第2章组成细胞的分子（单元知识清单）（背诵版）

第二章组成细胞的分子知识清单第1节细胞中的元素和化合物生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界获取的。因此，组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，体现了生物界与无机自然界的统一性。细胞与无机自然界相比，各种元素的相对含量大不相同，体现了生物界与无机自然界的差异性。2.组成细胞的化学元素，常见的有20多种，这些元素中含量较多的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素，称为大量元素；有些元素含量很少，如Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等，称为微量元素。3.在不同的生物细胞中，C、H、O、N这四种元素的含量很高，其原因与组成细胞的化合物有关。4.比较玉米细胞和人体细胞的组成元素可知：组成不同生物细胞的化学元素的种类基本相同，但含量相差较大。5.组成细胞的元素大多以化合物的形式存在,可以分为无机化合物和有机化合物两大类。组成细胞的化合物中含量最多的是水，约占细胞重量的70%—90%；细胞中含量最多的有机物是蛋白质，约占细胞重量的7%—10%。6.某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。如糖类中的还原糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。脂肪可被苏丹Ⅲ染成橘黄色。蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。7.糖类中的单糖，如葡萄糖、果糖、半乳糖等及二糖中的麦芽糖和乳糖都具有还原性，二糖中的蔗糖和所有多糖都不具有还原性。斐林试剂由甲液：质量浓度0.1g/ml的NaOH溶液和乙液：质量浓度0.5g/ml的CuSO4溶液组成，其使用方法是现用现配，并需要在50—65℃水浴加热2min。若检测的生物组织中无还原糖，则实验结束时组织样液的颜色是浅蓝色。8.观察花生子叶细胞中的脂肪时，切取花生子叶的切片，选择最薄的切片进行染色，染色后用体积分数为50%酒精溶液洗去浮色并制成临时装片。先用显微镜的低倍镜找到花生最薄处，移到视野中央，调节细准焦螺旋使物像清晰后换成高倍镜观察。9.双缩脲试剂由A液：质量浓度0.1g/ml的NaOH溶液和B液：质量浓度0.1g/ml的CuSO4溶液组成，使用方法：先加A液1ml，摇匀，再加4滴B液，摇匀。不需要(需要/不需要)加热。第2节细胞中的无机物1.生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为60%—95%，水母的含水量达到97%。水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。同种生物个体不同生长发育时期含水量不同，如幼年个体细胞的含水量大于老年个体细胞的含水量。2.由于水分子的空间结构及电子的不对称分布，使水分子成为一个极性分子，带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。3.水分子之间的静电吸引作用形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，由于氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。又由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易（容易/不容易）发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。4.细胞中绝大部分水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水；一部分水与细胞内的其他物质（如蛋白质、多糖等）相结合，叫做结合水，结合水大约占细胞内全部水分的4.5%，这样的水失去了流动性和溶解性，成为细胞结构的重要组成成分。5.自由水的作用包括①自由水是细胞内良好溶剂；②参与细胞内的许多生物化学反应；③构成多细胞生物体内的以水为基础的液体环境；④运输营养物质和代谢废物。6.在正常情况下，细胞内自由水水所占的比例越大，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。例如，将种子晒干就是减少了其中自由水的量而使其代谢水平降低，便于储藏；北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐下降，而结合水的比例会逐渐升高，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。7.当你点燃一粒小麦种子，待它烧尽时可见到一些灰白色的灰烬，这些灰烬就是小麦种子里的无机盐，细胞中无机盐含量很少，仅占细胞鲜重的1%—1.5%。细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。8.某些无机盐是组成复杂化合物的重要成分，如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红蛋白的元素。许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要作用，例如，人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引起肌肉酸痛、无力等，因此，当大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水。哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+，如果Ca2+含量太低，动物会出现抽搐等症状。此外，生物体内的某些无机盐离子，必须保持一定的量，这对维持细胞的酸碱平衡也非常重要。第3节细胞中的糖类和脂质1.糖类分子都是由C、H、O三种元素构成的，因为多数糖类分子中氢原子和氧原子之比是2：1，因此糖类又称为“碳水化合物”，糖类分子式可简写为（CH2O）。2.糖类按水解情况可大致分为单糖、二糖、多糖三类。⑴单糖是不能水解可直接被细胞吸收的糖。单糖中的葡萄糖（C6H12O6）是细胞生命活动所需的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”。除葡萄外，常见的单糖还有（六碳糖）果糖、半乳糖和（五碳糖）主要有核糖和脱氧核糖，这两类五碳糖是组成核酸（填生物大分子）的重要成分。⑵二糖是由2分子单糖脱水缩合而成的糖，分子式是（C12H22O11）。二糖必须水解成单糖才能被细胞吸收。生活中最常见的二糖是蔗糖，一分子蔗糖是由1分子葡萄糖和1分子果糖脱去1个水分子形成的。一分子乳糖是由1分子葡萄糖和1分子半乳糖脱水形成的，一分子麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水形成的。⑶多糖，生物体内的糖类绝大多数是以多糖的形式存在。多糖的分子式可用（C6H10O5）n表示。淀粉是最常见的多糖。绿色植物通过光合作用产生淀粉，作为植物体内的储能物质存在于植物细胞中。