组成细胞的分子(1)

组成细胞的分子(1)的思维导图，内容有细胞中的元素和化合物、细胞中的无机物、细胞中的糖类和脂质、蛋白质是生命活动的主要承担者、核酸是遗传信息的携带者。

组成细胞的分子

• 细胞中的元素和化合物
  • 统一性:生物界的元素都能在非生物界中找到 差异性:在元素含量上
  • 组成细胞的元素
    • 按元素含量划分 大量元素:C,H,O,N,P,S,K,Ca,Mg等 微量元素:Fe,Mn,Zn,Cu,B,Mo(钼),I(碘)等
    • 按元素对生物体的作用划分 主要元素:O>C>H>N>P>S(含量大小，即但细胞鲜重的百分比) 基本元素:C(构成细胞最基本元素),H,O,N
  • 组成细胞的化合物
    • 水70%~90%，蛋白质7%~10%，核酸和糖类1%~1.5%，脂质1%~2%，无机盐1%~1.5% 有机物含有维生素
    • 细胞鲜重:含量最多的化合物是水，元素是氧 含量最多的有机物是蛋白质 数量最多的化学元素是氢
    • 细胞干重:含量最多的化合物是蛋白质 含量最多的元素是碳
  • 实验
    • 还原糖+斐林试剂→砖红色沉淀(水浴加热50℃~60℃)
      • 还原糖:单糖(葡萄糖，果糖，半乳糖)，乳糖，麦芽糖 非还原糖:蔗糖，多糖(淀粉，纤维素，糖原)
      • 现象:蓝→棕→砖红色(Cu2O沉淀)
      • 斐林试剂:等量混匀，现配现用
    • 淀粉+碘→蓝色
    • 脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色(镜检)
      • 50%的酒精溶液:洗去浮色
      • 检测花生种子匀浆中的脂肪时，不需要显微镜
    • 蛋白质(肽键)+双缩脲试剂→紫色
      • 先加入A液(0.1g/mL的NaOH溶液)，摇匀(创造碱性环境) 再加入B液(0.01g/mL的CuSO4溶液)，Cu2+与蛋白质中的肽键，形成紫色络合物 B液的量不可过多
      • 用蒸馏水调整一下斐林试剂乙液的浓度后，可用来检测蛋白质
      • 蛋白质可用双缩脲试剂进行定性检测，不能定量
• 细胞中的无机物
  • 细胞中的水
    • 水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水呈游离状态，可以自由移动，叫做自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水
    • 自由水
      • 流动性强，易蒸发，可参与物质代谢
      • ①细胞内良好的溶剂，是许多化学反应的介质 ②参与生化反应 ③为细胞提供液体环境 ④运送营养物质和代谢废物
      • 细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛
    • 结合水
      • 不流动，不蒸发，与其他物质结合
        • 子主题
      • 细胞结构的重要组成部分
      • 细胞内结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力越强(即抗逆性强)
    • 功能:①对维持生物体温度的稳定起重要作用 ②运输 ③维持植物的固有姿态 ④对生物体的生命活动起重要的调控作用 ⑤润滑作用 作为反应物参与许多新陈代谢中的生化反应(如光合作用，细胞呼吸，多糖、蛋白质、核酸的水解过程)
  • 细胞中的无机盐
    • 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。少数与其他化合物结合
    • 生理作用:1.某些复杂化合物的组成成分 2.维持细胞和生物体的生命活动 3.维持细胞的渗透压平衡和酸碱平衡
      • ①Mg是构成叶绿素分子的元素 ②Fe是构成血红素的元素 ③P是组成细胞膜细胞核的重要成分
        • 光合作用需要叶绿素，缺镁会使叶绿素合成受阻
        • 贫血症是因为红细胞减少，缺铁会引起血红素合成受阻，血红素参与组成血红蛋白
      • ①人体内Na+缺乏，会引起神经肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等 ②哺乳动物的血液中必须含有一定量的钙 如果Ca2+含量太低会出现抽搐症状，太高会肌无力
      • ①渗透压平衡:Na+，Cl-，K+对维持细胞正常的渗透压有重要作用 ②酸碱平衡:某些无机盐离子组成重要的缓冲体系(如H2PO4-、HCO3-等)，可调节并维持细胞的酸碱平衡 0.9%的生理盐水，即人体细胞所处液体环境的浓度，可维持细胞的正常形态
• 细胞中的糖类和脂质
  • 细胞中的糖类
    • 糖类是主要的能源物质
    • 单糖:葡萄糖，被称为“生命的燃料”，是细胞生物活动所需要的主要能源物质(不能水解的糖类)
    • 二糖:由两分子单糖脱水缩合而成
      • 蔗糖:一分子葡萄糖和一分子果糖 麦芽糖:两分子葡萄糖 乳糖:一分子葡萄糖和一分子半乳糖
    • 多糖:淀粉，植物细胞中的储能物质
    • 淀粉→(酶、水解)麦芽糖→(酶、水解)→葡萄糖→(酶、氧化分解)→释能
  • 细胞中的脂质
    • 脂肪是细胞内良好的储能物质
