细胞中的生物大分子

1、第二章 细胞的化学组成制作/主讲：沈艺QQ:广东省梅州市梅州中学生物教研组广东省梅州市梅州中学生物教研组第二节第二节 细胞中的生物大分子细胞中的生物大分子无机化合物无机化合物水水无机盐无机盐有机化合物有机化合物糖类糖类脂质脂质核酸核酸蛋白质蛋白质构成细胞构成细胞的化合物的化合物 组成生物体的化合物组成生物体的化合物 化合物化合物 质量分数质量分数% 水水 85 90 无机盐无机盐 1 1.5 蛋白质蛋白质 7 10 脂质脂质 1 2 糖类和核酸糖类和核酸 1 1.5细胞中各种化合物占细胞鲜重的含量细胞中各种化合物占细胞鲜重的含量结构通式：结构通式：Cn（H2O）m类别类别 举举 例例 植植 物

2、物 动动 物物单糖单糖二糖二糖多糖多糖六碳糖（葡萄糖、果糖）六碳糖（葡萄糖、果糖） 五碳糖（核糖、脱氧核糖）五碳糖（核糖、脱氧核糖）蔗糖、麦芽糖蔗糖、麦芽糖乳糖乳糖糖元糖元淀粉、纤维素淀粉、纤维素细胞的主要能源物质细胞的主要能源物质1g：17.15kJ；C、H、O元素组成：元素组成：种类：种类：是细胞和生物体的结构组成成分；是细胞和生物体的结构组成成分；功能：功能：植物植物多糖多糖 （3）多糖）多糖淀粉淀粉 : 植物细胞内的储能物质植物细胞内的储能物质.纤维素纤维素 : 植物细胞壁的成分植物细胞壁的成分.动物多糖动物多糖 : 糖元糖元 ( 动物细胞内的储能物质动物细胞内的储能物质 )肝糖元肝糖

3、元肌糖元肌糖元OHH核核 糖糖脱氧核糖脱氧核糖二糖二糖C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 水解+ +二糖水解形成2个单糖2个单糖脱水缩合聚合成1个二糖缩合2个单糖个单糖水解缩合糖元糖元nC6H12O6 （C6H10O5）n + （n-1）H2O 很多的单糖脱水缩合成多糖1. 脂肪脂肪储存脂储存脂2. 类脂类脂( 磷脂磷脂 )结构脂结构脂胆固醇（动）、性激素和维生素胆固醇（动）、性激素和维生素D等。等。 调节正常的新陈代谢和生殖过程调节正常的新陈代谢和生殖过程。生物体内的储能物质生物体内的储能物质. 1g: 38.87KJ元素组成：元素组成：C、H、O是细胞内膜结

4、构的重要组成成分。是细胞内膜结构的重要组成成分。3. 固醇类固醇类功能脂功能脂生命活动的体现者。生命活动的体现者。2.相对分子质量相对分子质量：氨基酸氨基酸 约约20种种C、H、O、N （P、S等）等）占细胞鲜重占细胞鲜重710%，干重的，干重的50%以上。以上。几千几千100万以上，属于生物大分子物质。万以上，属于生物大分子物质。最高达六千万。最高达六千万。1. 化学元素组成化学元素组成:3. 基本组成单位基本组成单位：氨基酸的结构特点：氨基酸的结构特点：共同点：共同点：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和 一个羧基，并且一个羧基，并且都有一个氨基和一个都有一

5、个氨基和一个羧羧 基连在同一个基连在同一个C原子上。原子上。不同点不同点: R基基H C COOHRNH2氨基酸结构通式氨基酸结构通式CHCH2NH2COOHNH2CNH2CH2COOHHH以下属于构成生物体蛋白质的氨基酸吗？以下属于构成生物体蛋白质的氨基酸吗？R基 4.4.蛋白质的分子结构：蛋白质的分子结构：缩合缩合: :一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时失去一分子水氨基相连接，同时失去一分子水, ,这种结合方式这种结合方式叫脱水缩合。叫脱水缩合。由氨基酸形成蛋白质要经过两个基本过程：由氨基酸形成蛋白质要经过两个基本过程：(1)(

