（滬科2020版）生物 必修1全冊知識點總結

必修1分子與細胞

第1章走進生物學.

一、生物學是與人類生活密切相關的自然科學

1.雜交水稻技術的發(fā)展為我國乃至世界的糧食供給作為重大貢獻

隨著人口的不斷增長，糧食短缺始終是世界性難題。中國科學家基于遺傳學雜

種優(yōu)勢原理，不斷進行科技創(chuàng)新培育雜交水稻，為我國乃至世界的糧食供給作出重

大貢獻。

第一代雜交水稻:中國的雜交水稻研究起始于1964年。1973年，袁隆平帶領的

研究團隊以細胞質(zhì)雄性不育系為遺傳工具，突破實現(xiàn)了三系法配套,培育出第一代

雜交水稻。

第二代雜交水稻:1986-1992年，科學家們又攻克兩系法育種關鍵技術，以光

溫敏雄性不育系為遺傳工具，培育出第二代雜交水稻，極大地簡化了育種程序、縮

短了育種周期，增產(chǎn)效果明顯。

第三代雜交水稻:科學家們通過不斷努力，運用基因工程技術，以遺傳工程雄

性不育系為遺傳工具，推出了第三代雜交水稻，不但提高了性狀穩(wěn)定性和選育效率，

還降低了對環(huán)境的要求，使其每公頃產(chǎn)量由普通水稻的6t*提升到It,潛在產(chǎn)量更可

達18tls

第四代雜交水稻：目前，更多的科學家還在繼續(xù)深入研究新一代的雜交水稻。袁

隆平認為，第四代雜交水稻應是正在研究中的碳四（C4）型雜交水稻，其光合作用效

率高等優(yōu)勢必將使水稻產(chǎn)量潛力進一步提高；而第五代則是利用無融合生殖固定水

稻雜種優(yōu)勢，雖然難度很大，但隨著分子育種技術的進步，有望在本世紀中期獲得

成功。

2.基因編輯技術為農(nóng)業(yè)和醫(yī)學提供了更廣闊的發(fā)展空間

進入21世紀，在細胞和分子生物學研究基礎上建立起來的基因編輯技術,通過

特定的“工具”可以重新編輯細胞中DNA的遺傳信息，以此改變細胞的生物學性狀。

例如，通過人工設計，可以使核酸酶在靶細胞DNA上的特定位點進行剪切，實現(xiàn)對

細胞內(nèi)源基因的精準定點編輯。

基因編輯:是一種比較精確地對生物體基因組特定基因進行操作的基因工程技

術，可以理解為像編輯文檔中的文字一樣，對DNA分子中某個或若干個特定脫氧核

甘酸進行替代、刪除或增加。目前應用較廣的基因編輯工具是CRISPR/Cas9系統(tǒng)。

（必修2-p26前沿視窗）

細菌CRISPR-cas9技術原理：設計并人工合成一段RNA（向?qū)NA）。該向?qū)?/p>

RNA能夠與目標生物基因組中特定DNA片段的一條單鏈進行堿基互補配對。向?qū)NA

與Cas9結合后，在目標生物的DNA上“巡航”，尋找到目標DNA片段后，向?qū)NA

就與目標DNA的一條鏈互補配對結合，使Cas9正確定位，并對目標DNA的兩條鏈進

行切割，使之斷裂。之后，在細胞中DNA修復機制的幫助下，按照設計把外源DNA

插入到斷裂位置并連接起來。（敲除基因-精確改變特定一段基因的序列-定點對基

因片段進行整合）

基因編輯技術的應用：

①可廣泛應用于生命科學基礎研究、疾病模型構建、藥物研發(fā)等領域。通過對特

定基因的定點敲除或替換，建構人類疾病的動物模型，可以幫助科學家研究特定基因

的功能，或設計出相關疾病治療的藥物。

②基因突變引起的疾病，如鐮狀細胞貧血癥、血友病等，則有望直接通過對突變

基因的修復、改造進行治療。目前已知的人類遺傳病超過5000種，95%以上的遺傳病

仍缺乏有效的治療方法，而基因治療給這些患者帶來治愈的新希望。

③新一代的基因編輯技術可以不引入外源基因，有望更安全、更廣泛地應用于各

種農(nóng)作物和果蔬品種的改良。

3.免疫治療開啟清除腫瘤細胞新途徑

腫瘤己成為目前人類健康所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。常見的腫瘤治療手段為手術切

除、放療、化療以及靶向治療等。近年來，科學家通過研究免疫細胞與腫瘤細胞之間

“相愛相殺”的復雜關系，開創(chuàng)出刺激人體免疫系統(tǒng)清除腫瘤細胞的新途徑。2018年

諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲得者發(fā)現(xiàn)：具有人體健康監(jiān)護作用的T淋巴細胞表面的兩種

