第2章組成細胞的分子知識清單一、細胞中的元素和化合物1.生物界與無機自然界的統一性和差異性①統一性：組成細胞的化學元素，在無機自然界中都能找到，沒有一種化學元素為細胞所特有。②差異性：細胞中各種元素的相對含量與無機自然界的大不相同。2組成細胞的元素①最基本元素：C②基本元素：C、H、O、N③主要元素：C、H、O、N、P、S④大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。⑤微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。⑥質量分數最大的元素：O（鮮重下含量最多的是水）數量最多的元素：H⑦在組成人體細胞的元素中，占鮮重百分比前四位的依次是O>C>H>N；占干重百分比前四位的依次是C>O>N>H。⑧微量元素在生物體內含量很少，卻是不可缺少的。3組成細胞的化合物①細胞中的元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白質、核酸、糖類、脂質等。②細胞內含量最多的化合物是水，含量最多的有機化合物是蛋白質。4檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質①還原糖的檢測和觀察注意：

斐林試劑需現配現用，等量混勻，反應需要水浴加熱。常見的還原糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、麥芽糖、乳糖等。②脂肪的檢測和觀察(1)檢測原理：脂肪+蘇丹Ⅲ染液→橘黃色。(2)檢測步驟及結論③蛋白質的檢測和觀察(1)檢測原理：蛋白質+雙縮脲試劑?紫色。(2)檢測步驟和結論注意：

(1)該顏色反應是在堿性條件下，肽鍵與雙縮脲試劑中Cu2+作用，產生的紫色絡合物。(2)雙縮脲試劑在使用時，先加入雙縮脲試劑A液(0.1g/mL的NaOH溶液)1mL搖勻，再加入雙縮脲試劑B液(0.01g/mL的CuSO4溶液)4滴，搖勻。④實驗材料的選擇原則：色淺或無色，有關物質含量豐富。(1)鑒定還原糖宜選用蘋果汁或梨汁，而不選用西瓜汁、甘蔗汁等。西瓜汁雖含

有豐富的還原糖，但顏色偏重，影響實驗結果的觀察；甘蔗汁主要含蔗糖，蔗糖不具

有還原性。(2)脂肪檢測宜選用花生種子等脂肪含量豐富的生物材料。(3)蛋白質檢測常選用豆漿或雞蛋清稀釋液等色淺且蛋白質含量豐富的材料。⑤理清斐林試劑與雙縮脲試劑試劑斐林試劑雙縮脲試劑甲液乙液A液B液成分及其濃度0.1g/mLNaOH0.05g/mLCuSO40.1g/mLNaOH0.01g/mLCuSO4添加順序甲、乙等量混勻立即使用先加A液1mL，搖勻；再加B液4滴，搖勻反應條件50~65℃水浴加熱不需加熱，搖勻即可反應現象淺藍色→棕色→磚紅色沉淀紫色⑥唯一需要水浴加熱的是還原糖的檢測唯一需要顯微鏡的是脂肪的檢測唯一需要酒精的是脂肪的檢測二、細胞中的無機物5細胞中的水①不同形式的水形式自由水結合水概念細胞中絕大部分的水呈游離狀態，可以自由流動與細胞內其他物質(蛋白質、多糖等物質)相結合的水功能(1)良好的溶劑(2)參與生化反應(代謝)(3)構成多細胞生物體內以水為基礎的液體環境(4)運輸養料和代謝廢物細胞結構的重要組成成分與細胞代謝或抗逆性的關系正常情況下，自由水與結合水比值越小，細胞代謝越緩慢，但抗逆性越強；該比值越大，細胞代謝越旺盛，但抗逆性越差聯系自由水和結合水在一定條件下可相互轉化：一定范圍內，溫度升高時，部分結合水轉化為自由水；溫度降低時，部分自由水轉化為結合水應用(1)種子萌發時，需要吸收水分，增加自由水含量。(2)種子儲存前曬干是為了降低自由水含量，降低代謝強度，以延長儲存時間。(3)越冬作物減少灌溉，可提高作物對低溫的抗性②自由水含量高，代謝活動旺盛，抗逆性差；結合水含量高，代謝活動下降，抗逆性強。③水的特性(1)水分子是極性分子，帶正電荷或負電荷的分子都容易與水結合→水是良好的溶劑。(2)水分子之間的氫鍵易斷裂也易形成，保證水分子具有流動性。(3)氫鍵的存在使水分子具有較大的比熱容，水可以保持穩定性。6細胞中的無機鹽①存在形式和含量細胞中少數無機鹽與其他化合物結合，大多數以離子形式存在，含量很少。②無機鹽的生理功能(1)構成細胞結構和細胞中重要化合物的成分，如Fe2+→血紅素，Mg2+→葉綠素，P→細胞膜、細胞核和許多化合物的重要成分。(2)維持細胞和生物體的生命活動，如Na+、Ca2+可調節細胞的興奮性，血鈣過高→肌無力，血鈣過低→抽搐。(3)維持生物體內的平衡，如酸堿平衡、滲透壓平衡等。③設計實驗探究或驗證X無機鹽是否為某種植物所必需時，對照組將植物放置在（完全培養液）中培養，實驗組植物放置在（缺X無機鹽）的培養液培養，而且兩組中的（培養液量、溫度、植物數量、植物長勢）要保持一致。三、細胞中的糖類和脂質7細胞中的糖類①糖類的組成元素及功能(1)組成元素：糖類一般由C、H、O三種元素組成。(2)功能：糖類是主要的能源物質。②糖類的種類分類概念種類分子式主要分布主要功能單糖不能水解的糖五碳糖核糖C5H10O5動植物細胞組成RNA的成分脫氧核糖C5H10O4組成DNA的成分六碳糖葡萄糖C6H12O6主要的能源物質果糖植物細胞中提供能量半乳糖 動物細胞中二糖由兩分子單糖脫水縮合而成的糖蔗糖 （果糖+葡萄糖）C12H22O11甘蔗、甜菜中含量豐富水解成單糖提供能量麥芽糖（2葡萄糖）發芽的小麥、谷控中含量豐富乳糖（半乳糖+葡萄糖）人和動物的乳汁中含量豐富多糖水解后能夠生成許多單糖的糖 淀粉(C6H10O5)n 植物糧食作物的種子、變態根或莖等儲藏器官中植物細胞中儲存能量纖維素植物細胞的細胞壁中支持保護細胞糖原：肝糖原肌糖原 動物肝臟儲存能量調節血糖動物肌肉儲存能量幾丁質（殼多糖）(C8H13O5N)n甲殼類動物和昆蟲的外骨骼可用于廢水處理；制作食品的包裝紙和食品添加劑；制作人造皮膚等注意：

