专题02 组成细胞的分子-2022年高考生物一轮复习知识点梳理与归纳

专题02 组成细胞的分子
第1讲　细胞中的元素、化合物和无机物
一．生物界与非生物界具有统一性和差异性
统一性：组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种元素是生物界特有的。
差异性：组成生物体的化学元素在生物体和自然界中含量相差很大。
二．细胞中的化学元素

1.按含量是否超过万分之一，分为大量元素和微量元素。
大量元素主要是指：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
微量元素有 :Fe Mn Zn Cu B Mo等,缺乏必需元素可能导致疾病。如：克山病（缺硒）
占细胞鲜重比例最大的化学元素是 O
占细胞干重比例最大的化学元素是 C
在组成细胞的元素中，占鲜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。
　谐音巧记组成细胞的微量元素

三. 构成细胞的化合物
组成细胞的化合物可分为有机化合物和无机化合物

元素与化合物的含量排序
(1)鲜重含量最多的化合物：水。
(2)鲜重含量最多的有机物：蛋白质。
(3)占细胞干重最多的化合物：蛋白质。
(4)在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比前四位的依次是水>蛋白质>脂质>糖类。
　三、细胞中的无机物：
（一）细胞中的水：
1、存在形式：自由水和结合水。
2、含量：在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多。
（1）不同的生物体内水的含量差别很大；
（2）同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同，幼儿期＞成年期，幼嫩部分＞老熟部分。
（3）同一生物不同器官水的含量也不同。
3、功能：
（1）运送营养物质和代谢废物
（2）是细胞内的良好溶剂
（3）参与许多生物化学反应，如光合作用、呼吸作用等
（4）为细胞提供液体环境
4、水的含量与代谢的关系：
（1）当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速。
（2）当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，（结合水的含量增多，可以使植物的 抗逆性 (抗寒、抗热、抗旱)提高。
（二）细胞中的无机盐：
1、存在形式：绝大多数以离子的形式存在，少部分是细胞内化合物的组成成分。
2、功能
（1）参与构成细胞内某些复杂的化合物
如Fe2＋参与构成血红蛋白，Mg2＋参与构成叶绿素等。
（2）参与并维持生物体的代谢活动
如哺乳动物血液中钙盐含量过低就会出现抽搐；
（3）维持生物体内的平衡：渗透压平衡（Na＋、Cl－维持细胞外液渗透压，K＋维持细胞内液渗透压）和酸碱平衡（如人血浆中HCO3－、HPO42－等的调节）。
【思考感悟】为什么碳是最基本元素？
碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种生物大分子，使地球上的生命建立在碳元素的基础上。



第2讲 生命活动的主要承担者-------蛋白质
（细胞中含量最多的有机物）

一、蛋白质组成元素和基本单位
1. 组成元素：C、H、O、N，有的还含S
2. 蛋白质的基本单位：氨基酸(组成蛋白质的氨基酸约 20 种)
3. 结构通式


4.特点：每种氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一碳原子上。
5.种类和分类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。
根据是否能在体内合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸。
6.对通式的分析

（组成蛋白质的20种氨基酸的区别：R基 的不同）

二、　聚焦蛋白质的结构，功能，及其多样性
1、脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基（—NH2）与另一个氨基酸分子的羧基（—COOH）相连接，同时失去一分子水。（此过程消耗能量）

(1)其场所是：核糖体（翻译）
(2)形成物质名称：二肽。
(3)氨基酸之间连接化学键名称：肽键
肽键的结构式可表示如下：
不要将氨基(—NH2 )错写为NH2或—NH3；不要将羧基（—COOH）误写为COOH；也不要将肽键（—CO—NH—）误写为CO—NH或CONH。

