[转] 酶的化学本质就是蛋白质或RNA吗?
2015-05-21 18:49
    
本文转载自生物清风岭《酶的化学本质就是蛋白质或RNA吗?(人教必修1p82)》

1.问题的提出
  在新课标人教版高中生物教材中指出“酶是活细胞产生一类具有生物催化作用的有机物,其中绝大多数的酶是蛋白质。”在教材82页拓展中又提到“你想知道哪些RNA具有生物催化活性吗?是否还存在具有催化活性的DNA呢?”就这些问题,博主查到已有相关论文,但是很多同行始终还抱住老教材,无视新教材变化,毅然给学生以老的酶的定义。现摘录,以供大家参考。
  
2.人类对酶的化学本质的认识历经了三次飞跃。
2.1 第一次飞跃:
  1926年美国科学家J.Sumner从刀豆种子中提取了脲酶的结晶,并且通过化学实验证实了脲酶是一种蛋白质。J.Sumner因此荣获了1964年的诺贝尔化学奖。在此后的几十年中,人们所发现的几千种酶都是蛋白质,所以20世纪30年代,科学家对酶定义为:酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。
  有的酶为单纯蛋白质,其分子组成全为蛋白质,不含非蛋白质物质,如大多数水解酶类;有的酶为缀合蛋白质(结合蛋白质),其分子中除蛋白质外,还有非蛋白质物质,如氧化还原酶类。结合蛋白酶的蛋白质部分成为酶蛋白,非蛋白质部分成为辅酶或辅基,酶蛋白和辅基组成的完整分子成全酶。只有全酶方起催化作用,分开后的酶蛋白或辅酶皆无催化作用。有些辅酶和酶蛋白结合紧密,不易分开;有的辅酶和酶蛋白结合疏松,前者一般称为辅基,后者一般称为辅酶。辅酶是指直接参与催化反应中的有机物。按照近代意义,游离金属离子,如Mg2+﹑Mn2+等,不能称为辅酶,只能称为辅助因子,因为金属离子只是间接参与催化,有的仅仅是维持酶分子的——SH基的还原状态;有的只是帮助形成活性必需的立体构想。辅酶相同而酶蛋白不同的几种酶能催化同一种化学反应,但各作用于不同的底物。例如乳酸脱氢酶与苹果酸脱氢酶有同样的辅酶(NAD),但酶蛋白不同,它们虽然同样催化脱氢作用,但前者只能催化乳酸脱氢,而后者只能催化苹果酸脱氢。
  
2.2 第二次飞跃:
  20世纪80年代以来的科学研究表明,一些RNA也具有酶的催化作用。例如一种叫做RNasep的酶,这种酶是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的,科学家将这种酶的蛋白质完全出去以后,并且提高了Mg2+的浓度,他们发现留下来的RNA仍然具有与该种酶的催化活性。又如1982年,美国科罗拉大学T.ceeh等人发现了四膜虫的26SrRNA前体在鸟苷存在,但完全无蛋白质的情况下能进行自我拼接,因此T.ceeh首次提出了RNA具有酶活性的概念。1983年S.Altman和Pace的实验分别证实了T.ceeh的发现,1986年T.ceeh又发现了L19RNA也有经典的酶促作用的特征,并且L19RNA在催化过程中既有核糖核酸酶活性,又有RNA聚合酶活性,于是他得出L19RNA也是一种酶的结论。T.ceeh和S.Altman为此荣获1989年的诺贝尔化学奖。这以后发现的RNA催化剂愈来愈多,它们在tRNA﹑rRNA和mRNA的成熟以及其他一些重要生化反应中表现出催化活性。因此科学家又一次对酶定义为:酶是活细胞产生的具有生物催化功能的有机物,其中大部分是蛋白质,少数是RNA。
  
2.3 第三次飞跃:
  1994年G.Toyce等人的研究证实了具有酶活性的DNA的存在。最小的DNA催化剂是由47个核苷酸组成的单链DNA——E47,用于连接两段底物DNA:S1和S2,结果出现预期的连接产物。产物的形成还需要S1的3′—磷酸基团被活化。由E47催化S1和S2的连接反应 比无模板的情况至少快1015倍,这样使人们认识到除了蛋白质和RNA具有酶的功能外,某些DNA也具有酶的功能,实现了人类对酶的化学本质认识的第三次飞跃。所以科学家再次对酶定义为:酶是活细胞产生的具有生物催化功能的有机物,其中大部分是蛋白质,少数是RNA或DNA。

