组成细胞的有机物

组成细胞的有机物

撰稿教师：李文强责编：陈莉

章节概述

本节介绍了组成细胞的有机化合物的种类、含量及其生理功能。组成细胞的化学元素，大都以化合物的形式存在，所以本章的重点内容是关于糖类、脂质、蛋白质和核酸的相关内容，尤其是蛋白质和核酸，它们分别是生命的体现者和控制者。本章内容从分子水平阐述了生命的组成，这些分子组成的细胞是生物体的结构和完成各项生命活动的基础，所以这部分知识是后面几章内容的基础。

构成细胞的各种化合物在细胞内的生理作用，特别是蛋白质和核酸两种有机物的化学组成及其生理功能，是本章的重点，也是高考考查的重点。高考试题中考查本章的题目虽然大多是选择题，但在考查某知识点时从不同角度来设计问题，灵活多变，如考查氨基酸脱水缩合形成多少肽键的多个考题就是如此。

目标认知

学习目标：

1.探讨细胞中主要有机化合物的种类。

2.认同生命的物质性。

重点：

1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

2.蛋白质的结构、功能及其多样性

难点：

1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

2.蛋白质的结构、功能及其多样性

知识精讲

重点知识讲解

氨基酸结构

氨基酸是组成蛋白质的基本单位，含有氨基和羧基的有机化合物都叫做氨基酸。天然氨基酸现已发现的有300多种，但作为构成蛋白质的氨基酸大约有20种，那么构成蛋白质的氨基酸分子在结构上具有什么样的特点呢？可用氨基酸的结构通式表示如下：

从结构通式可以看出构成蛋白质的氨基酸的结构特点是：每种氨基酸分子至少含有一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。

①每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基的意思是，氨基酸分子中的氨基和羧基的数目至少一个，也可以是几个，原因是R基中可能含有氨基或羧基，如图：

②在构成蛋白质的氨基酸中，至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，其意思是说，氨基和羧基不连接在同一个碳原子上的氨基酸就不是构成蛋白质的氨基酸，因为在自然存在的蛋白质中尚未发现这样的氨基酸。③不同的氨基酸分子，具有不同的R基。可以根据R基的不同，将氨基酸区别为不同的种类。

蛋白质的结构及其多样性

1．氨基酸缩合成蛋白质的示意图：

2．蛋白质的分子结构

化学结构：用约20种氨基酸作原料根据基因信息指令，在细胞质中的核糖体上，按特定的顺序和方式将氨基酸分子互相连接成肽链。氨基酸分子互相结合的方式是：一个氨基酸分子的羧基（-COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（-NH2），脱去一分子水而连接起来，这

种结合方式叫做缩合。通过缩合反应，在羧基和氨基之间形成的连接两个氨基酸分子的那个键叫做肽键，由肽键连结形成的化合物称为肽。肽键结构如图：

由两个氨基酸缩合，形成一个肽键，产生一分子水和一分子二肽；由三个氨基酸缩合，形成两个肽键，脱掉两分子水，产生一个三肽；由n个氨基酸缩合成一条肽链，脱掉（n一1)个水分子，形成（n一1)个肽键，产生一个多肽。若n个氨基酸缩合形成m条肽链，则形成（n－m）个肽键，脱掉（n-m）个水分子（m＜n/2m）。由三个或三个以上的氨基酸分子连结成的肽叫做多肽，多肽通常呈链状结构，叫多肽链。

3．蛋白质分子多样性的原因

由于组成每种蛋白质分子的氨基酸的种类不同，数目的多少也不等，排列的次序又变化多端，由氨基酸形成的肤链的空间结构千差万别，导致蛋白质分子的结构形形色色，多种多样。从而决定了蛋白质分子功能的多样性。

空间结构：一个蛋白质分子可以含有一条或几条肽链，肽链通过一定的化学键互相连接在一起，这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是一条或几条肽链盘曲折叠形成具有复杂空间结构的蛋白质分子。如胰岛素的空间结构图（教材中图2一6）。

蛋白质的空间结构可以从以下四个方面来理解：

①氨基酸的种类不同，形成的肽链不同，如图1所示：

②氨基酸的数目不同，形成的肽链不同，如图2所示：

③氨基酸的排列次序不同，形成的肽链不同，如图3所示：

④肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同，如图4所示：

蛋白质的功能

蛋白质分子结构复杂、种类繁多，这是蛋白质分子具有多种重要功能的基础。下面略举

功能举例

结构蛋白构成细胞和生物体的成分。如构成人和动物肌肉的肌动蛋白和肌球蛋白；构成生物膜的蛋白质。

催化作用如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等绝大多数酶

运输作用如血红蛋白能运输氧气

调节作用起信息作用的部分激素，如胰岛素等

免疫作用如抗体

核酸是由核苷酸连接而成的长链

1．核酸是大分子有机物

将核酸水解后得到许多核苷酸，这表明核苷酸是构成核酸的单体。研究表明，一个核苷酸分子由三部分组成：含氮的碱基、五碳糖、磷酸。五碳糖又分为脱氧核糖和核糖（它们之间相差1个氧原子），碱基是一类含有氮元素的有机物。嘌呤和嘧啶是两大类碱基。构成核酸的嘌呤有两种：腺嘌呤和鸟嘌呤，构成核苷酸的嘧啶有3种：胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶，所以构成核苷酸的碱基共有5种。其中，参与组成脱氧核苷酸的碱基有4种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C），参与核糖核苷酸组成的碱基也有4种：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C)和尿嘧啶（U）。从以上看出，构成两种核苷酸的碱基中，有3种相同1种不相同，即脱氧核苷酸中含T而不含U，核糖核苷酸中含U不含T。

2.核酸的结构层次

3.核酸分子的多样性

构成DNA的是4种脱氧核苷酸，但成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是多种多样的，即不同DNA分子之间4种，脱氧核苷酸的比率和排列顺序是不同的，DNA分子具有多样性。生物的不同遗传信息，以不同脱氧核苷酸的排列顺序的方式储存在DNA分子中。有一些病毒中没有DNA，只有RNA，它的遗传信息储存在RNA分子中。

种类DNA RNA

结构双螺旋结构单链结构

基本元素C、H、O、N、P

基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸

化学组成

无机酸磷酸

五碳糖脱氧核糖核糖

含氮碱基4种(A,T,C,G)4种(A,U,C,G)

分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中

功能除朊病毒外，所有生物的遗传物质，对生物的遗传变异和蛋白质的生物合

成有极其重要的作用

糖类的功能

1.糖类是主要的能源物质。从能量供应方面来讲，生物体和细胞各项生命活动消耗的能量主要由糖类供给，虽然蛋白质、脂肪等也能为生命活动提供能量。我们一日三餐中含有的糖类被消化道吸收后，大部分被细胞氧化分解，释放的能量被细胞利用。

2.细胞中的糖类