葡萄糖的化学式(太有用了 高中生物新版必修一
生命之源:走进细胞的世界——《分子与细胞》必修一(人教版 2019)
第一章 启程细胞之旅
第一节 细胞:生命活动的基石
一、揭示细胞学说:从神秘到科学
让我们追溯历史的脚步,回顾细胞学说的诞生及其发展。这一伟大的理论主要由德国科学家施莱登和施旺提出。在19世纪早期,这两位科学家以及后来的研究者们,通过不懈的努力和观察,逐步揭示了细胞的奥秘。
细胞学说,作为生物学的重要基石,为我们揭示了动植物界的统一性。它的建立,打破了植物学和动物学之间的壁垒,催生了生物学这一学科的诞生。细胞学说揭示了生物界的统一性,为我们理解生命的本质奠定了基础。细胞学说还为我们揭示了生物进化的奥秘,被恩格斯列为19世纪自然科学三大发现之一。
那么,细胞学说是如何建立的呢?这离不开科学家们的研究方法和不懈的精神。从器官到组织,再到细胞,科学家们通过解剖和观察,逐步深入到生命的微观世界。显微镜的发明和应用,更是为细胞研究提供了有力的工具。从维萨里的巨著《人体构造》,到比夏对器官的解剖观察,再到罗伯特·虎克和列文虎克用显微镜观察到的微观世界,科学家们不断积累资料,逐步认识到细胞的存在。马尔比基的观察则进一步揭示了动植物的微细结构。施莱登和施旺提出了细胞学说,揭示了植物和动物的构成都是基于细胞。耐格里和魏尔肖的研究则进一步揭示了细胞分裂产生新细胞的机制。
二、科学方法:归纳法的魅力
科学方法中的归纳法,是生物学研究的重要工具。归纳法是从具体事实中推出一般结论的思维方法。在生物学研究中,科学家们通过观察具体的事实,如植物的花粉、胚珠、柱头等细胞的细节,得出一般性的结论。这种科学方法的应用,使我们能够更好地理解生命的本质。
归纳法分为不完全归纳法和完全归纳法。在生物学研究中,我们经常运用不完全归纳法。虽然不完全归纳法得出的结论可能可信,并可用于预测和判断,但需要注意可能存在的例外情况。如果观察了所有类型的植物细胞,并发现它们都有细胞核,这就是完全归纳法。
三、细胞:基本的生命系统
细胞是生命活动的基本单位,是生物体最小的结构和功能单位。从功能角度来看,单细胞生物能够独立完成生命活动,多细胞生物的生命活动则依赖于各种细胞的协作。无论是植物还是动物,无论是单细胞还是多细胞,细胞都是生命活动不可或缺的基石。
《分子与细胞》这门课程将带领我们走进神奇的细胞世界,生命的奥秘。在这里,我们将深入了解细胞的构造、功能、分裂以及细胞与生命活动的关系。让我们一起踏上这段生命之源的旅程吧!细胞是生命的基础
一、生命现象与细胞的关系
多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作,共同完成一系列复杂的生命活动。从生命现象角度看,细胞代谢是动植物各种生理活动的基础,细胞增殖、分化则是生长发育的基础。而细胞内基因的传递和变化则是遗传与变异的基础。这些都说明了细胞是生命活动的基本单位,生命活动离不开细胞。
二、生命系统的结构层次与细胞
生命系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。在微观层次上,动植物有所不同,植物无系统层次,直接由器官构成个体。单细胞生物在生命系统中则属于细胞层次和个体层次。从一个分子或一个原子也是系统,但并非生命系统。生命系统能完成一定的生命活动,这是单靠一个分子或一个原子无法完成的。无论从结构上还是功能上,细胞都属于生命系统的最基本层次。各层次生命系统的形成、维持和运转都以细胞为基础,包括生态系统的能量流动和物质循环。
三 细胞的多样性和统一性
(一)观察细胞
通过比较观察,我们可以发现动植物细胞、不同植物细胞、不同动物细胞在结构上的异同。例如,动物细胞中的红细胞没有细胞壁,但有细胞膜和细胞质,且没有叶绿体和液泡;而植物细胞则包含这些结构。叶肉细胞含有叶绿体和液泡,而洋葱表皮细胞则没有叶绿体但有液泡。我们还可以通过使用高倍显微镜观察几种细胞的异同点,进一步了解细胞的多样性。小组成员可以分别制作不同材料的临时装片进行观察。观察的步骤包括制作临时装片、在低倍镜下观察、高倍镜观察等。
(二)原核细胞和真核细胞的比较
二、蓝细菌与其他细菌的比较
项目
细菌
蓝细菌
区别
大小
普通细菌较小,直径约为0.5~5.0μm。而蓝细菌相对较大,直径可达约10μm,其中颤蓝细菌更是能长到70μm。
光合色素
一般细菌没有光合色素,而蓝细菌则拥有藻蓝素和叶绿素。
获得营养方式
大多数细菌是营腐生或寄生的异养生物,而蓝细菌则是能够进行光合作用的自养型生物。
常见种类
细菌形态多样,如杆菌、球菌、螺旋菌等。而蓝细菌则包括颤蓝细菌、念珠蓝细菌、发菜、色球蓝细菌等。
相同点
无论是细菌还是蓝细菌,它们都有细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核等基本结构。
知识:
一、关于菌类的分类和特点:
