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第一节细胞中的原子和分子组成细胞的元素原子分子构成生物体各种化合物的含量细胞中的无机化合物人体中化学元素的含量常量元素氧碳氢氮钙磷钾硫钠氯镁质量分数／%65181032.01.00.350.250.150.150.05微量元素铜、锌、硒、钼、氟、碘、钴、锰、铁等质量分数／%微量人体中化学元素的含量原子原子是物质的基本单元原子质子数＋中子数＝原子的质量数原子示意图原子核中子质子电子碳原子结构图一般来说，原子最外层能参加构成化学键的电子被称为价电子。电子质子中子原子之间是通过化学键相互作用的一个原子将电子给予另一个原子，二者之间靠正负离子之间的静电作用而形成的化学键叫离子键。钠离子氯原子氯化钠原子之间是通过化学键相互作用的原子之间通过共用电子对形成的相互作用叫做共价键。氧原子氢原子氢原子水分子分子分子是保持物质化学性质的一种微粒，除稀有气体等以单原子状态存在以外，分子一般是由两个或两个以上的原子构成。化合物的化学组成通常以化学式表示。水的化学式是H2O，表示每个水分子由两个氢原子核一个氧原子构成。水分子氢键氢原子呈部分正电性氧原子呈部分负电性带有部分正电性的氢原子与带有部分负电性的氧原子或氮原子通过彼此间的相互吸引而形成氢键。氢键属于一种弱键，在决定生物大分子的三维结构上起着重要作用。细胞中的无机化合物细胞中的无机化合物水无机盐自由水结合水构成生物体各种化合物的含量在活细胞中，水是含量最多的物质，约占细胞总质量的60％～90％，无机盐约占细胞总量的1.5％。水的特性水是极性分子，水分子中所形成的氢键就成了有极性的共价键。水的这一特性使水有较强的内聚力和表面能力。水还具有比较大的比热和汽化热等特性，使得水成为生物体的温度调节剂。水的特性由于内聚力，水可以在根、茎、叶的导管中形成连续的水柱，从而可从根部一直上升到参天大树的树梢。由于较高的表面能力，所以水蝇等昆虫能在水面上行走。由于水分子的极性，它可以和多种极性分子和极性表面结合，这就是水的附着力。在活细胞中，水可以附着在纤维素、淀粉和蛋白质等多种分子上，这对于正常的代谢活动具有重要意义。水对于生物体的意义一切细胞都是生活在水环境中的。细胞中大量的水分，对于维持细胞形态、保证代谢的正常进行具有重要的作用。自由水概念：是指以游离的方式存在的，可以自由流动的水。功能：细胞内的良好溶剂；细胞生活的液体环境；细胞内各种化学反应的介质，直接参与细胞内的各种化学反应；自由水的自由流动也能促进细胞物质的运输和代谢废物的排出。在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多。结合水定义：在细胞中通过氢键等与蛋白质、糖类和核酸等物质结合在一起。不能自由流动，大约占细胞内全部水分的4.5%。功能：是组成细胞结构的重要成分。生物体内结合水的含量增多可以使植物的抗逆性增强，以适应不良的环境条件。讨论讨论种子为什么在晒干后才能长期贮存？对一个活的细胞而言，自由水含量的多少对于细胞的生命活动有着重要的影响。一般情况下，细胞的生命活动随自由水含量的下降而降低。植物一些胚性细胞，如种子，在晒干后，在自由水几乎尽失的情况下，种子的生命活动基本停止，但胚性细胞的原生质结构不会被破坏，细胞还未失去活性，当种子吸水后就能很快恢复生命活动。如果种子没有晒干，种子就会进行呼吸作用，消耗种子中贮存的有机物，从而缩短种子的贮存寿命。因为种子的呼吸作用强度在一定范围内与种子内的含水量成正比。如果通过一定的手段（如烘烤）将干种子中的结合水也赶走，胚性细胞的原生质结构就会被破坏，种子也就死亡。人体对部分无机盐的需求表无机盐功能每日需要量缺乏引起的疾病过量引起的疾病Fe是血红蛋白、细胞色素及含铁酶类的成分。10～20mg缺铁性贫血色素性肝变硬；铁质沉着病Ca促进牙齿和骨骼生长，凝血作用，调节神经肌肉的敏感性等。0.4～1.5g骨骼畸形；痉挛白内障；胆结石；粥样硬化P构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素，促进酶的活动，形成ATP。1.2～2.7g──Na体液的主要组成成分，调节体液渗透压。1.6～5gAddison病等—细胞中部分无机盐的生理功能无机盐的功能1.是细胞的结构成分有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿中的重要成分实例：镁离子是叶绿素分子必需的成分；叶绿素是绿色植物进行光合作用的色素，它能吸收光能用于光合作用。绝大多数植物叶片的颜色是绿色的，这是叶绿素显现的颜色。没有Mg2＋就不能合成叶绿素，植物的叶片就会发黄，影响到光合作用的正常进行。亚铁离子是血红蛋白的主要成分；血红蛋白是一种红色含铁的蛋白质，是红细胞的主要成分，功能是运输氧气和一部分二氧化碳。血红蛋白中的铁是二价铁离子，对人来说，小肠也只吸收二价铁离子，对三价铁离子是不吸收的。没有Fe2＋就不能合成血红蛋白，人就会患缺铁性贫血。无机盐的功能1.是细胞的结构成分2.参与并维持生物体的代谢活动3.维持生物体内的平衡①渗透压的平衡②酸度平衡③离子平衡实例：哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2+，如果某个动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐。Ca2+对于血液的凝固也是非常重要的，没有Ca2+，血液就不能凝固。生物体内的无机盐离子必须保持一定的比例，这对维持细胞的渗透压和酸碱平衡是非常重要的，是生物体进行正常生命活动的必要条件。如HCO3－对于维持血液正常，pH值具有重要的作用。含Zn的酶最多，有七十多种酶的活性与Zn有关。Co是维生素B12的必要成分，参与核酸的合成过程。讨论讨论老年人容易发生骨折，这是因为内质发生了什么变化？这主要是由于缺少哪种无机盐引起的？骨中的成分主要分为有机物和无机物两大类，有机物主要是蛋白质，无机物主要钙盐。在成年人骨中的两大组成成分的比例大致是：有机物占1/3，无机物占2/3，有机物有韧性，无机物有硬度，两者有机地结合起来，使成年人的骨既有强度，又有弹性，这样的骨硬度大，支持能力强又不易发生骨折。幼年的骨中，有机物大于1/3，相对较多，无机物小于2/3，相对较少，这样的骨，弹性好，不易发生骨折，但支持强度差一些，且易变形，所以对青少年来说，养成正确的坐、立、行的姿势是非常重要的，否则会导致骨骼变形。老年人的骨中有机物少于1/3，无机物大于2/3，这样的骨硬度大，不易变形，但脆性也大，容易骨折。特别是随着年龄的增长，机体代谢发生变化而使骨中的重要成分碳酸钙减少，发生骨质疏松，就更易发生骨折。所以老年人适当补钙是非常重要的。