1、第二章组成细胞的分子第二章组成细胞的分子第一节第一节 细胞中的元素和化合物细胞中的元素和化合物一、组成细胞的原子和分子一、组成细胞的原子和分子1、组成细胞的元素(1)种类：细胞中常见的化学元素有 20 多种。(2)分类大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等(3)细胞中 4 种含量最多的元素：C、H、O、N。（4）组成生物体的基本元素：C 元素。 （碳原子间以共价键构成的碳链，碳链是生物构成生物大分子的基本骨架，称为有机物的碳骨架。 ）2组成细胞的化合物种类无机化合物水：占 70%90%无机盐：占 1%1.5%有机化合物蛋白质：占 7%
2、10%脂质：占 1%2%糖类核酸占 1%1.5%2、细胞（鲜重）中元素含量：OCHN3、细胞（干重）中元素含量：CONH二、二、元素的统一性和差异性元素的统一性和差异性1.统一性体现元素种类表现生物界与非生物界之间生物界不同生物之间差异性体现元素含量表现生物界与非生物界之间生物界不同生物之间2.、组成细胞元素的主要作用(1)维持生命活动：如 K可保持心肌正常兴奋性，硼(B)可促进花粉的萌发和花粉管的伸长。(2)组成化合物：如糖类、脂质和蛋白质中都含有 C、H、O 等元素。二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1还原糖的检测还原糖的检测2脂肪的检测脂肪的检测
3、(1)检测原理：脂肪苏丹检测原理：脂肪苏丹(或苏丹或苏丹)染液染液橘黄色橘黄色(或红色或红色)。(2)检测步骤：检测步骤：3蛋白质的检测蛋白质的检测1实验材料的选择实验材料的选择检测生物组织中的淀粉、还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应，在选择实验材检测生物组织中的淀粉、还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应，在选择实验材料时应注意哪些问题？料时应注意哪些问题？提示：提示：一是要富含待检测的化合物；二是要颜色较浅一是要富含待检测的化合物；二是要颜色较浅(无色或白色最佳无色或白色最佳)。2检测试剂的使用检测试剂的使用(1)比较斐林试剂与双缩脲试剂比较斐林试剂与双缩脲试剂3.易混淆的三个误区易混
4、淆的三个误区(1)易忽略斐林试剂本身的颜色。易忽略斐林试剂本身的颜色。非还原糖非还原糖(如蔗糖如蔗糖)斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色Cu(OH)2的颜的颜色色。(2)易写错易写错“斐斐”和和“脲脲”字。字。“斐林试剂斐林试剂”中的中的“斐斐”不可错写成不可错写成“非非”，双缩脲试剂中双缩脲试剂中“脲脲”不可错写成不可错写成“尿尿”。(3)误认为脂肪的检测必须使用显微镜。误认为脂肪的检测必须使用显微镜。若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只要观察溶液颜色变化，则不必使若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只要观察溶液颜色变化
5、，则不必使用显微镜，可以在制备的组织样液中加入苏丹用显微镜，可以在制备的组织样液中加入苏丹染液，观察溶液的颜色变化。染液，观察溶液的颜色变化。第二节第二节 、细胞中的无机物、细胞中的无机物一、细胞中的水一、细胞中的水1水的含量(1)在构成细胞的各种化学成分中，水一般占 60%95%。(2)生物种类不同，含水量不同。(3)生物体在不同的生长发育期，含水量不同。2水的特性(1)水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。(2)水分子之间形成氢键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水在常温下保持液体状态，具有流动性。(3)氢键的存在使水具有较高的比热容，使水的温度相对不易发生
6、改变。3水的存在形式和功能存在形式自由水结合水含义细胞中绝大部分以游离的形式存在，是可以自由流动的水与细胞内其他物质相结合的水功能细胞内的良好溶剂是细胞结构的重要组成成分参与生物化学反应为细胞提供液体环境运送营养物质和代谢废物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%例如：例如：(1)水的存在形式鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻说明自由水散失。干种子用水浸泡后仍能萌发说明失去自由水的种子仍保持其生理活性。烘烤后的种子浸泡后不萌发说明失去结合水的种子失去生理活性。(2)水的功能许多种物质溶解在自由水中这说明自由水是细胞内的良好溶剂。水是光合作用的原料说明细胞内的自由水可作为反