(4)H2O中H的来源：一个来自氨基，一个来自羧基。而O则只来自于—COOH

肽的名称：一条多肽链由几个氨基酸分子构成就称为几肽(三个或三个以上的称为多肽)，如：由六个氨基酸分子构成一条链，则其名称是六肽，也可称为多肽。通常核糖体合成的多肽没有活性，需要经过盘曲、折叠（在内质网、高尔基体上完成）形成有一定空间的蛋白质，才能发挥作用。
2.蛋白质结构的多样性
（1）氨基酸的种类不同，构成的肽链不同。
（2）氨基酸的数目不同，构成的肽链不同。
（3）氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同。
（4）肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同。
3.蛋白质功能
功能
举例
催化
大多数酶
运输
血红蛋白运输氧气
运动
肌肉中的一些蛋白质
防御
抗体
调控
胰岛素
结构
细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成
4.归纳蛋白质合成过程的有关计算
①失去水分子数＝肽键数＝氨基酸数— 肽链数
②蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量－失去水分子数×水的相对分子质量.例如：氨基酸的平均相对分子质量为a，数目为n，肽链数为m，则蛋白质的相对分子质量为：a·n－18·(n－m)。
③一个肽链中至少有 1 个游离的氨基和 1 个游离的羧基，在R 基中可能也有氨基和羧基。
④n个氨基酸分子缩合成m条肽链，至少有m个氨基和m个羧基；至少含有的羧基（—COOH）或氨基数（—NH2）= 肽链数
⑤n个氨基酸分子缩合成环状肽时，失去的水分子数＝肽键数＝n，氨基和羧基数与R基团有关

6.蛋白质变性
蛋白质的结构易受高温、过酸、过碱的影响而变性，改变其空间结构，从而失去生物活性但肽键并未断裂。肽键的断裂需要蛋白酶或肽酶水解。盐析不破坏空间结构。
7. 教材中常见蛋白质
蛋白质成分
解释
大多数酶
大多酶是蛋白质，少数是RNA
部分激素（如生长激素、胰岛素）
大多数激素是蛋白质，少部分激素是氨基酸衍生物或脂质
抗体（抗毒素、凝聚素）
抗体是浆细胞分泌的分泌蛋白（免疫球蛋白）
抗原（外毒素、凝聚原）
大多数抗原是糖蛋白（蛋白质）
受体 （激素受体、递质受体、抗原识别受体）
受体大多数是糖蛋白，少数是蛋白质
载体蛋白
生物膜上参与协助扩散、主动运输的蛋白质；载体蛋白¹运载体

7.蛋白质鉴定：与双缩脲试剂产生紫色的颜色反应
双缩脲试剂：
配制：0.1g/mL的NaOH溶液（2mL）和0.01g/mL CuSO4溶液（3-4滴）
使用：分开使用，先加NaOH溶液，再加CuSO4溶液。

附:氨基酸的排列与多肽种类的计算
假若有A、B、C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为如下两种情形分析：
(1)A、B、C三种氨基酸，在每种氨基酸数目无限的情况下，可形成肽类化合物的种类：
3
3
3
形成三肽的种类：(33＝27种)
3
3
形成二肽的种类： (32＝9种)
(2)A、B、C三种氨基酸，且在每种氨基酸只有一个的情况下，形成肽类化合物的种类：
3
2
1
形成三肽的种类： (3×2×1＝6种)
3
2
形成二肽的种类： (3×2＝6种)

第3讲 遗传信息的携带者—核酸
1、元素组成：由 C、H、O、N、P 5种元素构成 
2、基本单位：核苷酸（由 1分子磷酸 + 1分子五碳糖 + 1分子含氮碱基 组成）
1分子磷酸
脱氧核苷酸 1分子 脱氧核糖
（4种） 1分子含氮碱基（A、 T 、G、C）
1分子磷酸
核糖核苷酸 1分子 核糖
（4种） 1分子含氮碱基（A、 U 、G、C）

组成核酸的碱基有5 种，五碳糖有2种，核苷酸有8种。

（核酸的初步水解产物）（见下图）





（3）核苷酸可彻底水解成一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸











4种
（4）核糖核酸的单体是核糖核苷酸，其五碳糖为核糖。依据碱基不同，核糖核苷酸可分四种，分别是腺嘌呤核糖核苷酸(含碱基A)、鸟嘌呤核糖核苷酸(含碱基G)、胞嘧啶核糖核苷酸(含碱基C)和尿嘧啶核糖核苷酸(含碱基U)



