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走近生物:修订间差异
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===== 从生物圈到细胞 ===== |
===== 从生物圈到细胞 ===== |
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'''细胞(Cell)'''是生物体结构和功能的基本单位。 |
'''{{w|细胞}}(Cell)'''是生物体结构和功能的基本单位。 |
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; 生命活动离不开细胞 |
; 生命活动离不开细胞 |
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; 生命系统的结构层次 |
; 生命系统的结构层次 |
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细胞是地球上最基本的'''生命系统(Life system)'''。 |
细胞是地球上最基本的'''{{w|生命系统理论|生命系统}}(Life system)'''。 |
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===== 细胞的多样性和统一性 ===== |
===== 细胞的多样性和统一性 ===== |
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制作细胞装片一般有如下几种方法: |
制作细胞装片一般有如下几种方法: |
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* '''压片法''':将疏松的材料压散成云雾状,进行观察。 |
* '''压片法''':将疏松的材料压散成云雾状,进行观察。 |
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* '''装片法''':对于微小生物或大型生物的部分细胞 |
* '''装片法''':对于微小生物或大型生物的部分细胞(如人的口腔上皮细胞),可以直接装片观察。 |
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* '''切片法''':将较大或较硬的材料切片后进行观察。 |
* '''切片法''':将较大或较硬的材料切片后进行观察。 |
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* '''涂片法''':一般用于对血细胞的观察。 |
* '''涂片法''':一般用于对血细胞的观察。 |
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第52行: | 第52行: | ||
; 原核细胞和真核细胞 |
; 原核细胞和真核细胞 |
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根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核,把细胞分为'''原核细胞(Procaryotic cell)'''和'''真核细胞(Eucaryotic cell)'''两大类。细菌中的绝大多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。 |
根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核,可以把细胞分为'''{{w|原核细胞}}(Procaryotic cell)'''和'''{{w|真核细胞}}(Eucaryotic cell)'''两大类。细菌中的绝大多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。 |
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; 细胞学说建立的过程 |
; 细胞学说建立的过程 |
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'''细胞学说(Cell theory)'''是通过对动植物细胞研究而揭示细胞统一性和生物结构统一性的学说。 |
'''{{w|细胞学说}}(Cell theory)'''是通过对动植物细胞研究而揭示细胞统一性和生物结构统一性的学说。 |
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# 细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。 |
# 细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。 |
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# 细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。 |
# 细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。 |
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# 新细胞可以从老细胞中产生。 |
# 新细胞可以从老细胞中产生。 |
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1543年,安德雷亚斯·维萨里(拉丁语:{{lang|la|Andreas Vesalius}},荷兰语:{{lang|nl|Andries van Wesel}},1514.12.31-1564.10. |
1543年,{{w|安德雷亚斯·维萨里}}(拉丁语:{{lang|la|Andreas Vesalius}},荷兰语:{{lang|nl|Andries van Wesel}},1514.12.31-1564.10.15)发表了{{w|人体的构造|《人体的构造》}}({{lang|la|De humani corporis fabrica}}),揭露了人体在{{w|器官}}(Organ)水平的构造。马里·弗朗索瓦·沙维尔·比夏({{lang|fr|Marie François Xavier Bichat}},1771.11.14-1802.7.22)指出器官由低一层次的结构——{{w|组织 (生物学)|组织}}(英语:Tissue,法语:{{lang|fr|Tissu}})组成。 |
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1665年,罗伯特· |