（1）蔗糖無還原性，麥芽糖和乳糖有還原性。（2）一分子麥芽糖由兩分子葡萄糖脫水縮合而成，一分子蔗糖由一分子果糖和一分子葡萄糖脫水縮合而成，一分子乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脫水縮合而成。（3）還原性糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、麥芽糖、乳糖動物特有的糖：半乳糖、乳糖、糖原植物特有的糖：果糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、纖維素動植物共有的糖：核糖、脫氧核糖、葡萄糖8細胞中的脂質①特點：脂質分子氧元素含量遠遠少于糖類，H的含量更多。通常都不溶于水，而溶于脂溶性有機物，如丙酮、乙醚、氯仿等（3）同質量的脂肪和糖類徹底氧化分解的比較?a脂肪：碳、氫元素含量高，氧元素含量低，氧化分解時耗氧多，釋放的能量多。b糖類：碳、氫元素含量低，氧元素含量高，氧化分解時耗氧少，釋放的能量少。②脂質的分類、分布及功能:元素組成功能及分布脂肪（三酰甘油、甘油三酯）由3分子脂肪酸和1分子甘油組成C、H、O（1）功能：①細胞中良好的儲能物質，與糖類相同質量的脂肪儲存能量是糖類的2倍（脂肪含H較多，燃燒等質量的脂肪和糖，脂肪消耗的氧更多）。②保溫③減少內部器官之間摩擦④緩沖外界壓力，可以保護內臟器官。（2）分布：皮下和內臟器官周圍磷脂H、O、N、P功能：構成細胞膜以及各種細胞器膜重要成分分布：人和動物的腦、卵細胞、肝臟、大豆的種子中含量豐富固醇膽固醇C、H、O構成動物細胞膜重要成分；參與人體血液中脂質的運輸。性激素促進人和動物生殖器官的發育以及生殖細胞的形成，激發并維持第二性征。維生素D促進人和動物腸道對Ca和P的吸收。注：糖類和脂質是可以相互轉化的四、蛋白質是生命活動的主要承擔者9蛋白質的主要功能①結構蛋白：構成細胞和生物體結構的重要物質，如肌肉、毛發、羽毛、蛛絲②功能蛋白：（1）催化：催化細胞內的生理生化反應的酶，大部分是蛋白質（2）運輸：運輸載體（血紅蛋白、細胞膜載體蛋白）調節：傳遞信息，調節機體的生命活動（某些激素）（4）免疫：抗體10蛋白質的基本組成單位——氨基酸①元素組成：主要由C、H、O、N組成，有的含有S、Fe。②結構通式：③結構特點(1)組成蛋白質的氨基酸至少都含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)，并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。(2)這個碳原子還連接一個氫原子和一個側鏈基團，這個側鏈基團用R表示。(3)不同的氨基酸具有不同的側鏈基團(R)。④種類：組成人體蛋白質的氨基酸有21種，其中必需氨基酸有8種（嬰兒有9種），是人體細胞不能合成的，需要從外界環境中獲取；其余屬于非必需氨基酸，可來自食物，可自身合成。巧學妙記諧音巧記人體內的8種必需氨基酸甲(甲硫氨酸)攜(纈氨酸)來(賴氨酸)一(異亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)書(蘇氨酸)。11蛋白質的結構及其多樣性①氨基酸的結合方式：脫水縮合（1）一個氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一個氨基酸分子的氨基（—NH2）相連接，同時脫去一分子水，這種結合方式叫做脫水縮合。（2）肽鍵：連接兩個氨基酸分子的化學鍵（—NH—CO—）叫做肽鍵。（3）二肽：有兩個氨基酸分子縮合而成的化合物，叫做二肽，由n（n≥3）個氨基酸分子脫水縮合而成的化合物，稱為n肽，也叫多肽。