除了常见的细菌和真菌外,还有一些特殊的微生物类型如支原体等也属于原核生物范畴。判断一种微生物是否属于原核生物可以通过其形态特征和一些特定的例子来进行判断。例如,杆菌、球菌和螺旋菌等通常是原核生物中的细菌。而真菌则是真核生物的一种,包括霉菌(如根霉、曲霉和青霉等)、食用菌和酵母菌等。值得注意的是,乳酸菌和固氮菌等也是属于细菌的范畴。支原体可能是最小、最简单的单细胞生物之一,也是原核生物的一种,它没有细胞壁。这些不同种类的微生物在细胞结构上的相似性展示了细胞的统一性,而在形态、结构和功能上存在的差异性则体现了细胞的多样性。第2章组成细胞的分子一、组成细胞的元素特点分析教材中的数据,我们可以发现组成细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到,没有一种元素是细胞特有的。细胞中各种元素的相对含量与无机自然界存在很大差异。这是因为生物体总是与外部环境进行物质交换,细胞生命活动所需的物质归根结底是从无机自然界中获取的。当我们比较动植物细胞时,可以发现不同生物的细胞成分存在差异。二、组成细胞的元素种类常见的元素有20多种,包括大量元素如碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg)等,以及微量元素如铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、硼(B)、钼(Mo)等。其中含量最多的元素是碳,其次是氢、氧和氮,这与组成细胞的化合物有很大关系。三、组成细胞的化合物种类及含量细胞中的化合物主要包括无机物和有机物。其中水是最主要的无机物,占据了细胞中很大的比例。有机物则包括蛋白质、脂质、糖类和核酸等。在这些化合物中,水的含量最高,蛋白质则是含量最多的有机物。四、实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验原理是利用某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。例如,还原糖可以与Cu(OH)2发生作用产生砖红色沉淀;脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色或被苏丹Ⅳ染成红色;蛋白质则与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。通过这个实验,我们可以尝试用化学试剂检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。【实验之旅:揭开细胞中的糖、脂肪和蛋白质的神秘面纱】
一、开启神秘之门:还原糖的检测与观察
亲爱的者们,让我们一起进入实验室,细胞中的秘密宝藏。我们来解锁还原糖的检测之旅。将待测组织样液注入试管,随后加入斐林试剂,振荡试管,你会看到蓝色的奇迹出现。把试管放入温水的大烧杯中加热大约两分钟,你会见证一个美妙的颜色转变——从蓝色到棕色,最后形成砖红色沉淀。记住,我们的目标是寻找还原性糖,而不是蔗糖等非还原性糖。
二、脂香的密码:脂肪的检测与介绍
接下来,我们将寻找细胞中的脂肪小秘密。选取浸泡过的花生种子,去掉种皮后切片。在薄片上滴入苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液,等待片刻,你会看到脂肪小颗粒被染成橘黄色或红色。这就像解锁了一个隐藏的密码,揭示了细胞中脂肪的存在。
三、生命的基石:蛋白质的检测与洞察
继续我们的之旅,我们将寻找细胞中的蛋白质。再次注入待测组织样液,然后加入双缩脲试剂A液和B液。你会看到从蓝色到紫色的变化,这就是蛋白质的独特反应。斐林试剂和双缩脲试剂都是我们寻找生命基石的重要工具,它们的使用方法各有不同,记住它们的区别和使用方法,可以更好地进行。
四、揭开细胞的元素之谜:组成细胞的元素与化合物
我们的之旅不仅仅局限于有机物,还要组成细胞的元素和化合物。细胞中的元素在无机自然界中都能找到,但它们的含量却大相径庭。大量元素如C、H、O、N等因为组成细胞的化合物而含量最多。微量元素如Fe、Mn、Zn等虽然含量少,但对细胞的生命活动至关重要。这些元素的存在形式大多以化合物的形式,如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质等。我们的实验也将揭示这些化合物的存在。
【实践:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质】
亲爱的家们,现在是实践的时候了!通过某些化学试剂,我们可以使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。这是我们发现细胞中糖类、脂肪和蛋白质存在的重要方法。让我们一起揭开这些化合物的神秘面纱,生命的奥秘!