1665年,{{w|罗伯特·胡克}}(Robert Hooke,1635.7.28-1703.3.3)命名了“细胞”,成为第一个观察到细胞的人。不久,{{w|安東尼·范·列文虎克|安东尼·范‧列文虎克}}(Antonie van Leeuwenhoek,1632.10.24-1723.8.26)观察到了不同形态的细菌、红细胞、精子等,成为了第一个观察到活细胞的人。马尔塞洛·马尔比基(Marcello Malpighi,1628.3.10-1694.11.29)广泛观察了动植物的微观结构。 |
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植物学家马蒂亚斯·雅各布·施莱登(Matthias Jakob Schleiden,1804.4.5-1881.6.23)和动物学家 |
植物学家{{w|馬蒂亞斯·雅各布·施萊登|马蒂亚斯·雅各布·施莱登}}(Matthias Jakob Schleiden,1804.4.5-1881.6.23)和动物学家{{w|泰奥多尔·施万}}(Theodor Schwann,1810.12.7-1882.1.11)分别于1838年和1839年提出了细胞学说。 |
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{{q|现在,我们已经推倒了分隔动植物界的巨大屏障。}} |
{{q|现在,我们已经推倒了分隔动植物界的巨大屏障。}} |
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卡尔·威廉·冯·耐格里(Carl Wilhelm von Nägeli,1817.3.26/27-1891.5.10)发现新细胞的产生是细胞分裂的结果。1858年,鲁道夫·路德维希·卡尔· |
卡尔·威廉·冯·耐格里(Carl Wilhelm von Nägeli,1817.3.26/27-1891.5.10)发现新细胞的产生是细胞分裂的结果。1858年,{{w|鲁道夫·菲尔绍|鲁道夫·路德维希·卡尔·菲尔绍}}(Rudolf Ludwig Carl Virchow,1821.10.13-1902.9.5)总结出“细胞分裂产生新细胞”: |
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{{q|{{ruby|所有的细胞都来源于先前存在的细胞。|{{lang|la|Omnis cellula e cellula.}}}}}} |
{{q|{{ruby|所有的细胞都来源于先前存在的细胞。|{{lang|la|Omnis cellula e cellula.}}}}}} |
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同自然界的许多物体一样,细胞也是由分子组成的。细胞为什么能表现出生命的特征?是组成它的分子有什么特殊之处吗?这些分子在非生命物体中能不能找到?组成这些分子的元素,在非生命物体中能不能找到?这些分子又是怎样构成细胞的呢? |
同自然界的许多物体一样,细胞也是由分子组成的。细胞为什么能表现出生命的特征?是组成它的分子有什么特殊之处吗?这些分子在非生命物体中能不能找到?组成这些分子的元素,在非生命物体中能不能找到?这些分子又是怎样构成细胞的呢? |
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{{q|阐明生命现象的规律,必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。|邹承鲁(1923.5.17-2006.11.23)}} |
{{q|阐明生命现象的规律,必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。|{{w|邹承鲁}}(1923.5.17-2006.11.23)}} |
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===== 细胞中的元素和化合物 ===== |
===== 细胞中的元素和化合物 ===== |
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; 组成细胞的元素 |
; 组成细胞的元素 |
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* '''最基本元素 |
* '''最基本元素''',亦称'''核心元素''':C |
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* '''基本元素 |
* '''基本元素''':C、H、O、N |
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* '''主要元素 |
* '''主要元素''':C、H、O、N、P、S |
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* '''大量元素 |
* '''大量元素''':C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg |
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* '''微量元素 |
* '''微量元素''':Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等 |
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若以'''鲜重'''计,则细胞含量最大的元素前四位依次为O、C、H、N;若以'''干重'''计,则依次为C、O、N、H。在细胞中,氢原子数量最多。 |
若以'''鲜重'''计,则细胞含量最大的元素前四位依次为O、C、H、N;若以'''干重'''计,则依次为C、O、N、H。在细胞中,氢原子数量最多。 |
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第99行: | 第99行: | ||
'''实验:检验生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质'''{{note|若用大豆作为实验对象,则需提前浸泡;若用蛋清,则需先稀释。}} |
'''实验:检验生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质'''{{note|若用大豆作为实验对象,则需提前浸泡;若用蛋清,则需先稀释。}} |
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还原 |
{{w|还原糖}}可与{{w|斐林试剂}}(Fehling's reagent){{note|0.1g/mL的<chem>NaOH</chem>溶液与0.05g/mL的<chem>CuSO4</chem>溶液'''等量混合'''的混合物,使用时要'''现配现用、水浴加热'''。}}先生成棕色的混合物,再生成砖红色沉淀,即氧化亚铜(<chem>Cu2O</chem>)。 |
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苏丹 |
