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2019-2020年高三生物二輪復習 組成生物體的化合物教案 人教版 【學習目標】 1．識記原生質的概念及化學成分。 2．理解組成生物體的幾種化合物的化學元素組成,在細胞內的存在形式和重要作用。 3．理解蛋白質是生物高分子化合物,以及它的分子結構層次和多樣性。 4．知道細胞是這些化合物最基本的結構形式,任何一種化合物都不能單獨地完成某一種生命活動。 【學習障礙】 1．理解障礙 (1)如何理解原生質的概念？ (2)如何理解水的存在形式及其功能？ (3)如何理解無機鹽的生理功能？ (4)如何理解糖類的存在形式及其功能？ (5)如何理解脂質的存在形式及功能？ (6)如何理解蛋白質的合成、多樣性及重要功能？ (7)如何理解核酸的種類及功能？ 2．解題障礙 化合物的知識與生活實際應用相結合的問題。 【學習策略】 1．理解障礙的突破 (1)用“層析綜合法”理解原生質。 原生質的概念要從三個方面來理解：①從成分上，原生質指組成細胞和生物體的各種化合物，它是以蛋白質和核酸為主的多分子體系；②從結構上，原生質包括細胞膜、細胞質、細胞核三部分，但不包括細胞壁，由于細胞壁不具有生物活性，所以才可以說“一個動物細胞就是一小團原生質”；③從功能上，原生質是指細胞的全部生命物質，這些生命物質只有按照一定的方式有機的組織起來，才能實現(xiàn)各種生命活動，即新陳代謝。例如蛋白質的合成、光合作用、呼吸作用等。 ［例1］下列關于原生質的敘述中不正確的是 A．原生質中含有無機物和有機物 B．新鮮的葉肉細胞是一小團原生質 C．雌蛙的卵細胞是一小團原生質 D．生物體內的原生質能自我更新 解析：用“層析綜合法”解。從成分上說，原生質是細胞內的生命物質，所以A項正確；從結構上看，這些生命物質分化為細胞膜、細胞質和細胞核三部分，一個動物細胞就是一小團原生質，而植物細胞的細胞壁不是，所以C項正確；從功能上看，原生質能通過新陳代謝不斷自我更新。答案：B (2)用“遷移法”理解水的兩種存在形式。 “遷移法”是指應用已獲得的知識來理解和解決另一方面知識或問題的方法。因為客觀存在的事物是相互聯(lián)系而又相互制約的，由此而在頭腦中形成的知識也必然相互聯(lián)系、相互影響的，所學知識的遷移應用是體現(xiàn)能力的重要方面，如用化學、物理、數(shù)學的知識來理解生物學的知識。所以，在學習過程中，要善于進行知識的遷移。 在關于生物體內的化合物水的學習中，有兩個方面的知識需要我們注意：一是水的含量：①水是原生質(細胞)中含量最多的化合物；②不同種類的生物體中，水的含量差別很大；③同一種類的生物體中，隨著發(fā)育期和細胞種類(或者說不同的組織、器官)含水量也有很大的差異。二是關于水的兩種存在形式，自由水和結合水，而對于水的兩種存在形式及其功能，就可以運用“遷移法”來理解和掌握。 原生質的化學成分除水外，主要就是由蛋白質組成，蛋白質占細胞干重50%以上，蛋白質分子形成空間結構時，疏水基團(如烷烴基、苯基等)包在分子內部，而許多親水基團(如—NH2、—COOH、—OH)對水有很大的親和力，化學中也學習到H2O是極性分子。所以原生質中的蛋白質分子等，其表面就會吸引很多水分子，形成一層很厚的水層(如下圖)。 水分子距離蛋白質分子越近，吸附力越強；相反，則吸附力越弱?？