生物必修一组成细胞的分子

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1、第二章 组成细胞的分子细胞中的元素和化合物基础知识一、 生物界与非生物界1、 统一性：元素种类 差异性：元素含量2、生物界统一性的表现：(1)化学元素：组成生物体的化学元素种类大体相同。(2)分子水平：所有生物DNA分子的空间结构(规则的双螺旋结构)和化学组成(四种脱氧核苷酸)相同； 所有生物共用一套遗传密码子；蛋白质的基本单位氨基酸的种类基本相同。(3)结构：除病毒外，生物体都是由细胞组成的。(4)能量：生物体是以ATP作为能量“通货”的。二、 组成细胞的元素和化合物元素微量元素：Mo、Cu、Fe、Zn、Mn、B等大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg主要元素：C、H、O、N、P、

2、S基本元素：C、H、O、N最基本元素：C（生物大分子以碳链为基本骨架）化合物无机化合物有机化合物糖类：主要的能源物质脂质：主要的储能物质蛋白质（有机中含量最多）：生命活动的主要承担者核酸：携带遗传信息水（含量最多）无机盐：对维持生物体的生命活动有重要作用 含量相对性鲜重：O C H N干重：C O N H1、 生物体内元素数量的比较：H原子数量最多；组成生物体的元素中，O元素含量最多；人体甲状腺细胞I较多，红细胞内Fe2+较多。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素。2、应用：利用同位素示踪法通过标记特殊物质中的标志性元素，研究该物质在生物体内的合成运输等生理作用。实验1：植物必需元

3、素的实验探究实验组：植物 + 缺X的完全培养液正常生长 X不是必需的无机盐生长不正常 正常生长 X是必需无机盐加入X无机盐对照组：植物 + 完全培养液 正常生长 实验2：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质还原糖 + 斐林试剂 砖红色沉淀淀粉 + 碘液 蓝色糖类水浴加热50C60C苏丹III 橘黄色苏丹IV 红色脂肪蛋白质 + 双缩脲试剂 紫色【实验原理】颜色反应 一、还原糖的检测和观察【实验材料】苹果或梨匀浆【实验试剂】斐林试剂（甲液：0.1g/ml的NaOH 乙液：0.05g/ml的CuSO4）现配现用斐林试剂是蓝色的样液斐林试剂观察现象水浴加热煮沸2min振荡【实验步骤】【注意事项】还原糖

4、：单糖、果糖、乳糖；甲、乙液必须等量混合均匀后再加入样液中，斐林试剂必须现配现用（与双缩脲试剂不同，双缩脲试剂先加A液，再加B液）；斐林试剂必须用水浴加热；取材取浅色，富含还原糖的物质（例如：不能选用西瓜、甘蔗、马铃薯等）。二、 淀粉的检测和观察：淀粉遇碘变蓝三、脂肪的检测和观察【实验材料】马铃薯匀浆、花生种子、花生种子匀浆【实验试剂】苏丹III或苏丹IV【实验步骤】方法一：制成匀浆，加入苏丹III。方法二：制作子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况。浸泡过的花生种子切片观察现象高倍显微镜观察 12滴体积分数为50%的酒精洗去浮色加苏丹IV染色1min（或苏丹III染色3min）【注意事

5、项】切片要薄，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊；50%酒精的作用是：洗去浮色；使用不同的染色剂染色时间不同。四、蛋白质的鉴定【实验材料】豆浆、鲜肝研磨液（蛋清稀释液）【实验试剂】双缩脲试剂（A液：0.1g/ml的NaOH B液：0.01g/ml的CuSO4）待测液试剂A液观察现象试剂B液4滴摇匀【实验步骤】【注意事项】先加A液1ml（营造碱性环境），再加B液4滴（不能加多）；鉴定前，留出一部分组织样液，以便对比；用鸡蛋蛋白时，要加以稀释，太粘稠与试剂反应不充分，且难清洗；双缩脲试剂检测肽键，高温破坏变性的蛋白质仍然可以与之产生紫色反应。无机物基础知识一、 水1、 含量特点：细

6、胞中含量最多的化合物是水；不同生物的含水量不同（水生生物陆生生物）；同种生物，不同的生长发育时期含水量不同（幼年生物老年生物）；同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同（血液骨骼牙齿）。种类含量状态生理作用结合水（抗逆性）约4.5%与其他物质结合在一起细胞结构的重要组成部分自由水（代谢）约95.5%能够自由移动，以游离状态存在良好的溶剂提供液体环境参与化学反应运送营养物质和代谢废物2、存在形式：结合水自由水水存在渗透作用（自由扩散）吸收抗利尿激素调节暗反应（叶绿体基质）有氧呼吸第三阶段（线粒体内膜）ATP的合成（叶绿体、线粒体、细胞质基质）单糖合成多糖（细胞内）脱水缩合（核糖体）DNA分子复