膜蛋白（PDT和CTLA-4）會阻止T淋巴細胞對腫瘤細胞的殺傷作用。如能研制出阻

斷這兩種膜蛋白功能的靶向藥物，就可以借助T淋巴細胞來清除腫瘤。

1）免疫治療:針對機體低下或亢進的免疫狀態(tài)，人為地增強或抑制機體的免疫功

能以達到治療疾病目的的治療方法。

2）CAR-T療法:通過基因工程的技術，在T細胞上加上一個能夠精確識別腫瘤細

胞的蛋白質(zhì)，相當于針對腫瘤細胞制造了一個精確制導炸彈，讓T細胞可以更加精準

地識別腫瘤細胞并將其消滅。

分離T細胞一制備CAR-T細胞（導入基因）一擴增CAR-T細胞一回輸細胞一監(jiān)控

病人

4.現(xiàn)代發(fā)酵在人類的生產(chǎn)和生活中廣泛應用

發(fā)酵工程是利用微生物的生命活動來大量生產(chǎn)人們所需生物產(chǎn)品的工程技術。

1）食品領域:釀酒，酸奶，醬油，味精等；

2）醫(yī)藥領域:發(fā)酵工程技術生產(chǎn)的人源重組蛋白質(zhì)藥物（如重組人胰島素、干擾

素、白介素等）具有重要的治療作用；

3）農(nóng)牧業(yè)領域:微生物的產(chǎn)物可以當作土壤肥料，可以為畜牧業(yè)養(yǎng)殖提供食物，

還能產(chǎn)生抗蟲抗病物質(zhì)；

4）環(huán)境保護領域:利用非糧資源的木質(zhì)纖維素作為原料發(fā)酵生產(chǎn)可再生能源燃料

乙醇；利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)生物可降解塑料聚乳酸。

5.生態(tài)學原理指導人類可持續(xù)發(fā)展

隨著人口的增長、人類對自然資源和環(huán)境的不合理開發(fā)和利用，氣候變化、生物

多樣性喪失、海洋酸化、土地荒漠化加劇等全球性生態(tài)和環(huán)境問題，在可預見的未來

還將進一步加劇。因此，生態(tài)學研究的重點將是如何在維持地球生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的前提

下，滿足人類日益增長的需求。

運用生態(tài)學原理，將人類活動合理融入地球生態(tài)系統(tǒng)，是解決可持續(xù)發(fā)展問題的

有效途徑?！熬G水青山就是金山銀山”，生動形象地闡明了人類社會發(fā)展與環(huán)境的“舟

水關系”，更是我們加強生態(tài)文明、建設美麗中國、構建人與自然生命共同體的努力

方向。生產(chǎn)或f活實踐

提出問題

作出假設

設計方案

驗

證I

實施方案

假

設I

.獲取數(shù)據(jù)

分析數(shù)據(jù)

—得出結論

解答問題

實驗探究式學習生物學重要途徑I—

新的問題

1.實驗探究需要合理的思路和方法進一步探究

1.1生物學是一門實驗科學

實驗探究也是學習生物學的重要

途徑。合理的思路和方法以及熟練的實

驗技術是進行實驗探究的基本保障。走

進實驗室之前，我們先要熟悉生物學實

驗探究的基本步驟和要求。

1.2實驗案例：探究NaCI含量對小生的影響

1、提出問題：鹽堿化的土壤中，NaCI含量對農(nóng)作物的生長有怎樣的影響？

2、作出假設：土壤中的NaCI含量高會排制農(nóng)作物的生長。

3、實驗原理

小麥種子是容易獲得的實驗材料，并且適合在實驗室中生長培養(yǎng)；小麥幼苗的生長

速率是適合觀察和評價生長狀況的指標；用水培法能更好地控制NaCI含量（實驗變量）;

每種農(nóng)作物都有其耐受的鹽含量，據(jù)查閱資料顯示，小麥在低于50mlliol/L的NaCL含

量下對生長影響不大。

4、實驗步驟

①小麥種子萌發(fā)