人们食用的淀粉必须经过消化分解成葡萄糖才能被细胞吸收利用。纤维素是构成植物细胞壁的重要成分。动物细胞内的多糖是糖原，其作用是人和动物细胞中的储能物质。主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中。其中，肝糖原的作用是参与调节机体的血糖平衡，肌糖原的作用是氧化分解供能。淀粉、纤维素和糖原都是由葡萄糖连接形成的。几丁质又称壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中，几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合，因此可用于废水处理；可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂；可以用于制作人造皮肤等等。3.脂质主要包括脂肪、磷脂和固醇三类。脂质存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物。组成脂质的化学元素主要是C、H、O，有些脂质中还含有N和P。所不同的是脂质分子中氧远远低于糖类，而氢的含量更多。4.脂肪的组成元素包括C、H、O，1g糖原氧化分解释放出17kJ的能量，而1g脂肪氧化分解释放出约39kJ的能量，所以脂肪是细胞中良好的储能物质。除此以外，脂肪还具有保温作用、缓冲和减压等作用。脂肪是由3分子脂肪酸与1分子甘油发生反应而形成的酯，既三酰甘油（又称甘油三酯），组成脂肪的脂肪酸包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，在室温下呈液态。脂肪可被苏丹Ⅲ染成橘黄色。5.磷脂与脂肪的不同之处在于甘油的一个羟基（—OH）不是与脂肪酸结合形成酯，而是与磷酸及其他衍生物结合，因此，磷脂的组成元素包括C、H、O、N、P，其功能是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。6.固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等。⑴胆固醇的作用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。⑵性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞形成（激发并维持第二性征）。⑶维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。第4节蛋白质是生命活动的主要承担者1.蛋白质的功能：⑴结构蛋白：组成细胞和生物体结构的重要物质。⑵功能蛋白：①催化作用：绝大多数酶是蛋白质；②运输作用：如血红蛋白，载体蛋白；③免疫作用：如抗体；④调节机体生命活动作用：如蛋白质类激素。2.氨基酸分子的结构通式：略。①结构特点：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基；且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。(注：多余的氨基或羧基位于R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。蛋白质的基本组成元素是C、H、O、N，有的蛋白质中含有P、S、Fe等元素。3.必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸，成人有8种。非必需氨基酸：人体细胞能合成，也能从外界环境中获取的氨基酸，有13种。衡量蛋白质食物的营养价值时，主要考虑必需氨基酸的种类和含量。4.蛋白质的结构层次：⑴氨基酸分子之间的结合方式叫做脱水缩合，即一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水的过程。R基中的氨基和羧基一般不参与(参与/不参与)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来自氨基和羧基，O来自羧基。5.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，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叫做多肽，因通常呈链状结构，叫做肽链。6.由于肽链中的氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。组成蛋白质分子的1至多条肽链可通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起，形成更加复杂的空间结构。7.在细胞中，组成一种蛋白质的氨基酸种类多样、氨基酸数目成千上万，形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化；肽链盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。8.1条肽链中至少含有1个游离的氨基（—NH2）和1个游离的羧基（—COOH），分别位于肽链的两端,若某条肽链中的游离的氨基数或游离羧基数多于1，则多出的游离氨基或游离羧基一定位于R基中；9.通常每个氨基酸分子中含有1个氮原子，若某氨基酸分子中氮原子数多于1个，则多出的氮原子位于氨基酸的R基中。若不考虑R基的氮原子，则一条肽链中的氮原子数等于氨基酸数=肽键数+1；在环状肽中，氮原子数=氨基酸数=肽键数。10.某条肽链中，肽键数量=脱水数＝氨基酸数1。某蛋白质分子是由x个氨基酸形成的y条肽链组成，则该蛋白质形成时失去水分子的数量=xy。在环状肽中，肽键数=脱水数＝氨基酸数。11.蛋白质相对分子质量＝氨基酸的总相对分子质量失水质量（形成二硫键时再减去失氢原子质量）。12.蛋白质变性：高温、酸、碱、重金属、射线等物理和化学因素能破坏蛋白质的空间结构破坏(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.核酸包括两大类，即核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。2.真核细胞中的DNA主要分布在细胞核中，叶绿体和线粒体内也含有少量的DNA；RNA主要分布在细胞质中。3.核酸的基本组成单位是核苷酸，一分子该单位包括磷酸、五碳糖和含氮的碱基。根据五碳糖的不同，将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸（简称脱氧核苷酸）和核糖核苷酸两大类。4.构成脱氧核苷酸的碱基有腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T（填中文名称和英文字母），所以脱氧核苷酸有4种；构成核糖核苷酸的碱基有腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U（填中文名称和英文字母），所以核糖核苷酸有4种。5.一般情况下，在生物体的细胞中，DNA由2条脱氧核苷酸链构成，RNA由1条核糖核苷酸链构成。DNA和RNA在化学组成上的区别是DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶T，RNA中含有核糖和尿嘧啶U。6.所有