第二章 组成细胞的分子

第二章组成细胞的分子第一节细胞中的元素和化合物1.生物界与非生物界相比，或不同的生物之间相比，含有的元素在种类上大体相同（统一性），但在含量上差异较大（差异性）。

2.细胞中常见的化学元素有20多种，根据含量的多少分为大量元素和微量元素。

大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ga、Mg微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo最基本元素：C基本元素：C、H、O、N主要元素：C、H、O、N、P、S3.细胞鲜重时含量最多的元素是O，干重时含量最多的元素是C4. 水（鲜重时含量第一）无机化合物无机盐组成细胞的化合物蛋白质（鲜重时含量第二，干重时含量第一）有机化合物核酸糖类和脂质5.还原糖、蛋白质、脂肪、淀粉的检测实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。

①还原糖的检测：实验材料：苹果或梨匀浆，注意蔗糖和多糖是非还原糖，其余糖类是还原糖，因此不能用甘蔗、甜菜或淀粉作实验材料。

因为还原糖检测的实验现象是产生砖红色沉淀，所以实验材料要求白色或近于白色，因此不能用西瓜汁。

试剂：斐林试剂（甲液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液，乙液：质量浓度为0.05g/ml的CuSO4溶液），斐林试剂要现用现配，并且要甲液和乙液等量混合均匀后一起注入试管。

实验方法：50～65℃水浴加热，浅蓝色——棕色——砖红色沉淀。

②蛋白质的检测：实验材料：豆浆（如果用鸡蛋清，实验前要稀释，防止反应后粘连试管不好清洗）试剂：双缩脲试剂（A液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液，B液：质量浓度为0.01g/ml 的CuSO4溶液），使用时先加A液NaOH溶液，再加B液CuSO4溶液，并且NaOH溶液的量要比CuSO4溶液的量多。

实验方法：直接产生紫色，注意双缩脲试剂检测的是肽键，因此蛋白质和多肽与之反应都能产生紫色。

③脂肪的检测：实验材料：花生种子匀浆或花生种子试剂：苏丹Ⅲ（染色3min，染成橘黄色）或苏丹Ⅳ（染色1min，染成红色）实验方法：一、直接向花生种子匀浆中滴加苏丹Ⅲ染液，观察现象二、制作子叶临时切片，注意染色后要用50﹪的酒精溶液洗去浮色，然后用显微镜观察现象。

④淀粉的检测：实验材料：马铃薯匀浆试剂：碘液（棕色）实验方法：淀粉遇碘变蓝说明：大豆中富含蛋白质，花生中富含脂肪，只有还原糖的检测用到了水浴加热，只有脂肪的检测用到了显微镜。

第二节生命活动的主要承担者——蛋白质1.氨基酸是组成蛋白质的基本单位，在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。

其中12种氨基酸人体细胞能够合成，称为非必需氨基酸；其余8种氨基酸（婴儿有9种）人体细胞不能合成，必须从食物中获取，称为必需氨基酸。

评价食物中蛋白质成分的营养价值时，应该注重必需氨基酸的种类和含量。

2.氨基酸分子结构通式：构成蛋白质的氨基酸都必须至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且它们连接在同一个碳原子上，各种氨基酸的区别在于R基的不同。

3.氨基酸分子互相结合的方式是：一个氨基酸分子的—COOH（脱去—OH）和另一个氨基酸分子的—NH2（脱去—H）相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合，形成的化学键叫做肽键（—NH—CO—）。

因此脱去水中的两个H，一个来源于—COOH，一个来源于—NH2。

由几个氨基酸分子脱水缩合而成，就叫做几肽。

4.肽链通过盘曲、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质分子。

5.与蛋白质有关的计算题（以链状多肽为例）：①n个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时：肽键数=脱去的水分子数=n－1n个氨基酸脱水缩合形成m条肽链时：肽键数=脱去的水分子数=n－m②n个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时：至少含有1个氨基和1个羧基n个氨基酸脱水缩合形成m条肽链时：至少含有m个氨基和m个羧基③n个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时：至少含有n个N原子和n+1个O原子n个氨基酸脱水缩合形成m条肽链时：至少含有n个N原子和n+m个O原子④蛋白质的相对分子质量=组成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸的数目－脱去水的总分子量6.二硫键（—S—S—）可以连接不同的肽链，也可以连接一条肽链的两端，每形成一条二硫键脱去2个H，相对分子质量减少2。

7.蛋白质多样性的原因：氨基酸的种类、数目、排列顺序以及多肽链形成的空间结构不同。

8.盐析不会使蛋白质变性，但高温会使蛋白质变性，蛋白质变性是指蛋白质的空间结构遭到破坏，但多肽链本身并没有被破坏。

9.蛋白质的功能：①结构蛋白：羽毛、肌肉、头发、蛛丝；②催化功能：生物体内绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA；③运输载体功能：血红蛋白运输氧；④调节功能，传递信息：部分激素是蛋白质；⑤免疫功能：抗体（免疫球蛋白）。

第三节 遗传信息的携带者——核酸1.脱氧核糖核酸—DNA核酸核糖核酸—RNA2.核酸是细胞内携带遗传信息的物质，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。

3.观察DNA 和RNA在细胞中的分布⑴实验材料：人的口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶内表皮细胞⑵试剂：①甲基绿和吡罗红混合染色剂，其中甲基绿使DNA 呈现绿色，吡罗红使RNA 呈现红色。

