高中生物競賽課件第一章 組成細胞的分子基礎課時1

第一章

組成細胞的分子基礎

鄭州七中

生物競賽教練團隊周二、周四18：30—19：30

周六16：50—19：00細胞的分子基礎原生質（組成細胞的分子基礎）無機物有機物水無機鹽糖脂質蛋白質核酸調節(jié)生命活動的微量有機物（激素、維生素、抗生素）組成細胞的元素目前為止，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了100多種元素，其中，參與細胞中元素組成的約有20多種組成細胞的各種元素大多以化合物的形式存在原子可通過形成共價鍵（共用電子對）形成分子。H原子H原子O原子H2O分子組成細胞的元素不管是大量元素還是微量元素，都是生物體的必需元素！鐵猛碰新木桶

組成細胞的元素組成細胞的元素中，為什么C、H、O、N的含量最大呢？

與組成細胞的化合物相關組成細胞的元素大多以化合物的形式存在，細胞中常見的化合物如下：

組成細胞的元素組成細胞的元素閱讀課本P20-21楷體字，結合水分子的結構，推測水在細胞中的作用。水揭秘水分子的結構氫鍵OHH8+++----------帶有正電荷或者負電荷的分子（或離子）都容易與水結合作用1：水是細胞內良好的溶劑，許多物質都能在水中溶解因此氫鍵比較弱，在常溫下能不斷地形成、斷裂，使水保持液體狀態(tài)，具有流動性因此作用2：水在生物體中流動，可以把營養(yǎng)物質運送到各個細胞，同時把細胞代謝廢物運送到排泄器官或者直接排出體外水由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容（單位質量的某種物質溫度升高1℃所吸收的熱量）水因此作用3：維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性（水的溫度相對不容易改變）補充：水具有較高的蒸發(fā)熱，在100℃時，1g液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水需要2259.39J熱量因此作用4：使生物體能有效地保持體內水分；幫助生物體散發(fā)體內熱量關于水對細胞的作用，你還能提出哪些例子？作用5：細胞內的許多生物化學反應也都需要水分子的參與作用6：多細胞生物體的絕大多數(shù)細胞，必須浸潤在以水為基礎的液體環(huán)境中水水生物膜的主要成分是磷脂分子（如圖），其頭部親水而尾部疏水水在大量水分子的作用下，磷脂分子親水的頭朝膜的兩側，疏水的尾部朝膜的中央磷脂在水-空氣界面上的排布方式細胞膜中磷脂分子的排布方式水生物膜的主要成分是磷脂分子（如圖），其頭部親水而尾部疏水，在大量水分子的作用下，磷脂分子親水的頭朝膜的兩側，疏水的尾部朝膜的中央因此作用7：維持膜結構的穩(wěn)定水分子成游離狀態(tài)，可以自由流動，叫作自由水（細胞中絕大部分水都以自由水的形式存在）另一部分水與細胞內其他物質（如蛋白質、多糖）相結合，叫作結合水（結合水是細胞結構的重要組成部分，大約占細胞內全部水分的4.5%）水作用8：結合水的存在使纖維素、淀粉、蛋白質等多種親水大分子的空間結構得以穩(wěn)定，從而保證其特定的生物學功能（蛋白質分子失去結合水易發(fā)生凝聚沉淀而變性）自由水與結合水在一定條件下可以相互轉化自由水(95.5%)結合水(4.5%)以游離形式存在，可以自由流動，參與細胞代謝與細胞內其他物質相結合，失去流動性和溶解性，不參與細胞代謝自由水比例降低自由水比例升高細胞代謝減弱，抗逆性增強細胞代謝增強，抗逆性減弱水左表為某種運動員飲料的化學成分表，根據(jù)初中所學知識回憶表中哪些成分屬于無機鹽？為什么要在運動員喝的飲料中添加無機鹽？無機鹽細胞中的大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在這些無機鹽離子對細胞有什么重要作用呢？運動員在運動的過程中會大量出汗，大量無機鹽隨汗液排出體外，所以需要補充。無機鹽資料1

P是組成細胞膜、細胞核的重要組成成分，也是許多細胞化合物的成分，如蛋白質、核酸、磷脂。細胞結構以及細胞必不可少的許多化合物的重要成分從資料1和資料2可以看出無機鹽是

資料2

一種葉綠素和血紅素的局部分子結構簡圖，缺Mg影響葉綠素的合成，缺Fe會導致血紅蛋白的合成障礙。無機鹽資料3

人體內Na+缺乏會引起神經(jīng)、肌肉細胞的興奮降低，最終引發(fā)肌肉酸痛、無力等。資料4

足球運動員在激烈的比賽中有時會出現(xiàn)肌肉抽搐的現(xiàn)象，這是隨著汗液丟失了大量地Ca2+引起的。從資料3-5可以看出無機鹽對

具有重要意義。資料5

植物在生長過程中缺乏N、P、K會出現(xiàn)各種癥狀，如缺P時，植株就會特別矮小，根系發(fā)育差，葉片小且呈暗綠偏紫色。維持細胞和生物體的生命活動無機鹽資料6生理鹽水是指與哺乳動物血液和淋巴等滲的無機鹽溶液，常用的是質量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液。人的紅細胞在生理鹽水中會保持原有的形態(tài)，放在清水中會吸水脹破。資料7

