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【第二章生命的物质基础】

第一节生物体中的无机化合物

※生物体及其他物质一样都是由化学元素组成的。

这些元素在生物体内通常是以无机化合物和有机化合物的形式存在。

一、水

1、在组成生物体的化合物中，水的含量是最多的。

水约占体重的70%，每天至少补水2000毫升。

2、水的作用：

（自由水）

①绝大多数细胞须浸润于以水为基础的液体环境中。

②水是绝大多数生物化学反应的介质。

③水能帮助运送物质。

④水对调节体温、保持体温恒定有重要作用。

3、生物体内的水：

①自由水：

水在生物体内绝大多数以游离的形式存在，可以自由流动。

②结合水：

小部分水及细胞内的其他物质结合，约占细胞全部水分的4.5%。

它也是人体及其他生物体组织结构的重要组成成分。

二、无机盐

1、生物体内的无机盐大多数以离子状态存在。

2、无机盐的作用：

①参及组成生物体内的重要化合物。

②有些无机离子参及生物体的代谢活动和调节内环境稳定。

③使血液的酸碱度稳定。

3、部分无机盐的作用：

①Fe是血红蛋白的重要成分。

②Ca是构成骨骼、牙齿的重要成分。

③Mg是绿叶素分子必需的成分。

④Zn的不足，将会造成生长发育不良、认知能力缺陷、精神发育迟缓、行为障碍等；

长期补锌则可能引发贫血、免疫功能低下等。

⑤碘的推荐量为0.15mg/d。

第二节生物体中的有机化合物

※生物体中的有机化合物主要有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。

糖类和脂质还是生物体的主要能源物质。

一、糖类

1、糖类的化学通式：

（CH2O）n，俗称碳水化合物。

2、作用：

①维持生命活动所需能量的主要来源。

②组成生物体结构的基本原料。

3、分类：

糖类按其组成可以分为单糖、双糖和多糖。

①单糖：

是指不能水解的糖，如葡萄糖、果糖、核糖等。

其中，葡萄糖和果糖都是含6个碳原子的单糖（己糖），分子式都是C6H12O6。

葡萄糖分子中5个C上都连有相同的化学基团——羟基（—OH）。

葡萄糖是细胞中的主要能源物质。

核糖是含5个碳原子的单糖，也称戊糖，是构成核酸的重要成分。

②双糖：

是指由两个单糖经脱水缩合连在一起的糖类。

常见的双糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖。

蔗糖和麦芽糖分布在植物中，作用是储存能量。

乳糖分布在动物中，作用是获取能量。

③多糖：

是指由许多葡萄糖分子经脱水缩合连在一起形成的结构复杂的糖类。

植物中的淀粉、纤维素以及动物肝脏和肌肉中的糖原都是多糖。

淀粉是植物体内糖的储存形式。

淀粉也是人类主要的糖类来源，谷类、薯类等食物中的淀粉含量高达70%左右，豆类中的淀粉含量大约为50%。

糖原存在于动物体内，不溶于水，是动物体内糖类物质的储存形式。

血糖低时，糖原分解成葡萄糖，补充血液中的血糖；

血糖高时，则合成糖原储存。

纤维素是组成植物细胞壁的主要成分。

大多数动物不能消化分解纤维素。

还有一些多糖及脂质或蛋白质结合在一起组成细胞的结构物质，前者称为糖脂，后者称为糖蛋白。

二、脂质

1、脂质共同特性是不溶于水。

脂肪、磷脂、胆固醇是最常见的脂质。

2、脂肪：

①构成脂肪的基本成分：

甘油和脂肪酸。

②脂肪酸主要是由碳和氢组成的长链。

长链中的碳和碳之间都是以单键（C—C）相连，则为饱和脂肪酸；

如果碳原子之间存在双键（C=C）连接，则为不饱和脂肪酸。

③脂肪的作用：

储能物质；

减少身体热量散失、维持体温恒定。

3、磷脂：

①磷脂是组成细胞膜的结构大分子。

②磷酸和含氮碱基一端为亲水的头部，两个脂肪酸一端为疏水（亲脂）尾部。

4、胆固醇：

①分布：

脑及神经组织中，肝、肾、肠等内脏及皮肤脂肪内。

②作用：

