2020高中生物学业水平测试复习 第2讲 组成细胞的分子学案 5页

第 2讲 组成细胞的分子 第一节 细胞中的元素和化合物 一、组成生物体的化学元素 组成生物体的化学元素虽然大体相同，但是含量不同。根据组成生物体的化学元素，在 生物体内含量的不同，可分为大量元素和微量元素。 其中大量元素有 C H O N P S K Ca Mg；‎ 微量元素有 Fe Mn Zn Cu B Mo 等（谐音：猛铁碰新木桶）‎ ‎【主要化学元素种类】：‎ ‎（1）C 是最基本的元素（因为生物大分子以碳链为基本骨架）‎ ‎（2）细胞中干重含量最多的元素是 C、O、N 、H。‎ ‎（3）占细胞鲜重最多的元素是 O（因为鲜重水最多）；占细胞干重最多的元素是 C 二、组成生物体的化学元素的重要作用 大量元素中，C H O N 是构成细胞的基本元素，其中碳是最基本的元素；微量元素在生 物体内的含量虽然极少，却是维持正常生命活动不可缺少的。 三、生物界与非生物界的统一性和差异性 组成生物体的化学元素，在自然界中都可以找到，没有一种是生物界所特有的。这个事 实说明生物界与非生物界具有统一性；组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界 中的含量相差很大。这个事实说明生物界与非生物界具有差异性。‎ ‎【生物界与非生物界的统一性与差异性】 统一性：构成生物体的元素在无机自然界都可以找到，没有一种是生物所特有的。 差异性：组成生物体的元素在生物体体内和无机自然界中的含量相差很大。 四、构成细胞的化合物 ‎（1）在活细胞中含量最多的化合物是水（85％~90％）；‎ ‎（2）含量最多的有机物是蛋白质（7％-10％）；‎ ‎（3）占细胞鲜重比例最大的化学元素是 O ‎（4）占细胞干重比例最大的化学元素是 C ‎（5）占细胞干重比例最大的化合物是蛋白质。‎ 第二节 蛋白质 一、氨基酸的组成 6‎ ‎【元素组成】：由 C、H、O、N 元素构成，有些含有 P、S （R 基中）‎ ‎【基本单位】：氨基酸 组成生物体的氨基酸约 20 种 （取决于 R 基）‎ ‎【结构特点】：每种氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基，并且 都连结在同一个碳原子上。（不同点：R 基不同）‎ ‎【氨基酸通式】： 见右侧方框 二、多肽的形成及蛋白质多样性的原因 氨基酸分子间以肽键的方式互相结合。 由两个氨基酸分子缩合而成的化合物称为二肽，由多个氨基酸分子缩合而成的化合物称 为多肽，其通常呈链状结构，称为肽链。 脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基（—NH2）与另一个氨基酸分子的羧基（—COOH）‎ 相连接，同时失去一分子水。 有关计算：‎ ‎①肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数目—肽链数 ‎②至少含有的羧基（—COOH）或氨基数（—NH2）=肽链数 ‎③蛋白质分子量 = 氨基酸分子量 ×氨基酸个数 – 脱去水分子的个数 ×18‎ ‎④N 肽含有 N 个氨基酸，含有 N – 1 个肽键 ‎【蛋白质多样性的原因】 一个蛋白质分子可能含有一条或几条肽链，通过盘曲﹑折叠形成复杂（特定）的空间结 构。‎ 蛋白质分子结构具有多样性的特点，其原因是：构成蛋白质的氨基酸种类不同、数目成 百上千、氨基酸排列顺序千变万化、多肽链形成的空间结构千差万别。‎ 三、蛋白质的功能 由于结构的多样性，蛋白质在功能上也具有多样性的特点，其功能主要如下：‎ ‎（1）结构蛋白，如肌肉、载体蛋白、血红蛋白；‎ ‎（2）信息传递，如胰岛素；‎ ‎（3）免疫功能，如抗体；‎ ‎（4）大多数酶是蛋白质，如胃蛋白酶；‎ ‎（5）细胞识别，如细胞膜上的糖蛋白。 总而言之，一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。‎ 6‎ 第三节 核 酸 一、核酸的组成及功能 ‎【元素组成】：C、H、O、N、P ‎【基本单位】：核苷酸（由 1 分子磷酸+1 分子五碳糖+1 分子含氮碱基组成）‎ ‎1分子磷酸 ‎ 脱氧核苷酸 1分子脱氧核糖 ‎（4种） 1分子含氮碱基（A、T、G、C）‎ ‎1分子磷酸 核糖核苷酸 1分子核糖 ‎（4种） 1分子含氮碱基（A、U、G、C）‎ ‎【功能】：①核酸是细胞内携带遗传信息的物质②在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成 中具极其重要的作用 种类 英文缩 写 基本组成单位 存在场所 脱氧核糖核 酸 DNA 脱氧核苷酸（由碱基、磷 酸和脱氧核糖组成） 4 种 主要在细胞核中，在叶绿体和线 粒体中有少量存在 核糖核酸 RNA 核糖核苷酸（由碱基、磷 酸和核糖组成） 4 种 主要存在细胞质中，少数在细胞 核，细胞质基质有 mRNA 和 tRNA,‎ 线粒体、叶绿体核糖体也含 RNA ‎【小结】：核酸只由 C、H、O、N、P 组成，是一切生物的遗传物质，是遗传信息的载体。