世界上首次发现最先起源的生命物质—-酶性DNA
  湖南师范大学生物系王身立、陈嘉勤和禹宽平首次发现,生物的遗传物质脱氧核糖酸(DNA)具有酶的活性,使人类对酶的化学本质认识大大推进了一步,此项成果最先发表于1995年6月出版的《湖南师范大学学报自然科学》杂志。王身立教授等人发现,从高等植物绿豆幼苗中提取有DNA具有分解萘酯活性,而且严格的实验方法排除了DNA所含蛋白质杂质以及其他因素的作用,从而确证DNA具有酶活性,并命名为Deoxyribozyme(酶性DNA)。酶性DNA的发现,这是人类对酶的化学本质认识的第三次飞跃。酶性DNA的发现,还提示DNA可能是最先起源的生命物质(先于RNA和蛋白质),这对生命起源的认识也是一项重要进展。

资料来源
酶的化学本质--《生物学教学》2009年11期
DNA也有催化活性-《生物学通报》1997年第12期
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[转] 染色体的复制不是同步的
2013-12-28 17:34
    

DNA复制的特点:

半保留复制

边解旋边复制

多起点

 

1.研究发现,在细胞有丝分裂间期,染色体复制并不是同步进行的,即有的先完成复制,有的后完成复制。下图中能准确反映有丝分裂间期染色体数目变化的是(注:纵轴为染色体数目,横轴为时间)          (  )
  


 

解析:染色体数目的确定标准是着丝点的数目,在细胞分裂间期染色体复制过程中,着丝点的数目没有变化,所以染色体的数目也不发生变化。
  答案:A


 

2.培养某哺乳动物胚胎干细胞,测量其细胞周期为G1期(DNA合成准备期)10h、S期(DNA合成期)8h、G2期(纺锤丝形成准备期)4h,分裂期2h。一个细胞DNA相对含量和细胞数的关系如下图所示。若在培养液中加入DNA聚合酶抑制剂培养30h,再更换到不含DNA聚合酶抑制剂的培养液中培养4h。结果一个细胞的DNA相对量和细胞数的关系最符合(    )


【参考答案】C

首先,要理解试题题干中曲线图的含义,横坐标表示一个细胞中DNA的相对含量,在有丝分裂的过程中,各时期DNA含量分别如下:G12nS2n4nG2期和M4n;也就意味着横坐标的(20)点代表G1期,(20)→(40)这一段代表S期,(40)这一点代表G2期和M期。

其次,要理解题干中的“在含有DNA聚合酶抑制剂的培养液中培养30h”的结果:由于DNA聚合酶抑制剂的作用,几乎所有的细胞都将先后做好DNA合成的准备停留在由G1期迈入S期的门槛上。

最后,要理解题干中的“在不含DNA聚合酶抑制剂的培养液中培养4h”的结果:尽管S期占8h,但是这样的培养就会使绝大多数细胞处于S期,反映到曲线中就是图C

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[转] 酶如何降低化学反应的活化能?
2013-12-28 17:22
    

化学反应时必定会经过一个过渡态——活化络合物。过渡态具有比反应物分子和生成物分子都要高的势能。所以,相互碰撞的分子必须具有足够的能量,才能使分子由反应物分子的低势能转化为过渡态的高势能。这就是活化能的实质。催化剂的实质就是与反应物分子结合,改变过渡态的势能。酶可以很大程度的降低过渡态的势能,所以可以大幅度的降低活化能。


 

降低活化能为什么可以提高反应速率?

啥也别说了,看图:


 

细胞中直接供能的一定是ATP吗?

细胞中绝大多数过程都靠ATP直接提供能量,但也有例外。比如说小肠绒毛主动运输葡萄糖进入细胞内时,利用的能量是Na+浓度梯度形成的扩散势能。而不是ATP。正常情况下,细胞外Na+浓度总是高于细胞内,所以,在细胞内外存在着Na+的扩散势能。小肠绒毛细胞主动运输的载体需要在Na+顺浓度梯度从细胞外扩散到细胞内时,“捎带着”把葡萄糖转运到细胞内。(如下图)那么细胞内的Na+浓度是否会不断升高呢?当然不会,因为还有一些主动运输的载体蛋白在不断的消耗ATPNa+运送到细胞之外。所以,小肠绒毛主动运输吸收葡萄糖时,ATP是间接的提供能量。


 

如何记住呼吸作用和光合作用的过程?