组成细胞膜结构的重要成分；

调节人体生长发育和代谢的重要生理功能。

③胆固醇沉积会引起心肌梗死或中风。

三、蛋白质

1、蛋白质由氨基酸为单体组成的单分子化合物。

2、氨基酸：

①氨基酸的特点：

在及羧基（—COOH）相连的C上都有一个氨基（—HN2）

②氨基酸结构通式：

（下左图）

③一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱去一分子水缩合形成肽键。

（上右图）

④氨基酸通过肽键连接成肽链，每条肽链的一端有一个自由的氨基，另一端有一个自由的羧基。

3个以上的氨基酸连成的肽链称为多肽。

n个氨基酸，形成一条链，脱下n-1个水，形成n-1个肽键

3、蛋白质的作用：

①机体构造的主要成分。

②形成酶、抗体、激素、血红蛋白等必需的原料。

③作为能量供机体利用。

四、核酸

1、核酸是细胞内携带遗传信息的物质。

2、分类：

①脱氧核糖核酸，DNA。

②核糖核酸，RNA。

3、组成：

两类核酸都是由核苷酸分子组成。

①脱氧核糖核酸的核苷酸组成：

一个磷酸，一个五碳糖（脱氧核糖），一个含氮碱基（T—胸腺嘧啶，C—胞嘧啶，G—鸟嘌呤，A—腺嘌呤）

②核糖核酸的核苷酸组成：

一个磷酸，一个五碳糖（核糖），一个含氮碱基（U—尿嘧啶，C—胞嘧啶，G—鸟嘌呤，A—腺嘌呤）

五、维生素

1、维生素是生物的生长和代谢所必需的微量有机化合物。

维生素

【第三章生命的结构基础】

第一节细胞膜

※细胞膜作用：

1、保护细胞。

2、完成细胞及周围环境的物质交换。

3、信息交流。

一、细胞膜的结构

1、细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成，膜的外侧有少量多糖。

2、蛋白质分子有的附着在磷脂双分子层的内外两侧，有的以不同深度镶嵌或者贯穿在磷脂双分子层中。

3、膜上的蛋白质和磷脂可及多糖结合形成糖蛋白和糖脂（识别外界信息）。

4、磷脂双分子层实质上是一层半流动性的“油”。

二、物质通过细胞膜的方式

1、

方式

方向

载体

能量

举例

自由扩散

高浓度→低浓度

无

O2、CO2等小分子

主动运输

低浓度→高浓度

载体蛋白

有

海带

协助扩散

H2O

其中，主动运输是物质进出活细胞的主要方式。

2、胞吞：

细胞膜凹陷，形成小囊，物质被包裹在小囊内，进入细胞内部。

3、胞吐：

及胞吞相反，细胞内的小囊泡被运输到细胞膜内侧，及细胞膜融合在一起，并且向细胞外张开，释放内含物。

三、细胞的吸水和失水

*水的运动方向：

1、水分子通过细胞膜的扩散称为渗透。

2、细胞膜、液泡膜和两者之间的细胞质合称为原生质层。

四、细胞膜对信息的接受

1、受体：

细胞膜上各种各样的受体，可接受不同的信息。

第二节细胞核和细胞器

一、细胞核

1、细胞核由核膜、核仁、核基质和染色质组成。

细胞核是在光学显微镜下观察到的结构，称为显微结构；

在电子显微镜下看到的结构称为亚显微结构。

①核膜由两层膜构成。

核膜上有许多小孔，称为核孔，是细胞核和细胞质之间进行物质交换的孔道。

②核仁及核糖体的形成有关。

③核基质含有丰富的蛋白质、酶、无机盐、水等营养物质。

④细胞核内的丝状物质可被染上较深的颜色，称为染色质，主要由DNA和蛋白质组成。

二、细胞器

1、细胞膜以内、细胞核以外的整个区域的一切结构和物质都属于细胞质。

细胞质里呈液态的部分是细胞质基质，可为细胞代谢提供各种原料和反应场所。

及动物细胞相比，细胞壁、大型液泡和叶绿体是植物细胞所特有的结构和细胞器。

2、细胞器

①溶酶体：

由单层膜围成的小球体，含有多种水解酶，可消化进入细胞内的异物及衰老无用的细胞器碎片。

②内质网：

由彼此相通的网状膜系统（单层膜）组成，将细胞分成许多小空间，并及蛋白质的加工、运输以及脂质代谢有关。

③细胞核：

双层膜构成，细胞的代谢调控中心。

④中心体：