这就是我们的之旅,希望你在这个过程中收获了知识和乐趣。记住,每一个小小的发现都是对生命奥秘的进一步揭示,让我们继续,寻找更多的生物秘密!生物分子的奥秘:糖、脂肪和蛋白质的检测之旅
让我们一起踏上一段揭示生物分子奥秘的旅程,特别是如何检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。这不仅是一个科学的,更是一次生动、引人入胜的历险。
一、糖类
糖类,作为生物体的主要能源物质,具有巨大的重要性。还原糖,如葡萄糖和果糖,其基团 CHO 与 Cu(OH)2 发生反应,生成砖红色的 Cu2O 沉淀。这一化学反应过程,就像是一场奇妙的魔法,让我们能够检测到糖的存在。
二、脂肪的检测之旅
脂肪,它的检测过程就像一场色彩的盛宴。通过苏丹Ⅲ染液,脂肪被染成橘黄色,或者苏丹Ⅳ染液将其染成红色。这就像是一场视觉盛宴,让我们直观地感受到脂肪的存在。
三、蛋白质的痕迹
蛋白质的检测是一场紫色浪漫。与双缩脲试剂发生作用后,蛋白质产生紫色反应,仿佛在告诉我们它的存在。这种化学反应的独特颜色变化,为我们提供了检测蛋白质的有力工具。
四、实验步骤的详解
1. 还原糖的检测:注入待测组织样液和斐林试剂后,振荡试管使其混合均匀。将试管放入温水大烧杯中加热约2分钟。在此过程中,蓝色会逐渐变为棕色,最终产生砖红色沉淀。这是一个令人惊叹的化学反应过程,展示了还原糖的存在。
2. 脂肪的检测:选取花生种子切片,用苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液染色后,脂肪小颗粒被染成橘黄色或红色。这个过程让我们直观地看到了脂肪的分布和存在。
3. 蛋白质的检测:向试管内注入待测组织样液和双缩脲试剂A液、B液后,蓝色会逐渐变为紫色。这个颜色变化是蛋白质存在的明确信号。我们也了解到斐林试剂和双缩脲试剂的配方和使用方法的不同。
五、糖类的深入了解
糖类不仅是生物体的主要能源物质,其元素组成C、H、O的原子数比例也呈现出规律。多数糖中的原子数H:O=2:1,类似于H2O,因此糖类也被称为碳水化合物。单糖是无法水解的糖类,如葡萄糖等,可被细胞直接吸收。而二糖则需要水解成单糖后才能被细胞吸收。糖类还包括五碳糖和六碳糖等不同类型的单糖。五碳糖如核糖和脱氧核糖是组成RNA和DNA的成分。六碳糖则包括葡萄糖、果糖和半乳糖等。麦芽糖作为发芽小麦中的丰富成分也备受关注。这一切构成了生物体中糖类的丰富多样性。这场科学之旅不仅揭示了生物分子的奥秘还展示了它们的实际应用价值和生活意义让我们一起继续生命的奥秘!蛋白质是生命活动的主要承担者,是细胞中含量最多的有机物。它不仅构成细胞和生物体的结构,还承担着各种生命活动的功能。让我们深入蛋白质的特点和重要性。
一、含量丰富,结构复杂
蛋白质在生物体内具有极其重要的地位,是细胞中含量最多的有机物。其结构复杂,由多个氨基酸通过肽键连接而成。这些氨基酸按照一定的顺序排列,形成具有特定功能的蛋白质分子。这些分子不仅参与构成细胞和生物体的结构,还承担着各种生命活动的功能。
二、参与多种生命活动
蛋白质在生命活动中扮演着多种角色。例如,酶类蛋白质能够催化化学反应,促进生物体内的代谢过程;结构蛋白如肌肉蛋白和角蛋白等,构成细胞和组织的结构;免疫蛋白如抗体等,则参与机体的免疫防御。蛋白质还参与运输、信息传递和调节等多种生命活动。
