第二章 组成细胞的分子知识网络图第1节细胞中的元素和化合物细胞 的元 素和 化合物大量元素：CHONPS微量元素：FeMnZnCu B主要元素：CHONPS最多兀素：OCHN（O 最多）基本元素：C组成细胞的元素K Ca MgMo组成细 胞的化 合物r有机物*蛋白质 生命活动的体现者（生命物质） 核酸一切生物的遗传物质（遗传物质） 糖类 生命活动的主要能源物质（能源物质） 脂质生物体主要的储能物质（储能物质） 水生物体内最多的化合物无机盐对生物体的生命活动有重要作用颜色反应的原理碘液苏丹III还原糖+斐林试剂f砖红色沉淀淀粉f蓝色苏丹IV红色-f紫色f橘黄色蛋白质双缩脲试剂在实验的选材上应注意以下两点：材料本身应无色.以免对结果产生干扰；材料应富含相关物质，使 现象更显著。斐林试剂与双缩脲试剂的比较1、相同点：两种试剂的成分相似斐林试剂甲液为0. lg/mLNaOH溶液，乙液为0.05g/mL的CuSO4溶液；双缩脲试 剂 A 液为 O.lg/ml 的 NaOH 溶液，B 液为 0. 01g / mLCuSO4）液。2、不同点：（1）使用方法不同：斐林试剂的甲液和乙液要混合均匀后方可使用而且是现用现配；而双缩脲试剂在使用 时，先加 A 液后加 B 液。（2）处理方式不同：斐林试剂需加热方能反应,而双缩脲试剂不需加热即可反应。（3）反应原理与结果不同还原糖的检测：还原糖在温水浴加热2min后，会被新制Cu（OH）2氧化，使（YHO）氧化成（COOH）, 而Cu（OH）2被还原为Cup砖红色沉淀。蛋白质的检测：蛋白质在碱性条件下可与Cu2+反应，生成紫色的络 合物。反应中先加Na0H溶液的的就是制造碱性环境。含量：占细胞鲜重的 7%10%，占细胞干重的 50%以上（最多的有机物）元素组成：主要由：C H O N4种化学元素，有的还含有S、PI氨基酸（基本单位）彳通式：（右图）不同的氨基酸是由R基决定的II J结合方式：脱水缩合多肽II .蛋白质种类：合成生物蛋白质约20 种第 2节 生命活动的主要承担者蛋白质I结构特点：至少含有一个氨基和一个羧基，并且连在同一个碳原子上反应场所：核糖体过程：n个氨基酸N肽+ （n1）H2O 结构：链状（肽链）结构多样性的原因：氨基酸种类、数量、排列顺序千变万化，肽链空间结构千差万别构成生物体的重要物质：如人和动物的肌肉催化作用：如酶功能多样性f调节作用：如蛋白类激素（胰岛素、生长激素等分泌蛋白）免疫作用：如抗体（也是分泌蛋白）运输作用：如血红蛋白、载体氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系氨基酸是构成蛋白质分子的基本单位。一个氨基酸分子的羧基（一COOH）与另一个氨基酸分子的氨基（ NH2）脱水缩合形成的化合物叫二肽。其中连接两个氨基酸分子的那个键（CONH）叫肽键。由多个不同种 类的氨基酸分子缩合而成的化合物叫多肽，多肽呈链状结构叫肽链。也就是说肽键是多肽的连接结构，蛋白质 是多肽的空间结构。【要点三】有关氨基酸的计算设氨基酸的总数为m,肽链数目为n,氨基酸的平均分子量为a。1、蛋白质形成过程中失去水分子数=肽键数=蛋白质所含氨基酸总数一肽链数=mn2、蛋白质分子完全水解时所需的水分子数=蛋白质形成过程中失去水分子数=mn3、对于一条多肽来说，至少应有的氨基和羧基都是一个。 （分别在首和尾位置）4、计算肽链或蛋白质的相对分子质量：ma（mn）X18注意在肽链形成蛋白质时，最常见的方式是由两个硫基（一SH）脱氢形成二 硫键（一S S ）。所以，在计算蛋白质的相对分子质量时还要再减去形成二硫 键时脱去的氢的相对原子质量（每形成一个二硫键脱去两个H）。