氨基酸及其种类:
1.氨基酸的组成元素:C、H、O、N,有的含有S。
2.氨基酸的结构通式:
3.氨基酸的结构特点
(1)氨基和羧基的数目:每个氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基,R基中也可能含有氨基或羧基。
(2)连接位点:构成蛋白质的氨基酸都有一个-NH2和一个-COOH连在同一个碳原子上,此特点为判断某化合物是否是构成蛋白质的氨基酸的依据。
氨基酸的分类及特性:
氨基酸分为必须氨基酸和非必须氨基酸
1、必需氨基酸(essentialaminoacid):指人体(或其它脊椎动物)不能合成或合成速度远不适应机体的需要,必需由食物蛋白供给,这些氨基酸称为必需氨基酸。成人必需氨基酸的需要量约为蛋白质需要量的20%~37%。
共有8种其作用分别是:
赖氨酸:促进大脑发育,是肝及胆的组成成分,能促进脂肪代谢,调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢,防止细胞退化;
色氨酸:促进胃液及胰液的产生;
苯丙氨酸:参与消除肾及膀胱功能的损耗;
蛋氨酸(甲硫氨酸):参与组成血红蛋白、组织与血清,有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能;
苏氨酸:有转变某些氨基酸达到平衡的功能;
异亮氨酸:参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢;
脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺;
亮氨酸:作用平衡异亮氨酸;缬氨酸:作用于黄体、乳腺及卵巢。
2、半必需氨基酸和条件必需氨基酸:
精氨酸:精氨酸与脱氧胆酸制成的复合制剂(明诺芬)是主治梅毒、病毒性黄疸等病的有效药物。
组氨酸:可作为生化试剂和药剂,还可用于治疗心脏病,贫血,风湿性关节炎等的药物。人体虽能够合成精氨酸和组氨酸,但通常不能满足正常的需要,因此,又被称为半必需氨基酸或条件必需氨基酸,在幼儿生长期这两种是必需氨基酸。人体对必需氨基酸的需要量随着年龄的增加而下降,成人比婴儿显著下降。(近年很多资料和教科书将组氨酸划入成人必需氨基酸)
3、非必需氨基酸(nonessentialaminoacid):
指人(或其它脊椎动物)自己能由简单的前体合成,不需要从食物中获得的氨基酸。例如甘氨酸、丙氨酸等氨基酸。
思维拓展:
1、自然界中氨基酸的种类约100种,其中在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种(8种必需氨基酸),但并非生物体内每一种蛋白质都一定含有20种氨基酸。
2、8种必需氨基酸可用谐音记忆“一(异亮氨酸)家(甲硫氨酸)人来(赖氨酸)写(缬氨酸)两(亮氨酸)三(色氨酸)本(苯丙氨酸)书(苏氨酸)”。
3、儿童必需氨基酸比成人多一种,为组氨酸。
糖代谢:
知识拓展:
1、血糖的来源除了定义中给出淀粉(主要是食物中的淀粉)之外,还有非糖物质(如脂肪、蛋白质)的转化和肌糖原的分解。
2、蛋白质转化成血糖的时候主要是脱氨基作用形成,而脱去的氨基主要形成尿素随尿液排出。
3、糖类、脂肪、蛋白质三者转化成血糖提供能量的顺序是糖类、脂肪、蛋白质依次进行的。
4、空腹血糖正常值
(1)、一般空腹全血血糖为3.9~6.1毫摩尔/升(70~110毫克/分升),血浆血糖为3.9~6.9毫摩尔/升(70~125毫克/分升)。
(2)、空腹全血血糖≥6.7毫摩尔/升(120毫克/分升)、血浆血糖≥7.8毫摩尔/升(140毫克/分升),2次重复测定可诊断为糖尿病。
(3)、当空腹全血血糖在5.6毫摩尔/升(100毫克/分升)以上,血浆血糖在6.4毫摩尔/升(115毫克/分升)以上,应做糖耐量试验。
(4)、当空腹全血血糖超过11.1毫摩尔/升(200毫克/分升)时,表示胰岛素分泌极少或缺乏。因此,空腹血糖显著增高时,不必进行其它检查,即可诊断为糖尿病。
5、餐后血糖正常值
餐后1小时:血糖6.7-9.4毫摩/升。最多也不超过11.1mmol/L(200mg/dl)
餐后2小时:血糖≤7.8毫摩/升。
餐后3小时:第三小时后恢复正常,各次尿糖均为阴性[2]
6、糖尿是糖尿病患者的症状,但是如果有尿糖现象,不一定就是糖尿病,有时候一次性吃糖多的话也会出现尿糖。
捕获光能的色素和结构:
1、捕获光能的结构——叶绿体
名称 |
叶绿体 |
分布 |
主要存在于绿色植物的叶肉细胞和幼茎的皮层细胞中 |
形态 |
扁平的椭球形或球形 |
结构 |
双层膜内含有几个到几十个基粒(由许多类囊体堆叠而成),基粒之间充满了基质 |
主要成分 |
类囊体的薄膜上分布有色素和酶,基质中有进行光合作用所需的酶、少量的DNA.RNA和核糖体等 |
