【知识梳理】2024年高中生物学业水平考试（新教材专用）专题02 组成细胞的分子 -讲义

这是一份【知识梳理】2024年高中生物学业水平考试（新教材专用）专题02 组成细胞的分子 -讲义，共10页。试卷主要包含了组成细胞的元素，组成细胞的化合物，检测生物组织中的糖类，蛋白质的计算等内容，欢迎下载使用。

考点01 细胞中的元素和化合物
考点02 细胞中的无机物
考点03 细胞中的糖类和脂质
考点04 蛋白质是生命活动的主要承担着
考点05 核酸是遗传信息的携带者
考点01 细胞中的元素和化合物
一、组成细胞的元素
组成细胞的元素与无机自然界中的元素的比较
生物界与非生物界的统一性：组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到。
生物界与非生物界的差异性：细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。
2.元素的分类
(1)大量元素: C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。
(2)微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、M等。
(3)最基本的元素:C。原因：生物大分子的基本骨架是碳链。
(4)基本元素:C、H、O、N等。
(5)主要元素:C、H、O、N、P、S等。
(6)矿质元素:除C、H、O外,植物从土壤中吸收的元素。
3.存在形式:大多以化合物的形式存在。
【注意】微量元素含量很少，但是必不可缺。
4.大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素。
二、组成细胞的化合物
1.种类：无机化合物：水和无机盐
有机化合物：糖类、脂质、蛋白质和核酸
含量：
(1)组织细胞中含量最多的元素和化合物分别是O和水。
(2)占细胞干重最多的元素和化合物分别是C和蛋白质。
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
还原糖的鉴定
检测原理：斐林试剂与还原性糖水浴加热呈砖红色沉淀。
实验过程
【注意】斐林试剂易被氧化，所以需要现配现用。
2.蛋白质的检测和观察
（1）实验原理：蛋白质＋双缩脲试剂→紫色。
（2）检测步骤
（3）双缩脲反应实质：一般含有两个或两个以上肽键的化合物与CuSO4碱性溶液反应而生成紫色络合物。
3.脂肪的鉴定
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
方法二：
（1）取材：花生种子（浸泡），将子叶切成薄片
（2）制片
①取最薄的切片，放在载玻片中央；
②滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min）；
③去浮色：加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液；
④制成临时装片：滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片。
（3）观察：先低倍镜下找着色颗粒，再高倍镜观察
（4）结论：圆形小颗粒呈橘黄色，证明有脂肪存在。
考点02 细胞中的无机物
一、细胞中的水
细胞中水的含量
（1）不同种类的生物含水量不同（水生生物＞陆生生物）
（2）同一生物在不同的生长发育时期含水量不同（幼年＞成年＞老年，男性＞女性）
（3）同一生物个体，不同组织、器官含水量不同。
2.水在细胞中存在的形式
（1）自由水（占细胞内全部水的95.5%）：以游离的形式存在，可以自由流动。生理功能：细胞内良好的溶剂：许多物质溶解在水中；参与细胞内许多生物化学反应；运输营养物质和代谢废物；为细胞提供液体环境。
（2）结合水（占细胞内全部水的4.5%）：与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水。是细胞结构的重要组成成分。
3.自由水和结合水的关系
（1）自由水和结合水在一定条件下可相互转化。
①温度升高：结合水转变为自由水；
②温度降低：自由水转变为结合水 。
（2）自由水的比例高：代谢活跃，生长快，但抗逆性弱
结合水的比例高：代谢缓慢，生长慢，但抗逆性强
二、细胞中的无机盐
存在形式：大多数无机盐以离子的形式存在；少数无机盐以化合物的形式存在。
（1）阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
（2）阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
2.无机盐的功能
（1）构成某些复杂化合物的重要成分
