高二生物細(xì)胞中的原子和分子

1、第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞中的原子和分子細(xì)胞中的原子和分子 組成細(xì)胞的元素組成細(xì)胞的元素 原子原子 分子分子 構(gòu)成生物體各種化合物的含量構(gòu)成生物體各種化合物的含量 細(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物細(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物人體中化學(xué)元素的含量人體中化學(xué)元素的含量常量元素常量元素氧氧碳碳?xì)錃涞}鈣磷磷鉀鉀硫硫鈉鈉氯氯鎂質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)%65181032.01.00.350.250.150.150.05微量元素微量元素銅、鋅、硒、鉬、氟、碘、鈷、錳、鐵等銅、鋅、硒、鉬、氟、碘、鈷、錳、鐵等質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)%微微量量人體中化學(xué)元素的含量人體中化學(xué)元素的含量原子原子原子是物質(zhì)的基本單元原子是物質(zhì)的基本單元原子原子 質(zhì)子數(shù)中子數(shù)原

2、子的質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)原子的質(zhì)量數(shù)原子示意圖原子示意圖原子核原子核中子中子質(zhì)子質(zhì)子電子電子碳原子結(jié)構(gòu)圖碳原子結(jié)構(gòu)圖 一般來(lái)說(shuō)，原子最外層能參加構(gòu)成化學(xué)鍵一般來(lái)說(shuō)，原子最外層能參加構(gòu)成化學(xué)鍵的電子被稱(chēng)為價(jià)電子。的電子被稱(chēng)為價(jià)電子。電子電子質(zhì)子質(zhì)子中子中子原子之間是通過(guò)化學(xué)鍵相互作用的原子之間是通過(guò)化學(xué)鍵相互作用的 一個(gè)原子將電子給予另一個(gè)原子，二者一個(gè)原子將電子給予另一個(gè)原子，二者之間靠正負(fù)離子之間的靜電作用而形成之間靠正負(fù)離子之間的靜電作用而形成的化學(xué)鍵叫離子鍵。的化學(xué)鍵叫離子鍵。鈉離子鈉離子氯原子氯原子氯化鈉氯化鈉原子之間是通過(guò)化學(xué)鍵相互作用的原子之間是通過(guò)化學(xué)鍵相互作用的 原子之間通過(guò)共用

3、電子對(duì)形成的相互原子之間通過(guò)共用電子對(duì)形成的相互作用叫做共價(jià)鍵。作用叫做共價(jià)鍵。氧原子氧原子氫原子氫原子氫原子氫原子水分子水分子分子分子 分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微粒，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微粒，除稀有氣體等以單原子狀態(tài)存在以外，分除稀有氣體等以單原子狀態(tài)存在以外，分子一般是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的原子構(gòu)成。子一般是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的原子構(gòu)成。 化合物的化學(xué)組成通常以化學(xué)式表示化合物的化學(xué)組成通常以化學(xué)式表示。水的化學(xué)式是水的化學(xué)式是H2O，表示每個(gè)水分子由兩表示每個(gè)水分子由兩個(gè)氫原子核一個(gè)氧原個(gè)氫原子核一個(gè)氧原子構(gòu)成。子構(gòu)成。水分子水分子氫鍵氫鍵氫原子呈部分正電性氫原子呈部分正電性氧原子

4、呈部分負(fù)電性氧原子呈部分負(fù)電性 帶有部分正電性的氫原子與帶有部分負(fù)電性的氧原子或氮帶有部分正電性的氫原子與帶有部分負(fù)電性的氧原子或氮原子通過(guò)彼此間的相互吸引而形成氫鍵。原子通過(guò)彼此間的相互吸引而形成氫鍵。氫鍵屬于一種弱鍵，在決定生物大分子的三維結(jié)構(gòu)上起著重要作用。氫鍵屬于一種弱鍵，在決定生物大分子的三維結(jié)構(gòu)上起著重要作用。細(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物細(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物 細(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物細(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物水水無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽自由水自由水結(jié)合水結(jié)合水構(gòu)成生物體各種化合物的含量構(gòu)成生物體各種化合物的含量 在活細(xì)胞中，水是含量最多的物質(zhì)，在活細(xì)胞中，水是含量最多的物質(zhì)，約占細(xì)胞總質(zhì)量的約占細(xì)胞總質(zhì)量的606090

