细胞的化学组成
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微生物细胞的化学组成1.概述微生物是指那些不能被肉眼直接观测到的生物体,包括细菌、真菌、原生生物和病毒等一系列的微小生物。
微生物在自然界中起着非常重要的作用,既可以优化环境,也可以成为疾病的罪犯。
了解微生物的化学组成对于掌握它们的特性和行为具有重要意义。
2.微生物的化学组成微生物的化学组成与生命的基本化学成分相同,包括蛋白质、核酸、脂质和糖等。
具体来说,微生物细胞中主要包含以下物质:2.1.蛋白质蛋白质是微生物细胞中最重要的有机分子,它占据微生物细胞干重的50%以上。
在微生物中,蛋白质除了作为结构体外,还具有多种生物学作用,例如生物催化、信号传导等。
蛋白质的组成与结构因物种而异,部分蛋白质质量较小,如细菌根瘤菌的欠佳氮酶是由纯白蛋白构成的。
2.2.核酸核酸是微生物细胞DNA和RNA的重要组成部分。
DNA是遗传信息的存储形式,而RNA则在转录和翻译过程中发挥重要作用。
由于微生物细胞无胞器,细胞核区域和其他细胞区域之间的物质交换通过孔径和弯曲的细胞壁完成。
2.3.脂质脂质是微生物细胞膜的主要构成成分,它们包括磷脂、甘油三酯和固醇等多种物质。
微生物膜是细胞与外界之间的界面,它具有过滤、阻挡、传输物质等多种重要生理功能。
2.4.糖类糖类是微生物细胞中的另一重要有机成分,包括单糖、双糖、多糖等。
多糖类物质,在微生物中具有重要的保护细胞、固定细胞和养活细胞的作用。
例如,肠球菌粘附素具有结合肠黏膜细胞蛋白质的能力,从而提供固定的支撑组织,帮助细菌在宿主寄生。
3.微生物细胞外结构细胞外结构,是指细胞壁、胶原、膜、胶囊、鞭毛等骨骼结构和有机分子的物质。
这些结构不仅为微生物提供保护和支撑,还使它们能够在环境中生存和繁殖。
3.1.细胞壁细胞壁是细菌和古生菌细胞外结构的重要组成部分,它具有防御保护、维持形态和形成环节等多种重要生理功能。
在细胞壁中,重要的分子是肽聚糖和多糖。
肽聚糖主要包括N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰甲萘胺作为主要组成成分。
细胞中的主要化合物
细胞中的主要化合物包括:
水:细胞中最常见的化合物,占细胞体积的70%~90%。
水是细胞生命活动的基础,是所有化学反应的催化剂和媒介。
蛋白质:组成细胞器,具有催化,结构和信号传导等功能。
脂质:是细胞膜的组成成分,对细胞的透性和稳定性有重要影响。
糖:主要用于能量供应和细胞代谢。
酸性核酸:DNA和RNA,存储遗传信息并负责蛋白质合成。
矿物质和离子:如钠、钾、钙和镁等,在细胞内外电位和电解质平衡中起重要作用。
维生素:是细胞生理活动中必需的微量元素,参与许多生理过程。
氧化还原物: 氧化还原物如氧气,氢氧化钠,硫氧化钠等,在细胞中参与氧
化还原反应,为细胞提供能量
氨基酸:氨基酸是组成蛋白质的基本单位,还可以作为细胞代谢中的中间体
胞内气体: 氮气,二氧化碳等,在细胞内部气体平衡中起重要作用。
物质运输分子: 物质运输分子如载体蛋白,转运蛋白等,在细胞内外物质运输中起重要作用
这些化合物是细胞的基本组成部分,在细胞内部相互作用,共同维持细胞的正常生理功能。
此外,细胞还会吸收和释收外界的物质,如氧气、糖类、水分等,来维持细胞的代谢平衡。
第二章细胞的基本结构与化学组成1. 大纲要求1.1. 细胞的形态结构1.1.1. 了解形状、大小和种类的多样性1.1.2. 理解细胞是生命活动的基本单位1.1.3. 掌握动物细胞的一般结构模式1.1.4. 掌握植物细胞与动物细胞、原核细胞与真核细胞的主要结构差别1.2. 细胞的化学组成及其意义1.2.1. 了解元素:主要元素、宏量、微量和痕量元素1.2.2. 掌握有机小分子:小分子糖类、氨基酸、核苷酸、脂质1.2.3. 掌握大分子:核酸、蛋白质、大分子多糖1.2.4. 掌握水、无机盐和离子2.3. 掌握细胞的共性,细胞形态结构和化学组成与功能的相关性2.4. 了解关于病毒与细胞的关系2. 大纲详解2.1. 细胞的形态结构2.1.1了解形状、大小和种类的多样性细胞的形状差异很大,同时,细胞又有明显的差异性即多样性,诸如细胞种类繁多、形态各异、功能多样。
