生物学中常见化学元素及作用

一、生物学中常见化学元素及作用：1、Ca：人体缺之会患骨软化病，血液中Ca2+含量低会引起抽搐，过高则会引起肌无力。血液中的Ca2+具有促进血液凝固的作用，如果用柠檬酸钠或草酸钠除掉血液中的Ca2+，血液就不会发生凝固。属于植物中不能再得用元素，一旦缺乏，幼嫩的组织会受到伤害。2、Fe：血红蛋白的组成成分，缺乏会患缺铁性贫血。血红蛋白中的Fe是二价铁，三价铁是不能利用的。属于植物中不能再得用元素，一旦缺乏，幼嫩的组织会受到伤害。3、Mg：叶绿体的组成元素。很多酶的激活剂。植物缺镁时老叶易出现叶脉失绿。4、B：促进花粉的萌发和花粉管的伸长，缺乏植物会出现花而不实。5、I：甲状腺激素的成分，缺乏幼儿会患呆小症，成人会患地方性甲状腺肿。6、K：血钾含量过低时，会出现心肌的自动节律异常，并导致心律失常。7、N：N是构成叶绿素、蛋白质和核酸的必需元素。N在植物体内形成的化合物都是不稳定的或易溶于水的，故N在植物体内可以自由移动，缺N时，幼叶可向老叶吸收N而导致老叶先黄。N是一种容易造成水域生态系统富营养化的一种化学元素，在水域生态系统中，过多的N与P配合会造成富营养化，在淡水生态系统中的富营养化称为“水华”，在海洋生态系统中的富营养化称为“赤潮”。动物体内缺N，实际就是缺少氨基酸，就会影响到动物体的生长发育。8、P：P是构成磷脂、核酸和ATP的必需元素。植物体内缺P，会影响到DNA的复制和RNA的转录，从而影响到植物的生长发育。P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递过程，因为ATP和ADP中都含有磷酸。P也是容易造成水域生态系统富营养化的一种元素。植物缺P时老叶易出现茎叶暗绿或呈紫红色，生育期延迟。9、Zn：是某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。如催化吲哚和丝氨酸合成色氨酸的酶中含有Zn，没有Zn就不能合成吲哚乙酸。所以缺Zn引起苹果、桃等植物的小叶症和丛叶症，叶子变小，节间缩短。二、生物学中常用的试剂：1、斐林试剂：成分：0.1g/mlNaOH(甲液)和0.05g/mlCuSO4(乙液)。用法：将斐林试剂甲液和乙液等体积混合，再将混合后的斐林试剂倒入待测液，水浴加热或直接加热，如待测液中存在还原糖，则呈砖红色。2、班氏糖定性试剂：为蓝色溶液。和葡萄糖混合后沸水浴会出现砖红色沉淀。用于尿糖的测定。3、双缩脲试剂：成分：0.1g/mlNaOH(甲液)和0.01g/mlCuSO4(乙液)。用法：向待测液中先加入2ml甲液，摇匀，再向其中加入3~4滴乙液，摇匀。如待测中存在蛋白质，则呈现紫色。4、苏丹Ⅲ：用法：取苏丹Ⅲ颗粒溶于95%的酒精中，摇匀。用于检测脂肪。可将脂肪染成橘黄色(被苏丹Ⅳ染成红色)。5、二苯胺：用于鉴定DNA。DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色。6、甲基绿：用于鉴定DNA。DNA遇甲基绿(常温)会被染成蓝绿色。7、50%的酒精溶液8、75%的酒精溶液9、95%的酒精溶液：冷却的体积分数为95%的酒精可用于凝集DNA10、15%的盐酸：和95%的酒精溶液等体积混合可用于解离根尖。11、龙胆紫溶液：(浓度为0.01g/ml或0.02g/ml)用于染色体着色，可将染色体染成紫色，通常染色3~5分钟。(也可以用醋酸洋红染色)12、20%的肝脏、3%的过氧化氢、3.5%的氯化铁：用于比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。（新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶）13、3%的可溶性淀粉溶液、3%的蔗糖溶液、2%的新鲜淀粉酶溶液：用于探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验。14、碘液：用于鉴定淀粉的存在。遇淀粉变蓝。15、丙酮：用于提取叶绿体中的色素第8页共8页 1、层析液：(成分：20份石油醚、2份丙酮、和1份苯混合而成，也可用93号汽油)可用于色素的层析，即将色素在滤纸上分离开。2、二氧化硅：在色素的提取的分离实验中研磨绿色叶片时加入，可使研磨充分。3、碳酸钙：研磨绿色叶片时加入，可中和有机酸，防止在研磨时叶绿体中的色素受破坏。4、0.3g/mL的蔗糖溶液：相当于30%的蔗糖溶液，比植物细胞液的浓度大，可用于质壁分离实验。5、0.1g/mL的柠檬酸钠溶液：与鸡血混合，防凝血6、氯化钠溶液：①可用于溶解DNA。当氯化钠浓度为2mol/L、0.015mol/L时DNA的溶解度最高，在氯化钠浓度为0.14mol/L时，DNA溶解度最高。