先用蒸儲水浮選小麥種子，去掉干癟的種子，留下的種子在75%酒精中浸泡30c

60s進行消毒處理，用蒸儲水反復洗滌3?5次。然后將小麥種子置于溫水（25℃左右）

中浸泡6h或過夜（12h）,從中挑選顆粒飽滿的種子放置在鋪了4層紗布的白瓷盤中，

以蒸儲水浸濕紗布(指壓能出水)，于25℃室溫中暗室培養(yǎng)(可用保鮮膜封蓋保濕，

但需注意每天揭開保鮮膜通氣lOmin),直至種子萌發(fā)。

②觀察小麥幼苗生長

將上述萌發(fā)的小麥種子隨機分成大致相同的3組，轉(zhuǎn)移到尼龍網(wǎng)架上。在0.1%復

合肥營養(yǎng)液中，加相應質(zhì)量的NaCl分別配制濃度為0、80、120mmol/LDENaCl培養(yǎng)

液。在25℃、光照條件下的培養(yǎng)室或培養(yǎng)箱中，每組用相應NaCl濃度培

養(yǎng)液進行水培。培養(yǎng)早期注意培養(yǎng)液液面高度保持與播種種子的尼龍網(wǎng)水平對齊，以

防缺水。在培養(yǎng)過程中，保證各組的光照和溫度等條件的恒定一致。

5、注意事項

(1)為什么要選擇300題小麥種子進行實臉，每組大約100顆？

設置多組重復，避免實驗誤差，避循平行重復原則；

(2)本實驗設置了幾個組別？實驗組是什么？對照組是什么？

3；實驗組：80和120mmolNaCl營養(yǎng)液；對照組OmmolLNaCl培養(yǎng)液，遵循對照

原則；

(3)在培養(yǎng)過程中，為什么要保證各組的光照和溫度等條件的恒定一致？

控制唯一變量而排除無關變量的干擾，遵循單一變量原則；

6、獲取數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)

實驗結果顯示，80、120mmol/LNaCl溶液進行水培的小麥植株高度都低于同期

Ommol/LNaCl溶液水培的小麥植株高度，120mmol/L條件下的株高最低。

培養(yǎng)時間(d)

實驗設計基本原則:

①對照原則:需要設置對照組，通過實驗組和對照組之間的比較，用統(tǒng)計學等方法

確定是否存在差異，從而得出結論;

②單一變量原則:控制無關變量，保證實驗組和對照組之間實驗條件的一致性，盡

可能避免因?qū)嶒炘O計或操作引起的誤差;

③平行重復原則：需要有一定數(shù)量的樣本和重復，確保實驗數(shù)據(jù)的可靠。

2.顯微鏡的使用方法

2.1實驗探究需要熟練的技能

1目鏡：放大物像

鐐頭彳

I物鏡：放大物像

光學結構＜

、j平面鏡：光線較強時使用

顯微鏡4反光鏡［凹面鏡：光線較弱時使用

'準焦螺旋：使鏡筒上升或下降

機械結構《轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換物鏡

、遮光器：調(diào)節(jié)視野亮度

①電源開關和光圈（或光亮度調(diào)節(jié)旋鈕）的位置；

②目鏡和物鏡的放大倍數(shù)；

③粗準焦螺旋和細準焦螺旋的旋轉(zhuǎn)方向與載物臺升降的關系；

④片夾旋鈕旋轉(zhuǎn)方向與玻片移動方向的關系。

2.2顯微鏡的成像原理

放大倍數(shù)=目鏡放大倍數(shù)X物鏡放大倍數(shù)，這里的放大倍數(shù)是指物像長度和寬度

的放大倍數(shù)，而不是面積或體積的放大倍數(shù)。

2.3使用顯微鏡的方法步驟

低

倍

鏡

顯

觀

微

察

鏡

的

使轉(zhuǎn)動反光鏡使視野明亮

用

高

方

倍

法將物像移到視野中央

鏡

觀

察轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器,換上高倍物鏡

調(diào)細準焦螺旋使物像清晰

2.4顯微鏡使用中的注意事項

①低倍鏡觀察：將低倍鏡對準通光孔。在低倍鏡下觀察裝片，先調(diào)節(jié)粗準焦螺旋

再調(diào)節(jié)細準焦螺旋使物像達到最清晰。旋轉(zhuǎn)片夾旋鈕移動裝片，選取不同的視野進行

觀察。將需要放大觀察的細胞，通過旋轉(zhuǎn)片夾旋鈕，移至視野正中。（觀察到的細胞：

表皮細胞形狀不規(guī)則保衛(wèi)細胞是腎形且成對排列；保衛(wèi)細胞圍成的是氣孔（二氧化碳

進出的通道））。

②轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器：切換到高倍鏡。轉(zhuǎn)動時，兩眼須從顯微鏡側面注視，避免鏡頭與