三、氨基酸的种类和数量决定蛋白质的功能
蛋白质的功能由其氨基酸的种类、数量和排列顺序决定。不同的氨基酸组合形成不同的蛋白质,赋予其特定的功能。例如,酶类蛋白质具有催化功能,需要特定的氨基酸组合来实现其催化作用;肌肉蛋白则需要特定的氨基酸序列来形成肌肉的结构。蛋白质的结构多样性决定了其功能的多样性。
四、蛋白质的合成与降解
蛋白质的合成和降解是生物体内的重要过程。在基因的控制下,细胞通过转录和翻译过程合成蛋白质。而蛋白质的降解则是在细胞代谢过程中,通过蛋白酶的作用将蛋白质分解为氨基酸,以供细胞再利用。这一过程的调控对于维持生物体的稳态至关重要。
蛋白质在生命活动中扮演着至关重要的角色。它们不仅构成细胞和生物体的结构,还承担着各种生命活动的功能。蛋白质的含量丰富、结构复杂、功能多样,使其成为生命活动的主要承担者。对蛋白质的研究有助于我们更好地理解生命的奥秘,并为医药、农业、工业等领域的发展提供有力支持。蛋白质是生命活动中的核心承载者,其重要性不言而喻。
一、蛋白质的种类与功能
(一)结构蛋白:它们是构成细胞和生物体重的重要物质。
(二)功能蛋白的多元角色
1. 催化作用:大多数生物体内的酶都是由蛋白质构成,它们在生物化学反应中起到催化剂的作用。值得一提的是,少数酶实际上是RNA。
2. 运输功能:例如,血红蛋白在运输氧气过程中发挥着关键作用。细胞膜上的载体也是蛋白质,它们参与了各种物质的运输。
3. 调节作用:如胰岛素,它在信息传递过程中起着关键角色。
4. 免疫功能:如抗体,它们在防御机制中起到关键作用,保护我们的身体免受外来病原的侵害。
二、蛋白质的结构层次
(一)化学结构
1. 基本单位——氨基酸。
种类:分为非必需氨基酸和必需氨基酸。非必需氨基酸是可以在人体细胞内合成的,如丙氨酸、甘氨酸等;而必需氨基酸则是人体细胞无法合成,必须从外界获取的,包括赖氨酸、色氨酸等8种。这些氨基酸的特别之处在于它们都含有一个氨基和一个羧基,并且这些基团都连接在同一个碳原子上。
+ 知识:并非所有含有-NH2和-COOH的物质都能组成蛋白质。只有那些满足特定条件的α-氨基酸才能参与蛋白质的合成。这些氨基酸通过脱水缩合的过程连接在一起,形成肽键。
+ 方法规律:如果一个氨基酸含有两个氨基(或羧基),其中一个会与中心碳原子相连,另一个则位于R基团上。
结构特点:氨基酸之间能够形成氢键,使得肽链能够盘曲、折叠,形成具有特定空间结构的蛋白质分子。这些肽链通过一定的化学键如二硫键结合在一起。
第(二)节 高温对蛋白质与核酸的影响及其计算规律
一、蛋白质在高温下的变化
当鸡蛋或肉类在高温下煮熟时,其内部的蛋白质会发生变性,失去原有的状态,无法再恢复到原来的形态。这是因为高温使蛋白质分子的空间结构发生变化,使其伸展并变得松散。这种变化使得蛋白酶更容易水解蛋白质,吃熟鸡蛋或熟肉更容易被消化。
二、蛋白质变性的消毒应用
通过加热、加酸、加酒精等方法,我们可以使细菌和病毒的蛋白质发生变性,从而达到消毒和灭菌的目的。这是一种有效的消毒手段。
【方法规律】蛋白质相关计算
假设一个蛋白质分子由n个氨基酸和m条肽链组成,每个氨基酸的平均分子量为a。我们可以进行以下计算:
1. 肽键数(也是失去的水分子数)等于n-m(如果蛋白质是由一条环状肽链构成,则肽键数等于失去的水分子数,也等于n)。
