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1、
第 2講 組成細胞的分子
第一節(jié) 細胞中的元素和化合物
一、組成生物體的化學(xué)元素 組成生物體的化學(xué)元素雖然大體相同,但是含量不同。根據(jù)組成生物體的化學(xué)元素,在
生物體內(nèi)含量的不同,可分為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(諧音:猛鐵碰新木桶)
【主要化學(xué)元素種類】:
(1)C 是最基本的元素(因為生物大分子以碳鏈為基本骨架)
(2)細胞中干重含量最多的元素是 C、O、N 、H。
(3)占細胞鮮重最多的元素是 O(因為鮮重水最多);占細胞干重最多的元素是 C
2、二、組成生物體的化學(xué)元素的重要作用
大量元素中,C H O N 是構(gòu)成細胞的基本元素,其中碳是最基本的元素;微量元素在生 物體內(nèi)的含量雖然極少,卻是維持正常生命活動不可缺少的。 三、生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性
組成生物體的化學(xué)元素,在自然界中都可以找到,沒有一種是生物界所特有的。這個事 實說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性;組成生物體的化學(xué)元素,在生物體內(nèi)和在無機自然界 中的含量相差很大。這個事實說明生物界與非生物界具有差異性。
【生物界與非生物界的統(tǒng)一性與差異性】 統(tǒng)一性:構(gòu)成生物體的元素在無機自然界都可以找到,沒有一種是生物所特有的。 差異性:組成生物體的元素在生物體體內(nèi)和無機
3、自然界中的含量相差很大。 四、構(gòu)成細胞的化合物
(1)在活細胞中含量最多的化合物是水(85%~90%);
(2)含量最多的有機物是蛋白質(zhì)(7%-10%);
(3)占細胞鮮重比例最大的化學(xué)元素是 O
(4)占細胞干重比例最大的化學(xué)元素是 C
(5)占細胞干重比例最大的化合物是蛋白質(zhì)。
第二節(jié) 蛋白質(zhì)
一、氨基酸的組成
6
【元素組成】:由 C、H、O、N 元素構(gòu)成,有些含有 P、S (R 基中)
【基本單位】:氨基酸 組成生物體的氨基酸約 20 種 (取決于 R 基)
【結(jié)構(gòu)特點】:每種氨基酸都至少含有一個氨基和一個羧基,并且
4、 都連結(jié)在同一個碳原子上。(不同點:R 基不同)
【氨基酸通式】: 見右側(cè)方框 二、多肽的形成及蛋白質(zhì)多樣性的原因
氨基酸分子間以肽鍵的方式互相結(jié)合。 由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物稱為二肽,由多個氨基酸分子縮合而成的化合物稱
為多肽,其通常呈鏈狀結(jié)構(gòu),稱為肽鏈。 脫水縮合:一個氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個氨基酸分子的羧基(—COOH)
相連接,同時失去一分子水。 有關(guān)計算:
①肽鍵數(shù) = 脫去水分子數(shù) = 氨基酸數(shù)目—肽鏈數(shù)
②至少含有的羧基(—COOH)或氨基數(shù)(—NH2)=肽鏈數(shù)
③蛋白質(zhì)分子量 = 氨基酸分子量 ×氨基酸個數(shù) – 脫去水分子的個數(shù) ×1
5、8
④N 肽含有 N 個氨基酸,含有 N – 1 個肽鍵
【蛋白質(zhì)多樣性的原因】 一個蛋白質(zhì)分子可能含有一條或幾條肽鏈,通過盤曲﹑折疊形成復(fù)雜(特定)的空間結(jié)
構(gòu)。
蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)具有多樣性的特點,其原因是:構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類不同、數(shù)目成 百上千、氨基酸排列順序千變?nèi)f化、多肽鏈形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別。
三、蛋白質(zhì)的功能 由于結(jié)構(gòu)的多樣性,蛋白質(zhì)在功能上也具有多樣性的特點,其功能主要如下:
(1)結(jié)構(gòu)蛋白,如肌肉、載體蛋白、血紅蛋白;
(2)信息傳遞,如胰島素;
(3)免疫功能,如抗體;
(4)大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),如胃蛋白酶;
(5)細胞識別,如
6、細胞膜上的糖蛋白。 總而言之,一切生命活動都離不開蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。
第三節(jié) 核 酸
一、核酸的組成及功能
【元素組成】:C、H、O、N、P
【基本單位】:核苷酸(由 1 分子磷酸+1 分子五碳糖+1 分子含氮堿基組成)
1分子磷酸
脫氧核苷酸 1分子脫氧核糖
(4種) 1分子含氮堿基(A、T、G、C)
1分子磷酸 核糖核苷酸 1分子核糖
(4種) 1分子含氮堿基(A、U、G、C)
【功能】:①核酸是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)②在生物的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成
中具極其重要的作用
種類
7、
英文縮
寫
基本組成單位
存在場所