裝片相碰。然后用目鏡觀察視野并微微轉(zhuǎn)動細準焦螺旋直到物像最清晰。（可以將細

胞結構看得更加清晰，細胞中深色的微小顆粒結構就是細胞核）

紅細胞白細胞

操作注意：

A.下降鏡筒時要目視物鏡，防止物鏡下降時壓壞玻片標本或損傷物鏡

B.轉(zhuǎn)換物鏡時要轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，不可握住物鏡直接轉(zhuǎn)動

C.光線暗示，使用反光鏡的凹面；光線亮時，使用反光鏡的平面

D.高倍鏡觀察時，只能使用細準焦螺旋調(diào)節(jié)焦距。若視野光線較暗可調(diào)節(jié)光圈（或

光亮度調(diào)節(jié)旋鈕），使視野明亮。

補充：關于顯微鏡相關考點

（1）關于放大倍數(shù)

放大倍數(shù)的計算：顯微鏡的放大倍數(shù)等于且量放大倍數(shù)與物量放大倍數(shù)的乘積。

放大倍數(shù)的實質(zhì)：放大倍數(shù)指放大的長度或?qū)挾?不是指得面積或體積。

（2）放大倍數(shù)的變化與視野范圍內(nèi)細胞數(shù)量變化的推算

若視野中細胞為單行，計算時只考慮長度；若視野中充滿細胞，計算時考慮面積

的變化。細胞數(shù)量與放大倍數(shù)的變化規(guī)律如表所示:

項目視野中一行細胞數(shù)量圓形視野內(nèi)細胞數(shù)量

低倍鏡下放大倍數(shù)為aCd

高倍鏡下放大倍數(shù)為nacX(1/n)dX(1/n2)

二放大倍數(shù)一二

舉例\u7100倍*400倍

16個4個64個4個

3.顯微鏡的成像特點和物像移動規(guī)律

(1)成像特點：顯微鏡成放大倒立的虛像，實物與像之間的關系是實物旋轉(zhuǎn)180°

如實物為字母“b”，則視野中觀察到的為“q”。

(2)移動規(guī)律：在視野中物像偏向哪個方向，則應向哪個方向移

動(或同向移動)裝片。如物像在偏左上方，則裝片應向左上方移動;

若將下圖中的細胞移到視野正中央，應先將裝片向右下方移動。

4.顯微鏡的目鏡和物鏡及放大倍數(shù)的區(qū)分

■■99

①②③④

有螺紋的是物鏡(③和④)，無螺紋的是目鏡(①和②)。

區(qū)分放大倍數(shù)可看“長短”：物鏡長的放大倍數(shù)大，目鏡短的放大倍數(shù)大。

還可看物鏡鏡頭與玻片標本的距離：放大倍數(shù)越大，鏡頭離玻片標本越近。圖中

放大倍數(shù)較大的目鏡和物鏡分別是②和④。

5.使用低倍鏡與高倍鏡觀察細胞標本時的不同點

物鏡與裝片

項目視野中的細胞數(shù)目物像大小視野亮度視野范圍

的距離

低倍鏡遠多小亮大

高倍鏡近少大暗小

6.結5艮觀察異常情況分析

(1)視野模糊原因分析

①整個視野模糊一一細準焦螺旋未調(diào)節(jié)好。

②視野一半清晰，一半模糊一一觀察材料有重疊，觀察材料應薄而透明。

③有異物存在。

(2)調(diào)節(jié)視野亮度的操作

①觀察染色標本或高倍鏡觀察一一光線宜強。

②觀察無色或未染色標本或低倍鏡觀察一一光線宜弱。

③視野一半暗一半亮一一應調(diào)反光鏡。

補充：顯微鏡的分辨率

植物細胞

微絲

DNA

電子W微鏡分辨率

肉眼、光學M微鏡、電于M微鏡的分辨率

1）顯微結構:普通光學顯微鏡下能觀察到的結構。如在細胞的吸水和失水實驗中

看到的細胞壁、中央液泡（夠大、常食魚素）；在觀察植物細胞的有絲分裂的實驗中可看

到細胞核、染色體（可被堿性染料染成深色）、核仁（折光性強）；在觀察葉綠體的實驗中

可看到葉綠體（光學顯微鏡下只能看到葉綠體的外形，含色素）;線粒體進行染色可

以看見。

2）亞顯微結構:要通過電子顯微鏡才能看到的結構。如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶

體、核糖體等細胞器，還包括線粒體和葉綠體的內(nèi)外膜等細微結構。

三.細胞是生物體結構的基本單位

1.生物體由多種多樣的細胞構成

單細胞生物:整個生物體由一個細胞構成。細胞直接與外界非生物環(huán)境進行物質(zhì)