7、应物，参与许多生化反应。水在生物体内的流动(如血液)，可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞，同时又把细胞代谢产生的废物运送到排泄器官或者直接运输到体外这说明自由水具有物质运输的功能。4水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系将收获的种子晒干，降低自由水的含量，使代谢减弱，有利于种子的长期保存；干种子萌发前，需要吸收水分，增加自由水的含量，使代谢逐渐增强；越冬作物减少灌溉，降低自由水含量，提高对低温的抗性二、细胞中的无机盐二、细胞中的无机盐1存在形式：大多数以离子的形式存在。阳离子主要有：阳离子主要有：Na、K、Ca2、Mg2、Fe2、Fe3等等阴离子主要有：阴离子主要有：Cl、SO24、PO34、H
8、CO3等等2含量：占细胞鲜重的 1%1.5%。3功能(1)某些重要化合物和结构的组成成分，如 Mg 是构成叶绿素的元素，Fe 是构成血红素分子的元素，P 是组成细胞膜、细胞核的重要成分。(2)维持细胞和生物体的生命活动， 如哺乳动物的血液中 Ca2含量降低， 会出现抽搐现象，Na缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低。(3)维持细胞的酸碱平衡。例如：例如：(1)人体缺铁，会患贫血症；幼年缺钙会患佝偻病，成年缺钙会患骨质疏松症；幼年缺碘会患呆小症，成年缺碘会患地方性甲状腺肿。(2)植物的生长需要多种无机盐，其中需要最多的是 N、P、K，缺少某种无机盐，植株会出现相应的症状。植物缺 N：植株矮小，下
9、部叶片首先缺绿变黄，逐步向上扩展，叶片薄而黄。缺 P：植物生长受到抑制，植株矮小，下部叶片发暗呈紫红色，开花迟，花亦小。缺 K：光合作用显著下降，茎秆细瘦，叶的尖端和边缘变黄直至枯死，严重时会使大部分叶片枯黄。拓展：拓展：探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法一般利用溶液培养法。具体设计思路如下具体设计思路如下：(1)对照组：植物完全培养液对照组：植物完全培养液正常生长。正常生长。(2)实验组实验组实验组加入实验组加入 X 盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。第三节第三节
10、细胞中的糖类和脂质细胞中的糖类和脂质一、细胞中的糖类一、细胞中的糖类1元素组成：一般由 C、H、O 三种元素组成。2主要作用：糖类是主要的能源物质。3分类(1)单糖含义：不能水解的糖类。常见种类五碳糖：核糖、五碳糖：核糖、脱氧核糖脱氧核糖六碳糖：六碳糖：葡萄糖葡萄糖、果糖果糖、半乳糖、半乳糖(2)二糖：分布在植物中的二糖主要是蔗糖和麦芽糖；分布在动物中的二糖主要是乳糖。(3)多糖举例分布功能淀粉植物细胞储存能量纤维素植物细胞植物细胞壁的主要成分糖原动物细胞储存能量几丁质甲壳动物和昆虫外骨骼的重要组成成分4糖类分布图5糖类的功能(1)生命活动的主要能源物质：葡萄糖。(2)细胞中的储能物质：糖原、
11、淀粉。(3)参与构成细胞的物质：核糖、脱氧核糖、纤维素、几丁质等。易错提醒易错提醒关于糖类物质的关于糖类物质的 5 个认识误区个认识误区(1)不是所有的糖都有甜味，如纤维素没有甜味。不是所有的糖都有甜味，如纤维素没有甜味。(2)不是所有的糖都能和斐林试剂反应，如蔗糖、淀粉等都不能。不是所有的糖都能和斐林试剂反应，如蔗糖、淀粉等都不能。(3)不是所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素。不是所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素。(4)二糖并不都是由葡萄糖组成的。一分子麦芽糖由两分子葡萄糖组成；一分子蔗糖由二糖并不都是由葡萄糖组成的。一分子麦芽糖由两分子葡萄糖组成；一分子蔗糖由一分
12、子果糖和一分子葡萄糖组成；一分子乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成。一分子果糖和一分子葡萄糖组成；一分子乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成。(5)并不是糖原都能水解为葡萄糖，糖原有肝糖原和肌糖原两种，其中肝糖原能水解为并不是糖原都能水解为葡萄糖，糖原有肝糖原和肌糖原两种，其中肝糖原能水解为葡萄糖。葡萄糖。二、细胞中的脂质二、细胞中的脂质1元素组成：脂肪、固醇含 C、H、O，磷脂含 C、H、O、N、P。相对于糖类，脂质分子中氧的含量低，氢的含量高。2分类和功能分类生理功能脂肪细胞内良好的储能物质；很好的绝热体，有隔热、保温作用；具有缓冲和减压作用，可以保护内脏器官磷脂构成细胞膜、细胞器膜等生
13、物膜的重要成分固醇胆固醇构成动物细胞膜的重要成分；参与血液中脂质的运输性激素促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成维生素 D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收3.脂质的相互关系易错提醒易错提醒(1)脂肪脂肪脂质：脂肪只是脂质中的一种，脂质除了脂肪外，还包括磷脂和固醇等。脂质：脂肪只是脂质中的一种，脂质除了脂肪外，还包括磷脂和固醇等。(2)胆固醇胆固醇固醇：固醇和胆固醇虽然都是脂质，但其范围不同，胆固醇是固醇中的一固醇：固醇和胆固醇虽然都是脂质，但其范围不同，胆固醇是固醇中的一种。种。第四节、第四节、生命活动的主要承担着生命活动的主要承担着蛋白质蛋白质一、蛋白质的功能一、蛋白质的功能1
