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第1章 走进生命科学第1节 走进生命科学的世纪一、生命科学的发展史（一）描述性生物学阶段（二）实验生物学阶段（三）分子生物学阶段第2章 生命的物质基础第1节 生命体中的无机化合物 一.水含水量最多：60%95%存在形式：结合水:一部分的水与细胞内的其他物质结合。结合水是细胞结构的重要组成成分，占细胞内全部水的4.5%.自由水：绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动。水的作用：1.水能帮助细胞保持大小、形状。2.水是良好的溶剂，有利于物质运输、代谢。3.细胞里的许多化学反应只有当反应物溶解在水时才能进行。而且，水分子本身也参与许多反应。4.水的热容量大，导热性强，因此能帮助细胞保持温度的相对稳定，调节、控制体温。水是体腔、关节和肌肉的润滑剂。二.无机盐含量很少：1%1.5%存在方式:大部分以离子的形式，少量与其他化合物结合。生理功能：（1）是细胞和生物体的重要组成成分，维持细胞和生物体的生命活动。如：Fe 2+ 、Mg 2+、Cu 2+ 。（2）维持细胞的渗透压，维持细胞的酸碱平衡。如：HCO3、Na+、K + 、Ca 2+、 HPO42无机盐的生理作用：（1）参与组成生物体内的重要化合物例：铁离子：血红蛋白的重要成分钙离子：构成骨骼、牙齿的重要成分镁离子：叶绿素分子必需成分（2）参与生物体的代谢活动和调节内环境例：钙离子：含量偏低时易导致抽搐等症状碳酸氢根离子等：组成缓冲系统，调节血液酸碱度钾、钠离子：维持细胞膜生物功能第2章 生命的物质基础第2节 生命体中的有机化合物有机分子的功能基团：羟基R-OH羧基R-COOH氨基R-NH2有机化合物：由C、H、O等元素通过共价键构成的化合物一.糖类组成元素：C、H、O通式：(CH2O)n 种类：单糖、双糖、多糖功能：维持生命活动的主要能源物质;构成生物体的重要成分。（一）糖的种类：单糖、双糖（二糖）、多糖 戊糖 核糖 *核糖-核酸的重要成分1、单糖 果糖 己糖 葡萄糖 *葡萄糖-细胞中主要能源物质2、双糖分子式：C12H2O11重要的双糖：蔗糖、麦芽糖(植物细胞)；乳糖(动物细胞)3、多糖（1）植物细胞中的多糖淀粉：许多植物的储能多糖人类主要的糖类来源 纤维素：植物的结构多糖细胞壁的主要成分 （2）动物细胞中的储能多糖肝糖原和肌糖原糖的其它存在形式：糖脂：多糖与脂质结合而成。糖蛋白：多糖与蛋白质结合而成单糖、双糖、多糖之间的关系： 脱水缩合 脱水缩合单糖 双糖 多糖水解 水解糖类的种类及主要生理功能种类举 例分布生理功能单糖五碳糖：核糖、脱氧核糖植物动物组成核酸生物体进行生命活动的主要能源物质六碳糖：葡萄糖能源物质双糖蔗糖、麦芽糖植物能够水解成为葡萄糖供能乳糖动物乳汁成分多糖淀粉植物储能物质纤维素细胞壁的成分糖原动物储能物质二.脂质组成元素：C、H、O常见：脂肪、磷脂、胆固醇脂质的组成元素：C、H、O，少数含有N、P等元素 （一）脂质的分类：脂肪、磷脂、胆固醇1、脂肪基本成分：甘油和脂肪酸脂肪酸的种类：脂肪酸种类碳与碳连接室温时呈饱和脂肪酸以单键固态不饱和脂肪酸以双键液态脂肪的功能：储能物质 维持体温 减少摩擦 缓冲压力2、磷脂分子亲水性头部水性头部头部疏水性尾部水性尾部含氮碱基 磷酸 甘油脂肪酸 *是一种极性分子磷脂分子的结构：由亲水的头部和疏水的尾部组成状态：磷脂双分子层、微团状功能：构成细胞各种膜的成分 3.固醇类 胆固醇固醇 性激素：激发和维持人体的第二性征 维生素D：促进对Ca、P的吸收三.蛋白质在细胞中的含量只比水少，比其他物质都多，大约占细胞干重50%以上。它是细胞中各种结构的重要成分，在生物体内占有特殊地位。化学元素组成：C、H、O、N、S五种元素；有的含有微量的Fe、Cu、Mn、I、Zn等元素相对分子质量：蛋白质是一种高分子化合物，也就是说相对分子质量很大的生物大分子。蛋白质相对分子质量的变化范围很大：几千100万以上例如牛胰岛素为5700；人的血红蛋白为64500。基本组成单位：蛋白质的基本组成单位是氨基酸。组成蛋白质的氨基酸有20多种。种类虽多，但在分子结构上有共同特点结构通式。氨基酸：结构通式：HCNH2RCOOH每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（NH2）和一个羧基（ COOH）。且都有一个氨基和一个羧基连接在碳原子上。