高中生物《细胞的化学组成》文字素材 中图版必修1.docx

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高中生物《细胞的化学组成》文字素材中图版必修1

细胞的化学组成焦点1生物体的化学组成

一、原生质：

1.原生质＝构成生命的基本物质

2.原生质＝细胞膜＋细胞质＋细胞核

二、组成生物体的主要成分：

无机物

水、无机盐（氯化钠、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐）

有机物

大分子：

蛋白质、醣类、脂质、核酸

小分子：

胺基酸、单醣、甘油、脂肪酸、核苷酸、维生素

三、生物体内含量最多的四种元素：

C、H、O、N，总和＞96%

焦点2醣类

一、化学组成：

醣类（CH2O）n由碳、氢、氧三种元素化合而成，其中氢与氧原子的比例为2：

1，与水分子中氢与氧原子的比例一致，所以醣类又称为『碳水化合物』。

二、功能：

1.构成细胞的成分：

（1）植物的纤维素细胞壁、细菌的肽聚糖细胞壁、真菌的几丁质细胞壁、

节肢动物的几丁质外骨骼

（2）细胞代谢所需的碳源（例如：

葡萄糖、乳酸、柠檬酸）

2.产生能量：

醣类是生物体内进行生命活动的主要能源物质，供给能量＝4Kcal/g

三、种类：

（单醣、双醣、寡醣、多醣）

1.单醣：

含3～7个碳原子，为构成其他醣类的基本单位，也是生物体内最简单且最重要的醣类，在生物学上较重要的单醣为五碳醣和六碳醣。

三碳糖

呈直链状：

甘油醛是光合作用暗反应的中间产物

五碳糖

呈环状：

核糖（构成RNA），脱氧核糖（构成DNA）

六碳糖

呈环状：

（1）葡萄糖、果糖、半乳糖的分子式皆为C6H12O6→同分异构物

葡萄糖及其他单醣，可互相连接而组成双醣或多醣

（2）葡萄糖：

含量最多且最重要的单醣、细胞内基本的能量来源

葡萄糖：

直链状环状

血糖浓度降至正常浓度的一半时→引起昏迷现象

（3）半乳糖：

人脑中的醣类

2.双醣：

（双醣大多可溶于水→易被输送、易被水解为单醣）

（1）单醣＋单醣双醣（C12H22O11）＋水

（2）蔗糖、麦芽糖：

植物细胞中最重要的双醣

麦芽糖

麦芽糖＋水葡萄糖＋葡萄糖

萌发的种子含大量的麦芽糖（麦芽→制造啤酒和威士忌的原料）

蔗糖

蔗糖＋水葡萄糖＋果糖

蔗糖可在植物体内运输及储存（例如：

甘蔗、甜菜）

乳糖

乳糖＋水葡萄糖＋半乳糖

乳糖为动物细胞中最重要的双醣（乳糖多存于哺乳动物的乳汁中）

前期泌乳（初乳）含丰富抗体及乳糖→使新生儿有较佳抵抗力

双醣的形式：

以蔗糖为例，蔗糖由一分子的葡萄糖及一分子的果

糖脱去一分子的水而形成

3.寡醣：

（含3～10个单醣）

（1）热量低：

寡醣分子大于双醣，不易被人体消化吸收，故热量较低，不会增加糖尿病患者的负担

（2）甜度低：

寡醣的甜度只有蔗糖的30%～70%

（3）可改善便秘，促进肠内益菌的滋长

（4）与蛋白质结合成为醣蛋白→与细胞膜的功能及生理作用有关

（5）寡醣并非稀少的产物，许多植物如豆类、洋葱、牛蒡等，都含有天然寡醣。

4.多醣：

（C6H10O5）n．H2O

（1）由多个单醣分子化合所形成→动植物体内储存的养分

（2）由葡萄糖聚合而成：

结构性多醣→纤维素

储存性多醣→淀粉、肝糖

纤维素

（1）多条平行的葡萄糖链以氢键连结成『微纤维』再集结成纤维

（2）构成植物的细胞壁

（3）纤维素是植物体含量最多的有机物

淀粉

（1）植物体内最常见的多醣，储存于根、茎内，例如：

甘藷、马铃薯

（2）淀粉颗粒呈椭圆形，具同心圆环

肝糖

（1）分子量较大且分支较多

（2）储存于肝脏和肌肉组织内，又称为『动物淀粉』

洋菜

由半乳糖化合而成，存在于红藻（例如：

紫菜、石花菜、龙须菜）

几丁质

（1）含氮多醣类化合而成：

约由8000个单醣（N-乙酰-D-胺基葡萄糖）组成

（2）构成节肢动物的外骨骼、环节动物的刚毛、真菌的细胞壁

（3）人类无法消化，但可控制血液中的胆固醇含量→减少动脉硬化的机率

肽聚糖

构成原核生物的细胞壁（例如：

细菌和蓝绿藻的细胞壁）

试题范例

1.下列有关于葡萄糖的叙述，何者正确？

（A）生物体中葡萄糖的氧化是放能反应（B）果糖与葡萄糖的分子式不同，但是碳、氢、氧的原子数相同（C）葡萄糖是碳原子与水分子结合成的化合物

（D）葡萄糖是单醣，蔗糖是双醣，所以葡萄糖的分子量是蔗糖的一半【91学测】

【答案】（A）

【详解】（B）果糖与葡萄糖的分子式相同：

C6H12O6（C）醣类（CH2O）n所含H和O之比为2：

1，又称为『碳水化合物』（D）蔗糖（C12H22O11）＋水葡萄糖（C6H12O6）＋果糖（C6H12O6）。

2.人类的食衣住行与化学息息相关，下列叙述何者错误？

（A）碘液可用来检验淀粉分子的存在（B）大部分胃药中含有制酸剂，其成分可为NaHCO3或是Mg（OH）2（C）喝茶或喝咖啡会有提神的效果，是因为茶和咖啡都含有咖啡因的成分（D）棉花中纤维的组成单元结构与达克龙（合成纤维）的组成单元结构相同（E）蔗糖分子在酸性条件下，可以水解产生分子结构完全相同的两个单醣分子【94学测】

【答案】（D）（E）。

（D）纤维素是由葡萄糖（属于碳水化合物）组成的多醣，合成纤维是由碳氢化合物组成的聚合物（E）蔗糖是由葡萄糖和果糖构成，葡萄糖与果糖的分子结构不同。

焦点3蛋白质

1.蛋白质是生物体内含量最多的有机物，也是生物体内最多样性的分子，由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。

