第2章 组成细胞的分子-备战2025年高考生物一轮复习必背知识点讲义

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[必备知识]
1．组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有，这说明了生物界与无机自然界具有统一性；但是，细胞与无机自然界相比，各种元素的相对含量又大不相同，这说明了生物界与无机自然界具有差异性。(P16)
2．组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。细胞内含量最多的化合物是水，它同时也是含量最多的无机化合物，含量最多的有机化合物是蛋白质。(P17)
3．用化学试剂检测生物组织中的化合物或观察结构
需要加热的是还原糖的鉴定，需要借助显微镜的是脂肪鉴定。常见的还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖。(P18“探究·实践”)
4．脂肪的检测和观察实验中，切片后，从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央；在花生子叶薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min；用吸水纸吸去染液，再用体积分数为50%的酒精洗去浮色；用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。先在低倍镜下观察，再换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见。(P18“探究·实践”)
5．蛋白质的检测和观察实验中，加入组织样液2 mL后，先注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀，再注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀，可见组织样液变成紫色。(P18“探究·实践”)
6．不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量又往往有一定差异。(P18“练习与应用”概念检测1)
[易错提醒]
错点1：误认为“生物体内大量元素重要，微量元素不重要。”
精析：组成细胞化学元素的大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的，无论是大量元素还是微量元素，都是生物体所必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。
错点2：误认为“在不同细胞干重中C、H、O、N所占质量分数大小关系均为C>O>N>H。”
精析：因细胞中化学元素含量与细胞中化合物含量相关，而不同种类细胞中各种化合物的相对含量不同，所以，C、H、O、N所占质量分数大小关系也不一定相同。如，玉米细胞和人体细胞。
错点3：误认为“C元素是生命的最核心元素，所以也是细胞内含量最多的元素”
精析：组成细胞化学元素的作用和含量并不一一对应，“碳是生命的核心元素”这是基于组成细胞的生物大分子是以碳链为基本骨架的，碳原子在组成生物大分子中的重要作用而言的，并不针对C元素在细胞中含量。
错点4：误认为“质量大的分子就是生物大分子”
精析：脂肪是由甘油和3分子脂肪酸构成的，其分子量虽然很大，但不属生物大分子。
错点5：误认为“细胞中各种化合物的含量稳定不变”
精析：组成细胞的无机化合物和有机化合物共同承担起构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。细胞中这些化合物的含量和比例处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。
错点6: 生物体内含有的元素不一定都是必需元素
精析：如人体内可能含有Pb。
错点7: 大量元素和微量元素都是必需元素，而生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素
精析：如Pb。这样的元素含量再多也不是大量元素。
错点8: 分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。
精析：如在细胞的鲜重中，含量最多的元素是O，最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质；在细胞的干重中，含量最多的元素是C，最多的化合物(有机物)是蛋白质。
易错点9:检测还原糖时使用的斐林试剂要现配现用的原因
点拨：斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。
第2节 细胞中的无机物
[必备知识]
1．自由水的作用：水是细胞内良好的溶剂，许多种物质能够在水中溶解；细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与。多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中。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。(P20)
2．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。(P21)
3．在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。(P21)
