第一章 细胞的分子组成 学案

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1.1水和无机盐是构成细胞的重要无机物细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素组成细胞是生物体结构和功能的基本单位；组成细胞的元素在无机环境中都能找到，没有一种元素是生物体所特有的。依据元素在人体含量的多少，可将元素分为大量元素和微量元素，微量元素含量虽少，但对维持细胞结构和生命活动均起重要作用大量元素：C、H、O、N、P、S、Ca、K、Na、Cl、Mg等微量元素：Fe、Zn、Cu、I、Mn、B、Cr、Mo、Co、Se、F等水为生命活动提供了条件水是生物体内含量最多的化合物，是细胞中某些代谢的反应物和产物水是极性分子，使水可作为良好的溶剂，能帮助溶解和运输营养物质和代谢废物水分子的缔合：水的分子间可以形成氢键，1个水分子最多可以和4个水分子形成氢键，其中氢原子可以和一个水分子形成氢键，而氧原子最多可以和两个水分子形成氢键水分子之间存在氢键，使水具有调节温度的作用，氢键断裂可以吸收热量，氢键形成可以放出热量无机盐与细胞生活密切相关无机盐在生物体内含量不高，多数以离子形式存在，可以维持生物体的生命活动，也是细胞的重要组成成分无机盐可以维持血浆正常的浓度、酸碱平衡；维持神经、肌肉的兴奋性（详见选择性必修一第1章和第2章）哺乳动物血液Ca2+含量过低会引发抽搐，过高会引发肌无力骨细胞的重要成分是磷酸钙无机盐少数以化合物的形式存在：Mg2+是叶绿素的必须成分；Fe2+是血红蛋白的必须成分同位素示踪同位素：质子数相同，但中子数不同的原子，如12C、14C等同位素示踪法：通过使用放射性同位素进行标记，该被标记的原子成为示踪原子，通过仪器检测，来追踪该元素在生物体内的运行和变化，例如：用3H标记亮氨酸探究胰蛋白酶的合成和分泌（详见必修一第2章第5节）；用14C标记CO2探究植物的光合作用（详见必修一第3章第5节）。同位素可用于疾病诊断：用放射性的碘元素可治疗甲状腺肿大（大脖子病）1.2生物大分子以碳链为骨架碳元素是生命系统中的核心元素，与其他元素可以形成共价键，碳原子之间也可以形成共价键，使碳原子可以串起长长的直链、支链或环状结构，形成碳骨架组成生物体的有机物都是以碳骨架作为结构基础的，包括糖类、脂质、蛋白质、核酸生物大分子：相对分子量以万或百万计的分子，包括多糖、蛋白质、核酸糖类是细胞的主要能源物质组成元素：C、H、O 旧称：碳水化合物分类：根据聚合程度可分为单糖、二糖、多糖；根据能否与本尼迪特试剂产生阳性反应分为还原糖和非还原糖单糖：可以直接被细胞吸收利用的、无法进一步水解的小分子糖类 葡萄糖（C6H12O6）是细胞内主要的单糖，是细胞生命活动的主要能源物质 脱氧核糖（C5H10O4）是细胞遗传物质DNA的重要组成物质 此外还有果糖、半乳糖、核糖等二糖：由2个单糖脱水缩合形成 蔗糖=葡萄糖+果糖 白糖、冰糖、红糖等都是由蔗糖加工而来的 麦芽糖=2×葡萄糖 乳糖=葡萄糖+半乳糖多糖：由多个单糖分子脱水缩合形成的，例如淀粉、糖原、纤维素等都是由多个葡萄糖聚合形成的 淀粉是植物体内重要的储能物质 糖原是动物体内重要的储能物质，储存在人的肝脏中称为肝糖原、在肌肉中称为肌糖原 纤维素是植物体的结构多糖，是植物细胞壁的主要成分注：细菌和真菌细胞也有细胞壁，但其成分不是纤维素，细菌细胞壁成分为肽聚糖，真菌为几丁质检测淀粉的方法：用碘-碘化钾与样品混匀呈蓝色 取样品上清液，加入5滴碘-碘化钾溶液，若溶液变为蓝色，则为淀粉检测还原糖的方法：与本尼迪特试剂共热产生红黄色沉淀取样品上清液，加入本尼迪特试剂，振荡摇匀，于热水浴中加热2-3min，若产生红黄色沉淀，则为还原糖 