浙科版高中生物必修1第一章细胞的分子组成第二节生物大分子以碳链为骨架课件

必修1·分子与细胞浙科版高中生物第二节

生物大分子以碳链为骨架1.碳骨架的形成(1)碳原子间可以共用电子形成共价键,从而由很多碳原子串起长长的直链结构、支链结构

或环状结构,共同形成碳骨架。(2)骨架中的碳还可以与其他原子,如H、O、N、S、P等通过共用电子相连接。2.生物大分子(1)组成生物体的有机物都是以碳骨架作为结构基础的,主要包括糖类、脂质、蛋白质和核

酸。许多有机物的相对分子量以万至百万计,所以称为生物大分子。(2)蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子。必备知识清单破知识点1碳骨架1.组成元素:大多数糖类由C、H、O三种元素组成。2.分类(1)单糖①可被细胞直接吸收利用的小分子物质。②常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖,其中葡萄糖是细胞生命活动的主

要能源物质,脱氧核糖是细胞遗传物质——DNA分子的重要组成物质。(2)二糖①蔗糖

葡萄糖+果糖②麦芽糖

葡萄糖+葡萄糖③乳糖

葡萄糖+半乳糖知识点2糖类是细胞的主要能源物质特别提醒

蔗糖和麦芽糖主要分布在植物细胞中,乳糖主要分布在动物细胞中。(3)多糖①由多个单糖分子通过特定的共价键连在一起形成的物质。②淀粉是植物体内重要的储能物质。③纤维素是植物细胞壁的主要成分。④糖原是动物体内重要的储能物质,储藏在人的肝脏和肌肉中,分别称为肝糖原和肌糖原。知识拓展

a.并非所有的糖都可以作为生物体内的能源物质,如核糖、脱氧核糖是组成核酸的成分,纤维

素是组成植物细胞壁的主要成分。b.并非所有的糖都甜,如淀粉、纤维素和糖原没有甜味;甜的物质不一定都是糖,如山梨醇、

甘露醇、麦芽糖醇等为非糖物质。1.元素组成:主要由C、H、O三种元素组成,其中H较糖类多,而O较糖类少,有些脂质还含有N

和P等元素。2.分类及作用知识点3脂质是一类不溶于水的有机物,具有多种生物学功能种类组成元素作用油脂脂肪C、H、O是能量的主要储存形式,另外还有抗低温、防震作用油磷脂C、H、O、P,有些还含有N细胞各种膜结构的重要成分固醇胆固醇C、H、O构成细胞膜的重要成分,但血液中含量过多可能引发心脑血管疾病性激素促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成维生素D可促进人和动物对钙和磷的吸收等特别提醒

a.油脂由甘油和脂肪酸组成。甘油是一种简单糖类的衍生物;脂肪酸则是长的碳氢链,一端是

羧基(—COOH)。b.相等质量的油脂较糖类储能更多。1g油脂在体内完全氧化将产生39kJ的能量,而等质量

糖或蛋白质只产生17kJ的能量。1.蛋白质的功能知识点4蛋白质是生命活动的主要承载者功能举例结构成分是构成细胞和生物体结构的重要物质肌肉中的收缩蛋白、头发中的角蛋白运输作用实现某些物质通过细胞膜或在体内的转运红细胞中的运输蛋白储备作用生物组织中储存的营养种子中的储备蛋白2.蛋白质的结构(1)组成元素:主要由C、H、O、N四种元素组成,有些还含有S。(2)基本单位——氨基酸①种类:约20种。不同氨基酸的R基团不同,它可以较小,也可以是较长的链,或是环状结构。②生物通式

③结构特点:一个中央碳原子上通过共价键连接着四个基团,即一个氨基(—NH2)、一个羧基

(—COOH)、一个H和一个R基团。知识拓展

a.必需氨基酸:人体需要的,但人体内不能合成,必须由食物供给的氨基酸,包括异亮氨酸、亮

氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸。b.非必需氨基酸:可在体内由其他化合物转化而来的氨基酸,如甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、天

冬氨酸等。(3)氨基酸之间的脱水缩合①该过程表示脱水缩合,A的名称是肽键,化合物B的名称是二肽。②该过程可产生水,水中的氢原子来自R2所在氨基酸的氨基和R1所在氨基酸的羧基,氧原子

