细胞中元素和化合物(一轮复习讲义稿)教

细胞中的元素和化合物

一、细胞中的元素

1、种类：依据含量分（万分之一）（大量元素、微量元素）

依据作用分（最基本元素:生物大分子以碳链为骨架、基本元素、主要元素）

细胞中元素含量分析

(1)不同生物体内各种化学元素的种类大体相同，但含量相差很大，

(2)动物、植物干重相比，由于植物含糖类较多，动物含脂肪、蛋白质较多，故植物体中含氧元素较多，动物体中含氮、氢元素较多，另外动物含Ca、P元素也比植物多。

2、作用：（1）组成化合物进而构成细胞，如蛋白质、核酸等。

部分元素参与形成的化合物

元素参与形成的物质及结构

N 蛋白质、ATP、ADP、NADPH、NADH、叶绿素、DNA、RNA、磷脂等

P ATP、ADP、NADPH、NADH、DNA、RNA、磷脂等

Mg 叶绿素的组成成分

S 甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分；蛋白质的特征元素

3、生物界与非生物界的统一性（种类上）与差异性（含量上）

——生物界的统一性(科内综合)

(1)从化学元素角度分析：组成生物体的化学元素种类大体相同。

(2)从分子水平角度分析：生物都以核酸作为遗传物质，遗传信息的传递与表达遵循“中心法则”，共用一套密码子。

(3)从结构角度分析：除病毒外，生物体都是由细胞组成的。

(4)从能量角度分析：生物体共用ATP作为直接能源物质。

二、细胞中的化合物

鲜重：O>C>H>N; 干重：C>O>N>H

说明：上述物质含量均是整体而言的，具体组织细胞中可能存在差异。例如，贮存脂肪的脂肪细胞中含量最多的化合物是脂质，而不是水或蛋白质。

1、细胞中的水

（1）含量：鲜重最多，生物种类：水生生物含水量>陆生生物含水量；生长发育阶段：幼儿>成年；幼嫩部分>成熟部分；组织器官种类与代谢程度：如牙齿<骨骼<血液。

（2）分类及生理作用

含量概念生理作用

结合水 4.5% 与其他物质结合在一起细胞结构的组成成分

自由水95.5% 能够自由流动、以游离状态存在良好溶剂、运输营养物质和代谢废物、提供液体环境、参与生化反应

（3）水的存在形式与新陈代谢、生物抗逆性的关系

细胞中自由水/结合水的比值越大，生物新陈代谢越旺盛，该生物的抗逆性(如抗寒性、抗旱性)越差；反之，该比值越小，生物新陈代谢越缓慢，其抗逆性则越强。

自由水和结合水在一定条件下可相互转化：

（4）在生产实际中的应用

(1)种子的贮存：晒干种子是为减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命。

(2)低温环境下减少花卉浇水，可提高花卉对低温的抗性。

特别关注①自由水主要存在于细胞液、细胞质基质及某些细胞器基质中；结合水与细胞中某些物质结合在一起存在。

②晒干的种子细胞中仍含有水分，主要是结合水，自由水极少。

③自由水、结合水的作用都非常大，不能认为自由水作用大，其实两种水在不同时期的作用各有所侧重。

（5）科内综合：图解生物体内水的变化

2、细胞中的无机盐

（1）定义：除C 、H 、O 以外的 （2）含量：很少，1-1.5%

（3）存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在 （4）生理功能：

①复杂化合物的组成成分⎩⎪⎨⎪⎧Mg 2＋

——叶绿素Fe 2＋

——血红蛋白PO 3－4——ATP 、核酸

②维持正常的生命活动。 ③维持酸碱平衡(如HCO －3/H 2CO 3、H 2PO －4/HPO 2－4)和渗透压平衡(K ＋、Na ＋、Cl －

……)。

部分无机盐离子的具体功能分析

无机盐 功 能

含量异常

I － 甲状腺激素的组成成分 缺乏时患地方性甲状腺肿

Fe 2＋

血红蛋白的组成成分

缺乏时患贫血

Ca 2＋

降低神经系统的兴奋性

血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过

高时，会患肌无力

B

促进花粉的萌发和花粉管的伸长

油菜缺硼时，会出现“花而不实”

K＋

促进植物体内淀粉的运输；动物细胞内

液渗透压的维持

缺乏时植物抗逆能力减弱，易受病害侵

袭

Na＋维持细胞外液的渗透压缺乏会导致细胞外液渗透压下降

拓展：生物体内无机盐生理功能的实验验证

①对照组

植物＋完全培养液―→正常生长

②实验组

3、细胞中的糖类

（1）含量：很少，比蛋白质和脂质都要少（动物），但消耗量却是非常大

（2）元素组成：C、H、O

（3）糖类种类及功能

单糖、二糖、多糖的划分根据是能否水解及水解后产生单糖的多少；单糖不经消化直接被吸收，但二糖、多糖必须被消化后才能被吸收。多糖无甜味。蔗糖：主要存在于甘蔗和甜菜中；麦芽糖：主要存在于发芽的谷粒中；乳糖：主要存在于动物的乳汁中。

种类分布功能单五碳糖核糖动植物细胞中都有RNA的成分

糖类功能的全面分析

(1)糖类是生物体的主要能源物质

①糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质(70%)。

②淀粉和糖原分别是植物、动物细胞内的储能物质，而纤维素为结构物质，非储能物质。 (2)糖类是细胞和生物体的重要结构成分 ①五碳糖是构成核酸的主要成分。 ②纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分。 ③细菌的细胞壁主要由肽聚糖组成。 (3)糖类是细胞通讯、识别作用的基础

在细胞膜上糖类常与蛋白质结合在一起构成糖蛋白，糖蛋白在细胞与细胞之间的相互识别、信息传递过程中起着非常重要的

作

糖

脱氧核糖 DNA 的成分

六碳糖

葡萄糖 光合作用的产物，能源物质

果糖 植物细胞特有 能源物质

二

糖

麦芽糖

植物，发芽的谷粒中

较多

水解成2分子葡萄糖而供能

蔗 糖

植物，甜菜、甘蔗中

较多

水解成果糖和葡萄糖而供能

乳 糖 动物的乳汁中 水解成半乳糖和葡萄糖而供能。 多 糖

淀 粉

植物的贮藏器官中 植物细胞中重要的储能物质 纤维素

植物细胞壁中

结构性多糖，植物细胞细胞壁的基本组成成分

糖元

肝糖元

动物的肝脏中

贮存能量，调节血糖

肌糖元

动物的肌肉组织中

氧化分解为肌肉收缩提供能量