高中生物必修一知识体系.doc

模块 I 分子与细胞1.细胞的分子组成自由水定义：细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水 　　（1）特点：流动性强，易蒸发，加压可析离，是可以参与物质代谢过程的水 　　（2）生理功能：良好的溶剂（自由水是细胞内的良好溶剂，许多物质溶解在这部分水中） 各种生化反应的介质（细胞内的许多生物化学反应也都需要有水的参与，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） 是生化反应（如光合作用.呼吸作用）的原料参与物质运输（水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物，运送到排泄器官或者直接排出体外） 3）含量：约占细胞内全部水分的 95.5%　　自由水和结合水的区分不是绝对的，两者在一定条件下可以相互转化如血液凝固时，自由水就变成了结合水结合水定义：结合水是水在生物体和细胞内的存在状态之一,是吸附和结合在有机固体物质上的水,主要是依靠氢键与蛋白质的极性基(羧基和氨基)相结合形成的水胶体功能：（1）组成细胞和生物体结构的成分：水分子是极性分子，细胞内部一部分水主要以氢键的形式与蛋白质，多糖、磷脂等固体物质相结合，这部分水不蒸发、不能析离,失去了流动性和溶解性,是生物体的构成物。

如心脏，心肌含水量是 79%，和血液含水量差不多但其所含的水主要为结合水，故成坚实形态 （2）稳定大分子结构：结合水因离颗粒表面远近不同，受电场作用力的大小也不同，所以分为强结合水和弱结合水大家知道，生物大分子具有一定的空间构象，它们的许多功能都与构象的相互转化有关结合水是稳定大分子结构的必要因素现已证明，脱氧核糖核酸的双股螺旋，胶原蛋白的三股螺旋，胰岛素、红氧还素等蛋白质晶体结构的形成，蛋白质分子向折叠的转化，类脂双分子膜的稳定等等，无一不和结合水的存在有关 （3）在生物体系中，质子的传递对能量的转换起着十分重要的作用而结合水所形成的有序水的网络，为这种质子传递提供了必要的结构基础钠离子和钾离子的主动转移是重要的生命现象主动转移是指细胞内外的离子或溶质的一种抗电化学梯度的反常运动，通常用膜泵理论给以解释近年来，也有人从细胞内有序结构水对离子的排斥作用来讨论这一问题，并为实验所证实结合水对某些生物体系的代谢具有决定性的影响美国科学家克列格最近完成了一个很有说服力的实验他在一种小海虾上发现，随着水合程度的不同，可出现无代谢、限制性代谢、正常代谢三个阶段，并证明了不同的代谢状态与结合水密切相关结合水在肌肉收缩中的作用是圣乔治在 1972]年提出的。

他认为肌肉收缩是收缩蛋白肌球蛋白周围水结构的形成与破坏的过程其后不少实验都证实，在肌肉收缩过程中，水的状态确实发生着变化 （4）生命活动：老年医学与癌症是目前医学界最为关心的问题人们对水状态的研究也对此做出了有益的贡献年代初报道，一些肿癌组织中结合水量减少，水状态与正常组织不同显然这方面的研究不但与探讨肿瘤发生的机理有关，而且对其早期诊断亦可提供有意义的信息老年医学中关于衰老机制有着多种不同的解释蛋白质分子交叉结合产生冰结区，从而抑制代谢的观点，就是其中的一种它与细胞内水的状态不无联系而衰老过程中组织可塑性的衰减可能与蛋白质大分子结合水的能力有关低温生物学的研究有着重要的理论和实际意义在深低温条件下，细胞内结合水状态的改变，对生物活性的恢复能力有着直接的影响从以上的叙述不难看出，生物体系中结合水对于生命活动是十分重要的它不但对于阐明生命本质具有理论价值，而且可能对医学实践有所贡献此外，其研究成果还有可能广泛应用于食品加工、纺织、制革、冷冻、包藏等工业生产中可以预料，人们对于生命体系内水所进行的深入研究，必将结出丰硕的果实 （5）自由水和结合水的比较：在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多，而在休眠的种子和越冬的植物，生活在干旱和盐渍状况下的植物，结合水的含量相对较多。

