细胞的组成元素和物质知识点

1.细胞的化学元素和化合物的相关知识 字数多一点

组成细胞的基本元素是:O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg,其中O、C、H、N四种元素占90%以上。

细胞化学物质可分为两大类:无机物和有机物。在无机物中水是最主要的成分,约占细胞物质总含量的75%-80%。

一、水与无机盐 (一)水是原生质最基本的物质 细胞水在细胞中不仅含量最大,而且由于它具有一些特有的物理化学属性,使其在生命起源和形成细胞有序结构方面起着关键的作用。可以说,没有水,就不会有生命。

水在细胞中以两种形式存在:一种是游离水,约占95%;另一种是结合水,通过氢键或其他键同蛋白质结合,约占4%~5%。随着细胞的生长和衰老,细胞的含水量逐渐下降,但是活细胞的含水量不会低于75%。

水在细胞中的主要作用是,溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。 (二)无机盐 细胞中无机盐的含量很少,约占细胞总重的1%。

盐在细胞中解离为离子,离子的浓度除了具有调节渗透压和维持酸碱平衡的作用外,还有许多重要的作用。 主要的阴离子有Cl-、PO4-和HCO3-,其中磷酸根离子在细胞代谢活动中最为重要:①在各类细胞的能量代谢中起着关键作用;②是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成成分;③调节酸碱平衡,对血液和组织液pH起缓冲作用。

主要的阳离子有:Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。 二、细胞的有机分子 细胞中有机物达几千种之多,约占细胞干重的90%以上,它们主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。

有机物中主要由四大类分子所组成,即蛋白质、核酸、脂类和糖,这些分子约占细胞干重的90%以上。 (一)蛋白质 在生命活动中,蛋白质是一类极为重要的大分子,几乎各种生命活动无不与蛋白质的存在有关。

蛋白质不仅是细胞的主要结构成分,而且更重要的是,生物专有的催化剂–酶是蛋白质,因此细胞的代谢活动离不开蛋白质。一个细胞中约含有104种蛋白质,分子的数量达1011个。

(二)核酸 核酸是生物遗传信息的载体分子,所有生物均含有核酸。核酸是由核苷酸单体聚合而成的大分子。

核酸可分为核糖核酸RNA和脱氧核糖核酸两大类DNA。当温度上升到一定高度时,DNA双链即解离为单链,称为变性(denaturation)或熔解(melting),这一温度称为熔解温度(melting temperature,Tm)。

碱基组成不同的DNA,熔解温度不一样,含G-C对(3条氢键)多的DNA,Tm高;含A-T对(2条氢键)多的,Tm低。当温度下降到一定温度以下,变性DNA的互补单链又可通过在配对碱基间形成氢键,恢复DNA的双螺旋结构,这一过程称为复性(renaturation)或退火(annealing)。

(三)糖类 细胞中的糖类既有单糖,也有多糖。细胞中的单糖是作为能源以及与糖有关的化合物的原料存在。

重要的单糖为五碳糖(戊糖)和六碳糖(己糖),其中最主要的五碳糖为核糖,最重要的六碳糖为葡萄糖。葡萄糖不仅是能量代谢的关键单糖,而且是构成多糖的主要单体。

多糖在细胞结构成分中占有主要的地位。细胞中的多糖基本上可分为两类:一类是营养储备多糖;另一类是结构多糖。

作为食物储备的多糖主要有两种,在植物细胞中为淀粉(starch),在动物细胞中为糖元(glycogen)。在真核细胞中结构多糖主要有纤维素(cellulose)和几丁质(chitin)。

(四)脂类 脂类包括:脂肪酸、中性脂肪、类固醇、蜡、磷酸甘油酯、鞘脂、糖脂、类胡萝卜素等。脂类化合物难溶于水,而易溶于非极性有机溶剂。

1、中性脂肪(neutral fat) ①甘油酯:它是脂肪酸的羧基同甘油的羟基结合形成的甘油三酯(triglyceride)。甘油酯是动物和植物体内脂肪的主要贮存形式。

当体内碳水化合物、蛋白质或脂类过剩时,即可转变成甘油酯贮存起来。甘油酯为能源物质,氧化时可比糖或蛋白质释放出高两倍的能量。

营养缺乏时,就要动用甘油酯提供能量。 ②蜡:脂肪酸同长链脂肪族一元醇或固醇酯化形成蜡(如蜂蜡)。

蜡的碳氢链很长,熔点要高于甘油酯。细胞中不含蜡质,但有的细胞可分泌蜡质。

如:植物表皮细胞分泌的蜡膜;同翅目昆虫的蜡腺、如高等动物外耳道的耵聍腺。 2、磷脂 磷脂对细胞的结构和代谢至关重要,它是构成生物膜的基本成分,也是许多代谢途径的参与者。