和信息交換，生理活動由細胞的不同結構分工完成。例如綠眼蟲、草履蟲。

高等植物:高等植物由不同器官組成，如根、莖、葉等。人和動物的消化、呼吸、

循環(huán)等系統(tǒng)也是由相應的器官組成。顯微鏡下可觀察到這些器官都是由無數(shù)細胞構成

的，形態(tài)相似的細胞排列在一起，執(zhí)行特定的功能。例如小腸絨毛

生物體的結構與功能相適應:高等動植物是先由細胞構成組織，再由組織形成一

個個帶有功能的器官，再最終形成個體。

細胞是生物體結構的基本單位。

2.不同形態(tài)和功能的真核細胞具有相似的基本結構

構成成人身體的細胞約有10'4個，可分為200多種類型。這些不同類型的細胞形態(tài)

各異、功能多樣，但都屬于真核細胞。

原核與真核的區(qū)別：真核細胞都由一層非常薄的保護層一質(zhì)鹿

包裹。細胞內(nèi)有一個染色后顏色較深的結構一細胞核

,核中有控制細胞生命活動的遺傳物質(zhì)。

細胞核和細胞質(zhì)膜之間有細胞質(zhì)基質(zhì)，線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾

基體、核糖體等各種細胞器分布于細胞質(zhì)基質(zhì)中。通常，每個細胞

都具有細胞核以及完成生命活動所需的各種細胞器。

2.1科學史話：細胞的研究之路

時間科學家貝獻

用顯微鏡發(fā)現(xiàn)細胞并命名細胞

英國學者胡克

1665年①W

用顯微鏡觀察到了動植物細胞和原生動物（觀察

1675年荷蘭學者列文虎克

的活細胞）iffH

1838年德國動物學家施萊登首先提出細胞是構成植物體的基本單位

與施萊登共同提出：一切動植物都是由細胞發(fā)育

1839年德國動物學家施旺

而來的

結合電鏡技術的研究成果，提出了細胞質(zhì)膜的流

1972年美國科學家辛格和尼克森

動鑲嵌模型

美國分子生物學家沃森和

1953年發(fā)現(xiàn)了DNA分子的雙螺旋結構

英國生物物理學家克里克

3.原核細胞沒有由核膜包被的細胞核

擬核:原核細胞結構簡單、體積較小，直徑一般為1?10口m,沒有核膜包被的細

胞核，其遺傳物質(zhì)集中在細胞的中央的區(qū)域。原核細胞中的細胞器一般只有核糖體。

原核生物:由原核細胞構成的生物。

原核生物包括：細菌、支原體(支原體是一類已知最小、無細胞壁、能獨立生活的

原核生物)、衣原體、立克次氏體、藍細菌等。

結構:

(1)莢膜：多糖，幫助自身適應惡劣環(huán)境

(2)細胞壁：主要成分肽聚糖細胞壁

細胞質(zhì)膜

(3)細胞質(zhì)膜

擬核

(4)細胞質(zhì)：有唯一細胞器核糖體核糖體

(5)擬核：遺傳物質(zhì)(DNA)集中分布的區(qū)

域(無染色體)

(6)鞭毛：運動

藍細菌(舊稱藍藻)大多數(shù)無鞭毛，含葉綠素，但沒有葉綠①

②

煌，是地球上最早出現(xiàn)的能進行產(chǎn)氧光合作用的原核生物。

③

④

補充：原核細胞核真核細胞的比較

⑤

比較項目原核細胞真核細胞

本質(zhì)區(qū)別有無核膜包被的成型的細胞核

大小較小較大

不

植物細胞和真菌細胞有，動物細胞

同細胞壁有(支原體除外)

無

點

細胞器有核糖體，無其他細胞器有核糖體、線粒體等復雜的細胞器

細胞核有擬核，無核膜，無染色體有成形的細胞核，有染色體

放線菌、支原體、衣原體

真菌：酵母菌、霉菌、蘑菇

細菌：大腸桿菌、乳酸菌、硝化

生物類群動物

細菌等

植物

藍細菌（藍藻）

統(tǒng)一性都有細胞膜、細胞質(zhì)、核糖體，都以DNA作為遺傳物質(zhì)