2.蛋白质大多由300～3000个胺基酸分子组成，构成蛋白质的胺基酸共有20种

（1）胺基酸以不同的种类、数目、排列顺序→构成不同的蛋白质

例如：

动物体约含3000种不同蛋白质，血红素含574个胺基酸分子

（2）胺基酸＝胺基＋羧基＋H＋R（侧链）

不同胺基酸各有其特别的R→带正电、负电、亲水性、疏水性

（3）一个胺基酸的-COOH与另一胺基酸的-NH2连接形成肽键而连结成『肽类』

寡肽：

由5～10个胺基酸构成

多肽：

由多个胺基酸连结而成的大分子

例如：

胰岛素由51个胺基酸联结而成

（4）胺基酸的种类、数量、排列顺序→直接影响蛋白质的结构与功能

（5）生物间的亲缘关系愈亲近→蛋白质的构造也愈相似

3.功能：

（1）构成体质：

激素、血红素、肌肉、骨骼、抗体、毛发

（2）构成酵素→执行或影响细胞的生理作用

（3）酸碱缓冲：

在酸中：

蛋白质中的-NH2吸收H＋变为-NH3＋（带正电荷）

在碱中：

蛋白质中的-COOH释出H＋变为-COO－（带负电荷）

（4）供给能量＝4Kcal/g（供能顺序：

醣类→脂质→蛋白质）

构造蛋白

（结构蛋白）

组成生物体细胞的成分

构成肌肉、皮膜、细胞骨架、

头发、角、羽毛、蜘蛛网、

结缔组织中的胶原蛋白、弹性蛋白

酵素蛋白

构成酵素

催化生物体内的生化反应

膜蛋白

细胞膜上的蛋白质

协助物质进出细胞

储存蛋白

储存胺基酸

卵中的蛋白质→以供胚胎发育之用

植物种子中的蛋白质→供胚萌发之用

运输蛋白

运输物质

血红素→运输氧气

细胞膜上的运输蛋白→行主动运输

激素蛋白

具协调作用

ex.胰岛素

→协助调节血液中葡萄糖的浓度

受体蛋白

组成受体

接受刺激，与激素结合

收缩蛋白

具运动功能

肌动蛋白、肌凝蛋白

防御蛋白

（免疫球蛋白）

构成抗体

对抗细菌与病毒

4.蛋白质可与非胺基酸分子结合成复合物：

（1）醣蛋白＝醣类＋蛋白质

（2）核蛋白＝核酸＋蛋白质

（3）血红素＝铁＋色素蛋白

5.形状：

（1）球蛋白：

呈圆球状（ex.血红素）

（2）纤维蛋白：

呈细丝状（ex.胶原蛋白）

6.结构：

（多肽链形成特定的立体结构→才能表现生理功能）

一级结构

（初级结构）

由许多胺基酸分子藉肽键连接而成的长链多肽分子

二级结构

（次级结构）

长链多肽链分子内以氢键相连而形成螺旋状（helix）或褶板状（sheet）（例如：

头发是由角蛋白形成螺旋状构造）

三级结构

多肽链中的胺基酸分子间藉化学键（双硫键）互相连接而形成特定的立体结构。

（蛋白质具三级结构→才能表现出其功能）

高温会破坏蛋白质三级结构→蛋白质变性、酵素失去功能

四级结构

由若干三级结构的多肽分子组合成的大蛋白质分子

例如：

血红素是由二对相同的多肽分子组成（2条α链＋2条β链）

每条多肽链含有一个血红素基（含可与氧分子结合的铁原子）

试题范例

1.下列化学分子式，何者为蛋白质？

（A）C5H10O5（B）C10H16O13N5P3（C）C18H36O2（D）C500H1400O120N75S2