功能 |
叶绿体中的色素吸收、传递、转换光能,叶绿体是进行光合作用的场所 |
2、叶绿体功能的验证
(1)实验过程及现象
(2)实验结论
①叶绿体是进行光合作用的场所。
②O2是由叶绿体释放的。
3、捕获光能的色素
色素种类 |
叶绿素(3/4) |
类胡萝卜素(1/4) |
叶绿素a |
叶绿素b |
胡萝卜素 |
叶黄素 |
蓝绿色 |
黄绿色 |
橙黄色 |
黄色 |
分布 |
叶绿体基粒的囊状结构薄膜上 |
吸收光谱 |
A为叶绿素,主要吸收红光和蓝紫光;B为类胡萝卜素,主要吸收蓝紫光 |
化学特性 |
不溶于水,能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂 |
色素与叶片颜色 |
正常绿色 |
正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3:1,且对绿光吸收最少,所以正常叶片总是呈现绿色 |
叶色变黄 |
寒冷时,叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素较稳定,显示出类胡萝卜素的颜色,叶子变黄 |
叶色变红 |
秋天降温时,植物体为适应寒冷,体内积累了较多的可溶性糖,有利于形成红色的花青素,而叶绿素因寒冷逐渐降解,叶子呈现红色 |
思维拓展:
1、由类囊体堆叠而成的基粒,增大了膜面积,增加了反应面积。
2、无色大棚膜与有色大棚膜:日光中各种颜色的光均能透过无色大棚膜,光合效率高;有色大棚膜主要透过同色光,吸收其他颜色的光,光能有损失,只在为得到特殊品质的产物时才使用。
光合速率:
概念:光合作用固定二氧化碳的速率。即单位时间单位叶面积的二氧化碳固定(或氧气释放)量。也称光合强度。
知识点拨:
1、净光合作用速率=总光合作用速率-呼吸作用速率
2、影响光合速率的条件:光照强度、温度和空气中二氧化碳浓度。
(1)光强度:光合速率随光强度的增加而增加,但在强度达到全日照之前,光合作用已达到光饱和点时的速率,即光强度再增加光合速率也不会增加。
(2)温度:光合作用是化学反应,其速率应随温度的升高而加快。但光合作用整套机构却对温度比较敏感,温度高则酶的活性减弱或丧失,所以光合作用有一个最适温度。
(3)二氧化碳浓度:空气中二氧化碳浓度的增加会使光合速率加快。光照强度、温度和二氧化碳浓度对光合作用的影响是综合性的。
遗传信息的转录:1、概念:在细胞核内,以DNA一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
2、转录
(1)场所:细胞核(主要)
(2)模板:DNA片段(基因)的一条链
(3)原料:四种游离的核糖核苷酸
(4)酶:RNA聚合酶等
(5)过程
第一步:DNA双链解开,碱基暴露出来。
第二步:游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞,当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时,两者以氢键结合。
第三步:新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 mRNA上。
第四步:合成的mRNA从DNA上释放,而后DNA 双链恢复。
(6)产物:RNA
转录和复制的比较:
|
复制 |
转录 |
场所 |
主要在细胞和内 |
解旋 |
完全解旋 |
只解有遗传效应的片段 |
模板 |
亲代DNA的两条链均为模板 |
DNA的一条链上的某片段为模板 |
酶 |
解旋酶、DNA聚合酶等 |
解旋酶、RNA聚合酶等 |
能量 |
ATP |
原则 |
A-T、G-C |
A-U、G-C |
原料 |
四种脱氧核苷酸 |
四种核糖核苷酸 |
产物 |
两个子代DNA |
信息RNA |
RNA与DNA的区别:
种类 |
DNA(脱氧核糖核酸) |
RNA(核糖核酸) |
组成成分 |
五碳糖 |
脱氧核糖 |
核糖 |
磷酸 |
磷酸 |
碱基 |
A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶) |
T(胸腺嘧啶) |
U(尿嘧啶) |
基本单位 |
脱氧核苷酸(4种) |
核糖核苷酸(4种) |
结构 |
规则的双螺旋结构 |
常呈单链结构 |
分布 |
主要分布在细胞核内的染色体上,在线粒体和叶绿体上 |
主要分布在细胞质中 |
功能 |
传递和表达遗传信息 |
mRNA:翻译的模板 tRNA:识别密码子,运输特定氨基酸 rRNA:构成核糖体 |
知识点拨:1、RNA的组成与分类
(1)基本单位:核糖核苷酸。
(2)组成成分
(3)特点
①一般是单链,长度比DNA短。
