第 2講 組成細胞的分子第一節(jié)細胞中的元素和化合物一、組成生物體的化學(xué)元素 組成生物體的化學(xué)元素雖然大體相同，但是含量不同。根據(jù)組成生物體的化學(xué)元素，在生物體內(nèi)含量的不同，可分為大量元素和微量元素。 其中大量元素有 C H O N P S K Ca Mg；微量元素有 Fe Mn Zn Cu B Mo 等（諧音：猛鐵碰新木桶）【主要化學(xué)元素種類】：（1）C 是最基本的元素（因為生物大分子以碳鏈為基本骨架）（2）細胞中干重含量最多的元素是 C、O、N 、H。（3）占細胞鮮重最多的元素是 O（因為鮮重水最多）；占細胞干重最多的元素是 C二、組成生物體的化學(xué)元素的重要作用大量元素中，C H O N 是構(gòu)成細胞的基本元素，其中碳是最基本的元素；微量元素在生 物體內(nèi)的含量雖然極少，卻是維持正常生命活動不可缺少的。 三、生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性組成生物體的化學(xué)元素，在自然界中都可以找到，沒有一種是生物界所特有的。這個事 實說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性；組成生物體的化學(xué)元素，在生物體內(nèi)和在無機自然界 中的含量相差很大。這個事實說明生物界與非生物界具有差異性?！旧锝缗c非生物界的統(tǒng)一性與差異性】 統(tǒng)一性：構(gòu)成生物體的元素在無機自然界都可以找到，沒有一種是生物所特有的。 差異性：組成生物體的元素在生物體體內(nèi)和無機自然界中的含量相差很大。 四、構(gòu)成細胞的化合物（1）在活細胞中含量最多的化合物是水（8590）；（2）含量最多的有機物是蛋白質(zhì)（7-10）；（3）占細胞鮮重比例最大的化學(xué)元素是 O（4）占細胞干重比例最大的化學(xué)元素是 C（5）占細胞干重比例最大的化合物是蛋白質(zhì)。第二節(jié) 蛋白質(zhì)一、氨基酸的組成6【元素組成】：由 C、H、O、N 元素構(gòu)成，有些含有 P、S （R 基中）【基本單位】：氨基酸組成生物體的氨基酸約 20 種 （取決于 R 基）【結(jié)構(gòu)特點】：每種氨基酸都至少含有一個氨基和一個羧基，并且 都連結(jié)在同一個碳原子上。（不同點：R 基不同）【氨基酸通式】： 見右側(cè)方框 二、多肽的形成及蛋白質(zhì)多樣性的原因氨基酸分子間以肽鍵的方式互相結(jié)合。 由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物稱為二肽，由多個氨基酸分子縮合而成的化合物稱為多肽，其通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，稱為肽鏈。 脫水縮合：一個氨基酸分子的氨基（NH2）與另一個氨基酸分子的羧基（COOH）相連接，同時失去一分子水。 有關(guān)計算：肽鍵數(shù) = 脫去水分子數(shù) = 氨基酸數(shù)目肽鏈數(shù)至少含有的羧基（COOH）或氨基數(shù)（NH2）=肽鏈數(shù)蛋白質(zhì)分子量 = 氨基酸分子量 ×氨基酸個數(shù) 脫去水分子的個數(shù) ×18N 肽含有 N 個氨基酸，含有 N 1 個肽鍵【蛋白質(zhì)多樣性的原因】 一個蛋白質(zhì)分子可能含有一條或幾條肽鏈，通過盤曲折疊形成復(fù)雜（特定）的空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)具有多樣性的特點，其原因是：構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸種類不同、數(shù)目成 百上千、氨基酸排列順序千變?nèi)f化、多肽鏈形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別。三、蛋白質(zhì)的功能 由于結(jié)構(gòu)的多樣性，蛋白質(zhì)在功能上也具有多樣性的特點，其功能主要如下：（1）結(jié)構(gòu)蛋白，如肌肉、載體蛋白、血紅蛋白；（2）信息傳遞，如胰島素；（3）免疫功能，如抗體；（4）大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，如胃蛋白酶；（5）細胞識別，如細胞膜上的糖蛋白。 總而言之，一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。第三節(jié) 核酸一、核酸的組成及功能【元素組成】：C、H、O、N、P【基本單位】：核苷酸（由 1 分子磷酸+1 分子五碳糖+1 分子含氮堿基組成）1分子磷酸 脫氧核苷酸1分子脫氧核糖（4種）1分子含氮堿基（A、T、G、C）1分子磷酸 核糖核苷酸1分子核糖（4種）1分子含氮堿基（A、U、G、C）【功能】：核酸是細胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)在生物的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具極其重要的作用種類英文縮寫基本組成單位存在場所脫氧核糖核 酸DNA脫氧核苷酸（由堿基、磷 酸和脫氧核糖組成）4 種主要在細胞核中，在葉綠體和線 粒體中有少量存在核糖核酸RNA核糖核苷酸（由堿基、磷 酸和核糖組成）4 種主要存在細胞質(zhì)中，少數(shù)在細胞 核，細胞質(zhì)基質(zhì)有 mRNA 和 tRNA,線粒體、葉綠體核糖體也含 RNA【小結(jié)】：核酸只由 C、H、O、N、P 組成，是一切生物的遺傳物質(zhì)，是遺傳信息的載體。