没有膜结构，由两个中心粒互相垂直排列而成，及细胞有丝分裂和染色体分离密切相关。

（低等植物细胞和动物细胞有中心体）

⑤高尔基体：

由数层扁平囊和泡状结构组成（单层膜），常及内质网密切联系，起储存、加工和转运物质的作用，植物细胞分裂时及细胞壁形成有关；

⑥线粒体：

由双层膜包被，外膜光滑，内膜向内折叠形成嵴，是细胞有氧呼吸的主要场所。

⑦叶绿体：

由双层膜包被，内有基粒，是进行光合作用的场所。

⑧细胞壁：

植物细胞所特有的结构，由纤维素、果胶等物质组成，对维持细胞的形状、保护细胞内部结构有重要作用。

⑨核糖体：

由RNA和蛋白质构成的微小颗粒，没有膜结构，是合成蛋白质的场所。

动物细胞亚显微结构模式图

3、动植物细胞的结构和功能的比较

动物细胞

植物细胞

不同点

没有细胞壁，没有叶绿

体，有中心体，某些低

等动物有液泡

有细胞壁，有叶绿体，有液泡，某些低等植物有中心体

相同点

都有细胞膜、细胞质、细胞核。

细胞质中共有的细胞器是线粒体、内质网、高尔基体、核糖体等

三、原核细胞及真核细胞的比较

1、动物细胞和植物细胞都属于真核细胞。

2、在地质史上出现得更早、更古老的细胞，就是原核细胞。

3、真核细胞直径较大，有细胞核和各种细胞器，由真核构成的生物称为真核生物，例如：

原生生物、真菌、植物、动物和人。

4、原核细胞结构简单，体积较小，没有成形的细胞核，遗传物质DNA集中在细胞的中央，这个区域称为拟核。

由原核细胞构成的生物称为真核生物，例如：

细菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝藻、放线菌。

第三节非细胞形态的生物——病毒

一、病毒的形态和结构

1、病毒是一类非细胞结构的生物体，很小，必须用电子显微镜才能看到。

2、病毒的主要成分是核酸和蛋白质。

一种病毒只含有一种核酸，即DNA或RNA。

蛋白质包围在核心周围，构成病毒的衣壳。

3、病毒只能寄生在某种特定的活细胞内才能生活，在非寄生时，呈结晶状态，不能进行独立的代谢活动。

4、根据病毒寄生的生物不同，常把它们分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒。

二、病毒及人类的关系

1、乙型肝炎：

主要通过血液传播，也可通过母婴传播。

2、艾滋病：

全名为“人类免疫缺陷病毒（HIV）”。

HIV主要感染免疫系统中的T淋巴细胞并在其中繁殖。

HIV患者的死因通常都是并发症。

3、病毒作用：

①利用病毒的某些特性对付细菌感染。

②利用昆虫病毒防治害虫。

③病毒还可以应用于转基因技术。

【第四章生命的物质变化和能量转换】

第一节生物体内的化学反应

※在自我更新的过程中，生物体不断地从外界摄取营养物质，将它们转变为自身的物质，并储存能量，这个过程称为同化作用。

生物体不断地将自身的物质分解以释放能量，并将代谢终产物排除体外，这个过程称为异化作用。

同化作用和异化作用组成了生物体的新陈代谢。

一、合成反应和分解反应

1、合成反应

①合成反应需要生物催化剂——酶。

②由小分子形成大分子的化学反应称为合成反应。

③例如：

单糖合成多糖、核苷酸合成核酸

2、分解反应

①不仅需要特定水解酶的参及，还要消耗一个水分子，这样的分解反应称为水解反应。

②不消耗水分子，缺释放出物质和能量，这类反应属于氧化分解反应。

例如：

二、生物催化剂——酶

1、酶是由活细胞产生的具有催化能力的生物大分子。

2、酶的特点：

①酶的活性——酶的催化效率。

②专一性——酶分子上存在一个特定的活性部位，该部位只有及其所催化的物质（底物）在结构和形状上完全契合时才能起催化作用。

每一种酶只能催化一种或一类物质的合成反应或分解反应。

③习惯上是根据各种酶的来源以及它们所催化的底物来命名的。

3、辅酶：

①只有在及辅助因子结合时才显示活性。

②通常是金属离子或有机化合物。

三、生命活动的直接能源——ATP