14、一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。2蛋白质功能举例功能举例构成细胞和生物体羽毛、肌肉、蛛丝、头发等催化作用绝大多数的酶二、氨基酸的结构特点及其种类二、氨基酸的结构特点及其种类1氨基酸的结构(1)结构通式：。(2)结构特点数量上：至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基(COOH)。位置上：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。2种类(1)分类依据：能否在人体内合成。(2)种类必需氨基酸特点：必须从外界环境中获取种类： 8 种非必需氨基酸特点：人体细胞能够合成种类：13 种二、蛋白质的结构及其多样性二、蛋白质的结构及其多样性1、元素组成：除 C、H、O、N 外，大多数蛋白质
15、还含有 S2、2、基本组成单位：氨基酸（组成蛋白质的氨基酸约 21 种）3、形成：许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键（-CO-NH-）相连而成肽链，多条肽链盘曲折叠形成有功能的蛋白质二肽：由 2 个氨基酸分子组成的肽链。多肽：由 n（n3）个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链。4蛋白质的结构层次5脱水缩合的过程运输作用血红蛋白(能运输氧气)信息传递作用胰岛素等蛋白质类激素免疫作用抗体(可抵御抗原的侵害)(1)反应原理：一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸分子的羧基相连接，同时脱去一分子水。(2)过程名称：脱水缩合。(3)物质名称：二肽。(4)结构名称：肽键。6、蛋白质结构的多样性的原因：组成蛋白质多
16、肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同；构成蛋白质的多肽链的数目、空间结构不同三、计算三、计算：一个蛋白质分子中肽键数=脱去的水分子数氨基酸数-肽链条数。一个蛋白质分子中至少含有氨基数（或羧基数）=肽链条数1、氨基酸脱水缩合过程分析(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的H 和另一个氨基酸羧基中的OH。(2)H2O 中 H 和 O 的来源：H 既来自氨基又来自羧基，O 只来自羧基。(3)NH2和COOH 的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的NH2和一个游离的COOH，分别位于肽链的两端，其余的NH2和COOH 位于 R 基中。2蛋白质形成过程的有关计算规律(1)氨基数肽链数R 基上
17、的氨基数各氨基酸中氨基总数肽键数。(2)羧基数肽链数R 基上的羧基数各氨基酸中羧基总数肽键数。(3)氮原子数肽链数肽键数R 基上的氮原子数各氨基酸中氮原子的总数。(4)氧原子数肽键数2肽链数R 基上的氧原子数各氨基酸中氧原子的总数脱去的水分子数。(5)氢原子数各氨基酸中氢原子的总数2脱去的水分子数。(6)假设氨基酸的平均相对分子质量为 a，由 n 个氨基酸分别形成 1 条肽链或 m 条肽链或环状多肽：形成的多肽形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1 条肽链n1n1至少 1 个至少 1 个na18(n1)m 条肽链nmnm至少 m 个至少 m 个na18(nm)环状多肽nn最少
18、为 0最少为 0na18n(7)若蛋白质中含有二硫键(SS)时，要考虑脱去氢的质量，每形成 1 个二硫键，脱去 2 个 H。（8）环状肽肽键数的计算方法环状多肽主链中无氨基和羧基， 环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸 R基中的氨基和羧基的数目，如图所示。(Aa 表示氨基酸)由图示可知：肽键数脱去的水分子数氨基酸数。即相当于环状肽中肽链数为零。8、功能：生命活动的主要承担者。说明：(1)蛋白质包括结构蛋白和功能蛋白。结构蛋白是构成细胞和生物体的主要物质；功能蛋白有保护防御、运输、信息传递、催化等功能。(2)蛋白质能调节人体的渗透压，在某些时候也能分解，为生命活动提供能量。(3)不同生
19、物之间同类蛋白质也有区别，可以作为鉴定生物间亲缘关系远近的依据。（4）蛋白质结构多样性与功能多样性的关系9、蛋白质鉴定：与双缩脲试剂产生紫色的颜色反应双缩脲试剂：配制：0.1g/mL 的 NaOH 溶液（2mL）和 0.01g/mL CuSO4溶液（3-4 滴）使用：分开使用，先加 NaOH 溶液，再加 CuSO4溶液。易错提醒易错提醒1形象记忆氨基酸结构通式形象记忆氨基酸结构通式氨基酸分子氨基酸分子人；人；氨基和羧基氨基和羧基两只手；两只手；氢氢两条腿；两条腿；R 基基头；头；中心碳原子中心碳原子躯干。躯干。2氨基酸分子的判断氨基酸分子的判断(1)两个判断标准两个判断标准一个数目标准：至少含
