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第2章 组成细胞的分子
组成生物体的化合物
一、无机物
1．水
A、水在细胞中存在的形式及水对生物的作用
结合水：与细胞内其它物质结合。生理功能：是细胞结构的重要组成成分
自由水：（占大多数）以游离形式存在，可以自由流动。（幼嫩植物、代谢旺盛细胞含量高）
生理功能：①良好的溶剂 ②运送营养物质和代谢的废物③绿色植物进行光合作用的原料。
B、无机盐的存在形式与作用：以离子形式存在。
无机盐的作用
a、细胞中某些复杂化合物的重要组成成分。如：Fe2+是血红蛋白的主要成分；Mg2+是叶绿素的必要成分。
b、维持细胞的生命活动（细胞形态、渗透压、酸碱平衡）如血液钙含量低会抽搐。
c、维持细胞的酸碱度
二、有机物
1．糖类(1)组成元素：C、H、O
(2)种类：根据 水解 后的产物可分
种类 主要糖类举例(分布、主要功能等)
单糖 五碳糖 核糖(C5 H10O5)，主要分布在 细胞质 内，构成 RNA 脱氧核糖(C5Hl0O4)，主要分布在 细胞核 内，构成 DNA
六碳糖 葡萄糖(C6H12O6)、果糖是最普遍的单糖，葡萄糖是绿色植物光合作用的产物，是细胞内主要的能源物质
蔗糖 甘蔗、甜菜中较多（一分子果糖和一分子葡萄糖脱水缩合而成的）
二糖 麦芽糖 植物细胞内，发芽的麦粒中较多（两分子葡萄糖脱水缩合而成的）
乳糖 动物乳汁内含量丰富（一分子半乳糖和一分子葡萄糖脱水缩合而成的）
淀粉 植物细胞内重要的储能物质
多糖 纤维素 植物细胞壁的基本组成成分
糖元 动物细胞内重要的储能物质
2．脂质
由C、H、O构成，有些含有N、P
分类：①脂肪：储能、维持体温 、缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。
②磷脂：构成膜（细胞膜、液泡膜、线粒体膜等）结构的重要成分
③固醇：维持新陈代谢和生殖起重要调节作用、分为胆固醇、性激素、维生素D、胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输；性激素能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成；维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
3．蛋白质
(1)含量：各种活细胞中含量 最多 的有机物，是除含量水外 最多 的物质。
问题：正常的肝细胞中，含量最多的化合物是 水 ；最多的有机物是 蛋白质 。
(2)组成元素：主要由C、H、O、N四种元素组成，有些重要蛋白质中还含有P、S等。
(3)基本组成单位：氨基酸 (主要的有20 种)
①结构特点：至少含有一个氨基和一个羧基；都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上
②结构通式：
(4)蛋白质的分子结构
①氨基酸的连接方法(用图表示)(以两个氨基酸为例)
问题：
（1）两个氨基酸分子脱水缩合形成的水中的氧来自前1个氨基酸的羧基，氢来自后1个氨基酸的氨基；
（2）多个氨基酸形成的化合物叫 多肽，5个氨基酸脱水缩合形成的化合物叫五肽；
（3）某一蛋白质含有m个氨基酸(平均分子量为a)、n条肽链，则该蛋白质的相对分子质量为 。
②蛋白质的空间结构
一条或几条肽链通过一定的化学键(注意：不是肽键)互相连接在一起，形成具有复杂空间结构的蛋白质
③蛋白质结构多样性
直接原因：氨基酸的种类不同，数目成百上千，排列次序变化多端，空间结构千差万别。
根本原因：DNA分子结构多样。
(5)主要功能
①结构蛋白：有些蛋白质是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；构成染色体的蛋白质、纺缍丝、星射线等。
②功能蛋白
催化作用：如绝大多数酶等（酶的化学本质是蛋白质或核酸）
调节作用：蛋白质类激素如胰岛素、胰高血糖素等
运输作用：红细胞内的血红蛋白可运输氧气和部分二氧化碳，细胞膜上的载体有运输作用。
免疫作用：如 抗体 和白细胞介素、干扰素等免疫物质。其中效应B细胞（浆细胞）分泌的是抗体，效应T细胞分泌的是淋巴因子。
检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
1、斐林试剂鉴定还原糖时，溶液的颜色变化为：砖红色(沉淀)。斐林试剂只能检验生物组织中还原糖存在与否，而不能鉴定非还原性糖。葡萄糖、麦芽糖、果糖是还原糖
2、双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1 g／mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.01 g／mL的硫酸铜溶液。蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。
3、苏丹Ⅲ染液遇脂肪的颜色反应为橘黄色，苏丹Ⅳ染液遇脂肪的颜色反应为红色。
核酸
核酸的化学组成及基本单位
核酸由C、H、O、N、P5种元素构成
基本单位：核苷酸
结构：一分子磷酸、一分子五碳糖（脱氧核糖或核糖）、一分子含氮碱基（有5种）A、T、C、G、U
构成DNA的核苷酸： 4种 。构成RNA的核苷酸： 4种
功能： 核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用
核酸：只由C、H、O、N、P组成，是一切生物的遗传物质，是遗传信息的载体。
存在场所：脱氧核糖核酸主要在细胞核中，在叶绿体和线粒体中有少量存在。
核糖核酸主要存在细胞质中
观察核酸在细胞中的分布
材料：人的口腔上皮细胞
试剂：甲基绿、吡罗红混合染色剂
盐酸的作用：
改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
现象：甲基绿将细胞核中的DNA染成（绿色），吡罗红将细胞质中的RNA染成（红色）。
【知识拓展】
1．生物具有多样性的直接原因是蛋白质分子的多样性，根本原因是DNA分子的多样性。从生物进化的角度分析，生物多样性的原因是多样的环境对生物进行选择的结果。
2．氨基酸形成多肽的方式叫缩合；核苷酸形成核苷酸链的方式叫聚合（磷酸二酯键）。
3．有关蛋白质类物质的计算问题
(1)蛋白质类物质形成过程中肽键、水分子的计算
由氨基酸分子脱水缩合可知，蛋白质形成过程中每形成一个肽键，同时失去一分子水，即形成的肽键数 = 失去水分子数。
(2)形成的蛋白质分子的相对分子质量的计算
蛋白质相对分子质量 = 氨基酸相对分子质量总和 — 失去水分子的相对分子质量总和
特别提醒；有时还要考虑一些其他化学变化过程，如二硫键(—S—S—)形成等。
(1)、(2)可总结如下：
氨基酸平均相对分子质量 氨基酸数目 肽键数目 脱去水分子数目 多肽相对分子质量 氨基数目 羧基数目
l条肽链 a m m—l m—l ma—18(m—1) 至少n个 至少n个
n条肽链 a m m—n m—n ma—18(m—n) 至少n个 至少n个
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