2024届高考生物一轮复习讲义细胞的分子组成

第一单元细胞的分子组成

大单元，事思路

联程留质

细胞中的元素细胞中的有机物--出白质生疡大分子以I箍为骨架

水糖类、脂肪和蛋白质的检测

细胞中的

考点一：组成细胞的元素和无机物

明概念，夯■磁

一、组成细胞的元素

1.生物界与非生物界的统一性和差异性

(1)统一性：细胞与非生物相比，在元素种类上具有统一性。

(2)差异性：细胞与非生物相比，在元素含量上具有差异性。

2.组成细胞的元素的种类和含量

必需元素

含量最多大量元素微量元素

(1)大量元素和微量元素的划分依据是元素在细胞中含量的多少，而不是生理

作用的大小。

(2)无论干重还是鲜重，细胞中C、H、O、N这四种元素含量最多。

二、组成细胞的化合物

1.种类

（1）无机化合物：水和无机盐。

（2）有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸。

2.含量：细胞中含量最多的化合物是水；细胞中含量最多的有机化合物是蛋白

质；细胞中占干重最多的化合物是蛋白质。

3.不同食物中营养物质的种类和含量不同

（1）玉米种子、甘蔗的茎、甜菜的根、苹果：富含糖类。

（2）花生种子：富含脂肪。

（3）牛奶、鸡蛋、大豆种子：富含蛋白质。

※元素与化合物的关系：组成细胞的元素在生物体中一般以化合物形式存在，如

镁形成叶绿素、铁形成血红素，等等°但有少数元素是以单质形式存在的，如硫

磺细菌中的S是以硫磺颗粒存在的。另外少数元素以离子形式存在，如K以K，

三、组成细胞的无机物

/细胞中的水

1.水的含量

（1）生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别。

（2）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。

2.水的存在形式及作月

存在

自由水结合水

形式

概念细胞中以游离的形式存在的水细胞中与其他物质相结合的水

含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%

①细胞内的良好溶剂；②参与细胞

内的生物化学反应；③为细胞提供

功能是细胞结构的重要组成成分

液体环境；④运送营养物质和代谢

废物

3.自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系

（1）自由水/结合水越大，细胞的代谢就越旺盛。

（2）结合水/自由水越大，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。

4.水在生产实际中的应用

生活中的现象对此现象的解释

减少自由水含量，降低种子的代谢，延长

种子在贮存时需将种子晒干

种子寿命

干种子用水浸泡后仍能萌发失去自由水的种子仍保持其生理活性

低温环境下减少花卉浇水提高花卉对低温的抗性

鲜种子放在阳光下暴晒，重量

自由水散失，代谢减弱

减轻

干种子放在试管中，用泗精灯种子晒干后，仍含有结合水，用泗精灯加

加热，试管壁上有水珠热会失去结合水

炒熟的种子浸泡后不萌发失去结合水的细胞失去生理活性

/细胞中的无机盐

1.含量：占细胞鲜重的1%〜1.5%。

2.存在形式：大多数以离子形式存在。

（1）阳离子主要有Na十、K，Ca2+>Mg?十、卜，十、此3十等。

（2）阴离子主要有Cl\SO?\P0?\HC03•等。

3.功能

（1）某些重要化合物的组成成分，如Mg?一是构成叶绿素的主要成分。

（2）维持细胞和生物体的生命活动，具有重要作用，如哺乳动物的血液中Ca2+

中含量降低，会出现抽搐现象等。

（3）维持细胞的酸碱平衡。

※无机盐存在形式及作用的两点归纳：

（1）无机盐并不都以离子的形式存在，如骨骼中的钙以CaC03的形式存在。

（2）无机盐在细胞内含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺

失和过多都可能影响生命活动。

4.无机盐参与构成的常见化合物

(1)N：蛋白质、叶绿素、核甘酸等。

(2)P：核甘酸、磷脂等。

(3)Mg：叶绿素。

(4)S：含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素)。

(5)Fe：动物血红素。

(6)I：甲状腺激素等。

细探究.提能力

I.根据元素组成及化合物的功能推断化合物的种类

一—绝大多数生物的遗传物质

nz.A.组蚂堡里黝熊年瓦》葡萄糖

口NA一部颁雌娜黝质、喃颠、会

高等植物细胞壁的主要成分

氨基酸的工具、核糖体的组成成分1

:植物细胞的储能物质

ATP.——迪维邈__________

磷脂(大部分含N.一生物膜的重要组成成分［人和动物细胞的储能物质

少部分如磷脂酰；

0;纲懿县灯能借熊颤・•

肌雨蠹除催化、免疫、运输、」嚣还衰

..促施菜除代谢、

蛋白质调节、作结构蛋白等1有F>..S等.N-J提高神金系统灾奋性

2.根据元素组成及化合物的功能推断化合物的种类

18。分别标记C02和H2。、宽标记

co2,探究碳、氧原子的去向

光堂用I

1I氏标记C02S

3H标记」A派也占「同位素TJ^SSSU蜴O标记。2,

亮氨酸T分泌蛋自W标记法日胞呼吸上探究碳、氧

原子的去向

嬴造制方式I

用32P或35s标记的噬菌体I5N标记的大肠杆菌在含

分别侵染细菌的实验MN的普通培养液中培养

3.细胞中的水及其代谢

(1)动物

a.下丘脑渗透压感受器t大脑皮层一产生渴感一主动饮水

b.下丘脑渗透压感受器一下丘脑合成、垂体释放抗利尿激素作用于肾小管、集合

管重吸收水

(2)植物

a.失水：蒸腾作用

b.吸水：渗透压差、蒸腾拉力

c.保水：叶面上有可以开合的气孔，其他地方则有可以保持水分的角质层

d.影响气孔开合的外因——土壤和空气湿度、光照强度