根据其进化地位、结构的复杂程度、遗传装置的类型与主要生命活动的方式等,可以分为原核细胞和真核细胞两大类。
细胞的大小依次为:病毒(最小的生命体,0.02μm), 支原体细胞(最小的细胞,0.1-0.3μm),细菌细胞(1-2μm), 动植物细胞(一般为20-30μm,最大可达100μm,如人的卵细胞),原生动物细胞(数百至数千微米)。
植物细胞在分裂以后随着细胞的发育与分化体积逐渐增大。
高等动植物细胞中,不论其种类的差异多大,同一器官与组织的细胞,其大小总是在一个恒定的范围之内。
器官的大小主要取决于细胞的数量,与细胞的数量成正比,而与细胞的大小无关,这种关系称之为“细胞体积守恒定律”。
原因是:①细胞的体积与相对表面积成反比关系,细胞体积越大,细胞与周围环境交换物质的效力就越小。
②不论细胞的体积大小相差多大,但各种细胞核的大小相差却不大。
③细胞体积越大,细胞内部物质的传递与交流速度相对越小。
2.1.2理解细胞是生命活动的基本单位⑴一切有机体都是由细胞构成的,细胞是构成有机体的基本单位。
细胞组成和结构
1.组成细胞的各种化合物中,含量最多的物质是水,含量最多的有机物是蛋白质。
2.细胞中有机物共有的化学元素是C H O,只含有C、H、O元素的有机物是糖类、脂肪,蛋白质含有的基本元素是C H O N ,组成核酸的基本元素是C H O N P 。
3.糖类化学通式为(CH2O)n。
单糖中的葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质,其分子式为C6H12O6 。
4.植物细胞中的双糖有麦芽糖、蔗糖.植物细胞的储存多糖是_淀粉_,动物的储存多糖是糖原,纤维素是构成植物细胞壁的多糖。
5.脂质包括脂肪、磷脂和_胆固醇_三类。
_脂肪_由甘油和脂肪酸组成,其组成元素为_C H O _,是生物的主要储能物质。
动物脂肪中的脂肪酸碳氢长链中碳碳之间都是单键,称为饱和脂肪酸,动物脂肪中的脂肪酸碳氢长链中碳碳之间存在双键,称为不饱和脂肪酸。
6.脂质中的磷脂是细胞内膜结构的骨架。
以胆固醇为原料合成的激素是肾上腺皮质质激素、性激素。
胆固醇是合成维生素D 的原料。
7.组成蛋白质的基本单位是氨基酸,其分子通式是,它们共同的特点是都至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
8.氨基酸通过脱水缩合形成肽键,肽键的结构式。
9.血红蛋白和胰岛素都是蛋白质,但是功能各不相同,这是因为组成不同蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链的空间结构不同。
第一章细胞的元素及物质组成一、组成细胞的化学元素1、细胞中常见的化学元素有20多种,根据含量多少可以分为大量元素和微量元素。
大量元素:占生物体总质量万分之一以上。
主要有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg微量元素:生物所必须,但需求量却很少。
Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo2、主要元素:C、H、O、N、P、S3、基本元素:C (又称生命元素或核心元素)。
地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。
所有有机化合物的组成都有碳元素的参与。
4、组成各种生物体的化学元素种类大致相同。
但元素含量的差异很大。
5、细胞无论干重还是鲜重,C、H、O、N四种元素含量最多。
(1)活细胞中含量最多的化合物是H2O。
(2)占细胞鲜重含量最多的元素是O;数量最多的元素是H。
(3)占细胞干重含量最多的化合物是蛋白质。
(4)占细胞干重含量最多的元素是C。
二、组成细胞的化合物无机化合物:水、无机盐化合物有机化合物:糖类、脂质、蛋白质、核酸大分子物质:多糖(淀粉、纤维素、糖原)、蛋白质、核酸(DNA、RNA)1、糖类(元素组成:C、H、O)C5: 核糖、脱氧核糖单糖(其中:葡萄糖、核糖、脱氧核糖为动植物所共有)C6: 葡萄糖、果糖、半乳糖植物:蔗糖葡萄糖 + 果糖(甘蔗、甜菜、蔬菜、多数水果中较多)二糖麦芽糖 2葡萄糖(发芽的小麦等谷物中)动物:乳糖葡萄糖 + 半乳糖(人或者动物的乳汁中)淀粉(土豆、山药、甘薯、小麦、玉米)植物:多糖纤维素(芹菜、棉花、棕榈、细胞壁)(多糖的基本结构单位为:葡萄糖)动物:糖原(肝脏、肌肉)糖类的生物学作用:(1)生物体内最主要的能源物质。