6、1)氨基酸之间通过氨基酸之间通过 , ,在在 的连接的连接下形成下形成 ，再通过，再通过 形形成具有一定的空间结构和特定功能的蛋白质。成具有一定的空间结构和特定功能的蛋白质。脱水缩合脱水缩合肽键肽键多肽链多肽链弯曲、折叠、变形弯曲、折叠、变形HHHR2NCOOHCHR1NH2CO OHCH2ONHHR1NH2CO CHR2COOHC二肽二肽 肽键肽键两个氨基酸脱水缩合连接两个氨基酸分子的键连接两个氨基酸分子的键 (-NH-CO-)(-NH-CO-)由两个氨基酸分子缩合而成的化合物由两个氨基酸分子缩合而成的化合物由由3 3个或个或3 3个以上氨基酸缩合而成个以上氨基酸缩合而成, , 含有多个肽键

7、的化合物含有多个肽键的化合物. . 明确几个概念：明确几个概念：* *肽键肽键: :* *二肽二肽: :* *多肽多肽: :由氨基酸形成蛋白质的基本过程：由氨基酸形成蛋白质的基本过程： 写出由甘氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和写出由甘氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和 缩合缩合 形成大分子化合物的过程。形成大分子化合物的过程。CHHCOOHNH2 甘甘氨酸氨酸半胱氨酸半胱氨酸CHCH2SHCOOHNH2谷氨酸谷氨酸CHCH2COOHNH2CH2COOH该过程共失去该过程共失去 分子水分子水, ,形成形成 个肽键个肽键, , 形成的形成的化合物叫化合物叫 , ,该化合物该化合物含有含有 个羧基和个羧基和 个个氨基

8、。氨基。 2 22 2三肽三肽2 21 1结论结论: : n n个氨基酸在缩合过程中失去个氨基酸在缩合过程中失去 分子水，形成分子水，形成 个肽键，合成的化合物叫个肽键，合成的化合物叫 肽，其中至少含肽，其中至少含有有 个羧基和个羧基和 个氨基。个氨基。 注意：注意：R R基中的氨基、羧基不参与形成肽键基中的氨基、羧基不参与形成肽键N-1N-1n n1 11 1NHHR1NH2CO CHR2COOHC二肽二肽思考思考1: n个氨基酸缩合形成两条肽链，则在此过程个氨基酸缩合形成两条肽链，则在此过程 中失去几分子水？形成几个肽键？中失去几分子水？形成几个肽键？思考思考2: n个氨基酸缩合形成个氨基

9、酸缩合形成m条肽链，则在此过程条肽链，则在此过程 中失去几分子水？形成几个肽键？中失去几分子水？形成几个肽键？n-2n-m失去水分子数失去水分子数= =肽键数肽键数= =氨基酸总数氨基酸总数肽链数肽链数在蛋白质的合成过程中，相对分子质量有什在蛋白质的合成过程中，相对分子质量有什么变化么变化? 128N(NM) 18蛋白质的分子量=氨基酸平均分子质量总氨基酸数脱去的水分子质量数。例如：例如： 设设20种氨基酸的平均相对分子质量为种氨基酸的平均相对分子质量为128 ， N个氨基酸、个氨基酸、M条肽链。条肽链。5. 蛋白质结构多样性蛋白质结构多样性 a.组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排组成蛋白质的

10、氨基酸的种类、数量和排列顺序不同而决定。列顺序不同而决定。b.肽链的空间结构不相同肽链的空间结构不相同结构多样性导致功能多样性结构多样性导致功能多样性c.每种蛋白质分子的空间结构不相同每种蛋白质分子的空间结构不相同a. 细胞和生物体的结构组成物质细胞和生物体的结构组成物质(如肌动蛋白如肌动蛋白)6. 蛋白质的主要功能蛋白质的主要功能b. 具有重要的催化功能具有重要的催化功能 ( 如各种生物酶如各种生物酶 )c. 具有运输功能具有运输功能 ( 如血红蛋白如血红蛋白)d. 具有调节功能具有调节功能 ( 如胰岛素、生长素如胰岛素、生长素 )e. 具有免疫功能具有免疫功能 ( 如多种免疫球蛋白如多种免