    • 贮存脂质:脂肪(C,H,O)
      • 细胞内良好的储能物质，起保温作用
    • 结构脂质:磷脂(C,H,O,N,P)
      • 是构成细胞膜，细胞器膜的重要成分
      • 存在于所有细胞中
    • 活性脂质:固醇(C,H,O)
      • 胆固醇:构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
      • 性激素:激发并维持第二性征
      • 维生素D:促进人和动物肠道对钙，磷的吸收
    • 油脂主要由甘油和脂肪酸组成，油脂分子不溶于水
    • 与糖类氧化相比，脂肪的C、H含量比糖类更高，耗氧量大(同质量下生成的水多)，反应速率更慢，故可以释放更多能量
    • 糖类的氧化在有氧和无氧条件下都能进行
• 蛋白质是生命活动的主要承担者
  • 一切生命活动都离不开蛋白质
  • 蛋白质的功能
    • 结构蛋白:是构成细胞和生物体结构的重要物质
    • 催化作用:绝大多数酶(少数是RNA)(补充:大多数酶的本质是蛋白质)
    • 运输作用:载体蛋白，血红蛋白
    • 调节作用(信息传递):调节机体的生命活动，如胰岛素(调节血糖浓度，若缺乏胰岛素就会患糖尿病)
    • 免疫作用:抗体
    • 蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性
  • 蛋白质的基本组成单位-氨基酸
    • 结构通式:C2H4O2N+R
    • 结构特点:1.每种氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基 2.都有一个氨基和一个羧基接连接在同一个碳原子上
    • 1.羧基具有酸性 2.丙氨酸是最简单的氨基酸 3.必需氨基酸:“甲携来一本亮色书”
  • 蛋白质的结构及其多样性
    • 1.氨基酸脱水缩合，形成一个肽键，脱去一分子水 2.R基上的氨基和羧基一般不参与脱水缩合反应 3.生物大分子:蛋白质，多糖，核酸 4.C、H、O、N等元素→氨基酸(脱水缩合)→二肽→多肽(一条或几条肽键，盘曲、折叠)→蛋白质
    • 根本原因:基因的多样性 直接原因:1.氨基酸的种类，数目和排列顺序不同 2.肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
    • 如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，其生理功能就会受到影响，甚至完全丧失
    • 脱去水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数
    • 环状肽的特点是肽键数与氨基酸数相同 脱去水分子数=肽键数=氨基酸数 环肽比肽链多一个肽键
    • N条肽链至少有n个游离的氨基，至少有n个游离的羧基，分别位于肽链两端，其余的在R基
    • 蛋白质的相对分子质量=氨基酸数x氨基酸平均相对分子质量-脱水分子数x18-二硫键数×2
    • N=肽链数+肽键数+R(N)=氨基酸数+R(N) O=肽链数x2+肽键数+R(O)=氨基酸数×2+R(O)-脱水数 C=氨基酸数x2+R(C) H=氨基酸数x4-脱水数x2
    • 变性(不可逆):蛋白质结构易受高温，过酸，过碱，重金属等影响，空间结构改变，功能丧失，但未涉及肽键的断裂( 可用缩脲试剂进行检测) 未变性(可逆):盐溶液中蛋白质的溶解度降低，空间结构不变，即盐析
• 核酸是遗传信息的携带者
  • 核酸的种类及其分布
    • 真核细胞:DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA RNA主要分布在细胞质中，细胞核也有少量分布
    • 原核细胞:DNA主要存在于拟核内，细胞质中存在质粒(小型环状DNA分子) RNA主要分布在细胞质
    • DNA脱氧核糖核酸，RNA核糖核酸
  • 核酸是由核苷酸连接而成的长链
    • 一分子核苷酸是由一分子含氮碱基，一分子五碳糖和一分子磷酸组成
    • DNA有两条脱氧核苷酸链构成，构成双螺旋结构，两条链之间通过氢键相连(如A=T) RNA有一条核糖核苷酸链构成，不稳定，易发生基因突变
    • 生物体内有:磷酸，2种五碳糖，5种碱基，构成8种核苷酸 腺嘌呤(A)，鸟嘌呤(G)，胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)，尿嘧啶(U) 4种脱氧核苷酸，4种核糖核苷酸
  • 核酸的多样性
    • 1.生物的遗传信息储存在DNA分子中，每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有特点，如果数量不限，再连成长链时，排列顺序极其多样，信息容量非常大 2.特异性:对于某一种生物，其遗传物质核苷酸排列顺序是特定的
  • 核酸是细胞内携带遗传物信息的物质，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
  • 生物大分子以碳链为骨架
    • 碳是生命的核心元素
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