2. 该蛋白质分子至少含有的-NH2或-COOH总数为m,游离的-NH2或-COOH总数包括m和R基中含有的数量(如果是由一条环状肽链构成,则至少为0,总数为R基中含有的数量)。
3. 关于蛋白质中各原子数的计算:C原子数=2n+R基中的C原子数;H原子数=2n+2m+R基中的H原子数;O原子总数包括n+m(当R基上无O原子时)等。
4. 蛋白质的相对分子质量计算为n×a-(n-m)×18。
三、多肽种类的计算
对于有n种(n≤20)氨基酸的m个任意排列构成的多肽,如果允许重复的话,可形成的多肽种类有nm种。如果不允许重复的话,可形成的多肽种类更为复杂,计算方式为n×(n-1)×...×(n-m+1)。
第5节 核酸:遗传信息的载体
一、种类及其分布
核酸包括两大类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。真核细胞的DNA主要存在于细胞核中,而线粒体、叶绿体内则含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。
二、结构
核酸的基本单位是核苷酸。DNA由两条脱氧核苷酸链构成,而RNA则由一条核糖核苷酸链构成。每个核酸分子由几十个乃至上亿个核苷酸连接成长链。核酸的结构层次复杂且精细。
【知识】核酸由C、H、O、N、P五种化学元素组成。
三、核酸的结构特点——多样性
核酸的多样性源于四种脱氧核苷酸的排列顺序的极其多样性。这种排列顺序储存着生物的遗传信息。简单来说,核酸就像是一本书,其上的脱氧核苷酸排列顺序就是书中的文字,储存着生命的遗传密码。亲爱的同学们,你是否对生物大分子充满好奇呢?今天让我们一起来一下DNA分子和生物大分子的奥秘吧!
DNA分子是生物体内储存和传递遗传信息的核心大分子。它是生命的密码本,记录着我们的遗传信息,决定了我们身体的各种特征。DNA分子就像一本生命的教科书,将我们的遗传信息传递给下一代,确保生命的延续。
接下来,让我们不得不提及一种特殊情况。你知道吗?有些病毒的遗传信息并不是储存在DNA中,而是储存在RNA中。比如HIV病毒和SARS病毒等,它们的遗传密码被保存在RNA分子中。RNA在生物体中扮演着重要的信息传递角色,将DNA中的遗传信息传输到蛋白质合成机器上,从而指导蛋白质的合成。
现在我们来谈谈生物大分子的功能。它们在细胞内承载着遗传信息,并在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中发挥至关重要的作用。想象一下,如果没有这些生物大分子,我们的生命将无法运转。它们就像是细胞内的通信兵,确保遗传信息的准确传递和蛋白质的正常合成。
那么,生物大分子是如何构成的呢?它们是以碳链为骨架的多聚体。单体是生物大分子的基本单位,通过脱水缩聚反应形成多聚体。就像搭积木一样,单体连接在一起形成多糖、蛋白质、核酸等生物大分子。每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。
为了帮助你更好地理解和掌握这些知识,我已经整理了一份详细的资料。如果你对这篇文章有任何疑问或者需要更多的资料来辅助学习,请随时联系我。你可以私信我或者在下方评论区留言,我会尽快回复你并赠送相关资料。希望我们一起努力,共同为高考备考加油!记住,高考之路虽然艰辛,但我和你们同在!加油!