第2章細胞的分子組成

一、C、H、0、N、P、S等元素組成復雜的生物分子

1.細胞主要由C、H、0、N、P、S等元素構成

（1）元素的的統(tǒng)一性和特殊性

①統(tǒng)一性：（生物界與非生物界）組成細胞的元素都可以在地殼中找到，沒有一種

元素是生物界所特有的，可見生物與環(huán)境密不可分，是自然界組成的一部分。

②特殊性：（生物界與非生物界）生物體細胞中的元素組成與非生物環(huán)境的元素

組成既相似又有差異。細胞與地殼中元素的分布差異很大，體現(xiàn)了生命的特殊性。

1.2組成細胞的化合物

大量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、

含量Mg等

-微電兀卷FeMn、Zn、Cu、B、Mo等

分類

硒最基本元素C（參與構成生物大分

作用IT的基本骨架）

基本元素C、H、O、N（干重、鮮

重均最多）

存在形式一大多以化合物的形式存在

（1）存在形式：組成細胞的各種元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白質(zhì)（C、H、

0、N、（S））、核酸（C、H、0、N、P）、糖類（C、H、0）、?（C、H、0）等。

（2）據(jù)上圖完成組成細胞化合物的有關問題。

①鮮細胞（活細胞）中含量最多的化合物是丞。它是生命之源，缺少了它生命活

動就無法進行。含量（就是重量，H比較輕，所以不是H）最高的元素：0>C>H>N

②干細胞（去掉了水）中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)。它是組成生物體的重要物

質(zhì)，在生命活動中起重要作用。含量最高的元素：C>O>N>H

（3）細胞內(nèi)還有多種含量甚微的元素，稱為微量元素，如Fe、Zn、Cu、I、Mn>B（能

夠促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長,植物缺乏會“花而不實”）、Cr、Mo、Co、Se、F

等。微量元素的總質(zhì)量僅占細胞干重的1%左右，且僅出現(xiàn)在某些生物分子中，但不可

缺少。例如，碘（I）是構成甲狀腺激素的重要元素。缺碘或長期碘攝入量不足會導致

地方性甲狀腺腫（俗稱大脖子?。?。

2.元素以碳鏈為骨架形成生物分子

碳元素占細胞干重的40%以上。蛋白質(zhì)、核酸、糖類和脂質(zhì)等組成細胞的生物分子

都可以看成是碳的化合物。生物分子中，碳原子與周邊的碳或其他原子通過化學鍵結

合，形成相對穩(wěn)定的分子結構。碳與碳之間能以單鍵（C—C）、雙鍵（C=C）相連接,

形成長短不一、形狀不同的碳骨架。

II

碳骨架可以是直鏈碳骨架上可以有雙鍵

0H

c（?

H-C-NH.

H-C-H

SH

碳骨架可以形成分枝碳骨架可以形成環(huán)狀半胱氨酸：一種組成蚩白質(zhì)的基本單位前的精：一種組成多糖的睡本單位

細胞中的許多生物分子是大分子，一般由小分子組成，如蛋白質(zhì)由氨基酸組成，

多糖由單糖（如葡萄糖）組成。從氨基酸、葡萄糖等生物分子的結構來看，其碳骨架

周邊連接著不同基團。這些基團都有自己的化學特性，使生物分子具有一定的空間結

構，并能進行特定的化學反應。這也正是生物分子具有特定生物功能的物質(zhì)基礎。

（1）生物大分子是由許多基本單位連接而成的，這些基本單位稱為里位，這些生

物大分子又稱為單體的多聚體。

單體（基本單位）多聚體（生物大分子）

多糖（淀粉、糖原、纖

單糖（葡萄糖）

維素）

氨基酸蛋白質(zhì)

核昔酸核酸（DNA和RNA）

（2）每一個單體都以若干個相連的碳原子構成的碳鏈為基本骨架，由許多單體連接

成多聚體。

（3）碳是生命的核心元素。

（4）細胞是由化學元素和化合物構成的

（5）多糖、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子以碳鏈作為基本骨架。

（6）糖類和脂質(zhì)提供生命活動的重要能源。

（7）水和無機鹽與其他物質(zhì)一起，共同承擔著構建細胞、參與細胞生命活動等重要

功能。

（8）細胞中的化合物，含量和比例處在不斷變化中，但又保持相對穩(wěn)定，以保證細

胞生命活動。

二、蛋白質(zhì)和核酸是重要的生物大分子

1.蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者

通過歸納檢索到的信息，我們發(fā)現(xiàn)生物體中蛋白質(zhì)的種類、結構和功能具有多樣

性。生物界的蛋白質(zhì)種類多達1（/°?lor種。在大多數(shù)細胞中，蛋白質(zhì)占到干重的50%

以上。

在生物體內(nèi)，蛋白質(zhì)不僅參與細胞的結構組成，還承擔著物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)