记忆呼吸作用的过程和场所常常令许多学生头疼,其实,循序渐进,结合已有的知识逐步增加新的知识非常容易记忆。

我们可以先记忆有氧呼吸总反应式。再利用总反应式结合图示记忆反应步骤,最后利用图形记忆反应场所。

记忆呼吸总反应式方法:

反应式:

6O2+C6H12O6+6H2O6CO2+12H2O

我们已知的知识:吸氧呼二氧化碳。

在此基础上我们需要增加记忆:消耗有机物,生成物中还有水。这很好记,因为有机化合物燃烧都会产生二氧化碳和水的。至于配平问题,可比化学中的容易的多哦!唯一麻烦的是,现在教材中再反应物中加入了6个水分子,所以在后来的生成物中也多了6分子水。

记住了总反应式,就能根据总反应式,利用下图来记忆过程了。

细胞的代谢(包括细胞中的能量流动和物质变化)答疑 - 无常道 - 道无常道

 

从图中很容易看出:最上面的三个物质是总反应式的反应物,最下面的两个物质是总反应式的生成物。丙酮酸和[H]是中间产物。第一第二阶段通过丙酮酸这个中间产物,葡萄糖与水反应生成了二氧化碳和[H],其中水是在第二阶段参与反应的。第三阶段是反应物中的氧气和中间产物[H]反应生成了水。

结合总反应式,我们可以发现:有氧呼吸的第一和第二阶段是葡萄糖与水反应产生CO2的过程。根据葡萄糖的分子式和6分子CO2比较得出两点:1.还会余下一些H,所以前两阶段产生[H]2.多了6O,因为第二阶段消耗了水。至此,通过在总反应式上增加一些知识点已经可以记住第一阶段和第二阶段的反应了。而第三阶段则是氧气参与反应生成水的过程。氧气需要与前两阶段生成的[H]反应生成水,可联想化学中氢氧反应生成水来记忆。所以,记忆这部分内容的关键是记住两个中间产物:丙酮酸和[H]余下的知识可根据已有知识联想记忆。

最后是图示记忆反应场所。上图中那个细胞结构是线粒体,线粒体中的外膜、内膜和基质都可清楚看到;线粒体外是细胞质基质;图中的①②③分别代表有氧呼吸的第一、第二和第三阶段发生的化学变化;通过图我们可以记住:发生在细胞质基质,发生在线粒体基质,发生在线粒体内膜。

如果有时间,把这个图中的各种物质和线粒体的位置画出来,自己连线示意反应过程和反应场所应该会收到更好的记忆效果。

无氧呼吸的过程和场所可根据有氧呼吸记忆。在线粒体外的细胞质基质中,如果缺乏氧气,丙酮酸和[H]会反应生成乙醇和CO2或者生成乳酸。你可以在图上标注出来,增强记忆。

光合作用也可以用这种方法来复习,光合作用图解如下:


 

 若已经记住了呼吸作用的总反应式,可以发现光合作用和呼吸作用两个总反应式大致是相反的(不知道光合作用总反应式?翻书去!)。记忆难度并不大。上述图示上方的两个物质就是总反应式的反应物,下方的两个物质就是总反应式的生成物。其过程可以分解为“物质变化”和“ATP循环”两部分记忆。光反应的物质变化为“水分解为[H]和氧气”。可以联想到与呼吸作用第三阶段正好相反。暗反应的物质变化为“二氧化碳通过形成三碳化合物的中间产物与[H]反应生成糖”。联想呼吸作用,会发现正好和呼吸作用第一第二阶段的反应相反:呼吸作用这两阶段糖经过中间产物丙酮酸(含有三个碳)与水反应生成二氧化碳和[H]。不同的是,光合作用生成三碳化合物是通过与五碳化合物反应形成的,而三碳化合物转化为糖后有一部分又转化成了五碳化合物。记住了物质变化,再根据ATPADP相互转化的知识可记忆光反应吸收能量ATP合成,暗反应的还原阶段消耗能量ATP分解。

还可以进一步联系化学知识:光反应主要是水分解,类似于电解,区别在于不生成氢气,而是生成[H]。暗反应是二氧化碳和[H]反应生成糖,三碳化合物和五碳化合物的循环类似于催化剂发挥作用。

为什么有氧条件下丙酮酸进入线粒体进行有氧呼吸,无氧条件下却在细胞质基质进行无氧呼吸?

有氧呼吸的第三阶段是氧气和[H]生成水。此过程同时会导致H+由线粒体基质运输到内外膜之间的空隙中。丙酮酸进入线粒体内膜需要H+从外向内扩散提供动力。(如下图)所以氧气充足时,有氧呼吸的第三阶段进行,有利于丙酮酸转运到线粒体基质中进一步分解。相反,若有氧呼吸第三阶段不进行,内外膜之间的H+浓度下降,丙酮酸无法进入线粒体内膜。则第一阶段产生的丙酮酸和[H]在细胞质基质中反应生成酒精和CO2或者生成乳酸。


 

为什么有氧呼吸时,无氧呼吸会被抑制呢?首先因为丙酮酸、[H]ADPPi这些无氧呼吸第二阶段所需的反应物被大量消耗。同时有氧呼吸产生大量ATP,并使ADPPi含量下降,这会抑制有氧呼吸第一阶段,导致丙酮酸和[H]浓度进一步下降。所以随着氧气浓度的增加,无氧呼吸会逐渐减弱,直至几乎完全不进行。

有氧呼吸产生的O2量必定和CO2量相等么?