如胰岛素是由 51 个氨基酸（平均相对分子质量为 128）形成如图所示的结构（由 A、 B 两条肽键 构成），其相对分子质量的计算过程为：（128X51） （18X49） （1X6） = 5640蛋白质的结构1、化学结构：由一条或几条多肽链组成，每条多肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基2、空间结构：由一条或几条肽链通过一定的化学键（如二硫键）折叠卷曲，形成特定空间结构的蛋白质3、具有多样性原因：直接原因是种类、数目、次序、空间结构，根本原因是DNA分子的多样性4、蛋白质的多样性一决定生物的多样性5.由3个不同的氨基酸构成的三肽种类：3X2X1=6种由3种氨基酸构成的三肽种类：3X3X3=27种第 3节 遗传信息的携带者核酸含量：和糖类一起占细胞鲜重 1%1.5%元素组成：C H O N P1组成：一分子磷酸、一分子五碳糖、一分子含氮碱基脱氧核苷酸：组成DNA的基本单位一-主要分布在细胞核核糖核苷酸：组成RNA的基本单位一-主要分布在细胞质I功能：遗传信息的携带者有关核酸中含氮碱基和核苷酸的种类核酸是一切生物的遗传物质，包括DNA和RNA两种。DNA是绝大多数生物的遗传物质，RNA是极少数 不含DNA的病毒（如烟草花叶病毒）的遗传物质，DNA和RNA各有4种碱基，其中有3种是相同的（A、G、 C）.所以构成核酸QNA和RNA）的含氮碱基共有5种，但构成核酸的核苷酸的种类不是共有5种，而应是8种这是因为DNA的4种核苷酸与RNA的4种核苷酸因核糖和脱氧核糖的差异而不同，不能依据碱基种类进行简单的合并。可列表比较如右I鸟嗓岭（G）胞嘛喘（C）腿嗓吟（A）胸腺嚅咤（T）实验探究：观察DNA和RNA在细胞中的分布1、实验原理：（1）甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA 呈现红色。利用甲基绿、吡罗红混合染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。（2）盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于 DNA 与染色剂结合。有细胞结构的生物遗传物质是DNA,病毒的遗传物质是DNA或RNAo细胞中的糖和脂质元素组成：C H O糖 单糖：葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖。葡萄糖（c6H2O6）常用的能源物质类（二糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖（具有还原性）多糖：纤维素（细胞壁成分）、淀粉（植物储能物质）、糖原（动物储能物质）多糖、二糖水解生成单糖，氧化分解生成h2o和co2和释放能量、功能：细胞中主要的能源物质f含量：占细胞鲜重的1%1.5%元素组成：C H O有的还含有P和NJ脂肪：细胞内良好的储能物质，还可保温及缓冲和减压作用磷脂：构成生物膜的主要成分固醇：胆固醇、性激素和维生素D等，也是有构成生物膜的成分。I功能：细胞内的储能物质（脂肪）、膜结构的组成成分（磷脂）要点一】细胞中的能源物质1、细胞中的糖类、脂肪、蛋白质都含有大量的化学能氧化分解时可为生命活动供能。2、主要的能源物质：糖类。为生物体提供所需能量的 70以上。3、主要的储能物质：脂肪。含能量高，正常情况下分解较少，主要储存能量。其他储能物质还有动物细 胞中的糖元植物细胞中的淀粉。4、直接能源物质：ATP。生命活动所需能量都是由ATP水解提供的，能源物质所含能量都要转移到ATP 中才能用于各项生命活动。5、最终能量来源：太阳能。【画龙点睛】 三大能源物质的供能顺序是：先是糖类氧化供能；当糖类供能不足时再依次由脂肪、蛋 白质供能。