②盐酸：作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA 与蛋白质分离，有利于DNA 与染色剂结合。

③质量分数为0.9﹪的NaCl 溶液（生理盐水）：与细胞外液等渗，作用是维持细胞的形态。

⑶实验步骤：制片—水解—冲洗—染色—观察说明：制片时用酒精灯烘干载玻片的目的是杀死并固定细胞，防止细胞死亡后溶酶体内的水解酶释放，对细胞结构造成破坏；冲洗时要用缓水流，以免将细胞冲走；观察时应选择染色均匀、色泽浅的区域。

⑷实验结论：真核细胞（因为原核细胞没有细胞核）的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。

4.核酸的基本组成单位是核苷酸脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）—DNA 的基本组成单位核苷酸核糖核苷酸—RNA 的基本组成单位5.一个核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。

6.相邻两个核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，每形成一条磷酸二酯键脱去一分子水。

7.DNA 通常是双链的，RNA 通常是单链的。

8.DNA 和RNA 各含有4种碱基，但是组成二者的碱基种类有所不同。

胸腺嘧啶 腺嘌呤(A) 碱基 鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U)9.遗传信息指的是DNA 和RNA 中碱基的排列顺序，因此DNA 和RNA 都是遗传信息的携带者。

10.核酸多样性的原因：核苷酸的数目和排列顺序。

11.病毒：由蛋白质和一种核酸组成，朊病毒除外，它只由蛋白质组成。

第四节细胞中的糖类和脂质1.糖类只含有C、H、O三种元素，是主要的能源物质。

2.糖类大致分为单糖、二糖和多糖⑴单糖：不能水解，可直接被细胞吸收的糖。

包括：五碳糖（核糖、脱氧核糖）和六碳糖（葡萄糖、果糖和半乳糖）。

⑵二糖（C12H22O11）：两分子单糖脱水缩合而成。

包括麦芽糖（两分子葡萄糖脱水缩合而成，植物细胞产生，发芽的小麦等谷粒中含量丰富）、蔗糖（一分子葡萄糖和一分子果糖脱水缩合而成，植物细胞产生，甘蔗和甜菜中含量丰富）、乳糖（一分子葡萄糖和一分子半乳糖脱水缩合而成，动物细胞产生），虽然麦芽糖和蔗糖是植物细胞产生的，但通过摄食在动物的消化道内也可以存在。

⑶多糖（C6H10O5）n：①淀粉：绿色植物光合作用的产物，是植物体内的储能物质。

②糖原：主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中，分别称作肝糖原和肌糖原，是人和动物细胞的储能物质，其中只有肝糖原在人血糖浓度低时可以水解生成葡萄糖，升高血糖浓度，而肌糖原在骨骼肌运动时直接就消耗掉了。

③纤维素：植物细胞细胞壁的主要成分，不能作为能源物质提供能量，只是一种结构物质。

说明：淀粉、糖原和纤维素彻底水解后的产物都是葡萄糖，代谢的最终产物是水和二氧化碳；动物细胞和植物细胞共有的糖类：核糖、脱氧核糖、葡萄糖。

3.常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇⑴脂肪：脂肪只含有C、H、O三种元素，是细胞内良好的储能物质；是一种很好的绝热体，可以起到保温的作用；分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用。

脂肪中C、H 的含量高，氧的含量低，因此相同质量的脂肪和糖类氧化分解，脂肪消耗的氧多，产生的水多，释放的能量也多。

因此在农业生产上，油料种子播种时不易深播。

⑵磷脂：是构成生物膜的重要成分，是细胞必不可少的组成成分，在动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中含量丰富。

⑶固醇：固醇只含有C、H、O三种元素，固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D。

①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。

②性激素：促进人和动物生殖器官的发育、生殖细胞的形成（促进减数分裂）以及激发并维持第二性征。

③维生素D：有效促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。

4.生物大分子：蛋白质、核酸和多糖。

5.几种重要化合物含有的元素种类：蛋白质（多肽、氨基酸）：C、H、O、N核酸（DNA、RNA、ATP、核苷酸）：C、H、O、N、P糖类（单糖、二糖、多糖）：C、H、O脂肪：C、H、O磷脂：C、H、O、N、P固醇（胆固醇、性激素、维生素D）：C、H、O第五节细胞中的无机物1.幼儿身体的含水量远远高于成年人身体的含水量；植物幼嫩部分比老熟部分含水量更多；男性身体的含水量高于女性身体的含水量。

结合水：一部分水与细胞内的其它物质相结合，是细胞结构的重要组成成分，约占细胞内全部水分的4.5％，与生物的抗逆性有关。

自由水：绝大部分水以游离的形式存在，可以自由流动，与生物的新陈代谢强度有关。

2.自由水是细胞内的良好溶剂，许多生化反应也都需要有水的参与，营养物质和代谢废物也需要水的运送。

5.Mg是叶绿素分子的组成成分，如果植物缺Mg，会出现白化；Fe是血红蛋白分子的组成成分，如果人缺铁，会患缺铁性贫血；I是合成甲状腺激素的原料，如果人缺I，会患地方性甲状腺肿大，俗称大脖子病。

哺乳动物血钙含量太低，会出现抽搐，太高会出现肌无力；此外无机盐离子对维持细胞的酸碱平衡和渗透压也非常重要，因此无机盐对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。

6.探究某种元素是否是植物生长发育所必需的，用到的方法是缺失弥补法。