我们通常说有氧呼吸消耗的O2量和产生的CO2量相等是针对以葡萄糖作为底物(反应物)而言的。实际上有氧呼吸的底物还可能是脂肪或者氨基酸。脂肪分子中O含量远远低于葡萄糖,多数氨基酸的分子O含量也低于糖类,所以反应需要消耗更多的O2,使消耗O的数量多于产生的CO2数量。

线粒体内膜为什么会向内折叠形成嵴?

有氧呼吸的第三阶段在线粒体内膜进行,线粒体内膜上固定着大量酶。此处ATP的合成过程既需要内膜上的酶,也需要内膜的完整结构。由于有氧呼吸第三阶段产生的能量最多,所以,内膜向内折叠增大了内膜面积,也就增大了ATP的合成速度。这为细胞中ATP的快速供应提供了结构上的支持。

叶绿体基粒为什么由许多类囊体堆叠而成?

类囊体是由膜形成的袋子似的(囊状)结构。这使膜面积大大增加。叶绿体中光合作用的色素就分布在类囊体的膜上,广大的膜面积为光能的充分吸收提供了可能。类囊体的膜上还有ATP合成相关的酶,此处ATP的合成不但需要膜上的酶也依赖于膜的结构。水在光下的分解也依赖于类囊体膜结构和膜吸收的光能。所以,广大的膜面积使得ATP合成和水在光下分解所需的能量和条件都得到了保证。

为什么光合色素在滤纸上的扩散速度不同?

不同色素在层析液中溶解度不同,在水中的溶解度也不同。滤纸条中的纤维素会吸附一些水分。当层析液沿着滤纸条扩散时,色素会不断经历溶入滤纸条吸附的水分和被层析液洗出的过程。所以,在水中溶解度越高,在层析液中溶解度越低,就越容易受到这个过程的阻碍,扩散的速度也就越慢。这就是不同色素在滤纸条上扩散速度不同的根本原因。
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肝细胞的细胞周期?!
2013-03-06 22:43
    

博文背景:昨晚晚自习值班是被问问题最多的一次,从食堂一出来就被抓住一直问到教研组,再问到差点晚自习迟到,没想到晚自习一开始又被各种问题轰炸到结束为止,大脑差点死机了。不过很开心,至少说明了我达到了让大家对生物这门课保持兴趣或至少不讨厌的初级教学目标。不过也很惭愧,昨晚被多次问到卡机,说明刚踏上教师岗位的我做题能力还有待加强。今后也欢迎各位继续拿问题来帮助我升级!

 

言归正传,昨晚“印象深刻”的三题分别是:减数分裂(因为还未且本学期都不会学到,因此我私下回答你们了),低等植物怎么分裂的(在课外题统一回答中我把例题的每个选项都解释了,低等植物的中心体是参与纺锤丝形成的,后面的步骤和高等植物差不多),昨晚真正困惑我的是ZGY同学提出的“必修一P112 6-1中的肝细胞分裂间期21h,分裂期1h,细胞周期22h”这一数据与我上课说的“连续分裂的细胞才表现出周期性,我们才考虑它的细胞周期”,以及“分化后的细胞通常不再分裂,即不会表现出细胞周期”似乎冲突,他们是怎么测出肝细胞细胞周期的呢?

 

首先,能够仔细阅读并思考找到的疑点,值得肯定。之所以有这篇博文,是因为我也在这问题上较真了!好吧,我要说的是我在备课的时候也看到这组数据并对同样的问题提出了疑问,但是我又看到了下面一行写到的人的宫颈癌细胞,于是我简单粗暴地把上述问题简化成这个是癌化后的肝细胞,因为癌细胞突破了分裂限制,能够无限分裂增殖,那么这样癌化后的肝细胞自然能测出细胞周期。我成功地说服了我自己,汗颜!

 

但是昨晚解释完之后我在回宿舍的路上一直耿耿于怀,因为我忽然想到,癌化的肝细胞在人教版的材料中不应该会被如此草率地描述为人的肝细胞;另外我还想到读研期间我的舍友一直在做乙肝病毒的细胞模型,如果肝细胞不能继续分裂,那他的细胞怎么增殖的?!进一步扩展到肝移植供体的肝脏似乎还可以再长大一些,这又是怎么回事?!好吧,被实验室折磨过的理科生自问自答式思维无限扩展条件反射综合征又开始了!

