第二章 组成细胞的分子

本章详细介绍了必修一生物第二章的主要内容，组成细胞的分子，内容包含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。

第二章 组成细胞的分子

• 细胞中的元素和化合物
  • 生物界与非生物界， 具有统一性与差异性
    • 统一性
      • 组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到， 没有一种元素是生物特有的
    • 差异性
      • 细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同
  • 细胞中的化学元素
    • 分类依据：一般按含量占生物总质量是否超过万分之一
  • 构成细胞的化合物
    • 组成细胞各种元素大多数以化合物的形式存在
    • 细胞主要化合物含量图
  • 检测生物组织中的糖类，脂肪和蛋白质
    • 斐林试剂：甲液0.1g/mlNaOH溶液 乙液0.05g/mlCuSO₄溶液 双缩脲试剂：A液0.1g/mlNaOH溶液 B液0.01g/mlCuSO₄溶液
    • 实验注意事项
      • 三个实验中都不宜选取有颜色的材料， 否则会干扰实验结果的颜色变化
      • 脂肪的鉴定过程中滴加50%酒精的目的是为了洗去浮色， 原理是苏丹三染液易溶于有机溶剂
• 细胞中的无机物
  • 细胞中的水
    • 水的重要性：水是生命之源，是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物
    • 含量
      • 细胞先种水的含量最多，细胞中绝大部分的水以自由水的形式存在
      • 不同生物体内水的含量差别很大
      • 同一生物体不同的生长发育阶段，水的含量也不同：幼儿期>成年期，幼嫩部分>成熟部分
      • 同一生物不同器官的水的含量也不同
    • 存在形式
      • 自由水
        • 在细胞中以游离形式存在，可以自由流动的水，约占细胞全部水分的95.5%
        • 作用
          • 细胞中的良好溶剂
          • 为细胞提供液体环境（如，血液）
          • 参与多种生化反应（光合作用）
          • 运输营养物质和废物（呼吸）
          • 维持细胞固有形态
      • 结合水
        • 与细胞中其他物质相结合，不能自由流动的水，约占细胞全部水分的4.5%
        • 作用
          • 细胞结构的重要组成部分
      • 联系
        • 自由水和结合水可以相互转化:自由水温度降低形成结合水，结合水温度升高变成自由水
        • 自由水与结合水的比值越大，生物新陈代谢越旺盛，生长快，但抗逆性弱。 反之，新陈代谢缓慢，生长慢，但抗逆性较强。
    • 为什么水是良好的溶剂
      • 水是极性分子，带有正电荷或者负电荷的分子或离子，都容易与水分子结合，因此，水是良好的溶剂。
    • 细胞中水的产生和利用
      • 产生水
        • 有氧呼吸第三阶段
        • 氨基酸脱水缩合
        • 多糖的合成
        • DNA的复制与转录
        • ADP形成ATP
      • 利用水
        • 多糖，蛋白质，脂肪，核酸的分解（水解）
        • 光反应中水的分解
        • 有氧呼吸第二阶段中水的利用
        • ATP的水解
        • 肝糖原的水解
  • 细胞中的无机盐
    • 存在形式
      • 绝大多数无机盐以离子形式存在
      • 少数是细胞内化合物的组成成分
    • 功能
      • 构成细胞内某些复杂的化合物
        • 例如，二价铁离子参与构成血红素，二价镁离子参与构成叶绿素
      • 参与并维持生物体的代谢活动
        • 例如，哺乳动物中，血液中二价钙离子含量太低，动物会出现抽搐的症状
      • 维持生物体理化性质的平衡
        • 维持渗透压平衡
          • 比如，钠离子与氯离子维持细胞外液渗透压， 钾离子维持细胞内液渗透压
        • 维持酸碱平衡
          • 无机盐作为缓冲物质，调节酸碱平衡
    • 常见无机盐的作用以及缺乏症
      • 种类
        • 作用
          • 缺乏时引起的症状
      • Fe
        • 构成血红素的元素
          • 缺铁性贫血
      • Mg
        • 构成叶绿素的元素
          • 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用
      • Zn
        • 很多酶的组成成分
          • 生长发育不良，生殖腺功能受影响
      • Ca
        • 骨骼，牙齿的重要组成成分
          • 骨骼畸形，抽搐等
      • I
        • 甲状腺激素的重要组成成分
          • 甲状腺肿大，呆小症
      • B
        • 促进花粉形成和花粉管萌发
          • 油菜缺乏B时，“花而不实”
      • Na
        • 维持动物细胞的渗透压
          • 动物细胞渗透压降低，过低时不能维持正常的细胞形态
      • P
        • 是ATP和核酸的组成成分
• 细胞中的糖类和脂质
  • 糖类
    • 组成元素 ：C H O N
    • 分类
      • 单糖
        • 概念：不能水解的糖
        • 种类
          • 五碳糖
            • 核糖
              • RNA的主要组成成分之一
            • 脱氧核糖
              • DNA的主要组成成分之一
          • 六碳糖
            • 葡萄糖
              • 细胞生命活动的主要“能源物质”，被称为“生命的燃料”.
            • 果糖
              • 主要分布于植物细胞
            • 半乳糖
              • 主要分布于动物细胞
      • 二糖
        • 由两分子单糖脱水缩合而成
          • 蔗糖
            • 葡萄糖加果糖
              • 主要分布于植物细胞，甜菜，甘蔗中较多
          • 麦芽糖
            • 葡萄糖加葡萄糖
              • 主要分布于植物细胞，发芽的谷粒中较多
          • 乳糖
            • 葡萄糖加半乳糖
              • 主要分布于植物和动物的乳汁中
