一、生命物质基础.doc

生命的物质基础1、组成生物体的化学元素(1)组成生物体的化学元素种类和含量大量元素：、Ca、Mg（占生物体总重量万分之一）微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等（量少但生物必需）最基本元素： 基本元素：、组成细胞的主要元素：、（共占细胞总量的97%）组成细胞的大量元素：、Ca、g植物必需的大量矿质元素：、Ca、g植物必需的微量矿质元素：Fe、n、n、Cu、Mo、Cl、Ni光合作用有关元素：N、P、K、Mg、Fe 血红蛋白的组成元素：C、H、O、N、Fe叶绿素的组成元素：C、H、O、N、Mg 甲状腺的组成元素：C、H、O、N、IK、Na、Ca、B、I缺乏引起的病症：维持细胞内液渗透压，维持心肌舒张、保持心肌正常兴奋性。血钾过低时，心肌的自动节律异常，并导致心律失常。K在植物体内可促进光合作用中糖类的合成和运输。Na：维持细胞外液渗透压等作用。缺乏时导致细胞外液渗透压下降并出现血压下降、心率加快、四肢发冷等症状，严重的甚至昏迷。Ca：缺乏时成人患骨质软化病、老人患骨质疏松症、儿童患佝偻病；血钙过高出现肌无力，血钙过低会出现抽搐。：植物缺少时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良，造成“花而不实”。：缺乏时成年人患地方性甲状腺肿，幼年时患呆小症。(2)组成生物体的化学元素的重要作用生物体内的化学元素多数以化合物形式存在，这些化合物在生命活动中具有重要作用。化学元素能够影响生物体的生命活动。(3)生物界和非生物界既有统一性又有差异性2、组成生物体的化合物细胞鲜重中化合物的含量从多到少的是：水、蛋白质、脂质、糖类和核酸（O、C、H）；细胞干重中化合物的含量从多到少的是：蛋白质、脂质、糖类和核酸（C、 O、H）；(1)水：活细胞中最多的化合物,细胞中水有自由水和结合水两种形式,两者可以相互转化,细胞中自由水与结合水的含量比例与细胞代谢旺盛程度正相关。水是红细胞结构的重要组成成分；是细胞内良好溶剂，运送营养物质和代谢废物；参与许多生物化学反应；为细胞提供液体环境。(2)无机盐：大多数以离子形式存在。有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分，许多无机盐离子对于维持生物体生命活动以及维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态结构功能上有重要作用。(3)糖类：生命活动的主要能源物质（直接能源物质是ATP，储存能量的物质是脂肪，最终能源是太阳能），也是细胞内重要化合物的组成成分（如核糖、脱氧核糖）。麦芽糖（由葡萄糖组成）、蔗糖（由葡萄糖和果糖组成）是植物二糖，乳糖（由半乳糖和葡萄糖组成）是动物二糖；淀粉（由麦芽糖和葡萄糖组成）、纤维素是植物多糖，糖元（肝糖元可分解、肌糖元）是动物多糖。还原性糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖。(4)脂质：脂肪是生物的主要储能物质，功能：细胞内主要的储能物质；维持体温、减少摩擦、缓冲压力。类脂中的磷脂是构成生物膜结构的重要成分。固醇（如性激素）与新陈代谢和生殖有密切关系。胆固醇（可转为VD）的作用：构成细胞膜的重要成分，参与血液中脂肪的运输；性激素的作用：促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成；维生素D的作用：促进肠道对钙和磷的吸收。(5)蛋白质：细胞内含量最多的有机物。其组成单位是氨基酸，约有20种，种必需氨基酸（缬异亮苯甲色苏赖）（“携一两本甲色书来”）（只能从食物中获得）和12种非必需氨基酸（既可从食物中获得也可在体内合成）。组成蛋白质的氨基酸的特点是：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。组成蛋白质分子结构具有多样性（原因是组成蛋白质分子的氨基酸种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端，由氨基酸形成的肽链的空间结构千差万别），决定功能也具有多样性（构成细胞和生物体的重要物质，催化作用，运输作用，调节作用，免疫作用）。蛋白质多样性是生物多样性的直接原因，是由基因多样性决定的。蛋白质的功能：构成细胞入生物体的重要物质；催化作用(如绝大多数酶)；运输作用(如血红蛋白)；调节作用(如某些激素)；免疫作用(如抗体)。肽键数=失去水分子数=氨基酸数目肽链数蛋白质分子量=氨基酸平均分子量氨基酸数失去水的质量-失去H的质量(6)核酸：生物的遗传物质（主要是DNA），由核苷酸聚合而成。其中DNA主要分布在细胞核内，少量存在于线粒体和叶绿体中。RNA分为核糖体RNA、转移RNA、信使RNA。病毒的遗传物质是DNA或RNA，原核生物和真核生物的遗传物质是DNA。1、DNA是主要的遗传物质生物的遗传物质：在整个生物界中绝大多数生物是以DNA作为遗传物质的。有DNA的生物（细胞结构的生物和DNA病毒），DNA就是遗传物质；只有少数病毒（如禽流感病毒、烟草花叶病毒、艾滋病毒、SARS病毒等）只有RNA，RNA才是遗传物质。