第一章第一章 细胞的分子组成细胞的分子组成地球乃生命之母地球乃生命之母第一节第一节 分子和离子分子和离子 阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上分子结构的基础上分子结构的基础上分子结构的基础上. . . . 邹承鲁邹承鲁邹承鲁邹承鲁元素元素宏观概念宏观概念原子原子分子分子离子离子微观概念（构成物微观概念（构成物质的基本微粒）质的基本微粒）组成人体的主要元素组成人体的主要元素元素元素符号符号生物细胞中生物细胞中(%)氧氧O65.0碳碳C18.5氢氢H9.5氮氮N3.3钙钙Ca1.5磷磷P1.0钾钾K0.4硫硫S0.3钠钠Na0.2氯氯Cl0.2镁镁Mg0.1元元素素元素元素植物植物土壤土壤O7050Si0.234C182Fe0.014Ca0.51.4N0.30.1植物体和土壤部分元素含量()表统一性：组成细胞的统一性：组成细胞的化学元素在无机环境化学元素在无机环境中都能找到。中都能找到。差异性：细胞与无机环境中的各种化学元素差异性：细胞与无机环境中的各种化学元素的相对含量差别很大。的相对含量差别很大。生物界与非生物界的生物界与非生物界的关系：关系： 元元 素素 玉玉 米米 人人 O C H N K Ca P Mg S44.4314.6243.576.241.460.920.230.200.180.1755.997.469.331.094.673.110.160.78 组成生物体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）。组成生物体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）。种类大体相同种类大体相同，但不同的生物体内，各化学元素的，但不同的生物体内，各化学元素的含量相含量相差很大差很大。分 子作用：是构成物质的单位，也是组成细胞的物质单位 。定义：是由两个或多个原子通过共价键共价键连接而成，也可能由单个原子构成。如：水-H、O；糖-C、H、O 同样的原子可以组成不同的分子 糖、脂肪-C、H、O；同位素同位素质量不同而化学性质相同的原子。同位素示踪法:同位素示踪法的基本原理同位素示踪法的基本原理: 放射性放射性同位素同位素及它们的化合物，与自然界存及它们的化合物，与自然界存在的相应普通元素及其化合物之间的化学性在的相应普通元素及其化合物之间的化学性质和生物学性质是相同的，只是具有不同的质和生物学性质是相同的，只是具有不同的核物理性质。如：放射性核物理性质。如：放射性同位素能够同位素能够发生衰发生衰变而产生放射性变而产生放射性，因此易于检测。，因此易于检测。如：14CO2如：氕（1H）、氘（2H）、氚（3H）同位素示踪法特点:1. 1.灵敏度高灵敏度高放射性示踪法可测到10-1410-18克水平，即可以从1015个非放射性原子中检出一个放射性原子。 2. 2.方法简便方法简便放射性测定不受其它非放射性物质的干扰，可以省略许多复杂的物质分离步骤，体内示踪时，可以利用某些放射性同位素释放出穿透力强的r射线，在体外测量而获得结果 .4. 4.符合生理条件符合生理条件在放射性同位素实验中，所引用的放射性标记化合物的化学量是极微量的，它对体内原有的相应物质的重量改变是微不足道的，体内生理过程仍保持正常的平衡状态，获得的分析结果符合生理条件，更能反映客观存在的事物本质。 离 子离子是指离子是指原子原子由由于自身或外界的作用于自身或外界的作用而失去或得到一个或而失去或得到一个或几个几个电子电子使其达到最使其达到最外层电子数为外层电子数为8个（如个（如第一层是最外层，则第一层是最外层，则为为2个）的稳定结构。个）的稳定结构。 