全章复习与测试优质课教学设计

第二章组成细胞的分子

第一节细胞中的元素

一、教学目标：

1．简述组成细胞的元素，说出构成细胞的基本元素是C；

2．尝试检测生物组织中的糖类、脂肪、和蛋白质；探讨细胞中主要化合物的种类；

3．认同生命的物质性；

二、教学重点难点：

1．教学重点：组成cell的主要元素和化合物；检测生物组织中的糖类、脂质、蛋白质；

2．教学难点：构成cell的基本元素是C；检测生物组织中的糖类、脂质、蛋白质；

三、教学过程：

（一）组成细胞的元素

1．种类：20多种。

2．大量元素与微量元素

（1）大量元素：含量占生物总重量的万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，其中C、H、O、N是基本元素，C、H、O、N、P、S是主要元素。

（2）微量元素：含量占生物总重量的万分之一以下，含量比较少，但又是生物体生命活动必需的元素，包括Fe、Mn、Cu、Mo、Zn、Ni、B等。

（3）说明：大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的元素，不同的生物，组成它们的化学元素种类大致相同，但各种元素的含量差异很大；同一生物体内的不同元素的含量也不相同。

3．最基本的元素：C，占细胞干重的48.4%，在细胞的各种元素中含量最多。因为占细胞干重的物质主要有机物，而有机物都含有C元素。

（二）生物界与非生物界的统一性和差异性

1．统一性从化学元素的种类来分析：组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到，没有一种是生物体所物有的，说明了生物界与非生物界具有统一性的一面。（组成cell的元素与非生物界的元素种类相同）

2．差异性是从组成生物体的各种元素的含量上分析的，与自然界中的相应元素的含量又有一定的差异。（组成cell的元素与非生物界的元素含量大不相同）

（三）组成细胞的化合物

化合物

质量分数（%）

无机化合物

水

无机盐

占85% 占1~1.5% 占7~10% 占1~2% 占1~1.5%

有机化合物

蛋白质

脂质

糖类和核酸

说明：

（1）细胞鲜重含量最多的化合物是水；

（2）细胞干重最多的化合物是蛋白质

（3）蛋白质和核酸是生命活动的主要承担者。

（四）实验：检验生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1．实验原理：生物组织中某些有机化合物与某些化学试剂产生特定的颜色反应。

（1）还原糖+斐林试剂→（水浴加热）氧化亚铜（砖红色沉淀）

（2）脂肪+苏丹Ⅲ→橘黄色

（3）脂肪+苏丹Ⅳ→红色；脂肪+苏丹Ⅲ→橘黄色

（4）双缩脲试剂+蛋白质→紫色络合物

（5）碘液+淀粉→蓝色

2．材料用具：

（1）材料：苹果、梨匀浆；马铃薯匀浆；花生种子（浸泡3-4h）及匀浆，豆浆。

（2）用具：试管、酒精灯、大烧杯、显微镜、镊子、刀片等。

3．方法步骤：

（1）可溶性还原糖的鉴定

取材：选含糖量高，白色或近于白色的组织5g ↓

制备组织样液：加石英砂，加5mL水，研磨、过滤

↓

鉴定：取2mL组织样液加入试管中；加入1mL刚配好的斐林试剂（用前混匀）；振荡试管，此时溶液为蓝色；50~60℃水浴加热2分钟，出现砖红色沉淀。

↓

结论：组织样液与斐林试剂在水浴加热的过程中生成砖红色沉淀，说明其中有可溶性还原糖。

颜色分析：斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后，立即生成淡蓝色的氢氧化铜沉淀，氢氧化铜与还原糖在加热条件下，先变成棕色，最后生成砖红色的氧化亚铜沉淀。