DNA 和 RNA 在化學(xué)組成上的區(qū)別主要是五碳糖和含氮堿基不同，另外 DNA 主要是 雙鏈，RNA 主要是單鏈(雙鏈 DNA 比單鏈 RNA 穩(wěn)定性高)除了少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是 RNA，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是 DNA(DNA 和 RNA都能攜帶遺傳信息)第四節(jié) 細胞中的糖類和脂質(zhì)一、糖類的種類與作用（B）【元素組成】： C、H、O【主要功能】： 構(gòu)成生物體結(jié)構(gòu)重要成分（植物細胞壁）、主要能源物質(zhì)【種類】 單糖：葡萄糖、果糖、核糖（構(gòu)成 RNA）、脫氧核糖（構(gòu)成 DNA）、半乳糖二糖：蔗糖（植物；果糖+葡萄糖）、麥芽糖（植物；2 個葡萄糖）；乳糖（動物； 半乳糖+葡萄糖）多糖：淀粉、纖維素（植物）； 糖元（動物）【四大能源物質(zhì)】： 生命的燃料：葡萄糖 主要能源：糖類 直接能源：ATP 根本 能源：太陽能【小結(jié)】： 淀粉是植物細胞的儲能物質(zhì)，糖原是人和動物細胞的儲能物質(zhì)。 多糖的基本單位是葡萄糖。所有二糖中都包含一分子葡萄糖。二糖和多糖是單糖脫水縮合而 形成。細胞只能吸收利用單糖。紅糖、白糖、冰糖的主要成分都是單糖。（另：糖蛋白能參與細胞識別，細胞間物質(zhì)運輸和免疫功能的調(diào)節(jié)等生命活動。）二、脂質(zhì)的種類與作用（A）【元素組成】：主要由C、H、O組成，有些還含N、P【分類】：脂肪、類脂（如磷脂）、固醇（如膽固醇、性激素、維生素D等）【共同特征】：不溶于水，溶于有機溶劑【功能】：脂肪：儲能、維持體溫 、緩沖和減壓的作用，可以保護內(nèi)臟器官。磷脂：構(gòu)成膜（細胞膜、液泡膜、線粒體膜等）結(jié)構(gòu)的重要成分固醇：維持新陳代謝和生殖起重要調(diào)節(jié)作用；分為膽固醇、性激素、維生素D ；【小結(jié)】：脂肪是細胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì)（等質(zhì)量的脂肪氧化分解釋放的能量大約是糖類的2 倍）生物體內(nèi)能源物質(zhì)利用順序：糖類脂肪蛋白質(zhì) 脂肪的元素組成是C、H、O；磷脂的元素組成是C、H、O、N、P三、生物大分子以碳鏈為骨架（B）多糖、蛋白質(zhì)、核酸等都是生物大分子，組成它們的基本單位分別是單糖（葡萄糖） 氨基酸和核苷酸，這些基本單位稱為單體，這些生物大分子就稱為單體的多聚體，每一個單 體都以若干個相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架，由許多單體連接成多聚體 。第五節(jié) 細胞中的無機物 一、細胞中的水1.水是活細胞中含量最多的化合物。不同種類的生物體中，水的含量不同；不同的組織器官中，水的含量也不同。2.細胞中水的存在形式：自由水和結(jié)合水【功能】結(jié)合水與其他物質(zhì)相結(jié)合，是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，約占 4.5；自由水以 游離的形式存在，是細胞的良好溶劑，也可以直接參與生物化學(xué)反應(yīng)，還可以運輸營養(yǎng)物質(zhì) 和廢物。二、細胞中的無機鹽【存在形式】細胞內(nèi)無機鹽大多數(shù)以離子狀態(tài)存在，【功能】（1）有些無機鹽是細胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成成分，如 Fe 是血紅蛋白 的主要成分，Mg 是葉綠素分子必需的成分；（2）許多無機鹽離子對于維持細胞和生物體的 生命活動有重要作用，如血液中鈣離子含量太低就會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象；無機鹽對于維持細胞的 酸堿平衡也很重要。三、細胞內(nèi)有機物質(zhì)的鑒定 糖類中的還原糖（葡萄糖、果糖）能與斐林試劑發(fā)生作用，生成磚紅色沉淀； 脂肪可以被蘇丹染成橘黃色 ； 蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)。在還原糖的檢測中，斐林試劑甲液和乙液應(yīng)等量混合均勻后再使用，并且要水裕加熱； 在蛋白質(zhì)的檢測中，在組織樣液中應(yīng)先加入雙縮脲試劑 A 液 1ml，再加入雙縮脲試劑 B 液 4 滴，不需加熱。甲基綠能使 DNA 呈現(xiàn)綠色，吡羅紅能使 RNA 呈現(xiàn)紅色，因此利用這兩種染色劑將細胞 染色，可以顯示 DNA 和 RNA 在細胞中的分布。在此實驗中，鹽酸的作用是改變膜的通透 性，加速色素進入細胞。用人的口腔上皮細胞做實驗材料，此實驗的步驟是制片、水解、沖 洗涂片、染色、觀察