4．细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。(P21)
5．无机盐的作用：(1)某些重要化合物的组成部分，如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素。(2)对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，如缺钙时哺乳动物会出现抽搐等症状。(3)对维持细胞的酸碱平衡非常重要。(4)维持正常渗透压，即水盐平衡。(P22)
6．医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。(P22“练习与应用”拓展应用1)
[重要图解]
一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图(P22“思考·讨论”)
[易错提醒]
错点1：混淆多细胞生物体内的水和细胞内的水
精析：多细胞生物体内的水包括细胞内的水和细胞外的水
错点2：不明确水分子结构特点，导致不能正确解释水可作良好溶剂及对生命系统稳定性重要作用的原因。精析：结构决定功能，水的作用也与其分子结构密切相关，但在应用过程中应明确具体的结构特点和其对应作用间的关系。如，水作良好溶剂与其为极性分子密切相关；水对维持生命系统稳定性又与其具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变密切相关。
错点3：误认为“晒干的干种子中没有水或没有自由水”
精析：种子晒干过程中，大量自由水散失导致自由水的含量降低，但并不是没有自由水，更不能理解为没有水。因此，干种子不浸泡不能萌发的主要原因是自由水含量低，代谢水平低。
错点4：误认为“自由水的作用比结合水的作用大”
精析：水是生命之源，细胞中的自由水、结合水都有各自作用。结合水是细胞结构的重要组成部分，自由水具有运输营养物质和代谢废物、作细胞内良好的溶剂、参与细胞代谢活动等作用，在不同时期两种水的作用各有所侧重。
错点5：误认为“细胞中的无机盐都以离子形式存在”
精析：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，部分无机盐以化合态形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿。
错点6：对一些无机盐含量异常导致的异常症状不明确而出错。
精析：Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素，人体缺Fe2+时，贫血，无氧呼吸加强，可引发乳酸中毒。P既是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物（ATP、NADP+、核苷酸、磷脂等）的成分。Na+对维持细胞外液渗透压有重要作用，动作电位的形成离不开“Na+内流”，所以，人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等；K+对维持细胞内液渗透压，静息电位的维持与恢复离不开“K+外流”。哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+,如果Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状。
第3节 细胞中的糖类和脂质
[必备知识]
1．糖类是主要的能源物质。糖类大致可以分为单糖、二糖、多糖等几类。(P23)
2．常见植物二糖有蔗糖和麦芽糖，动物二糖为乳糖。蔗糖可水解为葡萄糖和果糖，麦芽糖可水解成2分子葡萄糖，乳糖可水解成葡萄糖和半乳糖。(P24)
3．几丁质也是一种多糖，又称为壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。(P25)
4．组成脂质的化学元素主要是C、H、O，有些脂质(磷脂)还含有N、P。(P25)
5．脂质分子中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高，所以氧化分解时，需氧量更高，释放的能量更多。(P25)
6．常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇等。其中脂肪是细胞内良好的储能物质；磷脂是构成细胞膜的重要成分；固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等。胆固醇是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。性激素能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能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。(P26～27)
7．水稻和小麦的细胞中含有丰富的纤维素和淀粉。(P27“练习与应用”概念检测2)
[重要图解]
植物体和动物体内多糖的分子组成示意图
生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。植物体内的多糖有淀粉(储能多糖)和纤维素(结构多糖)，动物体内的多糖有糖原，其主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中，是人和动物细胞的储能物质。淀粉、纤维素、糖原的基本单位是葡萄糖。(P24)
2．一种脂肪分子