5、90，無(wú)機(jī)鹽約，無(wú)機(jī)鹽約占細(xì)胞總量的占細(xì)胞總量的1.51.5。水的特性水的特性 水是極性分子，水分子中所形成水是極性分子，水分子中所形成的氫鍵就成了有極性的共價(jià)鍵。水的氫鍵就成了有極性的共價(jià)鍵。水的這一特性使水有較強(qiáng)的內(nèi)聚力和的這一特性使水有較強(qiáng)的內(nèi)聚力和表面能力。表面能力。 水還具有比較大的比熱和汽化熱水還具有比較大的比熱和汽化熱等特性，使得水成為生物體的溫度等特性，使得水成為生物體的溫度調(diào)節(jié)劑。調(diào)節(jié)劑。 水的特性水的特性 由于內(nèi)聚力，水可以在根、莖、葉的由于內(nèi)聚力，水可以在根、莖、葉的導(dǎo)管中形成連續(xù)的水柱，從而可從根部導(dǎo)管中形成連續(xù)的水柱，從而可從根部一直上升到參天大樹(shù)的樹(shù)梢。一直上升到參

6、天大樹(shù)的樹(shù)梢。 由于較高的表面能力，所以水蠅等昆由于較高的表面能力，所以水蠅等昆蟲(chóng)能在水面上行走。蟲(chóng)能在水面上行走。 由于水分子的極性，它可以和多種極由于水分子的極性，它可以和多種極性分子和極性表面結(jié)合，這就是水的附性分子和極性表面結(jié)合，這就是水的附著力。在活細(xì)胞中，水可以附著在纖維著力。在活細(xì)胞中，水可以附著在纖維素、淀粉和蛋白質(zhì)等多種分子上，這對(duì)素、淀粉和蛋白質(zhì)等多種分子上，這對(duì)于正常的代謝活動(dòng)具有重要意義。于正常的代謝活動(dòng)具有重要意義。水對(duì)于生物體的意義水對(duì)于生物體的意義 一切細(xì)胞都是生活在水環(huán)境中一切細(xì)胞都是生活在水環(huán)境中的。細(xì)胞中大量的水分，對(duì)于維持的。細(xì)胞中大量的水分，對(duì)于維持細(xì)胞

7、形態(tài)、保證代謝的正常進(jìn)行具細(xì)胞形態(tài)、保證代謝的正常進(jìn)行具有重要的作用。有重要的作用。自由水自由水 概念：是指以游離的方式存在的，可概念：是指以游離的方式存在的，可以自由流動(dòng)的水。以自由流動(dòng)的水。 功能：功能： 細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑；細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑； 細(xì)胞生活的液體環(huán)境；細(xì)胞生活的液體環(huán)境； 細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，直接參細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，直接參與細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)；與細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)； 自由水的自由流動(dòng)也能促進(jìn)細(xì)胞物質(zhì)自由水的自由流動(dòng)也能促進(jìn)細(xì)胞物質(zhì)的運(yùn)輸和代謝廢物的排出。的運(yùn)輸和代謝廢物的排出。 在代謝旺盛的細(xì)胞中，自由水的含量在代謝旺盛的細(xì)胞中，自由水的含量一般較多。一般較多

8、。結(jié)合水結(jié)合水 定義：在細(xì)胞中通過(guò)氫鍵等與蛋白定義：在細(xì)胞中通過(guò)氫鍵等與蛋白質(zhì)、糖類(lèi)和核酸等物質(zhì)結(jié)合在一起。不能質(zhì)、糖類(lèi)和核酸等物質(zhì)結(jié)合在一起。不能自由流動(dòng)，大約占細(xì)胞內(nèi)全部水分的自由流動(dòng)，大約占細(xì)胞內(nèi)全部水分的4.5%4.5%。功能：是組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要成分。功能：是組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要成分。 生物體內(nèi)結(jié)合水的含量增多可以使生物體內(nèi)結(jié)合水的含量增多可以使植物的抗逆性增強(qiáng)，以適應(yīng)不良的環(huán)境條植物的抗逆性增強(qiáng)，以適應(yīng)不良的環(huán)境條件。件。討論討論討論討論種子為什么在曬干后才能長(zhǎng)期貯存種子為什么在曬干后才能長(zhǎng)期貯存 ？ 對(duì)一個(gè)活的細(xì)胞而言，自由水含量的多少對(duì)于對(duì)一個(gè)活的細(xì)胞而言，自由水含量的多少對(duì)于細(xì)