          • 水解成单糖而供能
      • 多糖
        • • 淀粉
            • 植物细胞中重要的储能物质
          • 纤维素
            • 构成细胞壁的成分，不提供能量，被称为“第七类营养素” 植物细胞壁的主要组成成分
          • 糖原
            • 肝糖原
            • 肌糖原
          • 都由葡萄糖构成
        • 几丁质
          • 甲壳类动物和昆虫的外骨骼，还可作为真菌的细胞壁
  • 脂质
    • 组成元素：C H O，有的含有N和P
    • 分类
      • 脂肪（最常见的脂质）
        • 含C H O三种元素，氧化释放的能量是相同质量糖原的两倍多，原因是脂肪含H多，含O少
        • 功能
          • 细胞内良好的储能物质
          • 保温
          • 缓冲和减压保护内脏器官
      • 磷脂
        • 除了含有C H O之外，还含有P甚至N
        • 构成细胞膜，细胞器膜的重要成分
      • 固醇
        • 分类
          • 胆固醇
            • 构成动物细胞膜的重要成分，在人体内含参与血液中脂质的运输
              • 植物细胞中没有
          • 性激素
            • 促进人和动物生殖器官的发育
          • 维生素D
            • 促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
        • 组成元素：C H O等
    • 分类2
      • 不饱和脂肪
        • 含不饱和脂肪酸
          • 长链中存在双键
            • 熔点较低，不容易凝固
      • 饱和脂肪
        • 含饱和脂肪酸
          • 长链上每个碳原子与相邻的碳原子以单键相连
            • 熔点较高，容易凝固
  • 脂肪与糖类的组成元素完全相同，彼此间也可以互相转化
• 蛋白质是生命活动的主要承担者
  • 蛋白质的功能
    • 运输
      • 血红蛋白
    • 防御
      • 抗体
    • 信息传递
      • 胰岛素
    • 组成细胞结构
      • 肌动蛋白
    • 推化
      • 酶
  • 组成蛋白质的氨基酸
    • 元素组成：C H O N
    • 结构
      • 结构通式
      • 特点
        • 至少有一个氨基和一个羧基
        • 都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
    • 种类（根据能否在人体内合成）
      • 能在人体合成
        • 非必需氨基酸
      • 不能在人体合成
        • 必需氨基酸（八种）
          • 缬氨酸（携），异亮氨酸（一），亮氨酸（两），苯丙氨酸（本），甲硫氨酸（（单）），色氨酸（色）、苏氨酸（书），赖氨酸（来）
  • 蛋白质的结构多样性
    • 蛋白质的组成
      • 脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基（-COOH）与另一个氨基酸分子的氨基（-OH）相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫做脱水缩合，该过程在核糖体中发生
      • 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键
      • 多肽：有两个氨基酸脱水缩合而成的化合物，叫做二肽。有多个氨基酸脱水缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫做多肽。多肽通常呈链状结构。
      • 肽链：氨基酸脱水做后而成，形成肽链。肽链有时由两个游离末端接团连接起来而成环肽。
      • 蛋白质的形成
        • 由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得钛链能够盘曲折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子
        • 两条或多条肽链之间通过一定的化学键（如二硫键）相互结合在一起，从而形成更多具有复杂空间结构的蛋白质
    • 蛋白质的结构层次
      • 此处附图一张
    • 蛋白质多样性的原因
      • 氨基酸的种类不同，构成的肽链不同
      • 氨基酸的数目不同，构成的肽链不同
      • 氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同
      • 钛链的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同，构成的蛋白质不同
  • 蛋白质的盐析变性和水解
    • 盐析
      • 盐析是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化，盐析可逆
    • 变性
      • 蛋白质的变性是指蛋白质在某些物理或化学因素下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，变性的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断，因此，仍然可以用双缩尿试剂检验蛋白质
    • 水解
      • 在蛋白酶的作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸，水解和脱水缩合的过程相反
      • 此处附图一张，P27页
• 核酸是遗传信息的携带者
  • 核酸的组成元素和基本单位
    • 核酸的结构层次
      • P31页最上边的图一张
    • 基本单位：核甘酸
      • 此处附图一张，P31页最下面
      • 核甘酸的分类（依据碱基不同）
        • 脱氧核甘酸（组成DNA的基本单位）
          • A，腺嘌呤脱氧核甘酸
          • T，胸腺密定脱氧核甘酸
          • C，胞密定脱氧核甘酸
          • G，鸟嘌呤脱氧核甘酸
        • 核糖核苷酸（组成RNA的基本单位）
          • A，腺嘌呤核糖核甘酸
          • U，尿嘧啶核糖核甘酸
          • C，胞密定核糖核甘酸
          • G，鸟嘌呤核桃核柑酸
  • 核酸分子的多样性和特异性及核酸的功能
  • 构成细胞的生物大分子