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组成细胞的分子【知识结构】组成细胞的元素和无机物组成细胞的分子化学元素组成细胞的水无机盐05元素的种类01化学元素的生理功能02水的存在形式及功能03水的含量与代谢、抗逆性的关系04组成细胞的有机物组成细胞的糖类元素组成06糖类的种类、分布和功能07还原糖与非还原糖08糖类的功能09组成细胞的脂质脂质的种类、分布和功能10组成细胞膜的脂质11生命活动的体现者——蛋白质蛋白质的元素组成12蛋白质的基本组成单位13肽链的形成及其结构14蛋白质结构多样性的原因15蛋白质的变性和凝固16教材中常见蛋白质成分归纳17遗传信息的携带者——核酸基本组成元素19基本组成成分20基本结构单位21核苷酸的结构22DNA和RNA的比较23与核酸有关的内容总结24斐林试剂与双缩脲试剂的比较18蛋白质与核酸的比较25生物大分子以碳链为骨架2601元素的种类项目判断依据包含元素大量元素占生物体总重量万分之一以上的元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg微量元素生命活动必需，但需要量很少的元素Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo主要元素共占细胞总量的97%以上C、H、O、N、P、S基本元素无论干重还是鲜重，C、H、O、N都是含量最多的四种元素C、H、O、N最基本元素构成有机物的基本骨架C图解模型特别提醒（1）无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生命体的生命活动起着非常重要的作用，如P是组成ATP、膜结构等的重要成分；Ca是组成骨骼、牙齿的成分；Mg2+是叶绿素的成分；Fe2+是血红蛋白的成分。（2）无论干重还是鲜重，C、H、O、N都是含量最多的四种元素。02化学元素的生理功能化学元素能参与生物体物质的组成或能影响生物体的生命活动N参与组成“叶绿素、蛋白质、核酸、ATP、NADP+”，缺N就会影响到植物生命活动的各个方面，如光合作用、细胞呼吸等。P参与构成的物质有核酸、ATP、NADP+等，植物体内缺P，会影响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。Fe2+是血红蛋白的成分；I是甲状腺激素合成的原料；Mg2+是叶绿素的成分。B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用。Na+是维持人体细胞外液渗透压的重要无机盐，缺乏时导致细胞外液渗透压下降，并出现血压下降，心率加快、四肢发冷甚至昏迷等症状。K+在维持细胞内液渗透压上起决定性作用，还能维持心肌舒张，保持心肌正常的兴奋性，缺乏时心肌自动节律异常，导致心律失常。CaCO3是骨骼的主要成分，Ca2+对肌细胞的兴奋性有重要影响：血钙过高，兴奋性降低，导致肌无力；血钙过低，兴奋性过高，导致抽搐。Ca2+还能参与血液凝固，缺少Ca2+血液不能正常凝固。03水的存在形式及功能自由水结合水定义细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动与细胞内的其他物质相结合的水含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%特点流动性强、易蒸发，可参与物质代谢不流动、不蒸发，与其他物质结合功能①细胞内良好的溶剂②参与生化反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质和代谢废物是细胞结构的重要组成成分联系自由水和结合水能够随新陈代谢的进行而相互转化04水的含量与代谢、抗逆性的关系1．当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，如干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分——获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。2．当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。植物在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强。如图为冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图。