 

经过搜索,发现网上多数相关问题的答案是肝细胞属于高度分化的细胞,不表现出分裂行为(细胞周期)好吧,看来在高中阶段,似乎这种解释很流行!但是也有人提出不同观点:“肝细胞属于暂不增殖细胞群,再如肾小管上皮细胞、甲状腺滤泡上皮细胞。它们是分化的,并执行特定功能的细胞,在通常情况下处于G0期,故又称G0期细胞。在某种刺激下,这些细胞重新进入细胞周期。如肝部分切除术后,剩余的肝细胞迅速分裂”,同时有人提到“经过大量的文献报道证明,学术界已公认肝细胞G1期在6~12h,S期在6~8h,G2期在4hM1h”。

 

搜索读研期间的文献笔记,发现这样一篇文献《丙型肝炎病毒NS4BLO2肝细胞细胞周期及cyclinD1表达的影响  The effect of non-structural protein 4B of hepatitis C virus on LO2 cell proliferation and expression of cyclinD1 in vitro》,再加上其参考文献等辅助资料可以确定肝细胞是有细胞周期的。至此又到了查房时间,于是没有继续深究了。

 

较真有时是不错的一种精神,但要适时适度。对于高中阶段,并不是所有人都需要对每一个知识点通盘掌握,最好结合实际情况和自身兴趣,比如对于上述相关内容,推荐了解以下几点就行:

 

1.什么叫细胞周期?各阶段的主要变化是什么?

细胞周期是指连续分裂细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的时期和顺序变化;

1) G1:主要特征是合成一定数量的RNA和某些专一性的蛋白质(触发蛋白)

2) SDNA复制是S期的主要特征。此外,也合成组蛋白和非组蛋白;

3) G2: 1个细胞核的DNA含量由2n变为4n;细胞在此期中要合成某些蛋白质;

4) M:核分裂和胞质分裂。

 

2.从增殖的角度来看,可将高等动物的细胞分为三类:①连续分裂细胞,在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞,如表皮生发层细胞(形成层)、根尖分生区细胞(生长点)、部分骨髓细胞(干细胞)、受精卵等。②休眠细胞暂不分裂,但在适当的刺激下可重新进入细胞周期,称G0期细胞,如淋巴细胞、细胞等。③不分裂细胞,指不可逆地脱离细胞周期,不再分裂的细胞,又称终端细胞,如神经、肌肉、多形核细胞等等。

 

3细胞周期的时间长短与物种的细胞类型有关,如:小鼠十二指肠上皮细胞的周期为10小时,人类胃上皮细胞24小时,骨髓细胞18小时,培养的人了成纤维细胞18小时,CHO细胞14小时(不要问我为什么和我上课说的24h不一样,CHO细胞作为使用极为广泛的工程细胞,已经被改造出非常多种细胞系,我用的CHO细胞就有很多种,每种都不太一样,即使同一种,细胞周期也受体外培养环境和营养液成分的影响而长短不一),HeLa细胞21小时。不同类型细胞的G1长短不同,是造成细胞周期差异的主要原因

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答LSH同学“为什么构成蛋白质的氨基酸具有相似的结构?”
2013-02-25 21:57
    

这个问题与另外一位同学的问题“构成蛋白质的氨基酸到底有几种”可以并作一起回答。

我在上课时曾经说过,氨基酸的种类有很多种,但在生物学中构成蛋白质的氨基酸仅有二十几种

这主要是因为定义上的区别,在有机化学中氨基酸的定义是:从结构上看,氨基酸是氨基取代了羧酸分子中羟基上的氢原子而形成的取代羧酸,包括a-氨基酸,β-氨基酸,γ-氨基酸,D-氨基酸等。而在生物化学中我们强调的氨基酸主要指构成蛋白质的氨基酸,蛋白质水解后可以得到氨基酸且得到的均为a-氨基酸,即分子中氨基和羧基连接到同一个碳原子上的氨基酸(请联系氨基酸的结构通式相关内容加以理解,可明白为什么构成蛋白质的氨基酸具有相似的结构)。

我在上课时还提到过密码子的概念,有生物兴趣小组的同学翻阅必修2相关内容时发现,密码子表仅能编译20种氨基酸,查阅普通生物学发现“蛋白质是结构和功能都极为多种多样的分子,然而所有的蛋白质都仅由20种氨基酸所组成。”由此产生疑问,构成蛋白质的氨基酸究竟是20种还是20多种。

对于此问题查阅资料后给你的回答是,氨基酸的种类有很多种,但在生物学中构成蛋白质的氨基酸有二十多种,其中不常见的氨基酸是由常见的20种氨基酸转化而来

 