拷鞍踪|而被吸附不易自由流動的水分，就叫結合水；距離蛋白質較遠而可以自由流動的水分，叫做自由水。但是注意，這兩種狀態(tài)的水分的劃分是相對的，它們之間并沒有明顯的界限。自由水參與各種代謝作用，它的數(shù)量制約著植物的代謝強度，如光合速率、呼吸速率、生長速度等。自由水占總含水量百分比越大，則代謝越旺盛；結合水不參與代謝作用，而生物(主要指植物)要求低微的代謝強度去度過不良的外界條件，因此結合水含量與植物抗逆性(抗不良環(huán)境，例如寒、旱等)大小有密切關系，即結合水含量相對高，則抗不良環(huán)境的能力就強。由此可見，自由水和結合水的比率往往反映出植物的代謝強度。 [例2] 有機化合物中具有不同的化學基團，它們對水的親和力不同。易與水結合的基團稱為親水基團(如—NH2、—COOH、—OH)，具有大量親水基團的一些蛋白質、淀粉等分子易溶于水；難與水結合的基團稱為疏水基團，如脂質分子中的碳氫鏈。脂質分子往往有很長的碳氫鏈，難溶于水而聚集在一起。請回答: (1)等量親水性不同的兩種物質分散在甲、乙兩個含有等量水的容器中，如下圖所示。 容器中的自由水量甲比乙____________。 (2)相同質量的花生種子(含油脂多)和大豆種子(含蛋白質多)，當它們含水量相同時，自由水含量較多的是________________種子。 (3)以占種子干重的百分比計算，種子萌發(fā)時干燥大豆種子的吸水量比干燥花生種子吸水量____________。 (4)種子入庫前必須對其干燥處理，降低種子中的含水量，這是因為 A．____________________________。 B．____________________________。 (5)各地規(guī)定的入庫糧食的含水量標準不盡相同，其原因是____________________。 解析：用“遷移法”解。這是一道綜合性較強的題，在此出現(xiàn)，同學們也許會感覺有一定難度，但經(jīng)仔細分析，(1)(2)(3)小題是不難做答的，應用“遷移法”結合物理學中的比表面積的知識，甲圖中有機分子的總表面積比乙圖中有機分子的要大，所以吸引水分子就多，則自由水就少；大豆種子含蛋白質豐富，則蛋白質分子束縛水分子就多，自由水含量就相對減少；種子萌發(fā)時，主要靠吸脹作用吸收水分，吸水多少也是取決于親水性物質的多少，親水性物質如蛋白質含量豐富的種子，吸水就相應越多；(4)含水量，尤其是自由水含量的多少，直接影響著細胞的代謝旺盛程度，種子入庫儲存，當然是希望代謝減弱；(5)“遷移”結合地理學知識回答。而(4)(5)小題確實要結合第三章新陳代謝的知識方能答得完全，在此只是提醒同學前后知識的聯(lián)系，學習不能機械和簡單記憶。 答案：(1)少(2)花生(3)多(4)種子含水量高，呼吸作用強，種子內貯存的營養(yǎng)物質因分解而損失過多 種子含水量高，呼吸作用強，放出熱量多，溫度增高，種子易發(fā)芽、霉變(5)氣候不同，特別是濕度、溫度不同 (3)用“并列比較法”掌握無機鹽的相關知識。 注意無機鹽的功能與組成元素的功能比較掌握 功 能 組成元素 組成多種多樣的化合物，例如蛋白質、核酸、糖類等 影響生物體的生命活動，例如B元素影響植物的生殖 無機鹽 某些復雜化合物的重要組成部分，例如Fe2＋是血紅蛋白的主要成分之一，Ca是人體骨骼、牙齒的重要成分 維持生物體的生命活動，例如鈣鹽維持神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，含量太低則會出現(xiàn)抽搐；保持細胞的滲透壓和酸堿平衡等 通過比較可以明確兩者的功能有區(qū)別，也有相同之處，以便我們加深對無機鹽功能的理解和記憶。 (4)用“并列比較法”掌握糖類的相關知識。 糖類的學習需注意三點： ①單糖、二糖、多糖之間的相互轉化。如2分子單糖縮合可形成二糖，許多單糖縮合可形成多糖，多糖、二糖水解可生成單糖。 ②蔗糖、麥芽糖、乳糖三種二糖水解產(chǎn)生的單糖不同，1分子蔗糖水解可形成1分子葡萄糖和1分子果糖；1分子麥芽糖水解可產(chǎn)生2分子葡萄糖；1分子乳糖水解可形成1分子葡萄糖和1分子半乳糖。 ③糖類的存在形式和存在部位的分類比較 同時存在于動植物體中 只存在于動物體中 只存在于植物體中 單糖 葡萄糖、核糖、脫氧核糖 半乳糖 果糖 二糖 乳糖 蔗糖、麥芽糖 多糖 糖元 淀粉、纖維素 注：糖元不僅僅存在于肝臟細胞和肌肉細胞中，其他的細胞中也可以少量儲存。 ④各種糖的功能的比較 五碳糖(核糖、脫氧核糖) 核酸的組成成分 葡萄糖 細胞重要的能源物質 纖維素 植物細胞壁的基本組成成分 淀粉 植物細胞中重要的儲存能量的物質 糖元 動物細胞中重要的儲存能量的物質 糖類在生物體中大多主要用于氧化分解，為生物體的生命活動提供能量。所以，概括地說，糖類是生物體進行生命活動的主要能源物質。 (5)用“并列比較法”掌握脂質的相關知識。 分類 特點 舉例 具體功能 元素組成 脂肪 儲存脂質 脂肪 ①生物體內儲存能量的物質；②維持體溫恒定；③減少內部器官摩擦和緩沖外界壓力 只有C、H、O 類脂 結構脂質 磷脂 是構成細胞膜、細胞器膜結構的重要組成成分 C、H、O、N、P 固醇 功能脂質 膽固醇、性激素、VD 與調節(jié)生物體的新陳代謝、生殖等有關 C、H、O (6)用“遷移法”和其他方法相結合掌握蛋白質的相關知識。 ①用“遷移法”和“咬文嚼字法”準確掌握氨基酸 “咬文嚼字法”即對教材中的一些概念、定律、結論等抓住關鍵字、詞來理解和掌握。該法尤其適于新學知識。 遷移應用化學知識，可知，要準確認識蛋白質的基本組成單位“氨基酸”，需從以下幾個方面入手：A．每種氨基酸至少含有一個—NH2和一個—COOH，那是因為有的氨基酸含有兩個—COOH，如谷氨酸；有的含有兩個—NH2，如賴氨酸。所以“至少”兩個字是不可省的；B．不同氨基酸具有不同的“R”基團，如把“R”基團具體化便是具體的氨基酸了，所以說，有大約20種R基團，就有約20種氨基酸了；C．一個—NH2和一個—COOH共同連接在同一個C原子上，屬于α氨基酸，是合成天然蛋白的氨基酸。 [例3]在下列物質中，有的屬于構成蛋白質的氨基酸，有的不是。若將其中構成蛋白質的氨基酸縮合成蛋白質，則其中含有的氨基、羧基和肽鍵的數(shù)目依次是 A．2、2、2 B．3、3、2 C．4、3、3 D．3、4、2 解析：用“并列比較法”解。首先依據(jù)氨基酸分子的結構通式判斷哪些是構成蛋白質的氨基酸，哪些不是。將上面五種物質與氨基酸的結構通式進行比較，就可知②不是氨基酸，④雖然是氨基酸，但不是構成蛋白質的氨基酸。然后再根據(jù)縮合反應的知識即可做出正確的判斷。 答案：A ②用“遷移法”和“圖解法”準確掌握蛋白質的合成以及蛋白質分子中氨基酸數(shù)目與肽鍵數(shù)、脫去水分子數(shù)、肽鍵數(shù)目等關系。 “圖解法”就是運用教材中的圖表或自己整理的圖表，幫助理解、記憶所學知識的方法。