离子键离子键2 2e e8 8e e8 8e e2 2e e8 8e e钠原子钠原子2 2e e8 8e ee eNa+氯原子氯原子2 2e e8 8e e7 7e eCl+NaCl钠钠离子离子Na+氯氯离子离子Cl-离子键氯化钠的形成氯化钠的形成backback共价键与离子键的形成共价键与离子键的形成电子式电子式细胞中的细胞中的化合物化合物无机化合物无机化合物有机有机化合化合物物水水无无机机盐盐糖糖类类脂脂质质蛋蛋白白质质核核酸酸C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg基基本本元元素素最最基基本本元元素素C、H、O、N、P、SC、H、O、NFe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl主主要要元元素素大量元大量元素：素：万分之万分之一以上一以上微量元微量元素：素：量少、量少、必不可必不可少少组成细胞、生物体的化学元素：组成细胞、生物体的化学元素：C第二节、无机化合物第二节、无机化合物细胞内含量最多的化合物细胞内含量最多的化合物水水地球表面约地球表面约3/43/4的部分是的部分是水水；一个人在极限状况下，可坚持一个人在极限状况下，可坚持20d20d以上不进食。以上不进食。一个人不喝水，一个人不喝水，7d d后就会丧失意识后就会丧失意识 ,生命濒临终点生命濒临终点水水-生命之源生命之源一、 水热带草原（旱季）热带草原（旱季） 热带草原（雨季）热带草原（雨季） 胡胡 杨杨3. 3. 人体中几种不同器官或组织中水的含量人体中几种不同器官或组织中水的含量组织器官组织器官牙齿牙齿骨骼骨骼骨骼肌骨骼肌心肌心肌血液血液所占比例所占比例% %101022227676797983831. 1. 细胞中各种化合物所占比例细胞中各种化合物所占比例化合物化合物水水无机盐无机盐蛋白质蛋白质脂质脂质糖类糖类核酸核酸所占比例所占比例% %85-9085-901-1.51-1.57-107-101-21-21-1.51-1.52. 2. 几种不同生物体水的含量几种不同生物体水的含量生物生物水母水母鱼类鱼类蛙蛙哺乳动物哺乳动物藻类藻类高等植物高等植物水含量水含量% %979780-8580-8578786565909060-8060-80 1、 细胞中含量最多的化合物是水细胞中含量最多的化合物是水 2、 不同生物的含水量不同不同生物的含水量不同（水生（水生 陆生）陆生） 3 3、同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同、同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同(代谢旺盛的部位含量多代谢旺盛的部位含量多) 分分析析讨讨论论（一一）（一）细胞、生物体内水的含量特点：（一）细胞、生物体内水的含量特点：4.同种生物，不同的生长发育时期含水量不同同种生物，不同的生长发育时期含水量不同幼儿和成人体内的含水量幼儿和成人体内的含水量1、水是极性分子：、水是极性分子：良好溶剂良好溶剂（二）水分子的生理特性和作用：（二）水分子的生理特性和作用：物质运输的主要介质物质运输的主要介质+HO+-H+水分子比例模型水分子比例模型2、水分子之间具有氢键：、水分子之间具有氢键：调节温度调节温度水是生命水是生命的摇篮。的摇篮。如：如：37时，时， 1克水克水完全蒸发需完全蒸发需吸热吸热574卡卡 结合水是组成细胞的结构物质， 约占细胞内水的4.5%。自由水是细胞内的良好溶剂,起运输作用。是细胞内生物化学反应的条件。(含量与新陈代谢强度呈正比)(含量与抗寒性、抗旱性呈正比)（三）（三） 存在形式存在形式 血液与心肌的比较血液与心肌的比较形态形态含水量含水量% %血液血液液态液态8383心肌心肌坚韧的固态坚韧的固态7979 （2 2）农民晒干葵花籽与炒干葵花籽主要失去的是）农民晒干葵花籽与炒干葵花籽主要失去的是什么形式的水？什么形式的水？ （1 1）血液是流动的，心肌是坚实的，为什么）血液是流动的，心肌是坚实的，为什么 两者含水量这么接近？两者含水量这么接近？血液主要以自由水的形式存在血液主要以自由水的形式存在心肌主要以结合水的形式存在心肌主要以结合水的形式存在自由水自由水 结合水结合水（3）比较新鲜种子和干种子谁的新陈代谢相比较新鲜种子和干种子谁的新陈代谢相对旺盛？对旺盛？（4 4）同体积的水和同体积水的果汁放入冰箱）同体积的水和同体积水的果汁放入冰箱中谁最先结冰？中谁最先结冰？（5 5）根据问题（）根据问题（4 4），自由水多还是结合水），自由水多还是结合水多生物体的抗旱、抗寒、抗热能力强？多生物体的抗旱、抗寒、抗热能力强？ 结合水含量越高，抗性相对较强结合水含量越高，抗性相对较强 一般而言，代谢越旺盛，自由水含量越高一般而言，代谢越旺盛，自由水含量越高“节水刻不容缓节水刻不容缓”、“节水从每个人做起节水从每个人做起”！