实验关键：材料应选含量高且白色或近于白色的组织；斐林试剂的甲液和乙液现配现用，混合均匀。

（2）脂肪的鉴定

取材：花生种子（浸泡3~4h），将种子削成薄片

↓

制片：取最理想的薄片；在薄片上滴2~3滴苏丹Ⅲ染液（2~3分钟）；去浮色；制成临时装片。

↓

观察：在低倍镜下寻找已着色的圆形小颗粒，然后用高倍镜观察。

↓

结论：圆形小颗粒呈橘黄色，说明脂肪存在。

实验关键：子叶切成薄片。

（3）蛋白质的鉴定

制备组织样液：大豆组织样液或鸡蛋蛋白稀释液

↓

取样液2mL加入试管

↓

加入双缩脲试剂A液1mL：溶液不变色

↓

加入双缩脲试剂B液3~4滴：溶液变紫色

↓

结论：说明组织样液中存在蛋白质

实验关键：先加双缩脲试剂A液，再加双缩脲试剂B液；鸡蛋蛋白必须稀释10倍。

4．斐林试剂和双缩脲试剂的比较

甲液

成分

斐林试剂

乙液

A液

双缩脲试剂

B液

0.1g/mLNaOH溶0.05g/mL CuSO4

液

溶液

还原糖

甲、乙两液等量混匀后立即使用

0.1g/mLNaOH溶0.01g/mL CuSO4溶液

液

蛋白质

先加入A液1mL，摇匀，再加入B液3~4滴，摇匀

鉴定物质

添加物质

反应条件

反应现象

50~65℃温水浴加热

浅蓝色→棕色→砖红色沉淀

不需要加热，摇匀即可

浅蓝色→紫色

1．实验材料、仪器、试剂选择：

每小组可以自主选择一种或两种实验材料，并预测其中可检测出的化合物，再选择所需的仪器和试剂。

2．设计纪录表格，纪录预测结果：

成分

待测样

预测

实测

3．测的方法步骤：

（1）设置对照组；

（2）a.还原糖2ml组织样液+1ml斐林试剂→（50-60度水浴）

斐林试剂的配置方法：用时将3-4d乙液加入2ml甲液，现用现配。

b.脂肪

方法一：组织样液2ml+苏丹Ⅲ→颜色变化

方法二：取花生种子→切片→染色→洗去浮色→加dd水→盖片→显微观察

c.蛋白质2ml+1ml甲液摇匀→滴加3-4d乙液→颜色变化

d.淀粉2ml+2d碘液→颜色变化

五.讨论：

1.你的预测与结果是否一致；

2.小组交流实验结果；

3.不同材料中各种化合物种类数量一样多吗；

4.如何选择食物？

还原糖

脂肪

蛋白质

淀粉

第二节

生命活动的主要承担者

一、教学目标：

1．说明aa的结构特点，以及aa形成pr的过程；

2．概述蛋白质的结构和功能；

3．认同蛋白质是生命活动的主要承担者；

4．关注pr研究的新进展。

二、教学重点和难点：

1．教学重点：

（1）说明aa的结构特点，以及aa形成pr的过程；

（2）概述蛋白质的结构和功能；

2．教学难点：

（1）aa形成pr的过程；

（2）pr结构多样性的原因。

三、教学过程：

（一）蛋白质的化学组成、大小和分类

1．化学组成：除C（50%）、H（7%）、O（23%）、N（16%）外，还含少量的S（0~3%），有些蛋白质含有P、Fe、Cu、I、Zn、Mo。

2．蛋白质的大小：蛋白质是相对分子质量很大的生物分子（生物大分子），几千至数千万。

3．蛋白质的分类

（1）按功能来分：结构蛋白质（如肌肉蛋白）和功能蛋白质（如酶蛋白）；

（2）按形状来分：球状蛋白质（如血红蛋白、血清蛋白等）和纤维状蛋白质（如羽毛中的角蛋白、丝蛋白等）；

（3）按组成来分：简单蛋白质（淀粉酶、胰岛素等）和结合蛋白质（如血红蛋白、核蛋白等）；

（4）按溶解度来分：可溶性蛋白质（如清蛋白、球蛋白等）、醇溶性蛋白质（如醇溶蛋白）、不溶性蛋白质（如胶原蛋白、弹性蛋白等）

（二）氨基酸及其种类

1．氨基酸的种类和结构式

（1）氨基酸的种类：在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。

说明：蛋白质分子中存在约20种氨基酸，按R基团结构来说可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸三大类。从营养学的角度来说氨基酸可分为必需氨基酸（异亮氨酸、

亮氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、苏氨酸）和非必需氨基酸两类，前者是某种生命机体不能合成，或合成量少，不足以维持生长和氮平衡的需求，必需由食物来提供的，不同机体的必需氨基酸有所不同。后者是动物机体能自身合成的。

