DNA的结构组成:
1、DNA的概念: DNA的全称是脱氧核糖核酸,基本组成单位是脱氧核糖核苷酸(简称为脱氧核苷酸)。 DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链,有两条脱氧核苷酸链组成的生物大分子物质。
2、DNA的元素组成:C、H、O、N、P
3、脱氧核糖核苷酸的结构:一个脱氧核糖核苷酸由一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成。 DNA的碱基种类为4种A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤);脱氧核糖核苷酸以碱基不同分类为4种,即腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸。 如图:
4、DNA分布:在细胞核,线粒体,叶绿体。
5、DNA的主要功能:是遗传信息的传递与表达。
DNA与RNA的区别:
简称 |
DNA |
RNA |
元素组成 |
C.H.0.N、P |
C.H.0.N、P |
基本组成单位 |
脱氧核苷酸(四种) |
核糖核苷酸(四种) |
组成 |
五碳糖 |
脱氧核糖 |
脱氧核糖 |
含氮碱基 |
A(腺嘌呤)C(胞嘧啶) G(鸟嘌呤)T(胸腺嘧啶) |
A(腺嘌呤)C(胞嘧啶) G(鸟嘌呤)T(胸腺嘧啶) |
知识拓展:
(1)在既含DNA又含RNA的生物体内,只要出现A、C、G这三种碱基,每一种碱基都分别对应两种核苷酸:脱氧核苷酸和核糖核苷酸。当碱基为U或T时,只能分别对应尿嘧啶核糖核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
(2)RNA作为遗传物质的前提是生物体内不存在DNA。当RNA作为遗传物质时,由于RNA单链结构不稳定,则易发生突变。
细胞器之间的分工 1.双层膜结构的细胞器——线粒体和叶绿体
名称 |
线粒体 |
叶绿体 |
形态 |
短棒状、圆球状 |
椭球形、球形 |
分布 |
动植物细胞 |
植物叶肉细胞和幼茎皮层细胞 |
成分 |
与有氧呼吸有关的酶、少量DNA、RNA |
与光合作用有关的酶、少量DNA、RNA和光合色素 |
功能 |
有氧呼吸的主要场所,是细胞的“动力车间” |
光合作用的场所,是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站” |
相同点 |
①具有双层膜结构;②含有少量DNA和RNA;③具有能量转换功能;④有液态的基质 |
2.单层膜结构细胞器——高尔基体、内质网、液泡和溶酶体
|
内质网 |
高尔基体 |
液泡 |
溶酶体 |
分布 |
动、植物细胞 |
动、植物细胞 |
植物细胞 |
动、植物细胞 |
形态 |
网状 |
囊状 |
泡状 |
囊状 |
功能 |
蛋白质合成和加工以及脂质合成的“车间” |
①动物:对来自内质网的蛋白质加工、分类和包装;②植物:与植物细胞壁的形成有关 |
①调节细胞内的环境;②使植物细胞保持坚挺 |
①分解衰老、损伤的细胞器;②吞噬并杀死入侵的病毒或病菌 |
3.无膜结构细胞器一一核糖体和中心体
|
核糖体 |
中心体 |
分布 |
①附着在内质网上或核外膜;②游离存细胞质基质中;③线粒体和叶绿体中中也有少量 |
动物细胞和低等植物细胞 |
结构组成 |
蛋白质、RNA、酶 |
两个相互垂直的中心粒 |
功能 |
①附着在内质网上的核糖体合成分泌蛋白;②游离的核糖体合成的是胞内蛋白 |
与细胞有丝分裂有关——形成纺锤体,牵引染色体向细胞两极运动 |
易错点拨:
1、在动植物细胞中,有细胞壁的细胞是植物细胞,没有细胞壁的细胞是动物细胞。
2、在动植物细胞中,有叶绿体的细胞是植物细胞,没有叶绿体的细胞不一定是动物细胞,如植物的根细胞不进行光合作用,没有叶绿体。
3、在动植物细胞中,有大液泡的细胞是植物细胞,没有大液泡的细胞不一定是动物细胞,植物的未成熟细胞也没有大液泡,如根尖分生区细胞。
4、在动植物细胞中,有中心体的细胞可能是动物或低等植物的细胞,没有中心体的细胞是高等植物细胞,中心体不能作为鉴别动物细胞和植物细胞的依据,但可以用作鉴别高等动物细胞和高等植物细胞的依据。
5、辨析动、植物细胞的区别
项目 |
高等植物细胞 |
低等植物细胞 |
动物细胞 |
细胞壁 |
有 |
有 |
无 |
叶绿体 |
部分有 |
部分有 |
无 |
中心体 |
无 |
有 |
有 |
液泡 |
成熟的植物细胞有大液泡,幼嫩的植物细胞无液泡或有小液泡 |
无 |
例 下列哪种细胞器不能作为鉴定一个细胞属于动物细胞还是高等植物细胞的依据()
A.核糖体 B.叶绿体 C.液泡 D.中心体
思路点拨 叶绿体、液泡存在于植物细胞中,中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中,核糖体和线粒体则广泛分布于动植物细胞中。 答案A
知识拓展:
1、线粒体和叶绿体的数量随细胞的新陈代谢强度的变化而变化。在代谢旺盛的细胞中它们的数量会因复制而增多;在代谢减弱的细胞中它们的数量会减少。其数量的增减与细胞的分裂不同步。
2、各种细胞器并不是在每个细胞中都同时存在。
①并不是所有的植物细胞都有叶绿体或大液泡,如植物根尖分生区细胞中无叶绿体和大液泡
②并非所有动物细胞都有线粒体,如蛔虫和哺乳动物成熟的红细胞中无线粒体。
3、能进行光合作用(或有氧呼吸)的细胞不一定都含有叶绿体(或线粒体),如蓝藻可以进行光合作用和有氧呼吸,但无叶绿体和线粒体。
