蘇教版必修1組成生物體的化學(xué)元素及化合物【知識概要】生物體的生命活動(dòng)都有共同的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要是指組成生物體的化學(xué)元素和化合物是大體相同的。一、組成生物體的化學(xué)元素組成生物體的化學(xué)元素有二十多種，它們在生物體內(nèi)的含量不同。含量占生物體總質(zhì)量的萬分之一以上的元素，稱大量元素，如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。生物生活所必需，但是需要量卻很少的一些元素，稱微量元素，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。這些化學(xué)元素對生物體都有重要作用。組成生物體的二十多種化學(xué)元素，在無機(jī)自然界都可以找到，沒有一種化學(xué)元素是生物所特有的。這個(gè)事實(shí)說明，生物界和非生物界具有統(tǒng)一性。二、組成生物體的化合物（－）糖類1．生物學(xué)功能糖類參與細(xì)胞組成，是生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì)。2．組成元素及種類糖類的組成元素為C、H、O，分單糖、寡糖、多糖三類。單糖是不能水解的最簡單的糖類，其分類中只含有一個(gè)多羥基醛或一個(gè)多羥基酮，如葡萄糖、果糖、核糖、脫氧核糖。葡萄糖和果糖都是含6個(gè)碳原子的己糖，分子式都是C6H12O6，但結(jié)構(gòu)式不同，在化學(xué)上叫做同分異構(gòu)體。核糖（C5H10O5）和脫氧核糖（C5H10O4）都是含有5個(gè)碳原子的戊糖，兩者都是構(gòu)成生物遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）的重要組成成分。寡糖（低聚糖）是由少數(shù)幾個(gè)（1個(gè)以內(nèi)）單糖分子脫水縮合而得的糖。常見的是含有2個(gè)單糖單位的雙糖，如植物細(xì)胞內(nèi)的蔗糖、麥芽糖，動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的乳糖，存在于藻類細(xì)菌、真菌和某些昆蟲細(xì)胞內(nèi)的海藻糖等。多糖是由多個(gè)單糖縮聚而成鏈狀大分子，與單糖、雙糖不同，一般不溶于水，從而構(gòu)成貯藏形式的糖，如高等植物細(xì)胞內(nèi)的淀粉，高等動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的糖元。纖維素是植物中最普遍的結(jié)構(gòu)多糖。（二）蛋白質(zhì)1．生物學(xué)功能蛋白質(zhì)具有催化作用、運(yùn)輸作用和貯存作用、結(jié)構(gòu)和機(jī)械支持作用、收縮或運(yùn)動(dòng)功能、免疫防護(hù)功能、調(diào)節(jié)作用。2．組成元素和基本組成單位蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N四種元素組成，多數(shù)還含有S?；窘M成單位是氨基酸，組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種，都是L型的α氨基酸。氨基酸與氨基酸之間可以發(fā)生縮合反應(yīng)，形成的鍵為肽鍵。肽是兩個(gè)以上氨基酸連接起來的化合物。兩個(gè)氨基酸連接起來的肽叫二肽，三個(gè)氨基酸連接起來的肽叫三肽，多個(gè)氨基酸連接起來的肽叫多肽。多肽都有鏈狀排列的結(jié)構(gòu)，叫多肽鏈。蛋白質(zhì)就是由一條多肽鏈或幾條多肽鏈集合而成的復(fù)雜的大分子。3．結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。在蛋白質(zhì)分子中，不同氨基酸以一定數(shù)目和排列順序編合形成的多肽鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分子的高級結(jié)構(gòu)決定于它的一級結(jié)構(gòu)，其天然構(gòu)象（四級結(jié)構(gòu)）是在一定條件下的熱力學(xué)上最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。