該法能將抽象直觀化，能將零散化整，在學習中經(jīng)常用到。 蛋白質是由許多氨基酸分子互相連接而成，氨基酸分子相結合的方式：脫水縮合，即一個氨基酸分子的羧基(—COOH)與另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接，同時失去一分子水的一種化學反應，連接兩個氨基酸分子的化學鍵叫肽鍵(—NH—CO—)。如下圖。 由圖知，2分子氨基酸脫水縮合而成的化合物，叫二肽。由3分子以上氨基酸分子縮合而成的，含有多個肽鍵的化合物，就叫多肽。多肽通常呈鏈狀結構，叫肽鏈。一個蛋白質分 子可以含有一條或幾條肽鏈。幾種數(shù)量關系見[例7]的解析。 [例4]下圖為胰島素分子的模式圖，其中α鏈由21個氨基酸縮合而成，β鏈由30個氨基酸縮合而成。已知有關氨基酸之間形成三個二硫鍵(－S—S—)時共脫去6個氫，并設所有氨基酸的平均分子量為a，請回答： (1)胰島素分子中至少含有氨基_________個，含有肽鍵_________個。 (2)該化合物是由氨基酸經(jīng)過_________，失去水分子而形成的，水分子中的氧來自于_________，氫來自于_________。 (3)胰島素分子的相對分子質量為_________。 (4)胰島素是一種蛋白質，其化學性質很多，試舉出一項：_________。 解析：用“遷移法”和“圖解法”解。遷移應用數(shù)學知識解該題。氨基酸經(jīng)脫水縮合形成肽鏈，至少在肽鏈的一端保留一個沒有發(fā)生縮合反應的氨基(—NH2)，在另一端保留一個羧基(—COOH)，通常不會形成環(huán)狀，不必考慮此種情況。所以兩條肽鏈，共至少含有兩個氨基。假設一條肽鏈由n1個氨基酸縮合而成，則形成的肽鍵數(shù)應為n1－1，另一條肽鏈由n2個氨基酸縮合而成，則形成肽鍵數(shù)為n2－1；依次，假設某蛋白質分子共有n個氨基酸縮合而成，有m條肽鏈，可推出形成的肽鍵數(shù)為n－m。 氨基酸的平均分子量為a，胰島素共由51個氨基酸縮合而成，形成肽鍵49個，則脫去水分子也應該是49分子，題干中明確指出形成二硫鍵共脫去6分子氫，所以胰島素的分子量應為51a－(4918)－6，得51a－888。 既然題中指出胰島素是蛋白質，則結合我們所學的化學知識中蛋白質的特性即可解答。 答案：(1)2 49 (2)縮合 羧基 氨基和羧基 (3)51a－888 (4)變性、凝固 點評：此題對知識的考查有一定的綜合性，要求對蛋白質的知識以及相關化學知識有扎實的掌握方能做答，且該題可以和后面許多章節(jié)的知識進行綜合，所以，對蛋白質的知識要必須深入理解和掌握。 ③用“圖解法”“并列比較法”和“觀察歸納法”理解蛋白質分子的多樣性和功能的關系 實驗已經(jīng)證明蛋白質是由氨基酸通過肽鍵連接而成的多肽鏈，再由一條或一條以上的多肽鏈按各自特殊方式組合成具有完整生物活性的分子。隨著肽鏈數(shù)目、氨基酸組成及其排列順序的不同，并具有不同的三組度空間結構就形成了不同的蛋白質。如下圖所示。 由以上分析可知，由于A．構成每種蛋白質所需氨基酸的種類不同；B．每個蛋白質分子中氨基酸的數(shù)目不等；C．氨基酸的排列順序變化多端；D．空間結構千差萬別，導致蛋白質分子的結構極其多樣。蛋白質分子結構的多樣性，導致蛋白質分子功能的多樣性。即結構與功能相統(tǒng)一的生物學科思想在此也有很好的體現(xiàn)。 