【91指考】

【答案】（D）蛋白质：

含C、H、O、N、S元素，不含P

2.依照mRNA的序列合成蛋白质的过程称为什么？

（A）转录（B）转译（C）同化（D）异化【91指考】

【答案】（B）DNARNA蛋白质→构成体质、控制生理活动

焦点4脂质

一、中性脂：

1.中性脂为常见的脂质：

（1）在常温下呈固态者称为『脂肪』，例如：

肉类中的脂肪、猪油、牛油。

（2）在常温下呈液态者称为『油』，例如：

橄榄油、花生油。

2.一分子的中性脂，是由一个甘油分子和三个脂肪酸分子连结而成，故又称为『三酸甘油脂』。

（1）甘油和脂肪酸均含有碳、氢、氧三种元素。

（2）脂质中的三个脂肪酸可以相同，亦可不同，因此可形成不同种类的脂质。

（3）脂肪酸分子的碳氢键可储存丰富的化学能，氧化后可以提供细胞活动所需的能量。

饱和脂肪酸（硬脂酸）

不饱和脂肪酸（油酸）

动物体内的脂肪酸（饱和脂肪酸）

不具双键，分子间可紧密键结

→动物脂肪呈固态（ex.猪油）

植物种子内的脂肪酸（不饱和脂肪酸）

具有双键，分子呈弯曲状

→分子间无法紧密键结

→植物油呈液态（ex.花生油）

3.功能：

（1）供应能量＝9Kcal/g

（2）储存能量（脂肪和油都是生物体内储存能量的物质）

（3）脂肪形成脂肪球，储存在皮下的脂肪组织中→防止热量散失、维持体温

例如：

海生哺乳类的鲸、海豚、海豹，皮下脂肪特别厚→藉以保温

4.DHA：

（高度不饱和脂肪酸）

（1）增加神经细胞间的冲动传导

（2）除去体内多余的血脂肪→防止脂肪堆积于血管壁、避免高血压

二、磷脂：

1.构造：

磷脂＝一分子甘油＋一个含磷酸的分子（形成亲水性的头部）

＋二分子的脂肪酸（形成疏水性的尾部）

2.功能：

磷脂是细胞各种膜的主要成分，可以将细胞内部分隔成许多小区域，使各种不同的化学反应在细胞内特定的部位进行，而互不干扰。

三、固醇类：

由四个含碳的环组成（不具脂肪酸）

1.种类：

胆固醇、雄性和雌性荷尔蒙、肾上腺皮质素

2.构成类固醇荷尔蒙的重要原料（ex.性荷尔蒙）

3.胆固醇是构成动物的神经细胞与原生质膜的成分之一

4.血液中胆固醇过量→胆固醇积聚于动脉管壁

→造成血管硬化、心脏疾病、高血压、中风

5.植物不含胆固醇（植物组织中的类固醇称为植物醇）

四、蜡：

保护功能（ex.羊毛脂、植物角质层、蜂巢的蜂蜡）

试题范例

1.有关于脂质的叙述，下列何者正确？

（A）脂肪和油仅含C、H、O（B）不饱和脂肪酸含有双键（C）磷脂中，含磷有机物构成分子的厌水性头部（D）胆固醇是由三个含碳的环组成（E）生物细胞膜的主要成分为磷脂

【答案】（A）（B）（E）

【详解】（C）含磷有机分子的头部为亲水性（D）由四个含碳的环组成

焦点5核酸

一、组成：

1.核酸是由核苷酸连接而成的长链状化合物，含C、H、O、N、P元素。

2.核苷酸是由含氮碱基、磷酸、五碳糖所组成，核苷酸含碳、氢、氧、氮、磷等元素组成。

3.由于各核苷酸的种类、数目和连接