【知识清单】专题02 组成细胞的分子（期末知识清单）

1/1专题02组成细胞的分子本章内容导览本章内容导览1.思维导图2.考点清单（5大考点）3.素养提升清单（8个易错清单、1个妙招清单）（清晰版见附件）【考点01】细胞中的元素和化合物★★★☆☆一、细胞中的元素1.元素的分类（依据含量）(1)大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。(2)微量元素：含量占生物体总重量万分之一以下的元素，但却是生命活动必需的，包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo（口诀：铁猛碰新木桶）。2.元素的分类（依据作用）(1)最基本元素：C（是构成有机物的骨架，可形成4个共价键）。(2)基本元素：C、H、O、N（是构成细胞主要化合物的基础）。(3)主要元素：C、H、O、N、P、S（共占细胞鲜重的97%以上）。3.元素的来源和存在形式(1)来源：生物体从无机自然界获取，种类与无机自然界大体相同，含量差异较大（体现生物界与非生物界的统一性和差异性）。(2)存在形式：大多以化合物的形式存在。4.元素的功能(1)构成细胞的基本成分，如C、H、O、N构成蛋白质和核酸。(2)参与生命活动的调节，如Mg是叶绿素的组成成分，Fe是血红蛋白的组成成分，I是甲状腺激素的组成成分。二、细胞中的化合物1.化合物的种类和含量(1)无机化合物：水（含量最多）、无机盐。(2)有机化合物：蛋白质（干重含量最多）、核酸、糖类、脂质。2.无机化合物(1)水①存在形式：自由水和结合水。②功能：自由水是细胞内的良好溶剂、参与生化反应、运输营养物质和代谢废物；结合水是细胞结构的重要组成成分。③自由水/结合水比值与代谢强度正相关，与抗逆性负相关。(2)无机盐①存在形式：大多以离子形式存在（如Na⁺、K⁺、Ca²⁺等）。②功能：维持细胞和生物体的生命活动（如血钙过低会抽搐）；维持细胞的酸碱平衡和渗透压平衡；构成复杂化合物的成分（如Mg²⁺→叶绿素，Fe²⁺→血红蛋白）。3.有机化合物(1)糖类①元素组成：C、H、O。②分类：单糖（葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖）、二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、多糖（淀粉、纤维素、糖原）。③功能：主要的能源物质；构成细胞结构（如纤维素是植物细胞壁的成分）。(2)脂质①元素组成：主要C、H、O，部分脂质含N、P（如磷脂）。②分类及功能：脂肪（储能、保温、缓冲减压）；磷脂（构成细胞膜和细胞器膜的重要成分）；固醇（胆固醇→构成动物细胞膜、参与脂质运输；性激素→调节生命活动；维生素D→促进钙磷吸收）。(3)蛋白质①元素组成：C、H、O、N，部分含S。②基本单位：氨基酸（约20种，结构通式：特点：至少含一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上）。③结构层次：氨基酸→脱水缩合形成肽链→盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。④功能：生命活动的主要承担者，如结构蛋白（肌肉蛋白）、催化（酶）、运输（血红蛋白）、调节（胰岛素）、免疫（抗体）。(4)核酸①元素组成：C、H、O、N、P。②基本单位：核苷酸（一分子磷酸、一分子五碳糖、一分子含氮碱基）。③分类：脱氧核糖核酸（DNA，含脱氧核糖、碱基A/T/C/G，主要分布在细胞核）；核糖核酸（RNA，含核糖、碱基A/U/C/G，主要分布在细胞质）。④功能：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极其重要的作用。【考点02】细胞中的无机物★☆☆☆☆一、水1.含量(1)细胞中含量最多的化合物，占细胞鲜重的60%-95%。(2)不同生物、不同组织器官的含水量差异大：水生生物＞陆生生物；代谢旺盛的组织器官（如心肌、肝脏）＞代谢缓慢的组织器官（如骨骼、脂肪）。2.存在形式存在形式自由水结合水定义以游离形式存在，可自由流动的水与细胞内的其他物质（如蛋白质、多糖）相结合的水含量占比约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%特点流动性强、易蒸发不易流动、不易蒸发，是细胞结构的重要组成部分3.