第二章第二章 细胞的化学组成细胞的化学组成第一节第一节 细胞中的原子和分子细胞中的原子和分子一、组成细胞的原子和分子一、组成细胞的原子和分子人体中化学元素的含量人体中化学元素的含量人体中化学元素的含量人体中化学元素的含量组成生物体的主要元素：组成生物体的主要元素：C、H、O、N、P、Ca占全部元素的占全部元素的98%98%岩石圈岩石圈的成分的成分/%氧氧硅硅铝铝铁铁钙钙钠钠钾钾镁镁钛钛氢氢碳碳所有其所有其他成分他成分0.147287.94.53.5252.52.20.460.220.19人体的人体的成分成分/%氢氢氧氧碳碳氮氮钙钙磷磷氯氯锌锌硫硫钠钠镁镁所有其所有其他成分他成分0.16325.59.51.40.310.220.300.060.050.030.01岩石圈和人体内元素的种类和含量岩石圈和人体内元素的种类和含量 不同生物体内所含的元素种类基本相不同生物体内所含的元素种类基本相同，但是每种元素的含量却有多有少。同，但是每种元素的含量却有多有少。 生物体内的任何一种元素都能在无生物体内的任何一种元素都能在无机自然界中找到机自然界中找到物质组成的物质组成的统一性统一性。 但每种元素在生物体内和无机自然但每种元素在生物体内和无机自然界中的含量不同界中的含量不同物质组成的物质组成的差异性差异性。从从以上表格得出结论：以上表格得出结论：组别年度年度观察人数察人数 发病人数病人数实验组（补硒）硒）1974451010197567677对照照组（不（不补硒）硒）19743985541975544552一项一项“硒与克山病发病相关性硒与克山病发病相关性”的研究记的研究记录录二、原子二、原子原子是物质的基本单元原子是物质的基本单元原子原子 质子数中子数原子的质量数质子数中子数原子的质量数原子示意图原子示意图原子核原子核中子中子质子质子（+）电子（电子（-）（电中性电中性）碳原子结构图碳原子结构图电子电子质子质子中子中子一般来说，原子最外层能参加构成化学键的电子被称一般来说，原子最外层能参加构成化学键的电子被称为为价电子价电子。原子的化学性质与价电子的数目有着密切的关系。原子的化学性质与价电子的数目有着密切的关系。原子之间是通过化学键相互作用的原子之间是通过化学键相互作用的 一个原子将电子给予另一个原子，二者之间靠一个原子将电子给予另一个原子，二者之间靠正负离子之间的静电作用而形成的化学键叫离正负离子之间的静电作用而形成的化学键叫离子键。子键。钠离子钠离子氯原子氯原子氯化钠氯化钠原子之间是通过化学键相互作用的原子之间是通过化学键相互作用的 原子之间通过共用电子对形成的相原子之间通过共用电子对形成的相互作用叫做互作用叫做共价键共价键。氧原子氧原子氢原子氢原子氢原子氢原子水分子水分子有得到电子的倾向，有得到电子的倾向，呈部分负电性。呈部分负电性。有失去电子的倾向，有失去电子的倾向，呈部分正电性。呈部分正电性。 分子是保持物质化学性质的一种微粒，除稀有分子是保持物质化学性质的一种微粒，除稀有气体等以单原子状态存在以外，分子一般是由两气体等以单原子状态存在以外，分子一般是由两个或两个以上的原子构成。个或两个以上的原子构成。 化合物的化学组成通常以化学式表示。化合物的化学组成通常以化学式表示。分子分子水的化学式是水的化学式是H2O，表示每，表示每个水分子由两个氢原子核一个水分子由两个氢原子核一个氧原子构成。个氧原子构成。氢键氢键氢原子呈部分正电性氢原子呈部分正电性氧原子呈部分负电性氧原子呈部分负电性 带有部分正电性的氢原子与带有部分负电性的氧原子或氮带有部分正电性的氢原子与带有部分负电性的氧原子或氮原子通过彼此间的相互吸引而形成氢键。原子通过彼此间的相互吸引而形成氢键。氢键属于一种弱键，在决定生物大分子的三维结构上起着重要作用。氢键属于一种弱键，在决定生物大分子的三维结构上起着重要作用。二、细胞中的无机物二、细胞中的无机物细胞中的化合物细胞中的化合物有机化合物有机化合物无机化合物无机化合物水水无机盐无机盐 在活细胞中，在活细胞中，水水是是含量最多含量最多的物质，的物质，约占细胞总质量的约占细胞总质量的60609090，无机，无机盐约占细胞总量的盐约占细胞总量的1.51.5。构成生物体各种化合物的含量构成生物体各种化合物的含量水的特性：水的特性： 水是水是极性分子极性分子，水分子中所形成的氢键就成，水分子中所形成的氢键就成了有极性的共价键。水的这一特性使水有较强了有极性的共价键。水的这一特性使水有较强的内聚力和表面能力。的内聚力和表面能力。 水还具有水还具有比较大的比热和汽化热比较大的比热和汽化热等特性，使等特性，使得水成为生物体的温度调节剂。得水成为生物体的温度调节剂。 细胞中水的意义：细胞中水的意义： 一切细胞都是生活在水环境中的。细胞一切细胞都是生活在水环境中的。细胞中大量的水分，对于维持细胞的形态、保中大量的水分，对于维持细胞的形态、保证代谢的正常进行具有重要的作用证代谢的正常进行具有重要的作用水在水在细胞中的存在形式细胞中的存在形式水在水在细胞中以两种形式存在：细胞中以两种形式存在：一是在细胞内与蛋白质、糖类和核酸等物一是在细胞内与蛋白质、糖类和核酸等物质相结合，叫质相结合，叫结合水结合水。二是绝大部分的水以游历形式存在，可以二是绝大部分的水以游历形式存在，可以自由流动，叫做自由流动，叫做自由水自由水。