第二章组成细胞的分子 知识点总结 2025—2026学年高一上学期生物人教版必修1

第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 1.细胞与无机自然界 ①统一性：组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有 ②差异性：细胞中各种元素的相对含量与无机自然界大大不相同 另：差异性的原因是细胞有选择性的从无机自然界获取各种元素 2.组成细胞的元素 （1）不同生物体细胞中，元素种类大体相同，但各元素的含量差别较大 （2）细胞鲜重：细胞在自然状态下的质量。 细胞干重：细胞除去水后的质量 干重排序：人体（C>O>N>H）玉米（O>C>H>N） 人体：细胞鲜重（O>C>H>N）细胞干重（C>O>N>H） (3)组成细胞的化学元素，常见的有20多种，其中有些含量多，有些含量很少 大量元素： C  H  O  N  P  S  K  Ca  Mg 等 微量元素： Fe  Mn  B  Zn  Cu  Mo 等        主要元素： C  H  O  N  P  S  基本元素： C  H  O  N  最基本元素： C  注意：①大量元素和微量元素是依据含量划分的，而不是生理作用 ②大量元素和微量元素（微量不微效）都是必需元素，作用不分大小 ③生物体内的元素不一定是必需元素（例：Pb Hg） ④含量少的元素不一定是微量元素（例：Pb Hg） ⑤干重和鲜重条件下数量最多的元素是H 3.组成细胞的化合物 （1）组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在      组成细胞的化合物 有机化合物 核酸：遗传信息的携带者— 遗传物质 蛋白质：生命活动的主要承担者— 生命物质 脂质：生物体主要的储能物质— 储能物质 糖类：生命活动的主要能源物质— 能源物质 无机化合物 水：生物体内 最多的 化合物 无机盐：对生物体的 生命活动 有重要作用 注意：①细胞中含量最多的化合物是水，其次是蛋白质。 ②细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质 ③占细胞干重最多的化合物是蛋白质 ④占细胞干重最多的有机化合物是蛋白质 （2）不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的 （3）同种生物不同组织细胞中化合物的种类和含量也是有区别的 4.检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质 （1）还原糖的鉴定： 1.常用材料：苹果和梨匀浆、葡萄匀浆、白萝卜匀浆 2.试剂： 斐林试剂（甲液： 0.1g/ml的NaOH .乙液： 0.05g/ml的CuSO4 ） 3.注意事项： ①还原糖有葡萄糖.果糖.麦芽糖.乳糖.半乳糖.核糖.脱氧核糖 ②甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中.现配现用 ③必须用水浴加热（50～65℃） 4.颜色变化：  蓝色 到  棕色 到  砖红色 注意：①蔗糖不是还原糖 ②马铃薯、西瓜、甜菜、甘蔗都不适合做此实验的材料（从颜色和糖类考虑） （2）脂肪的鉴定： 1.常用材料：花生子叶或向日葵种子 2.试剂： 苏丹Ⅲ染液  3.注意事项： ①切片要薄.如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰.有的地方模糊。 ②染色：2-3滴苏丹Ⅲ染液 ，染色三分钟 ③体积分数50%酒精的作用是 洗去浮色 ④需使用显微镜观察（先低倍后高倍） 4.颜色变化： 橘黄色 5.注意：①染色时间要适宜。太短：染色不充分，脂肪颗粒染色浅，不易观察 太长：使细胞全部着色，观察不到脂肪颗粒 ②洗去浮色时间不宜过长：避免脂肪溶解在酒精中，使橘黄色消失 （3）蛋白质的鉴定： 1.常用材料：豆浆.鲜肝提取液.鸡蛋清稀释液. 2.试剂： 双缩脲试剂 （A液： 0.1g/ml的NaOH .B液： 0.01g/ml的CuSO4 ） 3.注意事项：①先加A液1ml.再加B液4滴 ②鉴定前留出一部分组织样液.以便对比 ③用蛋清时一定要稀释，若稀释不够，与双缩脲试剂反应时，会在试管内壁，使得反应不够彻底，且试管不易清洗； ④加入双缩脲试剂的顺序不能颠倒，先用A液造成碱性环境后再加入B液。 4.颜色变化：蓝色  变 紫色 5 注意：双缩脲试剂B液不过量原因 ①双缩脲试剂B液呈蓝色，过量会掩盖实验出现的紫色 ②过量的双缩脲试剂B液与双缩脲试剂A液反应生成蓝色沉淀，从而对实验结果产生干扰 （4）淀粉的鉴定： 1.常用材料：马铃薯匀浆 2.试剂： 碘液 3.