（2）氨基酸的结构式

H H2N-C-COOH

R （3）组成蛋白质的氨基酸的结构物点：

①每种氨基酸分子至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和羧基连接在同一碳原子上。

②氨基酸分子中的氨基和羧基的数目至少一个，也可以是几个，原因是R基团中可能含有氨基或羧基。

③氨基和羧基不是连接在同一个碳原子上的氨基酸就不是构成蛋白质的氨基酸，因为自然界存在的蛋白质中尚未发现这样的氨基酸。

④自然界氨基酸已发现的有300多种，但作为构成蛋白质的氨基酸大约只有20种。

⑤不同的氨基酸分子，具有不同的R基，可以根据R基不同，将氨基酸区别为不同的种类。

⑥构成蛋白质的氨基酸具有酸碱两性，同时带有正（NH3+）、负电荷（—COO）。

—（三）蛋白质的结构及其多样性

1．蛋白质的分子结构

（1）化学结构（一级结构：氨基酸在多肽链中的排列顺序和方式）

用20种氨基酸作原料，根据基因信息指令，在细胞质的核糖体中，按特定顺序和方式将氨基酸分子互相连接成肽链。氨基酸分子相互结合的方式是：一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一个氨基酸的氨基（—NH2），脱去一分子水而连接起来，这种结合方式叫脱水缩合。

通过脱水缩合，在羧基和氨基之间形成的连接两个氨基酸分子的那个键叫做肽键。由肽键连接形成的化合物称为肽。由两个氨基酸缩合，形成一个肽键，产生一分子水和一分子二肽。由三个或三个以上氨基酸分子连接的肽叫多肽，多肽通常呈链状结构，叫多肽链。

（2）空间结构

二级结构：多肽本身的折叠和盘绕方式

三级结构：具有二级结构的多肽链可以借助氢键和其它化学键（如二硫键）进一步卷曲、折叠，形成更复杂的空间结构。

四级结构：由两个或两个以上具有三级结构的亚基聚合而成的空间结构。

（3）蛋白质的形成过程：Aa→二肽→三肽→…..→多肽链→一条或几条多肽链盘曲折叠成有一定空间结构的pr。

（4）蛋白质的合成场所：细胞质中的核糖体。

2．蛋白质分子的多样性

由于构成每个蛋白质分子的氨基酸种类不同、氨基酸数目不同、氨基酸的排列顺序不同、肽链数目和空间结构不同，导致蛋白质分子的结构极其多样。

蛋白质分子结构的多样性，从而导致蛋白质分子功能的多样性；蛋白质分子功能的多样性导致了生物种类的多样性。说明蛋白质分子结构的多样性是蛋白质分子功能多样性的基础。

（四）蛋白质分子的主要功能

1．有些蛋白质分子是构成细胞和生物体的重要物质

如人和动物的肌肉中的蛋白质、红细胞中的血红蛋白、染色体和染色质中的蛋白质、纺缍丝或星射线是蛋白质、细胞膜中的蛋白质。

2．有些蛋白质具有催化功能

如催化生物体内各种反应的酶，几乎都是蛋白质。

3．有些蛋白质具有运输功能

如血红蛋白运输氧气和部分二气功碳，细胞膜上的载体是蛋白质，具有运输功能。

4．有些蛋白质具有调节功能

蛋白质类激素具有调节功能，如生长激素、胰岛素、促激素。

5．有些蛋白质具有免疫功能，如抗体。

（五）氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系

氨基酸是构成蛋白质分子的基本单位。一个氨基酸分子的羧基与另一个氨基酸分子的氨基脱水缩合形成的化合物叫二肽。其中，连接两个氨基酸分子的那个键（—CO—NH—）叫肽键。由多个不同种类的氨基酸分子缩合而形成的化合物叫多肽，多肽呈链状结构叫肽链。也就说肽键是多肽的连接结构，肽链是多肽的空间结构。

（六）有关蛋白质的计算

1．关于氨基酸缩合反应的计算

（1）假如n个氨基酸缩合，形成的多肽叫n肽，如形成一条肽链，则失去水的分子数=形成的肽键数=（n—1）个；这条多肽链至少游离有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）

（2）假如n个氨基酸缩合形成m条肽链，然后由些（m条）肽链构成一个蛋白质分子，那么该蛋白质分子中失去水分子数=肽键数=（n—m）个，至少各游离m个氨基（—NH2）和m

个羧基（—COOH）。

2．有关蛋白质分子量的计算

n个氨基酸形成m条肽链，每个氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为：n·a—（n—m）·18 3．有关蛋白质含氮量的计算

