細(xì)胞的化學(xué)組成

1、第二章 細(xì)胞的化學(xué)組成 第一節(jié) 細(xì)胞中的原子和分子 一、組成細(xì)胞的原子和分子 1、細(xì)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(wú)機(jī)自然界都可以找到，沒(méi)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(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物：水和無(wú)機(jī)鹽 1、水：（1）含量：是活細(xì)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(dòng)的水。作用有良好的溶劑；參與細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)；物質(zhì)運(yùn)輸；維持細(xì)胞的形態(tài) （在代謝旺盛的細(xì)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(xì)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(qiáng)）2、無(wú)機(jī)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(xì)胞的各種生命活動(dòng)。 （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(xì)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(dòng)植物細(xì)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(xì)胞生

3、命活動(dòng)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(xì)胞麥芽糖乳糖動(dòng)物細(xì)胞 多糖水解后能夠生成許多個(gè)單糖分子的糖淀粉植物細(xì)胞植物細(xì)胞中的儲(chǔ)能物質(zhì)纖維素植物細(xì)胞壁的基本組成成分糖原動(dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞中的儲(chǔ)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(dòng)的主要能量來(lái)源。4糖的鑒定：原理：(1)淀粉：遇碘液變藍(lán)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(xì)胞代謝所需能量的主要儲(chǔ)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(xì)胞的營(yíng)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(shí)驗(yàn)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(xì)胞中含量最多的有機(jī)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(shí)有氨基和羧基至少有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連在同一個(gè)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(guò)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(gè)氨基酸分子組成的肽鏈。多肽：由n（n3）個(gè)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(jì)算：一個(gè)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(gè)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(dòng)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(chǎng)所脫氧核糖核酸DNA脫氧核苷酸（4種）主要在細(xì)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(xì)胞質(zhì)中4、生理功能：儲(chǔ)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(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能第一節(jié) 生命活動(dòng)的基本單位細(xì)胞一、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立和發(fā)展l 創(chuàng)立細(xì)胞學(xué)說(shuō)的科學(xué)家是德國(guó)的施萊登和施旺。施旺、施萊登提出“一切動(dòng)物和植物都是由細(xì)胞構(gòu)成的，細(xì)胞是一切動(dòng)植物的基本單位”。l 在此基礎(chǔ)上德國(guó)的魏爾肖總結(jié)出：“細(xì)胞只能來(lái)自細(xì)胞”，細(xì)胞是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的生命活動(dòng)的基本單位。這被認(rèn)為是對(duì)細(xì)胞學(xué)說(shuō)的重要補(bǔ)充。二、光學(xué)顯微鏡的使用1、方法：先對(duì)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(xì)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(zhǎng)，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(shí)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(xì)準(zhǔn)焦螺旋第二節(jié) 細(xì)胞的類型和結(jié)構(gòu)一、細(xì)胞的類型原核細(xì)胞：沒(méi)有典型的細(xì)胞核，無(wú)核膜和核仁。如細(xì)菌、藍(lán)藻、放線菌等原核生物的細(xì)胞。真核細(xì)胞：有核膜包被的明顯的細(xì)胞核。如動(dòng)物、植物和真菌（酵母菌、霉菌、食用菌）等真核生物的細(xì)胞。二、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)1細(xì)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(diǎn)：具

9、有一定的流動(dòng)性（原因：磷脂和蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)）；功能特點(diǎn)：具有選擇通透性。（3）功能：保護(hù)和控制物質(zhì)進(jìn)出，細(xì)胞識(shí)別（與細(xì)胞膜上糖蛋白有關(guān)）2細(xì)胞壁：主要成分是纖維素，有支持和保護(hù)功能。3細(xì)胞質(zhì)：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器（1）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)：為代謝提供場(chǎng)所和物質(zhì)和一定的環(huán)境條件，影響細(xì)胞的形狀、分裂、運(yùn)動(dòng)及細(xì)胞器的轉(zhuǎn)運(yùn)等。（2）細(xì)胞器：l 線粒體（雙層膜）：內(nèi)膜向內(nèi)突起形成“嵴”，細(xì)胞有氧呼吸的主要場(chǎng)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(xì)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(chǎng)所。含少量的DNA。l 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（單層膜）：是有機(jī)物的合成“車間

