高中生物竞赛课件第一章 组成细胞的分子基础课时1

第一章

组成细胞的分子基础

郑州七中

生物竞赛教练团队周二、周四18：30—19：30

周六16：50—19：00细胞的分子基础原生质（组成细胞的分子基础）无机物有机物水无机盐糖脂质蛋白质核酸调节生命活动的微量有机物（激素、维生素、抗生素）组成细胞的元素目前为止，人类已经发现了100多种元素，其中，参与细胞中元素组成的约有20多种组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在原子可通过形成共价键（共用电子对）形成分子。H原子H原子O原子H2O分子组成细胞的元素不管是大量元素还是微量元素，都是生物体的必需元素！铁猛碰新木桶

组成细胞的元素组成细胞的元素中，为什么C、H、O、N的含量最大呢？

与组成细胞的化合物相关组成细胞的元素大多以化合物的形式存在，细胞中常见的化合物如下：

组成细胞的元素组成细胞的元素阅读课本P20-21楷体字，结合水分子的结构，推测水在细胞中的作用。水揭秘水分子的结构氢键OHH8+++----------带有正电荷或者负电荷的分子（或离子）都容易与水结合作用1：水是细胞内良好的溶剂，许多物质都能在水中溶解因此氢键比较弱，在常温下能不断地形成、断裂，使水保持液体状态，具有流动性因此作用2：水在生物体中流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时把细胞代谢废物运送到排泄器官或者直接排出体外水由于氢键的存在，水具有较高的比热容（单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量）水因此作用3：维持生命系统的稳定性（水的温度相对不容易改变）补充：水具有较高的蒸发热，在100℃时，1g液态水变为气态水需要2259.39J热量因此作用4：使生物体能有效地保持体内水分；帮助生物体散发体内热量关于水对细胞的作用，你还能提出哪些例子？作用5：细胞内的许多生物化学反应也都需要水分子的参与作用6：多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中水水生物膜的主要成分是磷脂分子（如图），其头部亲水而尾部疏水水在大量水分子的作用下，磷脂分子亲水的头朝膜的两侧，疏水的尾部朝膜的中央磷脂在水-空气界面上的排布方式细胞膜中磷脂分子的排布方式水生物膜的主要成分是磷脂分子（如图），其头部亲水而尾部疏水，在大量水分子的作用下，磷脂分子亲水的头朝膜的两侧，疏水的尾部朝膜的中央因此作用7：维持膜结构的稳定水分子成游离状态，可以自由流动，叫作自由水（细胞中绝大部分水都以自由水的形式存在）另一部分水与细胞内其他物质（如蛋白质、多糖）相结合，叫作结合水（结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4.5%）水作用8：结合水的存在使纤维素、淀粉、蛋白质等多种亲水大分子的空间结构得以稳定，从而保证其特定的生物学功能（蛋白质分子失去结合水易发生凝聚沉淀而变性）自由水与结合水在一定条件下可以相互转化自由水(95.5%)结合水(4.5%)以游离形式存在，可以自由流动，参与细胞代谢与细胞内其他物质相结合，失去流动性和溶解性，不参与细胞代谢自由水比例降低自由水比例升高细胞代谢减弱，抗逆性增强细胞代谢增强，抗逆性减弱水左表为某种运动员饮料的化学成分表，根据初中所学知识回忆表中哪些成分属于无机盐？为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐？无机盐细胞中的大多数无机盐以离子的形式存在这些无机盐离子对细胞有什么重要作用呢？运动员在运动的过程中会大量出汗，大量无机盐随汗液排出体外，所以需要补充。无机盐资料1

P是组成细胞膜、细胞核的重要组成成分，也是许多细胞化合物的成分，如蛋白质、核酸、磷脂。细胞结构以及细胞必不可少的许多化合物的重要成分从资料1和资料2可以看出无机盐是

资料2

一种叶绿素和血红素的局部分子结构简图，缺Mg影响叶绿素的合成，缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍。无机盐资料3

人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。资料4

足球运动员在激烈的比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大量地Ca2+引起的。从资料3-5可以看出无机盐对