蛋白质的平均含氮量为16%左右，通过测定生物体的含氮量可以粗略地推知蛋白质的含量。

第三节遗传信息的携带者——核酸

一、教学目标：

1．说出核酸的种类，简述核酸的结构和功能；

2．以特定的染色剂染色，观察并区分DNA和RNA在细胞中的分布；

二、教学重点和难点：

1．教学重点：核酸的结构和功能

2．教学难点：观察DNA和RNA在细胞中的分布

三.教学过程：

（一）核酸的分类

1．DNA（脱氧核糖核酸）：不同的NDA分子结构不同。

2．RNA（核糖核酸）：RNA按基功能不同，又分为三种：

（1）信使RNA（rnRNA）：在细胞核中转录形成，携带着DNA分子上的遗传信息到细胞质中直接控制蛋白质的合成。

（2）转运RNA（tRNA）：在蛋白质合成过程中起到转运氨基酸的作用。

（3）核糖体RNA（rRNA）：是核糖体的组成物质。

特别说明：不同的生物其核酸的种类不同。

真核生物：遗传物质是DNA 细胞生物

原核生物：遗传物质是DNA 大多数病毒：遗传物质是DNA 非细胞生物

极少数病毒：遗传物质是RNA 一切生物的遗传物质都有是核酸，细胞内既含有DNA又含RNA的生物和体内只含有DNA的生物，遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA。由于绝大多数生物的遗传物质是NA，所以说DNA是主要的遗传物质。

（二）核酸的功能

细胞内的携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的合成中具有极其重要的作用。

说明：生物体的各种遗传特性也以一定的方式储存在核酸分子中，所以核酸是携带遗传信息的物质。所谓遗传，就是亲代把它的遗传信息复制一份传给子代，并在子代的个体发育过程

中表达出来。由于一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者，所以核酸通过控制蛋白质的合成，来控制生物的性状从而表达相应的遗传信息。

（三）核酸在细胞中的分布

RNA主要存在于细胞质，少数存在于细胞核中。DNA主要存在于细胞核中。DNA是染色体的主要组成成分，是细胞核中的遗传物质。另外在线粒体和叶绿体中也有少量的DNA，这些是细胞质中的遗传物质。

（四）核酸是由核苷酸连接而成长链

1．核苷酸

构成核酸的结构单位是核苷酸，核酸是由核苷酸单体连接形成的大分子多聚体，每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核苷酸相互连接而成的长链。核苷酸的分子结构如下图：

磷

酸

五碳糖

碱基

一个核苷酸

= 一分子含N碱基+一分子五C糖+一分子磷酸

五C糖分核糖和脱氧核糖据此对核苷酸进行分类。

核苷酸是组成核酸的基本单位，分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸两类，两者比较如下：

五碳糖

碱基种类及名称

核糖核苷酸

核糖C5H10O5

脱氧核糖核苷酸

脱氧核糖C5H10O4

G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、A（腺G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、A（腺嘌嘌呤）、U（尿嘧啶）四种

呤）、T（胸腺嘧啶）四种

磷酸

参与构成

相同

组成RNA的基本单位

组成DNA的基本单位

2．核苷酸按照一定的方式连接成链状的核酸，连接方式如下图：

注意：DNA是由几十乃至上亿个脱氧核糖核苷酸连接而成的双链，RNA是由几十乃至上亿个核糖核苷酸连接而成的单链。

3．核酸分子的多样性

构成DNA的是4种脱氧核苷酸，但是成千上万个脱氧核苷酸的排列顺序是多种多样的。即不同DNA分子之间4种脱氧核苷酸的比率和排列顺序是不同的，DNA分子具有多样性。生物的不同遗传信息，以不同脱氧核苷酸的排列顺序的方式储存在DNA分子中。有一些病毒

中没有DNA，只有RNA，它们的遗传信息就储存在RNA分子中。

4．DNA和RNA的区别

核酸的种类

基本单位

五碳

糖

脱氧核糖核脱氧核糖脱氧

酸（DNA）

核苷酸

核糖

碱基分布

种类

A T C G 核糖核酸

（RNA）

核糖核苷核糖

酸

A U C G （五）蛋白质和核酸的比较

类别

元素

基本

单位

分子

结构

分子

多样

性的

原因

形成

场所

主要

功能

所有的蛋白质都在核糖体内合成

DNA：在细胞核内复制

RNA：在细胞核内合成

是细胞和生物体的重要组成物质，调节核酸是一切生物的遗传物质。DNA是主要细胞和生物体的代谢过程，有的蛋白质的遗传物质，通过复制传递遗传信息；控制有免疫作用

蛋白质的合成，使后代表达出与亲代相似的性状。

C、H、O、N 20种氨基酸

蛋白质

C、H、O、N、P DNA：4种脱氧核糖核苷酸

RNA：4种核糖核苷酸

氨基酸→多肽链→空间结构→蛋白质分DNA：双螺旋结构

子

RNA：一般是单链

核酸

DNA主要存在于细胞核在同一生物个体的不中。DNA是染色体的主要同细胞中是基本相同组成成分，在线粒体和叶的，但在不同生物体的绿体中也有少量的DNA 细胞中是不同的。

