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组成细胞的元素和化合物【学案】
知识点1
组成细胞的元素
大量元素
C、H、O、N、P、S、K、Ga、Mg等
微量元素
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等;重要
主要元素
C、H、O、N、P、S;
最基本元素
C:生物大分子的基本骨架,生命的核心元素;碳链→单体[小]→多聚体[大]
鲜重最多的元素
O > C
干重最多的元素
C > O
生物界与非生物界元素组成的种类具有统一性,元素的相对含量具有差异性。
【思考】造成生物界与非生物界元素的相对含量具有差异性的原因?
元素
地壳
细胞
O
48.60
65.0
Si
26.30
极少
C
0.087
18.0
N
0.03
3.0
H
0.76
10.0
知识点2
组成细胞的化合物
化合物
质量分数%
无机物
85~90
无机盐
1~1.5
有机物
蛋白质
7~10
脂质
1~2
糖类和核酸
1~1.5
知识点3
生命活动的主要承担者——蛋白质
(一)氨基酸
1.结构通式:
2.功能:氨基酸是蛋白质的基本单位;
3.种类:组成蛋白质的氨基酸约20种。人体内有8种氨基酸是人体细胞不能合成、必须从环境中直接获取的,叫必需氨基酸,另外12种是人体细胞能够合成的氨基酸叫非必需氨基酸;
4.结构特点:每种氨基酸至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH),并都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上,此外还连接一个氢原子和一个R基团,所以各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。如甘氨酸的R基是(-H),丙氨酸的R基是(-CH3)
(二)蛋白质的结构及其多样性
1.蛋白质的形成过程
(1)蛋白质的结构层次:
(2)计算
①多肽:N个氨基酸形成一条肽链则脱去(N-1)分子水,形成(N-1)个肽键(-NH-CO-),叫N肽
②蛋白质:N个氨基酸形成M条肽链则脱去(N-M)个水,形成(N-M)个肽键,至少有M个氨基或羧基,至少有(N+M)个氧原子;假如20种氨基酸的平均相对分子质量是a,则蛋白质的相对分子质量是Na-(N-M)18(注意二硫键)
2.蛋白质种类多样性的原因
(1)氨基酸种类不同
(2)数目成百上千
(3)排列顺序千变万化
(4)肽链的空间结构千差万别
【思考】蛋白质多样性的根本原因?
【answer】控制蛋白质合成的基因具有多样性。
3.蛋白质的功能
(1)结构物质,如肌肉、羽毛、蛛丝
(2)催化作用,如绝大多数酶
(3)运输作用,如血红蛋白、载体蛋白
(4)调节作用,如胰岛素降血糖
(5)免疫作用,如抗体
4.结构决定功能
变性:蛋白质空间结构被破坏,生物学活性就会丧失,例如:高温、强酸、强碱、重金属盐、紫外线。
【思考】蛋白质变性和消毒灭菌的关系?
知识点4
遗传信息的携带者——核酸
核酸是细胞内携带遗传信息(碱基排列顺序)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。
分类
脱氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA)
组成单位
核苷酸
(8种)
脱氧(核糖)核苷酸
核糖核苷酸
彻底水解
含氮的碱基
(5种)
腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、 胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
尿嘧啶(U)
五碳糖
脱氧核糖
核糖
磷酸
pi
组成元素
C、H、O、N、P
空间结构
两条链呈双螺旋
一般为单链
结构多样性
核苷酸的数目、排列顺序
功能
贮存、传递遗传信息;
绝大多数生物的遗传物质;
指导RNA的合成
某些病毒的遗传物质;
极少数的酶是RNA;
mRNA、tRNA、rRNA
分布
主要分布于细胞核中;线粒体、叶绿体微量
主要分布于细胞质中,细胞核微量
【思考】10个碱基对最多可以贮存多少种遗传信息?核酸分子多样性和特异性原因?
知识点5
蛋白质与核酸的联系
1.中心法则:
2.基因表达过程中蛋白质、mRNA、DNA单体数目的对应关系:
DNA(基因)      mRNA        蛋白质
核苷酸数  ∶  核苷酸数  ∶  氨基酸数
6      ∶        3        ∶     1
【注意】该比例不考虑内含子、非编码区、起始密码子之前和终止密码子及之后序列
3.