生理功能(1)自由水的功能①细胞内的良好溶剂，可溶解多种营养物质和代谢废物。②参与细胞内的生化反应，如光合作用、呼吸作用、水解反应等。③运输作用，运输营养物质到细胞各结构，运输代谢废物排出细胞。④为细胞提供液体环境，维持细胞的正常形态。(2)结合水的功能是细胞结构的重要组成成分，如心肌细胞中结合水含量较高，使心肌具有一定的韧性。4.自由水与结合水的相互转化及意义(1)转化条件：受温度、代谢强度等因素影响。温度升高/代谢旺盛→结合水转化为自由水；温度降低/代谢减慢→自由水转化为结合水。(2)比值与细胞代谢、抗逆性的关系自由水/结合水比值高→细胞代谢旺盛，抗逆性（抗寒、抗旱等）弱；自由水/结合水比值低→细胞代谢缓慢，抗逆性强（如休眠种子、越冬植物）。二、无机盐1.含量细胞中含量很少，仅占细胞鲜重的1%-1.5%。2.存在形式(1)主要以离子形式存在，如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺/Fe³⁺、PO₄³⁻、Cl⁻等。(2)少数以化合物形式存在，如CaCO₃构成动物骨骼、牙齿。3.生理功能(1)构成细胞内复杂化合物的重要成分（成分功能）①Mg²⁺→叶绿素的组成成分；②Fe²⁺→血红蛋白的组成成分；③I⁻→甲状腺激素的组成成分；④P→构成核酸、磷脂、ATP等物质。(2)维持细胞和生物体的生命活动（调节功能）①血钙过高→肌无力；血钙过低→抽搐；②血钾过低→导致心律异常；③植物缺硼（B）→花粉管不能萌发，影响受精作用。(3)维持细胞的渗透压平衡细胞外液渗透压主要由Na⁺和Cl⁻维持，细胞内液渗透压主要由K⁺维持。(4)维持细胞的酸碱平衡如HCO₃⁻、HPO₄²⁻等缓冲物质，可调节细胞内的pH，维持内环境稳态。三、无机物与细胞生命活动的联系水和无机盐共同参与细胞结构构建和代谢过程，缺一不可。缺水或无机盐失衡会影响细胞正常生命活动，甚至导致生物体死亡。【考点03】细胞中的糖类和脂质★★★★☆一、糖类1.元素组成仅由C、H、O三种元素组成（几丁质还含有N），三者的比例通常为1:2:1，因此糖类也被称为“碳水化合物”。2.主要功能(1)细胞内的主要能源物质，为生命活动提供能量（如葡萄糖被细胞呼吸分解供能）。(2)构成细胞的重要结构成分（如植物细胞壁的纤维素、细胞膜上的糖蛋白）。(3)储存能量（如植物的淀粉、动物的糖原）。3.分类（依据水解情况划分）(1)单糖定义：不能水解的糖类，是构成二糖和多糖的基本单位。常见类型及功能：①葡萄糖：细胞生命活动所需要的主要能源物质，动植物细胞中均有分布。②果糖：主要存在于植物细胞中（如水果、蜂蜜），是甜度最高的单糖。③半乳糖：主要存在于动物细胞中，是构成乳糖的成分之一。④核糖：五碳糖，构成RNA的重要成分，动植物细胞中均有分布。⑤脱氧核糖：五碳糖，构成DNA的重要成分，动植物细胞中均有分布。(2)二糖定义：由2分子单糖通过脱水缩合形成，水解后可得到两分子单糖。常见类型、分布及水解产物：二糖名称主要分布水解产物麦芽糖植物细胞（如发芽的小麦、谷粒中含量高）2分子葡萄糖蔗糖植物细胞（如甘蔗、甜菜、大多数水果中）1分子葡萄糖+1分子果糖乳糖动物细胞（如人和动物的乳汁中）1分子葡萄糖+1分子半乳糖(3)多糖定义：由多个单糖分子（通常是葡萄糖）通过脱水缩合形成的大分子化合物。常见类型、分布及功能：多糖名称主要分布基本单位主要功能淀粉植物细胞（如玉米、小麦、水稻的种子，植物的块茎、块根中）葡萄糖植物细胞内的储能物质纤维素植物细胞葡萄糖构成植物细胞壁的主要成分，支持和保护细胞糖原动物细胞（肝糖原：肝脏中；肌糖原：肌肉中）葡萄糖动物细胞内的储能物质；肝糖原可水解为葡萄糖补充血糖，肌糖原不能直接补充血糖几丁质（壳多糖）甲壳类动物（如虾、蟹）的外壳、昆虫的外骨骼、真菌的细胞壁中含氮的葡萄糖衍生物支持和保护作用；可用于废水处理、制作人造皮肤等4.还原性糖与非还原性糖(1)还原性糖：能与斐林试剂在水浴加热条件下反应生成砖红色沉淀，常见的有葡萄糖、果糖、麦芽糖。(2)非还原性糖：不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，常见的有蔗糖、淀粉、纤维素、糖原。二、脂质1.元素组成(1)主要由C、H、O三种元素组成。(2)部分脂质含有N、P（如磷脂）。(3)与糖类相比，脂质中O含量低，H含量高，因此等质量的脂质氧化分解时释放的能量比糖类多。2.物理性质大多不溶于水，易溶于有机溶剂（如丙酮、乙醚、氯仿等）。3.分类及功能(1)脂肪元素组成：C、H、O。基本单位：甘油和脂肪酸（脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸）。主要功能：①细胞内良好的储能物质：储能效率高，是生物体的“能量仓库”。②保温作用：减少体内热量散失，维持体温恒定（如动物皮下脂肪）。③缓冲和减压作用：保护内脏器官，避免受到机械损伤（如动物的肠系膜脂肪）。分布：植物细胞（如花生、大豆、油菜的种子中）；动物细胞（如皮下、肠系膜、大网膜处）。④植物细胞与动物细胞中脂肪的比较表比较项目植物细胞中的脂肪动物细胞中的脂肪元素组成均为