说明

RNA主要存在于细胞质，在同生物个体的不同如核糖体、线粒体和叶绿细胞中和不同生物个体中。少数存在于细胞核体的细胞中都是不同中。

的。

由于氨基酸的种类、数量和排列顺序的由于DNA中4种脱氧核苷酸的数量、序列、不同，以及空间结构不同，蛋白质的种比例不同，而DNA呈现多样性。

类多种多样

相互

关系

蛋白质的合成受DNA控制，蛋白质的性质由核酸决定；DNA复制，信使RNA的转录和翻译等过程要有酶的参与，蛋白质（酶）控制核酸代谢。两者之间相互作用，形成了细胞生命活动的一个自动控制体系，是生命活动的基本特征。

我国

成就

1965年，首次在世界上人工合成了结晶1981年，人工合成了酶母菌转运RNA 牛胰岛素

（六）实验：观察DNA和RNA在细胞中的分布

1．原理：DNA主要分布在细胞核内，RNA主要分布在细胞质中。甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的关和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。盐酸能改变细胞膜的通透性，加快染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA和蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。

2．目的要求：初步撑握观察DNA和RNA在细胞中分布的方法。

3．方法步骤：

（1）取口腔上皮细胞：在载玻片上滴一滴0.9%的NaCl溶液→用消毒牙签刮口腔后壁，在载玻片上涂几下→将涂有口腔上此细胞的载玻片在酒精灯上烘干。

（2）水解：将烘干的载玻片放入盛8%盐酸的小烧杯中→在大烧杯中加30度温水→将小烧杯放入大烧杯中保温5分钟。

（3）冲洗涂片：用蒸馏水冲洗10秒钟。

（4）染色：用吸水纸吸去载玻片上的水份→用吡罗红、甲基绿染色5分钟→吸去多余染色、盖上盖玻片。

（5）观察：低倍物镜观察→高倍物镜观察。

4．结论：DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。

第四节

细胞中的糖类和脂质

一、教学目标：

1．概述糖类的种类和作用；

2．举例说出脂质的种类和作用；

3．说明生物大分子以碳链为骨架；

二、教学重点和难点：

1．教学重点：

（1）糖类的种类和作用；

（2）生物大分子以碳链为骨架；

2．教学难点：

（1）多糖的种类；

（2）生物大分子以碳链为骨架；

三、教学过程

一、糖类

（一）糖类的功能：生物体内主要的能源物质

（二）糖类的元素组成：C、H、O三种元素构成

（三）糖类的种类

1．单糖

（1）结构：不能再水解的糖

（2）举例

葡萄糖的分子式：C6H12O6

果糖的分子式：C6H12O6

（3）功能：细胞生命活动所需的主要能源物质。

（4）其它单糖：果糖（六碳糖，C6H12O6，还原性糖，植物细胞特有）、半乳糖（六碳糖，C6H12O6，动物细胞特有）、核糖和脱氧核糖（五碳糖，动植物细胞共有）等。

2．二糖

（1）结构：由两个单糖脱水缩合而成，其分子式为：C12H22O11。

（2）特点：二糖必须水解成单糖才能被细胞利用。

（3）举例：

植物二糖：

蔗糖（非还原性糖）：

用途：生活中常用的红糖、白糖、冰糖等都是由蔗糖加工制成。

存在：甘蔗、甜菜、大多数蔬菜、水果中。

结构：由一分子果糖和一分子葡萄糖脱水缩合而成。

麦芽糖（还原性糖）：

存在：发芽的小麦、谷粒中。

结构：由二个分子葡萄糖脱水缩合而成。

动物二糖

乳糖（还原性糖）：

存在：人和动物的乳汁中。

结构：由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脱水缩合而成。

3．多糖

（1）结构：是由多个单糖脱水缩合而成，其通式为C6n（H2O）5n+1。

（2）举例

植物多糖

化学组成：由多个葡萄糖分子脱水缩合而成。

作用：植物细胞中的储能物质。

淀粉：

来源：光合作用合成的。

存在：玉米、小麦、水稻的种子中，马铃薯、山药等植物的变态茎或根，一些植物

的果实中。

性质：不易溶于水，在人体内必须消化分解成葡萄糖才能被细胞吸收利用。

纤维素

化学组成：由多个葡萄糖分子脱水缩合而成。

存在：棉花、棕榈和麻类中的纤维细丝，植物茎杆和枝叶中的纤维，植物细胞的细胞壁。

性质：不溶于水，在人和动物体内很难被消化，草食动物也需要借助某些微生物才能将其分解。

说明：植物细胞壁的主要成分是纤维素，真菌细胞壁的成分含有几丁质、蛋白质等，而细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。

