專題 生命物質(zhì)與生命活動

1、專題二 生命物質(zhì)與生命活動【知識聯(lián)系框架】【重點知識聯(lián)系與剖析】 一、糖類 1糖類的功能 狹義的糖類是指單純碳水化合物，元素組成是C、H、O。但在生物體內(nèi)有許多糖類還與蛋白質(zhì)和脂類結(jié)合在一起，形成糖蛋白和糖脂，在生物體內(nèi)執(zhí)行一些特殊的生理功能。糖蛋白和糖脂主要在生物膜上，特別是細胞膜，在細胞識別、免疫等方面有重要功能。糖類的基本功能有兩點：一是生命活動的主要能源物質(zhì)，生物體進行生命活動的所需能量的70以上是由糖類提供的；二是構(gòu)成細胞和生物體的結(jié)構(gòu)成分，如五碳糖是核酸的成分，纖維素是細胞壁的成分等。2糖類與光合作用和呼吸作用 植物進行光合作用的產(chǎn)物主要是葡萄糖，植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝是以糖為基礎(chǔ)進行

2、的。葉綠體進行光合作用制造的葡萄糖可以合成蔗糖等二糖，運出葉綠體及葉肉細胞，為植物體的其他器官提供能源和原料；也可以在葉綠體中合成淀粉，暫時貯存起來。葉片在光下一段時間后，可以用碘檢測到淀粉的存在。呼吸作用最常利用的底物是葡萄糖，淀粉、糖元必須水解成葡萄糖或磷酸葡萄糖后才能被呼吸作用利用。 3動物體內(nèi)的糖代謝及其調(diào)節(jié) 以哺乳動物為例，動物體內(nèi)的糖代謝及其調(diào)節(jié)過程可歸納為下圖。 哺乳動物體內(nèi)的糖代謝是以血糖為中心展開的。血糖的來源：食物中的淀粉通過消化道消化吸收來的，這是血糖來源的主要途徑；通過肝糖元分解成葡萄糖釋放到血糖中形成血糖，這個過程一般發(fā)生在饑餓條件下；蛋白質(zhì)和脂肪的轉(zhuǎn)化，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成

3、血糖必須通過脫氨基實現(xiàn)，這個過程只有在糖類供應(yīng)嚴重不足的情況下才會發(fā)生。血糖的主要代謝去向是：血糖通過血糖循環(huán)運到各組織細胞，被徹底氧化分解成CO2和H2O，同時釋放出能量供生命活動之需，這是血糖的主要代謝去向；血糖可以轉(zhuǎn)化成糖元，在肝臟中轉(zhuǎn)化成肝糖元，肌肉組織中轉(zhuǎn)化成肌糖元，肝糖元可以轉(zhuǎn)化成血糖，但肌糖元不可以轉(zhuǎn)化成血糖，而直接被肌細胞所氧化分解提供能量；血糖可以轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)和脂肪，血糖轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)必須要有N源，即必須要有氨基，利用糖代謝中的中間產(chǎn)物通過轉(zhuǎn)氨基作用合成新的氨基酸。 以哺乳動物為例，血糖的濃度穩(wěn)定在0.1（質(zhì)量分數(shù)），換算成物質(zhì)的量為 56mmol/L。參與血糖濃度調(diào)節(jié)的激素主

4、要有兩種：胰島素和胰高血糖素。胰島素是由胰島中的B細胞分泌的，胰島素是由含51個氨基酸的兩條肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，功能是：促進血糖合成糖元，促進血糖分解，總的效應(yīng)是降低血糖濃度。胰高血糖素是由胰島的A細胞分泌的，作用是：抑制糖元的合成，促進糖元分解，升高血糖濃度。當(dāng)血糖濃度高于0.1時，反饋性促進胰島的B細胞分泌胰島素，抑制A細胞分泌胰高血糖素，促進血糖轉(zhuǎn)變成糖元或被分解，降低血糖濃度。當(dāng)血糖濃度低于01時，反饋性地抑制胰島B細胞分泌胰島素，促進A細胞分泌胰高血糖素，達到升高血糖的目的。如下圖所示。血糖濃度、胰島素和胰高血糖素之間的相對變化關(guān)系在人體內(nèi)，血糖濃度必須保持相對的穩(wěn)定，如果血糖濃度過低

5、，人體各組織、器官的能源供應(yīng)不足就會出現(xiàn)代謝障礙，極端的例子就是低血糖休克。低血糖導(dǎo)致休克的原因是：人體的神經(jīng)組織，特別是腦和脊髓幾乎不貯存糖類（能源物質(zhì)）,必須通過血液源源不斷地提供給神經(jīng)組織。血糖濃度過低，能源供應(yīng)不足是導(dǎo)致低血糖休克的主要原因。對低血糖休克病人搶救治療最有效的措施是注射葡萄糖注射液。如果血糖濃度過高，會導(dǎo)致人的尿液中含有葡萄糖，這是糖尿病人的典型癥狀。原因是：腎臟的腎小球?qū)ρ沁^濾后形成原尿，原尿的成分與血漿是基本相同的，如果血糖濃度過高，原尿中的葡萄糖濃度也相應(yīng)增高，當(dāng)超過了腎小管對葡萄糖的重吸收能力后，就會有一部分葡萄糖未被吸收而進入尿液。由于尿液中有葡萄糖，使尿液的

6、滲透壓增高，會減少腎小管對水的重吸收，所以糖尿病人的癥狀之一是尿多。引起糖尿病的主要原因之一是胰島合成和分泌胰島素減少或停止分泌引起的。糖尿病是一種多基因遺傳病，在一定的外界誘發(fā)因素作用下，就很容易發(fā)病。節(jié)制飲食是預(yù)防和控制糖尿病的有效措施。 二、脂類 1脂類的元素組成、種類及功能 脂類的元素組成是C、H、O，有些脂類還含有少量的N和P。脂類的種類及功能見下表。種 類功 能備 注脂 肪貯存能量，保溫貯備能源，貯存在皮下、腸系膜等處類脂主要是磷脂是組成細胞膜的成分神經(jīng)組織、卵和大豆中含量較多固醇類膽固醇是生物膜的組成成分之一，對維持膜的正常的流動性有重要作用膽固醇在人體有一個正常含量，過高會導(dǎo)致