4种

（5）脱氧核糖核酸的单体是脱氧核苷酸，其五碳糖为脱氧核糖。
依据碱基不同，脱氧核苷酸可分四种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸(含碱基A)、鸟嘌呤脱氧核苷酸(含碱基G)、胞嘧啶脱氧核苷酸(含碱基C)和胸腺嘧啶脱氧核苷酸(含碱基T)。




（6）核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成核苷酸链



②有关组成成分的种类：五碳糖2种；含氮碱基5种。
3、种类：脱氧核糖核酸 （DNA）和 核糖核酸 （RNA）
种类
英文缩写
基本组成单位
结构
存在场所
脱氧核糖核酸
DNA
脱氧核苷酸（4种）
一般为双链
主要在 细胞核 中
（在叶绿体和线粒体中有少量存在）
核糖核酸
RNA
核糖核苷酸（4种）
一般为单链
主要存在 细胞质 中

4、生理功能：核酸是细胞中 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 有十分重要的作用。
有细胞结构的生物的核酸为 DNA和RNA，遗传物质为 DNA
无细胞结构的生物（病毒）的核酸为 DNA或RNA，遗传物质为 DNA或RNA
小结如下










生物的遗传物质的判断

生物
所含核酸
所含核苷酸
含氮碱基
遗传
物质
细胞生物(原核、真核生物)
2种
8种：四种核糖核苷酸；四种脱氧核苷酸
5种：A、T、C、G、U
均为
DNA
病
毒
DNA病毒
1种，为DNA
4种脱氧核苷酸
4种：A、T、C、G
DNA
RNA病毒
1种，为RNA
4种核糖核苷酸
4种：A、U、C、G
RNA



★观察DNA和RNA在细胞中的分布
（一）实验原理
1、甲基绿和吡啰红与两种核酸的亲和力不同，RNA结合吡啰红显红色，DNA结合甲基绿显绿色。
2、、盐酸能改变膜的通透性，加速染色剂进入细胞；同时使染色体中DNA和蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
（二）实验材料、仪器与用具
Ⅰ、人口腔上皮细胞
Ⅱ、烧杯，小烧杯，温度计，滴管，消毒牙签，载玻片，盖玻片，铁架台，石棉网，火柴，酒精灯，吸水纸，显微镜
Ⅲ、质量分数0.9%的NaCl溶液，8%的盐酸，吡啰红甲基绿染色剂（现配现用），蒸馏水
（三）实验结果
细胞核主要呈现绿色，细胞质主要呈现红色。说明DNA主要位于细胞核（线粒体和叶绿体也有少量DNA），RNA主要位于细胞质。
　观察DNA和RNA在细胞分布实验中的4个注意问题
(1)选材：口腔上皮细胞、无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞，不能用紫色洋葱表皮细胞或叶肉细胞，以防止颜色的干扰。
(2)缓水流冲洗目的：防止载玻片上的细胞被冲走。
(3)几种试剂在实验中的作用
①0.9%的NaCl溶液(生理盐水)：保持口腔上皮细胞正常形态。
②8%的盐酸作用： a.改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；
b.使染色质中DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
③蒸馏水作用：a.配制染色剂；b.冲洗载玻片。
④吡罗红甲基绿染液：混合使用，且现用现配。
(4)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量的不同，故结论中强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。



2．不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况
生物类别
核酸
核苷酸
碱基
遗传物质
举例
原核生物和真核生物
含有DNA和RNA两种核酸
8
5
DNA
细菌、人等
病毒
只含DNA
4
4
DNA
噬菌体
只含RNA
4
4
RNA
烟草花叶病毒

注意下面分子中A的含义





















第4讲 细胞中的糖类和脂质
一. 细胞中的糖类
1．化学元素组成：只有C H O ， 多数糖类分子中H和O之比是2:1

l 2. 糖类的种类
I . 依据水解情况分为单糖、二糖和多糖

①单糖（不能水解的糖） 五碳糖（核酸、脱氧核糖）
六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）同分异构体（C6H12O6 ）
①糖类只有水解成单糖，才能被人体吸收。
②多糖的基本组成单位（单体）都是葡萄糖。
②二糖 ： 二糖由两分子单糖缩合而成