1、中文名称：

腺苷三磷酸。

2、结构简式：

A—P～P～P，“～”表示高能磷酸键。

3、在细胞的生命活动中，ATP的一个高能磷酸键断裂，释放出一个磷酸和能量后成为腺苷二磷酸（ADP）。

第二节光合作用

一、叶绿体及其色素

1、叶片是进行光合作用的主要器官，叶绿体是进行光合作用的场所。

2、高等植物的叶绿体一般呈椭圆球形，每个叶肉细胞内约含有20—100个叶绿体。

3、叶绿体由双层膜包围，内含有基质和几十个基粒。

每个基粒由多个类囊体重叠而成。

4、类囊体是由膜围成的空心饼状结构，及光合作用有关的各种色素就分布在类囊体的膜上，类囊体结构使受光面积大大增加。

5、叶绿体中含有多种色素，可用纸层析方法将它们分离显示。

6、

叶绿素a（蓝绿色）

叶绿素

叶绿素b（黄绿色）

高等植物体中

的色素胡萝卜素（橙黄色）

类胡萝卜素叶黄素（黄色）

※这些色素具有选择吸收光谱的特性。

叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。

7、绿色植物叶片中，叶绿素含量通常是类胡萝卜素的4倍，因此叶片总是呈现绿色。

二、光合作用的过程

1、光合作用的总反应式：

2、光合作用的光反应

①结合在类囊体膜上的各种色素将吸收的光能传递到叶绿素a上，使叶绿素a分子活化，释放出高能电子（e），最终传递给NADP+（氧化性辅酶Ⅱ）。

②失去电子的叶绿素a具有强氧化性，从类囊体内H2O分子中夺取e，促使H2O光解为e和H+，同时释放O2。

③H+留在类囊体腔中，当腔内H+达到一定浓度时，可经类囊体膜上的ATP合成酶复合体穿过膜进入基质，同时将能量传递给ADP，使ADP和Pi合成ATP。

3、光合作用的暗反应（卡尔文循环）

①植物吸收的CO2分子先和叶绿体基质中的一个五碳化合物在酶的催化下生成两个三碳化合物。

②一部分三碳化合物由ATP供给能量，在酶的催化下被NADPH还原形成糖，于是活跃的化学能转化变成了稳定的化学能。

③还有一部分三碳化合物还原后，在多种酶的催化下重新形成五碳化合物，再次参加CO2的固定。

4、光合作用是叶绿体吸收并利用光能，将CO2和H2O合成有机物质并释放O2，将光能转换成化学能的过程。

第三节细胞呼吸

※有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成CO2或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程称为细胞呼吸。

一、糖的有氧分解

1、葡萄糖氧化分解的总反应式：

2、葡萄糖的氧化分解开始发生在细胞质基质中，六碳的葡萄糖分子在酶的作用下，首先被激活成相对活跃的葡萄糖，经历一系列反应后，脱氢形成2个三碳的丙酮酸分子。

3、产生的能量一部分用于ADP磷酸化形成ATP，一部分能量以热的形式释放。

4、整个过程称为糖酵解。

5、细胞呼吸示意图：

二、糖的无氧分解

1、酵母菌在得不到足够的氧气时，葡萄糖酵解产生的丙酮酸不进入线粒体，而是在酶的作用下脱去一个CO2，并接受来自辅酶传递的H+，形成乙醇，这个过程也称为酒精发酵。

2、除酵母菌外，乳酸杆菌也可以在无氧条件下，将丙酮酸转变为乳酸，称为乳酸发酵。

3、通常将微生物在无氧条件下的呼吸称为发酵。

第四节生物体内营养物质的转变

一、糖类代谢

1、氧化分解：

糖彻底氧化，生成CO2和H2O，并产生大量的能量。

2、合成多糖物质：

单糖脱水所合成多糖，如植物的淀粉、动物的糖原等。

3、转变成高能量的营养物质——脂肪

4、转变形成氨基酸

二、脂肪代谢

1、甘油的代谢

2、脂肪酸代谢

3、脂肪的生物合成和分解

三、蛋白质代谢

1、合成新的蛋白质

2、脱氨基加入糖代谢。

脱下的氨基被转化成尿素排出体外。

3、综上所述，在机体生理活动需要时，糖类、脂肪和蛋白质是可以相互转变的。

4、人体健康所需要的营养物质，除糖类、脂肪和蛋白质外，还需要水、无机盐、维生素和膳食纤维。