7、血管硬化、高血壓等性激素促進生殖胞的形成和生殖器官的發(fā)育，激發(fā)并維持第二性征有雌性激素和雄性激素二類，雌性激素由卵巢分泌，雄性激素由睪丸分泌維生素D促進小腸對鈣和磷的吸收和利用VD可預(yù)防和治療佝僂病、骨質(zhì)蔬松癥等人的皮膚的表皮中有7去氫膽固醇，在紫外線照射下，通過酶的作用可轉(zhuǎn)化成VD 2脂肪的代謝食物中的脂肪在消化道內(nèi)通過膽汁的乳化和脂肪酶的催化下分解成甘油和脂肪酸，經(jīng)擴散的形式被小腸絨毛上皮細胞吸收后，在上皮細胞內(nèi)再合成脂肪，與載脂蛋白結(jié)合后和類脂、膽固醇混合后一起進入毛細淋巴管，通過淋巴循環(huán)進入血液循環(huán)，最后輸送到各部分組織。脂類物質(zhì)進人生物體內(nèi)后的代謝去向：一是參與構(gòu)成動物體的組織，如磷

8、脂是生物膜的組成成分；二是作為備用物質(zhì)貯存在皮下、腸系膜、大網(wǎng)膜等處；三是在需要的情況下，可再分解甘油、脂肪酸等，然后直接分解為CO2和H2O，或者轉(zhuǎn)化成肝糖元等；四是被各種腺體利用來生成各自的特殊分泌物，如皮脂腺分泌的皮脂、乳腺所生成的乳汁等、內(nèi)分泌腺分泌的各種類固醇激素等。 三、蛋白質(zhì) 1氨基酸的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸都是2-氨基酸，通式是：氨基酸分子的性質(zhì)是氨基酸分子上的氨基(NH2-)和羧基（一COOH）決定的，氨基酸是兩性化合物，氨基是堿性的，羧基是酸性的。構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，20種氨基酸的不同之處是R基的不同。即20種氨基酸就有20種不同的R基。如果R基上帶有氨

9、基，稱為堿性氨基酸。 2蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì) 蛋白質(zhì)分子是由許多氨基酸通過肽鍵連接起來的高分子化合物。縮合反應(yīng)是指一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸分子的氨基相連接，同時失去一分子水，形成一個肽鍵的反應(yīng)。反應(yīng)方程式是： 縮合反應(yīng)在化學(xué)上稱為縮聚反應(yīng)，在細胞內(nèi)進行的場所是核糖體，而且是在mRNA的指導(dǎo)下，有tRNA參與才能完成。多肽是由多個氨基酸分子縮合而成的含有多個肽鍵的化合物。肽鏈通過R基與R基之間的相互作用形成一定的空間結(jié)構(gòu)。一個執(zhí)行特殊生理功能的蛋白質(zhì)可以是由一條肽鏈組成（如生長激素是由191個氨基酸組成的一條肽鏈），也可以是由多條肽鏈組成（如胰島素是由51個氨基酸、2條肽鏈組成的，血紅

10、蛋白是由574個氨基酸、4條肽鏈組成的）。 蛋白質(zhì)分子中肽鍵數(shù)目的計算：設(shè)氨基酸數(shù)目為n，肽鏈數(shù)為a,肽鍵數(shù)目為b。則bna. 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性主要從4個層次加以理解：一是構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的氨基酸種類不同；二是組成每種蛋白質(zhì)分子的氨基酸數(shù)目不同；三是氨基酸的排列順序不同；四是由于前三項造成蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)不同。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的多樣性實際是由DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性決定的。 多肽是鏈狀結(jié)構(gòu)，一端游離著一個氨基，另一端游離著一個羧基，所以蛋白質(zhì)分子也是兩性化合物。蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)不是很穩(wěn)定的，蛋白質(zhì)在重金屬鹽（汞鹽、銀鹽、銅鹽）、酸、堿、乙醇、尿素、鞣酸等的存在下，或熱至70100，或在

11、X射線、紫外線等射線的作用下，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變和破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，使蛋白質(zhì)的生物活性喪失，如酶失去催化能力、血紅蛋白失去輸氧能力等。在發(fā)生的變性過程中不發(fā)生肽鍵的斷裂和二硫鍵破壞，主要發(fā)生氫鍵、疏水鍵的破壞，使肽鏈的有序的卷曲、折疊狀態(tài)變?yōu)樗缮o序。蛋白質(zhì)變性后溶解度降低，失去結(jié)晶能力，并形成沉淀。蛋白質(zhì)的變性具有不可逆性。 3蛋白質(zhì)分子的生物合成及其代謝 在細胞及生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)的合成是在DNA（基因）的控制之下，必須經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯才能完成。轉(zhuǎn)錄的場所一般是在細胞核中進行（線粒體和葉綠體中也有轉(zhuǎn)錄過程，原核生物無核，只能在細胞質(zhì)中進行）,轉(zhuǎn)錄的過程是：基因中的一段DNA分子首先解旋，然

12、后按照堿基互補配對原則，以其中的一條鏈為模板合成RNA，這樣遺傳信息就轉(zhuǎn)換成遺傳密碼，帶有遺傳密碼的RNA稱為mRNA。翻譯是在細胞質(zhì)的核糖體上進行的，mRNA轉(zhuǎn)錄完成后通過核孔進人細胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合。核糖體與mRNA結(jié)合的第一個位點是AUG，這是起始密碼。然后tRNA攜帶特定的氨基酸，其一端的3個堿基與mRNA對應(yīng)的堿基配對。mRNA上3個相鄰的堿基決定一個氨基酸，這3個相鄰的堿基稱為密碼子。與mRNA上AUG配對的tRNA運載的氨基酸是甲硫氨酸，接著各種tRNA攜帶著特定的氨基酸依次與mRNA上對應(yīng)的密碼子配對。在核糖體上相鄰的tRNA攜帶的氨基酸，在相關(guān)酶的催化下縮合形成肽鍵，同時產(chǎn)生