具有重要意义。资料5

植物在生长过程中缺乏N、P、K会出现各种症状，如缺P时，植株就会特别矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。维持细胞和生物体的生命活动无机盐资料6生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的NaCl溶液。人的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，放在清水中会吸水胀破。资料7

人在代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度（比如运动时产生乳酸），人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等物质，可以中和这些变化，例如跑完步还能保持血液中的PH不下降C3H6O3+NaHCO3C3H5NaO3+CO2+H2O从资料6可以看出无机盐能

，维持细胞的形态调节渗透压从资料7可以看出无机盐对于

具有重要作用维持细胞的酸碱平衡无机盐补充：有些无机离子是酶的活化因子和调节因子糖类糖不一定甜，甜的物质也不一定是糖馒头中的淀粉本身不甜，但属于糖HCHH2NCOOH甘氨酸，闻其名即知其甜爽可口，最初发现时因为甜味高曾被认作糖类。但它不是糖，是一种氨基酸。糖类糖类：是多羟基的醛或酮或其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质。酮羰基通常由C、H、O三种元素组成，其原子数之比约为1：2：1，分子通式可写成（CH20)n常见的官能团决定有机化合物的化学性质的原子或原子团碳碳双键

烯烃羟基醇醛基、醛羧基羧酸酯基

酯酮R－C－R′O酮羰基糖类在植物体中含量最为丰富，占其干重的85%～90%；微生物中，占菌体干重的10％～30％。在人和动物体中含量较少，占人和动物干重的2％以下。糖类按聚合度和组成分为单糖、寡糖、多糖和糖复合物。单糖①同多糖分类②杂多糖寡糖多糖不能被水解成更小分子的糖为单糖，也叫简单糖由2～10多个单糖分子缩合而成，也叫低聚糖多个单糖分子脱水缩合的生物大分子糖复合物按组成糖和非糖物质共价结合成的复合物。如糖脂或脂多糖，糖蛋白或蛋白聚糖糖类单糖根据碳原子的数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等丙糖1.不同单糖的链状结构甘油醛二羟丙酮根据碳原子的数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等1.不同单糖的链状结构丁糖单糖根据碳原子的数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等核糖1.不同单糖的链状结构戊糖脱氧核糖木糖阿拉伯糖核酮糖组成RNA的重要充分组成DNA的重要充分多以戊聚糖形式存在，是树胶和半纤维素的成分也称果胶糖，是果胶、半纤维素、树胶和植物糖蛋白的重要成分是重要的中间代谢产物单糖根据碳原子的数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等1.不同单糖的链状结构单糖己糖己糖是最常见的单糖上述己糖的分子式都是C6H12O6，但结构式各不相同，互为同分异构体葡萄糖半乳糖甘露糖果糖山梨糖根据碳原子的数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖和庚糖等1.不同单糖的链状结构单糖庚糖D-景天庚酮糖D-甘露庚酮糖天然存在的庚糖已发现得不多对其功能了解得也很少单糖总结：根据各单糖的化学结构，丙糖以外的糖可看成是由丙糖衍生而来的，其中醛糖衍生于甘油醛，酮糖衍生于二羟丙酮几种重要单糖的缩写单糖2.单糖的构型与四个不同的原子或原子团共价连接并因此失去对称性的四面体碳被称为不对称碳原子，也称手性碳原子、不对称中心或手性中心与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳。手性碳原子分子内部出现不对称性，则该分子表现旋光性。什么是旋光性？（1）平面偏振光当光波通过尼科尔棱镜时，只允许某一平面振动的光波通过，其他的光波都被阻断，这种光成为平面偏振光。（2）旋光性现象当平面偏振光通过旋光物质的溶液，如乙酸，光的偏振会向右旋一定的角度，该物质成为右旋光性物质（以“+”表示），向左旋的则被称为左旋光物质（以“—”表示）单糖2.单糖的构型不对称C原子上相连的原子或原子团可有两种不同空间排列方式，形成左右互为镜像的关系，这样的异构体即为旋光异构体，又称为镜像异构体。Fischer投影式结构（醛基放在最上面，羟甲基放在最下面）彼此互为镜像的对映体将远离醛基的手性C原子上的—OH在右边的定为D型，否则则为L型D型和L型的互变需要相关共价键的断裂与重建，以及相关原子或原子团重排单糖2.