②浓度为0.9%时可作为生理盐水。7、胰蛋白酶：①可用来分解蛋白质。②可用于动物细胞培养时分解组织使组织细胞分散于。8、秋水仙素：人工诱导多倍体试剂。用于萌发的种子或幼苗，可使染色体组加倍，原理是可抑制正在分裂的细胞纺缍体的形成。9、氯化钙：二、生物学中常见的物理、化学、生物方法及用途：1、致癌因子：物理因子：电离辐射、X射线、紫外线等。化学因子：砷、苯、煤焦油病毒因子：肿瘤病毒或致癌病毒，已发现150多种病毒致癌。2、基因诱变：物理因素：Χ射线、γ射线、紫外线、激光化学因素：亚硝酸、硫酸二乙脂3、细胞融合：物理方法：离心、振动、电刺激化学方法：PEG(聚乙二醇)生物方法：灭活病毒(可用于动物细胞融合)三、生物学中常见英文缩写名称及作用1．DNA、RNA：脱氧核糖核酸、核糖核酸。遗传物质2．AIDS：艾滋病3．HIV：人类免疫缺陷病毒4．HLA：人类白细胞抗原5．ATP：三磷酸腺苷，生物体生命活动的直接能源物质。　ATPADP＋Pi＋能量6．NADP+：辅酶Ⅱ。NADPH：还原型辅酶Ⅱ　在光合作用过程中可把电能转化为活跃的化能，NADPH具有强的还原性和活跃的化学能两个特性。反应式如下：　NADP+＋2e＋H+NADPH7．PEP：　磷酸烯醇式丙酮酸　　CO2＋PEPC48．C3植物：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜C4植物：玉米、甘蔗、高粱、苋菜9．PEG：聚乙二醇，用于原生质体融合四、人体正常生理指标：1、血液PH值：7.35~7.452、血糖含量：80~120mg/dl。高血糖：130mg/dl，肾糖阈：160~180mg/dl，早期低血糖：50~60mg/dl，晚期低血糖：＜45mg/dl。3、体温：370C左右。直肠(36.90C~37.90C，平均37.50C)；口腔(36.70C~37.70C，平均37.20C)；腋窝(36.00C~37.40C，平均36.80C)4、总胆固醇：110~230mg/dl血清5、胆固醇脂：90~130mg/dl血清（占总胆固醇量的60%~80%）6、甘油三脂：20~110mg/dl血清五、高中生物常见化学反应方程式：第8页共8页 1、ATP合成反应方程式：ATPADP＋Pi＋能量2、光合反应：总反应方程式：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O＋6O2分步反应：①光反应：2H2O4[H]＋O2ADP＋Pi＋能量ATPNADP+＋2e＋H+NADPH②暗反应：CO2＋C52C3　　　　　C3C6H12O6＋C53、呼吸反应：（1）有氧呼吸总反应方程式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量分步反应：①C6H12O62C3H4O3＋4[H]＋2ATP（场所：细胞质基质）②2C3H4O3＋6H2O6CO2＋20[H]＋2ATP（场所：线粒体）③24[H]＋6O212H2O＋34ATP（场所：线粒体）（2）无氧呼吸反应方程式：（场所：细胞质基质）①C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋2ATP②C6H12O62C3H6O3＋2ATP4、AA缩合反应：nAAn肽＋（n-1）H2O5、固氮反应：N2＋e＋H+＋ATPNH3＋ADP＋Pi二、生物学中出现的人体常见疾病：1、非遗传病:①风湿性心脏病、类风湿性关节炎、系统性红斑狼（自身免疫病。免疫机制过高）②艾滋病（免疫缺陷病）胸腺素可促进T细胞的分化、成熟，临床上常用于治疗细胞免疫功能缺陷功低下患者（如艾滋病、系统性红斑狼疮）2、遗传病：（见下）三、人类几种遗传病及显隐性关系：类别名称单基因遗传病常染色体遗传隐性白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症显性多指、并指、短指、软骨发育不全第8页共8页 性（X）染色体遗传隐性红绿色盲、血友病、果蝇白眼、进行性肌营养不良显性抗维生素D佝偻病多基因遗传病唇裂、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病染色体异常遗传病常染色体病数目改变21三体综合症（先天愚型）结构改变猫叫综合症性染色体病性腺发育不良一、高中生物学中涉及到的微生物：1、病毒类：无细胞结构，主要由蛋白质和核酸组成，包括病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）①动物病毒：RNA类（脊髓灰质炎病毒、狂犬病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒、流感病毒、艾滋病病毒、口蹄疫病毒、脑膜炎病毒、SARS病毒）　　　　　　　　DNA类（痘病毒、腺病毒、疱疹病毒、虹彩病毒、乙肝病毒）②植物病毒：RNA类（烟草花叶病毒、马铃薯X病毒、黄瓜花叶病毒、大麦黄化病毒等）③微生物病毒：噬菌体2、原核类：具细胞结构，但细胞内无核膜和核仁的分化，也无复杂的细胞器，包括：细菌（杆状、球状、螺旋状）、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体。