核酸的结构组成:
1.核酸的基本组成单位——核苷酸
(1)种类:分为脱氧(核糖)核苷酸和核糖核苷酸两种。
(2)结构组成:
2. 核算的组成:
核酸的特性:
1、核酸的功能:核酸是细胞内携带遗传信息的物质,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
2、核酸分子的多样性:
(1)原因:核苷酸数量不同和排列顺序多样性。
(2)核酸中遗传信息的贮存
①原核生物、真核生物和DNA病毒的遗传信息贮存在DNA分子中。
②RNA病毒的遗传信息直接贮存在RNA中,如HIV、SARS病毒等。
知识点拨:
1.只有DNA(或RNA)的生物:病毒。 4种碱基:A、G、T、C(或A、G、U、C) 1种磷酸4种核苷酸 1种五碳糖:脱氧核糖(或核糖)
2.同时含有DNA和RNA的生物:原核生物和真核生物。 5种碱基A、G、T、C、U 1种磷酸 2种五碳糖:脱氧核糖、核糖 8种核苷酸
3、彻底水解与初步水解
物质 |
彻底水解 |
初步水解 |
DNA |
磷酸,脱氧核糖,碱基 |
脱氧核苷酸 |
RNA |
磷酸,核糖,碱基 |
核糖核苷酸 |
核酸 |
磷酸,五碳糖,碱基 |
核糖核苷酸 |
例:含有2000个碱基对的DNA分子片段彻底水解后得到的物质种类数最多为( )
A.4种B.5种C.6种D.8种
答案C
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。
(3)若是在含有DNA和RNA的生物体中,则碱基种类为5种;核苷酸种类为8种。
(4)记忆碱基的方法:
“G”与“鸡”同音,鸡属于鸟类,记作鸟嘌呤;
“C”是细胞的英文(ceII)开头字母,记作胞嘧啶;
“T”是胸腺的英文开头字母,记作胸腺嘧啶;
“U”与“T”碱基比较记忆。
例题:有关烟草、烟草花叶病毒、T4噬菌体这三种生物的描述正确的是()
A.含核酸的种类依次为2、2、1
B.含核苷酸的种类依次为8、4、4
C.含碱基的种类依次为8、4、4
D.含五碳糖的种类依次为2、2、1
答案:B
解析:烟草是植物,真核生物有细胞结构就含两种核酸,即DNA、RNA。烟草花叶病毒和T4噬菌体都是病毒只有一种核酸,烟草花叶病毒含的是RNA,噬菌体含的是DNA。所以A选项错误应该是2、1、1。C中烟草含的碱基种类依此应该是5、4、4。D中五碳糖的种类应该是2、1、1。
细胞中糖类的种类、分布和功能:
1.功能:糖类是为细胞提供能量的主要能源物质。
2.元素组成:只有C、H、O三种元素,多数糖类分子中H和O之比是2:1。
3.分类
糖类的种类和作用:
|
|
种类 |
分子式 |
分布 |
主要功能 |
单糖 |
不能水解的糖 |
核糖 |
C5H10O5 |
动、植物细胞 |
组成核酸的物质 |
脱氧核糖 |
C5H10O4 |
葡萄糖 |
C6H12O6 |
细胞中重要的能源物质 |
双糖 |
水解后能形成两分子单糖的糖 |
蔗糖 |
C12H22O11 |
植物细胞 |
能水解单糖 |
麦芽糖 |
乳糖 |
动物细胞 |
多糖 |
水解后能形成许多单糖分子的糖 |
淀粉 |
(C6H10O5)n |
植物细胞 |
植物细胞的储能物质 |
纤维素 |
植物细胞壁的基本成分 |
糖原 |
动物细胞 |
动物细胞中的储能物质 |
动、植物细胞中糖类的比较:
|
单糖 |
二糖 |
二糖 |
植物细胞 |
果糖(特有) |
蔗糖:甜菜和甘蔗中 麦芽糖:发芽的小麦等谷粒中 |
淀粉:玉米、小麦、水稻、马铃薯、山药纤维素:植物细胞壁的主要组成成分 |
动物细胞 |
半乳糖(特有) |
乳糖:动物的乳汁中 |
糖原:主要在人和动物的肝脏和肌肉中 |
知识拓展:
1、葡萄糖、果糖、半乳糖由六个碳原子构成,称为六碳糖;核糖和脱氧核糖由五个碳原子组成的,称为五碳糖。