几种常见病毒的遗传物质：病毒种类禽流感病毒烟草花叶病毒HIVSARS病毒噬菌体天花病毒乙肝病毒遗传物质RNARNARNA RNADNADNADNA核苷酸及碱基种类4444444证明DNA是遗传物质的实验设计思想：设法把DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用。2、DNA分子的结构和复制DNA分子的结构a.基本组成单位：脱氧核苷酸（由磷酸、脱氧核糖和碱基组成）。b.脱氧核苷酸长链：由脱氧核苷酸按一定的顺序聚合而成c. 空间结构：规则的双螺旋结构。d. 结构特点：多样性、特异性和稳定性。DNA的复制a.时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期b .特点：边解旋边复制；半保留复制。c.条件：模板（DNA分子的两条链）、原料（四种游离的脱氧核苷酸）、酶（解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶等）、能量（ATP）。d.结果：通过复制产生了与模板DNA一样的DNA分子。e.意义：通过复制将遗传信息传递给后代，保持了遗传信息的连续性和稳定性。 3、基因的结构及表达基因的概念：基因是具有遗传效应的DNA分子片段，基因在染色体（由蛋白质和DNA构成）上呈线性排列。基因的结构：基因中的碱基序列要可分为非编码区和编码区，非编码区（调控序列）中最重要的是RNA聚合酶结合位点。原核生物的编码区是连续的；真核生物的编码区是间隔的、不连续的，由外显子和内含子交替排列而成（非编码区和内含子叫非编码序列）。基因控制蛋白质合成的过程：转录（细胞核中）：以DNA的一条链为模板通过碱基互补配对原则形成信使RNA的过程。翻译（细胞质的核糖体中）：在核糖体中以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质分子基因对性状的控制：（表现型=基因型+环境型）直接途径：基因通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状（廉刀型贫血症）；间接途径：基因通过控制酶的合成来控制细胞的代谢来控制生物的性状（白化病、豌豆的粒形）。注：线粒体和叶绿体中也有DNA，在线粒体基质和叶绿体基质中也可进行基因的表达。一种密码子只能决定一种氨基酸，一种氨基酸可以有多种密码子。密码子共有职有权64种，决定氨基酸的密码子有61种，tRNA有61种。3、物质的鉴定4、基因工程简介(1)基因工程的概念标准概念：在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组细胞在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。通俗概念：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 (2)基因操作的工具A基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）。分布：主要在微生物中。作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。B基因的针线DNA连接酶。连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。结果：两个相同的黏性未端的连接（碱基互补配对）。C基困的运输工具运载体作用：将外源基因送入受体细胞。具备的条件：a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存。 b、具有多个限制酶切点。 c、有某些标记基因。种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体（大肠杆菌的质粒）。(3)基因操作的基本步骤A提取目的基因（碱基互补配对）目的基因概念：人们所需要的特定基因，如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、干扰素基因等。提取途径：直接分离基因：从体细胞的DNA中直接分离基因。常用方法：“鸟枪法”或“散弹射击法”用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段载入运载体，通过运载体分别转入不同的受体细胞，使这些DNA片段大量扩增，找出含目的基因细胞，从中分离出目的基因。 优点：操作简便。 缺点：工作量大，具有一定的盲目性。人工合成基因：适用于获取真核细胞中的目的基因。B目的基因与运载体结合（碱基互补配对）用同一种限制酶分别切割目的基因和质粒DNA（运载体），使其产生相同的黏性末端，将切割下的目的基因与切割后的质粒混合，并加入适量的DNA连接酶，使之形成重组DNA分子（重组质粒）C将目的基因导入受体细胞常用方法：可以将受体细胞为细菌的用氯化钙处理，增大细菌细胞壁的通透性，使重组质粒导入细菌细胞中。常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母