镁是叶绿素的重要组分
铁是血红蛋白的重要组分

（2）维持细胞和生物体的生命活动
人在剧烈运动时，会大量排汗，可能会引起肌肉抽搐，这是因为有大量的Ca2+随汗液排出，造成血钙过低；而血钙过高则出现肌无力。人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最后引起肌肉酸疼、无力等。
（3）维持细胞的渗透压平衡
医生给病人输入药物时，常用生理盐水（质量分数为0.9%的氯化钠溶液）。0.9%的NaCl溶液和细胞所处液体环境是等渗溶液。
（4）维持细胞的酸碱平衡
3.证明某种无机盐是否是植物必需的方法
无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，设计实验探究某无机盐X是否是植物必需的无机盐。
（1）材料：生长状态相同、长势良好的植物若干，全营养培养液，缺X的培养液，无机盐X。
（2）实验设置：设置对照实验(设某种无机盐为X)。
考点03 细胞中的糖类和脂质
一、细胞中的糖类
1.糖的组成元素和功能
（1）组成元素：C、H、O
（2）糖的功能：主要的能源物质
2.糖的种类
分类依据：根据能否水解及水解产物分子数进行分类，糖类可以分为，单糖、二糖、多糖。
二、细胞中的脂质
脂质
组成元素：主要由C、H、O组成，有的脂质含有P和N；
分布：脂质存在于所有细胞中；
作用：组成细胞和生物体的重要化合物；
化学特性：不溶于水，易溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等；
种类：脂肪、磷脂和固醇；
特点：与糖类相比，氧含量远远少于糖类，氢的含量多于糖类。
脂肪：由三分子脂肪酸与一分子甘油发生变化反应而形成的酯，甘油三酯。
（1）元素组成：C、H、O。
（2）功能：
①脂肪是细胞内良好的储能物质。
②脂肪是良好的绝热体，起到保温的作用。
③具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。
磷脂
组成元素：由C、H、O、P、N组成；
分布：人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子；
功能：构成细胞膜、多种细胞器膜的重要成分
固醇
（1）组成元素：C、H、O；
（2）种类及作用：
考点04 蛋白质是生命活动的主要承担者
一、蛋白质的功能
蛋白质是生命活动的主要承担者
1.结构蛋白：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。如肌肉、头发、蛛丝、羽毛等的成分主要是蛋白质。
2.催化作用：细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质。
3.运输作用：有些蛋白质具有运输功能，比如：血红蛋白能运输氧。
4.调节作用：有些蛋白质能够调节机体的生命活动，比如胰岛素。
5.免疫作用：有些蛋白质有免疫功能。人体的抗体是蛋白质
6.识别作用：细胞膜的外表有一层糖蛋白，与细胞的识别作用有密切关系。糖蛋白的识别作用好比是细胞与细胞之间，或细胞与其他大分子之间，互相联络用的文字或语言。
二、蛋白质的基本组成单位-氨基酸
1.组成元素：一定有C、H、O、N，有的含S等
2.结构通式
结构特点：
（1）数量特点：至少含一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)。
（2）位置特点：总有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)连在同一碳原子上。
（3）不同氨基酸的R基不同，R基决定氨基酸的种类和性质。
4.氨基酸的种类
（1）构成蛋白质的氨基酸有21种。
（2）分类：人体能合成的-非必需氨基酸(13种)；人体不能合成-必需氨基酸(8种；婴儿9种)
三、蛋白质的结构及其多样性
1.氨基酸脱水缩合形成多肽
肽键键
（1）场所：核糖体。
（2）形成过程：脱水缩合
（3）肽的名称确定：由几个氨基酸构成，就称为几肽。上图为二肽。
（4）H2O中各元素的来源：H来自于氨基和羧基，O来自于羧基。
（5）多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物叫做多肽。
（6）肽链：多肽呈链状结构叫做肽链。
（7）公式：肽键数（脱水数）=氨基酸数-肽链数。
2.蛋白质多样性的原因
氨基酸的种类、数目、排列顺序；
肽链数目和盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同；
结构多样性决定功能多样性。
3.蛋白质的盐析、水解和变性
（1）盐析：蛋白质在盐溶液中溶解度降低析出溶解度的变化，可逆.