{{w|苏丹红}}染剂可将脂肪染色。苏丹III为橘黄色,苏丹IV则为红色。过程中需用体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色。 |
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双缩脲试剂(Biuret |
{{w|双缩脲试剂}}(Biuret reagent){{note|0.1g/mL的<chem>NaOH</chem>溶液与0.01g/mL的<chem>CuSO4</chem>溶液的混合物。}}可与蛋白质生成紫色络合物。不可用于检验二肽。 |
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===== 生命活动的主要承担者——蛋白质 ===== |
===== 生命活动的主要承担者——蛋白质 ===== |
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第111行: | 第111行: | ||
; 氨基酸及其种类 |
; 氨基酸及其种类 |
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'''氨基酸(Amino acid)'''是组成蛋白质的基本单位。每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(<chem>—NH2</chem>)和一个羧基(<chem>-COOH</chem>)。在评价蛋白质食品的营养价值时,主要依据是其所含必需氨基酸的种类与数量。 |
'''{{w|氨基酸}}(Amino acid)'''是组成蛋白质的基本单位。每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(<chem>—NH2</chem>)和一个羧基(<chem>-COOH</chem>)。在评价蛋白质食品的营养价值时,主要依据是其所含必需氨基酸的种类与数量。 |
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; 蛋白质结构及其多样性 |
; 蛋白质结构及其多样性 |
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一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基相连接,脱去一分子水(即脱水缩合)形成肽键(<chem> |
一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基相连接,脱去一分子水(即脱水缩合)形成{{w|肽键}}(<chem>—NH—CO —</chem>)。多个由氨基酸缩合而成的链状的{{w|多肽}}可以盘曲、折叠,并可能由两个{{w|巯基}}(<chem>—SH</chem>)脱去两个氢原子形成{{w|二硫键}}(<chem>—S-S —</chem>)而相连,形成有一定空间结构的蛋白质。氨基酸排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式的差异造就了蛋白质结构的多样性。组成肽链后的氨基酸单体也叫“氨基酸残基”。 |
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; 蛋白质的功能 |
; 蛋白质的功能 |
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第128行: | 第128行: | ||
===== 遗传信息的携带者——核酸 ===== |
===== 遗传信息的携带者——核酸 ===== |
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核酸包括 |
核酸包括'''{{w|脱氧核糖核酸}}(Deoxyribonucleic acid,DNA)'''和'''{{w|核糖核酸}}(Ribonucleic acid,RNA)''' |
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核酸是细胞内携带遗传信息的物质,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。 |
核酸是细胞内携带遗传信息的物质,在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。 |
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第138行: | 第138行: | ||
'''实验:观察DNA和RNA在细胞中的分布''' |
'''实验:观察DNA和RNA在细胞中的分布''' |
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{{w|甲基绿}}(Methyl Green,CI 42585)使DNA呈现'''绿色''',{{ruby|吡|bì}}罗红使RNA呈现'''红色'''{{note|由于甲基绿和吡罗红均为竞争性染色剂,所以一般不分开使用,且现配现用,放入'''棕色瓶'''中保存。}}盐酸能改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,且使染色体中的DNA与蛋白质分离。 |
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核酸是由'''核苷酸(Nucleotide)'''连接而成的长链。一个核苷酸是由一分子的'''含氮碱基'''、一分子'''五碳糖'''和一分子'''磷酸'''组成的。根据五碳糖的不同,可以将核苷酸分为'''脱氧核糖核苷酸(脱氧核苷酸)'''和'''核糖核苷酸'''。DNA由两条脱氧核苷酸链构成,RNA由一条核糖核苷酸链构成。DNA与RNA各有4种碱基。DNA碱基为'''腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(C)、胞嘧啶(G)'''。RNA碱基为'''腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(C)、胞嘧啶(G)'''。其中共用的碱基为A、C、G。DNA具有特异性、多样性。 |
核酸是由'''{{w|核苷酸}}(Nucleotide)'''连接而成的长链。一个核苷酸是由一分子的'''含氮碱基'''、一分子'''五碳糖'''和一分子'''磷酸'''组成的。根据五碳糖的不同,可以将核苷酸分为'''脱氧核糖核苷酸(脱氧核苷酸)'''和'''核糖核苷酸'''。DNA由两条脱氧核苷酸链构成,RNA由一条核糖核苷酸链构成。DNA与RNA各有4种碱基。DNA碱基为'''腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(C)、胞嘧啶(G)'''。RNA碱基为'''腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(C)、胞嘧啶(G)'''。其中共用的碱基为A、C、G。DNA具有特异性、多样性。 |