详细资料参考 安徽省临泉第二中学 蒋世禄 & 江苏省苏州卫生职业技术学院 孙晓燕 所发文章。

各版本的教材的说法


有机化学基础

从结构上看,氨基酸是氨基取代了羧酸分子中烃基上的氢原子形成的取代羧酸。蛋白质水解后可以得到氨基酸且得到的均为α–氨基酸,即分子中氨基和羧基连在同一个碳原子上的氨基酸。构成蛋白质的氨基酸有20种,其中八种必需氨基酸。


普通生物学

蛋白质是结构和功能都极为多种多样的分子,然而所有的蛋白质都仅由20种氨基酸所组成。


生物化学

从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种,但是参与蛋白质组成的常见氨基酸或称基本氨基酸只有20种。此外,在某些蛋白质中还存在若干种不常见的蛋白质氨基酸。也就是说组成蛋白质的氨基酸包括20种常见的蛋白质氨基酸(或称基本氨基酸)和一些不常见的蛋白质氨基酸(不常见的蛋白质氨基酸都是由相应的常见氨基酸经修饰而来的)。所以组成蛋白质的氨基酸应该多于20种(该书P128列出了10多种不常见的蛋白质氨基酸),只不过常见的或者说基本的只有20种,这20种都是α–氨基酸(确切的说应该是19种α–氨基酸,因为脯氨酸与一般的α–氨基酸不同,它没有自由的α–氨基,属于α–亚氨基酸,可以看成是α–氨基酸的侧链取代了自身氨基上的一个氢原子而形成的杂环结构)。其他不常见的蛋白质氨基酸也是α–氨基酸或α–亚氨基酸。


有机化学

氨基酸目前知道的已超过100种(即有100种以上的不同R基),但在生物体内作为合成蛋白质的原料只有20种。由蛋白质分解得到的其他氨基酸都是生物体用20种氨基酸作为原料,合成了整个蛋白质分子后在加工形成的。

因此,从上述各个版本教材的说法可以看出,从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种,构成蛋白质的氨基酸不止20种(大概有30多种)。其中基本的或者说常见的氨基酸,作为合成蛋白质的原料只有20种,由蛋白质分解得到的其他氨基酸都是生物体用20种氨基酸作为原料,合成了整个蛋白质分子后再加工形成的。其中这20种常见的氨基酸除脯氨酸外都是α–氨基酸(脯氨酸为α–亚氨基酸)。其他不常见的蛋白质氨基酸也是α–氨基酸或α–亚氨基酸。

另外有资料(生物化学原理)表明,已经发现了第21种和第22种氨基酸。含硒半胱氨酸作为第21种标准的氨基酸,它存在于一些特殊的蛋白质分子之中,如细菌的甲酸脱氢酶、哺乳动物的谷胱甘肽过氧化物酶和含有多个含硒半胱氨酸残基(7~10个)硒蛋白等,这些蛋白统称为含硒蛋白。吡咯赖胺酸是于2002年才发现的第22种标准的氨基酸。

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必修一课外习题答疑汇总
2013-02-24 20:55
    

今后同学们课后邮件或短信提问的问题,我会在这个帖子里统一回答,以避免混乱,同时也方便大家查阅、分享一些经典题目。

如果对解答的内容存在疑问欢迎批评指正,做到互相学习,共同提高!

 

1.若 乙 中3个圆圈代表3种生物生存的空间范围时,则最容易绝灭的生物是( )

答案为 a!

圆圈代表生物的生态位
乙图中a完全被c包围,如果a的竞争能力弱于c就会被淘汰导致灭绝,这个叫做竞争排除原理。
如果a竞争能力大于c在a所在的区域内就没有c,这样abc都不会被淘汰。
这样一来a灭绝的概率最大了。

2. 对于同一个体生物来说,下列细胞中,其细胞膜的成分中蛋白质的种类和数量最多的是
A分生区细胞   B成熟区细胞   C伸长区细胞 D表皮细胞

答案为 B

选B成熟区,根尖的伸长区细胞,成熟区细胞等都是由分生区细胞分化而来的,其中根尖成熟区细胞是吸收水和矿质元素的主要场所,其表面有至少14种载体蛋白,因为根对矿质素的吸收是主动运输过程,所以成熟区细胞的蛋白质种类和数量最多。

3.下列关于动、植物细胞结构的说法正确的是

A.都有细胞膜、细胞核、线粒体和高尔基体 B.细胞壁、叶绿体和液泡是植物细胞特有的结构 C.中心体是动物细胞特有的结构 D.中心体与动物和某些植物细胞的有丝分裂有关

答案为 D

不同的细胞结构不同,所含有的细胞器种类也有区别,如中心体存在于动物和某些植物细胞内与细胞的有丝分裂有关。

本题需要注意A选项中的特例哺乳动物的成熟红细胞中就没有细胞核、线粒体和高尔基体等细胞器。

 