13、一分子水。當(dāng)翻譯到一定的時候，mRNA上出現(xiàn) UAG、UAA、AGA時，由于這 3組堿基沒有與之對應(yīng)的 tRNA配對，翻譯到此結(jié)束，所以這 3組堿基組合稱為終止密碼。按照基因控制蛋白質(zhì)的合成過程，任何一個蛋白質(zhì)分子的多肽鍵上的第一個氨基酸都是甲硫氨酸，但事實并非如此。原因是翻譯成的多肽鏈?zhǔn)且粋€初級產(chǎn)品，還要經(jīng)過一定的修飾，加工才能成為能夠執(zhí)行一定生理功能的蛋白質(zhì)。在絕大部分的蛋白質(zhì)分子中，肽鏈上的第一個氨基酸不是甲硫氨酸，因這個氨基酸在蛋白質(zhì)分子的修飾加工過程中被修飾掉了。 在人體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝是以氨基酸為中心進行的。內(nèi)環(huán)境中的氨基酸的來源主要有3條：一是消化吸收來的；二是通過轉(zhuǎn)氨基作用從糖類

14、轉(zhuǎn)變而來的；三是體內(nèi)蛋白質(zhì)分解。內(nèi)環(huán)境中的氨基酸的代謝去向主要也有3個：一是合成新的蛋白質(zhì)；二是通過轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)變成其他的氨基酸；三是經(jīng)脫氨基作用分解。在蛋白質(zhì)代謝過程中，氨基酸經(jīng)脫氨基作用形成的含N部分是NH3，NH3對人體是有毒的，但在肝臟中通過肝臟的解毒作用轉(zhuǎn)變成尿素，尿素基本對人體無害，再通過循環(huán)系統(tǒng)運至腎臟，以尿液的形式排出體外，或運至皮膚的汗腺以汗液的形式排出體外。物質(zhì)代謝包括糖類代謝、蛋白質(zhì)代謝和脂肪的代謝。這三類營養(yǎng)物質(zhì)的代謝樞紐是呼吸作用，主要是通過呼吸作用的中間產(chǎn)物，如丙酮酸、乙酰輔酶A、檸檬酸等中間產(chǎn)物。糖類轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)必須通過轉(zhuǎn)氨基作用，將氨基轉(zhuǎn)移給糖代謝的中間產(chǎn)物就能

15、產(chǎn)生新的氨基酸，如將氨基轉(zhuǎn)給丙酮酸即為丙氨酸，在人體能夠合成的氨基酸稱為非必需氨基酸，共有12種，還有8種在人體內(nèi)不能合成，必須從食物中得到的氨基酸稱為必需氨基酸，如賴氨酸、色氨酸等。蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成糖類必須經(jīng)過脫氨基作用，形成的不含氮部分才能轉(zhuǎn)變成糖類。糖類轉(zhuǎn)變成脂肪必須通過乙酰輔酶A，脂肪轉(zhuǎn)變成乙酰輔酶A后才能進人呼吸作用，繼而再轉(zhuǎn)變成糖類和蛋白質(zhì)。 4蛋白質(zhì)分子的功能 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)具有多樣性就決定了蛋白質(zhì)分子具有多種重要的生理功能，在高中生物教材上將其歸納為2點：一是有些蛋白質(zhì)分子是構(gòu)成細胞和生物體的重要物質(zhì)，如人和動物肌肉中的蛋白質(zhì)，輸送氧氣的血紅蛋白等；二是有些蛋白質(zhì)是調(diào)節(jié)細胞和生物體

16、的新陳代謝作用的重要物質(zhì)，如調(diào)節(jié)生命活動的許多激素是蛋白質(zhì)，催化新陳代謝各種化學(xué)反應(yīng)的酶是蛋白質(zhì)等。對教材進行綜合分析后，可以總結(jié)出蛋白質(zhì)的功能有下列五點：組成細胞的結(jié)構(gòu)成分，如細胞膜中的蛋白質(zhì)，染色體中的蛋白質(zhì)，肌肉細胞中的蛋白質(zhì)，紅細胞中的血紅蛋白等；運輸功能，如細胞膜上的載體蛋白、運輸氧氣的血紅蛋白等；催化功能，如催化各種生化反應(yīng)的酶等；調(diào)節(jié)功能，如生長激素、胰島素等激素；免疫功能如B淋巴細胞受到抗原刺激后產(chǎn)生的抗體是蛋白質(zhì)，具有與特異性的抗原結(jié)合，從而達到清除抗原的目的。 酶是蛋白質(zhì)，也是催化劑。酶作為催化劑具有一般無機催化劑所具有的一切特點，如只改變反應(yīng)速度，不改變反應(yīng)平衡，能夠降低

17、反應(yīng)物的活化能，促進反應(yīng)的進行，但自身不被消耗掉等。酶是生物催化劑，除了具有一般的無機催化劑的特點外，還具有生物催化劑所特有的特點，如專一性、高效性、多樣性和易受pH值和溫度的影響。酶的專一性是指一種酶只能催化一種物質(zhì)或同一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。酶促反應(yīng)的專一性與酶是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，每種蛋白質(zhì)都有特定的空間結(jié)構(gòu)，酶催化反應(yīng)時，酶蛋白分子首先與底物分子結(jié)合，但酶分子與底物分子能否結(jié)合，取決于酶分子的活性部位與底物分子在空間構(gòu)象上是否對應(yīng)，如下圖。蛋自質(zhì)分子結(jié)構(gòu)具有多樣性，所以酶也具有多樣性，在生物體內(nèi)存在著許許多多酶，催化著生物體內(nèi)各種各樣的生物化學(xué)反應(yīng)，所以酶具有多樣性的特點。酶底物相互作用的“

18、鑰匙與鎖”模型 影響酶促反應(yīng)的因素主要是溫度和pH值。酶是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)要受溫度和pH值的影響。溫度對酶的影響是：在較低溫度時，隨著溫度的升高，酶的活性也逐漸提高，達到最適溫度時，酶的催化能力最高，但高于最適溫度后酶的催化能力會迅速下降，最后完全失去催化能力，其原因是低溫不破壞蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，高溫會導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子發(fā)生熱變性，而蛋白質(zhì)的變性是不可逆的，如下圖A所示，所以在最適溫度兩側(cè)的曲線是不對稱的。pH值對酶的影響是：酶的催化能力的發(fā)揮有一個最適pH值，在低于最適pH值時，隨著pH值的升高，酶的催化能力也相應(yīng)升高，高于最適pH值時，隨著pH值的升高，酶的活性逐漸下降，在最

