細胞的化學(xué)組成

1、第二章 細胞的化學(xué)組成 第一節(jié) 細胞中的原子和分子 一、組成細胞的原子和分子 1、細胞中含量最多的6種元素是C、H、O、N、P、S。2、組成生物體的基本元素：C元素。3、生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性統(tǒng)一性：組成生物體的化學(xué)元素種類，在無機自然界都可以找到，沒有一種元素是生物界特有的。差異性：組成生物體的化學(xué)元素在生物體和自然界中含量相差很大。二、細胞中的無機化合物：水和無機鹽 1、水：（1）含量：是活細胞中含量是最多的物質(zhì)。 （2）形式：自由水、結(jié)合水 l 自由水：是以游離形式存在，可以自由流動的水。作用有良好的溶劑；參與細胞內(nèi)生化反應(yīng)；物質(zhì)運輸；維持細胞的形態(tài) （在代謝旺盛的細胞中，自由

2、水的含量一般較多）l 結(jié)合水：是與其他物質(zhì)相結(jié)合的水。作用是組成細胞結(jié)構(gòu)的重要成分。（結(jié)合水的含量增多，可以使植物的抗逆性增強）2、無機鹽 （1）存在形式：離子 （2）作用與蛋白質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合成復(fù)雜的化合物。 參與細胞的各種生命活動。 （如Mg2+是構(gòu)成葉綠素的成分、PO43-是合成核苷酸原料、Fe2+是構(gòu)成血紅蛋白的成分、I-是構(gòu)成甲狀腺激素的成分。 第二節(jié) 細胞中的生物大分子 一、糖類 1、元素組成：由C、H、O 3種元素組成。2、分類 概 念種 類分 布主 要 功 能單糖不能水解的糖五碳糖核糖核糖、脫氧核糖、葡萄糖動植物細胞都有組成核酸的物質(zhì)脫氧核糖六碳糖葡萄糖、果糖、半乳糖葡萄糖是細胞生

3、命活動所需要的重要能源物質(zhì)二糖水解后能夠生成二分子單糖的糖蔗糖植物細胞麥芽糖乳糖動物細胞 多糖水解后能夠生成許多個單糖分子的糖淀粉植物細胞植物細胞中的儲能物質(zhì)纖維素植物細胞壁的基本組成成分糖原動物細胞動物細胞中的儲能物質(zhì)附：二糖與多糖的水解產(chǎn)物： 蔗糖1葡萄糖+1果糖 麥芽糖2葡萄糖 乳糖1葡萄糖+ 1半乳糖 淀粉麥芽糖葡萄糖 纖維素纖維二糖葡萄糖 糖原葡萄糖 3、功能：糖類是生物體維持生命活動的主要能量來源。4糖的鑒定：原理：(1)淀粉：遇碘液變藍色，這是淀粉特有的顏色反應(yīng)。(2)還原性糖(單糖、麥芽糖和乳糖)：與斐林試劑反應(yīng)，可以產(chǎn)生磚紅色沉淀。（3）斐林試劑：配制：0.1g/mL的NaO

4、H溶液（2mL）+ 0.05g/mL CuSO4溶液（4-5滴） 使用：混合后使用，且現(xiàn)配現(xiàn)用。 條件：隔水加熱二、脂質(zhì)1、元素組成：主要由C、H、O組成，有些還含N、P2、分類：脂肪、類脂（如磷脂）、固醇（如膽固醇、性激素、維生素D等）3、共同特征：不溶于水4、功能：脂肪：細胞代謝所需能量的主要儲存形式。類脂中的磷脂：是構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)。固醇：在細胞的營養(yǎng)、調(diào)節(jié)、和代謝中具有重要作用。5、 脂肪的鑒定：原理：脂肪可以被蘇丹染液染成橘黃色。（在實驗中用50%酒精洗去浮色顯微鏡觀察橘黃色脂肪顆粒）三、蛋白質(zhì)（細胞中含量最多的有機物）1、元素組成：除C、H、O、N外，大多數(shù)蛋白質(zhì)還含有S2、基