換與傳遞等多種多樣的生命活動。

（1）含量：組成細胞的有機物中含量最多的是蛋白康，占到干重50%以上。

（2）蛋白質(zhì)功能的多樣性

實例圖示蛋白質(zhì)的功能

動物結締組織中的膠原蛋

白（結構蛋白質(zhì)）H支持和保護作用（構成生物體結構）

細胞膜上的轉(zhuǎn)運蛋白參與水、離子和小分子的運輸

各種受體蛋白參與細胞間信息的傳遞和轉(zhuǎn)換

細胞中的醒絕大多數(shù)是蛋

白質(zhì)（催化作用蛋白質(zhì)）催化生物體內(nèi)的各種化學反應

血液中的血紅蛋白（運輸

作用蛋白質(zhì)）1負責氧氣的運輸

1■

免疫球蛋白（抗體）（免丁5

疫作用蛋白質(zhì)）機體防御系統(tǒng)的重要組成

■

胰島素、生長激素（含量

少，長不高，晚上才分泌）

調(diào)節(jié)生命活動

等蛋白質(zhì)（調(diào)節(jié)功能蛋白

質(zhì)）

生物體幾乎每一項生命活動都需要蛋白質(zhì)的參與、執(zhí)行，因此，可以認為蛋白質(zhì)

是生命活動的主要承擔者。

2.蛋白質(zhì)由氨基酸組成

1.氨基酸的種類

蛋白質(zhì)種類很多，但是將蛋白質(zhì)水解后會發(fā)現(xiàn)，所有的蛋白質(zhì)都是由氨基酸組成

的。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有22種，其中常見的有20種。

有些氨基酸是人體細胞不能合成的，必須從食物中獲取，稱為必需氨基酸（非必

需氨基酸：在人體中可以合成的氨基酸）（8種必需氨基酸：甲硫氨酸，賴氨酸，繳氨

酸，異亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，蘇氨酸）

2.氨基酸的元素組成及結構特點：

0

H,N-C-CXHjN-C-C^H0

詢OH°HH,N-C-C^

<1.

甘氨酸丙氨酸

CIL

H0110Clk

11〃

H,N-C-CH,N-C-C、bH5

IXnw

(IIClhNII

c

OOH

聚丙短酸天冬窗仰6賴氨酸

（1）組成氨基酸的共有元素是C、H、0、N,有的氨基酸還含有“等元素。

（2）構成蛋白質(zhì)的氨基酸結構特點：

a.至少含有一個氨基（-NH2）和一個赧基（-C00H）

b.有一個氨基（-NH9和一個竣基（-C00H）連接在中心碳原子上

c.側鏈（R基）的不同，決定了氨基酸種類的不同

①中心碳原子通過四個共價鍵分別連接一個竣基（一C00H）、一個氨基（一NHz）、

一個氫原子（一H）和一個側鏈（R基）

②不同種類氨基酸的區(qū)別就在于R基的不同（20種R基），如甘氨酸上的R基是

一個氫原子（一H）,丙氨酸上的R基則是甲基（一CM）等。每種氨基酸的側鏈R基

具有獨特的化學性質(zhì)，可分為極性（親水）和非極性（親脂）兩大類。

③寫出氨基酸的結構通式：

R基：決定氨基酸的種類

氨基:與相鄰氨基||綾基：與相鄰氨

4基酸的一脫

酸的一COOHM!"H2NCOOHNH2

水縮合形成肽鍵!|水縮合形成肽鍵

!共同部分：決定是否是構成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸；

3.脫水縮合的過程

氨基酸通過脫水縮合連接形成肽。一個氨基酸分子的氨基（一NH?）和另一個氨基

酸分子的竣基（-C00H）脫水縮合，形成肽鍵（碳原子與氮原子中間的化學鍵）。兩

個氨基酸分子通過肽鍵連接形成二肽。

肽鍵

IIOCH,HjOHo|CH,

H,N-C-C-POH"+"Ti4N-C-COOH)-I^N-C-C-N-C-COOH

2?u--------------??*???

