第2章组成细胞的分子（原卷版）

第2章组成细胞的分子1组成细胞的主要元素和化合物（1）细胞中的元素最基本元素：C基本元素：C、H、O、N主要元素：C、H、O、N、P、S大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。（2）细胞中的化合物无机物水无机盐有机物蛋白质：主要含C、H、O、N(有的含有S)糖类：一般含C、H、O脂质：主要含C、H、O（有些含N、P）核酸：含C、H、O、N、P注意：细胞中的元素大多以化合物的形式存在2检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质注意：细胞中的元素大多以化合物的形式存在（1)实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。①还原糖的鉴定：还原糖（如葡萄糖、果糖）中的基团－CHO，与Cu(OH)2（斐林试剂）发生作用，生成砖红色的Cu2O沉淀，即：－CHO＋2Cu(OH)2→－COOH＋Cu2O↓＋2H2O（加热条件下）②脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。③蛋白质鉴定：蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发生作用（在碱性溶液中与Cu2+反应），产生紫色反应。(2)比较斐林试剂和双缩脲试剂比较项目斐林试剂双缩脲试剂鉴定物质还原糖蛋白质成分甲液：0.1g/mlNaOH;乙液：0.05g/mlCuSO4A液：0.1g/mlNaOH;B液：0.01g/mlCuSO4使用方法甲液乙液等量混匀，现配现用先A（1ml）后B(4滴)；反应条件水浴加热(50~65℃)碱性环境、常温(3)实验易错提示点唯一需要加热—还原糖鉴定,且必须水浴加热,不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现非还原糖(如蔗糖)+斐林试剂的现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。唯一需要显微镜——脂肪鉴定,实验用体积分数为50%的酒精，其作用是洗去浮色。易写错别字提示:“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”,双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。3.水和无机盐在细胞中的作用(1)水形式自由水结合水概念细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动与细胞内其他物质(蛋白质、多糖等物质)相结合的水功能(1)良好的溶剂(2)参与生化反应(代谢)(3)构成多细胞生物体内以水为基础的液体环境(4)运输养料和代谢废物细胞结构的重要组成成分与细胞代谢或抗逆性的关系正常情况下，自由水与结合水比值越小，细胞代谢越缓慢，但抗逆性越强；该比值越大，细胞代谢越旺盛，但抗逆性越差联系自由水和结合水在一定条件下可相互转化：一定范围内，温度升高时，部分结合水转化为自由水；温度降低时，部分自由水转化为结合水应用(1)种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量。(2)种子储存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢强度，以延长储存时间。(3)越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性（2）无机盐①无机盐的存在形式：绝大多数以离子形式存在：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等阳离子；Cl、SO42、PO43、HCO3等阴离子。少数以化合物形式存在：如骨骼和牙齿中富含CaCO3、叶绿素分子中含镁等。注：同一种无机盐在生物体中可能存在上述两种形式，如钙。②无机盐功能：A是细胞中必不可少的化合物的成分：Fe——血红蛋白；Mg——叶绿素；P——细胞膜、细胞核等B是生命活动必不可少的：Na+——可引起神经、肌肉细胞的兴奋性，缺乏时，兴奋性降低；Ca2+——肌肉舒张，缺乏时，出现抽搐等症状。C维持细胞的酸碱平衡：HCO3、HPO42维持酸碱平衡的无机盐离子。（如果写成缓冲对则是H2CO3\NaHCO3NaH2PO4\Na2HPO4）D维持细胞的渗透压：如细胞外的渗透压主要依靠Na+、Cl。4四类有机物在细胞中的种类和作用（1）糖类单糖：不能被水解的糖就是单糖。常见的有以下几种种类分布主要功能单糖五碳糖核糖细胞中（真、原核细胞）组成RNA、ATP的成分脱氧核糖细胞中（真、原核细胞）组成DNA的成分六碳糖葡萄糖细胞中（真、原核细胞）主要的能源物质果糖植物细胞中提供能量半乳糖动物细胞中提供能量二糖：水解后生成两分子单糖（或由两分子单糖脱水综合形成的）种类分布水解产物备注麦芽糖植物细胞，发芽的小麦等谷粒最多两分子葡萄糖生活中最常见红糖、白糖、冰糖等都是蔗糖蔗糖植物细胞，甘蔗和甜菜含量丰富一分子果糖和一分子葡萄糖乳糖动物细胞，人和动物乳汁含量丰富一分子半乳糖和一分子葡萄糖多糖：生物体中的糖类大多数以多糖的形式存在，是由多个单糖（葡萄糖）脱水缩合形成的种类分布功能纤维素植物细胞壁及茎秆和枝叶中的纤维细胞壁的主要成分淀粉玉米、小麦、水稻的种子植物细胞的主要储能物质肝糖原动物肝脏细胞中动物细胞的储能物质，可以分解产生葡萄糖肌糖原动物肌肉细胞中动物细胞的储能物质，不能分解产生葡萄糖几丁质（壳多糖）甲壳类动物和昆虫的外骨骼，以及真菌细胞壁中与重金属离子结合，可用于废水处理；制作食品的包装纸和食品添加剂；制作人造皮肤(2)脂质①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，又称三酰甘油、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，大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸，室温时呈固态。脂肪是细胞内良好的储能物质。是很好的绝热体，起到保温作用。分布内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。②磷脂：磷脂是由一分子甘油和两分子脂肪酸以及磷酸及其他衍生物化合而成。组成元素除了与脂肪相同的C、H、O外，还含有P和N。磷脂是构成细胞膜、细胞器膜的重要成分。③固醇：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。