蛋白质除正常代谢中提供部分能量外，一般不供能。当需要其供能时，说明生物体已病晕或者生命 接近终结。【要点二】糖类与脂肪供能消耗氧多少因各有机物中碳、氢、氧三元素的含量不同，故氧化时消耗的氧气量也不同。脂肪由一个甘油分子和三个脂肪酸分子相结合而成，又称甘油三酯。其主要生理功能是氧化释放能量，供 机体利用，脂肪是最好的贮能物质。lg脂肪在体内完全氧化所产生的能量为38. 87kj，比1g糖或蛋白质氧化 产生的能量(17.15kj )高一倍多。有个关键的原因，即脂肪含碳原子数和氢原子数比氧原子数多得多，以硬脂酸 甘油酯为例来计算，则C： H： 0=10： 18： 1，而糖分子的C： H： 0=1：2： 1，氧不仅要用来氧化脂肪中的碳，还要用来氧化其中的氢，故脂肪完全氧化需要消耗更多的氧。所以脂肪氧化产生的能量比糖产生的能量高。 (另外产生的水也多)【要点三】糖类的种类、分布及功能概念种类分子式分布主要功能单糖不能水解的糖核糖C5Hm05动植物细胞组成核酸的物质脱氧核糖C5H10Q葡萄糖C6H1206重要的能源物质二糖水解后能够生 成两分子单糖 的糖蔗糖麦芽糖C12H20O11植物细胞水解成单糖乳糖动物细胞多糖水解后能够生 成多分子单糖 的糖淀粉（C6H10O5）n植物细胞植物细胞中储能物质纤维素植物细胞壁的基本组成成分糖原动物细胞动物细胞中储能物质【要点四】生物大分子以碳链为骨架多糖、蛋白质等都是生物大分子，它们的基本组成单位称为单体这种生物大分子又称为单体的多聚体。 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，由此可见碳原子在 组成生物大分子中的重要作用因此碳被称为“生命的核心元素”，没有碳就没有生命。【画龙点睛】碳元素是组成细胞的最基本的元素，碳原子含有6个质子、 6个中子和6个电子。碳原子的4 个价电子可与许多原子结合但主要是与氢、氧、氮及硫结合，也可与其他碳原子形成共价键。碳碳之间可 以单键相结合，也可双键或三键相结合，形成不同长度的链状、分支链状或环状结构，这些结构称为有机物的 碳骨架，碳骨架的结构排列和长短以及与碳骨架相连接的某些含N、0、S、P的原子团决定了有机化合物的基本性质。糖类、脂质、蛋白质、核酸是组成生物体最主要的有机化合物。【要点五】生物体内的高分子化合物(1)细胞内的高分子化合物主要有两类：核酸和蛋白质。(2)两大有机高分子化合物的生理功能不同：核酸是生物的遗传物质，是生物生命活动的最终控制者；蛋白 质具有多种生理功能，是生命活动的执行者(体现者)。核酸多样性一-蛋白质多样性一-生物多样性(3) 两大高分子化合物间的关系：核酸合成蛋白质。(4) 核酸和蛋白质的结构与种类有种的差异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质 来区分或判断不同物种间的亲缘关系，也可用于刑事案件的侦破或亲子鉴定。生物体内的水、无机盐、糖类、 脂质、氨基酸等则不具有物种差异性。清单零六细胞中的无机物一、知识结构含量：占细胞鲜重的85%90%存在形式彳及作用结合水：细胞结构的重要组成成分细胞内良好的溶剂自由水*参与许多生物化学反应组成细胞的无机化合物无机L盐为多细胞生物的大多数细胞提供液体环境I运输营养物质和代谢废物含量：占细胞鲜重1%1.5%1存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在对于维持细胞和生物体的生命活动的重要作用。如哺乳动物血液中钙离 作用子浓度的含量太低，会出现抽搐等症状。、对于维持细胞的酸碱平衡非常重要二、要点精析【要点一】自由水和结合水与新陈代谢的关系1、自由水在细胞中的含量较多，变动幅度也较大。自由水提