人在代謝過程中產(chǎn)生的一些代謝物質會改變體液的酸堿度（比如運動時產(chǎn)生乳酸），人體血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等物質，可以中和這些變化，例如跑完步還能保持血液中的PH不下降C3H6O3+NaHCO3C3H5NaO3+CO2+H2O從資料6可以看出無機鹽能

，維持細胞的形態(tài)調節(jié)滲透壓從資料7可以看出無機鹽對于

具有重要作用維持細胞的酸堿平衡無機鹽補充：有些無機離子是酶的活化因子和調節(jié)因子糖類糖不一定甜，甜的物質也不一定是糖饅頭中的淀粉本身不甜，但屬于糖HCHH2NCOOH甘氨酸，聞其名即知其甜爽可口，最初發(fā)現(xiàn)時因為甜味高曾被認作糖類。但它不是糖，是一種氨基酸。糖類糖類：是多羥基的醛或酮或其衍生物，或水解時能產(chǎn)生這些化合物的物質。酮羰基通常由C、H、O三種元素組成，其原子數(shù)之比約為1：2：1，分子通式可寫成（CH20)n常見的官能團決定有機化合物的化學性質的原子或原子團碳碳雙鍵

烯烴羥基醇醛基、醛羧基羧酸酯基

酯酮R－C－R′O酮羰基糖類在植物體中含量最為豐富，占其干重的85%～90%；微生物中，占菌體干重的10％～30％。在人和動物體中含量較少，占人和動物干重的2％以下。糖類按聚合度和組成分為單糖、寡糖、多糖和糖復合物。單糖①同多糖分類②雜多糖寡糖多糖不能被水解成更小分子的糖為單糖，也叫簡單糖由2～10多個單糖分子縮合而成，也叫低聚糖多個單糖分子脫水縮合的生物大分子糖復合物按組成糖和非糖物質共價結合成的復合物。如糖脂或脂多糖，糖蛋白或蛋白聚糖糖類單糖根據(jù)碳原子的數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等丙糖1.不同單糖的鏈狀結構甘油醛二羥丙酮根據(jù)碳原子的數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等1.不同單糖的鏈狀結構丁糖單糖根據(jù)碳原子的數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等核糖1.不同單糖的鏈狀結構戊糖脫氧核糖木糖阿拉伯糖核酮糖組成RNA的重要充分組成DNA的重要充分多以戊聚糖形式存在，是樹膠和半纖維素的成分也稱果膠糖，是果膠、半纖維素、樹膠和植物糖蛋白的重要成分是重要的中間代謝產(chǎn)物單糖根據(jù)碳原子的數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等1.不同單糖的鏈狀結構單糖己糖己糖是最常見的單糖上述己糖的分子式都是C6H12O6，但結構式各不相同，互為同分異構體葡萄糖半乳糖甘露糖果糖山梨糖根據(jù)碳原子的數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等1.不同單糖的鏈狀結構單糖庚糖D-景天庚酮糖D-甘露庚酮糖天然存在的庚糖已發(fā)現(xiàn)得不多對其功能了解得也很少單糖總結：根據(jù)各單糖的化學結構，丙糖以外的糖可看成是由丙糖衍生而來的，其中醛糖衍生于甘油醛，酮糖衍生于二羥丙酮幾種重要單糖的縮寫單糖2.單糖的構型與四個不同的原子或原子團共價連接并因此失去對稱性的四面體碳被稱為不對稱碳原子，也稱手性碳原子、不對稱中心或手性中心與四個不同的原子或原子基團共價連接并因而失去對稱性的四面體碳。手性碳原子分子內部出現(xiàn)不對稱性，則該分子表現(xiàn)旋光性。什么是旋光性？（1）平面偏振光當光波通過尼科爾棱鏡時，只允許某一平面振動的光波通過，其他的光波都被阻斷，這種光成為平面偏振光。（2）旋光性現(xiàn)象當平面偏振光通過旋光物質的溶液，如乙酸，光的偏振會向右旋一定的角度，該物質成為右旋光性物質（以“+”表示），向左旋的則被稱為左旋光物質（以“—”表示）單糖2.單糖的構型不對稱C原子上相連的原子或原子團可有兩種不同空間排列方式，形成左右互為鏡像的關系，這樣的異構體即為旋光異構體，又稱為鏡像異構體。Fischer投影式結構（醛基放在最上面，羥甲基放在最下面）彼此互為鏡像的對映體將遠離醛基的手性C原子上的—OH在右邊的定為D型，否則則為L型D型和L型的互變需要相關共價鍵的斷裂與重建，以及相關原子或原子團重排單糖2.