19、適pH值兩側(cè)的曲線基本是對稱的，如下圖B。酶的催化能力與時間也有關(guān)系：即使在最適溫度和pH值的條件下，酶的催化能力也不是一成不變的，酶在“工作”了一段時間后會發(fā)生鈍化現(xiàn)象，即催化能力開始下降，最后失去催化能力，因為任何蛋白質(zhì)分子都有一定的壽命，如下圖C。這些嚴重鈍化或失去催化能力的酶在細胞中水解酶的作用下會被分解成氨基酸，氨基酸可以再度合成蛋白質(zhì)。酶促反應(yīng)的速度與底物的濃度也有關(guān)系：在酶量一定的條件下，在一定范圍內(nèi)會隨著底物濃度的增加，反應(yīng)速度也增加，但底物達到一定濃度后也就不再增加了，原因是酶飽和了，如下圖D曲線所示。有些酶純粹是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，稱為單酶，如胃蛋白酶。有些酶除蛋白質(zhì)外還含有非

20、蛋白部分，或者還需要一些其他物質(zhì)的參與才能發(fā)揮作用，這樣的酶稱為復(fù)酶，其中非蛋白部分稱為輔助因子。輔助因子有一些是簡單的離子，如：Cl-是唾液淀粉酶的輔助因子；Mg2+是參與葡萄糖降解的一些酶的輔助因子；Fe2+是氧化物酶的輔助因子；Cu2+是細胞色素酶等的輔助因子等。有些離子與底物和酶結(jié)合起來使酶分子的構(gòu)象穩(wěn)定，從而保持其活性；有些離子是酶促反應(yīng)的作用中心。有些輔助因子是有機化合物，特稱為輔酶，如B族維生素就是一種羧化酶的輔酶等。 5蛋白質(zhì)代謝 蛋白質(zhì)代謝可用下圖表示。 蛋白質(zhì)代謝的過程：一般以內(nèi)環(huán)境或血漿中的氨基酸為中心講述蛋白質(zhì)代謝的過程。 (1）體內(nèi)氨基酸的代謝變化 用來合成各種組織蛋

21、白質(zhì)。體內(nèi)的氨基酸用來合成各種組織蛋白質(zhì)是一條主要的代謝途徑。如合成紅細胞中的蛋白質(zhì)、肌肉細胞中的肌球蛋白和肌動蛋白等。合成具有一定生理功能的蛋白質(zhì)。在合成的新的蛋白質(zhì)中，除了各處組織蛋白質(zhì)外，還能合成各種具有一定生理功能的特殊蛋白質(zhì)。如肝細胞能夠合成血漿蛋白中的纖維蛋白原和凝血酶原等；消化腺上皮細胞能夠合成消化酶；某些內(nèi)分泌細胞能夠合成蛋白質(zhì)類激素，如垂體等；某些白細胞還能合成抗體。 通過轉(zhuǎn)氨基作用合成新的氨基酸。在人體內(nèi)參與蛋白質(zhì)構(gòu)成的氨基酸共有20種，根據(jù)人體自己能否合成分為兩類，一類是非必需氨基酸，這類氨基酸能夠通過轉(zhuǎn)氨基作用合成，合成時所需要的原料主要來自兩個方面：一是糖代謝的中間產(chǎn)

22、物，即葡萄糖在有氧呼吸過程產(chǎn)生的中間產(chǎn)物；二是體內(nèi)必須要有多余的氨基酸提供氨源。轉(zhuǎn)氨基作用即通過轉(zhuǎn)氨酶的作用，將一種氨基酸上的氨基轉(zhuǎn)移給糖代謝的中間產(chǎn)物，形成另一種新的氨基酸。如谷氨酸和丙酮酸在谷丙轉(zhuǎn)氨酶的催化下，谷氨酸的氨基轉(zhuǎn)移給丙酮酸，生成丙氨基和另一種酮酸(a-酮戊二酸)。另一類是必需氨基酸，這類氨基酸不能在人和動物細胞內(nèi)合成，只能從食物中得到補充，必需氨基酸共有8種：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸和纈氨酸。 通過脫氨基作用分解氨基酸。在人體內(nèi)總有一部分氨基酸被徹底分解掉，分解氨基酸首先要通過脫氨基作用，將氨基酸分解成兩個部分：含N和不含N部分。含N部分是氨

23、基（-NH3，氨基很容易在體內(nèi)形成NH3，NH3對人體是有毒的，但在肝臟中，在消耗ATP的情況下與CO2生成尿素，尿素的毒性比NH3要小得多，這是生物對環(huán)境的一種適應(yīng)。肝臟中生成的尿素通過血液循環(huán)運輸?shù)侥I臟，通過腎臟的泌尿過程形成尿液排出體外。不含N的部分是一條碳鏈，可以被徹底氧化分解成CO2和H2O，同時釋放能量，也可以合成為糖類和脂肪。 (2)內(nèi)環(huán)境中氨基酸的來源 食物中的蛋白質(zhì)經(jīng)消化吸收后進入內(nèi)環(huán)境。這是體內(nèi)氨基酸來源中最主要的一條途徑。體內(nèi)蛋白質(zhì)的分解。在動物和人體內(nèi)，每天都要更新大量的蛋白質(zhì)，這些被更新的蛋白質(zhì)最初分解成氨基酸，這些氨基酸中的大部分被重新用來合成新的蛋白質(zhì)，只有一小部

24、分通過脫氨酸作用分解掉。所以體內(nèi)被更新的蛋白質(zhì)被分解成氨基酸，是內(nèi)環(huán)境中氨基酸的另一個重要來源。 合成一些非必需氨基酸。通過轉(zhuǎn)氨基作用可以合成一些非必需氨基酸，也是內(nèi)環(huán)境中氨基酸的一種來源。但這個過程不會使體內(nèi)氨基酸的總數(shù)增加，因這個過程是合成一個新的氨基酸必須分解一個其它的氨基酸。但轉(zhuǎn)氨基作用在人及動物體內(nèi)具有非常重要的生理意義。在食物中的蛋白質(zhì)中，各種氨基酸的比例不一定與人及動物體的需要相一致，某種氨基酸特別多一些，而另一種氨基酸卻相對少一些，通過轉(zhuǎn)氨基作用就可以將特別多的這種氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到另一種化合物上合成一種相對少一些的氨基酸，使人及動物體盡可能地提高對食物中蛋白質(zhì)的利用率。 6蛋

