第二章组成细胞的分子知识点详解
第二章组成细胞的分子
一、组成细胞的化学元素
基本：C、H、O、N（90％）
大量：C、H、O、N、P、S、（９７％）K、C a、Mg
元素微量：F e、Mo、Zn、Cu、B、Mo等
（２０种）最基本：C，占干重的48.４%,生物大分子以碳链为骨架
?大量元素：指含量占生物总重量的万分之一以上的元素。
?微量元素：指生物体生活所必须的，含量虽少但却是维持正常生命活动所必不可少
的如Mn Zn Cu B Mo等。
?矿质元素:指出了C H O 以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。
?F e 属于半微量元素，是血红蛋白的主要成分，和氧气的运输有重要关系。植
物缺铁，叶绿素形成受阻，影响光合作用。
?K在动物细胞中多分布在细胞质中，对维持细胞的渗透压、神经的兴奋传导
和肌肉收缩有重要作用。在植物体内以离子形式存在，与光合作用过程中糖类的运输有关。
?C a动物血液和组织液中的钙离子对血液的凝固和肌肉的收缩有调节作用。缺
钙易患骨质疏松、骨质软化，儿童易患佝偻病。血钙含量低则发生抽搐，血钙高则导致肌无力。
?Mg是叶绿素的组成成分，是一切绿色植物光合作用不可缺少的。
二、统一性和多样性
1、生物的统一性和多样性
（1)统一性
组成生物体的各化学元素种类大体相同。
（2)差异性
组成生物体的各化学元素的含量有很大差异。
2、生物界与非生物界的统一性和差异性
（1)统一性
组成生物体的化学元素在无机环境中都能找到，没有一种是生物体所特有的。
（2)差异性
组成生物体的化学元素在生物界与非生物界相比含量上大不相同。
三、组成细胞的无机化合物
1、无机化合物——水
（1)水的含量、分类、及生理作用
含量概念生理作用
结合水 4.5% 与其他物质结合在一
起
细胞组成成分
自由水95.5% 能够自由流动、以游
离状态存在良好溶剂运输作用反应场所
（2）不同生物含水量特点
①是细胞和生物体中含量最多的物质
②含水量:水生>陆生/幼年>成年>老年/代谢旺盛>代谢缓慢/幼嫩细胞>衰老细胞
2、无机化合物--无机盐
（1）无机盐存在的形式及含量
①含量：很少，约占细胞鲜重的1%——5%
②存在形式：大多数无机盐以离子的形式存在于细胞中，少数以化合物的形式存在与细胞中。
（2）无机盐的生理作用
①有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分。
②有许多种无机盐的离子对于维持生物体的生命活动有重要作用。
③生物体内的无机盐离子，必须保持一定的比例，这对维持细胞内的渗透压和酸碱平衡非常重要，这是生物进行正常生命活动的必要条件。
四、细胞中的有机物—蛋白质
1、蛋白质—生命的承担者
1) 氨基酸是构成蛋白质的基本单位
自然界中氨基酸已发现有300多种，但构成蛋白质的氨基酸种类大约有20种，包括必须氨基酸和非必需氨基酸。
非必须氨基酸：可以哦那个过其他化合物转化而来
必须氨基酸：人体内有8种（婴儿9种），必须从外界获取。
2) 氨基酸的特点
①氨基酸分子中的氨基和羧基数目至少一个，也可以是几个，因为R基中可能含有氨基或羧基。通式：
NH2—（R — C H —COOH）
②在构成蛋白质的氨基酸中，都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，否则就不是构成蛋白质的氨基酸。例如：H2N-CH2-CH2--COOH
③不同的氨基酸分子有不同的R基，这就是氨基酸分类的依据。
蛋白质的结构功能及其多样性
2、蛋白质的分子结构
①化学结构：用约20种氨基酸作原料，根据“基因”信息指令，在细胞质的核糖体中，按特定的方式和顺序将氨基酸分子互相连结合。（蛋白质合成场所核糖体）
②氨基酸分子结合方式：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基，脱去一分子水而连接起来，这种结合方式叫脱水缩合。
③肽键：在肽链中连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）
④二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，只含有一个肽键的叫做二肽。
⑤多肽：由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构。
⑥肽链：是由多个氨基酸相互连接在一起所形成的链状结构。（就好比我们一排人手拉手连接在一起就形成了一条人链一样的道理。每一个人就好比一个氨基酸，而我们两个人的手连接在一起时就好比一个肽键）。
?因果联系：每两个氨基酸相互连接形成一个肽键，多个氨基酸相互连接就形
成了多个肽键，由多个氨基酸相互连接形成的含有多个肽键的一条链状结构称为肽链。（其实如果我们把“肽”换成“人”就很容易理解了。）
?.水分子：在两个氨基酸连接形成肽键时会脱出（或说生成）一分子水。即有
多少个肽键形成，就会脱出多少分子水。那么一条肽链中含有多少个肽键，就会有多少个水分子脱出。
?蛋白质：一条肽链含有多个肽键，一个蛋白质分子由一条或多条肽链组成。
（2）蛋白质分子的功能
①运输作用（血红蛋白运输O2和CO2、载体蛋白作为主动运输和协助运输的工具）
②免疫（如抗体）
③催化（多数的酶）
