第2章 细胞的分子组成（期中复习课件）高一生物上学期沪科版

高一生物 必修一 细胞的分子组成 02 复习课件 细胞的分子组成 第一节: 细胞中的元素 第二节：蛋白质和核酸 第三节：糖类和脂质 CHONPS等元素构成细胞 元素以碳链为骨架形成生物分子 蛋白质是生命活动的主要承担者、由氨基酸组成、功能与结构相关 核酸由核苷酸聚合而成、储存与传递遗传信息的作用 第四节：水和无机盐 糖类既是能源物质也是结构成分 脂质对维持细胞结构和功能的重要作用 水赋予细胞生命特性 无机盐与生命活性密切相关 本章重点 (1)元素的的统一性和特殊性 ①统一性：细胞的元素都可以在地壳中找到，没有一种元素是生物界所特有的，可见生物与环境密不可分，是自然界组成的一部分。 ②特殊性：生物体细胞中的元素组成与非生物环境的元素组成既相似又有差异。细胞与地壳中元素的分布差异很大，体现了生命的特殊性。 一. 细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成 （1）存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。 1. 细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成 生命物质 蛋白质 核酸 糖类 脂质 主要元素组成 C、H、O、N、S C、H、O、N、P C、H、O C、H、O 细胞内还有多种含量甚微的元素，称为微量元素，如 Fe、Zn、Cu、I、Mn、B、Cr、Mo、Co、Se、F 等。微量元素的总质量仅占细胞干重的 1%左右，且仅出现在某些生物分子中，但不可缺少。 细胞中的微量元素 碘（I）是构成甲状腺激素的重要元素。缺碘或长期碘摄入量不足会导致地方性甲状腺肿（俗称大脖子病)。我国为消除碘缺乏危害，采取了长期供应加碘食盐的。 细胞中的微量元素：碘、铁 铁（Fe）人体中也含有铁元素，+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于O2的运输。 碳元素占细胞干重的40%以上。蛋白质、核酸、糖类和脂质等组成细胞的生物分子都可以看成是碳的化合物。 2. 元素以碳链为骨架形成生物分子 生物分子中，碳原子与周边的碳或其他原子通过化学键结合，形成相对稳定的分子结构。 碳与碳之间能以单键（C-C）、双键（C=C）相连接，形成长短不一、形状不同的碳骨架。 细胞中的许多生物分子是大分子，一般由小分子组成，如蛋白质由氨基酸组成，多糖由单糖（如葡萄糖）组成。从氨基酸、葡萄糖等生物分子的结构来看，其碳骨架周边连接着不同基团。 生物大分子 蛋白质的种类、结构和功能具有多样性。生物界的蛋白质种类多1010～1012种。在大多数细胞中，蛋白质占到干重的50%以上。 功能：在生物体内，蛋白质不仅参与细胞的结构组成，还承担着物质、能量和信息的转换与传递等多种多样的生命活动。 二、细胞中发生的所有生命活动的基础：一系列的化学反应 共同特点：中心碳原子通过四个共价键分别连接一个羧基（— COOH）、一个氨基（— NH2）、一个氢原子（— H）和一个侧链（R 基）。 氨基酸的结构特点 有些氨基酸是人体细胞不能合成的，必须从食物中获取，称为必需氨基酸（非必需氨基酸：在人体中可以合成的氨基酸） 必需氨基酸：甲硫氨酸，赖氨酸， 缬氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸， 亮氨酸，色氨酸，苏氨酸。 必需氨基酸与非必需氨基酸 ①中心碳原子通过四个共价键分别连接一个羧基（—COOH）、一个氨基（— NH2）、一个氢原子（—H）和一个侧链（R基） 构成蛋白质的氨基酸结构特点 ②不同种类氨基酸的区别就在于R基的不同（20种R基），如甘氨酸上的R基是一个氢原子（—H），丙氨酸上的 R 基则是甲基（—CH3）等。每种氨基酸的侧链R基具有独特的化学性质，可分为极性（亲水）和非极性（亲脂）两大类。 构成蛋白质的氨基酸结构特点 氨基酸通过脱水缩合连接形成肽。一个氨基酸分子的氨基（—NH2）和另一个氨基酸分子的羧基（—COOH）脱水缩合，形成肽键。两个氨基酸分子通过肽键连接形成二肽。 脱水缩合的过程 ㈠多个氨基酸分子通过肽键连接，可形成不同长度的肽链。每条肽链的一端是氨基，另一端是羧基。肽链上氨基酸的组成与排列顺序称为该肽链的氨基酸序列。 生物体中蛋白质种类繁多的原因 ㈡不同的蛋白质的氨基酸序列不同。20种常见氨基酸的不同组合可以使每一种蛋白质带有独特的氨基酸序列。理论上，一个由50个氨基酸组成的肽链可能有2050种不同的氨基酸序列。 ①蛋白质的空间结构取决于肽链的氨基酸序列。 有些蛋白质只由1条肽链构成，如细胞色素c、T4溶菌酶；有些蛋白质由多条肽链构成，如血红蛋白由4条肽链相互作用形成、胰岛素。 ②蛋白质的空间结构与其氨基酸序列密切相关。 乳糖酶的特定结构使它能够识别乳糖分子并与其结合，催化乳糖水解。 3. 蛋白质的功能与其结构密切相关 ③蛋白质的功能与其特定的空间结构紧密相关。 镰状细胞贫血就是因为血红蛋白中一个氨基酸被其他氨基酸替换，使蛋白质在脱氧状态下容易聚集形成纤维，导致红细胞变形、易破裂、堵塞毛细血管，从而造成组织缺血。 蛋白质的功能与其结构密切相关 高温、强酸、强碱等一些物理或化学因素会引起蛋白质空间结构发生变化，导致蛋白质的功能受到影响，甚至完全丧失。 体温过高会导致生命危险的原因之一就是某些蛋白质功能的丧失。 蛋白质变性原因： ①肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数（环肽：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数） ②氨基（-NH2）数目=肽链数+R基上的氨基数 ③羧基（-COOH）数目=肽链数+R基上的羧基数 蛋白质相关计算 核酸最早是在真核细胞的细胞核中发现的，是细胞中最长的生物大分子。 分类：脱氧核糖核酸（ DNA）；核糖核酸（RNA）。 分布：真核细胞中的 DNA 主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体内也含有少量的 DNA；RNA 则主要分布在细胞质中。 4.核酸由核苷酸聚合而成 相同：其磷酸基团和脱氧核糖（或核糖）都是相同的； 不同：在于碱基种类不同。DNA 和 RNA 分子中各有 4 种碱基。 组成 DNA 的 4 种脱氧核苷酸 组成 RNA 的 4 种脱氧核苷酸 不同脱氧核苷酸（或核糖核苷酸）的区别 比较项目 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 基本单位 名称 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种) 结构图 组成 无机酸 磷酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤) T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶) 一般结构 两条核苷酸链 一条核苷酸链 分布 主要在细胞核，线粒体、叶绿体也少量含有 主要在细胞质 相同点 含有磷酸基团、五碳糖和碱基 补充：DNA和RNA的区别 DNA分子通常是由两条核酸单链上的碱基相互配对结合在一起形成的双链。 在DNA分子中，脱氧核苷酸的排列顺序蕴含了遗传信息。虽然脱氧核苷酸只有4 种，但组成DNA的脱氧核苷酸数量众多，排列顺序多样。 因此DNA分子可以储存的遗传信息容量非常大。 5.  核酸是储存与传递遗传信息的生物大分子 RNA分子通常是单链，在细胞中参与遗传信息的传递与表达，在蛋白质的合成过程中起着重要作用。 部分病毒的遗传信息储存在RNA分子中，如艾滋病病毒、SARS病毒、新型冠状病毒等。 5.  核酸是储存与传递遗传信息的生物大分子 生物种类 核酸种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 举例 细胞结构生物（真核生物和原核生物） DNA和RNA 5种(AGCTU) 8种 DNA 人、细菌等 病毒 DNA病毒 DNA 4种(AGCT) 4种 DNA 噬菌体 RNA病毒 RNA 4种(AGCU) 4种 RNA HIV 补充：不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质 糖类元素组成和功能 （1）元素组成：C、H、O （2）分子式：Cn（H2O）m （3）功能：糖类是光合作用的产物，在地球上含量非常丰富，不仅是维持生物体生命活动所需能量的主要来源，也是组成生物体结构的基本原料。 三. 糖类既是能源物质也是结构成分 (1)单糖 ①含义：不能水解的最简单的糖。 ②分子式：C6H12O6 ③种类：六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖； 五碳糖：核糖和脱氧核糖等。 葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质；葡萄糖溶解于水，在水溶液中常常会形成更加稳定的环状结构。核糖和脱氧核糖是含5个碳原子的单糖，是构成核酸的重要成分。 糖类分类 (2)双糖 ①含义：由两个单糖经脱水缩合而连接在一起的糖类。 ②种类：植物双糖：蔗糖（葡萄糖 + 果糖）、麦芽糖（葡萄糖 + 葡萄糖）；动物双糖：乳糖（葡萄糖 + 半乳糖）等。 