C、H、O，O含量低、H含量高均为

C、H、O，O含量低、H含量高基本结构由甘油和脂肪酸脱水缩合形成，脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸由甘油和脂肪酸脱水缩合形成，脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸脂肪酸类型占比以不饱和脂肪酸为主（如油酸、亚油酸）以饱和脂肪酸为主（如硬脂酸、软脂酸）物理状态（常温下）多为液态，称为油（如花生油、大豆油、菜籽油）多为固态或半固态，称为脂（如牛油、猪油、羊油）主要储存部位主要储存在种子、果实中（如花生种子、大豆种子、油菜籽）；部分植物的块茎、叶片中也有少量储存主要储存在皮下组织、肠系膜、大网膜等脂肪组织中；动物的肝脏、肌肉中也有少量储存主要功能1.种子萌发时的主要储能物质，为胚的生长发育提供能量2.保护种子内部结构，减少机械损伤3.部分植物脂肪可参与细胞膜磷脂的合成1.动物体的主要储能物质，能量过剩时储存，能量不足时分解供能2.保温作用，减少体内热量散失（如极地动物皮下脂肪厚）3.缓冲减压，保护内脏器官免受机械冲击4.参与细胞膜结构组成，转化为固醇类物质（如胆固醇、性激素）特殊作用部分不饱和脂肪酸（如亚油酸、亚麻酸）是人体必需脂肪酸，人体无法合成，需从植物油脂中获取可转化为维生素D，促进肠道对钙、磷的吸收；胆固醇是动物细胞膜的重要成分(2)磷脂元素组成：C、H、O、N、P。结构特点：由甘油、脂肪酸和磷酸等组成，头部（含磷酸）亲水，尾部（脂肪酸链）疏水。主要功能：构成细胞膜和细胞器膜的重要成分（磷脂双分子层是生物膜的基本支架）。分布：动植物细胞中均有分布，在脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中含量丰富。(3)固醇元素组成：C、H、O。常见类型及功能固醇类型主要功能分布胆固醇①构成动物细胞膜的重要成分；②参与血液中脂质的运输；③可以转化为维生素D和性激素动物细胞（如肝脏、蛋黄中含量高）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，激发并维持第二性征动物的性腺分泌维生素D促进人和动物肠道对

钙和磷

的吸收动物细胞；人体皮肤细胞可在紫外线照射下合成三、糖类和脂质的联系与区别1.联系(1)相互转化：在一定条件下，糖类可以转化为脂肪（如摄入过多糖类，会在体内储存为脂肪）；脂肪一般不能大量转化为糖类。(2)均为细胞的能源物质，为生命活动提供能量。2.区别：比较项目糖类脂质元素组成C、H、O主要C、H、O，部分含N、P储能效率较低较高（等质量脂肪储能约为糖类的2倍多）主要功能主要能源物质、结构成分储能物质、结构成分、调节物质溶解性大多溶于水不溶于水，溶于有机溶剂【考点04】蛋白质是生命活动的主要承担者★★★☆☆一、蛋白质的元素组成基本元素：C、H、O、N，这四种元素是构成蛋白质的核心元素。特征元素：部分蛋白质含有S（如胰岛素），少数蛋白质还会含有P、Fe、Cu、Zn等元素（如血红蛋白含Fe）。二、蛋白质的基本单位——氨基酸1.种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有21种，分为两类(1)必需氨基酸：共8种，人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取（如赖氨酸、苯丙氨酸等）。(2)非必需氨基酸：共12种，人体细胞可以自身合成，也可以从食物中获取。2.结构通式3.结构特点(1)每个氨基酸分子至少含有一个氨基（—NH₂）和一个羧基（—COOH）。(2)氨基和羧基都连接在同一个碳原子上（该碳原子称为中心碳原子）。(3)不同氨基酸的区别在于R基（侧链基团）的不同。