动物多糖：糖元

动物细胞中最重要的多糖是糖元，它分为肝糖元和肌糖元两种。淀粉和糖元都可以水解成为葡萄糖，葡萄糖氧化分解时释放能量，供给生物体生命活动的需要，因此，糖类是生物体生命活动的主要能源物质；另外，淀粉是植物细胞中储存能量的物质；糖元是动物细胞中储存

能量的物质；核糖和脱氧核糖是组成核酸的必要物质，因此是构成细胞的重要成分。

（四）糖的种类、分布和功能总结

单糖

概念

种类

核糖

分子式

C5H10O5

分布

主要功能

动植物细组成核酸

胞

细胞的主要能源物质

植物细胞

能水解成葡萄糖

动物细胞

植物细胞

植物细胞的储能物质

植物细胞壁的基本组成成分

动物细胞

动物细胞中的储能物质

不能分解的脱氧核糖

C5H10O4

糖

葡萄糖

C6H12O6

C12H22O11

（C6H10O5）n

二糖

水解后生成蔗糖

二分子单糖麦芽糖

的糖

乳糖

多糖

水解后生成淀粉

多个单糖分纤维素

子的糖

糖元

二、脂质

（一）组成元素：C、H、O、有的含有N、P。

（二）种类

1．脂肪

（1）构成：脂肪是由甘油和脂肪酸结合而成的脂，在植物内呈液态时称为油。

（2）分布：动物植物细胞中

（3）功能：储能、保温、缓冲和减压

由于脂肪中所储存的能量是同质量的糖类或蛋白质的两倍，所以细胞中储存脂肪比储存基他物质能更有效地利用细胞空间。脂肪是细胞的良好储能物质。皮下脂肪包裹在哺乳动物的外围，由于脂肪是热的不良导体，所以对寒冷地区的哺乳动物来说具有保温作用。一部分脂肪存在于人和动物体腔中的各内脏器官之间，可减轻器官之间的摩擦以及外界对这些器官的挤压，来保护内脘器官。

（4）为什么糖类不是主要的储能物质？

脂质分子中氧的含量远远少于糖类，而H含量更多。脂质储存的能量较多，是细胞内良好的储能物质。并且是疏水的，所以占体积较小。

2．磷脂

（1）构成：是含有磷酸的类脂衍生物。

（2）分布：动物的脑、卵、肝脏、大豆的种子等含量丰富。

（3）功能：是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。

3．固醇

固醇是含有四个碳环和一个羧基的烃类衍生物，习惯上把它归为脂质物质，包括植物体的豆固醇，动物和人体内的胆固醇、性激素和维生素D等。

（1）胆固醇：是人和动物体内的一种固醇类化合物，是人体必需的化合物。

（2）性激素：维持第二性征

（3）维生素D：促进钙磷吸收

（三）脂质的种类、功能和分布总结

种类

脂肪

功能

分布

动植物细胞中主要的储能物质；脂肪大量存在于某些植物的种子、高等动物和人：保温、减少器官果实及动物体的脂肪组织中。

之间的摩擦和缓冲外界压力

类脂（磷脂）

构成细胞及各种细胞器膜的重要在动物大脑、卵细胞中，大豆种子成分

固胆固醇

醇性激性

类

维生素D （四）糖类和脂质的比较

糖类

元素组成

含量

种类

功能

中，磷脂的含量较多

对维持生物体的正常新陈代谢起维生素D在动物卵黄中含量较多；积极作用

人的皮肤表皮细胞中有胆固醇

，在日光照射下，能转变成维生素D C、H、O 很少

单糖：葡萄糖、果糖、脱氧核糖、核糖

细胞的重要组成物二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖

多糖：淀粉、纤维素、糖元

质；生命活动的主要能源物质

储能物质（动物），维持体温

磷脂

构成生物膜的重要成分

固醇（胆固醇、性激性等）

调节新陈代谢和生殖等生命活动

脂C、H、O1~2% 脂肪

质

（很多种类还含有N、P等元）

三、生物大分子以碳链为骨架

1．碳原子比较小，有4个外电子层，能和别的原子形成4个强共价键。碳原子与碳原子之间可以单键相结合，也可以双键或三键相结合。尤其重要的是碳原子能互连成链或环，从而生成各种大分子。这些结构称为有机化合物的碳链骨架。

