第二章 组成细胞的分子

1、第二章组成细胞的分子知识网络图第1节 细胞中的元素和化合物 大量元素： C H O N P S K Ca Mg 有机物组成细胞的元素 微量元素：Fe Mn Zn Cu B Mo 主要元素：C H O N P S细胞的元素和化合物最多元素：O C H N(O最多)基本元素：C蛋白质生命活动的体现者（生命物质）组成细胞的化合物核酸一切生物的遗传物质（遗传物质）糖类生命活动的主要能源物质（能源物质）脂质生物体主要的储能物质（储能物质）无机物水生物体内最多的化合物无机盐对生物体的生命活动有重要作用加热颜色反应的原理 碘液 还原糖+斐林试剂砖红色沉淀苏丹III苏丹IV双缩脲试剂 淀粉蓝色 橘黄色脂肪 红

2、色 蛋白质紫色在实验的选材上应注意以下两点：材料本身应无色以免对结果产生干扰；材料应富含相关物质，使现象更显著。斐林试剂与双缩脲试剂的比较1、相同点： 两种试剂的成分相似斐林试剂甲液为0. 1gmLNaOH溶液，乙液为0.05gmL的CuSO4溶液；双缩脲试剂A液为0.1gm1的NaOH溶液，B液为0. 01gmLCuSO4)液。2、不同点： (1)使用方法不同：斐林试剂的甲液和乙液要混合均匀后方可使用而且是现用现配；而双缩脲试剂在使用时，先加A液后加B液。 (2)处理方式不同：斐林试剂需加热方能反应,而双缩脲试剂不需加热即可反应。 (3)反应原理与结果不同 还原糖的检测：还原糖在温水浴加热2

3、min后，会被新制Cu(OH)2氧化，使（CHO)氧化成（COOH)，而Cu(OH)2被还原为Cu2O砖红色沉淀。蛋白质的检测：蛋白质在碱性条件下可与Cu2+反应，生成紫色的络合物。反应中先加Na0H溶液的目的就是制造碱性环境。第2节 生命活动的主要承担者蛋白质含量：占细胞鲜重的7%10%，占细胞干重的50%以上（最多的有机物） 元素组成：主要由：C H O N4种化学元素，有的还含有S、P 种类：合成生物蛋白质约20种蛋白质 氨基酸(基本单位) 通式：（右图）不同的氨基酸是由R基决定的 结构特点：至少含有一个氨基和一个羧基，并且连在同一个碳原子上 结合方式：脱水缩合 反应场所：核糖体 多 肽

4、 过程：n个氨基酸N肽 + (n1)H2O 结构：链状(肽链) 结构多样性的原因：氨基酸种类、数量、排列顺序千变万化，肽链空间结构千差万别 构成生物体的重要物质：如人和动物的肌肉 蛋白质 催化作用：如酶 功能多样性 调节作用：如蛋白类激素（胰岛素、生长激素等分泌蛋白） 免疫作用：如抗体（也是分泌蛋白） 运输作用：如血红蛋白、载体氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系氨基酸是构成蛋白质分子的基本单位。一个氨基酸分子的羧基(COOH)与另一个氨基酸分子的氨基(NH2)脱水缩合形成的化合物叫二肽。其中连接两个氨基酸分子的那个键(CONH)叫肽键。由多个不同种类的氨基酸分子缩合而成的化合物叫多肽，多肽

5、呈链状结构叫肽链。也就是说肽键是多肽的连接结构，蛋白质是多肽的空间结构。【要点三】有关氨基酸的计算 设氨基酸的总数为m，肽链数目为n，氨基酸的平均分子量为a。1、蛋白质形成过程中失去水分子数肽键数蛋白质所含氨基酸总数肽链数mn2、蛋白质分子完全水解时所需的水分子数蛋白质形成过程中失去水分子数mn3、对于一条多肽来说，至少应有的氨基和羧基都是一个。(分别在首和尾位置)4、计算肽链或蛋白质的相对分子质量：ma（mn）×18注意在肽链形成蛋白质时，最常见的方式是由两个硫基(SH)脱氢形成二硫键(SS)。所以，在计算蛋白质的相对分子质量时还要再减去形成二硫键时脱去的氢的相对原子质量（每形成一

6、个二硫键脱去两个H）。如胰岛素是由51个氨基酸(平均相对分子质量为128)形成如图所示的结构（由A、B两条肽键构成），其相对分子质量的计算过程为：(128×51)(18×49)(1×6)5640蛋白质的结构1、化学结构：由一条或几条多肽链组成，每条多肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基2、空间结构：由一条或几条肽链通过一定的化学键(如二硫键)折叠卷曲，形成特定空间结构的蛋白质3、具有多样性原因：直接原因是种类、数目、次序、空间结构，根本原因是DNA分子的多样性4、蛋白质的多样性决定生物的多样性5.由3个不同的氨基酸构成的三肽种类：3×2×

