【学霸知识清单】高中生物(人教版2019)必修第一册 第2章 组成细胞的分子 - 必背知识清单

第2章　组成细胞的分子第1节　细胞中的元素和化合物1. 生物界与非生物界的统一性与差异性（1）组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，体现了生物界与非生物界的 统一 性。（2）细胞与非生物相比，各种元素的相对含量大不相同，体现了生物界与非生物界的 差异 性。2. 组成细胞的元素（1）元素分类①大量元素：如 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。②微量元素：含量少，但不可缺少，和大量元素一样重要，如 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。（记忆口诀：铁门碰新木桶）③主要元素： C、H、O、N、P、S 6种。④基本元素(细胞中含量最多的元素)： C、H、O、N 4种。鲜重下含量高低依次为： O＞C＞H＞N ；干重下含量高低依次为： C＞O＞N＞H 。⑤最基本元素： C ，因为生物大分子都以 碳链 为基本骨架。P 1.4% S 0.3%C 18%H 10%N 3% 其他元素 少于3%图2-1 组成人体细胞的主要的元素 (占细胞鲜重的百分比)O 65%C 55.99%H 7.46%Ca 4.67%P 3.11%K 1.09%S 0.78%Mg 0.16%图2-2 组成人体细胞的主要的元素 (占细胞干重的百分比)N 9.33%O 14.62%（2）特点：不同生物体内化学元素的种类 基本相同 ，但含量 相差很大 。3. 组成细胞的化合物（1）组成细胞的元素大多以 化合物 的形式存在。（2）占细胞鲜重最多的化合物是 水 ； 占细胞鲜重最多的有机化合物是 蛋白质 ；占细胞干重最多的化合物是 蛋白质 。4.【实验】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质（1）原理①还原糖(葡萄糖、果糖、麦芽糖等)＋ 斐林 试剂→ 砖红 色沉淀②淀粉＋ 碘液 → 蓝 色③脂肪＋ 苏丹Ⅲ (苏丹Ⅳ)eq \o(──────→,\s\up7(切片法需镜检)) 橘黄 色( 红 色)(染色后要用 50%酒精 洗掉浮色)④蛋白质(多肽)＋ 双缩脲 试剂→ 紫 色（2）材料选择（要求组织颜色 浅或近白色 ，目的是 避免材料颜色对反应后颜色造成干扰 ）①苹果、梨匀浆可用作 还原糖 待检样品。西瓜 不能 作为还原糖检测材料，因为西瓜汁呈 红色 ，会掩盖实验现象；甘蔗 不能 作为还原糖检测材料，因为甘蔗中的蔗糖 是非还原糖 。②马铃薯匀浆可用作 淀粉 待检样品。③花生种子、花生种子匀浆可用作 脂肪 待检样品。④豆浆、鲜肝提取液、蛋清可用作 蛋白质 待检样品。若用蛋清需要 稀释 。（3）试剂组成及使用方法①斐林试剂 组成：甲液： 0.1g/mL的NaOH溶液 ；乙液： 0.05g/mL的CuSO4溶液 。使用方法： 等量混合 使用， 现配现用 ； 水浴 加热。②双缩脲试剂：组成：A液： 0.1g/mL的NaOH溶液 ；B液： 0.01g/mL的CuSO4溶液 。使用方法：先加 双缩脲试剂A液 ，摇匀，再加少量 双缩脲试剂B液 ，摇匀。 不需要 (需要/不需要)加热。若B液过量，反应液会呈 蓝 色，遮盖反应后的颜色。实质： 碱性 条件下 肽键 与双缩脲试剂中的Cu2＋反应生成紫色络合物。5.三类有机物检测上的“三个唯一”（1）唯一需要加热—— 还原糖 检测。若不加热，则无砖红色沉淀出现。（2）唯一需要显微镜—— 脂肪颗粒 的观察。（3）唯一使用酒精——脂肪的鉴定，实验用体积分数为50%的酒精洗 去浮色 。第2节 细胞中的无机物1. 细胞中的无机物包括 水 和 无机盐 。2. 水的含量（1）一般来说， 水 在细胞的各种化学成分中含量最多。生物体的含水量一般为60%～95%。（2）不同种类生物含水量不同，如水生生物含水量 高于 陆生生物。（3）生物体在不同的生长发育时期，含水量不同，如幼儿身体的含水量 高于 成体人身体的含水量，植物幼嫩部分含水量 高于 老熟部分含水量，代谢旺盛的组织中含水量 高于 代谢弱的组织。（4）同一生物不同组织、器官内水的含量 不同 。3. 水的存在形式及作用：水在细胞中以 结合水 和 自由水 两种形式存在。 