(2)参与植物细胞结构的组建:纤维素构建的细胞壁(3)细胞识别的信息分子:糖蛋白2、脂质(元素组成:C、H、O,少量N、P)脂肪:细胞内良好的储能物质;维持体温,减少热量的散失;缓冲和减压,保护内脏器官。
磷脂类脂细胞膜的重要组成成分糖脂固醇:胆固醇、性激素、维生素D拓展:关于生物体内能源物质的理解(1)能源物质必须是有机物,同时蕴含有足够的能量,通过氧化代谢供给生物体利用,典型的能源物质是糖类、脂肪、蛋白质。
第二章组成细胞的分子知识清单第1节细胞中的元素和化合物1.生物体总是和外界环境进行着物质交换,细胞生命活动所需要的物质,归根结底是从无机自然界获取的。
因此,组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到,体现了生物界与无机自然界的统一性。
细胞与无机自然界相比,各种元素的相对含量大不相同,体现了生物界与无机自然界的差异性。
2.组成细胞的化学元素,常见的有20多种,这些元素中含量较多的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等元素,称为大量元素;有些元素含量很少,如Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等,称为微量元素。
3.在不同的生物细胞中,C、H、O、N这四种元素的含量很高,其原因与组成细胞的化合物有关。
4.比较玉米细胞和人体细胞的组成元素可知:组成不同生物细胞的化学元素的种类基本相同,但含量相差较大。
5.组成细胞的元素大多以化合物的形式存在,可以分为无机化合物和有机化合物两大类。
组成细胞的化合物中含量最多的是水,约占细胞重量的70%—90%;细胞中含量最多的有机物是蛋白质,约占细胞重量的7%—10% 。
6.某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。
如糖类中的还原糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。
脂肪可被苏丹Ⅲ染成橘黄色。
蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。
7.糖类中的单糖,如葡萄糖、果糖、半乳糖等及二糖中的麦芽糖和乳糖都具有还原性,二糖中的蔗糖和所有多糖都不具有还原性。
斐林试剂由甲液:质量浓度0.1g/ml的NaOH溶液和乙液:质量浓度0.5g/ml的CuSO4溶液组成,其使用方法是现用现配,并需要在50—65℃水浴加热2min。
若检测的生物组织中无还原糖,则实验结束时组织样液的颜色是浅蓝色。
8.观察花生子叶细胞中的脂肪时,切取花生子叶的切片,选择最薄的切片进行染色,染色后用体积分数为50%酒精溶液洗去浮色并制成临时装片。
先用显微镜的低倍镜找到花生最薄处,移到视野中央,调节细准焦螺旋使物像清晰后换成高倍镜观察。
第一章细胞的元素组成及化合物【考点一】细胞的化学元素组成1、细胞中常见的化学元素有20多种,根据含量多少可以分为大量元素和微量元素。
大量元素:占生物体总质量万分之一以上。
主要有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg微量元素:生物所必须,但需求量却很少。
Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo2、主要元素:C、H、O、N、P、S3、基本元素:C(又称生命元素或核心元素)。
地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。
所有有机化合物的组成都有碳元素的参与。
碳元素也是形成大分子有机物基本骨架的必需元素。
4、组成各种生物体的化学元素种类大致相同。
但元素含量的差异很大。