三、蛋白质的结构层次1.一级结构（氨基酸脱水缩合形成肽链）(1)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。(2)肽键：连接两个氨基酸分子的化学键，结构式为—NH—CO—。(3)相关计算①肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数。②游离的氨基数（或羧基数）=肽链数+R基中含有的氨基数（或羧基数）。③蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数-18×脱去水分子数。(4)产物：二肽（由2个氨基酸脱水缩合形成）、多肽（由3个或3个以上氨基酸脱水缩合形成）。2.二级结构(1)定义：多肽链中主链原子的局部空间排布，不涉及R基的空间位置。(2)主要类型：α-螺旋、β-折叠，维持结构的化学键是氢键。3.三级结构(1)定义：在二级结构基础上，多肽链进一步盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的肽链。(2)维持结构的化学键：氢键、二硫键、疏水键、离子键等。4.四级结构(1)定义：由两条或两条以上具有三级结构的多肽链（称为亚基）通过一定的化学键结合而成的空间结构。(2)举例：血红蛋白由4条亚基（2条α链、2条β链）构成。(3)注意：并非所有蛋白质都具有四级结构，如胰岛素只有两条肽链的三级结构组合，部分简单蛋白质只有一条肽链（如肌红蛋白）。四、蛋白质结构多样性的原因氨基酸的种类不同。氨基酸的数目不同。氨基酸的排列顺序不同。多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。五、蛋白质的功能（生命活动的主要承担者）功能类型具体作用实例结构蛋白构成细胞和生物体的结构成分肌肉蛋白、毛发中的角蛋白、细胞膜上的载体蛋白催化功能催化细胞内的各种生化反应绝大多数酶（如唾液淀粉酶、胃蛋白酶）运输功能运输物质或离子血红蛋白运输氧气、细胞膜上的载体蛋白运输离子调节功能调节生物体的生命活动胰岛素（调节血糖）、生长激素（促进生长发育）免疫功能抵御病原体的侵害抗体（免疫球蛋白）信息传递功能参与细胞间的信息交流细胞膜上的受体蛋白六、蛋白质的变性与复性1.变性(1)概念：在高温、强酸、强碱、重金属盐、紫外线等条件下，蛋白质的空间结构被破坏（一级结构不变），导致其理化性质改变、生物活性丧失的过程。(2)特点：变性过程不可逆（如煮熟的鸡蛋不能恢复成生鸡蛋）。2.复性(1)概念：若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，某些蛋白质的空间结构可以恢复，重新恢复生物活性的过程。(2)特点：并非所有蛋白质都能复性，如高温变性的蛋白质一般无法复性。七、核心公式推导的基础——脱水缩合反应1.反应本质：一个氨基酸的羧基（−COOH）和另一个氨基酸的氨基（−NH2）脱去1分子水，形成1个肽键（−NH−CO−）。2.关键关系：①脱去水分子数=形成的肽键数②肽链中氨基酸数、肽键数、肽链数的核心关系：③肽键数=氨基酸总数−肽链数3基础计算类型及公式①.肽键数、脱去水分子数的计算蛋白质形成类型肽键数脱去水分子数形成1条肽链氨基酸数−1氨基酸数−1形成n条肽链氨基酸数−n氨基酸数−n形成环状肽链氨基酸数氨基酸数②游离氨基数、游离羧基数的计算基本原理：肽链的一端是游离氨基，另一端是游离羧基；R基中可能含有额外的氨基或羧基。计算公式：游离氨基总数=肽链数+R基中氨基数游离羧基总数=肽链数+R基中羧基数特殊情况：环状肽链无游离的氨基和羧基，游离氨基/羧基数=R基中对应的数目。4.蛋白质相对分子质量的计算计算公式：蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数−18×脱去水分子数补充说明：若蛋白质中含有二硫键（−S−S−），每形成1个二硫键会脱去2个H，需额外减去2×二硫键数。即：最终相对分子质量=上述计算值−2×二硫键数【考点05】核酸是遗传信息的携带者★★★☆☆一、核酸的概念与分类1.概念：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极其重要的作用。2.分类：根据五碳糖的不同，核酸分为两大类(1)脱氧核糖核酸：简称DNA，主要存在于细胞核中。(2)核糖核酸：简称RNA，主要存在于