脫氧核糖核 酸
DNA
脫氧核苷酸(由堿基、磷 酸和脫氧核糖組成) 4 種
主要在細胞核中,在葉綠體和線 粒體中有少量存在
核糖核酸
RNA
核糖核苷酸(由堿基、磷 酸和核糖組成) 4 種
主要存在細胞質(zhì)中,少數(shù)在細胞 核,細胞質(zhì)基質(zhì)有 mRNA 和 tRNA,
線粒體、葉綠體核糖體也含 RNA
【小結(jié)】:核酸只由 C、H、O、N、P 組成,是一切生物的遺傳物質(zhì),是遺傳信息的載體。
DNA 和 RNA 在化學(xué)組成上的區(qū)別主要是五碳糖和含氮堿基不同,另外 DNA 主要是 雙鏈,RNA 主要是單鏈(雙鏈 DNA 比單
8、鏈 RNA 穩(wěn)定性高)
除了少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是 RNA,絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是 DNA(DNA 和 RNA
都能攜帶遺傳信息)
第四節(jié) 細胞中的糖類和脂質(zhì)
一、糖類的種類與作用(B)
【元素組成】: C、H、O
【主要功能】: 構(gòu)成生物體結(jié)構(gòu)重要成分(植物細胞壁)、主要能源物質(zhì)
【種類】 ①單糖:葡萄糖、果糖、核糖(構(gòu)成 RNA)、脫氧核糖(構(gòu)成 DNA)、半乳糖
②二糖:蔗糖(植物;果糖+葡萄糖)、麥芽糖(植物;2 個葡萄糖);乳糖(動物; 半乳糖+葡萄糖)
③多糖:淀粉、纖維素(植物); 糖元(動物)
【四大能
9、源物質(zhì)】: ①生命的燃料:葡萄糖 ②主要能源:糖類 ③直接能源:ATP ④ 根本 能源:太陽能
【小結(jié)】: 淀粉是植物細胞的儲能物質(zhì),糖原是人和動物細胞的儲能物質(zhì)。 多糖的基本單位是葡萄糖。所有二糖中都包含一分子葡萄糖。二糖和多糖是單糖脫水縮合而 形成。細胞只能吸收利用單糖。紅糖、白糖、冰糖的主要成分都是單糖。
(另:糖蛋白能參與細胞識別,細胞間物質(zhì)運輸和免疫功能的調(diào)節(jié)等生命活動。)
二、脂質(zhì)的種類與作用(A)
【元素組成】:主要由C、H、O組成,有些還含N、P
【分類】:脂肪、類脂(如磷脂)、固醇(如膽固醇、性激素、維生素D等)
【共同特征】:不溶于水,溶于有機溶
10、劑
【功能】:①脂肪:儲能、維持體溫 、緩沖和減壓的作用,可以保護內(nèi)臟器官。
②磷脂:構(gòu)成膜(細胞膜、液泡膜、線粒體膜等)結(jié)構(gòu)的重要成分
③固醇:維持新陳代謝和生殖起重要調(diào)節(jié)作用;分為膽固醇、性激素、維生素D ;
【小結(jié)】:脂肪是細胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì)(等質(zhì)量的脂肪氧化分解釋放的能量大約是糖類的
2 倍)
生物體內(nèi)能源物質(zhì)利用順序:糖類→脂肪→蛋白質(zhì) 脂肪的元素組成是C、H、O; 磷脂的元素組成是C、H、O、N、P
三、生物大分子以碳鏈為骨架(B)
多糖、蛋白質(zhì)、核酸等都是生物大分子,組成它們的基本單位分別是單糖(葡萄糖)﹑ 氨基酸和核苷酸,這些基本單
11、位稱為單體,這些生物大分子就稱為單體的多聚體,每一個單 體都以若干個相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架,由許多單體連接成多聚體 。
第五節(jié) 細胞中的無機物 一、細胞中的水
1.水是活細胞中含量最多的化合物。
①不同種類的生物體中,水的含量不同;②不同的組織﹑器官中,水的含量也不同。
2.細胞中水的存在形式:自由水和結(jié)合水
【功能】結(jié)合水與其他物質(zhì)相結(jié)合,是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分,約占 4.5%;自由水以 游離的形式存在,是細胞的良好溶劑,也可以直接參與生物化學(xué)反應(yīng),還可以運輸營養(yǎng)物質(zhì) 和廢物。
二、細胞中的無機鹽
【存在形式】細胞內(nèi)無機鹽大多數(shù)以離子狀態(tài)存在
12、,
【功能】(1)有些無機鹽是細胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成成分,如 Fe 是血紅蛋白 的主要成分,Mg 是葉綠素分子必需的成分;(2)許多無機鹽離子對于維持細胞和生物體的 生命活動有重要作用,如血液中鈣離子含量太低就會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象;無機鹽對于維持細胞的 酸堿平衡也很重要。
三、細胞內(nèi)有機物質(zhì)的鑒定 糖類中的還原糖(葡萄糖、果糖)能與斐林試劑發(fā)生作用,生成磚紅色沉淀; 脂肪可以被蘇丹Ⅳ染成橘黃色 ; 蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng)。
在還原糖的檢測中,斐林試劑甲液和乙液應(yīng)等量混合均勻后再使用 ,并且要水裕加熱; 在蛋白質(zhì)的檢測中,在組織樣液中應(yīng)先加入雙縮脲試劑 A 液 1ml,再加入雙縮脲試劑 B 液 4 滴,不需加熱。
甲基綠能使 DNA 呈現(xiàn)綠色,吡羅紅能使 RNA 呈現(xiàn)紅色,因此利用這兩種染色劑將細胞 染色,可以顯示 DNA 和 RNA 在細胞中的分布。在此實驗中,鹽酸的作用是改變膜的通透 性,加速色素進入細胞。用人的口腔上皮細胞做實驗材料,此實驗的步驟是制片、水解、沖 洗涂片、染色、觀察