9、胞的生命活動(dòng)有著重要的影響。一般情況下，細(xì)胞的細(xì)胞的生命活動(dòng)有著重要的影響。一般情況下，細(xì)胞的生命活動(dòng)隨自由水含量的下降而降低。植物一些胚性細(xì)生命活動(dòng)隨自由水含量的下降而降低。植物一些胚性細(xì)胞，如種子，在曬干后，在自由水幾乎盡失的情況下，胞，如種子，在曬干后，在自由水幾乎盡失的情況下，種子的生命活動(dòng)基本停止，但胚性細(xì)胞的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)不種子的生命活動(dòng)基本停止，但胚性細(xì)胞的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞，細(xì)胞還未失去活性，當(dāng)種子吸水后就能很快會(huì)被破壞，細(xì)胞還未失去活性，當(dāng)種子吸水后就能很快恢復(fù)生命活動(dòng)。如果種子沒(méi)有曬干，種子就會(huì)進(jìn)行呼吸恢復(fù)生命活動(dòng)。如果種子沒(méi)有曬干，種子就會(huì)進(jìn)行呼吸作用，消耗種子中貯存的有機(jī)

10、物，從而縮短種子的貯存作用，消耗種子中貯存的有機(jī)物，從而縮短種子的貯存壽命。因?yàn)榉N子的呼吸作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與種子內(nèi)壽命。因?yàn)榉N子的呼吸作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與種子內(nèi)的含水量成正比。如果通過(guò)一定的手段（如烘烤）將干的含水量成正比。如果通過(guò)一定的手段（如烘烤）將干種子中的結(jié)合水也趕走，胚性細(xì)胞的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)就會(huì)被種子中的結(jié)合水也趕走，胚性細(xì)胞的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)就會(huì)被破壞，種子也就死亡。破壞，種子也就死亡。人體對(duì)部分無(wú)機(jī)鹽的需求表人體對(duì)部分無(wú)機(jī)鹽的需求表 無(wú)機(jī)鹽功 能每日需要量缺乏引起的疾病過(guò)量引起的疾病Fe是血紅蛋白、細(xì)胞色素及含鐵酶類(lèi)的成分。1020 mg缺鐵性貧血色素性肝變硬；鐵質(zhì)沉著病Ca促進(jìn)牙齒

11、和骨骼生長(zhǎng)，凝血作用，調(diào)節(jié)神經(jīng)肌肉的敏感性等。0.41.5 g骨骼畸形；痙攣白內(nèi)障；膽結(jié)石；粥樣硬化P構(gòu)成骨骼、牙齒、肌肉及血液的重要元素，促進(jìn)酶的活動(dòng)，形成ATP。1.22.7 gNa體液的主要組成成分，調(diào)節(jié)體液滲透壓。1.65 gAddison病等細(xì)胞中部分無(wú)機(jī)鹽的生理功能細(xì)胞中部分無(wú)機(jī)鹽的生理功能無(wú)機(jī)鹽的功能無(wú)機(jī)鹽的功能1.1.是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分 有些無(wú)機(jī)鹽是細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化有些無(wú)機(jī)鹽是細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成部分合物的重要組成部分 碳酸鈣是動(dòng)物和人體的骨骼、碳酸鈣是動(dòng)物和人體的骨骼、牙齒中的重要成分牙齒中的重要成分無(wú)機(jī)鹽的功能無(wú)機(jī)鹽的功能1. 1.是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分是

12、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分2.2.參與并維持生物體的代謝活動(dòng)參與并維持生物體的代謝活動(dòng) 3.3.維持生物體內(nèi)的平衡維持生物體內(nèi)的平衡 滲透壓的平衡滲透壓的平衡 酸度平衡酸度平衡 離子平衡離子平衡 討論討論 實(shí)例：實(shí)例： 鎂離子是葉綠素分子必需的成分；葉綠素是綠色植物鎂離子是葉綠素分子必需的成分；葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的色素，它能吸收光能用于光合作用。絕大進(jìn)行光合作用的色素，它能吸收光能用于光合作用。絕大多數(shù)植物葉片的顏色是綠色的，這是葉綠素顯現(xiàn)的顏色。多數(shù)植物葉片的顏色是綠色的，這是葉綠素顯現(xiàn)的顏色。沒(méi)有沒(méi)有Mg2就不能合成葉綠素，植物的葉片就會(huì)發(fā)黃，影就不能合成葉綠素，植物的葉片就會(huì)發(fā)黃，影響到光