不同的氨基酸分子，具有不同的R基。可根据R基的不同，将氨基酸区别为不同的种类。氨基酸构成蛋白质：肽键数=脱去水分子数=氨基酸总数（n）-1肽键数=脱去水分子数=氨基酸总数（n）-肽链条数（m）肽链是没有生物活性的，当肽链按不同形式折叠和盘曲形成具一定空间结构的蛋白质分子才表现出生物活性。由两个氨基酸分子缩合而成的叫二肽。由3个或3个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽链的化合物，叫多肽。蛋白质结构的多样性：氨基酸种类不同氨基酸数目不同氨基酸排列组合方式不同肽链空间结构不同蛋白质主要功能：1、构成细胞和生物体的重要物质2、催化作用：如酶3、运输作用：如红细胞中的血红蛋白4、调节作用：如胰岛素和生长激素5、免疫作用：如抗体蛋白质结构的多样性：蛋白质的多样性决定于结构的多样性：氨基酸种类不同数目成百上千排列次序变化多端空间结构也千差万别四核酸：生物体内具有遗传功能的大分子化合物基本单位：核苷酸五碳糖含氮碱基P核糖核酸和脱氧核糖核 名称简称主要存在部位作用脱氧核糖核酸DNA细胞核内对生物的遗传、变异和蛋白质的合成有着极其密切的关系核糖核酸RNA细胞质内分子结构：DNA：双螺旋结构RNA：一般是单链主要功能：一切生物的遗传物质，对生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用。维生素：1、水溶性维生素VB1、VB2 、VB6 、VB12、Vc2、脂溶性维生素VA、VD第三章 生命的结构基础第一节细胞膜细胞的基本结构：细胞膜与物质出入细胞直接有关细胞膜结构的探究：细胞膜由双层脂分子组成。 主要成分：磷脂、蛋白质、多糖等结构特点：具有一定的流动性细胞膜功能：选择透过性实例运输方向载体蛋白消耗能量跨膜方式O2进入红细胞高低自由扩散葡萄糖进入红细胞高低+协助扩散K+进入红细胞低高+主动运输原生质层：（选择性透过膜）细胞膜+液泡膜+两者之间的细胞质活细胞的渗透系统：外界溶液+原生质层+细胞液=渗透系统 细胞对信息的接受：细胞膜上的信号天线：糖蛋白，糖脂。接受不同类型的信息，使细胞具有与细胞外界的信息进行交流的功能。这种接受信息结构叫做受体第三章 生命的结构基础第二节细胞核和细胞器细胞的大小各不相同：最小的如人体的淋巴细胞, 仅6 m ；血小板仅4 m 人体内最大的是成熟的卵细胞0.1mm动物细胞亚显微结构：植物细胞亚显微结构：生命活动的基本单位：细胞一个完整的细胞应该包含：细胞膜、细胞核、细胞质1、细胞核 核膜：大分子通过核孔进出 核仁：与核糖体合成有关细胞核 核基质：染色质和核仁都浸浮其中 染色体：遗传物质的主要载体（染色质）2、线粒体：结构:外膜、内膜、嵴、基质（含少量DNA和有关酶）功能：有氧呼吸的主要场所（动力工厂”）3、叶绿体：结构：外膜、内膜、基粒、基质（含少量DNA和有关酶）功能：光合作用的场所（ “养料制造工厂”和“能量转换站”）4、内质网：结构：单层膜结构连接而成的网状物 粗面型内质网：扩大膜面积，蛋白质运输通道类型 面型内质网：糖类和脂类合成5、核糖体：蛋白质的“装配车间” (有的附着在内质网上，有的游离在细胞质基质中)6、中心体：（由两个垂直排列的中心粒组成）与细胞分裂有关，形成纺锤体的一部分。7、高尔基体：高尔基体（由小囊泡和扁平囊组成，与内质网相通）在动物中与分泌物有关；在植物中是合成纤维素的场所，与细胞壁形成有关。8、液泡：功能：内含细胞液。与渗透吸水有关，与代谢产物贮存有关，与花、果等颜色有关。9、细胞壁：由纤维素、果胶质构成，为全透膜原核细胞和真核细胞的比较：原核细胞真核细胞大小直径110um直径约1050um细胞质仅有分散的核糖体有细胞核和各种细胞器细胞核无成形的细胞核，DNA集中在核区DNA被膜包围而形成球状细胞核构成的生物原核生物真核生物生物类群细菌、蓝藻、放线菌、衣原体、支原体等动物、植物、人等自然界中绝大多数生物第4章 生命的物质变化和能量转换 第1节 生物体内的化学反应 一、生物催化剂酶1.酶的定义：来源：活细胞产生作用：催化功能化学本质：生物大分子（多数为蛋白质，少数为 RNA）2.酶的特性（1）高效性：受温度、PH值以及底物浓度和酶浓度影响（2）专一性：酶分子上存在一个特定的的活性部位，该部位只有与其催化的物质（底物）在结构和形状上完全契合时才能起催化作用。（3）酶活性的抑制3.命名方法例：唾液淀粉酶、胰脂肪酶、肠麦芽糖酶4.酶的作用部位和作用方式细胞内或细胞外有些酶需要与辅助因子结合才显示活性 金属离子辅助因子 小分子有机化合物5酶分子的组成（1）.