颜色变化： 变蓝 第2节 细胞中的无机物 一、细胞中的水 1、水的含量 （1）生物体 ①不同生物：生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为60%--95%，水母的含水量达到97% ②同一生物：不同组织器官含水量不同（血液>骨骼>牙齿）；不同生长发育期含水量不同（幼儿>成年） （2）细胞 水是构成细胞的重要成分，也是活细胞含量最多的化合物 2、水的作用（自由水作用）（重点） ①水是细胞内良好的溶剂，许多种物质能够在水中溶解 ②细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与 ③多细胞生物体的绝大多数细胞，都必须浸润在以水为基础的液体环境中 ④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 （注:①②细胞内的水  ③④生物体内的水） 3、水为什么能成为细胞内良好的溶剂？ ①水是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合 ②由于氢键的存在，氢键不断断裂和形成，使水在常温下维持液体状态，具有流动性 ③由于氢键的存在，水具有较高的比热容，温度相对不容易改变 4、水的存在形式 存在形式 自由水 结合水 定义 细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水 一部分水与细胞内的其他物质（主要是蛋白质、多糖等）相结合，叫做结合水。 作用 ①②③④ 细胞结构的重要组成成分 含量 大约占细胞内全部水分的95.5% 大约占细胞内全部水分的4.5% 5、自由水与结合水的关系：自由水和结合水可相互转化 例：北方冬小麦在冬天来临前，自由水比例逐渐降低，结合水比例逐渐上升，避免降温时自由水过多导致结冰而损害自身 6、细胞含水量与代谢的关系 自由水/结合水的比值越高，新陈代谢越旺盛，生长发育越迅速，抗旱、抗寒、抗热性能相对较弱 自由水/结合水的比值越低，新陈代谢越缓慢，生长发育越迟缓，抗旱、抗寒、抗热性能相对较强 7、一些实例 鲜种子放在阳光下暴晒，质量减轻，自由水散失 干种子用水浸泡后仍能萌发，说明失去自由水的种子仍能保持其生理活性 干种子不浸泡则不能萌发，说明自由水越多，新陈代谢越旺盛 干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠，说明失去结合水 失去结合水的种子浸泡后不能萌发，说明失去结合水的细胞失去生理活性 二、细胞中的无机盐 1、存在形式： 大多以离子的形式，少数以化合物形式存在（碳酸钙构成牙齿、骨骼） 含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等，阴离子有Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 2、含量：仅占细胞鲜重的1%--1.5% 3、作用 ①构成细胞中某些复杂化合物的组成成分 ②维持细胞和生物体正常生命活动 ③维持细胞的酸碱平衡             ④维持细胞的渗透压平衡，进而维持细胞正常形态和功能 注：无机盐不提供能量（常考） 4、常见无机盐的作用与缺乏症 种类 作用 缺乏时引起的症状 Fe2+ 构成血红素的元素 缺铁性贫血 Mg2+ 构成叶绿素的元素 叶绿素合成受阻，影响光合作用 P 组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分）   植株矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫 Zn2+ 很多酶的组成成分 生长发育不良，生殖腺功能受阻 Ca2+ 骨骼牙齿重要组分 缺血钙：抽搐。血钙高：肌无力。缺骨钙：骨质疏松 I- 合成甲状腺激素的必需元素 甲状腺肿大、呆小症 B 促进花粉萌发和花粉管伸长 “花而不实” Na+ 维持神经、肌肉细胞的兴奋性等 神经、肌肉细胞兴奋性降低，引发肌肉酸痛无力 5、植物必需无机盐的验证方法 （1）实验原理： 若缺乏某种无机盐，植物生长发育障碍，不能正常生活。植物在缺乏该种无机盐的环境中表现某一症状后，可以利用补充该无机盐的方法使植物生长恢复正常 （2）实验设计 ①生长状况相同的某植物若干，均分两组 ②一组放置于完全培养液，生长状况正常 ③另一组放置于缺X培养液（若生长状况正常，则X为非必需无机盐：若生长状况不良，但加入无机盐X，之后又正常生长，则X为必需无机盐） 第3节 细胞中的糖类和脂质 一、细胞中的糖类 1、组成元素：一般为C、H、O 2、功能：细胞的重要成分，重要的能源物质 3、种类 种类 分布 主要功能 是否还原糖 是否水解 单糖 （C、H、O） 五碳糖 核糖 (C5H10O4)（结构物质） 植物、动物细胞中 组成RNA的成分（结构物质） √ × 脱氧核糖(C5H10O5)（结构物质） 植物、动物细胞中 组成DNA的成分 √ × 六碳糖 葡萄糖 细胞中都有 主要的能源物质 √ × 果糖 植物细胞中 提供能量 √ × 半乳糖 动物细胞中 提供能量 √ × 二糖(C12H22O11) 蔗糖 （细胞中最常见二糖） 甘蔗、甜菜中含量丰富 水解成单糖后提供能量 × √（葡＋果） 麦芽糖 发芽的小麦、谷物中含量丰富 √ √（葡＋葡） 乳糖 人和动物的乳汁中含量丰富 √ √（葡＋半乳） 多糖 (C6H10O5)n （生物体糖类主要存在形式） 淀粉（最常见多糖） 粮食作物的种子、植物变态根或茎以及一些植物的果实中 植物的储能物质 × √(最终水解为葡萄糖） 糖原 肌糖原 人和动物的肌肉组织中 人和动物细胞的储能物质 × √(最终水解为葡萄糖） 肝糖原 人和动物的肝脏中 × √(最终水解为葡萄糖） 纤维素 （结构物质） 植物细胞的细胞壁中 构成细胞壁的主要成分，支持保护细胞。