7、16种由3种氨基酸构成的三肽种类：3×3×327种第3节 遗传信息的携带者核酸 含量：和糖类一起占细胞鲜重1%1.5% 元素组成：C H O N P核酸 组成：一分子磷酸、一分子五碳糖、一分子含氮碱基 基本单位：核苷酸脱氧核苷酸：组成DNA的基本单位主要分布在细胞核 核糖核苷酸：组成RNA的基本单位主要分布在细胞质 功能：遗传信息的携带者 有关核酸中含氮碱基和核苷酸的种类 核酸是一切生物的遗传物质，包括DNA和RNA两种。DNA是绝大多数生物的遗传物质，RNA是极少数不含DNA的病毒(如烟草花叶病毒)的遗传物质，DNA和RNA各有4种碱基，其中有3种是相同的(A、G、C)所

8、以构成核酸(DNA和RNA)的含氮碱基共有5种，但构成核酸的核苷酸的种类不是共有5种，而应是8种这是因为DNA的4种核苷酸与RNA的4种核苷酸因核糖和脱氧核糖的差异而不同，不能依据碱基种类进行简单的合并。可列表比较如右：实验探究：观察DNA和RNA在细胞中的分布 1、实验原理： (1)甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。 (2)盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。有细胞结构的生物

9、遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA。细胞中的糖和脂质糖类 元素组成：C H O 单糖：葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖。葡萄糖(C6H12O6) 常用的能源物质 二糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖(具有还原性) 多糖：纤维素(细胞壁成分)、淀粉(植物储能物质)、糖原(动物储能物质) 多糖、二糖水解生成单糖，氧化分解生成H2O和CO2和释放能量 功能：细胞中主要的能源物质 含量：占细胞鲜重的1%1.5%脂质元素组成：C H O 有的还含有P和N脂肪：细胞内良好的储能物质，还可保温及缓冲和减压作用 磷脂：构成生物膜的主要成分 固醇：胆固醇、性激素和维生素D等，也是有构成生物膜的成分。 功能

10、：细胞内的储能物质（脂肪）、膜结构的组成成分（磷脂）【要点一】细胞中的能源物质1、细胞中的糖类、脂肪、蛋白质都含有大量的化学能氧化分解时可为生命活动供能。2、主要的能源物质：糖类。为生物体提供所需能量的70以上。3、主要的储能物质：脂肪。含能量高，正常情况下分解较少，主要储存能量。其他储能物质还有动物细胞中的糖元植物细胞中的淀粉。4、直接能源物质：ATP。生命活动所需能量都是由ATP水解提供的，能源物质所含能量都要转移到ATP中才能用于各项生命活动。5、最终能量来源：太阳能。【画龙点睛】 三大能源物质的供能顺序是：先是糖类氧化供能；当糖类供能不足时再依次由脂肪、蛋白质供能。蛋白质除正常代谢中提

11、供部分能量外，一般不供能。当需要其供能时，说明生物体已病晕或者生命接近终结。【要点二】糖类与脂肪供能消耗氧多少因各有机物中碳、氢、氧三元素的含量不同，故氧化时消耗的氧气量也不同。脂肪由一个甘油分子和三个脂肪酸分子相结合而成，又称甘油三酯。其主要生理功能是氧化释放能量，供机体利用，脂肪是最好的贮能物质。1g脂肪在体内完全氧化所产生的能量为38. 87kj，比1g糖或蛋白质氧化产生的能量(17.15kj)高一倍多。有个关键的原因，即脂肪含碳原子数和氢原子数比氧原子数多得多，以硬脂酸甘油酯为例来计算，则C：H：O10：18：1，而糖分子的C：H：O1： 2：1，氧不仅要用来氧化脂肪中的碳，还要用来氧

12、化其中的氢，故脂肪完全氧化需要消耗更多的氧。所以脂肪氧化产生的能量比糖产生的能量高。（另外产生的水也多）【要点三】糖类的种类、分布及功能概念种类分子式分布主要功能单糖不能水解的糖核糖C5H10O5动植物细胞组成核酸的物质脱氧核糖C5H10O5葡萄糖C6H12O6重要的能源物质二糖水解后能够生成两分子单糖的糖蔗糖C12H20O11植物细胞水解成单糖麦芽糖乳糖动物细胞多糖水解后能够生成多分子单糖的糖淀粉（C6H10O5）n植物细胞植物细胞中储能物质纤维素植物细胞壁的基本组成成分糖原动物细胞动物细胞中储能物质【要点四】生物大分子以碳链为骨架多糖、蛋白质等都是生物大分子，它们的基本组成单位称为单体这种

