用光反應的產物是：（ ）ACO2、ATP、NADHH B淀粉、CO2、NADPHHC蔗糖、O2、CO2 DATP、O2、NADPHH9下列三組物質中，光合碳循環所必需的一組是：（ ）A葉綠素、類胡蘿卜

22、素、CO2 BCO2、NADPH、ATPCCO2、H2O、ATP D葉綠素、NAD、ATP10生物和非生物最根本的區別在于生物體：（ ）A具有嚴謹的結構 B通過一定的調節機制對刺激發生反應C通過新陳代謝進行自我更新 D具有生長發育和產生后代的特性11若組成蛋白質的氨基酸分子的平均相對分子質量為130，則一條由160個氨基酸形成的多肽，其相對分子質量為：（ ）A17938 B19423 C24501 D2801812某一多肽鏈內共有肽健109個，則此分子中含有的NH2和COOH的數目至少為：（ ）A110、110 B109、109 C9、9 D1、113生物界在基本組成上的高度一致性表現在：（ ） 組成生物體的化學元素基本一致 各種生物體的核酸都相同 構成核酸的堿基都相同 各種生物體的蛋白質都相同 構成蛋白質的氨基酸都相同A