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知识网络第一章细胞的化学组成第一节细胞中的元素和化合物一、组成细胞的元素1、细胞中含量最多的6种元素是C、H、O、N、P、Ca（98%）。2、组成生物体的基本元素：C元素。（碳原子间以共价键构成的碳链，碳链是生物构成生物大分子的基本骨架，称为有机物的碳骨架。）3、缺乏必需元素可能导致疾病。如：克山病（缺硒）4、生物界与非生物界的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。5、种类与含量组成生物体的化学元素常见的有20多种，各种元素的归属范围归纳如下：(1)上述元素分类是指生物的整体概况，具体到某种生物时元素的归属可能不同。(2)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素。(3)占细胞干重最多的元素是C，占细胞鲜重最多的元素是O；无论干重还是鲜重，C、H、O、N四种元素的含量最多。6、细胞中元素的作用(1)组成化合物与光合作用有关元素参与形成的物质及结构N蛋白质、ATP、NADP＋、叶绿素、核苷酸等PATP、NADP＋、核苷酸、磷脂；动物体内牙齿、骨骼成分Mg叶绿素的组成成分其他元素S是甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分；是蛋白质的特征元素Fe动物血红蛋白I甲状腺激素等(2)影响生命活动①Ca可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。②K可维持人体细胞内液的渗透压、心肌舒张和保持心肌正常的兴奋性。K在植物体内可促进光合作用中糖类的合成和运输。③B可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺B会造成“花而不实”。二、细胞中的无机化合物：水和无机盐1、水：（1）含量：占细胞总重量的60%-90%，是活细胞中含量是最多的物质。（2）形式：自由水、结合水自由水：是以游离形式存在，可以自由流动的水。作用有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；⑤体温调节（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）2、无机盐（1）存在形式：离子（2）作用①与蛋白质等物质结合成复杂的化合物。（如Mg2+是构成叶绿素的成分、Fe2+是构成血红蛋白的成分、I-是构成甲状腺激素的成分。②参与细胞的各种生命活动。（如钙离子浓度过低肌肉抽搐、过高肌肉乏力）三、深化拓展1．构成细胞化合物的种类构成细胞的化合物有无机物和有机物两类，细胞中含量最多的是水，细胞中含量最多的有机物是蛋白质。2．有机物的概念及特点(1)概念：由C、H、O原子通过共价键连接成的碳架作为分子的基本骨架而形成的化合物。如蛋白质、核酸、脂质等。(2)特点3．生物大分子生物大分子是以相对分子质量来衡量的，一般认为包括多糖、蛋白质、核酸三类，脂肪不属于生物大分子。分析每一种生物大分子的单体(单糖、氨基酸、核苷酸)，可知这些单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，从而明确碳在组成生物大分子中的重要作用。4．自然界的无机物都不具有碳架，只有有机物才具有碳架结构。这是生物界特殊性的表现。5．构成生物体的每一种化合物都有其重要的功能，但任何一种化合物都不能单独地完成某一种生命活动，而只有这些化合物按照一定的方式有机地结合在一起，才能表现出细胞和生物体的生命现象。第二节细胞中的生物大分子一、糖类1、元素组成：由C、H、O3种元素组成。2、分类概念种类分布主要功能单糖不能水解的糖核糖动植物细胞组成核酸的物质脱氧核糖葡萄糖细胞的重要能源物质二糖水解后能够生成二分子单糖的糖蔗糖植物细胞麦芽糖乳糖动物细胞多糖水解后能够生成许多个单糖分子的糖淀粉植物细胞植物细胞中的储能物质纤维素植物细胞壁的基本组成成分糖原动物细胞动物细胞中的储能物质附：二糖与多糖的水解产物：蔗糖→1葡萄糖+1果糖麦芽糖→2葡萄糖乳糖→1葡萄糖+1半乳糖淀粉→麦芽糖→葡萄糖纤维素→纤维二糖→葡萄糖糖原→葡萄糖3、功能：糖类是生物体维持生命活动的主要能量来源。