分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类。 3、糖脂 糖脂也是构成细胞膜的成分,与细胞的识别和表面抗原性有关。

4、萜类和类固醇类 这两类化合物都是异戊二烯(isoptene)的衍生物,都不含脂肪酸。 生物中主要的萜类化合物有胡萝卜素和维生素A、E、K等。

还有一种多萜醇磷酸酯,它是细胞质中糖基转移酶的载体。 类固醇类(steroids)化合物又称甾类化合物,其中胆固醇是构成膜的成分。

另一些甾类化合物是激素类,如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等。 三、酶与生物催化剂 (一)酶 细胞酶是蛋白质性的催化剂,主要作用是降低化学反应的活化能,增加了反应物分子越过活化能屏障和完成反应的概率。

酶的作用机制是,在反应中酶与底物暂时结合,形成了酶–底物活化复合物。这种复合物对活化能的需求量低,因而在单位时间内复合物分子越过活化能屏障的数量就。

2.组成细胞的分子重要知识点

统一性:元素种类大体相同

1、生物界与非生物界

差异性:元素含量有差异

2、组成细胞的元素

微量元素: Zn 、Mo、Cu、B、Fe、Mn(口诀:新木桶碰铁门)主要元素:C、H、O、N、P、S

含量最高的四种元素:C、H、O、N基本元素:C(干重下含量最高)

质量分数最大的元素:O(鲜重下含量最高)

3组成细胞的化合物

水(含量最高的化合物)

无机化合物

无机

盐脂质

有机化合物 蛋白质(干重中含量最高的化合物)

核酸

糖类

4检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质

(1)还原糖的检测和观察

常用材料:苹果和梨试剂:斐林试剂(甲液:0.1g/ml的NaOH 乙液:0.05g/ml的CuSO4)

注意事项:①还原糖有葡萄糖,果糖,麦芽糖②甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中,现配现用

③必须用水浴加热

颜色变化:浅蓝色 棕色 砖红色

(2)脂肪的鉴定

常用材料:花生子叶或向日葵种子

试剂:苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液

注意事项:

①切片要薄,如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰,有的地方模糊.

②酒精的作用是:洗去浮色

③需使用显微镜观察

④使用不同的染色剂染色时间不同

颜色变化:橘黄色或红色

(3)蛋白质的鉴定

常用材料:鸡蛋清,黄豆组织样液,牛奶

试剂:双缩脲试剂(A液:0.1g/ml的NaOH B液: 0.01g/ml的CuSO4 )

注意事项:

①先加A液1ml,再加B液4滴

②鉴定前,留出一部分组织样液,以便对比

颜色变化:变成紫色

(4)淀粉的检测和观察

常用材料:马铃薯

试剂:碘液颜色变化:变蓝

第二节 生命活动的主要承担者——蛋白质

一 氨基酸及其种类

氨基酸是组成蛋白质的基本单位(或单体).

结构要点:每种氨基酸都至少含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH),并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上.氨基酸的种类由R基(侧链基团)决定.

二 蛋白质的结构

氨基酸 二肽 三肽 多肽 多肽链 一条或若干条多肽链盘曲折叠 蛋白质

氨基酸分子相互结合的方式:脱水缩合一个氨基酸分子的氨基和另一个氨基酸分子的羧基相连接,同时失去一分子的水.

连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键三 蛋白质的功能

1. 构成细胞和生物体结构的重要物质(肌肉毛发)

2. 催化细胞内的生理生化反应)

3. 运输载体(血红蛋白)

4. 传递信息,调节机体的生命活动(胰岛素)

5. 免疫功能( 抗体)

四蛋白质分子多样性的原因

构成蛋白质的氨基酸的种类,数目,排列顺序,以及空间结构不同导致蛋白质结构多样性.蛋白质结构多样性导致蛋白质的功能的多样性.

规律方法 R

1、构成生物体的蛋白质的20种氨基酸的结构通式为: NH2-C-COOH

根据R基的不同分为不同的氨基酸. H

氨基酸分子中,至少含有一个-NH2和一个-COOH位于同一个C原子上,由此可以判断是否属于构成蛋白质的氨基酸.

