无机盐的生理功能(组成细胞的元素和化合物【知识点】)

无机盐的生理功能
知识点1
组成细胞的元素
1.大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
2.微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等;重要
3.主要元素:C、H、O、N、P、S
4.最基本元素:C[生物大分子的基本骨架,生命的核心元素]
5.生物大分子:碳链→单体[小]→多聚体[大]
6.鲜重最多的元素:O > C
7.干重最多的元素:C > O

8.生物界与非生物界元素组成的种类具有统一性,元素的相对含量具有差异性。

元素 地壳 细胞
O 48.60 65.0
Si 26.30 极少
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0

【思考】造成生物界与非生物界元素的相对含量具有差异性的原因?
知识点2
组成细胞的化合物

化合物 质量分数%
无机物 85~90
无机盐 1~1.5
有机物 蛋白质 7~10
脂质 1~2
糖类和核酸 1~1.5

知识点3
生命活动的承担者——蛋白质
(一)氨基酸
1.结构通式:

2.功能:氨基酸是蛋白质的基本单位
3.种类:组成蛋白质的氨基酸约20种。人体内有8种氨基酸是人体细胞不能合成、必须从环境中直接获取的,叫必需氨基酸,另外12种是人体细胞能够合成的氨基酸叫非必需氨基酸
4.结构特点:每种氨基酸至少都含有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH),并都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上,此外还连接一个氢原子和一个R基团,所以各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。如甘氨酸的R基是(-H),丙氨酸的R基是(-CH3)
(二)蛋白质的结构及其多样性
1.蛋白质的形成过程

2.计算

(1)多肽:N个氨基酸形成一条肽链则脱去(N-1)分子水,形成(N-1)个肽键(-NH-CO-),叫N肽
(2)蛋白质:N个氨基酸形成M条肽链则脱去(N-M)个水,形成(N-M)个肽键,至少有M个氨基或羧基,至少有(N+M)个氧原子;假如20种氨基酸的平均相对分子质量是a,则蛋白质的相对分子质量是Na-(N-M)18(注意二硫键)
3.蛋白质种类多样性的原因
(1)氨基酸种类不同
(2)数目成百上千
(3)排列顺序千变万化
(4)肽链的空间结构千差万别
【思考】蛋白质多样性的根本原因?
【answer】控制蛋白质合成的基因具有多样性。
4.蛋白质的功能
(1)结构物质,如肌肉、羽毛、蛛丝
(2)催化作用,如绝大多数酶
(3)运输作用,如血红蛋白、载体蛋白
(4)调节作用,如胰岛素降血糖
(5)免疫作用,如抗体
5.结构决定功能
变性:蛋白质空间结构被破坏,生物学活性就会丧失,例如:高温、强酸、强碱、重金属盐、紫外线。
【思考】蛋白质变性和消毒灭菌的关系?
知识点4
遗传信息的携带者——核酸
核酸是细胞内携带遗传信息(碱基排列顺序)的物质在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。

分类 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
组成单位
核苷酸
(8种)
 
脱氧(核糖)核苷酸 核糖核苷酸
彻底水解 含氮的碱基
(5种)
腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、 胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
五碳糖 脱氧核糖 核糖
磷酸 pi
组成元素 C、H、O、N、P
空间结构 两条链呈双螺旋 一般为单链
结构多样性 核苷酸的数目、排列顺序
功能 贮存、传递遗传信息;
绝大多数生物的遗传物质;
指导RNA的合成
某些病毒的遗传物质;
极少数的酶是RNA,例如rRNA;
翻译的模板,例如mRNA;
运输氨基酸的载体,例如tRNA
分布 主要分布于细胞核中;线粒体、叶绿体微量 主要分布于细胞质中,细胞核微量

【思考】10个碱基对最多可以贮存多少种遗传信息?核酸分子多样性和特异性原因?

知识点5
蛋白质与核酸的联系
1.中心法则:

2.基因表达过程中蛋白质、mRNA、DNA单体数目的对应关系:
DNA(基因)      mRNA        蛋白质
核苷酸数  ∶  核苷酸数  ∶  氨基酸数
        6      ∶        3        ∶     1
【注意】该比例不考虑内含子、非编码区、起始密码子之前和终止密码子及之后序列
3.