脂肪是由三分子脂肪酸与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)。植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，在室温时呈液态，如日常炒菜用的食用油(花生油、豆油和菜籽油等)；大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸，室温时呈固态。(P26)
[易错提醒]
错点1：混淆糖类与脂质、不同脂质化学元素组成而出错
精析：糖类分子都是由C、H、O三种元素构成的，组成脂质的化学元素主要是C、H、O，由此可见，描述“脂质”的元素组成时不能丢掉“主要”二字。另外，常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇，脂肪、固醇的元素组成只有C、H、O三种，磷脂的元素组成除C、H、O外，还含有N、P。
错点2：忽略脂质（或脂肪）与糖类分子中H与O比例的区别而出错
精析：①相对于糖类分子，脂肪分子中H的比例高，而O的比例小。故在氧化分解时，单位质量的脂肪较糖类消耗的氧气多，产生的水多，产生的能量也多。②油料植物种子萌发过程中脂肪会转变为糖类，与糖类相比，脂肪中氧含量较低，故导致萌发种子干重增加的元素主要是O。③脂肪含氢高，因此氧化分解时消耗的O2多。
错点3：误认为糖原都可分解补充血糖，误认为葡萄糖富余时只能转变成脂肪。
精析：和动物体合成糖原的原料是葡萄糖，糖原主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中，即肝糖原和肌糖原。当人和动物血液中葡萄糖含量低于正常时，肝脏中的糖原糖原便分解产生葡萄糖及时补充，而肌肉中的不能再转变为血糖中葡萄糖。血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余的部分可以合成糖原储存起来；如果葡萄糖还有富余，就可以转变成脂肪和某些氨基酸。
错点4：误认为糖类可大量转化为脂肪，脂肪也可大量转化为糖类。
精析：糖类和脂肪之间的转化是有差异的，具体体现在：糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
错点5：不能科学解释脂肪作为储备能源而糖原不能作为储备的原因而出错。
精析：脂肪和糖原都是储能物质，但是和糖原相比，脂肪是一种很“经济”的储备能源，因为脂肪是非极性化合物，可以以无水的形式储存在体内。虽然糖原也是动物细胞内的储能物质，但它是极性化合物，是高度的水合形式，在机体内贮存时所占的体积相当于同等重量的脂肪所占体积的4倍左右。因此脂肪是一种很“经济”的储备能源。
错点6：不能从物质氧化分解的角度解释糖类是主要能源物质而脂肪不是主要能源物质的原因而出错。
精析：从物质氧化分解的角度分析，糖类和脂肪中，糖类才是生物体生命活动利用的主要能源物质，这是因为与糖类氧化相比，在生物细胞内脂肪的氧化速率比糖类慢，而且需要消耗大量氧气，此外，糖类氧化既可以在有氧条件下也可以在无氧条件下进行。所以，对于生物体的生命活动而言，糖类和脂肪都可以作为储备能源，但是糖类是生物体生命活动利用的主要能源物质。
错点7：误认为“糖类都可作能源物质”；误认为“生物体内的糖类绝大多数以葡萄糖或单糖形式存在”
精析：糖类是主要能源物质，这并不等于糖类都可作能源物质，如纤维素、几丁质等多糖。葡萄糖是细胞生命活动所需的主要能源物质，但生物体内的糖类绝大多数以多糖形式存在。
错点8:关于糖类物质的三个误区
精析：①不是所有的糖都有甜味，如纤维素没有甜味。②不是所有的糖都能和斐林试剂反应，蔗糖、淀粉等非还原糖都不能。③不是所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素。
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
[必备知识]
1．蛋白质是生命活动的主要承担者，也是主要的体现者。其功能包括：(1)结构蛋白，如肌肉、羽毛、头发；(2)催化作用，如酶；(3)运输功能，如血红蛋白；(4)调节机体的生命活动，如胰岛素；(5)免疫功能，如抗体。(P28)
2．氨基酸分子的结构通式：
在结构上具有的特点：每种氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。各种氨基酸之间的区别在于 R基的不同。(P29)
3．氨基酸是组成蛋白质的基本单位。组成人体蛋白质的氨基酸有21种。其中有8种是人体细胞不能合成的，它们是甲硫氨酸、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），这些氨基酸必须从外界环境中获取，因此，被称为必需氨基酸。另外13种氨基酸是人体细胞能够合成的，叫作非必需氨基酸。(P30“与社会的联系”)
4．蛋白质经高温处理后变性失活，这是因为高温破坏了蛋白质分子的空间结构，但未破坏肽键。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，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。(P32“与社会的联系”)
5．蛋白质彻底水解的产物是氨基酸。(P32“练习与应用”概念检测1)
[重要图解]
1．某种胰岛素的二硫键示意图
许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。(P30)
2．由氨基酸形成血红蛋白的示意图