蔗糖从甘蔗和甜菜中提炼得到的；麦芽糖在发芽的小麦种子中含量丰富；乳糖在动物乳汁中含量丰富。 糖类分类 (3)多糖 ①含义：由许多(10个以上)单糖分子经脱水缩合后连接形成的大分子。 ②种类：淀粉、糖原、纤维素 淀粉是植物体内糖类能源物质的储存形式；糖原是动物体内糖类能源物质的储存形式；纤维素不溶于水，是构成植物细胞壁的主要成分。 多糖的分类 糖类总结 脂质俗称脂类，生物体中常见的有脂肪、磷脂和固醇等，其共同特性之一是难溶于水。 2. 脂质对维持细胞结构与功能有重要作用 （1）脂肪 脂肪是由甘油和脂肪酸分子构成的，通常是1个甘油分子上连接3个脂肪酸，也称为甘油三酯。 饱和脂肪酸：长链中碳和碳之间都是以单键（C-C）相连。 不饱和脂肪酸：碳原子之间存在双键（C=C）连接 脂质分类 脂肪的生理功能： ①细胞中储能效率最高的物质； ②高等动物和人体内的脂肪还具有减少身体热量散失、维持体温恒定的作用； ③保护内脏器官、缓冲和减压的功能。 脂质分类 （2）磷脂 组成：亲水头部和疏水尾部； 当被水分子包围时，亲水头部朝向水分子，疏水尾部远离水分子，呈现出微团或双分子层结构。 细胞质膜的基本骨架就是磷脂双分子层。 脂质分类 （3）固醇 分类：胆固醇、植物固醇和酵母固醇等。 胆固醇：动物细胞质膜的重要结构成分，也是合成性激素、维生素 D 等物质的原料。 性激素：促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成。 维生素D：促进动物肠道对钙和磷的吸收。植物固醇是植物细胞的重要结构成分，酵母固醇存在于酵母中。 脂质分类 检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质 细胞中的有机物总结 水的含量 ①生物体的含水量与其生活环境相关，水生生物的含水量通常高于陆生生物。 ②同一个体不同器官的含水量与其生命活动有关，代谢活动高的器官含水量相对较高。 四. 水赋予细胞生命特性 补充：③生物体不同发育时期含水量不同。婴儿80%；成年人70%；老年人55%左右。 ④不同性别含水量也不同：男性含水量高于女性。 水的含量 人和植物缺水后果 人体在缺水10%时，生理活动就会紊乱；缺水 20%时，生命活动就会终止。 植物缺水时，细胞失去水分而发生形态改变，植株表现出萎蔫等。 水的含量 （1）细胞中的物质运输和化学反应提供介质； （2）水的比热容大，能维持细胞温度的相对稳定，有助于细胞生命活动的进行。 水的理化性质 水分子具有极性； 极性特点：使一些有极性的物质很容易溶解在水中。当你将一小匙食盐（NaCl）放入水中，轻轻搅拌，NaCl 晶体很快溶解。 水的极性 自由水：细胞中的水绝大部分是以游离的形式存在，可以自由流动。 结合水：约有4.5%的水与其他分子结合在一起，不能自由流动。 水的存在形式 将种子放在阳光下2天 重量减轻 自由水大量散失 晒干的种子用水浸泡 仍能萌发 失去大部分自由水的种子仍保持其生理活性 晒干的种子不浸泡 不萌发 自由水少，代谢弱 例如小麦和水稻等植物的种子，晒干便于保存，吸水后可以发芽。 结合水的作用 过度干燥、失去全部水分子的种子则无法萌发。 将种子放在酒精灯中用试管加热 管壁上有水珠 失去的主要是结合水 失去结合水的种子浸泡 管壁上有水珠 失去结合水的种子失去生理活性 结合水的作用 燃烧小麦或稻谷，其中的水被蒸发、有机物被燃尽后，可以看见一些灰白色的灰烬。这些灰烬主要是无机盐。 人和动物体中也含有无机盐。生物体内的无机盐大多数以离子状态存在，如 K+ 、Na+ 、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+等阳离子，以及Cl－、SO42－、HCO3－、PO43－等阴离子。 2.  无机盐与生命活动密切相关 1.生物体内重要化合物的组成成分 ①Mg：构成叶绿素的元素； 缺Mg2+：会影响细胞中叶绿素的合成，从而到时叶脉间缺绿，叶片变黄； 无机盐的生理功能 1.生物体内重要化合物的组成成分 ②Fe（主要是亚铁离子）：构成血红蛋白分子的必需元素，适量摄入可预防。 无机盐的生理功能 1.生物体内重要化合物的组成成分 ③Zn：很多酶的组成成分； 缺Zn：生长发育不良，认知能力缺陷，精神发育迟缓、行为障碍。 无机盐的生理功能 1.生物体内重要化合物的组成成分 ④I：参与甲状腺激素的必需元素； 缺碘：造成地方性甲状腺肿大（大脖子病），精神萎靡、（儿童缺碘会导致呆小症） 无机盐的生理功能 2.维持细胞和生物体的生命活动 Ca2＋含量：45~55 mg/L 缺钙：低于此数值会引发肌肉抽搐（抽筋）等症状； 无机盐的生理功能 3.维持生物体内的平衡 ①HCO3-,HPO42-和H2PO4-酸碱度的变化，维持生物体内环境的稳定。 无机盐的生理功能 谢谢观看 $$