还原糖主要有葡萄糖、果糖、麦芽糖等 蔗糖和多糖为非还原糖 注：如西瓜汁等带有颜色干扰的样品不能通过此方法检测还原糖并不是所有糖都是甜的，有些非糖物质也具有甜味脂质是一类不溶于水的有机物，具有多种生物学功能组成元素：C、H、O 少量含有N、P 氢原子较糖类多，氧原子较糖类少溶解度：难溶于水，可溶于有机溶剂 常见的脂质：油脂、磷脂、固醇等油脂：人和动物体内的脂肪、植物中的油的统称 由甘油和脂肪酸组成，甘油是简单糖类的衍生物，脂肪酸是长的碳氢链，一段有羧基（-COOH） 油脂是能量的主要储存形式，可以起到保温、防震的作用磷脂：细胞各种膜结构的重要成分（详见必修一第二章第二节）固醇：包括胆固醇、性激素和维生素D 胆固醇是构成细胞膜的重要成分（详见必修一第二章第二节），胆固醇过高会引发心脑血管疾病 性激素用于维持第二性征和促进生殖细胞和生殖器官的发育（详见选择性必修一第三章） 维生素D可以促进人和动物对钙和磷的吸收检测油脂的方法：用苏丹Ⅲ染液使细胞中油脂呈橙黄色，需用显微镜观察将切好的种子薄片置于培养皿清水中，挑选最薄的薄片置于载玻片中央，用吸水纸吸去多余清水，用滴管将苏丹Ⅲ染液滴在切片上，静置2-3min，用吸水纸吸去多余染液，再滴加1-2滴50%的酒精溶液，洗去多余染料，再用吸水纸吸去多余酒精，滴加1-2滴清水，盖上盖玻片置于显微镜下，可看到橙黄色的脂肪颗粒蛋白质是生命活动的主要承载者组成元素：C、H、O、N 少量含有S基本单位：氨基酸 氨基酸种类：20种 氨基酸通式：氨基酸的中央碳原子上通过共价键连接着一个氨基（-NH2）、一个羧基（-COOH）、一个H和一个R基团，其中R基团决定了氨基酸的种类，R基团中也可能是环状结构，也可能含有氨基或羧基，也可能含有S原子必须氨基酸：人体需要但又不能自身合成和转化的氨基酸，必须由食物供给肽键的形成：一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基结合脱去一分子水后形成的化学键，该过程又叫脱水缩合两个氨基酸脱水缩合形成二肽，n个氨基酸形成的肽链叫n肽（当n为具体的数字时），若n不清楚则叫多肽肽链可以是长长的直链，也可以有支链（某氨基酸R基团上的氨基、羧基或S原子与其他氨基酸相连），也可以是个环状链（肽链头尾的氨基和羧基脱水缩合）蛋白质可以由一条或多肽肽链组成，每个蛋白质都有其空间结构（三维立体结构），若空间结构被破坏（如高温），则其生物活性无法体现蛋白质的结构由组成其氨基酸的种类、数目、排列顺序和该蛋白质的空间结构四个因素决定，因此蛋白质种类多种多样，蛋白质的结构又决定了蛋白质的功能，如肌肉中的收缩蛋白、头发中的角蛋白、红细胞中的运输蛋白等等检测蛋白质的方法：用双缩脲试剂与样品混合呈紫色向样品中先加入2ml双缩脲试剂A，震荡混匀后再加入5滴双缩脲试剂B，可以溶液变成紫色核酸储存与传递遗传信息组成元素：C、H、O、N、P 基本单位：核苷酸每个核苷酸由一个五碳糖、一个磷酸基团、一个含氮碱基组成含氮碱基：A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）、U（尿嘧啶）五碳糖含氮碱基磷酸基团核酸分为DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）DNA： 组成单位：脱氧核糖核苷酸 五碳糖：脱氧核糖 含氮碱基有：A、C、G、TRNA： 组成单位：核糖核苷酸 五碳糖：核糖 含氮碱基有：A、C、G、UDNA中含有细胞的遗传物质，控制细胞所有的活动；RNA是合成蛋白质所必须的（详见必修二第三章）