13、生物大分子又称为单体的多聚体。每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架由许多单体连接成多聚体，由此可见碳原子在组成生物大分子中的重要作用因此碳被称为“生命的核心元素”，没有碳就没有生命。【画龙点睛】碳元素是组成细胞的最基本的元素，碳原子含有6个质子、6个中子和6个电子。碳原子的4个价电子可与许多原子结合但主要是与氢、氧、氮及硫结合，也可与其他碳原子形成共价键。碳碳之间可以单键相结合，也可双键或三键相结合，形成不同长度的链状、分支链状或环状结构，这些结构称为有机物的碳骨架，碳骨架的结构排列和长短以及与碳骨架相连接的某些含N、O、S、P的原子团决定了有机化合物的基本性质。糖类、脂质、蛋

14、白质、核酸是组成生物体最主要的有机化合物。【要点五】生物体内的高分子化合物 (1)细胞内的高分子化合物主要有两类：核酸和蛋白质。 (2)两大有机高分子化合物的生理功能不同：核酸是生物的遗传物质，是生物生命活动的最终控制者；蛋白质具有多种生理功能，是生命活动的执行者(体现者)。 核酸多样性蛋白质多样性生物多样性 (3)两大高分子化合物间的关系：核酸合成蛋白质。 (4)核酸和蛋白质的结构与种类有种的差异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来区分或判断不同物种间的亲缘关系，也可用于刑事案件的侦破或亲子鉴定。生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸等则不具有物种差异性。 清单零六细

15、胞中的无机物一、知识结构含量：占细胞鲜重的85%90%水存在形式及作用结合水：细胞结构的重要组成成分细胞内良好的溶剂组成细胞的无机化合物自由水参与许多生物化学反应为多细胞生物的大多数细胞提供液体环境运输营养物质和代谢废物无机盐 含量：占细胞鲜重1%1.5% 存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在作用 对于维持细胞和生物体的生命活动的重要作用。如哺乳动物血液中钙离子浓度的含量太低，会出现抽搐等症状。 对于维持细胞的酸碱平衡非常重要二、要点精析【要点一】自由水和结合水与新陈代谢的关系1、 自由水在细胞中的含量较多，变动幅度也较大。自由水提供代谢的液态环境，完成体内的物质运输有时本身也参与代谢

16、反应因而自由水能促使代谢正常进行。失去自由水，细胞仍保持活性，但代谢强度很低，如晒干的种子再加热失去结合水后，则永远不能萌发。2、在细胞中结合水的绝对量是基本不变的，但也会受温度的影响，在一定的温度范围内，温度高些，结合水相对少一些；反之，温度低一些结合水相对多一些。如果温度过高，失去结合水会破坏细胞结构，细胞会死亡如植物的种子，在太阳下晒干，蒸发掉的即是自由水结合水不会被蒸发掉所以种子还是活的。如果放到锅里炒下，将结合水蒸发掉，种子就会死了。3、结合水在细胞内与其他物质相结合，含量比较稳定，不易散失；自由水以游离的形式存在于细胞质基质和液泡等部分。不同的细胞在不同的发育时期，细胞内自由水的含

17、量有很大差异；一般地，代谢旺盛的细胞，自由水含量高；处于休眠状态的细胞，自由水含量一般较低；抗旱性强的植物，结合水的含量高。随着机体代谢情况的变化，自由水和结合水可发生转化。 细胞内的结合水，一般吸附在大分子物质上，如淀粉、蛋白质、纤维素分子的表面形成水合物，组成细胞的成分。自由水则在细胞的液态环境中自由流动。通常说除去细胞内的水分主要指去掉自由水，主要采用晒干的办法；若要除去结合水，通常采用烘烤、燃烧的方法，则构成细胞的化合物及细胞的结构就被破坏。【画龙点睛】通常说除去细胞内的水分主要指去掉自由水，主要采用晒干的办法，若要除去结合水，通常采用烘烤、燃烧的方法，则构成细胞的化合物及细胞的结构就

18、要破坏。【要点二】细胞中的无机盐细胞中的无机盐大多数以离子状态存在，如Na、K、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Cl、SO42、PO43等。无机盐在细胞中含量虽然较少,但有多方面的重要作用。如PO43、H2PO4是核苷酸、ATP、磷脂等化合物的重要组成成分。Ca2+是动物骨骼和牙齿(CaCO3)的成分，并对血液的凝固和肌肉收缩具有调节作用，如果含量太低，动物会出现肌肉抽搐。K是多种酶的激活剂对于植物体内淀粉和蛋白质的合成以及对动物体内神经冲动的传导和肌肉收缩也具有重要的作用。Fe2+是血红蛋白、细胞色素的成分，含铁酶类在植物体形成叶绿素时是不可缺少的。再如Na对于动物心脏的搏动、神经兴奋是不可缺少的。溶解在细胞中的各种无机盐具有一定的总浓度。如人体体液浓度为0. 9%，蛙的体液浓度为