 

 

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某些酶可以是RNA或DNA?
2013-01-25 16:20
    

本次期末考试题中24题C选项提到某些酶可以是RNA或DNA,这种说法其实是不准确的,因此可以认为答案A、C的说法都是错的。以下为详细的解释:

酶作为化学催化剂,需要有两点重要的元素以保证其高效性和特异性:与底物互补的构象和活性催化位点

DNA的稳定形态是双链螺旋结构,而且是直链或者高度螺旋化的染色体结构,所谓的与底物互补的构象根本无从谈起,相比之下,蛋白和RNA都可以拥有多样的结构,可以很好地与底物结合进行催化。另一方面,DNA暴露在外的全都是磷酸基团,相比于蛋白质的20种氨基酸以及各样的磷酸化修饰,还有RNA好歹也可以有4种碱基暴露在外,DNA可以说没有催化位点的存在,根本无法想象它的催化活性。(内容参考百度知道)

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[转] 高尔基体在植物细胞和动物细胞功能不一样吗?!
2013-01-22 22:23
    

本文转载自思想的芦苇《高尔基体在植物细胞和动物细胞功能不一样吗?》           

           看到许多教辅资料上说,植物细胞和动物细胞功能不一样的细胞器是高尔基体。由此衍生出了这样的认识:在动物细胞内,高尔基体与细胞的分泌物(分泌蛋白等)的形成有关;在植物细胞内,与植物细胞细胞壁的形成有关。这样的叙述在老教材也见过。但问题是现在的新教材早不这样说了。很多老师还在墨守成规。

           高尔基体是对内质网发送来的蛋白质进行加工,分类和包装的“车间”和“发送站”.,这个功能是植物和动物细胞的共性,而不是动物细胞的专利!但我们许多老师却认为这是针对动物细胞而言的。事实上,对于植物细胞,即使没有分泌蛋白质的功能,它的高尔基体依然承担着对内质网发来的其他蛋白质进行分类,加工,包装和运输的功能。说到这里自然要说一下,需要经过高尔基体分类加工包装的蛋白质究竟有哪些?是不是只有分泌到细胞外的蛋白质?显然不是!除了分泌性蛋白质之外,很多质膜上的蛋白质,溶酶体中的酸性水解酶以及胶原纤维等胞外基质成分也都是通过高尔基体完成其加工和定向运输的。所以教材上说的“高尔基体是对内质网发送来的蛋白质进行加工,分类和包装的“车间”和“发送站””这句话同样适用于植物细胞,在此基础上可以再加上“高尔基体还与植物细胞细胞壁的形成有关”。

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[转] “渗透作用”疑问解析
2013-01-16 20:38
    

 

一、渗透作用只发生在有中央大液泡的植物细胞中吗?

不是。渗透作用是水分或其它溶剂分子通过半透膜的扩散现象,渗透作用的产生必须具备两个条件:一是具有半透膜,二是半透膜两侧具有溶液浓度差。只要具备这两个条件的任何活细胞都可以进行渗透作用。如人体细胞虽然没有液泡,但具有细胞膜,将人体细胞放在一定浓度的外界溶液中,细胞内液与外界溶液存在浓度差时,也会发生渗透作用,引起细胞失水或吸水。例如,制作人口腔上皮细胞装片时,要把取出的细胞放在人体的等渗溶液(0.9%的生理盐水),目的就是为了防止渗透作用导致细胞失水或吸水,从而失去正常的形态。当然人体细胞没有细胞壁,渗透作用不会发生质壁分离和质壁分离复原现象。此外,微生物中如细菌、放线菌也没有液泡,但同样可以进行渗透作用,利用高渗溶液进行防腐的原理就是使微生物细胞通过渗透作用失水而死亡。

二、在课本渗透作用的演示实验中,当液面不再升高了,那么渗透计内外液体的浓度相等吗?

不会相等。在渗透吸水的演示实验中要用到渗透计,当把装30%蔗糖溶液的渗透计放入盛有清水的烧杯中,水分子便通过半透膜向渗透计中渗透,渗透计中的液面升高,当液面升高到一定程度后不再升高时;通过半透膜进出渗透计的水分子相等,处于动态平衡状态。此时,如果认为液面不升高是渗透计内外液体的浓度相等,这显然是错误的。原因是:蔗糖分子的体积大于半透膜上的小孔,它是不可能到渗透计外面来的,所以渗透计内外的液体浓度是不可能相等的。正确的解释是:渗透计中的液面升高时,液体产生的静水压也随之变大,当静水压增大到和渗透压相等时(二者的方向相反,静水压向外、渗透压向内),通过半透膜进出渗透计的水分子相等,因此,液面就不再升高了。

三、将一个细胞放入与其细胞液浓度相同的液体中,则细胞既不吸水也不失水吗?