（4）肽鏈：多肽通常呈鏈狀結構，叫肽鏈。肽鏈能盤曲、折疊、形成有一定空間結構的蛋白質分子。②過程圖解③蛋白質的結構（1）蛋白質的結構層次C、H、O、N等元素氨基酸多肽蛋白質（2）蛋白質分子結構的多樣性構成蛋白質的氨基酸的種類，數目，排列順序不同肽鏈盤區折疊方式不同使蛋白質的空間結構不同導致蛋白質結構多樣性（3）蛋白質、多肽鏈都可使雙縮脲發生紫色反應，雙縮脲可以和其中的肽鍵發生反應。④蛋白質變性（1）概念：指蛋白質在某些物理和化學因素作用下其特定的空間構象被破壞,從而導致其理化性質的改變和生物活性喪失的現象。（2）特點：變性可使蛋白質的空間結構被破壞,無法復原,但肽鍵沒有被破壞,還能與雙縮脲試劑發生紫色反應。（3）實例：a、雞蛋、肉類經煮熟后蛋白質變性就不能恢復原來狀態。b、經過加熱、加酸、加酒精等引起細菌和病毒的蛋白質變性,可以達到消毒、滅菌的目的。⑤蛋白質的鹽析（1）概念：指蛋白質在某些鹽(如NaCl、Na2SO4等)的濃溶液中溶解度降低而析出的現象,降低鹽溶液濃度時,蛋白質又會重新溶解,這一過程是可逆的。（2）特點:鹽析是物理變化,鹽析過程中蛋白質的結構沒被破壞,可復原。（3）實例:在雞蛋清中加入一些食鹽,會看到白色的絮狀物,這是在食鹽作用下析出的蛋白質,兌水稀釋后絮狀物消失,該過程中蛋白后結構沒有被破壞。12有關蛋白質的計算?①肽鍵數與氨基酸數目的關系(不考慮鏈間的肽鍵)公式1：肽鍵數=脫去的水分子數=氨基酸數肽鏈數(鏈式結構)公式2：肽鍵數=氨基酸數=脫去的水分子數(環狀結構)②蛋白質中游離氨基和羧基的數目公式3：游離氨基或羧基數目=肽鏈數+R基團上的氨基或羧基個數(鏈式結構)公式4：游離氨基或羧基數目=R基團上的氨基或羧基個數(環狀結構)③蛋白質相對分子質量的計算在計算蛋白質相對分子質量時，還要考慮蛋白質分子形成過程中是否存在特殊的變化，如二硫鍵(—S—S—)的形成，每形成一個二硫鍵，脫去2個H，蛋白質相對分子質量減少2。公式5：蛋白質相對分子質量=氨基酸數×氨基酸平均相對分子質量脫去的水分子數×18二硫鍵數×2五、核酸是遺傳信息的攜帶者13核酸的種類、分布及功能①核酸的種類與分布(1)種類：脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。(2)分布：真核細胞的DNA主要分布在細胞核中，葉綠體和線粒體內也有少量；RNA主要分布在細胞質中。②核酸功能：核酸是細胞內攜帶遺傳信息的物質，在生物體的遺傳、變異和蛋白質的生物合成中具有極其重要的作用。14核酸是由核苷酸連接而成的長鏈①核酸的基本組成單位——核苷酸一個核苷酸是由一分子含氮堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成。?②DNA和RNA的比較種類DNARNA五碳糖脫氧核糖核糖含氮堿基A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)A(腺嘌呤)、U(尿嘧啶)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)基本組成單位4種脫氧核糖核苷酸4種核糖核苷酸鏈數一般由2條脫氧核苷酸鏈構成一般由1條核苷酸鏈構成兩種核酸有異同，腺鳥胞磷能共用。RNA有尿嘧啶，還有核糖在其中。DNA中含有胸(胸腺嘧啶)，脫氧核糖是特征。③遺傳物質中核苷酸的排列順序儲存著遺傳信息DNA分子是儲存、傳遞遺傳信息的生物大分子，具有細胞結構的生物(原核生物和真核生物)，其遺傳信息儲存在DNA中；部分病毒的遺傳信息儲存在RNA中。④核酸多樣性的原因：核苷酸數目不同和排列順序多樣。15生物大分子以碳鏈為