下表為蛋白質的功能的分類比較 類別 功能 舉例 結構蛋白 許多蛋白質是構成細胞和生物體的成分 肌動蛋白、肌球蛋白 調節(jié)蛋白 對細胞和生物體的生命活動有重要的調節(jié)作用 蛋白類激素，如胰島素、生長激素 催化蛋白 細胞中各種化學反應的順利進行，即新陳代謝，離不開酶的催化 絕大多數(shù)的酶 運輸?shù)鞍? 實現(xiàn)某些物質通過細胞膜結構或物質在體內的轉移 細胞膜上的載體、血紅蛋白 免疫蛋白 對侵入人或高等動物體內的抗原物質有清除作用 抗體 據(jù)此，也就進一步理解了緒論中告訴我們的“蛋白質是生命活動的承擔者”的意義。 (7)用“并列比較法”掌握核酸的相關知識 。 核酸是細胞中另一種高分子化合物，存在于每個細胞中，由于最初是在細胞核中發(fā)現(xiàn)和分離出來，且呈酸性，因此叫核酸?，F(xiàn)已知，除了細胞核內存在外，也存在于細胞質中。 核酸的種類和分布 種類 化學名稱 基本組成單位 堿基種類 五碳糖 分布 DNA 脫氧核糖核酸 脫氧核糖核苷酸 A、T、C、G C5H10O4 主要存在于細胞核，線粒體、葉綠體中也有少量 RNA 核糖核酸 核糖核苷酸 A、U、C、G C5H10O5 主要存在于細胞質中 功能：核酸是一切生物的遺傳物質，但對每一種生物而言，其遺傳物質僅是一種，DNA或RNA，不可能兩種都承擔遺傳的功能。 2．解題障礙的突破 用“聯(lián)想對照法”解決化合物學習與生活實際應用相結合的問題。 “聯(lián)想對照法”是指針對背景材料或題干信息，迅速聯(lián)想到生活實際的情景，結合自己的一些感性認識再與所學知識對照分析，得出答案或結論的一種思維方法。該法多用于理論聯(lián)系生活、生產(chǎn)實際或用一些生活中的具體事例來說明生物學理論知識的習題中。該法也是學習掌握生物學知識的有效方法之一，因為我們人本身既是學習活動的主體又是學習活動的客體，學習時自然應該和自身多聯(lián)系一些，肯定會有助于學好生物學知識。 [例5]酷暑季節(jié)，室外作業(yè)的工人應多喝 A．鹽汽水 B．核酸型飲料 C．蛋白型飲料 D．純凈水 解析：用“聯(lián)想對照法”解。汗液的主要成分是水，也含有無機鹽和尿素等物質?？崾罴竟?jié)，室外作業(yè)的工人出汗多，水、無機鹽被排出，造成體內水、無機鹽的含量減少。失水過多，會脫水而危及生命。生物體內無機鹽離子必須保持一定的比例，這對維持細胞內的滲透壓和酸堿平衡很重要，這是生物體進行正常生命活動必要的條件。大量出汗后，除補充水分外，還應該補充無機鹽，所以應喝鹽汽水。答案：A 點評：該題緊密聯(lián)系生活實際，考查水和無機鹽的生理作用以及應用生物學基本知識分析和解決一些日常生活中的有關問題的能力。 [例6]醫(yī)生給低血糖休克病人在靜脈內注射50%的葡萄糖溶液，其目的主要是 A．供給全面營養(yǎng) B．供給能量 C．維持細胞的滲透壓 D．供給水分 解析：用“聯(lián)想對照法”解。葡萄糖是重要的能源物質。 答案：B [例7]嬰幼兒在陽光下活動有助于骨骼發(fā)育，有一個主要原因是陽光中的紫外線可促使人體皮膚中的某種物質的形成，而該種物質又可促使嬰幼兒對鈣的吸收，該物質是屬于 A．糖類 B．脂質 C．蛋白質 D．核酸 解析：用“聯(lián)想對照法”解。紫外線可使人體皮膚細胞中的7—脫氫膽固醇經(jīng)過一系列反應，轉變成了VD，而VD可促使人體對鈣的吸收。