7、制、转录（细胞核、叶绿体、线粒体）光反应（叶绿体类囊体薄膜）有氧呼吸第二阶段（线粒体基质）肝糖原水解（肝细胞）淀粉、蛋白质、脂肪消化（细胞质基质、消化道）DNA、RNA的水解产生利用结合水自由水温度降低（抗寒、抗盐、抗旱）温度升高（代谢加快、萌发）比例越大，抗逆性越强，代谢慢比例越小，抗逆性越弱，代谢快环境恶化自由水，结合水细胞衰老自由水，结合水生命活动增强自由水，结合水二、 无机盐1、 无机盐在生物体中的存在形式：大部分以离子形式存在；少量的与其他化合物结合。功能实例细胞某些复杂化合物的重要组成成分Mg2+是叶绿素a、b的必需成分；Fe2+是血红蛋白的组成成分；维持细胞和生物体的生命活动血液

8、中Ca2+含量过低会出现抽搐现象；B促进花粉萌发，生成花粉管，如果没有就不会结果；I是甲状腺激素的组成成分；P动物牙齿骨骼的组成成分；维持生物体内的平衡渗透压平衡细胞外液渗透压：Na+、Cl-细胞内液渗透压：K+酸碱平衡血浆中的HPO42-、HCO32+2、作用： 蛋白质生命活动的主要承担者基础知识一、 氨基酸组成蛋白质的基本单位1、组成元素：C、H、O、N（S）2、结构特点：氨基酸分子中，-NH2和-COOH至少各有一个；至少一个-NH2和一个-COOH连在同一个碳原子上；生物体中氨基酸种类、性质不同是由R基决定的。3、氨基酸种类：约20种（8种）：人体不能合成，必须从外界环境中获取。甲硫氨

9、酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸必需氨基酸非必需氨基酸（12种）：人体能够合成，不用从外界环境中获取。二、 蛋白质的结构及其多样性1、蛋白质：以氨基酸为基本单位的生物大分子一条或若干条多肽链盘曲折叠氨基酸二肽多肽蛋白质脱水缩合（核糖体）盘曲折叠，形成特定空间结构（内质网、高尔基体、细胞质基质）2、氨基酸组成蛋白质的过程：3、脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基（NH2）和另一个氨基酸分子的羧基（COOH）相连接,同时脱去一分子的水的结合方式。肽键：脱去的水分子中的“H”分别来自羧基和氨基，脱去的水分子中的“O”来自羧基。参与脱水缩合的是两个氨基酸分子中与中心碳原子相连的

10、氨基和羧基，R基中的氨基和羧基不参与脱水缩合。多肽：由三个或三个以上氨基酸分子脱水缩合而成的化合物，多肽通常呈链状结构，又叫肽链。多肽链具备一定的空间结构后即为蛋白质，因此蛋白质与多肽的差别在于有无空间结构。直接原因根本原因：基因的多样性氨基酸种类数目排列顺序肽 链数目盘曲折叠方式蛋白质结构多样性4、蛋白质的水解：蛋白质（胃，蛋白酶） 多肽（小肠，肽酶）氨基酸5、蛋白质的多样性：【注意】抗体都是蛋白质激素不都是蛋白质（性激素属于脂质）神经递质都不是蛋白质决定功能蛋白结构蛋白：构成细胞和生物体结构传递信息：胰岛素、生长激素运输载体：血红蛋白免疫作用：抗体、抗原催化作用：大多数酶蛋白质功能多样性蛋

11、白质+核酸核糖体染色体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。人剧烈运动时，细胞中的蛋白质为细胞生命活动提供能量6、 高温、过酸、过碱、重金属盐都会破坏蛋白质的空间结构，但肽键依然存在。酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性；煮熟的食物容易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，易被蛋白酶分解。7、 盐析：盐溶液中蛋白质的溶解度降低，不破坏空间结构。（可逆）三、 有关蛋白质的计算：氨基酸平均相对分子质量：a氨基酸数目：n肽键数目脱去水分子数相对分子质量氨基数目羧基数目一条肽链n-1n-1na-18(n-1)至少一个至少一个m条肽链

12、n-mn-mna-18(n-m)至少m个至少m个环状肽链nnna-18n最少0个最少0个1、链状：肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数 环状：肽键数=脱水数=氨基酸数2、若肽链间有-S-S-，则蛋白质的相对分子质量为：na-18(n-m)-2k3、肽链数=R基以外的氨基数或羧基数核酸遗传信息的携带者基础知识核糖核酸RNA脱氧核糖核酸DNA1、核酸种类mRNA：信使RNAtRNA：转运RNArRNA：核糖体RNA一、 核酸的种类及功能 2、功能：1）核酸是细胞内携带遗传信息的物质。2）在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。实验3：观察DNA和RNA在细胞中的分布【实验原理】DN

13、A主要分布在细胞核内，RNA主要分布在细胞质中；甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。【实验材料】人的口腔上皮细胞【实验试剂】0.9%的生理盐水：保持口腔上皮细胞的正常形态，维持细胞的渗透压。8%的盐酸：1）杀死细胞从而改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；2）使染色质中的DNA与蛋白质分离有利于染色。吡罗红甲基绿混合染色剂：现配现用切忌分开使用（若甲基绿和吡罗红单独使用，则细胞内的DNA和RNA均可以与之结合，结果DNA和RNA均被染成绿色或红色，而不能辨别。）蒸馏水：配制试剂和冲洗涂片高温破坏细胞中酶的活性，防止核糖水解固定细胞烘干的目的【实验步骤】制片（需烘干水解（需30水浴