25、白質(zhì)分子的進化比較不同生物體內(nèi)執(zhí)行相同生理功能的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)是確定生物之間親緣關(guān)系的常用方式，被稱為生物進化分子生物學(xué)方面的證據(jù)。如細胞色素C普遍存在于動植物的線粒體中，它是由104個氨基酸組成的一種呼吸色素，近年來，對不同物種的細胞色素C的氨基酸排列順序進行了測定，其結(jié)果見下表不同物種的細胞色素C中的氨基酸差異生物名稱黑猩猩獼猴馬雞果蠅小麥酵母菌紅螺菌與人類氨基酸差異數(shù)01121327354465 這種在同一種蛋白質(zhì)分子中氨基酸分子差異數(shù)越小，親緣關(guān)系就越近，反之則越遠。科學(xué)家估計，蛋白質(zhì)分子的進化速度大約每2000萬年蛋白質(zhì)分子中有1的氨基酸發(fā)生替換。從對細胞色素C的研究結(jié)果看出，人與

26、黑猩猩的親緣關(guān)系最近，從共同的祖先分化成兩個物種的時間還不到2000萬年，而人和黑猩猩與猴子發(fā)生分歧的時間大于2000萬年。 四、核酸 1核苷酸的分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì) 構(gòu)成核酸的基本單位是核苷酸，一個核苷酸分子包括3個部分；一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮堿基。核苷酸分兩大類共8種：核糖核苷酸有4種，主要是堿基有4種，它們是A、U、C、G；脫氧核糖核苷酸也有4種，主要是堿基有4種，它們是A、T、C、G。核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸分子結(jié)構(gòu)的區(qū)別主要是五碳糖的不同，以腺瞟呤核糖核苷酸和腺瞟呤脫氧核糖核苷酸為例，它們的分子結(jié)構(gòu)式如下： 2DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù) 自從20世紀(jì)初分析出了染色體的成分后，

27、DNA是遺傳物質(zhì)還是蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)就成了科學(xué)家們爭論的焦點，DNA在染色體的含量比較穩(wěn)定不能說明遺傳物質(zhì)肯定就是DNA。生物學(xué)家設(shè)計了很多實驗來證明遺傳物質(zhì)到底是DNA還是蛋白質(zhì)的實驗，其中最為經(jīng)典的一個實驗便是高中生物教材上介紹的噬菌體侵染細菌的實驗。噬菌體是一種專門寄生在細菌體內(nèi)的病毒，是由一個蛋白質(zhì)構(gòu)成的多面體的外殼和一個DNA芯子組成，噬菌體在侵染細菌時通過電鏡觀察和同位素示蹤等方法，證明侵人細菌內(nèi)部的是DNA，蛋白質(zhì)的外殼則留在細菌的外面，從而確定噬菌體的性狀是由噬菌體的DNA控制的，而不是蛋白質(zhì)控制的。DNA是遺傳物質(zhì)的另一個證據(jù)是細菌轉(zhuǎn)化實驗。轉(zhuǎn)化是指一種生物由于接受了另一種生

28、物的遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）而表現(xiàn)出后者的遺傳性狀，或發(fā)生遺傳性狀改變的現(xiàn)象。細菌轉(zhuǎn)化實驗證明肺炎雙球菌的莢膜這一性狀是由DNA控制的，不是由蛋白質(zhì)控制的。 3DNA的分子結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制和基因突變 構(gòu)成DNA分子的基本單位是脫氧核苷酸，許許多多脫氧核苷酸通過一定的化學(xué)鍵連接起來形成脫氧核苷酸鏈，每個DNA分子是由兩條脫氧核苷酸鏈組成。DNA分子結(jié)構(gòu)的特點是：DNA分子的基本骨架是磷酸和脫氧核糖交替排列的兩條主鏈；兩條主鏈?zhǔn)瞧叫械聪?，盤旋成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，一般是右手螺旋，排列于DNA分子的外側(cè)；兩條鏈之間是通過堿基配對連接在一起，堿基與堿基間是通過氫鍵配對在一起的，其中A與T以2個氫

29、鍵相配對，C與G之間以3個氫鍵配對。所以在一個DNA分子中，G和C的比例較高，則該DNA分子就比較穩(wěn)定。 DNA分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性是由兩個方面決定的。一是基本骨架部分的兩條長鏈?zhǔn)怯闪姿岷兔撗鹾颂窍嚅g排列的順序穩(wěn)定不變；二是空間結(jié)構(gòu)一般都是右旋的雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA 分子的多樣性是由堿基對的排列順序的多樣性決定的。DNA分子的特異性是指對于控制某一特定性狀的DNA分子中的堿基排列順序是穩(wěn)定不變的，如控制合成唾液淀粉酶的基因中，不論是何人，這段DNA分子中的堿基排列順序是穩(wěn)定不變的。 DNA復(fù)制的場所主要在細胞核，時間是細胞分裂間期。但在細胞質(zhì)中也存在著DNA復(fù)制，如線粒體和葉綠體中的DNA也

30、要復(fù)制，而且這些DNA復(fù)制的時間不一定在細胞分裂的間期。DNA復(fù)制的特點有兩點：邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制。半保留復(fù)制是指：新復(fù)制出的兩個DNA分子中，有一條鏈?zhǔn)桥f的，即原來DNA的；另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?。半保留?fù)制的特點常被用于計算新鏈和舊鏈在復(fù)制若干代后所占的比例，詳見后面的例題。DNA復(fù)制需要滿足4項基本條件：模板：開始解旋的DNA分子的兩條單鏈；原料：是游離在核液中的脫氧核苷酸；能量：是通過水解ATP提供；酶：酶是指一個酶系統(tǒng)，不僅僅是指一種解旋酶。能夠保證復(fù)制時正確無誤，有二個原因：模板是精確的；堿基互補配對是嚴格的。復(fù)制是嚴格的，在正常情況下是不會發(fā)生差錯的。但在內(nèi)外因素的干擾下，也有