有助于肠道的蠕动 × √(最终水解为葡萄糖） 几丁质(结构物质）（C、H、O、N） 甲壳类动物和昆虫外骨骼、真菌细胞壁 废水处理、食品包装纸、食品添加剂、人造皮肤等 × √（基本单位不是葡萄糖） 二、细胞中的脂质 1、组成元素：C、H、O有些还有N、P等 2、存在：所有细胞，是组成细胞和生物体的重要化合物 3、与糖类的区别：脂质分子中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高 4、物理性质：通常都不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等 5、种类 （1）脂肪（最常见脂质） ①组成元素：只有C、H、O ②化学组成：三分子脂肪酸和一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油（又称甘油三酯） ③分布：存在人和动物体内的皮下，大网膜和肠系膜等部位。花生、油菜、大豆、向日葵、松、核桃、蓖麻等植物都含有较多的脂肪，都储存在他们的种子中。 ④存在状态：植物脂肪大多含不饱和脂肪酸，在室温下呈液态；大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸，室温下呈固态。 （注：不饱和脂肪酸熔点较低，不容易凝固；脂肪的物理形态是由脂肪酸的种类决定的） ⑤功能：①细胞内良好的储能物质②很好的绝热体，起到保温的作用 ③分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，保护内脏器官 （注：脂肪是良好的储能物质原因：由于脂肪中C、H比糖类多，因此在氧化分解时耗氧多、放能多、产水多） （2）磷脂 ①组成元素：C、H、O、N、P ②分布：人和动物的脑、卵细胞、肝脏、大豆的种子中含量丰富。 ③功能：构成细胞膜的重要成分，也是构成各种细胞器膜的重要成分。 （3）固醇 ①组成元素：C、H、O ②种类：胆固醇、性激素、维生素D ③功能： A、胆固醇------构成动物细胞膜重要成分；参与人体血液中脂质的运输。 B、性激素------促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成 C、维生素D------有效促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 6、糖类和脂质的相互转化 糖类在供应充足情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类供应不足时，才能分解供能，而且不能大量转化为糖类 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者 1.含量：组成细胞的有机物中含量最多的就是蛋白质（7％-10％） 2.特点：蛋白质是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用 3.蛋白质的功能：蛋白质是生命活动的主要承担者 ①许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。（例：肌肉、毛发、羽毛、蛛丝等的成分主要是蛋白质） ②细胞中的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。（注：少数酶是RNA） ③ 有些蛋白质具有运输功能（例：血红蛋白） ④ 有些蛋白质能够调节机体的生命活动（例：胰岛素、生长激素） ⑤有些蛋白质有免疫功能（例：人体内的抗体是蛋白质，可以帮助人体抵御病毒和病菌等抗原的侵害） （巧记：崔姐运面条） 4、为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？ 蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、信息传递、免疫等重要功能。可以说，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。因此，蛋白质是生命活动的主要承担者 5、蛋白质种类：人体内有数万种不同的蛋白质，生物界蛋白质种类多达1010-1012种 6、蛋白质的组成元素： C、H、O、N （P、S、Fe等） 7.