（3）蛋白质①蛋白质的基本组成单位氨基酸的种类：A在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，其中有8种是人体细胞不能合成的，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸，这些氨基酸称为必需氨基酸；人体细胞中能够合成的氨基酸，则被称为非必需氨基酸。B氨基酸的结构通式：组成人体蛋白质的氨基酸分子中，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。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，这个侧链基团用R表示。书写如下；注：21种氨基酸是R基不同，氨基酸种类和理化性质的不同只取决于R基不同。C氨基酸之间的脱水缩合过程图解：注：脱水缩合生成的水中的氢来自相邻氨基酸的羧基和氨基，氧则来自羧基；多肽链一端游离1个氨基，另一端则游离1个羧基；如果多肽分子中还有游离的氨基或羧基，则一定位于R基上。②多肽及蛋白质：多肽通常呈链状，叫作肽链。由于氨基酸之间能够形成氢键，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。许多蛋白质含有两条或多条肽链，它们可以通过二硫键相互结合在一起，形成更为复杂的空间结构。③蛋白质的多样性原因：组成蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，形成肽链时，不同种类的氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。核酸的种类及其分布种类简称分布（真核细胞）分布（原核细胞）脱氧核糖核酸DNA主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体中也含有少量主要在拟核中，少量在细胞质中核糖核酸RNA主要分布在细胞质中，细胞核中也有少量主要在细胞质中，少量在拟核中注：病毒没有细胞结构，一种病毒只含有一种核酸：DNA或RNA。（4）核酸①核酸的基本单位—核苷酸：依据五碳糖的不同，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。一个核苷酸均含有一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基。A核糖核苷酸：共4种，碱基有A(腺嘌呤)、U（尿嘧啶）、C（胞嘧啶）和G（鸟嘌呤），分别组成腺嘌呤核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸。B脱氧核苷酸：共4种，碱基有A(腺嘌呤)、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）和G（鸟嘌呤），分别组成腺嘌呤脱氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸、胞嘧啶脱氧核糖核苷酸和鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸。注：上述两种核苷酸的不同之处：一是五碳糖不同，DNA中五碳糖是脱氧核糖,RNA是核糖；二是碱基种类不完全相同，DNA含碱基T，RNA含碱基U，其余碱基相同。②核苷酸经脱水缩合连接成长链脱氧核苷酸连接成两条脱氧核苷酸链，依据碱基互补配对原则，共同组成一个DNA分子；而RNA分子则由一条核糖核苷酸链构成。③核酸多样性的原因无论组成DNA还是RNA的核苷酸都各有4种，组成核酸时，核苷酸的数量不限，在连接成长链时，排列顺序极其多样。概括来说就是组成DNA（或RNA）的核苷酸数量、排列顺序决定核酸的多样性。④核酸的功能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。注：病毒没有细胞结构，一种病毒只含有一种核酸：DNA或RNA。5生物大分子以碳链为骨架。生物大分子是多聚体，是由单体（基本单位）脱水缩聚而成，如下表：多聚体－生物大分子单体－基本单位多糖单糖蛋白质氨基酸核酸核苷酸结论：每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，生物大分子由许多单体连接成多聚体.1.微量元素就是细胞中作用很小的元素（×）点拔：微量元素对生命活动作用必不可少，作用也不小。2.生物与非生物在元素组成上没有区别（×）（P19“练习与应用T4”）点拔：种类和含量都在不同。3.还原糖鉴定选择含葡萄糖含量高的材料最佳(×)点拔：鉴定物质时，不仅要相应物质含量较多，而且选择的材料最好是白色或近乎无色。4.细胞中含水量随细胞发育时期而增加（×）点拨：衰老的细胞中含水量下降。5.大量出汗排出过多的无机盐后，应喝浓盐水（×）点拨：应喝淡盐水。6.脂质存在于所有细胞中，脂肪只存在于动物的脂肪细胞中(×)点拨：植物油是属于脂肪。7.蛋白质的形成只需要氨基酸之间形成肽键（×）点拨：多数蛋白质含有两条或多条肽链，肽链间离不开二硫键。8.含有一个氨基和一个羧基的就是氨基酸(×)点拨：组成人体蛋白质的氨基酸分子中，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。9.若是环状多肽，则一定没有游离的氨基和羧基(×)点拨：R基上可能会有氨基或羧基。10.蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的（×）点拨：变性是空间结构改变，肽键断裂是水解。11.豌豆叶肉细胞中的遗传物质含有5种碱基、8种核苷酸（×）点拨：细胞中的遗传物质是DNA，含4种碱基和4种核苷酸。注意核酸与遗传物质比较12.病毒的遗传信息储存在RNA中（×）（教材P35）点拨：大部分病毒的遗传信息储存中DNA中，少数病毒的遗传信息储存在RNA中13.一分子脱氧核酸是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成（×）提示：脱氧核酸是DNA，脱氧核苷酸是DNA的单体。1花卉能美化环境，使人心情愉悦。有人总结了日常养花秘诀：无氧不生根，无氮不长叶，无磷不开花，无镁下叶黄。下列有关分析错误的是（）A．N、P、Mg均是花卉生长过程中所需的大量元素B．N、P、Mg在细胞中主要以化合物的形式存在C．N、Mg均为叶绿素分子的组成元素，缺乏N、Mg影响叶绿素的合成D．种植花卉时应根据其不同器官的需肥规律，适时适量施肥2．下列关于元素和化学物叙述正确的是（）A．纤维素与淀粉的基本组成单位相同，纤维素是植物和蓝细菌细胞壁的主要成分B．结合水是细胞结构的重要组成成分，在细胞中提供液体环境C．HCO3对体液pH起着重要的调节作用；Mg2+存在于叶绿素和血红素中D．核糖体、染色体、新冠病毒、T2噬菌体中含有的大量元素种类一致3．以下物质只含有C、H、O三种元素的是（