碳骨架大多数有机化合物中，碳原子以单键或双键或叁键彼此连接形成的不成环的长链每一个单体都以若干个相连的碳原子构成基本的骨架，有许多单体连接成多聚体糖类分子通式：C n(H2O) 这只是表示大多数糖的通式符合这一通式的不一定都是糖类，是糖类也不一定都符合这一通式比如，脱氧核糖是糖类却不符合这一通式另外，还有符合这一公式的（如：甲醛 HCHO ,乙酸 CH3COOH）却不是糖类分类：单糖、二糖、低聚糖(寡糖)、多糖、复合糖五种单糖是糖类种结构最简单的一类，单糖分子含有许多亲水基团，易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，简单的单糖一般是含有 3-7 个碳原子的多羟基醛或多羟基酮，其组成元素是 C,H,O 葡萄糖、果糖、半乳糖等 葡萄糖是生命活动的主要能源物质，核糖是 RNA 的组成物质，脱氧核糖是 DNA 的组成物质葡萄糖、果糖的分子式都是：C 6H12O6，他们是同分异构体二糖是由两分子单糖脱水而成的糖苷，苷元是另一分子的单糖二糖水解后生成两分子的单糖如乳糖、蔗糖、麦芽糖 蔗糖和麦芽糖是能水解成单糖供能它们的分子式都是：C12H22O11也属于同分异构体低聚糖（寡糖）由 2-10 个单糖分子聚合而成。

水解后可生成单糖多聚糖由 10 个以上单糖分子聚合而成经水解后可生成多个单糖或低聚糖根据水解后生成单糖的组成是否相同，可以分为：（1）同聚多糖：由一种单糖组成，水解后生成同种单糖如阿拉伯胶、糖元、淀粉、纤维素等 淀粉和纤维素的表达式都是（C6H10O5）n但他们不是同分异构体，因为他们的 n 数量不同其中淀粉 n<纤维素 n （2）杂聚多糖：由多种单糖组成，水解后生成不同种类的单糖如粘多糖、半纤维素等 　　复合糖（complex carbohydrate，glycoconjugate）.糖类的还原端和蛋白质或脂质结合的产物脂质（脂类）定义：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂的化合物粗分1. 油脂(fat)即甘油三酯或称之为脂酰甘油(triacylglycerol)，是油和脂肪的统称一般将常温下呈液态的油脂称为油，而将其呈固态时称为脂肪脂肪是由甘油和脂肪酸脱水合成而形成的脂肪酸的羧基中的—OH 与甘油羟基中的—H 结合而失去一分子说，于是甘油与脂肪酸之间形成酯键，变成了脂肪分子脂肪和胆固醇均会在血管内壁上沉积而形成斑块，这样就会妨碍血流，产生心血管疾病。

也由于此，血管壁上有沉淀物，血管变窄，使肥胖症患者容易患上高血压等疾病油脂分布十分广泛，各种植物的种子、动物的组织和器官中都存有一定数量的油脂，特别是油料作物的种子和动物皮下的脂肪组织，油脂含量丰富人体内的脂肪约占体重的 10%~20%贮存能量和供给能量是脂肪最重要的生理功能1 克脂肪在体内完全氧化时可释放出 38kJ(9.3kcal)的能量，比 1 克糖原或蛋白质所释放的能量多两倍以上脂肪组织是体内专门用于贮存脂肪的组织，当机体需要能量时，脂肪组织细胞中贮存的脂肪可动员出来分解供给机体的需要此外，高等动物和人体内的脂肪，还有减少身体热量损失，维持体温恒定，减少内部器官之间摩擦和缓冲外界压力的作用 　　2. 类脂(lipids)包括磷脂(phospholipids)，糖脂(glycolipid)和胆固醇及其酯(cholesterol and cholesterol ester)三大类①磷脂是含有磷酸的脂类，包括由甘油构成的甘油磷脂(phosphoglycerides)与由鞘氨醇构成的鞘磷脂(sphingomyelin)在动物的脑和卵中，大豆的种子中，磷脂的含量较多②糖脂是含有糖基的脂类。