5、本組成單位：氨基酸（組成蛋白質(zhì)的氨基酸約20種）氨基酸結(jié)構(gòu)通式：氨基酸的判斷： 同時有氨基和羧基至少有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上。（組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸的區(qū)別：R基的不同）3形成：許多氨基酸分子通過脫水縮合形成肽鍵（-CO-NH-）相連而成肽鏈，多條肽鏈盤曲折疊形成有具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)二肽：由2個氨基酸分子組成的肽鏈。多肽：由n（n3）個氨基酸分子以肽鍵相連形成的肽鏈。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性的原因：組成蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序的不同；構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈的數(shù)目、空間結(jié)構(gòu)不同4計算：一個蛋白質(zhì)分子中肽鍵數(shù)（脫去的水分子數(shù)）氨基酸數(shù) 肽鏈條數(shù)。一個蛋白質(zhì)分子中至少含

6、有氨基數(shù)（或羧基數(shù)）=肽鏈條數(shù)5功能：生命活動的主要承擔(dān)者。（注意有關(guān)蛋白質(zhì)的功能及舉例）6蛋白質(zhì)鑒定： 原理：蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑產(chǎn)生紫色的顏色反應(yīng)四、核酸1、元素組成：由C、H、O、N、P 5種元素構(gòu)成2、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）3、種類：脫氧核糖核酸（DNA）和 核糖核酸（RNA）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（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

7、酸RNA核糖核苷酸（4種）主要存在細胞質(zhì)中4、生理功能：儲存遺傳信息，控制蛋白質(zhì)的合成。（原核、真核生物遺傳物質(zhì)都是DNA，病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA。）第三章 細胞的結(jié)構(gòu)和功能第一節(jié) 生命活動的基本單位細胞一、細胞學(xué)說的建立和發(fā)展l 創(chuàng)立細胞學(xué)說的科學(xué)家是德國的施萊登和施旺。施旺、施萊登提出“一切動物和植物都是由細胞構(gòu)成的，細胞是一切動植物的基本單位”。l 在此基礎(chǔ)上德國的魏爾肖總結(jié)出：“細胞只能來自細胞”，細胞是一個相對獨立的生命活動的基本單位。這被認為是對細胞學(xué)說的重要補充。二、光學(xué)顯微鏡的使用1、方法：先對光：一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器；二轉(zhuǎn)聚光器；三轉(zhuǎn)反光鏡再觀察：一放標(biāo)本孔中央；二降物鏡片上方

8、；三升鏡筒仔細看2、注意：（1）放大倍數(shù)物鏡的放大倍數(shù)目鏡的放大倍數(shù)（2）物鏡越長，放大倍數(shù)越大；目鏡越短，放大倍數(shù)越大；“物鏡玻片標(biāo)本”越短，放大倍數(shù)越大（3）物像與實際材料上下、左右都是顛倒的（4）高倍物鏡使用順序：低倍鏡標(biāo)本移至中央高倍鏡大光圈，凹面鏡細準(zhǔn)焦螺旋第二節(jié) 細胞的類型和結(jié)構(gòu)一、細胞的類型原核細胞：沒有典型的細胞核，無核膜和核仁。如細菌、藍藻、放線菌等原核生物的細胞。真核細胞：有核膜包被的明顯的細胞核。如動物、植物和真菌（酵母菌、霉菌、食用菌）等真核生物的細胞。二、細胞的結(jié)構(gòu)1細胞膜（1）組成：主要為磷脂雙分子層（基本骨架）和蛋白質(zhì)，另有糖蛋白（在膜的外側(cè)）。（2）結(jié)構(gòu)特點：具

9、有一定的流動性（原因：磷脂和蛋白質(zhì)的運動）；功能特點：具有選擇通透性。（3）功能：保護和控制物質(zhì)進出，細胞識別（與細胞膜上糖蛋白有關(guān)）2細胞壁：主要成分是纖維素，有支持和保護功能。3細胞質(zhì)：細胞質(zhì)基質(zhì)和細胞器（1）細胞質(zhì)基質(zhì)：為代謝提供場所和物質(zhì)和一定的環(huán)境條件，影響細胞的形狀、分裂、運動及細胞器的轉(zhuǎn)運等。（2）細胞器：l 線粒體（雙層膜）：內(nèi)膜向內(nèi)突起形成“嵴”，細胞有氧呼吸的主要場所（第二、三階段），含少量DNA。l 葉綠體（雙層膜）：只存在于植物的綠色細胞中。類囊體上有色素，類囊體和基質(zhì)中含有與光合作用有關(guān)的酶，是光合作用的場所。含少量的DNA。l 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（單層膜）：是有機物的合成“車間