4．變性蛋白質(zhì)受到某些物理或化學(xué)因素作用時(shí)引起生物活性的喪失、溶解度降低以及其他物理化學(xué)因素的改變，這種變化稱為蛋白質(zhì)的變性。變性的實(shí)質(zhì)是由于維持高級結(jié)構(gòu)的次級鍵遭到破壞而造成的天然構(gòu)象的解體，但未涉及共價(jià)鍵的破壞。有些變性是可逆的（能復(fù)性），有些則不可逆。（三）核酸1．生物學(xué)功能核酸是遺傳信息的載體，存在于每一個(gè)細(xì)胞中。核酸也是一切生物的遺傳物質(zhì)，對于生物體的遺傳性、變異性和蛋白質(zhì)的生物合成有極其重要的作用。2．種類核酸分DNA和RNA兩大類。所有生物細(xì)胞都含有這兩大類核酸（病毒只含有DNA或RNA）。3．組成元素及基本組成單位核酸是由C、H、O、N、P等元素組成的高分子化合物。其基本組成單位是核苷酸。每個(gè)核酸分子是由幾百個(gè)到幾千個(gè)核苷酸互相連接而成的。每個(gè)核苷酸含一分子堿基、一分子戊糖（核糖或脫氧核糖）及一分子的磷酸組成。5’﹣腺瞟吟核苷酸（5’﹣AMP）3’﹣胞嘧啶脫氧核苷酸（3’﹣dCMP）DNA的堿基有四種（A、T、G、C），RNA的堿基也有四種（A、U、G、C）。這五種堿基的結(jié)構(gòu)式如下圖所示：DNA中堿基的百分含量一定是A＝T、G＝C，不同種生物的堿基含量不同。RNA中A﹣U、G﹣C之間并沒有等當(dāng)量的關(guān)系。腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）胞嘧啶（C）4．結(jié)構(gòu)DNA一級結(jié)構(gòu)中核苷酸之間唯一的連接方式是3’、5’﹣磷酸二酯鍵，如下圖所示。所以DNA的一級結(jié)構(gòu)是直線形或環(huán)形的結(jié)構(gòu)。DNA的二級結(jié)構(gòu)是由兩條反向平行的多核音酸鏈繞同一中心軸構(gòu)成雙螺旋結(jié)構(gòu)。（四）脂類脂類是生物體內(nèi)一大類重要的有機(jī)化合物，由C、H、O三種元素組成，有的（如卵磷脂）含有N、P等元素，不溶于水，但溶于乙醚、苯、氯仿和石油醚等有機(jī)溶劑。1．生物學(xué)功能脂類是構(gòu)成生物膜的重要成分；是動(dòng)植物的貯能物質(zhì)；在機(jī)體表面的脂類有防止機(jī)械損傷和水分過度散失的作用；脂類與其他物質(zhì)相結(jié)合，構(gòu)成了細(xì)胞之間的識別物質(zhì)和細(xì)胞免疫的成分；某些脂類具有很強(qiáng)的生物活性。2．種類（l）脂肪也叫中性脂，一種脂肪分子是由一個(gè)甘油分子中的三個(gè)羥基分別與三個(gè)脂肪酸的末端羥基脫水連成酯鍵形成的。脂肪是動(dòng)植物細(xì)胞中的貯能物質(zhì)，當(dāng)動(dòng)物體內(nèi)直接能源過剩時(shí)，首先轉(zhuǎn)化成糖元，然后轉(zhuǎn)化成脂肪。在植物體內(nèi)就主要轉(zhuǎn)化成淀粉，有的也能轉(zhuǎn)化成脂肪。（2）類脂包括磷脂和糖脂，這兩者除了包含醇、脂肪酸外，還包含磷酸、糖類等非脂性成分。含磷酸的脂類衍生物叫做磷酯，含糖的脂類衍生物叫做糖脂。磷脂和糖脂都參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)特別是膜結(jié)構(gòu)的形成，是脂類中的結(jié)構(gòu)大分子。（3）固醇又叫甾醇，是含有四個(gè)碳環(huán)和一個(gè)羥基的烴類衍生物，是合成膽汁及某些激素的前體，如腎上腺皮質(zhì)激素、性激素。有的固醇類化合物在紫外線作用下會(huì)變成維生素D。在人和動(dòng)物體內(nèi)常見的固醇為膽固醇。（五）水和無機(jī)鹽1．水水是細(xì)胞的重要成分，一般發(fā)育旺盛的幼小細(xì)胞中含水量較大，生命活力差的細(xì)胞組織中含水量較小，休眠的種子和孢子中含水量一般低于10％。水的作用有：水是代謝物質(zhì)的良好溶劑，水是促進(jìn)代謝反應(yīng)的物質(zhì)，水參與原生質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成，水有調(diào)節(jié)各種生理作用的功能。2．無機(jī)鹽它在體內(nèi)通常以離子狀態(tài)存在