③还有，胆固醇及甾类化合物(类固醇)等物质主要包括胆固醇、胆酸、性激素及维生素 D 等这些物质对于生物体维持正常的新陈代谢和生殖过程，起着重要的调节作用另外，胆固醇还是脂肪酸盐和维生素 D3 以及类固醇激素等的合成原料，对于调节机体脂类物质的吸收，尤其是脂溶性维生素(A，D，E，K)的吸收以及钙、磷代谢等均起着重要作用这三大类类脂是生物膜的重要组成成分，构成疏水性的“屏障”(barrier)，分隔细胞水溶性成分及将细胞划分为细胞器/核等小的区室，保证细胞内同时进行多种代谢活动而互不干扰，维持细胞正常结构与功能等蛋白质定义及概述蛋白质是一种复杂的有机化合物，旧称“朊（ruǎn)” 食入的蛋白质在体内经过消化被水解成氨基酸被吸收后，重新合成人体所需蛋白质，同时新的蛋白质又在不断代谢与分解，时刻处于动态平衡中因此，食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例，关系到人体蛋白质合成的量，尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优育、老年人的健康长寿，都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系蛋白质的结构蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子一级结构：蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，以及二硫键的位置二级结构：蛋白质分子局区域内，多肽链沿一定方向盘绕和折叠的方式。

三级结构：蛋白质的二级结构基础上借助各种次级键卷曲折叠成特定的球状分子结构的空间构象四级结构：多亚基蛋白质分子中各个具有三级结构的多肽链，以适当的方式聚合所形成的蛋白质的三维结构蛋白质的性质①具有两性②可发生水解反应③溶水具有胶体的性质④加入电解质可产生盐析作用 　　少量的盐（如硫酸铵、硫酸钠等）能促进蛋白质的溶解，如向蛋白质水溶液中加入浓的无机盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低，而从溶液中析出，这种作用叫做盐析这样盐析出的蛋白质仍旧可以溶解在水中，而不影响原来蛋白质的性质，因此盐析是个可逆过程．利用这个性质，采用盐析方法可以分离提纯蛋白质．⑤蛋白质的变性：在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来．这种凝结是不可逆的，不能再使它们恢复成原来的蛋白质．蛋白质的这种变化叫做变性蛋白质变性后，就失去了原有的可溶性，也就失去了它们生理上的作用．因此蛋白质的变性凝固是个不可逆过程．⑥颜色反应：蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应．例如在鸡蛋白溶液中滴入浓硝酸，则鸡蛋白溶液呈黄色．这是由于蛋白质（含苯环结构）与浓硝酸发生了颜色反应的缘故．还可以用双缩脲试剂对其进行检验,该试剂遇蛋白质变紫.⑦蛋白质在灼烧分解时，可以产生一种烧焦羽毛的特殊气味。

利用这一性质可以鉴别蛋白质．蛋白质的生理功能1、构造人的身体：人体的每个组织：毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等都是由蛋白质组成，所以说蛋白质对人的生长发育非常重要 　　 比如大脑发育的特点是一次性完成细胞增殖，人的大脑细胞的增长有二个高峰期第一个是胎儿三个月的时候；第二个是出生后到一岁，特别是 0---6 个月的婴儿是大脑细胞猛烈增长的时期到一岁大脑细胞增殖基本完成，其数量已达成人的 9/10所以 0 到 1 岁儿童对蛋白质的摄入要求很有特色，对儿童的智力发展尤关重要2、修补人体组织3、维持肌体正常的新陈代谢和各类物质在体内的输送载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的可以在体内运载各种物质比如血红蛋白—输送氧（红血球更新速率 250 万/秒） 、脂蛋白—输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等4、白蛋白：维持机体内的渗透压的平衡及体液平衡5、维持体液的酸碱平衡 　　6、免疫细胞和免疫蛋白：有白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体（免疫球蛋白） 、补体、干扰素等七天更新一次当蛋白质充足时，这个部队就很强，在需要时，数小时内可以增加 100 倍 　　7、构成人体必需的催化和调节功能的各种酶。

8、激素的主要原料具有调节体内各器官的生理活性胰岛素是由 51 个氨基酸分子合成生长素是由 191 个氨基酸分子合成9、构成神经递质乙酰胆碱、五羟色氨等维持神经系统的正常功能：味觉、视觉和记忆10、胶原蛋白：占身体蛋白质的 1/3，生成结缔组织，构成身体骨架如骨骼、血管、韧带等，决定了皮肤的弹性，保护大脑（在大脑脑细胞中，很大一部分是胶原细胞，。