| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 4 — Systems Interactions | 1.1.A |
|
生命的化学
AP 生物 · 第 1 主题
1.1
水的结构与氢键
大纲
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
水是极性(polar)的:它的氧比它的氢更强地拉电子,给出一个略带负电的 O 和略带正电的 H。这让水分子彼此形成氢键(hydrogen bonds),这解释了水的支持生命的性质:
- 内聚力(cohesion)和附着力(adhesion)(表面张力、毛细作用、水在植物里上升),
- 高比热容(specific heat)(抵抗温度变化,稳定生物),
- 高的汽化热(蒸发冷却),
- 冰漂浮(密度较小的固体),以及是极性和离子物质的一种极好的溶剂(solvent)。

Explore how a covalent bond shares electrons
Step through two atoms overlapping to share a pair of electrons so each reaches a full shell. In $\text{H}_2$ the two atoms pull equally, so the bond is non-polar — the contrast that makes water's unequal sharing (and its $\delta^+/\delta^-$ dipole) so important.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| polar | 极性 | jí xìng |
| hydrogen bonds | 氢键 | qīng jiàn |
| Cohesion | 内聚力 | nèi jù lì |
| adhesion | 附着力 | fù zhuó lì |
| specific heat | 比热容 | bǐ rè róng |
1.2
生命元素
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 2 — Energetics | 1.2.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
生命物质主要由少数几种元素构建——碳、氢、氧、氮、磷和硫。碳(carbon)是核心的,因为它形成四个稳定的共价键,构建长链、支链和环——所有生物分子的骨架。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Carbon | 碳 | tàn |
1.3
大分子导论
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 4 — Systems Interactions | 1.3.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
大的生物分子——大分子(macromolecules)——是由重复的单体(monomers)构建的聚合物(polymers)。细胞通过脱水缩合(dehydration synthesis)(移除水以形成一个键)连接单体,并通过水解(hydrolysis)(添加水)断开聚合物。四类:碳水化合物、脂质、核酸和蛋白质。

Explore the four classes of macromolecule by their monomer
Sort each clue into the right macromolecule class by matching the monomer that builds it — sugars, nucleotides or amino acids — and notice that lipids are the odd one out that are not true polymers.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| macromolecules | 大分子 | dà fēn zi |
| polymers | 聚合物 | jù hé wù |
| monomers | 单体 | dān tǐ |
| dehydration synthesis | 脱水缩合 | tuō shuǐ suō hé |
| hydrolysis | 水解 | shuǐ jiě |
1.4
碳水化合物
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 4 — Systems Interactions | 1.4.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
碳水化合物(carbohydrates)由糖单体(单糖(monosaccharides),像葡萄糖)构成。它们储存能量(淀粉、糖原)并提供结构(植物壁里的纤维素(cellulose))。它们许多的羟基使它们极性和水溶。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Carbohydrates | 碳水化合物 | tàn shuǐ huà hé wù |
| monosaccharides | 单糖 | dān táng |
| cellulose | 纤维素 | xiān wéi sù |
1.5
脂质
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 4 — Systems Interactions | 1.5.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
脂质(lipids)是非极性(nonpolar)的并且不与水混合(疏水(hydrophobic))。它们包括脂肪(长期能量储存)、磷脂(phospholipids)(构建膜),和类固醇。一个磷脂有一个极性的"头"和非极性的"尾",是细胞膜的关键。


| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Lipids | 脂质 | zhī zhì |
| hydrophobic | 疏水 | shū shuǐ |
| phospholipids | 磷脂 | lín zhī |
1.6
核酸
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 1.6.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
核酸(nucleic acids)(DNA 和 RNA)储存和携带遗传信息。它们的单体是核苷酸(nucleotides),每个是一个糖、一个磷酸和一个含氮碱基。碱基序列编码指令;DNA 是双链的,RNA 是单链的。

Explore complementary base pairing
Step along a DNA template and watch each base pair to its partner by complementary base pairing ($A$ with $T$, $G$ with $C$) — the rule that lets either strand act as a template to rebuild the other.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Nucleic acids | 核酸 | hé suān |
| nucleotides | 核苷酸 | hé gān suān |
1.7
蛋白质
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 1.7.A |
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来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
蛋白质(proteins)是由肽键(peptide bonds)连接的氨基酸(amino acids)的聚合物。它们的序列在四个层次(一级、二级、三级、四级)折叠成一个特定的三维形状,而形状决定功能——作为酶、转运体、受体和结构部分。改变环境(热、pH)能使一个蛋白质变性(denature),把它展开并停止它的功能。


Worked example. 用脱水缩合把 10 个单体连成一个聚合物会形成 9 个键并释放 9 个水分子——每个键一个,所以 $N$ 个单体释放 $N-1$ 个水。水解精确地逆转它:加上那 9 个水把聚合物断回 10 个单体。这就是为什么生物合成(脱水缩合)和消化(水解)在化学上是相反的。
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Proteins | 蛋白质 | dàn bái zhì |
| amino acids | 氨基酸 | ān jī suān |
| peptide bonds | 肽键 | tài jiàn |
| denature | 变性 | biàn xìng |
1.7
考试技巧
- 把水的每个性质追溯回它的极性和氢键(内聚力、高比热容、溶剂能力)。
- 知道四个大分子类别和它们的单体;聚合物由脱水缩合构建并由水解断开。
- 对于蛋白质,结构(形状)决定功能——热或一个 pH 变化使它们变性并停止它们工作。
- 在 DNA 里碱基在反平行链上配对 A–T 和 C–G;RNA 是单链的并使用 U。
- 把每个分子与它的角色联系起来(碳水化合物:能量/结构;脂质:膜/储存;核酸:信息)。
本主题的互动课程
逐步学习,并即时检测练习。