2．碳原子上的游离链可与H、O、N、S和P结合成许多种有机化合物。所以碳是所有生命系统中的核心元素。

3．不同的有机化合物的碳链骨架上一般含有O、N、P、S的功能基团，这些功能基团可以引发有机物间的特定化学反应。蛋白质、核酸、糖类、脂质是组成生物体的重要大分子，它们是由一些含有功能基团的单个有机化合物聚合而成的。这些单个有机物称为单体，如单糖、氨基酸、核苷酸就是单体。以碳链为骨架形成的单体，单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的形成。因此，碳是生命的核心元素。

总结：每一个单体都以若干相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，有许多单体连接成多聚体。——生物大分子以碳链为骨架，碳是生命的核心元素，没有碳，就没有生命。

第五节

细胞中的无机物

一、教学目标：

1．说出水在细胞中的存在形式和作用；

2．说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。

二、教学重点和难点：

1．教学重点：

（1）水和无机盐在细胞中的作用；

2．教学难点：

（1）结合水的概念；

（2）无机盐的作用。

三、教学过程

（一）细胞中的水

1．生物体内水的含量

（1）含量最多。在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多，平均约占细胞鲜重的85~90%。

（2）不同的生物体水的含水量差别很大。水生生物的含水量大于陆生生物，低等生物大于高等生物。

（3）同一个生物体不同的组织器官、不同的生长发育时期水的含量不同。柔软的组织、幼嫩的部位含水量高。

特别说明：

（1）一般地说，细胞中含量最多的成分是水。

（2）虽然细胞中含量最多的成分是水，但也有部分细胞含水量不是最多，如脂肪细胞。脂肪组织是一种特殊类型的结缔组织，主要是由脂肪细胞组成，脂肪细胞体积较大，脂肪充满整个细胞将细胞质挤到周围一薄层。取猪的皮下脂肪组织提炼油，出油率为80%左右，在脂肪细胞里，水的含量不是最多的。另外干种子细胞。

2．水在细胞中的存在形式

水在细胞中以两种形式存在：一是与细胞内的其它物质相结合，叫做结合水；二是绝大多数的水以游离形式存在，可以自由流动，叫自由水。

说明：

（1）水在细胞中的存在形式：结合水和自由水，但这两者不是各行其道的，其在细胞内是可以相互转换的。取决于水分子的自由能和大分子物质对水分子的束缚力，当水分子的自由能

大于大分子物质对其束缚力时，水以自由形式存在，反之，水分子便以结合水的形式存在。

（2）结合水与自由水的比值越小，细胞的新陈代谢越旺盛，其比值越大，细胞的新陈代谢越低。

3．水在细胞中的生理作用

（1）结合水是构成细胞的组成成分

细胞内有纤维素、淀粉、蛋白质等许多亲水性物质，这些物质的表面含有大量的带电荷的极性基团，如—OH、—R等。水分子也是一种极性分子，一坏蛋作为细胞的组成成分。

（2）水是一种极性分子，从而使水成为一种良好的溶剂

生命系统中很多分子都是电解质或是极性分子，如水分子的糖类、氨基酸等都能溶于水，水也是由此成为生命系统中各种化学反应的理想介质。没有极性分子，如脂质分子不溶于水，它们是生物膜的主要成分，由于它们的疏水性，生物膜才能存在而不被水溶解。

（3）对维持生物体温度的稳定起重要作用

由于水能在温度升高时吸收较多的热量，这就使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定。

（4）运输功能

由于水溶液的流动性大，水在生物体内还起到运输物质的作用，可以将吸收来的营养物质运输到各个组织细胞中去，并可以将组织细胞产生的废物运输到排泄器官，排到体外。

（5）维持植物的固有姿态

由于植物液泡含有大量的水分，因此可以维持细胞的形态而使植物枝叶挺立，便于接受阳光和气体交换，保证正常的生长发育。

（6）对生物体的生命活动起重要的调控作用

生物体内水的含量的多少以及水存在状态的改变，都影响着新陈代谢的进行。一般情况下，代谢活跃时，生物体内的含水量在70%以上；含水量隆低，则生命活动不活跃或进入休眠。当自由水比例增加时，生物体的代谢活跃，生长迅速；而当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。

