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1、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 C H O N P S K Ca Mg ； 微量元素有 Fe Mn Zn Cu B Mo Fe Mn Zn Cu B Mo 等（谐音：猛铁碰新木桶） 【主要化学元素种类】： （1 1）C C 是最基本的元素（因为生物大分子以碳链为基本骨架） （2 2 ）细胞中干重含量最多的元素是 C ONC ON、H H。 （3 3）占细胞鲜
2、重最多的元素是 0 0（因为鲜重水最多）；占细胞干重最多的元素是 C C 二、 组成生物体的化学元素的重要作用 大量元素中，CHCH0 0N 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
3、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 1） 在活细胞中含量最多的化合物是水（ 8585% 9090%）; （2 2） 含量最多的有机物是蛋白质（7 7% - -10 10 %）; （3 3） 占细胞鲜重比例最大的化学元素是 O O （4 4） 占细胞干重比例最大的化学元素是 C C （5 5） 占细胞干重比例最大的化合物是蛋白质。 第二节蛋白质 、氨基酸的组成3 【元素组成】由 C C、H H、ONON 元素构成，有些含有 P P、S S （ R R 基中） 【基本单位】氨基酸 组成生物
4、体的氨基酸约 2020 种（取决于 R 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 R 基不同） 【氨基酸通式】:见右侧方框二、多肽的 1 H 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（一 NH?NH?）与另 一个氨基酸分子的羧基（一 COOHCOOH 相连接，同时失去一分子水。 有 关计算： 肽键数= = 脱去水分子数= = 氨基酸数目一肽链数 至少含有的羧基（
5、一 COOHCOOH 或氨基数（一 NH?NH?）= =肽链数 蛋白质分子量= =氨基酸分子量x氨基酸个数-脱去水分子的个数X1818 N N 肽含有 N N 个氨基酸，含有 N N - 1 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 1） 结构蛋白，如肌肉、载体蛋白、血红蛋
6、白； （2 2） 信息传递，如胰岛素； （3 3） 免疫功能，如抗体； （4 4） 大多数酶是蛋白质，如胃蛋白酶； （5 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。4 -、核酸的组成及功能 【元素组成】C C、H O NH O N、P P 【基本单位】：核苷酸（由 1 1 分子磷酸+ +1 1 分子五碳糖+ +1 1 分子含氮碱基组成） 广 1 1 分子磷酸 脱氧核苷酸（1 1 分子脱氧核糖 （4 4 种） 1 1 分子含氮碱基（A A、T G CT G C） L _ 1 1 分子磷酸 核糖核苷酸 1 1 分子核糖 （4 4 种
7、） 1 1 分子含氮碱基（A A、U U、G CG C） 【功能】：核酸是细胞内携带遗传信息的物质在生物的遗传、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 DNADNA 脱氧核苷酸（由碱基、磷 酸和脱氧核糖组成） 4 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 RNARNA 核糖核苷酸（由碱基、磷 酸和核糖组成） 4 4 种 主要存在细胞质中，少数在细胞 核细胞质基质有 mRNAmRNA 和 tRNA, tRNA, 线粒体、叶绿体核糖体也含 RNARNA 【小结】：核酸只由 C C、H H、ON PON P 组成，
8、是一切生物的遗传物质，是遗传信息的载体。 DNADNA 和 RNARNA 在化学组成上的区别主要是五碳糖和含氮碱基不同，另外 DNADNA 主要是 双 链，RNARNA 主要是单链（双链 DNADNA 比单链 RNARNA 稳定性高） 除了少数病毒的遗传物质是 RNA,RNA,绝大多数生物的遗传物质都是 DNADNA（DNADNA 和 RNARNA 都能携带遗传信息） 第四节细胞中的糖类和脂质 一、糖类的种类与作用（B B） 【元素组成】：C C、H OH O 第三节核 酸 5 【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】 单糖：葡萄糖、果糖、核糖（构成 RNA脱氧
9、核糖（构成DNA半乳糖 二糖：蔗糖（植物；果糖+ +葡萄糖）、麦芽糖（植物；2 2 个葡萄糖）；乳糖（动物；半乳 糖+ +葡萄糖） 多糖：淀粉、纤维素（植物）；糖元（动物） 【四大能源物质】：生命的燃料：葡萄糖 主要能源：糖类 直接能源：ATPATP 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 A
10、） 【元素组成】主要由 C H C H 0 0 组成，有些还含 N N、P P 【分类】：脂肪、类脂（如磷脂）、固醇（如胆固醇、性激素、维生素 D D 等） 【共同特征】不溶于水，溶于有机溶剂 【功能】：脂肪：储能、维持体温、缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。 磷脂：构成膜（细胞膜、液泡膜、线粒体膜等）结构的重要成分 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 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 2 倍） 生物体内能源物质利用顺序： 糖类T脂肪T蛋白质 脂肪的元素组成是 C HC H、0 0 磷脂的元素组成是
11、 C C、H O NH O N、P P 三、生物大分子以碳链为骨架（B 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 、细胞中的水 1.1. 水是活细胞中含量最多的化合物。不同种类的生物体中，水的含量不同；不同的组织、器官中，水的含量也不同。 6 2.2. 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 4.5 %;
12、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 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 FeFe 是血红蛋白 的主要成分，MgMg 是叶绿素分子必需的成分；（2 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W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 A 液 1ml,1ml,再加入双缩脲试剂 B B 液 4 4 滴，不需加热。 甲基绿能使 DNADNA 呈现绿色，吡罗红能使 RNARNA 呈现红色，因此利用这两种染色剂将细胞 染色，可以显示 DNADNA和 RNARNA 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