专题一 生命的物质结构基础

张代林

1 概述

本专题是学习生物学的基础，在2004年广东高考生物试题中，所占的比例大约是10％左右。在综合考试中亦属于重点章节之一。本专题考查的重点是细胞结构、各种细胞器的功能、生物膜系统、细胞的全能性及与有丝分裂有关的知识，特别是生物膜的知识与特异细胞功能的结合，如选修教材中的抗体分泌与生物膜及细胞器的关系等。对该部分知识的考查以低中档题、选择题为主。

    本专题的知识可以和第三章生物的新陈代谢、第五章生物的生殖和发育、第六章遗传的物质基础、选修教材的人体的免疫、细胞工程及微生物发酵等知识进行学科内综合。在复习时要注意知识的内在联系，以细胞结构为核心放射到各部分知识，从而形成一定的知识模块，对于提高综合能力和应考会大有帮助。

2 本专题重难点、易混点要目

2.1 应激性、植物的向性、动物的趋性、反射、适应性和遗传性 

应激性是生物体对刺激（如光、温度、化学物质、机械运动、重力等）所发生的反应，是生命的基本特征之一。高等动物通过神经系统对外界各种刺激发生的有规律的反应，称为反射，反射是生物应激性的具体表现，完成反射需要有一个结构基础（反射弧），通过反射的调节，使高等动物能适应外界复杂变化的环境，使动物表现出适应性。植物没有神经系统，不能像动物那样通过反射来进行调节，植物所表现出的向性（向光性、向水性、向地性）、背地性及向肥性等，都是通过激素调节完成的，是植物应激性的具体表现。动物的趋性（如趋光性、趋化性等）也是动物应激性的表现。生物的应激性使生物体表现出与环境的高度适应，而这些适应的具体性状表现是由生物的遗传性决定的，即经过长期自然选择而形成的一种遗传的特性。

2.2 生命的物质基础和结构基础

    组成生物体的化学元素没有一种是在自然界中找不到的（这说明生物与非生物具有统一性的一面），但是各种化学元素的质量分数与自然界不同，由这些化学元素组成的化合物（如糖类、脂肪、蛋白质、核酸、水、无机盐等）本身不具有生命现象，但是当这些化合物按照一定的方式有序地组合在一起（构成生物体）时，就有可能表现出生命现象，这些细胞内的生命物质（原生质）可分化为细胞膜、细胞质和细胞核等部分。构成细胞的元素和化合物是生命的物质基础。细胞是体现生命现象的基本单位，如细胞膜是选择透过性膜，这就是细胞膜生命现象的具体体现。形形色色的生物通过细胞这个基本单位而统一起来（病毒除外），细胞是生命的结构基础，是生物体结构功能的基本单位。

2.3 生命活动的能源物质、主要能源物质、直接能源物质、高能化合物、贮存能量的物质和最终能源

    在生物体内，糖类、脂肪、蛋白质等有机物都能氧化分解释放能量，充当能源物质，在正常情况下主要分解糖类提供能量，因此，糖类是主要能源物质。在糖类供能不能满足需要时，可以氧化分解脂肪、进一步氧化蛋白质供能，而分解蛋白质供能时，会破坏了细胞的基本结构，最终可导致生命结束。ATP是生物体生命活动的直接能源，是一种高能化合物，磷酸肌酸是动物体内的另一种高能化合物，当体内的ATP含量由于消耗而过分减少时，可以将贮存的能量转移到ATP中供能；脂肪是生物体内贮存能量的物质。这些物质中的能量，都直接或间接地来自于绿色植物通过光合作用固定的太阳光能，所以，地球上生物体生命活动的最终能源是太阳光能。

2.4 氨基酸、多肽、肽键与蛋白质

    生物体内的氨基酸为α—氨基酸，氨基酸种类的不同取决于R基的结构组成，当有的氨基酸含有多个氨基（—NH₂）或多个羧基（—COOH）时，除了一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上外，其余的（氨基、羧基）都在R基上。

    当两个氨基酸在缩合形成二肽时，失去1分子水，因此n个氨基酸分子缩合成一条多肽链时，失去n－1分子水，形成n－1个肽键；同理n个氨基酸分子缩合成m条肽链时失去n－m个水分子，形成n－m个肽键。即失水数＝肽键数＝氨基酸总数－肽链数。    氨基酸缩合成多肽时，相邻的氨基酸的氨基和羧基缩合形成肽键，因此形成的一条多肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别在肽链的两端。

    一条或多条肽链通过一定的化学键（如胰岛素中的二硫键）连接在一起，形成非常复杂的空间结构，构成特定的蛋白质。组成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目不同、排列顺序不同和肽链的空间结构不同，导致了蛋白质分子具有多样性，但对于某种蛋白质则具有特定的氨基酸种类、数目、排列顺序和空间结构，这是蛋白质分子的特异性。

2.5 细胞的分裂、分化与全能性

    细胞分裂包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂，学习时要始终抓住染色体的变化规律，结合细胞分裂图，分清各个时期的规律特点。要学会把图示的信息转换成曲线上的信息。这也是能力考查的重点，如把细胞分裂图上的信息转换成曲线上的信息。能准确区别减数分裂和有丝分裂的不同点，如能识别二倍体生物减数分裂和有丝分裂图等。