(1)由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。多肽通常呈链状结构，叫作肽链。肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。血红蛋白是一种由574个氨基酸组成的蛋白质，含4条多肽链。(P30)
(2)蛋白质种类繁多的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、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千差万别。(P31)
[易错提醒]
错点1：混淆氨基酸种类与数目，人体必需氨基酸与非必需氨基酸及食物营养价值而出错。
精析：氨基酸数目≠氨基酸种类：蛋白质分子含有多个氨基酸，构成人体蛋白质的氨基酸种类约有21种；确认氨基酸种类必须依据R基，凡R基相同时无论数目多少，均应视作同一种氨基酸。人体必需氨基酸与非必需氨基酸主要是根据“能不能在人体细胞合成”划分的，在评价食物蛋白质营养价值时，主要看必需氨基酸的各类和含量。
错点2：不理解肽键形成过程而出错
精析：①不能准确说出与肽键直接相连的原子。根据脱水缩合过程，与肽键直接相连的原子为C、N（P30图2-10）；②忽视环肽的“首尾相接”问题。环状多肽因肽链两端相连，所以，主链中无游离氨基和羧基，环状肽中氨基和羧基数目取决于构成环状肽氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目，即：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数；③误认为脱去水的相对分子质量，就是氨基酸合成多肽时减少的相对分子质量。脱水缩合发生在氨基酸形成多肽过程中，而由多肽形成蛋白质过程中，肽链和肽链还可通过化学健（如二硫键等）链接或盘曲折叠，所以，在进行蛋白质相对分子质量计算时，还要考虑形成这些化学键过程中减少的质量。
错点3：明辨蛋白质的盐析、变性和水解
精析：①盐析：是由溶解度的变化引起的，蛋白质的空间结构没有发生变化。
②变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间结构发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。
③水解：在蛋白酶等作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。
第5节 核酸是遗传信息的携带者
[必备知识]
1．核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA；另一类是核糖核酸，简称RNA。(P34)
2．真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。 RNA主要分布在细胞质中。(P34)
3．一个核苷酸是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同，可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸。(P34)
4．DNA和RNA都含有的碱基是A、C和G，DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U。(P35)
5．DNA水解的产物是脱氧核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、脱氧核糖、4种碱基。(P35)
6．有细胞结构的生物包括原核生物和真核生物，遗传物质是DNA；没有细胞结构的病毒，遗传物质大多数是DNA，少数是RNA。例如烟草花叶病毒、艾滋病病毒(HIV)和SARS病毒是RNA病毒。(P35)
7．生物大分子以碳链为基本骨架，碳是生命的核心元素。(P36)
8．生物体内各种物质的元素组成：
纤维素：C、H、O； 脂肪：C、H、O； 磷脂：C、H、O、N、P；
酶：C、H、O、N等或C、H、O、N、P； DNA：C、H、O、N、P；
RNA：C、H、O、N、P； ATP：C、H、O、N、P。
[重要图解]
1．脱氧核苷酸和核糖核苷酸(P35)
2．DNA与RNA在化学组成上的异同(P35)
[易错提醒]
错点1：对核酸的分布记忆不清而出错
精析：真核细胞的DNA主要分布在细胞核、RNA主要分布在细胞质。因此，在真核细胞的细胞核中有DNA和RNA，细胞质中也有DNA和RNA。在线粒体、叶绿体内也同时含有DNA和RNA。
错点2：不能从不同角度准确描述核苷酸、碱基种类而出错
精析：根据核苷酸分子组成特点，在描述核苷酸种类时先要看清所描述的对象。如：一个碱基只对应一种核苷酸（从碱基角度描述核苷酸种类）；DNA中的碱基共有4种，RNA中的碱基共有4种（从DNA角度描述碱基种类）；真核细胞、原核细胞中的核酸有2种、碱基共有5种（从细胞角度描述碱基种类）。
错点3：没有理解“遗传信息”的含义而不能准确解释某种物质是或不是遗传信息携带者的原因
精析：DNA中脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，RNA中核糖核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，因此，核酸中核苷酸的排列顺序储存关生物的遗传信息。
错点4: 注意核酸与遗传物质的范围
精析：对病毒来说，核酸与遗传物质是一致的，为DNA或RNA；对细胞生物来说，核酸指DNA和RNA，遗传物质仅指DNA。
项目
还原糖
脂肪
蛋白质
淀粉
试剂
斐林试剂
苏丹Ⅲ染液
双缩脲试剂
碘液
现象
砖红色沉淀
橘黄色
紫色
蓝色