2、n个氨基酸脱水缩合形成m条多肽链时,共脱去(n-m)个水分子,形成(n-m)个肽键,至少存在m个-NH2和m个-COOH,形成的蛋白质的分子量为n•氨基酸的平均分子量-18(n-m)

3、氨基酸数=肽键数+肽链数

4、蛋白质总的分子量=组成蛋白质的氨基酸总分子量-脱水缩合反应脱去的水的总分子量

第三节遗传信息的携带者——核酸

DNA(脱氧核糖核酸)

一 核酸的分类

RNA(核糖核酸)

DNA与RNA组成成分比较(见附表)

二、核酸的结构

基本组成单位—核苷酸核苷酸由一分子五碳糖、一分子磷酸、一分子含氮碱基组成)

(1)DNA的基本单位脱氧核糖核苷酸

(2)RNA的基本单位核糖核

3.细胞的组成物质

细胞一般都是很小的,要用显微镜才能观察到。大多数细胞的直径是在几个到几十个微米的范围内,有些细胞则比较大,比如鸡的卵细胞–鸡蛋的直径有35mm,鸵鸟的卵细胞直径可达到75mm。这些大大小小的细胞,又是由哪些物质构成的呢?

碳、氢、氧、氮、磷、硫6种元素是组成原生质的主要元素。此外,钙、钠、钾、氯、镁、铁、铜、锌、硼、钼、碘、锰、钴、铬、钨、钡、镍等微量元素,也是生命所不可缺少的。这些元素又组成了各种化合物,包括无机物和有机物两大类。构成细胞的无机物一般指不含碳的元素化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等简单的含碳化合物也属于无机物)。组成生命无机物是水和无机盐。在细胞中含水量最多,生物体内平均含水65%~70%。水在生物体中起着重要作用,一切生命活动都是在水中进行的,可以说水是生命的摇篮,没有水,就没有生命。无机盐类在生物体内,既是生命物质的成分,也是生命物质的环境。细胞中无机盐的含量约占其干重的2%~5%。它们在细胞中通常以离子形式存在,它们各自的生理功能不同,有的直接参与蛋白质、核酸、糖类和脂肪的合成,有的是酶促反应辅助因素,有的维持体液的酸碱平衡和渗透压,无机盐对生物的结构和生命活动起着重要的作用。

构成细胞的有机物一般指含碳化合物或碳氢化合物及其衍生物的总称。在自然界中,有机物的种类极其繁多,其中由碳、氢、氧、氮、硫、磷等结合所构成的有机化合物――糖类、脂肪、蛋白质和核酸等,是生物体中最重要的有机化合物。细胞中这一类具有生物功能,分子量较大,结构复杂的分子,称为生物大分子。生物体的亲陈代谢、能量的储存和利用以及遗传变异的现象,都与生物大分子密不可分。

细胞按其基本结构,可分为两大类,一类是原核细胞,一类是真核细胞。原始细胞指构成细菌和蓝藻等低等生物的细胞,比较原始,在进化上比较低等,结构也比较简单,没有典型的细胞核和细胞器。真核细胞与原核细胞不同,具有明显的细胞核结构和各种细胞器。其结构远比原核细胞复杂,由细胞膜、细胞质和细胞核三个基本部分组成。现在存活的150多万种生物中绝大部分是由真核细胞组成的。

4.组成细胞的元素有几种

组成细胞的主要元素组成细胞的最基本元素是C ;基本元素C、H、O、N;主要元素是C、H、O、N、P、S;大量元素是C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg.在高中阶段一定要分清元素的分类.细胞中常见的化学元素有20多种,分析人体细胞的元素组成可发现有如下规律: 组成人体细胞的主要元素 (占细胞鲜重的百分比) O 65% C 18% H 10% N 3% P 1.4% S 0.3% 其他元素 少于3% (占细胞干重的百分比) C 55.99% O 14.62% N 9.33% H 7.46% Ca 4.67% S 0.78% P 3.11% K 1.09% Mg 0.16% ①组成细胞的最基本的元素是C.在人体细胞干重中C的含量达到55.99% ②组成细胞的基本元素有4种:C、H、O、N.在细胞中这四种元素的含量,占组成细胞元素总量的90%左右. ③组成细胞的主要元素有6种:C、H、O、N、P、S.这6种元素占细胞总量的97%.(2)大量元素和微量元素在组成生命的元素中,根据其含量的多少分为大量元素和微量元素. ①大量元素:是指含量占生物体总质量万分之一以上的元素,有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等. ②微量元素:通常指生物生活所必需,但是需要量却很少的一些元素.有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Cl、Mo等.。

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