不一定。课本中的结论:当细胞液浓度大于土壤溶液浓度时,细胞吸水;当细胞液浓度小于土壤溶液浓度时,细胞失水;当细胞液浓度等于土壤溶液浓度时,细胞既不吸水,也不失水。课本上的这个结论是在溶质分子不能透过半透膜,只允许溶剂通过半透膜的前提下得出的。如果允许溶质分子也通过半透膜的话,那就是另一番现象了。例如,把一个细胞液浓度为10%的植物活细胞放入浓度为15%的KNO3溶液中,刚开始时,细胞外液大于细胞内液,细胞失水,出现质壁分离现象。但由于K+和NO3-是植物细胞中所需要的,细胞膜为选择透过性膜,离子可以通过主动运输进入到植物细胞中,从而使细胞内的浓度增大,造成细胞外液小于细胞内液的情境,细胞转而吸水。也就是说,细胞出现质壁分离复原现象。由此可见,细胞吸水还是失水除了与细胞内外溶液的浓度差有关外,还与溶液的性质,以及溶液中物质出入细胞的方式有关。

例1、如图所示的渗透装置中,玻璃缸中为清水,大小不等的透析袋中为等浓度的蔗糖溶液,上端分别接上口径相同的小玻璃管。初始时,左右玻璃管内液面高度相同,当玻璃管中液面不再上升时,下面的描述正确的是()。

A. 两玻璃管中液面高度一致

B. 最终两透析袋中蔗糖溶液浓度相等

C. 左边玻璃管中液面较高

D. 右边玻璃管中液面较高

解析:很多学生认为通过渗透作用两透析袋中的蔗糖溶液浓度相等,没有注意两透析袋大小不等,而错选了A或B项。试想,此装置中半透膜两侧的溶液始终存在着浓度差,小玻璃管内液面能一直上升吗?不能。玻璃管内的液面上升到一定高度就会停止,此时,半透膜内外两侧溶液的浓度差产生的吸水力等于玻璃管内液柱产生的压力,达到平衡状态,液柱不再升高。题目中左右两透析袋内外溶液浓度差相等,产生的吸水力相等,即单位时间、单位体积吸水量相等。右边透析袋体积大,故吸水多,液柱上升较高,故排除A、C。由课本演示实验可知,在达到平衡时,左侧透析袋两侧溶液的浓度差产生的吸收力等于左侧液柱产生的压力;右侧透析袋两侧溶液的浓度差产生的吸水力等于右侧液柱产生的压力;且右侧液柱比左侧液柱高,透析袋外皆为清水,故右侧透析袋内溶液浓度高。

答案:D。

 

本文转载自人生如梦《“渗透作用”疑问解析》

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[转] 叶绿素的荧光现象和磷光现象
2013-01-13 11:28
    

叶绿素的可见光波段的吸收光谱,在蓝光和红光处各有一显著的吸收峰。

吸收峰的位置和消光值的大小随叶绿素种类不同而有所不同。叶绿素a最大的吸收光的波长在420-663nm,叶绿素b 的最大吸收波长范围在460-645nm。当叶绿素分子位于叶绿体膜上时,由于叶绿素与膜蛋白的相互作用,会使光吸收的特性稍有改变。



叶绿素的酒精溶液在透射光下为翠绿色,而在反射光下为棕红色。
这个红
光就是叶绿素受光激发后发射的荧光。这个现象就是荧光现象

其主要原理是由于叶绿素有两个不同的吸收峰。叶绿素吸收光的能力极强,如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间,可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。因此,在光谱上就出现了黑线或暗带,这种光谱叫吸收光谱。叶绿素吸收光谱的最强区域有两个:一个是在波长为640nm-660nm的红光部分,另一个在波长为430nm-450nm的蓝紫光部分。对其他光吸收较少,其中对绿光吸收最少,由于叶绿素吸收绿光最少,所以叶绿素的溶液呈绿色。叶绿素的丙酮提取液在透射光下是翠绿色的,而在反射光下是棕红色的。 叶绿素溶液的荧光可达吸收光的10%左右。而鲜叶的荧光程度较低,指占其吸收光的0.1%-1%左右。荧光效应在植物生理学中有广泛的应用。用这个效应可以研究植物的抗逆生理。因为在逆境下,植物的叶绿素会发生变换,研究其荧光,可以作为植物受逆境胁迫程度的指标。

另外,还有一个磷光效应。就是当荧光出现后,立即中断光源,用灵敏的光学仪器还可在短时间内看到微弱红光,这就是磷光。

【载自百度百科】

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