10、”，蛋白質(zhì)運輸?shù)耐ǖ馈 高爾基體（單層膜）：動物細胞中與分泌物的形成有關(guān)，植物中與有絲分裂細胞壁的形成有關(guān)。l 液泡（單層膜）：泡狀結(jié)構(gòu)，成熟的植物有大液泡。功能：貯藏（營養(yǎng)、色素等）、保持細胞形態(tài)，調(diào)節(jié)滲透吸水。l 核糖體（無膜結(jié)構(gòu)）：合成蛋白質(zhì)的場所。l 中心體（無膜結(jié)構(gòu)）：由垂直的兩個中心粒構(gòu)成，與動物細胞有絲分裂有關(guān)。小結(jié)： 雙層膜的細胞器：線粒體、葉綠體 單層膜的細胞器：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡非膜的細胞器：核糖體、中心體； 含有少量DNA的細胞器：線粒體、葉綠體 含有色素的細胞器：葉綠體、液泡動、植物細胞的區(qū)別：動物特有中心體；高等植物特有細胞壁、葉綠體、液泡。4細胞核（1）組成：

11、核膜、核仁、染色質(zhì)（2）核膜：雙層膜，有核孔（細胞核與細胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換通道，RNA、蛋白質(zhì)等大分子進出必須通過核孔。）（3）核仁：在細胞有絲分裂中周期性的消失（前期）和重建（末期），核糖體中的RNA來自核仁。（4）染色質(zhì)：被堿性染料染成深色的物質(zhì)，主要由DNA和蛋白質(zhì)組成 染色質(zhì)和染色體的關(guān)系：細胞中同一種物質(zhì)在不同時期的兩種表現(xiàn)形態(tài)（5）功能：是遺傳物質(zhì)DNA的儲存和復(fù)制的主要場所，是細胞遺傳特性和細胞代謝活動的控制中心。（6）原核細胞與真核細胞根本區(qū)別：是否具有成形的細胞核（是否具有核膜）5生物膜系統(tǒng)：在真核細胞中，細胞膜、核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等由膜圍繞而成的細胞器，在結(jié)構(gòu)

12、和功能上緊密聯(lián)系形成的統(tǒng)一整體的結(jié)構(gòu)體系。在細胞與外部環(huán)境之間的物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞方面，生物系統(tǒng)也發(fā)揮重要的作用。6細胞的完整性：細胞只有保持以上結(jié)構(gòu)完整性，才能完成各種生命活動。第三節(jié) 物質(zhì)的跨膜運輸一、物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑?、小分子物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑悍绞綕舛容d體能量舉例意義被動運輸簡單擴散高低 O2、CO2、水、乙醇、甘油、脂肪酸 只能從高到低被動地吸收或排出物質(zhì)易化擴散高低 葡萄糖進入紅細胞 主動運輸?shù)透?各種離子，小腸吸收葡萄糖、氨基酸，腎小管重吸收葡萄糖 一般從低到高主動地吸收或排出物質(zhì)，以滿足生命活動的需要。2、大分子和顆粒性物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑捍蠓肿雍皖w粒性物質(zhì)通過內(nèi)

13、吞作用進入細胞，通過外排作用向外分泌物質(zhì)。二、實驗：觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗原理：原生質(zhì)層（細胞膜、液泡膜、兩層膜之間細胞質(zhì)）相當(dāng)于半透膜，l 當(dāng)外界溶液的濃度大于細胞液濃度時，細胞將失水，原生質(zhì)層和細胞壁都會收縮，但原生質(zhì)層伸縮性比細胞壁大，所以原生質(zhì)層就會與細胞壁分開，發(fā)生“質(zhì)壁分離”。l 反之，當(dāng)外界溶液的濃度小于細胞液濃度時，細胞將吸水，原生質(zhì)層會慢慢恢復(fù)原來狀態(tài)，使細胞發(fā)生“質(zhì)壁分離復(fù)原”。第四章 光合作用和細胞呼吸第一節(jié) ATP和酶一、ATP1、功能：ATP是生命活動的直接能源物質(zhì)注：生命活動的主要的能源物質(zhì)是糖類（葡萄糖）；生命活動的儲備能源物質(zhì)是脂肪。生命活動的根本能量