自由水与结合水的比较4. 自由水与结合水的比例与细胞代谢、抗性的关系比值大：代谢 旺盛 ，抗性 弱 比值小：代谢 缓慢 ，抗性 强 →代谢与抗性呈 相反 关系eq \f(自由水,结合水) 实例：种子萌发或幼苗，新陈代谢旺盛、生长迅速时， 自由水 的含量增多，但抗性 减弱 ；种子晒干后， 自由水 大量减少，代谢 减弱 ，但抗性 增强 ，易于保存。实例：刚收获的玉米种子在阳光下晒干，重量减轻，这个过程损失的主要是 自由水 ，这样的种子在条件适宜时，仍能萌发成幼苗；把晒干后的种子放在一洁净的试管中加热，试管壁上有水珠出现，这些水主要是 结合水 ，这样的种子将不能萌发。代谢旺盛的细胞内 自由水 的含量相对高些。4.细胞中的无机盐 ：（1）存在形式：细胞中大多数无机盐以 离子 的形式存在，少数以化合物形成存在(如CaCO3)。（2）无机盐的作用：①某些复杂化合物的重要组成成分。如 Mg 是叶绿素的组成元素， Fe 是血红蛋白的组成元素， I 是甲状腺激素的组成元素， CaCO3 是动物骨和牙齿的重要成分。②维持细胞和生物体正常的生命活动。如哺乳动物血Ca2＋低会 抽搐 ，血Ca2＋高会 肌无力 。③维持细胞的 渗透压 和 酸碱 平衡。0.9%NaCl溶液(生理盐水)能维持动物细胞正常的 形态和生理功能 。第3节 细胞中的糖类和脂质1.细胞中的糖类（1）功能：生物体进行生命活动的 主要能源 物质。（2）组成元素：只有C、H、O三种元素。（3）分类、分布及功能（2）糖类分为(据化学性质) 还原糖：如 麦芽糖、葡萄糖、果糖 ，与 斐林 试剂在 水浴 加热的条件下产生 砖红色 沉淀。 非还原糖：如 蔗糖、淀粉、糖原、纤维素 等。（3）并不是所有糖类都是能源物质，如 核糖 、 脱氧核糖 、 纤维素 、 几丁质 、 纤维素 。（4）生物体进行生命活动的主要能源物质是 糖类 。细胞中的脂质（1）元素组成：主要由C、H、O_三种元素组成，有的脂质还含有N、P。（2）分类、分布及功能：（3）等质量的脂肪与糖类相比， 脂肪 氧化分解耗氧多，产能多，产H2O多，因为 与糖类相比，脂肪中C、H多，O少 。（4）多糖、蛋白质、核酸等生物大分子的基本骨架是 碳链 。（5）糖类、脂质、蛋白质和核酸四大有机物都有的元素是 C、H、O 。3. 能源物质总结： （1）三大能源物质及供能顺序：糖类、脂肪、蛋白质。 （2）生命活动的主要能源物质：糖类 。 （3）细胞中主要的能源物质：葡萄糖 。 （4）良好储能物质：脂肪 。 （5）植物细胞中的储能物质：淀粉 。 （6）动物细胞中的储能物质：糖原 。 （7）直接能源物质：ATP 。 （8）能量的最终来源：太阳能 。 第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者1. 生命活动的主要承担者是 蛋白质 。2. 蛋白质的主要功能及实例：3. 蛋白质的基本组成单位是 氨基酸 。其组成元素为C、H、O、N。有的还含有：P、S4. 氨基酸分子的结构通式： 。（1）特点：每种氨基酸分子至少都含有一个 氨基(－NH2) 和一个 羧基(－COOH) ；且都有一个氨基(－NH2)和一个羧基(－COOH)连接在 同一个碳原子 上。(注：多余的氨基或羧基位于 R基 中)（2）种类：组成蛋白质的氨基酸约有 21 种，它们的区别在于 R基 的不同，人体细胞不能合成，只能来自外界的叫必需氨基酸，成人有 8 种，甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸（甲携来一本亮色书）；人体细胞可以合成的叫非必需氨基酸，有 13 种。。（3）由结构通式可知，氨基酸分子式可简写为 C2H4O2N-R 。氨基酸(蛋白质)的组成元素主要是 C、H、O、N ，有的含有P、S、Fe等元素。5. 蛋白质的结构层次：氨基酸eq \o(─────────────────→,\s\up7( 脱水缩合 反应，由 肽键 连接))肽链(链状)eq \o(──────→,\s\up7(盘曲、折叠))蛋白质(空间结构)。（1）氨基酸分子之间的结合方式叫做 脱水缩合 ：一个氨基酸分子的 羧基(－COOH) 和另一个氨基酸分子的 氨基(－NH2) 相连接，同时脱去一分子 水 的过程。