11、疫球蛋白)基本组成单位：基本组成单位：功能：功能：C、H、O、N、P核酸是一切生物的遗传物质，是核酸是一切生物的遗传物质，是遗传信息的载体。遗传信息的载体。核苷酸核苷酸种类：种类：DNA（主要在细胞核内）（主要在细胞核内） RNA （主要在细胞质内）（主要在细胞质内）元素组成：元素组成：相对分子质量：几十万至几百万相对分子质量：几十万至几百万由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成子磷酸组成 。P含氮碱基含氮碱基五碳糖五碳糖核苷酸核苷酸多核苷酸单链多核苷酸单链DNA双链双链无数个核苷酸连接形成的长链就是核酸分子。无数个核苷酸连接形成的长链就是核酸分子。

12、核苷酸核苷酸聚合反应聚合反应核糖核苷酸核糖核苷酸RNA单链结构单链结构核糖核苷酸长链核糖核苷酸长链聚合反应聚合反应一条一条OH 核糖核糖碱基碱基P 核糖核糖核苷酸核苷酸A、G、C、U碱基碱基AGCU 腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖核苷酸核苷酸 鸟嘌呤鸟嘌呤核糖核糖核苷酸核苷酸 胞嘧啶胞嘧啶核糖核糖核苷酸核苷酸 尿嘧啶尿嘧啶核糖核糖核苷酸核苷酸H 脱氧核糖脱氧核糖碱基碱基P脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸A、G、C、TAGCT 腺嘌呤脱氧腺嘌呤脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸 鸟嘌呤脱氧鸟嘌呤脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸 胞嘧啶脱氧胞嘧啶脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸 尿嘧啶脱氧尿嘧啶脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸AGCT 腺嘌呤脱

13、氧腺嘌呤脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸 鸟嘌呤脱氧鸟嘌呤脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸 胞嘧啶脱氧胞嘧啶脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸 尿嘧啶脱氧尿嘧啶脱氧核糖核糖核苷酸核苷酸AGCU 腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖核苷酸核苷酸 鸟嘌呤鸟嘌呤核糖核糖核苷酸核苷酸 胞嘧啶胞嘧啶核糖核糖核苷酸核苷酸 尿嘧啶尿嘧啶核糖核糖核苷酸核苷酸8种核苷酸种核苷酸根据所含核糖种类不同根据所含核糖种类不同,核酸分为两类核酸分为两类.核糖核酸核糖核酸 （RNA，单链）单链）由由核糖核苷酸核糖核苷酸组成。组成。存在：细胞质存在：细胞质脱氧核糖脱氧核糖 核核 酸酸（DNA， 双链）双链）由由脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸组成。存在：组成。存在：细胞

14、核，是染色体的主要成分。细胞核，是染色体的主要成分。（少量在线粒体、叶绿体）（少量在线粒体、叶绿体）核酸核酸 5种碱基（种碱基（A、T、C、G、U）8：8种核苷酸种核苷酸核酸核酸生命活动的控制者。生命活动的控制者。是一切生物的遗传物质，是遗传信息的载体。是一切生物的遗传物质，是遗传信息的载体。对于生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成都对于生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成都有极重要的意义。有极重要的意义。大多数生物以大多数生物以DNADNA为遗传物质，极少数病毒以为遗传物质，极少数病毒以RNARNA为遗传物质。为遗传物质。【例【例3】 分子式为分子式为C1864 H3012 O576 N468