14、加热冲洗涂片（蒸馏水的缓水流，除盐酸）染色观察选择染色均匀，色泽浅的区域【实验现象】绿色部分主要集中在细胞核内，红色部分主要集中在细胞质中。【实验结论】真核细胞：DNA主要分布在细胞核中，少量分布在线粒体和叶绿体中；RNA主要分布在细胞质中，少量分布在细胞核中。原核细胞：DNA分布在拟核中，有部分在质粒RNA分布在细胞质中病 毒：一种核酸，DNA或RNA二、 核酸的分子结构含氮碱基DNA RNAA AG GC CT U121345五碳糖脱氧核糖核糖P磷酸二酯键1、组成元素：C、H、O、N、PA腺嘌呤T胸腺嘧啶U尿嘧啶G鸟嘌呤C胞嘧啶2、基本单位：核苷酸3、DNA和RNA对比：DNARNA成分碱

15、基A、C、GTU五碳糖脱氧核糖核糖磷酸磷酸分子结构一般为双螺旋结构一般为单链结构分布主要：细胞核其次：叶绿体、线粒体主要：细胞质水解初步4种脱氧核糖核苷酸4种核糖核苷酸彻底磷酸、脱氧核糖、4种含氮碱基磷酸、核糖、4种含氮碱基结构多样性核苷酸的数目和排列顺序功能主要的遗传物质。携带和复制遗传信息，决定蛋白质的合成RNA病毒的遗传物质在遗传信息表达中起作用：mRNA：蛋白质合成的直接模板tRNA：携带特定氨基酸rRNA：核糖体的组成成分催化作用：极少数的酶检测甲基绿吡罗红混合染色剂，呈绿色甲基绿吡罗红混合染色剂，呈红色核酸种类核苷酸种类碱基种类遗传物质实例细胞生物DNA和RNA85DNA蓝藻、杨树

16、、人病毒只含DNA44DNAT2噬菌体只含RNA44RNA烟草花叶病毒三、 核酸和蛋白质的联系1、 蛋白质的合成受DNA控制；DNA的复制、转录、翻译等过程需要酶的参与，蛋白质（酶）控制了核酸的代谢。2、 两者均存在物种特异性。DNA多样性蛋白质多样性生物多样性决定体现根本原因直接原因基因多样性物种多样性生态系统多样性 细胞中的糖类和脂质基础知识一、 细胞中的糖类2、功能主要的能源物质组成生物体的重要成分1、 组成元素：C、H、O “碳水化合物” 3、 糖的种类：分类概念种类分布主要功能单糖不能水解的糖五碳糖核糖动、植物细胞组成核酸的物质组成RNA脱氧核糖组成DNA六碳糖葡萄糖细胞中重要的能源

17、物质果糖植物细胞组成其他复杂化合物半乳糖动物细胞二糖水解后生成两分子的单糖的糖蔗糖（葡萄糖+果糖）植物细胞储能物质，能水解成葡萄糖而供能甘蔗、甜菜麦芽糖（葡萄糖+葡萄糖）小麦乳糖（葡萄糖+半乳糖）动物细胞人和动物的乳汁多糖水解后生成许多单糖的糖淀粉植物细胞植物粮食的种子、变态根茎等储藏器官中储存能量纤维素植物细胞的细胞壁中支持保护细胞糖原肝糖原动物细胞动物的肝脏储存能量，调节血糖肌糖原动物的肌肉组织中储存能量还原糖：单糖、麦芽糖、乳糖；结构糖类：核糖、脱氧核糖、纤维素（不能作为能源物质）；肝糖原可水解为葡萄糖，肌糖原不可以。二、 细胞中的脂质1、组成元素：C、H、O（N、P）按功能分按化学本质

18、分元素组成分布功能储能脂质脂肪（水解：甘油+脂肪酸）C、H、O动物：皮下、大网膜和肠系膜（固态）植物：花生、油菜、核桃等含有较高的脂肪储存在种子里（液态）细胞内良好的储能物质；很好的绝热体，其保温作用；缓冲和减压作用，保护内脏和器官结构脂质磷脂C、H、O、N、P人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中构成生物膜的主要成分调节脂质固醇胆固醇C、H、O，有的含N、P细胞膜的重要组成部分，参与血液中脂质的运输性激素促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成，激发并维持第二性征（以自由扩散的方式运出细胞）维生素D促进人和动物肠道对Ca和P的吸收3、 特点：脂质分子中含氧量远少于糖类，氢的含量更多，所以脂肪和糖相比能储存更多能量。4、化学性质：不溶于水，易溶于有机溶剂。三、 生物大分子以碳链为骨架1、单体和多聚体：1）单体：是指组成生物大分子（多糖、蛋白质、核酸）的基本单位。2）多聚体：单体连接而成的大分子物质，被称为单体的多聚体。2、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。单体多聚体（生物大分子）氨基酸蛋白质单糖（葡萄糖）多糖核苷酸核酸