10、”，蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ?。l 高爾基體（單層膜）：動(dòng)物細(xì)胞中與分泌物的形成有關(guān)，植物中與有絲分裂細(xì)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(yíng)養(yǎng)、色素等）、保持細(xì)胞形態(tài)，調(diào)節(jié)滲透吸水。l 核糖體（無(wú)膜結(jié)構(gòu)）：合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。l 中心體（無(wú)膜結(jié)構(gòu)）：由垂直的兩個(gè)中心粒構(gòu)成，與動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂有關(guān)。小結(jié)： 雙層膜的細(xì)胞器：線粒體、葉綠體 單層膜的細(xì)胞器：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡非膜的細(xì)胞器：核糖體、中心體； 含有少量DNA的細(xì)胞器：線粒體、葉綠體 含有色素的細(xì)胞器：葉綠體、液泡動(dòng)、植物細(xì)胞的區(qū)別：動(dòng)物特有中心體；高等植物特有細(xì)胞壁、葉綠體、液泡。4細(xì)胞核（1）組成：

11、核膜、核仁、染色質(zhì)（2）核膜：雙層膜，有核孔（細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換通道，RNA、蛋白質(zhì)等大分子進(jìn)出必須通過(guò)核孔。）（3）核仁：在細(xì)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(lái)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(xì)胞中同一種物質(zhì)在不同時(shí)期的兩種表現(xiàn)形態(tài)（5）功能：是遺傳物質(zhì)DNA的儲(chǔ)存和復(fù)制的主要場(chǎng)所，是細(xì)胞遺傳特性和細(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中心。（6）原核細(xì)胞與真核細(xì)胞根本區(qū)別：是否具有成形的細(xì)胞核（是否具有核膜）5生物膜系統(tǒng)：在真核細(xì)胞中，細(xì)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(xì)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(xì)胞與外部環(huán)境之間的物質(zhì)運(yùn)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(xì)胞的完整性：細(xì)胞只有保持以上結(jié)構(gòu)完整性，才能完成各種生命活動(dòng)。第三節(jié) 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸一、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑?、小分子物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑悍绞綕舛容d體能量舉例意義被動(dòng)運(yùn)輸簡(jiǎn)單擴(kuò)散高低 O2、CO2、水、乙醇、甘油、脂肪酸 只能從高到低被動(dòng)地吸收或排出物質(zhì)易化擴(kuò)散高低 葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞 主動(dòng)運(yùn)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(dòng)地吸收或排出物質(zhì)，以滿足生命活動(dòng)的需要。2、大分子和顆粒性物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞剑捍蠓肿雍皖w粒性物質(zhì)通過(guò)內(nèi)

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

14、來(lái)源是太陽(yáng)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(tuán)磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)簡(jiǎn)式： A-PPP（A ：腺嘌呤核苷； T ：3； P：磷酸基團(tuán)； ： 高能磷酸鍵，第二個(gè)高能磷酸鍵相當(dāng)脆弱，水解時(shí)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(dòng)。向左：表示ATP合成，所需的能量來(lái)源于生物化學(xué)反應(yīng)釋放的能量。（在人和動(dòng)物體內(nèi)，來(lái)自細(xì)胞呼吸；綠色植物體內(nèi)則來(lái)自細(xì)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(xì)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(xì)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(huì)明顯降低。（PH過(guò)高或過(guò)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(huì)明顯降低。（溫度過(guò)低，酶活性降低；溫度過(guò)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(guó)，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(lái)自參加反應(yīng)的水。（糖類中的氫也來(lái)自水）。

16、u 1948 美國(guó)，梅爾文卡爾文：用標(biāo)14C標(biāo)記的CO2追蹤了光合作用過(guò)程中碳元素的行蹤，進(jìn)一步了解到光合作用中復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)：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(jī)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(kuò)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(guò)濾收集濾液（試管口用面塞塞嚴(yán)）（2）制備濾紙條：（3）畫濾液細(xì)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(lán)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(shí)葉綠體中的色素受到破壞；l 分離色素時(shí)，層析液不能沒(méi)及濾液細(xì)線的原因是濾液細(xì)線上的色素會(huì)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(lán)紫光；胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光及保護(hù)葉綠素免受強(qiáng)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(guò)葉綠體，

18、利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。2、過(guò)程：（1）光反應(yīng) 條件：有光 、色素、酶 場(chǎng)所：葉綠體類囊體薄膜過(guò)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(wú)光 、酶 場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)過(guò)程：CO2的固定： C3的還原： （ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)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(shí)質(zhì)：把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，把光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能四、影響光合作用的環(huán)境因素：光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等（1）光照強(qiáng)度：在一定的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用的速率隨著光照 強(qiáng)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