广告一：广告一：健康体魄，来源于健康体魄，来源于“碘碘碘碘”滴滴！滴滴！广告二：高钙片，一片顶两片！广告二：高钙片，一片顶两片！广告三：补铁、补血，效果好！朴雪口服液！广告三：补铁、补血，效果好！朴雪口服液！ 上面的广告中提到了哪些无机盐？有何作用？上面的广告中提到了哪些无机盐？有何作用？1.1.无机盐在细胞中的存在形式：无机盐在细胞中的存在形式：离子形式离子形式阳离子阳离子：NaNa+ +、K K+ +、 CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe2+2+、 FeFe3+3+等。等。阴离子阴离子：ClCl- -、SOSO4 42-2-、POPO4 43-3-、HCOHCO3 3- -等。等。2.2.含量：很少，仅占含量：很少，仅占1 11.51.5无无 机机 盐盐人若在高温条件下工作，大量排汗，该怎样做人若在高温条件下工作，大量排汗，该怎样做？分析讨论一分析讨论一 维持血浆的正常浓度A.A.饮盐开水饮盐开水 B.B.饮碳酸型饮料饮碳酸型饮料 C.C.饮蛋白型饮料饮蛋白型饮料 D.D.饮纯净水饮纯净水3、无机盐的作用、无机盐的作用食物（蔬菜、水果）中往往含有一些碱性物食物（蔬菜、水果）中往往含有一些碱性物质（如质（如Na2CO3 ），人吃后），人吃后体内血液的体内血液的pHpH值会值会不会有较大的变化？不会有较大的变化？分析讨论二分析讨论二 维持细胞和生物体的酸碱平衡维持细胞和生物体的酸碱平衡缓冲对：缓冲对：H H2 2COCO3 3 NaHCONaHCO3 3 NaH NaH2 2POPO4 4NaNa2 2HPOHPO4 4 若哺乳动物的血钙过低，则会出现若哺乳动物的血钙过低，则会出现什么情况？什么情况？维持神经肌肉的兴奋性维持神经肌肉的兴奋性抽搐（1 1）为什么缺铁会导致贫血？）为什么缺铁会导致贫血？（2 2）植物缺镁会影响光合作用，为什么？）植物缺镁会影响光合作用，为什么？血血红红蛋蛋白白分分析析讨讨论论三三构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分铁是铁是血红蛋白的重要组分血红蛋白的重要组分镁是叶绿素的重要组分镁是叶绿素的重要组分第三节第三节 有机化合物及生物大分子有机化合物及生物大分子一、碳一、碳 化化 合合 物物碳碳 原原 子子 的的 结结 构构质子质子质子质子电子电子C（一）（一） 碳碳 原原 子子 的的 结结 构：构：甲烷甲烷CCCCC直 链CCCCCCC C C碳 环CCCCCC支 链（二）碳原子形成的几种结构：（二）碳原子形成的几种结构：“C”是生命系统中的核心核心元素二、二、 糖糖 类（碳水化合物）：通式类（碳水化合物）：通式Cn(H2O)m+A.单糖单糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖蔗蔗 糖糖B.二二 糖糖（一）单糖：不能再水解的糖（二）二糖：一个分子水解后能产生两个分子的单糖 组成元素：C、H、OCH2OHOHOHHCH2OHOHHO 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 半乳糖 果 糖麦芽糖蔗糖乳糖植植 物物动动 物物（三）多糖：（三）多糖：储 存 能 量植物动物组成植物细胞壁糖原淀粉纤维素植物肝糖原、肌糖原肝糖原、肌糖原糖原糖原基本单位都是葡萄糖，基本单位都是葡萄糖，一分子水解后可产一分子水解后可产生两个或两个以上的单糖分子生两个或两个以上的单糖分子+O+O+1,4-糖苷键糖苷键1,4-糖苷键糖苷键如：淀粉或糖原如：淀粉或糖原OO+1,4-糖苷键糖苷键1,4-糖苷键糖苷键如：纤维素如：纤维素分类名称分布作用单糖五碳糖核糖（C5H10O5）动、植物细胞构成RNA脱氧核（C5H10O4）构成DNA六碳糖（C6H12O6)葡萄糖供能果糖植物二糖C12H22O11蔗糖植物供能麦芽糖乳糖动物乳汁多糖（C6H10O5）n淀粉植物储能纤维素结构性物质植物细胞壁（肝、肌）糖原动物储能（四）（四）糖类的生理作用糖类的生理作用: :1.构成生物体的重要成分(核糖、脱氧核糖 )2.是细胞和生物体的主要能源物质3.