来自R1所在氨基酸的羧基。③多个氨基酸以肽键连成一长串的肽链,称为多肽。(4)蛋白质的结构层次C、H、O、N等元素

氨基酸

二肽

多肽

蛋白质。3.蛋白质的多样性

每一种蛋白质都有其独特的空间结构,其空间结构会随温度的升高而发生改变。蛋白质正确的空间结构是蛋白质表现其特有的生物学活性所必需的。1.检测生物组织中的油脂(1)实验原理:苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈橙黄色。(2)实验步骤①材料处理:花生种子剥去种皮→子叶切成薄片→挑选最薄的切片→用毛笔将它放到载玻片

中央。②染色:用吸水纸吸去材料表面的清水→在切片上滴苏丹Ⅲ染液(静置2~3min)→用吸水纸

吸去多余的染液→在切片上滴加1~2滴50%的酒精溶液,洗去多余的染料。③制片:用吸水纸吸去酒精溶液,再在切片上滴加1~2滴清水,盖上盖玻片,制成临时装片。④观察:在低倍镜下找到已染色的材料,将切片最薄的部分移到视野中心,然后用高倍镜观察。知识点5检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质(3)注意事项①制作切片时,切片要薄且均匀,若切片较厚会导致观察不清楚。②用酒精洗掉浮色的过程要快,防止酒精将花生种子中的油脂溶解掉,导致看不到实验现

象。2.检测生物组织中的糖类(1)实验原理①淀粉的检测:淀粉遇碘-碘化钾溶液显蓝色。②还原糖的检测:用本尼迪特试剂检测,热水浴加热生成红黄色沉淀。(2)实验步骤①淀粉的检测②还原糖的检测(3)注意事项①淀粉检测的注意事项:碘-碘化钾溶液的用量不宜过多,否则淀粉易变成黑色。②还原糖检测的注意事项:需要进行热水浴加热,在加热的过程中,试管底部不要触及烧杯底,

试管口不要朝向实验者。特别提醒

常见的还原糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖等。3.检测生物组织中的蛋白质(1)实验原理:双缩脲试剂与蛋白质作用显紫色。(2)实验步骤(3)注意事项双缩脲试剂使用时注意先加双缩脲试剂A,再加双缩脲试剂B,且双缩脲试剂B不能过量

加入,否则会生成Cu(OH)2沉淀,遮盖反应中产生的紫色。1.核酸的组成元素和种类(1)组成元素:C、H、O、N、P。(2)种类脱氧核糖和核糖属于五碳糖。2.核酸的功能控制细胞的生命活动。DNA中储藏的信息控制着细胞的所有活动,并且决定着细胞和整个

生物体的遗传特性。RNA是合成蛋白质所必需的。知识点6核酸储存与传递遗传信息1.细胞内的糖类都有甜味,其水解都只产生葡萄糖,这种说法正确吗?2.油脂是细胞各种膜结构的重要成分,这种说法正确吗?3.性激素的化学本质是蛋白质,这种说法正确吗?4.蛋白质分子均由多条肽链构成,这种说法正确吗?知识辨析不正确。糖类不都有甜味,如纤维素没有甜味。糖类水解并不是都只产生葡萄糖,如蔗糖水解还产生果糖。提示不正确。磷脂是细胞各种膜结构的重要成分。提示提示不正确。性激素的化学本质是固醇。不正确。蛋白质分子可由一条或几条多肽链组成。提示5.将双缩脲试剂A与双缩脲试剂B混合,摇匀后检测豆浆中的蛋白质,这种说法正确吗?6.每一分子的核酸中都含有一分子五碳糖、一分子磷酸基团和一分子碱基,这种说法正确吗?7.DNA和RNA的区别在于组成二者的五碳糖不同,组成二者的碱基也完全不同,这种说法正确吗?提示提示提示不正确。用双缩脲试剂检测蛋白质时,应该先加双缩脲试剂A,后加双缩脲试剂B。不正确。每一分子的核苷酸中都含有一分子五碳糖、一分子磷酸基团和一分子碱基。不正确。组成DNA和RNA的五碳糖不同,组成二者的碱基不完全相同。关键能力定点破定点1糖类和油脂的比较