31、可能在復(fù)制時發(fā)生差錯，從而導(dǎo)致基因突變的發(fā)生。根據(jù)這個原理，有人為因素（適宜劑量的各種射線或某些化學(xué)藥品）干擾DNA的復(fù)制，促使其產(chǎn)生基因突變?；蛲蛔兪遣欢ㄏ虻模藶闂l件只是提高基因突變的頻率，但不能控制基因突變的方向。 4RNA的分子結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)錄 RNA分子是許許多多核糖核苷酸分子連接而成的鏈狀結(jié)構(gòu)。RNA分子都是單鏈的。根據(jù)RNA分子功能的不同，分為3種類型：信使RNA（mRN A）、轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）和核糖體RNA（rRNA）。mRNA的功能將基因中的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)上；tRNA的功能是識別遺傳密碼和運載特定的氨基酸；rRNA是核糖體中的RNA，在蛋白質(zhì)合成的過程中起重要的作用

32、（具體不作要求）。 mRNA的空間結(jié)構(gòu)是鏈狀的；tRNA的空間結(jié)構(gòu)是呈三葉草形，如下圖所示，tRNA一端大環(huán)上的3個堿基能夠與mRNA的密碼子配對，識別密碼子，所以這3個稱為反密碼子；mRNA具有特定的空間結(jié)構(gòu)，是核糖體的核心部位。RNA都是從DNA上轉(zhuǎn)錄下來的。轉(zhuǎn)錄的場所是在細胞核，其中合成rRNA是在細胞核中的核仁部位完成的，核仁是形成核糖體的場所。mRNA和tRNA是在細胞核中核仁以外的部位轉(zhuǎn)錄的。轉(zhuǎn)錄是以DNA分子中（基因中）的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則合成RNA的過程。 5遺傳信息和遺傳密碼遺傳信息是指基因中的脫氧核苷酸排列順序或堿基的排列序列，位置在DNA分子上。一般認為遺

33、傳信息在有遺傳效應(yīng)的一段DNA分子的一條鏈上，稱為信息鏈。信息鏈?zhǔn)侵概c模板鏈互補的這條鏈，模板鏈上的堿基序列不代表遺傳信息。以模板轉(zhuǎn)錄成mRNA，mRNA上的堿基排列順序稱為遺傳密碼，所以經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后，遺傳信息就轉(zhuǎn)化成遺傳密碼。遺傳密碼的位置在mRNA，mRNA上相鄰的3個堿基決定一個氨基酸，這3個相鄰的堿基稱為密碼子。遺傳密碼現(xiàn)已查明，共有64個密碼子，其中有61個有效密碼子，代表著20種氨基酸。每種氨基酸的密碼子數(shù)目差別很大，有些氨基酸有幾種密碼子，如亮氨酸一共有6個密碼子(UUA、 UUG、CUU、CUG、CUA、CUC)，而甲硫氨酸只有一個密碼子（AUG）。在地球上，除極少數(shù)的生物（如某

34、些原核生物有小部分不同）外，遺傳密碼是通用的，這說明地球上的所有生物都是由共同的祖先進化而來的。 6信息流和中心法則中心法則是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，以及遺傳信息從DNA傳遞給DNA的復(fù)制過程。這是所有有細胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則。在某些病毒中的RNA自我復(fù)制（如煙草花葉病毒等）和在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄成DNA的過程（某些致癌病毒）是對中心法則的補充。RNA的自我復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄過程，在病毒單獨存在時是不能進行的，只有寄生到寄主細胞中后才發(fā)生。逆轉(zhuǎn)錄酶在基因工程中是一種很重要的酶，它能以已知的mRNA為模板合成目的基因。在基因工程中是獲

35、得目的基因的重要手段。 7基因的結(jié)構(gòu) 一、原核細胞的基因結(jié)構(gòu)原核細胞的基因是由成百上千個核苷酸對組成的。組成基因的核苷酸可以分為不同的區(qū)段。在基因表達的過程中，不同區(qū)段所起的作用并不相同。有的區(qū)段能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)的mRNA，進而指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，也就是說能夠編碼蛋白質(zhì)，這樣的區(qū)段叫做編碼區(qū)。有的區(qū)段不能轉(zhuǎn)錄為mRNA，也就是說不能編碼蛋白質(zhì)，這樣的區(qū)段叫做非編碼區(qū)。非編碼區(qū)是由編碼區(qū)上游和編碼區(qū)下游的 DNA序列組成的。非編碼區(qū)雖然不能編碼蛋白質(zhì)，但是對于遺傳信息的表達是不可缺少的。這是因為在非編碼區(qū)上，有調(diào)控遺傳信息表達的核苷酸序列。 二、真核細胞的基因結(jié)構(gòu)真核細胞的基因也是由編碼區(qū)和非編碼區(qū)

36、兩部分組成的，在非編碼區(qū)上，同樣有調(diào)控作用的核苷酸序列，但是真核細胞的基因結(jié)構(gòu)要比原核細胞的基因結(jié)構(gòu)復(fù)雜。與原核細胞比較，真核細胞基因結(jié)構(gòu)的主要特點是：編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的。也就是說，能夠編碼蛋白質(zhì)的序列被不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列分隔開來，成為一種斷裂的形式。其中，能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子，一般不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子。 三、基因工程 基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。這種技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪接”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。 基因工程的第一

37、步是獲得符合人類意愿的基因“目的基因”，常用的工具酶是限制性內(nèi)切酶，限制性內(nèi)切酶的種類很多，但一種限制性內(nèi)切只能識別一種特定的核苷酸序列，并且在特定切點上切割DNA分子，如從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的一種限制性內(nèi)切酶只能識別GATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。直接分離基因的最常用的方法是“鳥槍法”即用限制性內(nèi)切酶將供體細胞中的DNA切成許多片段，將這些片段分別載入運載體，然后通過運載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細胞，讓供體細胞所提供的DNA（外源DNA）的所有片段分別在各個細胞中大量復(fù)制，從中找出含有基因的細胞，再用一定的方法把帶有目的基因的DNA片段分離出來。這種方法的優(yōu)點是操作簡便，缺點是工作量大