（2）水解：肽键断裂，蛋白质分解为短肽或氨基酸。
（3）变性：氨基酸顺序不变，肽键不变，空间结构改变，功能改变。
【拓展】①导致变性的因素：高温、强酸、强碱、重金属离子
②熟鸡蛋更容易消化的原因是：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。
③蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？并说明理由：能，因为蛋白质变性后空间结构改变，并没有破坏氨基酸之间的肽键。
四、蛋白质的计算
公式一：肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数－肽链条数
（环状肽：肽键数=水分子数=氨基酸个数）
公式二：蛋白质相对分子质量
=氨基酸总量－水分子总量
=氨基酸个数×氨基酸平均分子质量－18 ×水分子数
公式三--游离氨基或羧基数目的计算：
①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数
②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数
公式四：氮原子=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子总数
氧原子=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数
考点05 核酸是遗传信息的携带者
核酸
核酸的结构层次

2.核酸的功能与分布
（1）功能：遗传物质，控制遗传
（2）分布
①真核细胞中：主要在细胞核、线粒体和叶绿体中也有
②原核细胞中：DNA主要位于拟核中,有些原核细胞的细胞质中也有小型环状DNA(质粒)。
③病毒中：病毒没有细胞结构,除朊病毒外,一种病毒只含有一种核(DNA或RNA)。
3.DNA的特点
（1）特异性:每个个体DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。
（2）多样性:4种脱氧核苷酸的数量、排列顺序多样。
4.不同生物的核酸、核苷酸、碱基和遗传物质
5.DNA和RNA的比较
6.核酸的水解
三、生物大分子以碳链为骨架
1.生物大分子的种类：蛋白质、核酸、多糖。
2.生物大分子的特点：以碳链为基本骨架。
3.生物大分子是由许多单体连接成的多聚体
碳是生命的最基本、最核心的元素，没有碳就没有生命。
4.细胞生命活动的实现
（1）以碳链为骨架的多糖、蛋白质、核酸等生物大分子，构成细胞生命大厦的基本框架。
（2）糖类和脂质提供了生命活动的重要能源。
（3）水和无机盐与其他物质一起，共同承担着构建细胞、参与生命活动等重要功能。
糖类
分类
分布
功能
单糖
五碳糖
核糖
动植物细胞
组成RNA、ATP的成分
脱氧核糖
组成DNA的成分
六碳糖
葡萄糖
动植物细胞
细胞的主要能源物质
果糖
植物细胞
提供能量
半乳糖
动物细胞
提供能量
二糖
麦芽糖
植物细胞
都能提供能量
蔗糖
植物细胞
乳糖
动物细胞
多糖
淀粉
植物细胞
储存能量
糖原（肝糖原、肌糖原）
动物细胞
纤维素
植物细胞
植物细胞壁的主要组成成分
几丁质
甲壳类动物和昆虫
甲壳类动物和昆虫外骨骼的组成成分
种类
功能
胆固醇
构成动物细胞膜的重要成分，在人体内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以及生殖细胞的形成。
维生素D
有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
肽链数目
氨基酸数
肽键数目
脱去水分子数
多肽链相对分子质量
氨基数目
羧基数目
1条
m
m-1
m-1
m × a-18 ×(m-1)
至少1个
至少1个
n条
m
m-n
m-n
m × a-18 ×(m-n)
至少n个
至少n个
生物类别
核酸种类
核苷酸种类数
碱基种类数
遗传物质
细胞生物
2
8
5
DNA
病毒
1
4
4
DNA或RNA
DNA（脱氧核糖核酸）
RNA（核糖核酸）
元素组成
C、H、O、N、P
基本单位
脱氧核糖核苷酸（4种）
核糖核苷酸（4种）
组成
五碳糖
脱氧核糖
核苷酸
含氮碱基
A、C、G、T
A、C、G、U
磷酸
磷酸
结构
双螺旋结构
大多为单链结构
分布
主要在细胞核
主要在细胞质
功能
具有细胞结构的生物
遗传物质，储存、传递遗传信息
传递遗传信息
病毒
遗传物质
遗传物质
所有生物
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
初步水解
彻底水解
核酸
8种核苷酸
磷酸、 2种五碳糖、 5种含氮碱基
DNA
4种脱氧核苷酸
磷酸、脱氧核糖、 4种含氮碱基
RNA
4种核糖核苷酸
磷酸、核糖、 4种含氮碱基