油脂糖类元素组成C、H、O大多数糖类为C、H、O相同质量C、H所占比例高低水解终产物甘油和脂肪酸单糖相同质量彻底氧化时消耗氧气多少产生水多少释放能量多少主要功能能量的主要储存形式主要的能源物质典例糖类和脂质是组成细胞的重要有机化合物,人每天要从食物中摄入一定量的糖类和脂

质。下列有关糖类和脂质与人体健康关系的叙述,正确的是

(

)A.人体可从进食的纤维素中获得大量能量,人体细胞中含有葡萄糖B.固醇中的胆固醇对人体健康有害,但维生素D对健康有利C.人体细胞中合成麦芽糖只需葡萄糖,但合成乳糖还必须有半乳糖D.1g葡萄糖和1g油脂氧化释放能量不同,油脂氧化分解消耗的氧气更多,释放的能量更多D解析

人体内没有分解纤维素的酶,纤维素不能为人的生命活动提供能量,A错误;胆固醇是

构成动物细胞膜的重要成分,不一定对人体健康有害,B错误;人体细胞中不能合成麦芽糖,C

错误;油脂的碳氢比例较高,与葡萄糖相比,相同质量的油脂彻底氧化分解产生的能量更多,D

正确。1.判断组成蛋白质的氨基酸

定点2蛋白质的结构及相关计算特别提醒

组成蛋白质的大多数氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基,而且都连接在同一个碳原子上,部分氨基酸分子中含有两个氨基、一个羧基或者两个羧基、一个氨基,多出来的氨基或羧基位于R基团。2.蛋白质多样性的原因蛋白质结构具有多样性的主要原因应从氨基酸和肽链两个角度进行分析:(1)图中甲、乙、丙分别说明蛋白质具有多样性的原因是氨基酸的数目、种类、排列顺序不同。(2)图丁说明蛋白质具有多样性的原因是肽链的盘曲、折叠方式,及其形成的空间结构不同。(3)蛋白质分子结构多样性,决定了蛋白质分子功能多样性:构成细胞和生物体的重要物质、起催化作用、作为运输载体、信息传递作用(可调节机体的生命活动)、免疫功能等。3.与蛋白质形成过程有关的计算规律(1)蛋白质中游离氨基、羧基数的计算①游离氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基总数-肽键数。②游离羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基总数-肽键数。(2)蛋白质中不同原子数的计算①氮原子数=肽链数+肽键数+R基上的氮原子数。②氧原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的氧原子数=各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分

子数。③氢原子数=各氨基酸中氢原子的总数-2×脱去的水分子数。(3)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链或环状多肽:

肽键或脱水数游离氨基(或羧基)数目多肽相对分子质量1条肽链n-1至少1个na-18(n-1)m条肽链n-m至少m个na-18(n-m)环状多肽n最少为0na-18n特别提醒

蛋白质中含有二硫键(—S—S—)时,要考虑脱去氢的质量,每形成1个二硫键,脱去

2个H。1.实验材料选择的注意点(1)在显色的物质检测实验中最好选择无色或颜色浅的材料,使显色反应明显,易于观察。(2)不选用甘蔗、甜菜或马铃薯检测还原糖的原因:甘蔗和甜菜所含糖主要为蔗糖,马铃薯所

含糖主要为淀粉,它们均属于非还原糖,都不宜作为实验材料。(3)蛋白质的检测实验中,最好选用富含蛋白质的生物组织。植物材料常用大豆(需浸泡,便于

研磨),动物材料常用稀释的蛋清液。2.还原糖、油脂、蛋白质检测在操作步骤上的差异(1)唯一需要加热——还原糖检测,且必须热水浴加热,不能用酒精灯直接加热。若不加热,则

无红黄色沉淀出现。(2)唯一需要显微镜——油脂检测。(3)唯一需要指示剂分别加入——蛋白质检测。(4)唯一使用酒精——油脂检测。定点3还原糖、油脂、淀粉、蛋白质检测比较典例下列有关生物学实验及研究的叙述,正确的是