①细菌：三册书中所涉及的所有细菌的种类：乳酸菌、硝化细菌（代谢类型）；肺炎双球菌S型、R型（遗传的物质基础）；结核杆菌和麻风杆菌（胞内寄生菌）；根瘤菌、圆褐固氮菌（固氮菌）；大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌（为基因工程提供运载体，也可作为基因工程的受体细胞）；苏云金芽孢杆菌（为抗虫棉提供抗虫基因）；假单孢杆菌（分解石油的超级细菌）；甲基营养细菌、谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌（微生物的代谢）；链球菌（一般厌氧型）；产甲烷杆菌（严格厌氧型）等②放线菌：是主要的抗生素产生菌。它们产生链霉素、庆大霉素、红霉素、四环素、环丝氨酸、多氧霉素、环已酰胺、氯霉素和磷霉素等种类繁多的抗生素（85%）。繁殖方式为分生孢子繁殖。③衣原体：砂眼衣原体。3、灭菌：是指杀死一定环境中所有微生物的细胞、芽孢和孢子。实验室最常用的是高压蒸汽灭菌法。4、真核类：具有复杂的细胞器和成形的细胞核，包括：酵母菌、霉菌（丝状真菌）、蕈菌（大型真菌）等真菌及单细胞藻类、原生动物（大草履虫、小草履虫、变形虫、间日疟原虫等）等真核微生物。①霉菌：可用于发酵上工业，广泛的用于生产酒精、柠檬酸、甘油、酶制剂（如蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等）、固醇、维生素等。在农业上可用于饲料发酵、生产植物生长素（如赤酶霉素）、杀虫农药（如白僵菌剂）、除草剂等。危害如可使食物霉变、产生毒素（如黄曲霉毒素具致癌作用、镰孢菌毒素可能与克山病有关）。常见霉菌主要有毛霉、根霉、曲霉、青霉、赤霉菌、白僵菌、脉胞菌、木霉等。5、微生物代谢类型：①光能自养：光合细菌、蓝细菌（水作为氢供体）紫硫细菌、绿硫细菌（H2S作为氢供体，严格厌氧）2H2S＋CO2[CH2O]＋H2O＋2S②光能异养：以光为能源，以有机物（甲酸、乙酸、丁酸、甲醇、异丙醇、丙酮酸、和乳酸）为碳源与氢供体营光合生长。阳光细菌利用丙酮酸与乳酸用为唯一碳源光合生长。③化能自养：硫细菌、铁细菌、氢细菌、硝化细菌、产甲烷菌（厌氧化能自养细菌）CO2＋4H2CH4第8页共8页 ＋2H2O①化能异养：寄生、腐生细菌。②好氧细菌：硝化细菌、谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等③厌氧细菌：乳酸菌、破伤风杆菌等④中间类型：红螺菌（光能自养、化能异养、厌氧[兼性光能营养型]）、氢单胞菌（化能自养、化能异养[兼性自养]）、酵母菌（需氧、厌氧[兼性厌氧型]）⑤固氮细菌：共生固氮微生物（根瘤菌等）、自生固氮微生物（圆褐固氮菌）一、高中生物学中涉及到的较特殊的细胞：1、红细胞：无线粒体、无细胞核2、精子：不具有分裂能力、仅有及少的细胞质在尾总部3、神经细胞：具突起，不具有分裂能力二、内分泌系统：1、甲状腺：位于咽下方。可分泌甲状腺激素。2、肾上腺：分皮质和髓质。皮质可分泌激素约50种，都属于固醇类物质，大体可为三类。1、糖皮质激素　如可的松、皮质酮、氢化可的松等。他们的作用是使蛋白质和氨基酸转化为葡萄糖；使肝脏将氨基酸转化为糖原；并使血糖增加。此外还有抗感染和加强免疫功能的作用。2、盐皮质激素　如醛固酮、脱氧皮质酮等。此类激素的作用是促进肾小管对钠的重吸收，抑制对钾的重吸收，因而也促进对氯和水的重吸收。3、性激素。　髓质可分泌两种激素即肾上腺素和甲肾上腺素，两者都是氨基酸的衍生物，功能也相似，主要是引起人或动物兴奋、激动，如引起血压上升、心跳加快、代谢率提高，同时抑制消化管蠕动，减少消化管的血流，其作用在于动员全身的潜力应付紧急情况。3、脑垂体：分前叶（腺性垂体）和后叶（神经性垂体），后叶与下丘脑相连。前叶可分泌生长激素（191AA）、促激素（促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、促性腺激素）、催乳素（199AA）。后叶的激素有催产素（OXT）和抗利尿激素（ADH）（升压素）（都为含9个氨基酸的短肽），是由下丘脑分泌后运至垂体后叶的。