05无机盐存在形式功能举例化合物（少部分）细胞的结构成分Mg2+是叶绿素分子的必需成分；Fe2+是血红蛋白的主要成分；CaCO3是动物和人体牙齿、骨骼的重要成分离子（大部分）维持细胞和生物体的生命活动Ca2+对血液的凝固非常重要，血液中Ca2+浓度太低，会出现抽搐等症状维持生物体内的酸碱平衡血液中存在NaHCO3/H2CO3、NaH2PO4/Na2HPO4缓冲对，调节机体的酸碱平衡06糖类的元素组成糖类分子都是由C、H、O三种元素组成的。07糖类的种类、分布和功能概念种类分布功能单糖不能水解的糖五碳糖核糖细胞中都有组成RNA成分脱氧核糖细胞中都有组成DNA成分六碳糖葡萄糖细胞中都有主要能源物质果糖植物细胞中提供能量半乳糖动物细胞中提供能量二糖水解后能够生成两分子单糖的糖麦芽糖：2分子葡萄糖脱水缩合发芽的小麦、谷粒中含量丰富都能提供能量蔗糖：1分子葡萄糖和1分子果糖脱水缩合而成甘蔗、甜菜、大多数蔬菜、水果中含量丰富乳糖：1分子葡萄糖和1分子半乳糖脱水缩合而成人和动物的乳汁中含量丰富多糖水解后能够生成多分子单糖淀粉：由多个葡萄糖脱水缩合形成玉米、小麦、水稻的种子中，马铃薯、山药、甘薯等植物的变态茎或根，一些植物的果实中储存能量纤维素：由多个葡萄糖脱水缩合形成棉花、棕榈和麻类中的纤维细丝，植物茎秆和枝叶中的纤维，植物细胞的细胞壁支持保护细胞肝糖原动物的肝脏中储存能量，调节血糖肌糖原动物的肌肉组织中储存能量08还原糖与非还原糖1．葡萄糖、果糖、麦芽糖是还原糖，可与斐林试剂在加热的情况下反应，产生砖红色沉淀。2．核糖、脱氧核糖、蔗糖、淀粉、糖原、纤维素等属于非还原糖。09糖类的功能1．生物细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。2．生物细胞的储能物质：淀粉、糖原。3．参与生物细胞构成的物质：核糖、脱氧核糖、纤维素。10脂质的种类、分布和功能功能分类化学本质分类元素分布及功能储藏脂质脂肪CHO主要分布在动物的皮下、胸腹膜、肠系膜、大网膜及内脏周围；主要功能：储藏能量，缓冲压力，减少摩擦，保温作用结构脂质磷脂CHO,有的含有N和P主要分布在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子；主要功能是细胞膜、细胞器膜和细胞核膜的重要成分功能脂质固醇胆固醇动物细胞膜的重要成分，使细胞膜在低温条件下仍保持一定的流动性性激素由动物的性腺产生，可促进生殖器官的生长发育、激发和维持第二性征及雌性动物的性周期维生素D促进动物肠道对钙、磷的吸收，调节钙、磷代谢11组成细胞膜的脂质1．动物细胞膜脂质由两大类型组成，其一是磷脂分子，另一类是胆固醇。磷脂分子呈双层排列，构成细胞膜的基本支架。胆固醇是动物细胞膜上不可缺少的成分，胆固醇分子在脂双层中的存在，可以防止磷脂的碳氢链相互接触或结晶，因而可使膜的流动性不致在温度降低时下降。另外，胆固醇还是可以协助吸收饮食中脂肪的胆酸的来源，也是合成固醇类激素的材料。2．细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞的细胞膜中一般只有磷脂分子，没有胆固醇。12蛋白质的元素组成蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元素组成，很多重要的蛋白质还含有P、S两种元素，有的也含微量的Fe、Cu、Mn、I、Zn等元素。13蛋白质的基本组成单位1．氨基酸结构通式：2．氨基酸结构特点：每种氨基酸分子至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子上还连接一个氢原子和一个侧链基团。决定氨基酸的种类的是R基。14肽链的形成及其结构1．氨基酸通过脱水缩合形成肽链（见图）氨基酸缩合成多肽时，相邻两个氨基酸的氨基和羧基脱水缩合形成肽键，形成的一条多肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别在肽链的两端。若一个氨基酸上有两个氨基或两个羧基，则多余的氨基和羧基在R基上。2．理解肽键、二肽、三肽、多肽、肽链等概念连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）叫做肽键。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫做多肽。多肽一般呈链式结构，叫做肽链。3．环状肽：m个氨基酸构成的环状肽（仍然叫m肽），肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数注意：环状肽主链中无游离的氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数取决于构成环状肽的氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目。