单纯酶：酶蛋白（2）.结合酶：有些酶要与辅助因子，又称辅酶（金属离子，）结合后才显示活性酶蛋白+辅助因子辅助因子：辅酶和辅基辅酶：小分子化合物，如B族维生素辅基：某些金属离子二、新陈代谢同化作用：吸取营养物质转变为自身物质；贮存能量新陈代谢 （合成代谢） 异化作用：分解自身物质，排出代谢终产物；释放能量（分解代谢）能量代谢总是伴随物质代谢；合成代谢和分解代谢同时进行。所有的更新过程都伴随着化学反应的发生。 合成反应：小分子形成大分子的化学反应 水解反应（有水参与） 分解反应 氧化分解反应（有氢释放）合成反应：例：氨基酸缩合成蛋白质；单糖缩合成多糖分解反应：水解反应 例：糖原、淀粉、脂肪、蛋白质等生物大分子的被分解；需要消耗水分子。氧化分解反应：有氢原子和能量释放，不消耗水分子；氧不直接参与反应（不同与体外的化学氧化）三、ATP 生命活动的直接能源ATP：三磷酸腺苷ATP水解产生ADP： 酶 酶ADP+Pi+能量 ATP A-PP+Pi+能量 A-PPP酶 酶ATP的利用：物质运输、物质合成、细胞分裂、肌肉收缩、生物发光等第4章 生命的物质变化和能量转换 第2节 光合作用1、光合作用的实质光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水合成贮存能量的有机物，同时释放出氧气的作用过程。光合作用：同化作用（合成代谢）2、光合作用的意义（1）食物来源（2）O2和CO2平衡的来源（3）能量来源3、叶绿体 主要分布在绿色植物的绿色部分（叶肉细胞）双层膜物质运输、保护内容物基质光合作用合成有机物的场所（含有多种酶）类囊体接受光能，产生氧气的场所（含有多种酶及色素）叶绿体里有两类光合色素：绿的是叶绿素、黄的是类胡萝卜素色素的种类颜色吸收光谱叶绿素叶绿素a蓝绿色红橙光蓝紫光叶绿素b黄绿色类胡萝卜素胡萝卜素橙黄色蓝紫光叶黄素黄色叶绿体色素的功能（1）吸收光能：选择吸收可见光。（2）利用光能：吸收效率低（1%），各种色素吸收的光能均传递给叶绿素a。4、光合作用光能CO2+2H2O* (CH2O)+H2O+O2* （总反应式） 叶绿体光能6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2 （配平化学反应式） 叶绿体光合作用的过程:光反应和暗反应的比较5、影响光合作用的因素内因：绿色植物本身生长发育的进程。影响因素 光照强度（过强气孔关闭）外因： CO2浓度（暗反应） 温度（酶、呼吸作用）6、营养方式（1）、营养物质包括有机物、水、无机盐（2）、根据获得有机物营养方式的不同，可将生物分为：光能自养生物（绿色植物）自养型生物化能自养生物（硝化细菌等）异养型生物自养型：能够将无机物转化为有机物异养型：不能够将无机物转化为有机物第4章 生命的物质变化和能量转换第3节 细胞呼吸细胞呼吸的概念：有机物在细胞内经过一系列的氧化分解最终生成CO2或其他产物，并且释放出能量并生成ATP的过程。又叫生物氧化(呼吸作用）实质：氧化分解有机物释放能量细胞呼吸根据是否需氧分为两种类型：有氧呼吸和无氧呼吸1、有氧呼吸细胞在有氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生CO2和H2，释放能量，生成许多ATP的过程。酶有机物+ O2 CO2+H2O +大量能量场所：主要是线粒体最常用的物质是：葡萄糖有氧呼吸过程：（可分为三个阶段）酶第一阶段（糖酵解）：葡萄糖 丙酮酸+4 H（少量）+能量（少量）细胞质基质酶第二阶段：2丙酮酸+ 6H2O 6CO2+ 20H（大量）+ 能量（少量）线粒体酶第三阶段：24H+ 6O2 12H2O+ 能量（大量）线粒体场所反应物产物放能第一阶段细胞质基质葡萄糖丙酮酸和H少第二阶段线粒体基质丙酮酸和水H和CO2少第三阶段线粒体内膜H和O2H2O多有氧呼吸的总反应式：酶C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2 +12H2O+能量2、无氧呼吸指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解成为不彻底氧化产物，同时释放出少量能量的过程。酶有机物 不彻底氧化产物+少量能量无氧场所：细胞质基质无氧呼吸过程：（分为两个阶段）酶第一阶段：葡萄糖 丙酮酸+H能量（少量） 与有氧呼吸的第一阶段完全相同第二阶段：（根