（另：能参与细胞识别，细胞间物质运输和免疫功能的调节等生命活动。）4．糖的鉴定：(1)淀粉遇碘液变蓝色，这是淀粉特有的颜色反应。(2)还原性糖(单糖、麦芽糖和乳糖)与斐林试剂在隔水加热条件下，能够生成砖红色沉淀。斐林试剂：配制：0.1g/mL的NaOH溶液（2mL）+0.05g/mLCuSO4溶液（4-5滴）使用：混合后使用，且现配现用。（班氏试剂不用现配先用）二、脂质1、元素组成：主要由C、H、O组成（C/H比例高于糖类），有些还含N、P2、分类：脂肪、类脂（如磷脂）、固醇（如胆固醇、性激素、维生素D等）3．功能：脂肪：细胞代谢所需能量的主要储存形式。类脂中的磷脂：是构成生物膜的重要物质。固醇：在细胞的营养、调节、和代谢中具有重要作用。4、脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液(苏丹Ⅵ)染成橘黄色（红色）。（在实验中用50%酒精洗去浮色→显微镜观察→橘黄色脂肪颗粒）【误区警示】1．脂肪与脂质、类脂与磷脂、固醇与胆固醇的关系有的同学经常把脂肪和脂质混淆，认为二者是相同的，或者认为脂肪包括脂质，这些看法都是错误的。脂肪只是脂质里面的一类物质，脂质除包括脂肪以外，还包括类脂和固醇；磷脂是构成生物膜的主要成分，是类脂的一种；固醇包括胆固醇、性激素和维生素D。2．为什么同质量的脂肪比糖类释放能量多脂肪与糖类比较，C/H小，氧化分解时耗氧多，产生的水多，释放能量多。三、蛋白质1、元素组成：除C、H、O、N外，大多数蛋白质还含有S2、基本组成单位：氨基酸（组成蛋白质的氨基酸约20种）氨基酸结构通式：：氨基酸的判断：①同时有氨基和羧基②至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。（组成蛋白质的20种氨基酸的区别：R基的不同）3．形成：许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键（-CO-NH-）相连而成肽链，多条肽链盘曲折叠形成有功能的蛋白质二肽：由2个氨基酸分子组成的肽链。多肽：由n（n≥3）个氨基酸分子以肽键相连形成的肽链。蛋白质结构的多样性的原因：组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同；构成蛋白质的多肽链的数目、空间结构不同4．计算：一个蛋白质分子中肽键数（脱去的水分子数）＝氨基酸数－肽链条数。一个蛋白质分子中至少含有氨基数（或羧基数）=肽链条数5．功能：生命活动的主要承担者。（注意有关蛋白质的功能及举例）6．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/mLCuSO4溶液（3-4滴）使用：分开使用，先加NaOH溶液，再加CuSO4溶液。功能举例结构功能构成细胞和生物体的结构，如肌肉、头发等成分主要是蛋白质催化功能如唾液淀粉酶、胃蛋白酶等绝大多数酶运输功能如血红蛋白能运输氧调节功能起信息传递作用的部分激素，如胰岛素等运动功能骨骼肌的肌动蛋白和肌球蛋白直接参与了肌肉收缩与舒张过程免疫功能如抗体能消灭外来抗原物质信息传递激素与受体的识别【特别提醒】1．组成氨基酸的元素为C、H、O、N，有的可含有S、P两种元素，如半胱氨酸含有S元素。2．构成天然蛋白质的氨基酸都是α氨基酸，约有20种。3．特点(1)氨基酸分子中的氨基和羧基数目至少一个，也可以是几个，因为R基中可能含有氨基或羧基。例如：谷氨酸(R基上含—COOH)赖氨酸(R基上含—NH2)(2)在构成蛋白质的氨基酸中，都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，否则就不是构成蛋白质的氨基酸。例如：H2N—CH2—CH2—CH2—COOH。(3)不同的氨基酸分子，具有不同的R基，这是氨基酸分类的依据。例如甘氨酸的R基是—H，丙氨酸的R基是—CH3。4．蛋白质形成过程分析(1)肽键的结构式可表示如下：或－CO－NH－或－NH－CO－(2)一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端。(3)H2O中的H来自于—COOH和—NH2，而O则只来自于—COOH。(4)若某肽链中有四个肽键，此化合物应叫五肽，不叫四肽，即以脱水缩合的氨基酸个数命名。