④调节功能（调节生命活动，如生长激素和胰岛素）
⑤结构蛋白（构成细胞和生物体，如头发和肌肉等。）
3、蛋白质分子的多样性
1) 氨基酸数量成百上千
2) 氨基酸排列顺序千变万化
3) 肽链盘曲折叠形成的空间结构千差万别
4) 肽键、氨基酸、水分子、蛋白质之间的联系
.4、蛋白质的化学组成和大小
①蛋白质的化学组成：蛋白质的化学组成与糖类和脂肪不同，除含有碳、氢、氧外还含有氮和少量的硫，有些蛋白质还含有其他一些元素、主要是磷铁铜碘锌和钼等。
蛋白质的大小：蛋白质是相对分子量很大的生物分子。蛋白质相对分子质量变化范围从大约6000到1000000，有得还更大一些的。
蛋白质的变性
②蛋白质分子的空间结构不是很稳定，蛋白质在重金属盐（汞盐、银盐、铜盐）、酸、碱等作用下，或高温70度以上或在X射线、紫外线等射线照射下。其空间结构都会发生改变和破坏，导致蛋白质变性，是蛋白质的生物活性丧失。
③蛋白质相关的计算
a.由Ｎ个aa形成的一条肽链围成环状蛋白质时，产生水／肽键Ｎ个；
b.Ｎ个aa形成一条肽链时，产生水／肽键Ｎ－１个；
c.Ｎ个aa形成Ｍ条肽链时，产生水／肽键Ｎ－Ｍ个；
d.Ｎ个aa形成Ｍ条肽链时，每个aa的平均分子量为α，那么由此形成的蛋白
质
e. 的分子量为Ｎ×α－（Ｎ－Ｍ）×１８；
五、细胞中的有机物--糖
1、组成元素：C、H、O三种元素
2、分类、相互关系、特点和实例
⑴单糖：不能被水解，可直接吸收的糖。最常见的是葡萄糖，比较常见的还有果糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖等。葡萄糖是细胞生命活动所需主要能源物质。
⑵二糖：由两分子单糖缩合而成的，必须经过水解为单糖才能被细胞吸收。最常见的二糖是蔗糖，还有麦芽糖以及人和动物乳汁中的乳糖。
⑶多糖：有多个单糖脱水缩合而成的糖，是生物体内绝大多数糖存在的形式，必须水解为单糖才能为细胞吸收，最常见的是淀粉，作为植物细胞的储能物质存在于细胞中。另外还有糖原作为动物细胞的储能物质存在于动物细胞中。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，多糖的基本单位都是葡萄糖。
⑷单糖脱水缩合生成二糖，二糖脱水缩合生成多糖，多糖水解为二糖，二糖水解为单糖。
?还原性糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖
3、功能：
⑴细胞中的主要储能物质，如葡萄糖是生命燃料。
⑵是生物体重要成分，如纤维素是植物体细胞壁的重要成分。
六、有机化合物—脂质
1、元素组成：C、H、O，还含有P和N。
2、种类和功能：
⑴脂肪：脂肪中的储能物质，维持体温恒定缓冲和减压减少摩擦的作用。
⑵磷脂：构成细胞膜和细胞器膜的重要成分。
⑶固醇：①胆固醇：构成细胞膜的主要成分，参与血液中脂质的运输。
②性激素：促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成。
③维生素D：促进人和动物肠道对钙磷的吸收。
?组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动，
而只有按照一定的方式有机地组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式
七、细胞中的有机物—核酸
1、核酸的结构
⑴组成核酸的化学元素：C、H、O、N和P
⑵单体：核苷酸，由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷脂分子组成，种类共有8种，脱氧核苷酸（4种、组成DNA），核糖核苷酸（4种、组成RNA)，含氮碱基共五种（腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C)
⑶DNA和RNA在化学组成上的区别
五碳糖含氮碱基
DNA 脱氧核糖核苷酸A、T、G、C
RNA 核糖核苷酸A、U、G、C
2、种类
①脱氧核糖核酸既DNA，主要存在于细胞核内；
②核糖核苷酸既RNA，主要存在于细胞质内。
3、核酸的分布
①DNA主要存在于细胞核内，另外线粒体、叶绿体、也含有少量的DNA，原核细胞主要存在于拟核中。
RNA主要存在于细胞质中,例如核糖体、线粒体、和叶绿体，细胞核中也有少量分布。
②观察DNA和RNA在细胞中的分布实验：利用甲基绿和吡罗红两种染色剂，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色，从而显示DN和ARNA在细胞中的分布。
4、核酸的功能
核酸是遗传信息的携带者，在生物体的遗传变异和蛋白质的合成中具有重要的作用。
八、颜色反应
斐林试剂双缩尿试剂苏丹红试剂碘液吡罗
红甲基绿
甲液乙液A液B液苏丹
III
苏丹IV
成分0.1/mL
NaOH
溶液0.05/m
L
CuSO4
溶液
0.1/mL
NaOH
溶液
0.01/m
L
CuSO4溶
液
鉴定
物质
可溶性还原糖蛋白质脂肪淀粉RNA DNA
添加顺序甲乙两夜等量混
匀后立即使用
先加入A液1mL，
摇匀，再加入B
液4滴，摇匀
反应条件水浴50—65摄氏
度
不需加热，摇匀
即可
不需加热不需加
热
不加热不加热
反应现象样液为砖红色样液变紫色样液为
橘黄色
样液为
红色
样液为
蓝色
红色绿色