水在水在细胞中的生理作用细胞中的生理作用水的水的作用作用结合水：是组成细胞结构的重要成分结合水：是组成细胞结构的重要成分自由水自由水是是细胞内的良好溶剂和良好介质细胞内的良好溶剂和良好介质运输营养物质和代谢废物运输营养物质和代谢废物生物体的温度调节就剂生物体的温度调节就剂是是细胞生活的液体环境细胞生活的液体环境讨论：讨论： 农民将刚收获的种子放在场院晒，是为了除去部分（农民将刚收获的种子放在场院晒，是为了除去部分（ ），然后再将其储存。这样做的目的有两个：一是防止），然后再将其储存。这样做的目的有两个：一是防止水分过多而霉变；二是可降低种子的（水分过多而霉变；二是可降低种子的（ ）作用，）作用，从而减少有机物的消耗。这说明，（从而减少有机物的消耗。这说明，（ ）水多则代）水多则代谢旺盛。谢旺盛。自由水自由水呼吸呼吸自由自由如果将晒干的种子再用火烤，失去的大多是（如果将晒干的种子再用火烤，失去的大多是（ ）水）水结合结合无机盐的存在形式及含量无机盐的存在形式及含量 细胞中的无机盐大多以离子的形式细胞中的无机盐大多以离子的形式存在。如以存在。如以阳离子阳离子形式存在的有：形式存在的有：K+、Ca2+、F2+、Mg2+等，以等，以阴离子阴离子形式存形式存在的有：在的有：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。等。和其他形式成分相比，无机盐的含量最和其他形式成分相比，无机盐的含量最少，约占细胞总质量的少，约占细胞总质量的1.5%。无机盐的功能无机盐的功能1.1.是细胞和生物体的结构成分是细胞和生物体的结构成分 有些无机盐是细胞内某些复杂化有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分合物的重要组成部分 碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿中的重要成分齿中的重要成分细胞中部分无机盐的生理功能细胞中部分无机盐的生理功能2.2.参与并维持生物体的代谢活动参与并维持生物体的代谢活动 实例：实例： 哺乳动物血液中必须含有一定量的哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2+如果某如果某个动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐。个动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐。 Ca2+对于血液的凝固也是非常重要的，没有对于血液的凝固也是非常重要的，没有Ca2+ ，血液就不能凝固。血液就不能凝固。实例：实例： 生物体内的无机盐离子必须保持一定的比例，这生物体内的无机盐离子必须保持一定的比例，这对维持细胞的渗透压和酸碱平衡是非常重要的，是生对维持细胞的渗透压和酸碱平衡是非常重要的，是生物体进行正常生命活动的必要条件。如物体进行正常生命活动的必要条件。如HCO3对于维对于维持血液正常，持血液正常，pH值具有重要的作用。含值具有重要的作用。含Zn的酶最多，的酶最多，有七十多种酶的活性与有七十多种酶的活性与Zn有关。有关。Co是维生素是维生素B12的必的必要成分，参与核酸的合成过程。要成分，参与核酸的合成过程。3.3.维持生物体内的平衡维持生物体内的平衡 渗透压的平衡渗透压的平衡 酸度平衡酸度平衡 离子平衡离子平衡讨论讨论 老年人容易发生骨折，这是因为内质发生了什么老年人容易发生骨折，这是因为内质发生了什么变化？这主要是由于缺少哪种无机盐引起的？变化？这主要是由于缺少哪种无机盐引起的？ 骨中的成分主要分为有机物和无机物两大类，有机物主骨中的成分主要分为有机物和无机物两大类，有机物主要是蛋白质，无机物主要钙盐。在成年人骨中的两大组成成要是蛋白质，无机物主要钙盐。在成年人骨中的两大组成成分的比例大致是：有机物占分的比例大致是：有机物占1/3，无机物占，无机物占2/3，有机物有韧，有机物有韧性，无机物有硬度，两者有机地结合起来，使成年人的骨既性，无机物有硬度，两者有机地结合起来，使成年人的骨既有强度，又有弹性，这样的骨硬度大，支持能力强又不易发有强度，又有弹性，这样的骨硬度大，支持能力强又不易发生骨折。幼年的骨中，有机物大于生骨折。幼年的骨中，有机物大于1/3，相对较多，无机物小，相对较多，无机物小于于2/3，相对较少，这样的骨，弹性好，不易发生骨折，但支，相对较少，这样的骨，弹性好，不易发生骨折，但支持强度差一些，且易变形，所以对青少年来说，养成正确的持强度差一些，且易变形，所以对青少年来说，养成正确的坐、立、行的姿势是非常重要的，否则会导致骨骼变形。老坐、立、行的姿势是非常重要的，否则会导致骨骼变形。老年人的骨中有机物少于年人的骨中有机物少于1/3，无机物大于，无机物大于2/3，这样的骨硬度，这样的骨硬度大，不易变形，但脆性也大，容易骨折。特别是随着年龄的大，不易变形，但脆性也大，容易骨折。特别是随着年龄的增长，机体代谢发生变化而使骨中的重要成分碳酸钙减少，增长，机体代谢发生变化而使骨中的重要成分碳酸钙减少，发生骨质疏松，就更易发生骨折。所以老年人适当补钙是非发生骨质疏松，就更易发生骨折。所以老年人适当补钙是非常重要的。常重要的。