15、S21的的化合物最可能是化合物最可能是( ) A核糖核酸核糖核酸 B磷脂磷脂 C蛋白质蛋白质 D肝糖元肝糖元 【解析】【解析】 在组成细胞的四类有机物中，核酸含在组成细胞的四类有机物中，核酸含有有C、H、O、N、P五种元素五种元素,显然上述分子不显然上述分子不是核酸，即是核酸，即A不是正确答案。脂类由不是正确答案。脂类由C、H、O三种元素组成，很多种脂类还含有三种元素组成，很多种脂类还含有N、P两种元两种元素，如磷脂中含有素，如磷脂中含有P元素，故上述分子不可能是元素，故上述分子不可能是磷脂。糖类是由磷脂。糖类是由C、H、O三种元素组成的，不三种元素组成的，不含含N元素，故答案元素，故答案D也

16、是错误的。所以此题正确也是错误的。所以此题正确答案为答案为C。 C【例【例4】 在给病人输液时，要用在给病人输液时，要用0.9%的生理盐水，的生理盐水，而不能用蒸馏水或浓盐水，其原因是而不能用蒸馏水或浓盐水，其原因是 【解析】【解析】 人体液中的无机盐浓度为人体液中的无机盐浓度为0.9%。用于。用于输液的生理盐水浓度和血浆渗透压要相等，这在输液的生理盐水浓度和血浆渗透压要相等，这在医学上称为等渗溶液。血细胞只有在等渗溶液中医学上称为等渗溶液。血细胞只有在等渗溶液中才能维持其固有的形态和发挥正常的生理功能，才能维持其固有的形态和发挥正常的生理功能，故输液时不能用蒸馏水和浓盐水作为溶剂。故输液时不

17、能用蒸馏水和浓盐水作为溶剂。 【答案】【答案】 输液时若用蒸馏水会稀释血浆，导致输液时若用蒸馏水会稀释血浆，导致红细胞吸水甚至胀破红细胞吸水甚至胀破(发生溶血现象发生溶血现象)；在浓盐水；在浓盐水中，血细胞会失水而改变形态，失去正常的生理中，血细胞会失水而改变形态，失去正常的生理作用。作用。 【例【例5】 以下关于酶、激素、维生素的叙述中，正确的是以下关于酶、激素、维生素的叙述中，正确的是( ) A都是活细胞产生的都是活细胞产生的B都是蛋白质类物质都是蛋白质类物质C都有调节新陈代谢和生长发育的作用都有调节新陈代谢和生长发育的作用D都是高效能的物质都是高效能的物质 【解析】【解析】 本题考查酶、

18、激素和维生素的特性与共性，涉及酶、激本题考查酶、激素和维生素的特性与共性，涉及酶、激素、维生素、维生素的来源、结构、生理功能上的异同。从来源上看：酶素的来源、结构、生理功能上的异同。从来源上看：酶和激素是活细胞产生的，而维生素在动物体内一般不能合成和激素是活细胞产生的，而维生素在动物体内一般不能合成(但有但有些可在体内转化而来，如人体表皮细胞内有一种胆固醇，经日光些可在体内转化而来，如人体表皮细胞内有一种胆固醇，经日光照射后，能转变成维生素照射后，能转变成维生素D)，主要是从食物中获得，所以，主要是从食物中获得，所以A错。错。从物质结构上看，大多数的酶是蛋白质；酶的种类很多，有些是从物质结构上看，大多数的酶是蛋白质；酶的种类很多，有些是蛋白质类激素，如胰岛素、生长激素；有些是固醇类激素，如性蛋白质类激素，如胰岛素、生长激素；有些是固醇类激素，如性激素；而维生素是可溶性小分子有机物，因此激素；而维生素是可溶性小分子有机物，因此B错。从功能上看，错。从功能上看，酶是生物催化剂，激素对生物的新陈代谢、生长发育起调节作用，酶是生物催化剂，激素对生物的新陈代谢、生长发育起调节作用，而维生素主要是维持人体的正常生长发育，故而维生素主要是维持人体的正常生长发育，故C答案亦不正确。答案亦不正确。这三类物质来源不同，结构功能各异，但三者在动物和人体内含这三类物质来源不同，结构功能各异，但三者在