4.氨基酸脱水缩合的场所是核糖体

知识点6
细胞中的糖类和脂质
(一)细胞中的糖类

特点 分类
单糖 不能被水解 五碳糖:核糖(组成RNA);脱氧核糖(组成DNA)
六碳糖:(C6H12O6)葡萄糖(细胞的主要能源物质);果糖;半乳糖
二糖 水解后才能被吸收 麦芽糖:发芽的小麦等谷粒中较多
蔗  糖:甘蔗、甜菜中较多
乳  糖:动物的乳汁中较多
多糖 不甜;无还原性 淀粉:谷类的种子、变态根茎等储藏器官中多,是植物细胞的储能物质
纤维素:植物细胞壁的主要成分;棉花和麻类含量多
糖原:动物细胞的储能物质;如肝糖原、肌糖原等

        几种二糖的组成示意图
糖类的组成元素是C、H、O;常见多糖(淀粉、纤维素、糖原)的基本单位是葡萄糖
【思考】糖类都是能源物质吗?麦芽糖的分子式?
(二)细胞中的脂质

脂肪
C、H、O
良好的储能物质;绝热、保温;分布在脏器周围的脂肪还能缓冲、减压、保护内脏器官
磷脂
C、H、O、N、P
是构成细胞膜、细胞器膜、核膜的重要成分

固醇
C、H、O
胆固醇:是构成细胞膜的重要成分,并参与血液中脂质的运输
性激素:能促进动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成
维生素D:能促进人体对Ca、P的吸收

脂质的元素组成与糖类相比,C、H的含量高,O的含量低,所以同质量的脂质彻底氧化分解可以释放更多的能量;脂质通常不溶于水,溶于脂溶性有机溶剂。
知识点7
细胞中的水

种类 含量 生理功能
结合水 4.5% 细胞结构的重要组成成分
自由水 95.5% 细胞内的良好溶剂;参与多种生化反应;运输营养物质和代谢废物

一般地说,水是活细胞中含量最多的化合物;细胞中自由水与结合水的含量之比与新陈代谢旺盛程度正相关,与抗逆性反相关;两者可以相互转化;不同生物种类、不同器官、不同发育阶段含水量不同。
知识点8
细胞中的无机盐

生理功能 实例
细胞内某些复杂化合物的重要组成成分 血红蛋白含Fe2+;叶绿素含Mg2+;甲状腺激素含碘;P是ATP、磷脂、核酸的成分
维持细胞和生物体的生命活动 缺Ca2+会引起抽搐;Na+:细胞外液渗透压(兴奋,Na+内流);K+:细胞内液渗透压(静息,K+外流)(神经调节)
维持生物体的渗透压和酸碱平衡 药物溶剂生理盐水;生物材料加酸或碱pH值变化不大

将生物体焚烧后的灰烬就是无机盐,大多数以离子形式存在,含量少。
【思考】急性肠炎、大量出汗的人为啥补充淡盐水?
【思考】如何设计实验探究某一种元素是不是植物生长发育所必需的?
知识点9
检测还原糖等;观察核酸

试剂 常用材料 现象 注意事项
DNA
RNA
甲基绿
吡罗红
口腔上
皮细胞
核变绿
质变红
步骤:制片→水解→冲洗→染色→观察;
原理:盐酸(促进入、促分离),甲基绿、吡罗红(先混合、亲和力);
脂肪 苏丹Ⅲ
苏丹Ⅳ
花生子叶 橘黄色
红色
注意显微镜的使用方法;切片越薄越好;50%酒精洗去浮色
淀粉 碘液 马铃薯 蓝色 不能用碘离子
还原糖 斐林
试剂
苹果或梨 砖红色
沉淀
①材料要富含还原糖且色浅②还原糖:除多糖和蔗糖外都是是还原糖③斐林试剂(甲:0.1g/ml的NaOH;乙:0.05g/ml的CuSO4;蓝色)要现配现用,先等体积混合,再加到待测液中,最后水浴加热
蛋白质
(肽键)
双缩脲 豆浆
鸡蛋清
紫色 双缩脲试剂(A:0.1g/ml的NaOH;B:0.01g/ml的CuSO4;蓝色)是先A液1毫升,再B液4滴,使用方法和含量与斐林试剂不同。
双缩脲试剂
检测蛋白质
苏丹Ⅲ试剂
检测脂肪
斐林试剂
检测还原糖

人的口腔上皮细胞中DNA、RNA分布状况 洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA、RNA分布状况

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