4．明确蛋白质的空间结构一条或几条肽链通过化学键互相连接在一起，形成具有复杂结构的蛋白质。多肽与蛋白质的区别主要在于有没有空间结构，多肽没有空间结构。15蛋白质结构多样性的原因1．氨基酸的种类不同；2．氨基酸的数目不等；3．氨基酸的排列顺序不同；4．多肽链的空间结构千差万别。16蛋白质的变性和凝固蛋白质分子在一定的物理或化学因素的影响下，其分子结构发生改变，从而性质发生改变，这种变化叫蛋白质的变性。蛋白质变性后就失去了生理活性，也不再溶于水，从溶液中凝结沉淀出来，这个过程叫蛋白质的凝固。高温灭菌消毒，就是利用加热使蛋白质凝固从而使细胞死亡。温度、pH及其他因素可导致蛋白质空间结构破坏而使蛋白质变性，导致蛋白质功能丧失。蛋白质的水解则是破坏肽键，形成氨基酸的过程，此过程消耗水。17教材中常见蛋白质成分归纳1．大部分酶：酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，除少数的酶是RNA外，绝大多数的酶是蛋白质。2．部分激素：胰岛素、胰高血糖素、生长激素等激素的成分是蛋白质。3．载体：位于细胞膜上，在物质运输过程中起作用，其成分是蛋白质。4．抗体：指机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液中。5．糖被：位于细胞膜的外表面，由蛋白质和多糖组成，有保护、润滑、识别等作用。6．血红蛋白：存在于红细胞中的含Fe2+的蛋白质。其特性是在氧浓度高的地方易与氧结合，在氧浓度低的地方易与氧分离。7．抗毒素：属于抗体，成分为蛋白质。一般指给动物注射外毒素后，在其血清中产生的能特异性中和外毒素毒性的成分。8．凝集素：属于抗体，成分为蛋白质。指给动物注射细菌后，在其血清中产生的能使细菌发生特异性凝集的成分。另外，人体红细胞膜上存在不同的凝集原，血清中则含有相应种类的凝集素。9．部分抗原：引起机体产生特异性免疫反应的物质叫做抗原，某些抗原成分是蛋白质。如红细胞携带的凝集原、决定病毒抗原特异性的衣壳，其成分都是蛋白质。10．神经递质的受体：突触后膜上存在的一些特殊蛋白质，能与一定的递质发生特异性结合，从而改变突触后膜对离子的通透性，使突触后膜神经元产生神经冲动或发生抑制。11．动物细胞间质：主要含有胶原蛋白等成分，在进行动物细胞培养时，用胰蛋白酶处理才能获得单个细胞。18斐林试剂与双缩脲试剂的比较斐林试剂双缩脲试剂甲液乙液A液B液成分0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO4溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO4溶液鉴定物质可溶性还原糖蛋白质添加顺序甲乙两液等量混匀后立即使用先加入A液2ml，摇匀；再加入B液4滴，摇匀反应条件水浴50～65℃加热不需加热，摇匀即可反应现象样液中出现砖红色沉淀样液变紫色1．浓度不同。斐林试剂中CuSO4溶液浓度与双缩脲试剂中CuS04溶液浓度不同。2．原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液；双缩脲试剂实质上是碱性环境中的Cu2+。3．使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液混匀后再使用；双缩脲试剂是先加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液。特别提醒(1)Cu2+呈现蓝色，因此CuSO4的用量少，以免过量使用遮盖实验颜色变化。(2)不能用含有色素的材料做实验，否则会干扰实验的颜色变化。19核酸的基本组成元素C、H、O、N、P20核酸的基本组成成分五碳糖、含氮碱基和磷酸。21核酸的基本结构单位核苷酸22核苷酸的结构一个核苷酸是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同，可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）和核糖核苷酸。23DNA和RNA的比较分类脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）组成单位成分磷酸H3PO4H3PO4五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基A、G、C、TA、G、C、U功能主要的遗传物质，储存、传递遗传信息，并决定蛋白质的合成①作为遗传