R基中的氨基和羧基 不参与 参与脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键叫做 肽键 。脱水缩合产生的H2O中的H来自 羧基和氨基 ，O来自 羧基 。（4）命名：由2个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫 二肽 ，3个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫 三肽 ，4个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫 四肽 ，以此类推。由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个 肽键 的化合物统称 多肽 。6. 相关计算（1）链状肽：氨基酸数＝ 肽键 数＋ 肽链 数；水分子数＝ 肽键 数。（1）环状肽：氨基酸数＝ 肽键 数＝ 水分子 数。（2）每条肽链中至少含有 1 个游离的—NH2和 1 个游离的—COOH，分别位于肽链的 两端 。（3）蛋白质相对分子质量＝ 氨基酸数×氨基酸的平均相对分子质量－水分子数×18－二硫键数×2 。（4）假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链：7. 蛋白质分子结构多样性原因：氨基酸的 种类 、 数目 和 排列顺序 不同，以及肽链的 盘曲、折叠 方式及其形成的 空间结构 不同。8. 盐析：在鸡蛋清中加入一些 食盐 ，会看到白色絮状物(蛋白质)的现象。兑水稀释后，白色絮状物又消失，这一过程中蛋白质结构 没有发生 变化，因此可用 盐析 的方法提取分离蛋白质。9. 变性： 高温、过酸、过碱 等因素能破坏蛋白质的 空间结构 (变得伸展、松散)，使蛋白质变性失活，但 肽键 并未断裂，能与 双缩脲 试剂呈紫色反应。第5节 核酸是遗传信息的携带者1. 核酸的分类和功能（1）分类：核酸分为 脱氧核糖核酸 (简称 DNA )和 核糖核酸 (简称RNA)。（2）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 的生物合成中具有重要作用。2. 核酸的分布：（1） 真核细胞：DNA主要分布在 细胞核 中，少数分布在 线粒体和叶绿体中；RNA主要分布在细胞质 中。（2）原核细胞：DNA主要位于拟核 中，细胞质中也有 小型环状DNA分子（质粒）（3）病毒：病毒 无 细胞结构，一种病毒只含有一种核酸（DNA或RNA）注：DNA＋ 甲基绿 → 绿 色； RNA＋ 吡罗红 → 红 色。3. 核酸的分子结构（1）核酸的基本组成单位： 核苷酸 ①分子组成：一个核苷酸是由一分子 磷酸 、一分子 五碳糖 和一分子 含氮碱基 组成的。核苷酸的结构简图表示为 。注：核苷酸(核酸)组成元素是 C、H、O、N、P 。②分类（共 8 种）据五碳糖不同，核苷酸可分为 脱氧核糖核苷酸 (简称 脱氧核苷酸 )和 核糖核苷酸 两种：脱氧核糖核苷酸的分子组成： 磷酸 ＋ 脱氧核糖 ＋ 含氮碱基 (有 A、G、C、T 4种碱基)。核糖核苷酸的分子组成： 磷酸 ＋ 核糖 ＋ 含氮碱基 (有 A、G、C、U 4种碱基)。据 含氮碱基 的不同，脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸又分别分为4种：脱氧核糖核苷酸：含A的叫： 腺嘌呤脱氧核糖核苷酸 ；含G的叫： 鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸 ；脱氧核糖核苷酸：含C的叫： 胞嘧啶脱氧核糖核苷酸 ；含T的叫： 胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸 。核糖核苷酸：含A的叫： 腺嘌呤核糖核苷酸 ；含G的叫： 鸟嘌呤核糖核苷酸 ；核糖核苷酸：含C的叫： 胞嘧啶核糖核苷酸 ；含U的叫： 尿嘧啶核糖核苷酸 。（2）核酸的结构层次①DNA： 脱氧核糖核苷酸 eq \o(─────→,\s\up7(磷酸二酯键))脱氧核糖核苷酸链eq \o(───→,\s\up7(2条链)) 脱氧核糖核酸 (DNA)②RNA： 核糖核苷酸 eq \o(─────→,\s\up7(磷酸二酯键))核糖核苷酸链eq \o(───→,\s\up7(1条链)) 核糖核酸 (RNA)4. 