13、合作用的正常進(jìn)行。響到光合作用的正常進(jìn)行。 亞鐵離子是血紅蛋白的主要成分；血紅蛋白是一種紅亞鐵離子是血紅蛋白的主要成分；血紅蛋白是一種紅色含鐵的蛋白質(zhì)，是紅細(xì)胞的主要成分，功能是運(yùn)輸氧氣色含鐵的蛋白質(zhì)，是紅細(xì)胞的主要成分，功能是運(yùn)輸氧氣和一部分二氧化碳。血紅蛋白中的鐵是二價(jià)鐵離子，對(duì)人和一部分二氧化碳。血紅蛋白中的鐵是二價(jià)鐵離子，對(duì)人來(lái)說(shuō)，小腸也只吸收二價(jià)鐵離子，對(duì)三價(jià)鐵離子是不吸收來(lái)說(shuō)，小腸也只吸收二價(jià)鐵離子，對(duì)三價(jià)鐵離子是不吸收的。沒(méi)有的。沒(méi)有Fe2就不能合成血紅蛋白，人就會(huì)患缺鐵性貧就不能合成血紅蛋白，人就會(huì)患缺鐵性貧血。血。 實(shí)例：實(shí)例： 哺乳動(dòng)物血液中必須含有一定量的哺乳動(dòng)物血液中必

14、須含有一定量的Ca2+，如，如果某個(gè)動(dòng)物血液中鈣鹽的含量過(guò)低就會(huì)出現(xiàn)抽搐。果某個(gè)動(dòng)物血液中鈣鹽的含量過(guò)低就會(huì)出現(xiàn)抽搐。 Ca2+對(duì)于血液的凝固也是非常重要的，沒(méi)有對(duì)于血液的凝固也是非常重要的，沒(méi)有Ca2+ ，血液就不能凝固。生物體內(nèi)的無(wú)機(jī)鹽離，血液就不能凝固。生物體內(nèi)的無(wú)機(jī)鹽離子必須保持一定的比例，這對(duì)維持細(xì)胞的滲透壓子必須保持一定的比例，這對(duì)維持細(xì)胞的滲透壓和酸堿平衡是非常重要的，是生物體進(jìn)行正常生和酸堿平衡是非常重要的，是生物體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件。如命活動(dòng)的必要條件。如HCO3對(duì)于維持血液正對(duì)于維持血液正常，常，pH值具有重要的作用。含值具有重要的作用。含Zn的酶最多，有七的酶最多

15、，有七十多種酶的活性與十多種酶的活性與Zn有關(guān)。有關(guān)。Co是維生素是維生素B12的必的必要成分，參與核酸的合成過(guò)程。要成分，參與核酸的合成過(guò)程。討論討論 老年人容易發(fā)生骨折，這是因?yàn)閮?nèi)質(zhì)發(fā)生了老年人容易發(fā)生骨折，這是因?yàn)閮?nèi)質(zhì)發(fā)生了什么變化？這主要是由于缺少哪種無(wú)機(jī)鹽引起的？什么變化？這主要是由于缺少哪種無(wú)機(jī)鹽引起的？ 骨中的成分主要分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩大類(lèi)，有機(jī)物骨中的成分主要分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩大類(lèi)，有機(jī)物主要是蛋白質(zhì)，無(wú)機(jī)物主要鈣鹽。在成年人骨中的兩大組主要是蛋白質(zhì)，無(wú)機(jī)物主要鈣鹽。在成年人骨中的兩大組成成分的比例大致是：有機(jī)物占成成分的比例大致是：有機(jī)物占1/3，無(wú)機(jī)物占，無(wú)機(jī)物占2/3，有機(jī)，有機(jī)物有韌性，無(wú)機(jī)物有硬度，兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使成年物有韌性，無(wú)機(jī)物有硬度，兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使成年人的骨既有強(qiáng)度，又有彈性，這樣的骨硬度大，支持能力人的骨既有強(qiáng)度，又有彈性，這樣的骨硬度大，支持能力強(qiáng)又不易發(fā)生骨折。幼年的骨中，有機(jī)物大于強(qiáng)又不易發(fā)生骨折。幼年的骨中，有機(jī)物大于1/3，相對(duì)，相對(duì)較多，無(wú)機(jī)物小于較多，無(wú)機(jī)物小于2/3，相對(duì)較少，這樣的骨，彈性好，相對(duì)較少，這樣的骨，彈性好，不易發(fā)生骨折，但支持強(qiáng)度差一些，且易變形，所以對(duì)青不易發(fā)生骨折，但支持強(qiáng)度差一些，且易變形，所以對(duì)青少年來(lái)說(shuō)，養(yǎng)成正確的坐、立、行的姿勢(shì)是非常重要的，少年來(lái)說(shuō)，養(yǎng)成正確的坐、