高中生物/臨時

第一章　基本中的基本——生命的分子基礎

（2013年12月24日）

　　§1.1序言——生物圈及其構成

　　　　§1.1.1生物圈

　　想必你已經對「大千世界，無美不有」一句有了長久的切身體會，在前面的學習中也已經有了大體的概念。但是各類的生命是怎樣和諧的相處於世界的呢？下面我們了解一下。
　　對於任何一個生命，活動都需要一個載體，類似於人需要乘船才能立於江海之上。載體可以是單一的化學物質，也可以是一個複雜的環境系統。對於地球上全部的生物來說，他們生活在一個共同的環境中——"生物圈"。
　　在物理學習的體驗中我們已經有所體會，為了準確描述某一個具體的事物，我們通常利用下定義的方法來確定其概念，下面我們就來對我們所生活的環境——生物圈來下一個概念：
　　主要由大氣圈的下層、水圈的上層，以及和它們相接處的岩石圈表層構成的一個存在有生物的地理圈，稱為生物圈【1.1】
　　在生物圈中，存在著各式各樣的系統，其被稱作生態系統。
　　系統是指彼此間相互作用、相互依賴的組分有規律的結合而形成的整體。【1.2】比如你在初中所學過的槓桿，就是一個簡單的系統。
　　生態系統(ecosystem)是指
對於上述的具體探討將會在未來的學習中一一向你呈現，不用著急，讓我們先來從最簡單。

　　 §1.2基層的勞動者——蛋白質

肌動蛋白三維結構的飄帶圖，其主要由α螺旋所構成。這種蛋白質是第一個通過X射線晶體學解析其結構。

　　蛋白質（Protein）是一種生物大分子，其基本單位是胺基酸（Amino acid）。胺基酸由一個氨基、一個羥基、一個R基團、一個氫原子連接在中心碳原子上。胺基酸的種類有二十多種，分為必需胺基酸和非必需胺基酸。

　　胺基酸相互結合的方法是，一個胺基酸分子的羥基與另一個胺基酸分子的氨基相連，同時脫去一分子水，生成二肽，其中連接胺基酸的化學鍵叫肽鍵，以此類推，含有多個肽鍵的化合物叫多肽。肽鏈是蛋白質的前體。肽鏈再經過盤曲摺疊，形成具有一定空間結構的蛋白質。

　　在細胞內，每種胺基酸數目成千上萬；形成肽鏈時，不同種類胺基酸排列方式千變萬化；形成蛋白質分子時，肽鏈的盤曲、摺疊方式及千差萬別。這就是蛋白質種類繁多的原因。

　　蛋白質的空間結構能被高溫、酸、鹼、重金屬破壞，失去活性，但是低溫不能破壞。如誤飲硫酸銅（CuSO₄）後銅離子中毒，是因為銅離子破壞蛋白質，使蛋白質失活。可以先喝大量牛奶、豆漿，然後去就近的醫院進行治療，因為牛奶、蛋白質中含有豐富的蛋白質，替體內的蛋白質遭受破壞。

　　一些蛋白質具有結構功能，如頭髮、蛛絲、肌肉、羽毛的主要成分是蛋白質；一些蛋白質具有運輸載體的功能，如血紅蛋白可以運輸氧氣；一些蛋白質具有催化功能，大部分酶都是蛋白質；一些蛋白質具有傳遞信息的功能，調節機體的生命活動，如胰島素；一些蛋白質具有免疫功能，如人體內的抗體，能抵禦病菌和病毒等抗原對人體的侵害。

　　 §1.3天生的指揮家——核酸分子

　　核酸（nucleic acid）攜帶著遺傳信息，在生物的遺傳、變異、蛋白質合成中起到了重要作用。核酸分為兩類：一類是脫氧核糖核酸（英語：deoxyribonucleic acid，縮寫：DNA）；另一類是核糖核酸（英語：Ribonucleic acid，縮寫：RNA）。與蛋白質相同，也是一種生物大分子。

　　核酸在所有細胞中均有分布。真核細胞的DNA主要分布在細胞核中，葉綠體、線粒體中也含有少量DNA；RNA主要分布在細胞質中。

　　核酸經水解得大量核苷酸，說明了核苷酸是核酸的基本單位。一個核苷酸分子含一分子五碳糖、一分子磷酸和一分子含氮鹼基。脫氧核糖核苷酸與核糖核苷酸的區別在於五碳糖的二號碳連接的成分，脫氧核苷酸的是氫原子，核糖核苷酸的是羥基。DNA和RNA都包含4種鹼基，但是種類有所不同。

　　DNA包含腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）；RNA包含腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）。

　　一般而言，DNA由兩條反平行的脫氧核苷酸鏈構成，RNA由一條核糖核苷酸鏈構成。部分生物具有環狀DNA。

　　雖然組成DNA的脫氧核苷酸只有4種，但是因為DNA鏈足夠長，排列順序極為多樣，信息容量自然會極大。 　

　　 §1.5鴻毛的外交官——無機物

無機物分為水和無機鹽。水分為自由水與結合水。

將小麥曬乾，小麥失去了自由水，然後焚燒小麥，留下的灰燼是無機物。

　　§1.X引用與參考·拓展閱讀

　　　　§1.X.1引用與參考

1.1《陳閱增普通生物學(第三版)》-緒論-P1
1.2《普通高中課程標準實驗教科書-生物必修一·分子與細胞》-第一章-P4