植物特有
蔗糖=1葡萄糖+1果糖
麦芽糖=2葡萄糖
动物特有：乳糖＝葡萄糖＋半乳糖
③多糖 基本组成单位是葡萄糖
（ 植物 特有 ） 淀粉：植物细胞的储能物质
纤维素：植物细胞的组成成 分，支持保护细胞（不提供能量）
（动物特有）：糖原——动物细胞的储能物质（肝糖原和肌糖原）
II 根据还原性 糖类可分为还原糖和非还原糖
※※葡萄糖、果糖，半乳糖等单糖以及麦芽糖都属于还原糖。
蔗糖、淀粉、糖原是非还原糖※※鉴定可溶性还原糖用斐林试剂
3．糖类的功能
(1)组成生物的重要成分。
(2)生物体的主要能源物质。
※并非所有的糖都是能源物质，如如核糖、脱氧核糖、纤维素为结构糖，构成结构，不提供能量。
※糖类的合成场所（或细胞）：叶绿体（葡萄糖、淀粉）、内质网（加上糖基团）、高尔基体（纤维素）、 肝脏（肝糖原）、肌肉（肌糖原）
※不是所有糖都是甜的，如纤维素、淀粉不甜（淀粉水解成麦芽糖才会有甜味）
※纤维素不能被动物消化，被称为膳食纤维。反刍动物（如牛）消化纤维素是因为某些微生物的作用。
二. 组成细胞的脂质
1.组成元素：C H O 有的含有N和P

2.种类
脂肪（C H O）：良好的储能物质，含有能量是相同的质量糖类的两倍
原因是脂肪含H多，含O少。
①细胞内良好的储能物质
功能 ②保温作用
③缓冲和减压，保护内部器官
脂质
磷脂（C H O N P）：构成细胞膜及各种细胞器膜的重要成分（核膜也有）
胆固醇：构成细胞膜（主要是动物）的重要成分，参与血液中脂质的运输，在阳光下可转化为维生素D
固醇 性激素：促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成，激发并维持第二性征，维持生理周期
维生素D：促进肠道对钙、磷的吸收（晒太阳预防佝偻病）


固醇类：人体所必需的。对于维持生物体内正常新陈代谢和生殖过程起着重要的调节作用。但血液中胆固醇过多，可能引起心脑血管疾病
※细胞内的能源物质种类及其分解放能情况※
1．主要能源物质：糖类。
2．主要储能物质：脂肪。
除此之外，动物细胞中的糖原和植物细胞中的淀粉也是重要的储能物质。
3．直接能源物质：ATP。
糖类、脂肪、蛋白质中的能量只有转移到ATP中，才能被生命活动利用。
4．细胞中的能源物质为糖类、脂肪、蛋白质，三者供能顺序是：糖类→脂肪→蛋白质。
糖类是主要的能源物质；当外界摄入能量不足时(如饥饿)，由脂肪分解供能；蛋白质作为生物体重要的结构物质，一般不提供能量，但在营养不良、疾病、衰老等状态下也可分解提供能量。
※糖的“水解”与“氧化分解” ※
多糖和二糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的产物是葡萄糖，蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖；
糖氧化分解的终产物是CO2和H2O，即糖参与有氧呼吸后的最终产物。
三、生物大分子以碳链为基本骨架
生物大分子是由单体经缩合而成的多聚体。多糖、蛋白质和核酸等生物大分子都是由单体聚合而成的多聚体，每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。
正是由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用，所以碳是生命的核心元素

第五节 细胞中的无机物
一. 细胞中的水（水是活细胞中含量最多的化合物）
1、含量：是活细胞中含量是 最多 的物质。
2、形式：
自由水：是可以 自由流动 的水。
作用：① 良好的溶剂；
② 参与细胞内生化反应；
③ 物质运输；
④ 维持细胞的形态
（在代谢 旺盛 的细胞中，自由水的含量一般较多）
结合水：是与其他物质相 结合 的水。作用是组成 细胞结构 的重要成分。
（结合水的含量增多，可以使植物的 抗逆性 增强）


3、影响细胞含水量的因素
(1)生物种类：水生生物含水量>陆生生物含水量。
(2)生长发育阶段：幼儿>成年；幼嫩部分>成熟部分。
(3)组织器官种类与代谢程度：如牙齿