‎ DNA 和 RNA 在化学组成上的区别主要是五碳糖和含氮碱基不同，另外 DNA 主要是 双链，RNA 主要是单链(双链 DNA 比单链 RNA 稳定性高)‎ 除了少数病毒的遗传物质是 RNA，绝大多数生物的遗传物质都是 DNA(DNA 和 RNA 6‎ 都能携带遗传信息)‎ ‎‎ 第四节 细胞中的糖类和脂质 6‎ 一、糖类的种类与作用（B）‎ ‎【元素组成】： C、H、O 6‎ ‎【主要功能】： 构成生物体结构重要成分（植物细胞壁）、主要能源物质 ‎【种类】 ①单糖：葡萄糖、果糖、核糖（构成 RNA）、脱氧核糖（构成 DNA）、半乳糖 ‎②二糖：蔗糖（植物；果糖+葡萄糖）、麦芽糖（植物；2 个葡萄糖）；乳糖（动物； 半乳糖+葡萄糖）‎ ‎③多糖：淀粉、纤维素（植物）； 糖元（动物）‎ ‎【四大能源物质】： ①生命的燃料：葡萄糖 ②主要能源：糖类 ③直接能源：ATP ④ 根本 能源：太阳能 ‎【小结】： 淀粉是植物细胞的储能物质，糖原是人和动物细胞的储能物质。 多糖的基本单位是葡萄糖。所有二糖中都包含一分子葡萄糖。二糖和多糖是单糖脱水缩合而 形成。细胞只能吸收利用单糖。红糖、白糖、冰糖的主要成分都是单糖。‎ ‎（另：糖蛋白能参与细胞识别，细胞间物质运输和免疫功能的调节等生命活动。）‎ 二、脂质的种类与作用（A）‎ ‎【元素组成】：主要由C、H、O组成，有些还含N、P ‎【分类】：脂肪、类脂（如磷脂）、固醇（如胆固醇、性激素、维生素D等）‎ ‎【共同特征】：不溶于水，溶于有机溶剂 ‎【功能】：①脂肪：储能、维持体温 、缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。‎ ‎②磷脂：构成膜（细胞膜、液泡膜、线粒体膜等）结构的重要成分 ‎③固醇：维持新陈代谢和生殖起重要调节作用；分为胆固醇、性激素、维生素D ；‎ ‎【小结】：脂肪是细胞内良好的储能物质（等质量的脂肪氧化分解释放的能量大约是糖类的 ‎2 倍）‎ 生物体内能源物质利用顺序：糖类→脂肪→蛋白质 脂肪的元素组成是C、H、O； 磷脂的元素组成是C、H、O、N、P 三、生物大分子以碳链为骨架（B）‎ 多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子，组成它们的基本单位分别是单糖（葡萄糖）﹑ 氨基酸和核苷酸，这些基本单位称为单体，这些生物大分子就称为单体的多聚体，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 。‎ 第五节 细胞中的无机物 一、细胞中的水 ‎1.水是活细胞中含量最多的化合物。‎ 6‎ ‎①不同种类的生物体中，水的含量不同；②不同的组织﹑器官中，水的含量也不同。‎ ‎2.细胞中水的存在形式：自由水和结合水 ‎【功能】结合水与其他物质相结合，是细胞结构的重要组成成分，约占 4.5％；自由水以 游离的形式存在，是细胞的良好溶剂，也可以直接参与生物化学反应，还可以运输营养物质 和废物。‎ 二、细胞中的无机盐 ‎【存在形式】细胞内无机盐大多数以离子状态存在，‎ ‎【功能】（1）有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分，如 Fe 是血红蛋白 的主要成分，Mg 是叶绿素分子必需的成分；（2）许多无机盐离子对于维持细胞和生物体的 生命活动有重要作用，如血液中钙离子含量太低就会出现抽搐现象；无机盐对于维持细胞的 酸碱平衡也很重要。‎ 三、细胞内有机物质的鉴定 糖类中的还原糖（葡萄糖、果糖）能与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀； 脂肪可以被苏丹Ⅳ染成橘黄色 ； 蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。‎ 在还原糖的检测中，斐林试剂甲液和乙液应等量混合均匀后再使用 ，并且要水裕加热； 在蛋白质的检测中，在组织样液中应先加入双缩脲试剂 A 液 1ml，再加入双缩脲试剂 B 液 4 滴，不需加热。‎ 甲基绿能使 DNA 呈现绿色，吡罗红能使 RNA 呈现红色，因此利用这两种染色剂将细胞 染色，可以显示 DNA 和 RNA 在细胞中的分布。在此实验中，盐酸的作用是改变膜的通透 性，加速色素进入细胞。用人的口腔上皮细胞做实验材料，此实验的步骤是制片、水解、冲 洗涂片、染色、观察 6‎