    一个受精卵发育成一个多细胞生物，既有细胞的增殖过程，也有细胞的分化过程，细胞分化的实质是由于细胞基因在特定的时间和空间中选择性表达的结果。细胞具有全能性，这是因为每一个体细胞都含有本物种全套的遗传物质（但人体成熟的红细胞无细胞核）。已经高度分化的细胞，在理论上都能发育成完整生物体的可能，但是由于受到多方面因素的影响，这些细胞的全能性受到限制。动物细胞的全能性受到很大的限制，但是它的细胞核仍然保持着全能性。高度分化的植物细胞的全能性比较容易表达，如通过组织培养技术，可以把高度分化的植物细胞培养成一个植物体。

2.6 细胞的生物膜系统

真核细胞有一个复杂的膜系统，各种细胞器的膜和核膜、细胞膜在结构上都基本相同，它们统称为生物膜，均为选择透过性膜。真核细胞的生物膜约占细胞干重的70%—80%，最多的是内质网膜。生物膜主要是由磷脂和蛋白质分子组成，其基本骨架为磷脂双分子层，蛋白质分子覆盖、贯穿或镶嵌在磷脂双分子层中。生物膜不是固定不变的，而是经常处于动态变化之中，磷脂双分子层具有一定的流动性，其磷脂分子可以自由地移动，蛋白质分子也可以在磷脂双分子层中移动。其中需要注意的是内质网膜，它向外与细胞膜相连，向内与核膜的外膜相通，形成细胞内的管道运输系统。生物膜在结构和功能上是密切联系的。

2.6.1 生物膜在结构上的联系

  2.6.2 生物膜之间的转化关系

2.6.3 生物膜在功能上的联系（以分泌蛋白的合成为例）

2.7 真、原核细胞和病毒的比较

3 题例解读

【例1】（2004北京，2）新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是                                                                                       

A．主动运输、主动运输     B．内吞、主动运输

C．主动运输、内吞         D．被动运输、主动运输

【解析】此题考查物质进出细胞膜的方式，属于识记性知识。细胞膜为选择透过性膜，它可以让水分子自由通过，细胞要选择的离子和小分子可以以被动运输或主动运输的方式通过，除少数几种物质外，大多数物质是以主动运输的方式进出细胞，而不被选择的其他的离子和小分子不能通过，需要通过的大分子则以内吞和外排作用通过细胞膜。免疫球蛋白为大分子物质，以内吞作用进入细胞；半乳糖为小分子物质，以主动运输的方式进入细胞。

【答案】B

【例2】（2004广东，6）取生长健壮的小麦根尖，经过解离、漂洗、染色、制片过程，制成临时装片，放在显微镜下观察。欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期

A．应该选一个处于间期的细胞，持续观察它从间期到末期的全过程

B．如果在低倍镜下看不到细胞，可改用高倍物镜继续观察

C．如果在一个视野中不能看全各个时期，可移动装片从周围细胞中寻找

D．如果视野过暗，可以转动细准焦螺旋增加视野的亮度

【解析】此题考查的是实验“观察植物细胞的有丝分裂”有关知识。试题本身并不难，书中有现成的答案。但考生容易出现以下错误：①误以为所观察的材料仍为生活状态，处于间期的细胞能完成分裂，殊不知在解离时细胞就已死亡，细胞被定格在当时的分裂状态，因而错选A。②审题不严，把“欲观察到”理解为“欲看清”，错选B。实际上，在观察临时装片时，由于高倍镜的视野较小，往往在一个视野中不能看全各个时期，因此需要移动装片从周围细胞中寻找。

【答案】C

【例3】组成生物体某蛋白质的12种氨基酸的平均相对分子质量为128，一条含有100个肽键的多肽链的相对分子质量为

A．12928     B．11128     C．12800      D．11000

【解析】根据缩合的概念可知，该多肽链共有100个肽键，且是一条，故应由101个氨基酸分子缩合而成，同时脱去100分子水，因此据下列计算式：n·a－(n－m)·18＝101×128－(101－1)×18＝11128，可知本题正确答案为B。计算中往往容易忽略脱水这一知识点，而选A，即101×128＝12928，或不理解n个氨基酸缩合只能形成(n一1)个肽键而选C，即100×128＝12800或选D，即100×128－100×18＝11000。

【答案】B

【例4】从某腺体的细胞中，提取出附着有核糖体的内质网，放入含有放射性标记的氨基酸培养液中。培养液中含有核糖体和内质网完成其功能所需的物质和条件。很快连续取样，并分离核糖体和内质网。测定标记的氨基酸出现在核糖体和内质网中的情况，结果如右图所示。

（1）放射性氨基酸首先在核糖体上大量累积，最可能的是

                。

（2）放射性氨基酸继在核糖体上积累之后，在内质网中出现，且数量不断增多，最可能是　            。

（3）实验中，培养液相当于细胞中的　　　　。

（4）培养液还有　            对内质网运来的物质加工和分泌。

【解析】本题考查核糖体、内质网的作用。核糖体是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所，内质网是蛋白质运输的通道。在细胞内，游离在细胞质基质中的氨基酸首先进入核糖体，在核糖体内合成蛋白质，合成的蛋白质进入内质网，通过内质网运输到高尔基体进行加工并分泌出去。在整个实验中，培养液相当于细胞质基质，内含蛋白质合成等一系列的酶。

【答案】（1）核糖体是蛋白质合成的场所 （2）蛋白质进入内质网中 （3）细胞质基质（4）高尔基体