例 下列关于真核细胞结构的叙述,不正确的是( )
A.线粒体是细胞内物质氧化和能量转换的主要扬所
B.高尔基体是细胞内蛋白质合成、加工和运输的场所
C.中心体与动物细胞的有丝分裂有关
D.溶酶体是“消化车间”,内含多种水解酶,能吞噬入侵病原体
答案B
细胞图像的识别方法 1.细胞的显微镜结构与亚显微结构
(1)显微结构:光学显微镜下,不论低倍镜还是高倍镜下能观察到的结构。
②分析:普通光学显微镜的分辨力极限为0.2微米。上述结构大小超过0.2微米,用普通光学显微镜都能看到,因而这些结构属于细胞的显微结构。
(2)亚显微结构:能够在电子显微镜下看到的直径小于0.2微米的细微结构,叫做亚显微结构。
①判断方法:一般来说,图示中呈现出各种细胞器内部结构、细胞膜流动镶嵌模型结构时,该图示判断为亚显微结构。
②动植物细胞亚显微镜结构模式图
2.原、真核细胞及动、植物细胞的判断
生物膜系统:
1、概念:细胞膜、核膜以及各种细胞器膜在组成成分和结构上很相似,在结构和功能上紧密联系,共同构成了细胞的生物膜系统。
2、作用:使细胞具有稳定内部环境物质运输、能量转换、信息传递为各种酶提供大量附着位点,是许多生化反应的场所把各种细胞器分隔开,保证生命活动高效、有序进行。
分泌蛋白和细胞内蛋白的比较:
|
分泌蛋白 |
细胞内蛋白 |
不同点 |
作用部位 |
分泌到细胞外起作用 |
细胞内起作用 |
合成部位 |
内质网上的核糖体 |
游离的核糖体 |
举例 |
抗体、消化酶和一些激素 |
有氧呼吸酶、光合作用酶等 |
相同点 |
基本单位都是氨基酸,都是细胞内合成的;需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等细胞器参与合成 |
知识点拨:
2.各种生物膜在化学组成上的联系
(1)相似性:各种生物膜在化学组成上大致相同,都主要由脂质和蛋白质组成。
(2)差异性:不同生物膜的功能不同,组成成分的含量有差异,如代谢旺盛的生物膜(如线粒体内膜)蛋白质含量高;与细胞识别有关的细胞膜糖类含餐高。
3.在结构上的联系
(1)各种生物膜在结构上大致相同,都是由磷脂双分子层构成基本骨架,蛋白质分子分布其中,具有一定的流动性。
(2)在结构上具有一定的连续性:
4.生物膜系统的功能
知识拓展:
1、分泌蛋白的合成、运输与分泌
2、在分泌蛋白的加工、运输过程中,内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积变化情况如下:内质网膜面积减少,高尔基体不变,细胞膜增多。
例如(1)腺泡细胞将蛋白分泌出细胞是通过胞吐的方式实现的,分泌蛋白首先在核糖体上合成,然后经内质网和高尔基体加工,最后分泌到细胞外,这一过程需要能量,不需要细胞膜上的载体。
(2)单克隆抗体是分泌蛋白,需要经过内质网、高尔基体加工,通过细胞膜分泌到细胞外;有氧呼吸过程中O
2与[H]结合生成H
2O是在线粒体内膜上进行的;细胞借助细胞膜完成与外界的物质与能量的交换;遗传信息转录成mRNA在细胞核、线粒体、叶绿体内进行,该过程与生物膜无关。
例下列有关生物膜系统的说法正确的是( )
A.细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜都属于生物膜系统
B.所有的酶都在生物膜上,没有生物膜生物就无法进行各种代谢活动
C.生物膜的组成成分和结构都是一样的,在结构和功能上紧密联系
D.细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开,使细胞内的化学反应不会互相干扰
答案D
酶:
酶(enzyme)催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。是生物催化剂,能通过降低反应的活化能加快反应速度,但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。
常见酶:
(1)淀粉酶:作用是催化淀粉水解为麦芽糖。按其产生部位分为唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶和植物淀粉酶。(淀粉遇碘变蓝)
(2)麦芽糖酶:作用是催化麦芽糖水解成葡萄糖,主要分布在发芽的大麦中。
(3)蔗糖酶:作用是催化蔗糖水解成葡萄糖和果糖,主要分布在甘蔗等生物体内。
(4)脂肪酶:作用是催化脂肪水解为脂肪酸和甘油。在动物体内分为胰脂肪酶和肠脂肪酶等。在动物的胰液、血浆和植物的种子中均有分布。
(5)蛋白酶:作用是催化蛋白质水解为短肽。在动物体内分为胰蛋白酶和胃蛋白酶等。在动物的胰液、胃液,植物组织和微生物中都有分布。
(6)纤维素酶:作用是催化纤维素水解成葡萄糖。在真菌、细菌和高等植物中含有。
(7)溶菌酶:广泛存在于动植物、微生物及其分泌物中,能溶解细菌细胞壁中的多糖,可使细菌失活。还可激活白细胞的吞噬功能,增强机体抵抗力。
(8)固氮酶:能使大气中的氮还原为氨,由两种含金属的蛋白质组成,一种为铁蛋白,另一种为钼铁蛋白。根瘤菌、蓝藻和土壤中各种固氮菌中都含有此酶。
(9)限制酶―磷酸二酯键、解旋酶―碱基间氢键、ATP水解酶―高能磷酸键、蛋白酶―肽键。
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
|
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)。