2、葡萄糖、果糖、麦芽糖和乳糖等是还原糖;淀粉、蔗糖、纤维素、糖原是非还原糖。
例:下列选项中,关于糖类生理作用的叙述,错误的是()
A.核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分之一
B.葡萄糖是主要的能源物质
C.淀粉和糖原是所有生物体的储能物质
D.纤维素是植物细胞壁的主要成分
思路点拨:糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质,也是构成重要化合物和细胞结构的重要物质。各种糖类的作用为:
(1)核糖组成核糖核酸
(2)脱氧核糖组成脱氧核糖核酸一A正确
(3)葡萄糖是给生物体提供生命活动所需要的能量,葡萄糖是主要的能源物质—B正确
(4)淀粉—一是植物细胞中重要的储能物质
(5)糖原是人和动物细胞中重要的储能物质
(6)纤维素—一是植物细胞壁的主要成分一D正确
答案C
酶的作用和本质:
1.酶的作用:降低活化能。
(1)活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(2)作用机理:酶能降低化学反应所需的活化能,使一个原本在较温和条件下不能进行的反应可以高效快速地进行。
2.酶的本质及实验验证
(1)酶本质的探索
时间 |
发现者 |
实验过程及现象 |
实验结论 |
1773年 |
意大利科学家斯帕兰札尼 |
将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下,一段时间后取出,发现笼内的肉块不见了 |
说明胃具有化学性消化的作用 |
1836年 |
德国科学家施旺 |
从胃液中提取出了消化蛋白质的物质 |
这就是胃蛋白酶 |
1926年 |
美国科学家萨姆纳 |
从刀豆种子中提取出脲酶的结晶,并进行了证明脲酶是蛋白质的化学实验 |
证明脲酶是一种蛋白质 |
20世纪30年代 |
许多科学家 |
提取多种酶的蛋白质结晶 |
酶是一类具有生物催化作用的蛋白质 |
20世纪 80年代 |
美国科学家切赫和奥特曼 |
少数RNA也具有生物催化功能 |
少数的酶是RNA |
(2)酶的本质
化学本质 |
绝大多数是蛋白质 |
少数是RNA |
合成原料 |
氨基酸 |
核糖核苷酸 |
合成场所 |
核糖体 |
细胞核(真核生物)(主要) |
来源 |
一般来说,活细胞都能产生酶 |
(3)酶化学本质的实验验证
①证明某种酶是蛋白质
实验组:待测酶液+双缩脲试剂一—是否出现紫色反应。
对照组:标准蛋白质溶液+双缩脲试剂——出现紫色反应。
②证明某种酶是RNA
实验组:待测酶液+吡罗红染液——是否呈现红色。
对照组:标准RNA溶液+吡罗红染液——出现红色。
酶的特性及应用:
1、酶的特性
(1)高效性:酶的催化效率是无机催化剂的107~ 103倍,这说明酶具有高效性的特点。
(2)专一性:每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应,这说明酶的催化作用具有专一性的特点,酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”。
(3)温和性:绝高温都能使蛋白质其他化学键的断裂永久失活。但低温酶活性可以恢复。
2、酶的特性在生产生活中的应用
(1)人在发烧时,不想吃东西,其原因是温度过高导致消化酶的活性降低。
(2)唾液淀粉酶随食物进入胃内,不能继续将淀粉分解为麦芽糖。原因是唾液淀粉酶的最适pH在7左
(3)胰岛素制剂是治疗糖尿病的有效药物,只能注射,不能口服,其原因是胰岛素是一种蛋白质,若口服会被蛋白酶水解。
1、酶的作用和特性的实验探究:
1.酶的催化作用实验探究对照组:反应物+清水检测反应物不被分解;实验组:反应物+等量的相应酶溶液检测反应物被分解。
2.酶的专一性实验搽究此实验中的自变量可以是不同反应物,也可以是不同酶溶液,因变量是反应物是否被分解。
(1)设计思路一:换反应物不换酶
实验组:反应物+相应酶溶液检测反应物被分解;
对照组:另一反应物+等量相同酶溶液检测反应物不被分解。
(2)设计思路二:换酶不换反应物
实验组:反应物+相应酶溶液检测反应物被分解;
对照组:相同反应物+等量另一种酶溶液检测反应物不被分解。
3.酶的高效性实验探究
对照组:反应物+无机催化剂检测底物分解速率;
实验组:反应物+等量酶溶液检测底物分解速率。
实验中自变量是无机催化剂和酶,因变量是底物分解速率。
4.酶作用的适宜条件的探究
(1)最适温度的探究实验原理
①淀粉+淀粉酶——麦芽糖;麦芽糖+斐林试剂—一产生砖红色沉淀;淀粉+碘——蓝色。
②温度影响淀粉酶活性,从而影响淀粉的分解,滴加碘液后,根据蓝色深浅来判断淀粉分解状况,进而推断出酶活性变化。
(2)最适pH的探究实验原理
①2H202+过氧化氢酶——2H2O+O2
②pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成速度,可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成速度的快慢。
(3)实验探究思路
①最适温度的探究思路
②最适pH的探究思路
2、易错点拨:
(1)在酶的最适pH探究实验中,操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加氢氧化钠、加盐酸),然后再加入反应物。不能把酶加入反应物在酶的作用下先发生水解。
(2)在酶的最适温度探究实验中,酶溶液和反应物混合之前,需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度,检测的试剂宜先用碘液,不应该选用斐林试剂。因选用斐林试剂需热水浴加热,而该实验中需严格控制温度。
知识拓展:
1、利用酶的专一性也可探究某种酶的化学本质是蛋白质还是RNA:将某种酶用蛋白酶或核糖核酸酶处理,根据处理后的酶液是否还有催化作用予以判断。
2、一般情况下,加热也能加快化学反应速率,其作用机理是直接供能,使底物分子从常态转变为易发生反应的活跃状态,其过程并不改变活化能的大小。
3、人体消化道各段消化酶的最适pH:
口腔:唾液淀粉酶,最适pH为6.8(中性);
胃:胃蛋白酶,最适pH为1.5-2.2(酸性);
小肠:肠液、胰液中的各种酶,最适pH为8.0~9.0(弱碱性)。
胃液的pH在2左右,唾液淀粉酶在胃中会使失活并以蛋白质的形式被胃蛋白酶水解
4、植物体内的酶最适pH大多在4.5-6.5之间。
例 下列有关酶的反应与作用叙述,正确的是 ( )
A.酶具有催化作用是因为酶可以提高反应的活化能
B.酶的合成原料是氨基酸或脱氧核苷酸
C.所有的酶都在核糖体上合成
D.所有的酶都是有机物
答案D
5、具有专一性的物质归纳
(1)酶:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。如限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)载体:某些物质通过细胞膜时需要载体协助,不同物质所需载体不同,载体的专一性是细胞膜选择透过性的基础。
(3)激素:激素特异性地作用于靶细胞、靶器官,其原因在于它的靶细胞膜或胞内存在与该激素特异性结合的受体。
(4)tRNA:tRNA有61种,每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(5)抗体:一种抗体只能与相应的抗原发生特异性结合。