38、，具有一定的盲目性。在獲取真核細胞中的DNA時，“鳥槍法”就不太適用了，原因是真核細胞的基因含有不表達的DNA片段，不能直接用于基因的擴增和表達，所以在獲取真核細胞中的基因時，常用的方法是人工合成基因的方法。人工合成基因的方法主要有兩條途徑：一是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的基因；二是根據(jù)已知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應(yīng)的 mRNA序列，然后按堿基互補配對原則，推測出它的結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列，再通過化學(xué)的方法，以單核苷酸為原料合成目的基因，如人的血紅蛋白基因胰島素基因等就是通過這種方法獲得的。 基因工程的第二步是

39、把目的基因接到某種運載體上，常用的運載體是能夠和細菌共生的質(zhì)粒等，具體做法是：先用限制性內(nèi)切酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末。將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒的切口處，現(xiàn)再加人適量的DNA連接酶，質(zhì)粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端就會因堿基配對而結(jié)合，形成一個重組DNA分子。如人的胰島素基因質(zhì)粒的結(jié)合就是通過這種方式實現(xiàn)的。 基因工程的第三步是通過運載體把目的基因帶入某生物體內(nèi)，并使它得到表達。在基因工程中常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、動植物細胞等。目的基因?qū)胧荏w細胞后，就可以隨著受體細胞的繁殖而復(fù)制?；蚬こ痰牡谒牟绞悄康幕虻臋z測和表達。在基因工程的前三步

40、完成后，在全部受體細胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細胞是很少的。因此，必須通過一定的手段對細胞中是否導(dǎo)入了目的基因進行檢測。檢測的方法有很多種，如大腸桿菌的某種質(zhì)粒具有青霉素抗性基因，當(dāng)這種質(zhì)粒與外源DNA組合在一起形成重組質(zhì)粒，并被轉(zhuǎn)入受體細胞后，就可以根據(jù)受體是否具有青霉素抗來判斷受體細胞是否獲得了目的基因?！窘?jīng)典例題解析】 【例題1】 下列各項中與蛋白質(zhì)作用無關(guān)的是（ ） A催化與調(diào)節(jié)B運動C.運送物質(zhì)D貯存遺傳信息 【解析】 酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有催化能力的特殊的蛋白質(zhì)，有許多激素（如胰島素、生長激素等）也是蛋白質(zhì)，所以A是正確的；肌肉細胞中有肌動蛋白和肌球蛋白，通過肌動蛋白

41、和肌球蛋白之間的滑動使肌細胞產(chǎn)生運動，細胞膜的載體蛋白在運載物質(zhì)時也會產(chǎn)生運動，所以B也是對的；細胞膜上的載體是蛋白質(zhì)，其作用是運輸細胞要選擇吸收的離子或小分子物質(zhì)，紅細胞中的血紅蛋白的功能是運輸氧氣，所以C也是對的；貯存遺傳信息只有DNA擔(dān)當(dāng)此功能，蛋白質(zhì)無此功能，所以D與蛋白質(zhì)作用無關(guān)。【答案】 D 【例題2】 脂類物質(zhì)在細胞中具有獨特的生物學(xué)功能，下面是有關(guān)脂類物質(zhì)的生物學(xué)功能中，屬于磷脂的生物學(xué)功能的是（ ） 生物膜的重要成分貯存能的分子構(gòu)成生物體表面的保護層很好的絕緣體，具有保溫作用具有生物學(xué)活性對生命活動起調(diào)節(jié)作用 A B C D 【解析】 磷脂的生物學(xué)功能主要是構(gòu)成生物膜的成分。

42、脂肪的生物學(xué)功能是貯存能量和具有保溫、緩沖等作用。固醇類物質(zhì)的生物學(xué)功能是對生命活動起調(diào)節(jié)作用。構(gòu)成生物體表面保護層的是磷脂，屬于脂類但不是磷脂，如植物體的果實、葉片等表面?！敬鸢浮?C 【例題3】 下圖表示一個反應(yīng)過程，圖中的黑球表示兩個相同的單糖，則圖中的A、B、C分別表示（ ） A淀粉、淀粉酶、葡萄糖B麥芽糖、麥芽糖酶、葡萄糖C蔗糖、蔗糖酶、果糖D乳糖、糖酶、葡萄糖【解析】 詳見本專題“重點知識聯(lián)系與剖析”。 【答案】B 【例題4】 2001年全國高考理科綜合（天津、山西）卷種子萌發(fā)的需氧量與種子所貯藏有機物的元素比例有關(guān)，在相同條件下，消耗同質(zhì)量的有機物，油料作物種子（如花生）萌發(fā)時需

43、氧量比含淀粉多的種子（如水稻）萌發(fā)時的需氧量（ ）A.少B.多C.相等D.無規(guī)律【解析】 這是一道涉及到生物與化學(xué)知識的綜合性題目，重點考查學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力，對考生的認知層次要求很高，估計難度系數(shù)在045050之間。呼吸作用的底物通常是葡萄糖，但脂肪、蛋白質(zhì)水解后的產(chǎn)物也可以作為呼吸作用的底物。淀粉水解的產(chǎn)物是葡萄糖，以葡萄糖作為呼吸作用的底物進行有氧呼吸的反應(yīng)式為：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量，從反應(yīng)式可看出吸收一個O2，放出一個CO2即釋放的CO2和吸收的O2之比為1。油料作物種子的主要貯存物質(zhì)是脂肪，水解后的產(chǎn)物是甘油和脂肪酸，以脂肪酸中的硬脂酸作為呼

44、吸作用的底物為例，進行有氧呼吸的反應(yīng)式為：CH3（CH2）16COOH26O218CO2+18H2O+能量。由反應(yīng)式可知：釋放的CO2比吸收的O2少，即釋放的CO2和吸收的O2之比為 069。由此可以得出結(jié)論：油料作物種子在萌發(fā)時吸收的氧氣量比含淀粉多的種子萌發(fā)時吸收的氧氣多。本題也可以通過所學(xué)的化學(xué)知識，直觀地得出結(jié)論，糖類是碳水化合物，CO比一般為1，氧化時釋放一個 CO2只需要一個O原子即可；脂肪分子上一般都有很長的烴鏈，CO比一般遠大于1，所以氧化時釋放一個CO2需要超過一個O原子的量。由于脂肪中的CO比比糖類高，所以同質(zhì)量的脂肪和糖類中的碳原子數(shù)是脂肪比糖類多，因此同質(zhì)量的脂肪和糖類