4、下丘脑：是机体内分泌系统的总枢纽。可分泌激素如促肾上腺皮质激素释放因子、促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素、生长激素释放激素、生长激素释放抑制激素、催乳素释放因子、催乳素释放抑制因子等。5、性腺：主要是精巢和卵巢。可分泌雄性激素、雌性激素、孕酮（黄体酮）。6、胰岛：a细胞可分泌胰高血糖素（29个AA的短肽），b细胞可分泌胰岛素（51个AA的蛋白质），两者相互拮抗。7、胸腺：分泌胸腺素，有促进淋巴细胞的生长与成熟的作用，因而和机体的免疫功能有关。化学性质激素名称来源肽、蛋白质类激素（由脑和消化管等部位所分泌）促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素下丘脑、中枢神经系统其它部位生长激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放因子、催乳素释放因子（抑制因子）、下丘脑抗利尿激素、催产素下丘脑、神经垂体促甲状腺激素、催乳素、生长激素腺垂体胸腺素胸腺胰岛素、胰高血糖素胰岛B细胞、胰岛A细胞胺类激素（含N）肾上腺素肾上腺髓质甲状腺激素甲状腺类固醇激素糖皮质激素、糖皮质类固醇、醛固酮肾上腺皮质性激素性腺三、高中生物教材中的育种知识第8页共8页 1、杂交育种：（1）原理：基因重组（通过基因分离、自由组合或连锁交换，分离出优良性状或使各种优良性状集中在一起）（2）方法：连续自交，不断选种。（3）举例：已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求使用杂交育种的方法培育出具有优良性状的新品种。操作方法：①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1；②让F1自交得F2；③选F2中矮秆抗锈病小麦自交得F3；④留F3中未出现性状分离的矮秆抗病个体，对于F3中出现性状分离的再重复③④步骤（4）特点：育种年限长，需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的类型。（5）说明：①该方法常用于：a．同一物种不同品种的个体间，如上例；b．亲缘关系较近的不同物种个体间（为了使后代可育，应做染色体加倍处理，得到的个体即是异源多倍体），如八倍体小黑麦的培育、萝卜和甘蓝杂交。②若该生物靠有性生殖繁殖后代，则必须选育出优良性状的纯种，以免后代发生性状分离；若该生物靠无性生殖产生后代，那么只要得到该优良性状就可以了，纯种、杂种并不影响后代性状的表达。2、诱变育种：（1）原理：基因突变（2）方法：用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙脂等）来处理生物，使其在细胞分裂间期DNA复制时发生差错，从而引起基因突变。（3）举例：太空育种、青霉素高产菌株的获得（4）特点：提高了突变率，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种，但由于突变的不定向性，因此该种育种方法具有盲目性。（5）说明：该种方法常用于微生物育种、农作物诱变育种等3、单倍体育种（1）原理：染色体变异（2）方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。（3）举例：已知小麦的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（R）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。操作方法：①让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1；②取F1的花药离体培养得到单倍体；③用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体加倍，选取具有矮秆抗病性状的个体即为所需类型。（4）特点：由于得到的个体基因都是纯合的，自交后代不发生性状分离，所以相对于杂交育种来说，明显缩短了育种的年限。（5）说明：①该方法一般适用于植物。②该种育种方法有时须与杂交育种配合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持。4、多倍体育种：（1）原理：染色体变异（2）方法：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，从而使细胞内染色体数目加倍，染色体数目加倍的细胞继续进行正常的有丝分裂，即可发育成多倍体植株。