蛋白质的基本组成单位： 氨基酸（在人体内，组成蛋白质的氨基酸有21种） ⑴氨基酸结构通式： ⑵氨基酸的结构特点： ①至少都含有一个 氨基（-NH2）和一个 羧基（-COOH）  ②都有一个氨基和一个羧基连在 同一个碳原子上 ⑶各种氨基酸的区别： R基 的不同 （3）组成人体蛋白质的21种氨基酸： ①必需氨基酸（人体不能自己合成，成人8种，婴儿9种）：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸（注：婴儿加上组氨酸） （巧记：甲携来一本亮色书） ②非必需氨基酸：13种，人体能够合成 8、蛋白质的结构： ①脱水缩合：一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合 （注：脱去的水分子中的H来自氨基和羧基，O来自羧基） ②肽键：连接两个氨基酸的化学键叫肽键 ③二肽：由 2 个氨基酸分子通过脱水缩合而形成的化合物。 ④多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物 ⑤肽链：多肽通常呈链状，叫做肽链 ⑥蛋白质的形成：许多氨基酸分子通过 脱水缩合 形成肽键，相连而成肽链。肽链上不同氨基酸之间能形成氢键等，使肽链能盘区折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质。许多蛋白质都含有两条或多条肽链，他们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽键不呈直线，也不在一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构 9、蛋白质结构多样性的原因： 组成蛋白质的氨基酸 种类、数目、排列顺序千变万化，肽链的盘区、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样 10、蛋白质变性 ①定义：蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象 ②实例： 鸡蛋、肉类煮熟后蛋白质变性不能恢复原来状态。 加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，达到消毒、灭菌目的 ③变性因素： 物理：高温、紫外线    化学：加酸、加酒精、重金属等 ④区别变性与水解 变性：空间结构变化，肽键不断裂，仍可与双缩脲试剂发生紫色反应 水解：空间结构变化，肽键断裂 11、在评价食物中蛋白质的营养价值时，人们格外注重其中必需氨基酸的种类和含量 12、蛋白质的计算： 第5节 核酸是遗传信息的携带者 1.核酸 核酸种类 脱氧核糖核酸 核糖核酸 简称 DNA RNA 真核细胞中的分布 主要在细胞核，线粒体、叶绿体内也含有少量DNA 主要在细胞质，少数分布在细胞核 原核细胞中的分布 主要分布在拟核，少数在细胞质 主要分布在细胞质中 组成元素 C、H、O、N、P 基本单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 结构 由两条脱氧核苷酸链构成 由一条核糖核苷酸链构成 化学组成上的相同点 磷酸、腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶 化学组成上的不同点 脱氧核糖、胸腺嘧啶 核糖、尿嘧啶 功能 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。   2、核苷酸（8种）：脱氧核苷酸（腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸）和核糖核苷酸（腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸）。 3、碱基（5种）：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）、尿嘧啶（U）。 4、DNA的特异性和多样性 特异性：每个DNA的脱氧核苷酸序列特定 多样性：组成DNA的脱氧核苷酸数量和排列顺序多样 5、各种生物体内核酸、核苷酸等对比 生物 核酸 核苷酸 碱基 遗传物质 真核生物 2 8 5 DNA 原核生物 2 8 5 DNA DNA病毒 1 4 4 DNA RNA病毒 1 4 4 RNA 6、生物大分子以碳链为骨架，每个单体也是以碳链为基本骨架 生物大分子 基本单位（单体） 初步水解 彻底水解 DNA 脱氧核苷酸 4种脱氧核苷酸 磷酸、脱氧核糖、4种含氮碱基 RNA 核糖核苷酸 4种核糖核苷酸 磷酸、核糖、4种含氮碱基 蛋白质 氨基酸 多肽 氨基酸 淀粉 葡萄糖 麦芽糖 葡萄糖 学科网（北京）股份有限公司 C R C H2N OH H O $