(

)A.白萝卜不含糖,不是检测还原糖的理想材料B.检测蛋白质时,在样品中先加入蓝色的双缩脲试剂A,再加入无色的双缩脲试剂BC.花生种子含油脂多且子叶肥厚,是油脂检测的理想材料D.煮沸后的豆浆,蛋白质已经变性,不能与双缩脲试剂发生显色反应C解析

白萝卜含有还原糖,且颜色为白色,是检测还原糖的理想材料,A错误;检测蛋白质时,在

样品中先加入无色的双缩脲试剂A,再加入蓝色的双缩脲试剂B,B错误;花生种子中油脂的含

量很高,可以用花生种子为实验材料检测生物组织中的油脂,C正确;煮沸后的豆浆,蛋白质已

经变性,但是依然存在肽键,能与双缩脲试剂发生显色反应,D错误。易错警示

双缩脲试剂中真正起作用的是硫酸铜,而氢氧化钠仅仅是为了提供碱性环境。由

于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键,双缩脲结构能与铜离子在碱性溶液中发

生双缩脲反应。当底物中含有肽键时(多肽),溶液中的铜离子与多肽配位,络合物呈紫色。1.根据元素组成判断有机物的种类

定点4有机物的归纳2.根据单体种类判断多聚体的种类(1)甲是由多种单体构成的生物大分子,可表示多肽。(2)乙是由4种单体构成的生物大分子,可表示核酸(DNA或RNA)。(3)丙是由相同单体构成的生物大分子,可表示淀粉、纤维素和糖原,它们都是由葡萄糖构成的。3.根据功能判断有机物的种类(1)主要的能源物质——糖类。(2)良好的储能物质——油脂。(3)生命活动的主要承载者——蛋白质。(4)储存与传递遗传信息——核酸。4.有机物的水解产物

淀粉、糖原、纤维素油脂蛋白质核酸DNARNA初步水解产物二糖甘油和脂肪酸多肽4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸氨基酸脱氧核糖、磷酸、A、C、G、T核糖、磷酸、A、C、G、U彻底水解产物葡萄糖典例下列关于细胞内蛋白质和核酸的叙述,不正确的是

(

)A.核酸和蛋白质的组成元素不完全相同B.蛋白质和核酸都是以碳骨架作为结构基础的C.细胞中蛋白质彻底水解后的产物种类一般多于核酸彻底水解后的产物种类D.高温会破坏蛋白质和核酸分子中的肽键D解析

核酸的组成元素是C、H、O、N、P,而蛋白质的主要组成元素是C、H、O、N,有的

蛋白质还含有S,故核酸和蛋白质的组成元素不完全相同,A正确;组成生物体的有机物都是以

碳骨架作为结构基础的,主要包括糖类、脂质、蛋白质和核酸,B正确;细胞中有DNA、RNA

两种核酸,彻底水解后产生8种产物(2种五碳糖、1种磷酸、5种碱基),而细胞中绝大多数蛋白

质是由约20种不同的氨基酸组成的,故细胞中蛋白质彻底水解后的产物种类一般多于核酸彻

底水解后的产物种类,C正确;高温会破坏蛋白质分子的空间结构,但是不会破坏肽键,且核酸

分子中不含肽键,D错误。学科素养题型破素养科学思维——细胞内有机物的异同及转化情境探究

冬小麦在生长过程中会经历春化和光照两大阶段,收获后的种子可以制作加工成各类食

品,食品被人体消化吸收后通过一系列代谢来提供营养,具体途径如图所示。冬小麦种子的主要成分为淀粉。问题1

冬小麦在冬天来临前,含水量会降低,但结合水的比例会逐渐上升,试分析这种变化有

何生理意义。提示

结合水占比越大,细胞抵抗寒冷的能力越强(避免气温下降时,自由水过多导致结冰而

损害自身)。问题2

已知淀粉一般不会直接氧化分解提供能量,冬小麦种子萌发过程中,干重会先增加后

减少,试分析其原因。提示

种子萌发的初始阶段,淀粉水解为葡萄糖,导致干重增加,然后葡萄糖又会氧化分解供

能导致干重减少。种子成熟和萌发过程中有机物的变