【解题技巧】1．直链肽链中氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数2．蛋白质中游离氨基或羧基数的计算(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3．蛋白质中含有N、O原子数的计算(1)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数(2)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数4．蛋白质相对分子质量的计算蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸的平均相对分子质量－脱去水分子数×185．假若有A、B和C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分如下两情形分析(1)A、B、C三种氨基酸，每种氨基酸数无限的情况下，可形成肽类化合物的种类形成三肽的种类3×3×3＝33＝27种形成二肽的种类3×3＝32＝9种(2)A、B、C三种氨基酸，且每种氨基酸只有一个的情况下，可形成肽类化合物的种类形成三肽的种类3×2×1＝6种形成二肽的种类3×2＝6种提醒：在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱去氢的相对分子质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。6．真核生物的内膜系统(1)内膜系统是指在功能上连续统一的细胞内膜结构，其中包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、微体以及一些小泡等。这种内膜之间可通过出芽和融合的方式进行交流。(2)线粒体、叶绿体虽然具有膜结构，但不参加内膜系统间的交流，因此不包括在内膜系统中。功能上：各种内膜之间通过合成分泌蛋白而在功能上联系起来。【特别提醒】：(1)生物膜系统强调的是细胞内所有膜结构而非生物体内的。(2)细菌等原核生物只有细胞膜，不构成生物膜系统，病毒也没有。(3)不同生物膜成分基本相同，但含量差别较大。(4)膜的功能复杂还是简单取决于膜蛋白质的种类和数量，即蛋白质种类和数量越多功能越复杂，而与膜面积无关。【易错点】：1．蛋白质多样性的原因(1)直接原因是组成蛋白质分子的氨基酸的种类、数量和排列次序不同，多肽链的盘曲、折叠的方式及形成的空间结构千差万别，使蛋白质的结构具有多样性。(2)根本原因是DNA分子的多样性。由于蛋白质是生命活动的主要承担者，从而导致了生物的多样性。2.多肽和蛋白质的区别(1)结构上有差异。多肽仅仅是蛋白质的初级结构形式，无空间结构，而蛋白质具有一定的空间结构。(2)蛋白质多样性有四个方面原因，但多肽多样性只有三个方面的原因，这一点在组织答案时应特别注意。(3)一条刚刚从核糖体这一车间下线的多肽链可以叫多肽，但不能称为蛋白质。蛋白质往往是由一条或几条多肽链和其他物质结合而成的。即基因控制蛋白质合成时，翻译的直接产物应为多肽，不能写成蛋白质。【识图析图】两图都是分泌蛋白这一考点中常出现的，A图是细胞的局部，B图则是完整细胞。但考查的知识点基本相同。考点1：从图上首先识别出相应结构的名称，并熟悉在分泌蛋白中的分工及相应作用。考点2：B图中⑦代表分泌蛋白，常考的有消化酶、抗体、蛋白质类激素、血浆蛋白等，常考的不属于分泌蛋白的有血红蛋白、载体、呼吸酶等。考点3：⑦物质进出细胞的方式——内吞，该过程体现了细胞膜的流动性。考点4：该过程研究手段——同位素标记，3H标记亮氨酸，最先出现在A图中②或B图中①。转移的方向和途径注意先后顺序。考点5：图示中构成生物膜系统的细胞器中，注意核糖体不是，特别注意别漏了囊泡。提醒：该题型考查多要求用序号回答，且看清有关的是细胞器还是细胞结构。四、核酸1、元素组成：由C、H、O、N、P5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）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存在场所脱氧核糖核酸DNA脱氧核苷酸