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===== 细胞中的糖类和脂质 ===== |
===== 细胞中的糖类和脂质 ===== |
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第150行: | 第150行: | ||
糖类分子都是由'''C、H、O'''三种元素构成的,又称“碳水化合物”。 |
糖类分子都是由'''C、H、O'''三种元素构成的,又称“碳水化合物”。 |
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'''单糖'''是不能水解的糖类, |
'''{{w|单糖}}(Monosaccharides)'''是不能水解的糖类,以糖分子内含有碳原子的数量来归类。通常有三至七个碳原子。 |
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'''二糖'''是由两分子单糖脱水缩合而成的糖类,必须被水解才能被细胞吸收。 |
'''{{w|双糖}}'''('''Disaccharide''',亦称'''二糖''')是由两分子单糖脱水缩合而成的糖类,必须被水解才能被细胞吸收。 |
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常见的二糖有: |
常见的二糖有: |
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* '''蔗糖(Sucrose)''':由一分子果糖和一分子葡萄糖缩合而成。 |
* '''{{w|蔗糖}}(Sucrose)''':由一分子果糖和一分子葡萄糖缩合而成。 |
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* '''麦芽糖(Maltose)''':由两分子葡萄糖缩合而成 |
* '''{{w|麦芽糖}}(Maltose)''':由两分子葡萄糖缩合而成 |
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* '''乳糖(Lactose)''':由一分子半乳糖和一分子葡萄糖缩合而成。 |
* '''{{w|乳糖}}(Lactose)''':由一分子半乳糖和一分子葡萄糖缩合而成。 |
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蔗糖是生活中最常见的二糖。 |
蔗糖是生活中最常见的二糖。 |
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'''寡糖(Oligosaccharide)'''也称“低聚糖”或“寡聚糖”,是由2-10个单糖分子相连形成的糖分子,是处于二糖与多糖之间的糖类。 |
'''{{w|寡糖}}(Oligosaccharide)'''也称“低聚糖”或“寡聚糖”,是由2-10个单糖分子相连形成的糖分子,是处于二糖与多糖之间的糖类。 |
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生物体内的糖类大多数以多糖的形式存在。同种多糖不互为同分异构体。 |
生物体内的糖类大多数以多糖的形式存在。同种多糖不互为同分异构体。 |
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多糖主要包括: |
多糖主要包括: |
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* '''淀粉(Starch)''':植物体内的储能物质,不溶于水。 |
* '''{{w|淀粉}}(Starch)''':植物体内的储能物质,不溶于水。 |
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* '''糖原(Glycogen)''':动物体内的储能物质,1g糖原氧化分解释放17kJ的能量。 |
* '''{{w|糖原}}(Glycogen)''':动物体内的储能物质,1g糖原氧化分解释放17kJ的能量。 |
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* '''纤维素(Cellulose)''':与果胶共同构成植物细胞壁,不溶于水,难以消化。 |
* '''{{w|纤维素}}(Cellulose)''':与果胶共同构成植物细胞壁,不溶于水,难以消化。 |
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淀粉是最常见的多糖。 |
淀粉是最常见的多糖。 |
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第193行: | 第193行: | ||
水在细胞中以两种形式存在: |
水在细胞中以两种形式存在: |
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'''结合水'''是少数被纤维素、淀粉、蛋白质、葡萄糖、氨基酸等清水分子及其离子物质以氢键、静电引力吸附的水。大约占细胞内全部水分的4.5%。 |
* '''结合水'''是少数被纤维素、淀粉、蛋白质、葡萄糖、氨基酸等清水分子及其离子物质以氢键、静电引力吸附的水。大约占细胞内全部水分的4.5%。 |
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'''自由水'''是以游离形式存在,可以自由流动的水。 |
* '''自由水'''是以游离形式存在,可以自由流动的水。 |
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; 水的生物学功能 |
; 水的生物学功能 |
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# 有较强的内聚力和表面张力。例子:植物导管中连续而不断裂的水柱。 |
# 有较强的内聚力和表面张力。例子:植物导管中连续而不断裂的水柱。 |
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# 有较大的比热与蒸发热。 |
# 有较大的比热与蒸发热。 |
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# 结合水的存在可保证多种亲水大分子的结构稳定。例 |
# 结合水的存在可保证多种亲水大分子的结构稳定。例如,蛋白质失去结合水易发生凝聚沉淀而变性。 |
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# 是细胞中良好的溶剂。 |
# 是细胞中良好的溶剂。 |
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# 保证生物膜等细胞结构的稳定。 |
# 保证生物膜等细胞结构的稳定。 |