第8页共8页 （3）举例：①三倍体无子西瓜的培育（同源多倍体的培育）过程图解：参见高二必修教材第二册图解说明：a．三倍体西瓜种子种下去后，为什么要授以二倍体西瓜的花粉？西瓜三倍体植株是由于减数分裂过程中联会紊乱，未形成正常生殖细胞，因而不能形成种子。但在三倍体植株上授以二倍体西瓜花粉后，花粉在柱头上萌发的过程中，将自身的色氨酸转变为吲哚乙酸的酶体系分泌到西瓜三倍体植株的子房中去，引起子房合成大量的生长素；其次，二倍体西瓜花粉本身的少量生长素，在授粉后也可扩散到子房中去，这两种来源的生长素均能使子房发育成果实（三倍体无籽西瓜）。　　b．如果用二倍体西瓜作母本、四倍体西瓜作父本，即进行反交，则会使珠被发育形成的种皮厚硬，从而影响无子西瓜的品质。②八倍体小黑麦的培育（异源多倍体的培育）：普通小麦是六倍体（AABBDD），体细胞中含有42条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体（RR），体细胞中含有14条染色体，属于黑麦属。两个不同的属的物种一般是难以杂交的，但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉。杂交后的子一代含有四个染色体组（ABDR），不可育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍后的个体细胞中含有八个染色体组（AABBDDRR），而这些染色体来自不同属的物种，所以称它为异源八倍体小黑麦。（4）特点：该种育种方法得到的植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量有所增加。（5）说明：①该种方法常用于植物育种；②有时须与杂交育种配合。1、利用“基因工程”育种：（1）原理：DNA重组技术（属于基因重组范畴）（2）方法：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。操作步骤包括：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达等。（3）举例：能分泌人类胰岛素的大肠杆菌菌株的获得，抗虫棉，转基因动物等（4）特点：目的性强，育种周期短。（5）说明：对于微生物来说，该项技术须与发酵工程密切配合，才能获得人类所需要的产物。2、利用“细胞工程”育种：原理植物体细胞杂交细胞核移植方法用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法。操作步骤包括：用酶解法去掉细胞壁、用诱导剂诱导原生质体融合、将杂种细胞进行组织培养等。是把一生物的细胞核移植到另一生物的去核卵细胞中，再把该细胞培育成一个新的生物个体。操作步骤包括：吸取细胞核、将移植到去核卵细胞中、培育（可能要使用胚胎移植技术）等。举例“番茄马铃薯”杂种植株鲤鲫移核鱼，克隆动物等特点可克服远缘杂交不亲合的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。说明该种方法须植物组织培养等技术手段的支持。该种方法有时须胚胎移植等技术手段的支持。3、利用植物激素进行育种：1．原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育2．方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。3．举例：无子番茄的培育4．特点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。5．说明：该种方法适用于植物。第8页共8页 一、自然界物质循环：1.碳循环：氮循环：2.硫循环：二、检索表(1)细胞分裂分类检索：1　无同源染色体……………………减数II1　有同源染色体2　联会、四分体…………减数I2　无联会…………………有丝分裂(2)遗传类型分裂检索：1营养生殖，果皮、种皮发育......................不符合分离自由组合1卵式生殖，受精2　基因在X上，或已知色盲、血友病...................伴性遗传2　基因在常染色体上3　一对等位基因；自交3：1；测交1：1...............分离规律3两对等位基因；自交9：3：3：1；测交1：1：1：1...自由组合规律三、生物学中的谐音记忆：1、微量矿质元素记忆法：你猛踢朋(友)，心痛目绿(Ni、Mn、Fe、B、Zn、Cu、Mo、Cl)2、醛固酮调节钾钠的量：甲醛一致3、微生物生存的最适PH值：失窃防扒真无聊(细菌的最适PH值为6.5~7.5，放线菌的为7.5~8.5，真菌的为5.0~6.0)谷氨酸棒状杆菌7~8第8页共8页