）A．脱氧核糖和糖原 B．氨基酸和脂质 C．蛋白质和核糖 D．葡萄糖和磷脂4．关于水和无机盐的叙述，不正确的是（

）A．带有正电荷或负电荷的分子都容易与水结合，水是细胞内良好的溶剂B．维持血浆的正常浓度、酸碱平衡等需要大量的无机盐离子C．无机盐在生物体内多数以离子形式存在D．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5．“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中，以下操作改进不可行的是（

）A．鸡蛋蛋清液容易引起试管挂壁而难以清洗，可用熟蛋白捣碎制成悬液代替B．在检测还原糖时，可适当提高水浴温度缩短反应时间C．在检测蛋白质时，将B液换用0．05g/mL的CuSO4溶液增强实验效果D．在检测脂肪时，可用刀片刮取花生种子后涂抹到装片上以降低徒手切片难度

6．“天街小雨润如酥,草色遥看近却无。”小草种子在萌发的过程中代谢速率逐渐增强，据此分析细胞内自由水与结合水的相对含量变化是A． B．C． D．7．糖类和脂质是细胞中两种重要的有机物，下列相关叙述中错误的是（

）A．动物细胞膜上的脂质包括磷脂、胆固醇B．糖类中的淀粉、纤维素和糖原都完全由葡萄糖缩合而成C．淀粉和脂肪水解的终产物是二氧化碳和水D．性激素的元素组成是C、H、O，可溶于有机溶剂8．“才饮长沙水，又食武昌鱼。”诗中的武昌鱼原产于长江及其周围湖泊，肉质鲜美，是不可多得的美味。下列说法错误的是（

）A．新鲜武昌鱼细胞内含量最多的有机物是蛋白质B．新鲜武昌鱼细胞内含有C、H、O、N、P等大量元素C．武昌鱼细胞内有些微量元素如Fe、Cu、Mg、Zn含量很少，但却有重要作用D．长江岸边的棒头草等植物细胞中含量最多的无机化合物与武昌鱼细胞中相同9．阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。下列有关生物大分子核酸和蛋白质的叙述，正确的是（

）A．血红蛋白的功能与其分子组成中的大量元素Fe有关B．胰岛素和抗体的差异与组成它们的氨基酸数目、种类和连接方式有关C．伞藻细胞在细胞核中遗传物质是DNA，细胞质中遗传物质是RNAD．变形虫细胞DNA与RNA的基本单位的组成部分不完全相同10．下列广告语在科学性上没有错误的是（

）A．XX口服液含有丰富的Fe、Mn、K、P、Zn等微量元素B．来自深海生物的稀有核酸片剂，满足您对特殊核酸的需求C．桂圆八宝粥由桂圆、糯米等精制而成，不含糖，适合糖尿病人食用D．鱼肝油(富含维生素D)有助于您的宝宝骨骼健康11科学家用水培法培养甜瓜幼苗，每天K+和Mg2+初始状态均为500mg/L，定时测定培养液中K+和Mg2+的剩余量，如图所示。回答下列问题：(1)Mg2+是植物生存所必需的，因为，最终会影响有机物的合成。(2)该实验的自变量有。甜瓜对Mg2+的吸收量对K+的吸收量，甜瓜对K+和Mg2+的吸收速率差异最可能与有关。(3)实验说明，通常情况下，甜瓜对K+和Mg2+的吸收速率在期最大，因此要注意适时适量施肥。(4