核酸分子的 多样性：构成核酸的核苷酸 数目 成千上万， 排列顺序 千变万化。4. 核酸分子的 特异性：每个核酸中核苷酸的 数目 和 排列顺序 是特定的。5. DNA和RNA共有的化学组分是 磷酸 、腺嘌呤( A )、 鸟嘌呤 ( G )、 胞嘧啶 ( C )；7. DNA特有的组分是 脱氧核糖 、 胸腺嘧啶 ( T )，RNA特有的组分是 核糖 、 尿嘧啶 ( U )。6. DNA初步水解产物是 4种脱氧核糖核苷酸 ，RNA初步水解产物是 4种核糖核苷酸 。6. DNA彻底水解产物是 磷酸、脱氧核糖、4种碱基 ，RNA彻底水解产物是 磷酸、核糖、4种碱基 。7. 真核细胞和原核细胞中都有 2 种核酸， 8 种核苷酸， 5 种碱基。 8、生物大分子以碳链为骨架（1）单体：多糖、蛋白质、核酸等生物大分子的 基本单位 称为单体。（2）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，由许多单体连接成多聚体。形式自由水结合水特点以 游离 的形式存在，可以自由流动与细胞内的其他物质相结合，失去流动性和溶解性含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%作用①细胞内良好的溶剂，各种生化反应的介质②参与生化反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质 和代谢废物 细胞结构 的重要组成部分联系自由水和结合水在一定条件下可以相互转化 种类特点常见种类分布功能单糖不能水解的糖， 能 被细胞直接吸收。五碳糖核糖动植物细胞组成RNA脱氧核糖组成DNA六碳糖葡萄糖细胞中主要的能源物质 果糖植物细胞——半乳糖动物细胞——种类特点常见种类分布功能二糖水解后能够生成两分子单糖，一般要水解成单糖才能被细胞吸收蔗糖(蔗糖→葡萄糖+果糖)甜菜、甘蔗、水果等植物细胞中，可用于加工红糖、白糖、冰糖等能水解成单糖而供能 麦芽糖(麦芽糖→葡萄糖+葡萄糖)发芽的小麦等植物细胞中乳糖(乳糖→葡萄糖+半乳糖)人和动物的乳汁中种类特点常见种类分布功能多糖水解后能够生成许多单糖，必须水解成单糖才能被细胞吸收淀粉(淀粉→许多葡萄糖)玉米、小麦、水稻、马铃薯、山药等植物细胞中植物细胞中重要的储能物质纤维素(纤维素→许多葡萄糖)植物细胞壁植物细胞壁的主要成分糖原(糖原→许多葡萄糖)肝糖原主要存在于人和动物的肝脏和肌肉中糖原是人和动物细胞中重要的储能物质；肝糖原可调节血糖含量，肌糖原可为肌肉供能肌糖原几丁质(壳多糖)广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中几丁质及其衍生物用于医药、化工方面按化学本质分类元素组成功能及分布脂肪C、H、Oa.主要功能：细胞内良好的储能物质；很好的绝热体，起保温作用；缓冲和减压作用，可以保护内脏器官。b．主要分布：皮下和内脏器官周围磷脂C、H、O、N、Pa.主要功能：细胞膜、细胞器膜和核膜 的重要成分b．主要分布：人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中固醇胆固醇C、H、O构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输性激素促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成，激发并维持第二性征及雌性动物的性周期维生素D促进人和动物肠道对钙、磷的吸收，调节钙、磷的代谢主要功能构成细胞和生物体结构的重要物质(结构蛋白)催化功能运输功能调节功能(信息传递)免疫功能实例肉、头发、羽毛、蛛丝等细胞中绝大多数的酶血红蛋白胰岛素抗体形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目多肽相对分子质量1n－1n－1至少1至少1a－18(n－1)mn－mn－m至少m少ma－18(n－m)生物类别举例核酸遗传物质含氮碱基原核生物和真核生物细菌、人等含有DNA和RNADNA5种（A、T、C、G、T、U）病毒DNA病毒T2噬菌体只含有DNADNA4种（A、T、C、G、T）RNA病毒SARS病毒、新冠病毒只含有RNARNA4种（A、T、C、G、U）