5、细胞无论干重还是鲜重,C、H、O、N四种元素含量最多。
(1)活细胞中含量最多的化合物是H2O。
(2)占细胞鲜重含量最多的元素是O;数量最多的元素是H。
(3)占细胞干重含量最多的化合物是蛋白质。
(4)占细胞干重含量最多的元素是C。
(5)在组成细胞的元素中,占鲜重百分比前四位的依次是O>C>H>N;占干重百分比前四位的依次是C>O>N>H。
(2008年-1)生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用,构成生物大分子基本骨架的元素是A.C B.H C.O D.N【考点二】细胞中的无机物细胞中的无机化合物由水和无机盐组成。
1、水:活细胞中含量最多的化合物自由水:可以自由流动。
含量升高时,细胞代谢活动增强。
如血液中水、组织液水。
结合水:细胞的结构组份。
不参与代谢反应。
含量升高时,机体抗逆性增强。
(1)自由水/结合水比值增加时,生物体代谢加强。
(2)自由水/结合水比值降低时,代谢强度就会下降,但植物的抗逆性 (抗寒、抗热、抗旱)反而提高。
功能:(1)运送营养物质和代谢废物(2)是细胞内的良好溶剂(3)参与许多生物化学反应,如光合作用、呼吸作用等(4)为细胞提供液体环境2、无机盐:多数以离子形式存在于细胞内;少数结合成化合物。
三 蛋白质(1)
【学习目标】
1、说出蛋白质的元素组成及其基本组成单位
2、说明氨基酸的种类及其结构特点
3、阐明氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质的过程
4、说出蛋白质结构多样性的原因
【学习重难点】
1、氨基酸的种类及其结构特点
2、氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质的过程
【导学诱思】——自主学习
1、蛋白质是细胞中含量最多的 ,主要由 四种元素组成,大多数蛋白质还含有 元素。
2、蛋白质的基本组成单位是 ,约有 种。
3、氨基酸的结构通式 。
4、结构特点:每种氨基酸至少都有一个 (-NH 2)和一个 (-COOH )与同一个碳原子相连,而且此碳原子还分别与一个 、一个 相连。
各种氨基酸的区别在于 的不同。
5、蛋白质分子结构多样性的原因:组成多肽链的氨基酸在 、 、 上的不同。
构成蛋白质的多肽链在 和 的不同。
【共同探究】——课堂知能突破
活动一:初识蛋白质
1、人体每天都要摄入大量的食物,你知道我们的食物中哪些属于蛋白质成分吗?为什么偏食会造成营养不良?
2、蛋白质在消化道中被消化成什么物质后才能被吸收?说明蛋白质的基本组成单位是什么?
活动二:蛋白质的基本组成单位——氨基酸
观察下面的几种氨基酸,分析问题:
甘氨酸 丙氨酸 甲硫氨酸
H ︱ H —C —COOH ︱ NH 2 CH 3 ︱ H —C —COOH ︱ NH 2 CH 2—CH 2—S —CH 3 ︱
H —C —COOH ︱
NH 2
1、在上图中用方框标出几种氨基酸结构相同的部分,并标出氨基和羧基。
2、通过观察发现:每种氨基酸分子都至少含有一个和一个。
而且它们连接在同一个上。
3、氨基酸结构中不同的部分叫R基,请分别找出上图中几种氨基酸的R基。
4、在下面的空白处写出氨基酸的结构通式。
5、知识点:必需氨基酸和非必需氨基酸
在人体内有8种氨基酸是细胞不能合成的(婴儿有9种,多出来的一种是组氨酸),必须从外界环境中直接获取,这些氨基酸叫做必需氨基酸,另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的,叫做非必需氨基酸。
食物中蛋白质的营养价值的高低主要看其所含有的氨基酸特别是必需氨基酸的种类和含量。
活动三:氨基酸形成蛋白质的过程
(脱水缩合反应)盘曲折叠
A: 氨基酸————————→二肽——→多肽—————→具有特定空间结构的蛋白质分子。
B: 由n个氨基酸脱水缩合形成多肽链的过程
结合上面的图示和教材P18图2-12,分析下列问题:
1、脱去的水分子中的H和O的来源:
H来自于 O来自于
2、肽键的书写:
3、由3个氨基酸脱水缩合形成三肽时,形成个肽键,脱去个水。
4、观察图B中,经脱水缩合后还剩几个游离的氨基和羧基?