也可以作贮存能量的物质, 主要指多糖。淀淀 粉粉麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖水解水解 水解水解大量能量大量能量氧化分解氧化分解糖元糖元水解水解糖类中最重要糖类中最重要的能源物质的能源物质4 4 .识别、保护、润滑等作用识别、保护、润滑等作用糖被糖被（五）（五）生物组织中可溶性还原糖生物组织中可溶性还原糖u葡萄糖、果糖、麦芽糖的分子内都含有游离的具还原葡萄糖、果糖、麦芽糖的分子内都含有游离的具还原性的半缩醛羟基，因此叫做还原糖；蔗糖分子内没有，性的半缩醛羟基，因此叫做还原糖；蔗糖分子内没有，为非还原糖。实验中所用的斐林试剂，只能鉴定生物组为非还原糖。实验中所用的斐林试剂，只能鉴定生物组织中可溶性还原糖，而不能鉴定可溶性非还原糖及不能织中可溶性还原糖，而不能鉴定可溶性非还原糖及不能溶解的糖。溶解的糖。u斐林试剂：斐林试剂：0.1g/mL的的NaOH和和 0.05g/mL的的CuSO配制而成的淡蓝色配制而成的淡蓝色Cu(OH)2沉淀的悬浊液沉淀的悬浊液u条件：条件：加热加热-CHO+Cu(OH)2-COOH+Cu2O砖红色砖红色动物脂肪细胞中贮存的脂肪（染成橘黄色） 1 1、油脂：、油脂：只只含含C C、H H、O O（1 1）作用作用生物体内主要的生物体内主要的储储存存能能量的物质量的物质储能多储能多体积小体积小减少热量散失减少热量散失: :保温保温减少内脏器官的摩擦减少内脏器官的摩擦, ,缓冲缓冲外界外界压力压力（一）、分类及作用大量贮存于动、植物脂肪细胞中,主要分布于:动物皮下组织、肠系膜(水油)、大网膜(板油)三、脂质（三、脂质（lipidlipid）非极性化合物非极性化合物固态：脂固态：脂动物动物液态：油液态：油植物植物（2）、溶解性：通常不溶于水，但溶于有机溶剂 O 的含量远少于糖类 H比例高，彻底氧化释放出更多能量 1g糖原 kJ ; 1g 脂肪 kJ含量含量成分成分C CH HO O脂类脂类75%75%12%12%13%13%糖类糖类44%44%6%6%50%50%（3）甘油三酯的形成C CCC C CHHH H HHHHHH HOHOC CCC C CHHH H HHHHHH HOHOC CCC C CHH HHHHHH HOHOCCCOHOHOHHHHHHCCCOOHHHC CCC C CHHH H HHHHHH HOC CCC C CHHH H HHHHHH HOC CCC C CHH HHHHHH HOOHH+饱和脂肪酸饱和脂肪酸饱和脂肪酸饱和脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸羧基羧基羟基羟基甘油三酯甘油三酯（4）生物组织中生物组织中脂肪的检测脂肪的检测苏丹苏丹III染色染色脂肪脂肪苏丹苏丹 （苏丹（苏丹） 橘黄色橘黄色（红色红色）3 3、磷脂、磷脂分布：分布：在动物的脑、卵、神经组织和大豆在动物的脑、卵、神经组织和大豆的种子中，磷脂含量较多的种子中，磷脂含量较多作用：作用：构成构成细胞膜、细胞器膜细胞膜、细胞器膜细胞膜、细胞器膜细胞膜、细胞器膜的重要组成成分的重要组成成分4 4、固醇：、固醇：胆固醇胆固醇 人体必需，但血液中过多可能引发人体必需，但血液中过多可能引发心脑血管疾病心脑血管疾病性激素性激素 激发和维持人体的第二性征激发和维持人体的第二性征维生素维生素D D 促进对促进对CaCa、P P的吸收的吸收对维持正常新陈代谢和生殖有重要作用。对维持正常新陈代谢和生殖有重要作用。对维持正常新陈代谢和生殖有重要作用。对维持正常新陈代谢和生殖有重要作用。 2 2、植物蜡：、植物蜡：化学成分化学成分-高级烷烃，多数为高级烷烃，多数为27烷烷 作用作用-保护保护( (防止水分过多蒸腾及微生物的侵袭防止水分过多蒸腾及微生物的侵袭)必需脂肪酸：人体不能自身合成，只必需脂肪酸：人体不能自身合成，只能从食物中得到的脂肪酸能从食物中得到的脂肪酸油酸、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸油酸、亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸基础练习1、细胞中含量最多的化合物（、细胞中含量最多的化合物（ ）A、蛋白质、蛋白质 B、淀粉、淀粉 C、水、水 D、糖原、糖原2、水在生物体的许多化学反应中可充当、水在生物体的许多化学反应中可充当A、溶剂、溶剂 B、催化剂、催化剂 C、还原剂、还原剂 D、载体、载体3、下列离子中哪项不是细胞需要的（、下列离子中哪项不是细胞需要的（ ）A、Cl- B、Fe2+ C、S042- D、Pb2+4、生物新陈代谢旺盛、生长迅速时，生物体、生物新陈代谢旺盛、生长迅速时，生物体内的结合水与自由水的比值（内的结合水与自由水的比值（ ）A、升高、升高 B、下降、下降 C、不变、不变 D、变化与此无关、变化与此无关教学巩固教学巩固1、下列属于大量元素是（）、下列属于大量元素是（）A。S、K、Ca、Mg B。C、P、B、KC。H、N、Ca、CuD。Mg、Zn、Cu、Mn2、生物界和非生物界具有统一性的一面是因为（）生物界和非生物界具有统一性的一面是因为（）A。构成细胞的化合物在非生物界都存在构成细胞的化合物在非生物界都存在B。构成细胞的无机物在自然界都存在构成细胞的无机物在自然界都存在C。构成细胞的化学元素在无机自然界都能找到构成细胞的化学元素在无机自然界都能找到D、生物界和非生物界都有新陈代谢生物界和非生物界都有新陈代谢3、相同种类、相同含量的化学元素，在生物体内表现为生、相同种类、相同含量的化学元素，在生物体内表现为生命现象，在自然界中则不能。这说明生物界与非生物界具命现象，在自然界中则不能。这说明生物界与非生物界具有（）有（）A。统一性统一性B、多样性多样性C。变异性变异性D。差异性差异性A AC CD D4、Mn是许多酶的活化剂，例如缺是许多酶的活化剂，例如缺Mn的植物，因不能激活硝的植物，因不能激活硝酸还原酶，无法利用硝酸盐。这一事实说明酸还原酶，无法利用硝酸盐。这一事实说明Mn（）（）A。是生命疃的物质基础是生命疃的物质基础B。能组成多种多样的化合物能组成多种多样的化合物C。能影响植物体的生命活动能影响植物体的生命活动D。属于主要元素属于主要元素5、C、H、N3种种元素在组成人体的化学成分中，质量分数共元素在组成人体的化学成分中，质量分数共占占73%左右，而这三种元素在组成岩石圈的化学成分中，质量左右，而这三种元素在组成岩石圈的化学成分中，质量分数不到分数不到1%。这个事实说明（）。这个事实说明（）A、生物界和非生物界具有统一性生物界和非生物界具有统一性B、生物界和非生物界具有差异性生物界和非生物界具有差异性C、这三种元素是组成人体的主要元素这三种元素是组成人体的主要元素D、生物界和非生物界的组成元素完全不同生物界和非生物界的组成元素完全不同C CB B6、生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。碳原、生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连结成链或环，人机子本身的化学性质，使它能够通过化学键连结成链或环，人机形成各种生物大分子。可以说，地球上的生命是在碳元素的基形成各种生物大分子。可以说，地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。以上事实可以说明（）础上建立起来的。以上事实可以说明（）A、C元素能组成各种各样的化合物元素能组成各种各样的化合物B、C元素是最基本的元素元素是最基本的元素C、C元素是各种大分子中含量最多的元素元素是各种大分子中含量最多的元素D、C元素比其他元素重要元素比其他元素重要7、科学家对鸡和鸭两种动物体内的某些元素的含量进行测定，、科学家对鸡和鸭两种动物体内的某些元素的含量进行测定，得到下表得到下表：（每：（每100克中的毫克数）克中的毫克数）生物元素CuFeZnPSe鸡鸡91.41.0915611.75鸭鸭62.21.3312212.5此表说明：此表说明：B B组成生物体的化学元素虽然大体相同，但在不同组成生物体的化学元素虽然大体相同，但在不同组成生物体的化学元素虽然大体相同，但在不同组成生物体的化学元素虽然大体相同，但在不同的生物体内，各种化学元素的含量却差别很大。的生物体内，各种化学元素的含量却差别很大。的生物体内，各种化学元素的含量却差别很大。的生物体内，各种化学元素的含量却差别很大。