IIHIIIIHII

甘氨酸丙氨酸二肽

二肽：由兩個氨基酸縮合而成的化合物。

多肽：由多個氨基酸分子縮合而成的，含多個肽鍵的化合物。

肽鏈：多肽通常呈鏈狀結構，叫做肽鏈。

總結：a.圖中產(chǎn)生的H20中H來源于氨基和竣基;0來源于竣基。

b.一條肽鏈含有的游離的氨基（或竣基）至少是L個，位于肽鏈的一端；其余的位于

R基（或側鏈基團）上。

生物體中蛋白質(zhì)種類繁多的原因:

①多個氨基酸分子通過肽鍵連接，可形成不同長度的肽鏈。每條肽鏈的一端是氨

基，另一端是竣基。肽鏈上氨基酸的組成與排列順序稱為該肽鏈的氨基酸序列。（氨

基酸的種類不同）

②不同的蛋白質(zhì)的氨基酸序列不同?？梢韵胂?，類似26個英文字母可以組合成無

數(shù)英語單詞那樣，20種常見氨基酸的不同組合可以使每一種蛋白質(zhì)帶有獨特的氨基酸

序列。理論上，一個由50個氨基酸組成的肽鏈可能有205。種不同的氨基酸序列。（肽

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鏈的盤曲折疊及空間結構的千差萬別）HOOC-Vw-...A!?一-..什文

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氨基酸的獨類不同夕氨基酸的數(shù)目不同,

5,蛋白質(zhì)

構成的肽鏈不同構成的肽鏈不同

結構多

樣性

D-OO-D20嗔廣

氨基酸的排列順序不同,肽鏈的盤曲、折疊方式

構成的肽鏈不同及其形成的空間結構不

同，構成的蛋白質(zhì)不同

補充：不同生物及同一生物不同細胞中蛋白質(zhì)不同的原因：同一生物不同細胞蛋白質(zhì)

不同的直接原因是mRNA不同，根本原因是基因的選擇性表達；不同生物蛋白質(zhì)不同的

根本原因是DNA基因或遺傳信息的特異性。

3.蛋白質(zhì)的功能與其結構密切相關

肽鏈的氨基酸序列-蛋白質(zhì)的空間結構-蛋白質(zhì)的功能。

有些蛋白質(zhì)只由一條肽鏈構成，如細胞色素c、T4溶菌酶；有些蛋白質(zhì)由多條肽

鏈構成，如血紅蛋白由四條肽鏈相互作用形成、胰島素。

4.蛋白質(zhì)的結構層次

氨基酸

'概念：一個氨基酸分子的竣基與另一個氨

3脫水縮合，基酸分子的氨基相連接，同時脫去一分

、子的水

二肽：由兩個氨基酸縮合而成的化合物

3

多肽：由多個氨基酸縮合而成的，含有多個肽鍵的化合物，通常呈鏈狀結構

I盤曲、折疊（原因：由于氨基酸之間能形成氫鍵等）

蛋白質(zhì)：具有一定的空間結構

_________________組成________脫水_________，一條或數(shù)條1_______

C、H、0、N等禍當總|氨基酸|福容|多肽鏈］盤曲.折疊國百而

5.蛋白質(zhì)的功能與結構相適應（蛋白質(zhì)變性）

高溫、強酸、強堿等一些物理或化學因素會引起蛋白質(zhì)空間結構發(fā)生變化（肽鏈

完整，肽鍵一般不斷裂），導致蛋白質(zhì)的功能受到影響，甚至完全喪失。體溫過高會導

致生命危險的原因之一就是某些蛋白質(zhì)功能的喪失。

蛋白質(zhì)變性的例子：a.高溫：煮雞蛋一蛋清凝固

b.重金屬：喝雞蛋清（或牛奶）解重金屬中毒

c.酸、堿：果汁+牛奶一牛奶沉淀

補充：①熟雞蛋更容易消化的原因：高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結構變得伸展、松散，容

易被蛋白酶水解（肽鍵斷斷裂，蛋白質(zhì)分解為短肽和氨基酸；水解與脫水縮合過程相

反）。

②蛋白質(zhì)變性后還可用雙縮胭試劑檢測嗎？能，因為蛋白質(zhì)變性后空間結構改變，

并沒有破壞氨基酸之間的肽鍵。

補充：蛋白質(zhì)計算專題（出題頻率較低）

（1）利用蛋白質(zhì)的結構圖解掌握相應的計算規(guī)律

Ri肽鍵R?肽鍵R”-i肽鍵R”

I|I|I|I

HN-C-CO-NH—C-CO-NH-------C-CO-NH—C-COOH

2IIII

HHHH

①肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù)（環(huán)肽：肽鍵數(shù)=脫去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)）

②氨基（-NH。數(shù)目=肽鏈