20、有一个氨基一个数目标准：至少含有一个氨基(NH2)和一个羧基和一个羧基(COOH)。一个位置标准：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上一个位置标准：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个氢原子还连接一个氢原子(H)和一个和一个 R 基。基。(2)一个决定关键：一个决定关键：R 基。基。决定氨基酸的种类和理化性质。决定氨基酸的种类和理化性质。决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目：除了连接在同一碳原子上的氨基和羧基外除了连接在同一碳原子上的氨基和羧基外，多余的氨基和羧基一定位于多余的氨基和羧基一定位于 R 基中。基
21、中。决定氨基酸的组成元素决定氨基酸的组成元素：氨基酸结构通式中含有氨基酸结构通式中含有 C、H、O、N 四种元素四种元素，若含有其若含有其他元素则一定位于他元素则一定位于 R 基中。基中。3.蛋白质的变性和盐析蛋白质的变性和盐析变性变性蛋白质的变性是指在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来，蛋白质的变性是指在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来，这种凝结是不可逆的这种凝结是不可逆的，即不能再恢复成原来的蛋白质即不能再恢复成原来的蛋白质。 豆腐制作利用的就是盐豆腐制作利用的就是盐(石膏和盐卤等石膏和盐卤等)使蛋白质变使蛋白质
22、变性的作用。在豆浆中加入氯化镁或硫酸钙，豆浆在性的作用。在豆浆中加入氯化镁或硫酸钙，豆浆在 70 以上即可凝固；以上即可凝固；84 消毒液、过氧乙酸消毒的机理消毒液、过氧乙酸消毒的机理也是使蛋白质变性也是使蛋白质变性盐析盐析在鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色的絮状物，这是在食盐的作用下析出的蛋白质。兑水稀释后，你在鸡蛋清中加入一些食盐，就会看到白色的絮状物，这是在食盐的作用下析出的蛋白质。兑水稀释后，你会发现絮状物消失，盐析过程蛋白质的结构并没有改变，活性也没有丧失，这一过程是可逆的会发现絮状物消失，盐析过程蛋白质的结构并没有改变，活性也没有丧失，这一过程是可逆的第五节第五节 核酸是遗传信息
23、的携带者核酸是遗传信息的携带者一、核酸在种类及其分布一、核酸在种类及其分布1、元素组成：由 C、H、O、N、P5 种元素构成2、种类：种类脱氧核糖核酸，简称 DNA核糖核酸，简称 RNA3、 分布： 真核细胞的 DNA 主要分布在细胞核内。 线粒体、 叶绿体内也含有少量的 DNA。 RNA主要分布在细胞质中。4核酸的基本组成单位核苷酸核苷酸的组成和种类元素组成C、H、O、N、P种类(依据五碳糖不同)脱氧核糖核苷酸(构成 DNA的基本单位)核糖核苷酸(构成 RNA 的基本单位)5.实验： 1 实验药品：甲基绿、吡罗红、质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液、质量分数为 8%的盐酸（a、使 DNA
24、 和蛋白质分离 b、使细胞壁的通透性改变）注：二苯胺沸水浴的情况下，与DNA 反应呈蓝色6核酸的形成(1)一般情况下，DNA 是由脱氧核糖核苷酸聚合成的 2 条脱氧核糖核苷酸链构成。(2)一般情况下，RNA 是由核糖核苷酸聚合成的 1 条核糖核苷酸链构成。7核酸的信息储存(1)绝大多数生物其遗传信息储存在 DNA 分子中。(2)部分病毒的遗传信息直接储存在 RNA 中。8核酸的功能(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质。(2)核酸在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。二、生物大分子以碳链为骨架1生物大分子：多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子。2单体：生物大分子的基本单位称为
25、单体。3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。师说重难师说重难1.核酸初步水解和彻底水解的产物分别是什么？核酸初步水解和彻底水解的产物分别是什么？物质物质初步水解初步水解彻底水解彻底水解DNA脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸磷酸、脱氧核糖和碱基磷酸、脱氧核糖和碱基RNA核糖核苷酸核糖核苷酸磷酸、核糖和碱基磷酸、核糖和碱基2.生物体内的五碳糖、核苷酸种类与生物种类的关系生物体内的五碳糖、核苷酸种类与生物种类的关系生物类别生物类别核酸核酸核苷酸核苷酸碱基碱基遗传物质遗传物质举例举例细胞生物DNA 和 RNA8 种5 种DNA细菌、人病毒只含有 DNA4 种4 种DNA噬菌体只含有 RNA4 种4 种RNA艾滋病病毒3.DNA、RNA 和蛋白质的关系和蛋白质的关系