（7）其他功能

水还具有润滑作用；水还能作为反应物参与新陈代谢中的生化反应。如光合作用、呼吸作用、多糖、蛋白质、核酸的水解过程等。

（二）细胞中的无机盐

1．无机盐的存在形式

（1）大多数无机盐以离子的状态存在

细胞中含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等，阴离子有Cl-、SO42-、PO43-、

HCO3-等。

（2）少数与其他化合物结合

如Ca2+是动物骨骼和牙齿的成分，Fe2+、Fe3+是血红蛋白、细胞色素的成分，Mg2+是时绿色的成分等。

2．无机盐的功能

（1）有些无机盐是细胞和生物体某些复杂化合物的重要组成成分

如植物合成蛋白质需要含氮的无机盐；组成细胞膜、核酸和ATP需要含氮和含磷的无机盐；碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿中的重要成分等。

（2）许多种无机盐的离子对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用

有些无机盐离子是酶、激素或维生素的重要组成部分。如含锌的酶最多，已知有70多种酶的活性与锌有关；钾离子是多种酶的激活剂，对于植物内淀粉和蛋白质的合成以及对动物体内神经冲动的传导和肌肉收缩具有重要作用；铁参与组成血红蛋白、细胞色素等，还参与氧的运输和细胞呼吸中的电子传递过程；哺乳动物血液中必需含有一定量的钙盐，如果某个动物血液中钙盐的含量很低，就会出现抽搐。

3．维持生物体的平衡

体内平衡使细胞具有稳定的结构和功能，它是生物体维持正常代谢和生理活动的必要条件。体内平衡中有三个主要方面与无机盐含量的稳定密切相关。第一，渗透压平衡，细胞内外无机盐的含量是维持原生质渗透压的重要因素。第二，PH平衡，PH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响原生质组成物的所有特性以及细胞内发生的一切反应。例如，各种蛋白质对于PH的改变异常敏感，人体血浆PH降低0.5个单位，立即发生酸中毒。无机盐离子如HPO42-/H2PO4-和H2CO3/HCO3-

等组成重要的缓冲体系来调节并维持PH平衡。第三，离子平衡，动物细胞内外的Na+、K+、Ca2+的比例是相对稳定的，细胞膜外Na+浓度高、K+浓度低，细胞膜内则与此相反。Na+、K+这两种离子在细胞膜内外分布的稳定性，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。此外，在细胞膜外Na+多、Ca2+少时，神经细胞会失去稳定性，对于外来刺激会过于敏感。

4．无机盐的重要作用举例

（1）无机盐影响生物体的生命活动，调节机体的生命活动

如离子态的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、H-及其他离子OH-、HCO3-、SO42-、HPO43-等。油菜缺B会“花而不实”，Zn能促进生长素的合成。缺Zn会使植物得小叶病和丛叶。Fe能促进叶绿素的合成，缺Fe会使植物发生黄化现象。

与蛋白质结合的元素：如Fe2+：血红蛋白、细胞色素、固氮酶等；Cue2+：血蓝素，细胞色素、

氧化酶等；Zn：DNA聚合酶、RNA聚合酶；I：甲状腺球蛋白，这是一种含碘蛋白质，是人体内的碘库；Mn：精氨酸酶等多种酶。

微量调节元素：如B、Cr、Se、Ni等这些微量元素在构成有机物分子或某些生理过程中处于关键地位，是生命活动不可缺少的，也是不可替代的。

5．人体对部分无机盐的需求表

无机盐

Fe 功能

是血红蛋白、细胞色素及含铁酶类的成分

Ca 促进牙齿和骨骼生长，凝血作用，调节神经肌肉的敏感性等

P 构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素，促进酶的活动，莆成ATP Na 体液的主要组成成分，调节体液渗透压

K 使生长正常，保证肌肉功能能下正常，维持离子浓度平衡，调节体液渗透压

I Mg 是形成甲状腺激素的成分

参与构成叶绿素，与酶的活性有关，保证肌肉功能的正常

Cu 促进正常生长

1~3g 贫血症、卷毛综肝脏豆状、核变、合征

Mn Zn 正常生长所需

是若干跟消化有关的酶的结构

Cr 对胰岛素的生成是重要的

0.05~0.2mg 2.5~5mg 10~15mg 骨骼畸形

性病

运动失调

0.01~0.15g 0.2~0.4g 甲状腺肿大

惊厥

麻木症

2~4g 心律异常等

1.6~5.0g

1.2~2.7g

0.4~1.5g 骨骼畸形，痉挛

每日需要量

10~20mg 缺乏引起的疾病

缺铁性贫血症

过量引起的疾病

色素性肝变硬，铁质沉着病

白内障、胆结石、粥样硬化

侏儒症，生殖腺金属烟雾发烧症

功能受影响

非正常的葡萄糖

代谢

F

维持骨股长的结构，防止蛀牙

2mg

牙齿出现斑点