活动四:蛋白质的结构及其多样性
蛋白质分子结构的多样性可以从四个层次上加以理解:
(1)组成不同蛋白质分子的氨基酸的种类不同,构成的肽链不同:
—□—□—□—□—□—□—□○△
—○—○—○—○—○—○—表示不同的氨基酸
—△—△—△—△—△—△—
(2)组成不同蛋白质分子的氨基酸数目不同,构成的肽链不同:
—□—□—□—□—□—□—
—□—□—□—□—□—□—□—□—□—□—□—□—
(3)组成不同蛋白质分子的氨基酸排列顺序不同,构成的肽链不同(蛋白质分子结构多样性的主要原因):
—□—○—○—△—□—△—△—○—○—□—
—○—△—□—△—○—○—□—△—○—□—
(4)组成蛋白质分子的多肽链在数目和空间结构上的不同:
对于某一特定的蛋白质分子而言,其空间结构是相对稳定的。
阅读上述材料,分析下列问题:
1、分别从氨基酸和多肽链的层次说明蛋白质的结构多样性。
2、假如有A、B、C三种氨基酸,由这三种氨基酸组成多肽的情况可用如下两种情况分析:
① A、B、C三种氨基酸,每种氨基酸数目无限的情况下,可形成肽类化合物的种类:
形成三肽的种类:种
形成二肽的种类:种
② A、B、C三种氨基酸,每种氨基酸只有1个情况下,可形成肽类化合物的种类:
形成三肽的种类:种
形成二肽的种类:种
【当堂训练】
1、每个氨基酸的独特性质取决于其特殊的()
A、R基
B、氨基
C、羧基
D、与其他氨基酸成键的数目
2、已知催产素是由9个氨基酸缩合而成的一条多肽链。
那么在缩合过程中失去的水分子数和形
成的肽健数分别是几个()
A、9、9
B、9、8
C、8、9
D、8、8
3、两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽,同时生成一分子水,该水分子中的氧原子来自()
A、羧基
B、氨基
C、连在碳原子上的氢
D、氨基和羧基
4、人体的肌肉主要是由蛋白质构成的,但骨骼肌、心肌、平滑肌的功能各不相同,这是因为()
A、肌细胞的性状不同
B、在人体内的分别位置不同
C、支配其运动的神经不同
D、构成肌细胞的蛋白质分子结构不同
【课后思考与质疑】
【课后作业】
1、下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸?()
A、 B、
C、 D、
2、血液中的血红蛋白和肌肉中的肌动蛋白结构不同的原因是()
A、所含氨基酸的种类不同
B、所含氨基酸的数目不同
C、所含氨基酸的排列顺序不同
D、所含氨基酸的种类、数目排列顺序和肽链的空间结构都不同
3、两个氨基酸分子缩合形成二肽,脱去一分子水。
这个水分子中氢来自()
A、羧基(- COOH )
B、氨基(- NH 2 )
C、连在碳原子上的氢
D、氨基和羧基
4、下列能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组是()
①氨基酸② C 、 H 、 O 、 N 等化学元素③氨基酸分子相互结合
④多肽⑤肽链⑥形成具有一定的空间结构的蛋白质分子
A、①②③④⑤⑥
B、②①④③⑥⑤
C、②①④③⑤⑥
D、②①③④⑤⑥
5、蛋白质和多肽的主要区别是
A、蛋白质具有一定的空间结构
B、蛋白质的氨基酸比多肽多
C、蛋白质的相对分子质量比多肽大
D、蛋白质能水解成多种氨基酸
6、据图回答下列问题:
(1)图中 A 表示 __________ , D 表示 _________ 。
(2)该化合物是由 __________ 个氨基酸分子失去 ________ 个分子的水而形成的,这种反应叫做 _____________ 。
在这个过程中,相对分子质量减少了 _________ 。
该化合物称为 _____ 。
(3)图中表示 R 基团的字母是 ______ ,表示肽键的字母是 _______ 。
(4)图中有 ______ 个肽键,有 _______ 个氨基和 ______ 个羧基。
(5)该化合物水解成氨基酸的过程中需要 _________ 分子的水。