答案：B [例8]人體的肌肉主要是由蛋白質構成的，但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同，這是因為 A．肌細胞形狀不同 B．在人體的分布位置不同 C．支配其運動的神經(jīng)不同 D．構成肌細胞的蛋白質分子結構不同 解析：用“聯(lián)想對照法”解。 答案：D [例9]在玉米根毛細胞所含有的核苷酸中，含有堿基A、G、C、T的核苷酸共有 A．4種 B．5種 C．7種 D．8種 解析：用“層析綜合法”解。玉米根毛細胞中含有DNA和RNA。DNA的基本單位是脫氧核苷酸，依據(jù)所含堿基的不同分為脫氧腺苷酸(含堿基A)、脫氧鳥苷酸(含堿基G)、脫氧胞苷酸(含堿基C)、脫氧胸苷酸(含堿基T)。RNA的基本單位是核糖核苷酸，依據(jù)所含堿基的不同分為核糖腺苷酸(含堿基A)、核糖鳥苷酸(含堿基G)、核糖胞苷酸(含堿基C)、核糖尿苷酸(含堿基U)。本題中只有A、G、C、T四種堿基，對應有四種脫氧核苷酸、三種核糖核苷酸，一共七種核苷酸。 答案：C 【同步達綱練習】 1．在下圖的原生質各種成分比例圖中，唾液淀粉酶屬于成分 A．1和2 B．3 C．4 D．5 2．當生物體新陳代謝旺盛與生長迅速時，通常自由水/結合水的值為 A．不變化 B．降低 C．升高 D．波動 3．夏季，人在高溫作業(yè)或劇烈活動后，要喝淡鹽水；在患急性腸炎時，要及時注射生理鹽水；不慎受外傷后，用0．9%的鹽水清洗傷口。這樣做的主要目的依次為 ①降溫 ②維持水代謝的平衡 ③維持無機鹽代謝的平衡 ④消毒 ⑤是細胞的等滲溶液并有清潔作用 A．①②④ B．③②⑤ C．②③⑤ D．②③④ 4．細胞中脂肪的作用是 A．性激素的主要成分 B．儲能的主要物質 C．酶的主要成分 D．細胞膜的主要成分 5．(xx年上海高考題)蘇云金桿菌是一種對昆蟲有致病作用的細菌，其殺蟲活性物質主要是一類伴孢晶體蛋白。某亞種蘇云金桿菌產(chǎn)生的伴孢晶體蛋白含兩條多肽鏈，共由126個氨基酸組成，經(jīng)昆蟲腸液消化成毒性肽。 (1)該伴孢晶體蛋白中含有的肽鍵數(shù)是 A．123 B．124 C．125 D．126 (2)伴孢晶體蛋白消化成毒性肽所需的消化酶是 A．麥芽糖酶 B．淀粉酶 C．蛋白酶 D．脂肪酶 6．生物界在基本組成上的高度一致性表現(xiàn)在 ①組成生物體的化學元素基本一致 ②各種生物的核酸都相同 ③構成核酸的堿基都相同 ④各種生物體的蛋白質都相同 ⑤構成蛋白質的氨基酸都相同 A．①②④ B．①③⑤ C．②④⑤ D．①②③ 參考答案【同步達綱練習】 1．解析：用“直接判斷法”來解。答案：C 2．解析：用“推理法”來解。水在細胞內以自由水和結合水兩種形態(tài)存在，并且兩種形式的水存在著動態(tài)變化。自由水是新陳代謝過程中生化反應的良好溶劑，新陳代謝越旺盛，生化反應就越多，自由水含量也就升高。所以，結合水與自由水的比值就會下降。答案：C 3．解析：用“聯(lián)想法”來解。高溫作業(yè)或劇烈運動后必然有大量水分和無機鹽的散失，需補充，但該題落眼點應在淡鹽水的“鹽”上，要不然喝水即可；急性腸胃炎會導致病人大量脫水，所以需要補充的重點是水。 答案：B 4．解析：用“直接判斷法”來解。答案：B 5．解析：用“遷移法”和“直接判斷法”來解。答案：(1)B (2)C 6．解析：用“直接判斷法”來解。答案：B