14、來源是太陽能。2、結(jié)構(gòu)： 中文名：腺嘌呤核苷三磷酸（三磷酸腺苷）構(gòu)成：腺嘌呤核糖磷酸基團磷酸基團磷酸基團簡式： A-PPP（A ：腺嘌呤核苷； T ：3； P：磷酸基團； ： 高能磷酸鍵，第二個高能磷酸鍵相當(dāng)脆弱，水解時容易斷裂）3、ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化： 酶ATP ADPPi能量注：（1）向右：表示ATP水解，所釋放的能量用于各種需要能量的生命活動。向左：表示ATP合成，所需的能量來源于生物化學(xué)反應(yīng)釋放的能量。（在人和動物體內(nèi)，來自細胞呼吸；綠色植物體內(nèi)則來自細胞呼吸和光合作用）（2）ATP能作為直接能源物質(zhì)的原因是細胞中ATP與ADP循環(huán)轉(zhuǎn)變，且十分迅速。二、酶1、概念：酶通常是指由活

15、細胞產(chǎn)生的、具有催化活性的一類特殊的蛋白質(zhì)，又稱為生物催化劑。（少數(shù)核酸也具有生物催化作用，它們被稱為“核酶”）。2、特性： 催化性、高效性、特異性3、影響酶促反應(yīng)速率的因素（1）PH: 在最適pH下，酶的活性最高，pH值偏高或偏低酶的活性都會明顯降低。（PH過高或過低，酶活性喪失）（2）溫度: 在最適溫度下酶的活性最高，溫度偏高或偏低酶的活性都會明顯降低。（溫度過低，酶活性降低；溫度過高，酶活性喪失）另外：還受酶的濃度、底物濃度、產(chǎn)物濃度的影響。第二節(jié)光合作用一、光合作用的發(fā)現(xiàn)u 1940美國，魯賓和卡門（用放射性同位素標(biāo)記法）：光合作用釋放的氧全部來自參加反應(yīng)的水。（糖類中的氫也來自水）。

16、u 1948 美國，梅爾文卡爾文：用標(biāo)14C標(biāo)記的CO2追蹤了光合作用過程中碳元素的行蹤，進一步了解到光合作用中復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。二、實驗：提取和分離葉綠體中的色素1、原理：葉綠體中的色素能溶解于有機溶劑（如丙酮、酒精等）。葉綠體中的色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快；反之則慢。3、方法步驟：（1）提取綠葉中色素：稱取綠葉5g剪碎置于研缽放入少許SiO2和CaCO3加入10mL丙酮充分研磨過濾收集濾液（試管口用面塞塞嚴）（2）制備濾紙條：（3）畫濾液細線：（4）分離色素：濾紙條輕輕插入盛有層析液的小燒杯中，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯。4、結(jié)果分析：色素在濾紙條上的分布如下圖：

17、 （橙黃色） 最快（溶解度最大） （黃 色） （藍綠色） 最寬（最多） （黃綠色） 最慢（溶解度最?。?、注意：l 丙酮的用途是提?。ㄈ芙猓┤~綠體中的色素，l 層析液的的用途是分離葉綠體中的色素；l 石英砂的作用是為了研磨充分，l 碳酸鈣的作用是防止研磨時葉綠體中的色素受到破壞；l 分離色素時，層析液不能沒及濾液細線的原因是濾液細線上的色素會溶解到層析液中；5、色素的位置和功能葉綠體中的色素存在于葉綠體類囊體薄膜上。葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍紫光；胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光及保護葉綠素免受強光傷害的作用。Mg是構(gòu)成葉綠素分子必需的元素。三、光合作用1、概念： 指綠色植物通過葉綠體，

18、利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成儲存能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。2、過程：（1）光反應(yīng) 條件：有光 、色素、酶 場所：葉綠體類囊體薄膜過程： 水的光解： ATP的合成： （光能ATP中活躍的化學(xué)能）（2）暗反應(yīng)條件：有光和無光 、酶 場所：葉綠體基質(zhì)過程：CO2的固定： C3的還原： （ATP中活躍的化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能）3、總反應(yīng)式： 光能CO2 + H2O （CH2O）+ O2 葉綠體4、實質(zhì)：把無機物轉(zhuǎn)變成有機物，把光能轉(zhuǎn)變成有機物中的化學(xué)能四、影響光合作用的環(huán)境因素：光照強度、CO2濃度、溫度等（1）光照強度：在一定的光照強度范圍內(nèi)，光合作用的速率隨著光照 強度的增加而加快。（2）CO2濃度：在一定濃度范圍內(nèi)，光合作用速率隨著CO2濃度的增加