4.氨基酸脱水缩合的场所是核糖体
知识点6
细胞中的糖类和脂质
(一)细胞中的糖类
特点
分类
单糖
不能被水解
五碳糖:核糖(组成RNA);脱氧核糖(组成DNA)
六碳糖:(C6H12O6)葡萄糖(细胞的主要能源物质);果糖;半乳糖
二糖
水解成2分子单糖,才能被吸收
麦芽糖:发芽的小麦等谷粒中较多
蔗  糖:甘蔗、甜菜中较多
乳  糖:动物的乳汁中较多
多糖
不甜;无还原性
淀粉:谷类的种子、变态根茎等储藏器官中多,是植物细胞的储能物质
纤维素:植物细胞壁的主要成分;棉花和麻类含量多
糖原:动物细胞的储能物质;如肝糖原、肌糖原等
糖类的组成元素是C、H、O;常见多糖(淀粉、纤维素、糖原)的基本单位是葡萄糖
【思考】糖类都是能源物质吗?麦芽糖的分子式?
(二)细胞中的脂质
脂肪
C、H、O
良好的储能物质;绝热、保温;分布在脏器周围的脂肪还能缓冲、减压、保护内脏器官
磷脂
C、H、O、N、P
是构成细胞膜、细胞器膜、核膜的重要成分
固醇
C、H、O
胆固醇:是构成细胞膜的重要成分,并参与血液中脂质的运输
性激素:能促进动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成
维生素D:能促进人体对Ca、P的吸收
脂质的元素组成与糖类相比,C、H的含量高,O的含量低,所以同质量的脂质彻底氧化分解可以释放更多的能量;脂质通常不溶于水,溶于脂溶性有机溶剂。
知识点7
细胞中的水
种类
含量
生理功能
结合水
4.5%
细胞结构的重要组成成分
自由水
95.5%
细胞内的良好溶剂;参与多种生化反应;运输营养物质和代谢废物
一般地说,水是活细胞中含量最多的化合物;细胞中自由水与结合水的含量之比与新陈代谢旺盛程度正相关,与抗逆性反相关;两者可以相互转化;不同生物种类、不同器官、不同发育阶段含水量不同。
知识点8
细胞中的无机盐
生理功能
实例
细胞内某些复杂化合物的重要组成成分
血红蛋白含Fe2+;叶绿素含Mg2+;甲状腺激素含I-;P是ATP、磷脂、核酸的成分
维持细胞和生物体的生命活动
缺Ca2+会引起抽搐;Na+:细胞外液渗透压(兴奋,Na+内流);K+:细胞内液渗透压(静息,K+外流)(神经调节)
维持生物体的渗透压和酸碱平衡
药物溶剂生理盐水;生物材料加酸或碱pH值变化不大
将生物体焚烧后的灰烬就是无机盐,大多数以离子形式存在,含量少。
【思考】急性肠炎、大量出汗的人为啥补充淡盐水?
【思考】如何设计实验探究某一种元素是不是植物生长发育所必需的?
知识点9
检测还原糖、脂肪、蛋白质;观察核酸
试剂
常用材料
现象
注意事项
DNA
RNA
甲基绿
吡罗红
口腔上
皮细胞
核变绿
质变红
步骤:制片→水解→冲洗→染色→观察;
原理:盐酸(促进入、促分离),甲基绿、吡罗红(先混合、亲和力);
脂肪
苏丹Ⅲ
苏丹Ⅳ
花生子叶
橘黄色
红色
注意显微镜的使用方法;切片越薄越好;50%酒精洗去浮色
淀粉
碘液
马铃薯
蓝色
不能用碘离子
还原糖
斐林
试剂
苹果或梨
砖红色
沉淀
①材料要富含还原糖且色浅②还原糖:除多糖和蔗糖外都是是还原糖③斐林试剂(甲:0.1g/ml的NaOH;乙:0.05g/ml的CuSO4;蓝色)要现配现用,先等体积混合,再加到待测液中,最后水浴加热
蛋白质
(肽键)
双缩脲
豆浆
鸡蛋清
紫色
双缩脲试剂(A:0.1g/ml的NaOH;B:0.01g/ml的CuSO4;蓝色)是先A液1毫升,再B液4滴,使用方法和含量与斐林试剂不同。
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