②能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
4.RNA的种类、作用及结构
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mRNA |
tRNA |
rRNA |
分布部位 |
常与核糖体结合 |
细胞质中 |
与蛋白质结合形成核糖体 |
特点 |
带有从DNA上转录下来的遗传信息 |
一端能与氨基酸结合,另一端有反密码子与mRNA上遗传密码子配对 |
由核仁组织区的DNA转录而来,是核糖体的组成物质 |
功能 |
翻译时作模板 |
翻译时识别密码子和搬运氨基酸 |
参与构成合成蛋白质的场所 |
结构 |
单链 |
单链,常有部分碱基配对,形成三叶草型结构 |
单链 |
共同点 |
┃①都是经转录产生;②基本组成单位相同;③都与翻译过程有关 |
5、DNA、RNA中核苷酸成分比较
①一定相同的成分:磷酸。
②一定不同的成分:五碳糖。
③可能相同可能不同的成分:含氮碱基(A、U、T、 G、C)。
遗传信息的翻译:
1、概念:在细胞质中,以信使RNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2、密码子:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,这样的3个碱基成为1个密码子。
3、反密码子:tRNA上与mRNA上密码子互补配对的3个碱基。
4、tRNA:翻译过程中,将游离氨基酸运到核糖体上的RNA。
5、翻译
(1)场所:细胞质中的核糖体(主要)
(2)模板:mRNA
(3)原料:20种氨基酸
(4)碱基与氨基酸之间的关系:3个碱基(1个密码子)决定一个氨基酸
(5)搬运工:tRNA(有反密码子)
(6)过程
第一步:mRNA进入细胞质与核糖俸结合,携带甲硫氨酸的tRNA通过与密码子AUC配对进入位点1。
第二步:携带另一种氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
第三步:甲硫氨酸与另一种氨基酸形成肽键而转移到位点2上的tRNA上。
第四步:核糖体移动到下一个密码子,原来占据位点1的tRNA离开核糖体,占据位点2的tRNA进入到位点1,一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2,继续肽链的合成。重复步骤二、三、四,直到核糖体读取 mRNA的终止密码后,合成才停止。肽链合成后,被运送到各自的“岗位”,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质,承担各项职责。
(7)产物:多肽(蛋白质)
遗传信息、密码子与反密码子:
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遗传信息 |
密码子 |
反密码子 |
存在位置 |
在DNA上,是基因中脱氧核苷酸的排列顺序 |
在tRNA上,是与mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 |
在RNA上,是与密码子互补配对的3个碱基 |
作用 |
决定氨基酸的排列顺序,是间接作用 |
直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 |
识别密码子 |
对应关系 |
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联系 |
①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,便遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上 ②mRNA的密码子直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子则起到识别密码子的作用 |
注:1、对于以RNA为遗传物质的病毒来说,遗传信息贮存在RNA中。
2、密码子共有64种,但有3种为终止密码子;对应氨基酸的密码子有61种,所有生物共用一套遗传密码。
3、tRNA上反密码子所含的碱基有3个,但整个tRNA不止3个碱基。
知识拓展:
1、DNA在细胞核内,合成蛋白质的核糖体在细胞质中,遗传信息传递如何克服空间上的隔离?
[提示]DNA在细胞核内转录出mRNA,mRNA 携带遗传信息由细胞核经核孔进入细胞质,在核糖体上翻译出肽链,盘曲折叠形成蛋白质。
2、如何在短时间内由一条mRNA合成多个相同的蛋白质?
[提示]-条mRNA与多个核糖体结合,形成多聚核糖体,这样一条mRNA就可在短时间内翻译出多条肽链。