45、被氧化分解所需的O2，脂肪大于糖類?！敬鸢浮?B 【例題5】 人的一種凝血因子的基因有372000個堿基，能夠編碼2552個氨基酸，試計算凝血因子基因中外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例，從這個比例中可以得出什么結(jié)論？【解析】 此題有一個跳躍即基因氨基酸，這中間跳過了mRNA。因此應(yīng)注意基因中6個堿基對應(yīng)一個氨基酸。在基因中有編碼區(qū)和非編碼區(qū)，蛋白質(zhì)是由編碼區(qū)中的外顯子所編碼的，此外應(yīng)注意題目中的問法“堿基對”，應(yīng)考慮基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA。因此外顯子的堿基對含量的100=4。該基因中有那么多的減基而外顯子的堿基只占這么小，不能編碼蛋白質(zhì)的堿基很多，說明了基因編碼出蛋白質(zhì)的過程是非常復(fù)

46、雜的功能復(fù)雜性?！敬鸢浮?4，在真核細胞中，編碼序列在整個基因中所占的比例較小，而調(diào)控序列所占的比例較大。說明了真核細胞基因結(jié)構(gòu)及其功能的復(fù)雜性。 【例題6】 (1999年上海高考試題)含有32P或31P的磷酸，兩者化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，都可參與DNA分子的組成，但32P比31P質(zhì)量大。將某哺乳動物的細胞放在含有31P磷酸的培養(yǎng)基中，連續(xù)培養(yǎng)數(shù)代后得到GO代細胞。然后將GO代細胞移到含有32P磷酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，經(jīng)過第l、2次細胞分裂后，分別得到G1、G2代細胞。再從GO、G1、G2代細胞中提取出DNA，經(jīng)密度梯度離心后得到結(jié)果如下圖所示。由于DNA分子質(zhì)量不同，因此在離心管內(nèi)的分布不同。若、分別

47、表示輕、中、重3種DNA分子的位置，請回答： (1)G0、G1、G2三代 DNA分子離心后的試管分別是圖中的： GO_；G1_；G2_。 (2)G2代在、三條帶中DNA數(shù)的比例是_。 (3)圖中、兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：條帶_，條帶_。 （4）上述實驗結(jié)果證明DNA的復(fù)制方式_。DNA的自我復(fù)制能使生物的_保持相對穩(wěn)定。 【解析】 本題考查學(xué)生對DNA分子結(jié)構(gòu)、DNA分子半保留復(fù)制和DNA復(fù)制與細菌繁殖關(guān)系等知識的掌握，同時也聯(lián)系到了同位素方面的有關(guān)物理和化學(xué)方面的知識.32P是31P的同位素，分子量要比31P大，所以32P-DNA分子在質(zhì)量上比31PDNA分子要重。而一條鏈為

48、32P和另一條鏈為31P的DNA分子在質(zhì)量上介于兩者之間。如果把這3種DNA的氯化銫溶液置于離心管中進行高速離心，利用高加速度,能把這3種DNA分子彼比分開。32P-DNA分子最重，在試管的最下部；31P-DNA分子最輕，在試管的最上部；一條鏈含31P，另一條鏈含32P的DNA分子質(zhì)量居中，位于試管的中間，GO代細胞是在31P的培養(yǎng)基中培養(yǎng)了若干代后得到的細胞，其中的DNA分子上均有31P，經(jīng)密度梯度離心后應(yīng)在試管的最上部。GO代細胞在含32P的培養(yǎng)基上培養(yǎng)一代，得到的G1細胞，由于復(fù)制是半保留復(fù)制，其中的DNA分子中一條鏈上含31P，另一條鏈上含有32P，這樣的DNA分子經(jīng)密度梯度離心后，應(yīng)

49、在試管的中部。GO代的一個細胞培養(yǎng)到第二代，應(yīng)有4個細胞，其中2個細胞的DNA分子中一條含有31P，另一條鏈含有31P，另2個細胞的DNA分子中均為32P。所以提取G2代的細胞的DNA分子，經(jīng)密度梯度離心后，其中的DNA分子有一半在試管的中部，另一半在試管的下部?！敬鸢浮?（1）A B D （2）011 （3）31P 31P32P （4）半保留復(fù)制 遺傳特性 【例題7】 胰島素分子是一種蛋白質(zhì)分子，現(xiàn)有如下材料： 胰島素含有2條多肽鏈，A鏈含有21個氨基酸，B鏈含有30個氨基酸，2條多肽鏈間通過2個二硫鍵（二硫鍵是由2個“一SH”連接而成的）連接，在A鏈上也形成1個二硫鍵，下圖所示為結(jié)晶牛胰島

50、素的平面結(jié)構(gòu)示意圖。 不同動物的胰島素的氨基酸組成是有區(qū)別的，現(xiàn)把人和其他動物的胰島素的氨基酸組成比較如下： 豬：B鏈第30位氨基酸和人不同； 馬：B鏈第30位氨基酸和A鏈第9位氨基酸與人不同； 牛：A鏈第8、10位氨基酸與人不同； 羊：A鏈第8、9、10位氨基酸與人不同；天竹鼠：A鏈有8個氨基酸與人不同，B鏈有10個氨基酸與人不同。根據(jù)以上材料回答下列問題： （1）胰島素分子中含有肽鍵_個。控制合成胰島素的基因中至少有_堿基。 (2)這51個氨基酸形成胰島素后，相對分子質(zhì)量比原來51個氨基酸的總分子量減少了_。(3)人體中胰島素的含量低，會導(dǎo)致血糖濃度過高，尿液中有葡萄糖，稱為糖尿病，其最佳的治療方法是使用胰島素，但只能注射不能口服，原因是_。(4)前面所列的哺乳動物和人的胰島素都由51個氨基酸構(gòu)成，且在氨基酸組成上大多相同，由此可以得出的結(jié)論是_。 (5)人與這幾種動物在胰島素分子上氨基酸組成差異的大小，說明_ (6)如果要為糖尿病人治療必須用動物體內(nèi)的胰島素的話，最適宜的動物是_【解析】 (1)從材料中可知，由51個氨基酸組成的具有二條肽鏈組成的胰島素分子中應(yīng)含的肽鍵數(shù)目是51-249個，根據(jù)mRNA上三個堿基決定一個氨基酸，基因中有2條鏈，所以控制胰島素合成的基因中的堿基數(shù)