e.气孔导度的变化也会通过影响吸收CO2的速率影响光合作用强度

4.无机盐的功能及实验探究

(1)碘离子：成年人缺乏时患地方性甲状腺肿大；婴幼儿缺乏时患呆小症。

(2)铁离子：缺乏时患缺铁性贫血。

(3)钙离子：血钙过低时，会出现抽搐现象：血钙过高时，会患肌无力。

（4）镁离子：缺乏会导致叶片发黄。

（5）钾离子：缺乏时植物抗逆能力减弱，易受病害侵袭。

（6）钠离子：缺乏时会导致细胞外液渗透压下降：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。

创情景，创索葬

例题1：藻类是吸收磷元素的主要生物，下列说法正确的是（）

A.磷是组成藻类细胞的微量元素

B.磷是构成藻类生物膜的必要元素

C.藻类的ATP和淀粉都是含硝化合物

D.生态系统的磷循环在水生生物群落内完成

【答案】B

【解析】磷（P）是组成细胞的大量元素，A错误；磷脂双分子层构成了生物膜

的基本支架，磷脂中含有磷元素，故P是构成藻类生物膜的必要无素，B正确；

淀粉属于糖类，其元素组成只有C、H、0,不含P,C错误；生态系统的磷循环

是在生物群落和无机环境之间进行的，D错误。

例题2：水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任。下列有关水

在生命活动中作用的叙述，错误的是（）

A.水是酶促反应的环境

B.参与血液中缓冲体系的形成

C.可作为维生素D等物质的溶剂

D.可作为反应物参与生物氧化过程

【答案】C

【解析】自由水是化学反应的介质，故水是酶促反应的环境，A正确；血液中的

缓冲对是由离子组成的，离子溶解在水中才能形成缓冲体系，B正确；维生素D

属于脂质，脂质通常不溶于水，C错误；自由水能参与化学反应，故水可作为反

应物参与生物氧化过程，D正确。

例题3：无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错

误的是（）

2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中

3-对体液pH起着重要的调节作用

C.血液中Ca2+含量过低，人体易出现肌肉抽搐

D.适当补充匚可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症

【答案】A

【解析】M/+是构成口-绿素的必要成分，类胡萝卜素中不含Mg2+,A错误；体

液中的酸碱缓冲对，如H2co3和HC0.V,可以维持体液pH的相对稳定，B正确；

人体血液中Ca2+含量过低”会引起肌肉抽搞，C正确；「是构成甲状腺激素的重

要成分，适当补充「可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症，D正确。

考点二：糖类、脂质、核酸的种类和作用

明概念，务■硼

一、细胞中的糖类

1.元素组成：C、H、。三种元素。

2.功能：细胞中主要的能源物质。

3.糖类的种类与作用

项目概念常见种类分布

核糖

单糖不能水解的糖脱氧核糖动植物

葡萄糖

蔗糖

水解后能够生成两个植物

二糖麦芽糖

单糖分子的糖

乳糖动物

淀粉

植物

纤维素

水解后能够生成一

多糖糖原动物

个单糖分子的糖

甲壳类动物和昆虫的外骨

几丁质

骼中

※糖类的三种分类

（1）依据分布分类

半乳糖乳糖

、淀粉纤维索

植物细胞动物细胞

注：大多数果糖存在于植物细胞中，大多数乳糖和半乳糖存在于动物细胞中。

（2）依据功能划分

①参与构「纤维素：植物细胞壁的主要成分

成细胞的脱氧核糖：DNA的组成成分

重钙组成"核糖：RNA的组成成分

女’L儿丁质：甲壳类动物和昆虫的外骨骼的

成分

②生命活动的主要能源物质：葡萄糖-

③细胞中的储能物质：淀粉和糖原。

（3）依据性质划分

/还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖等。

/非还原糖：多糖、蔗糖等。

2.糖类之间的转化

解

二糖、二多糖

水解

二、细胞中的脂质

1.元素组成：主要是，有的还含有P和N。

2.特点：与糖类相比，氧的含量—，而氢的含量更一.

3.分布：大量存在于其些植物的种子、果实及动物体的脂肪组织中。

4.种类和功能

种类生理功能

①细胞内良好的储能物质

脂肪②很好的绝热体，有隔热、保温作用

③能缓冲和减压，可以保护内脏器官

磷脂构成细胞膜和细胞器膜等的重要成分

①构成动物细胞膜的重要成分

胆固醇

②参与血液中脂质的运输

促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的

固醇性激素

形成

维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙、磷的吸收

5.糖类和脂质的转化

/糖类和脂肪是可以相互转化的

（1）糖类转化为脂肪的过程：葡萄糖除供细胞利用外，多余的部分可以合成

储存起来；如果葡萄糖还有富余，就可以转变脂肪和某些糖原。

（2）脂肪转化为糖类的过程：食物中的脂肪被消化吸收后，可以在皮下结缔组

织等处以脂肪组织的形式储存起来。而脂肪一般在糖类代谢发生障碍，引起功能

不足口寸，才会分解供能，而且氨基酸不能转化为糖类。

/糖类与脂质的转化示意图:

转化

某些一转化皮

氨基酸3下

肝糖原皂璧

、

合成储存肠

肌糖原若康■脂J_系

肪一转化膜

能量+H2O+CO2F7T等

分解

三、细胞中的核酸

/核酸的种类及其分布

（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RNAo

（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

DNAoRNA主要分布在细胞质中。

※生物体中核酸、遗传物质、碱基和核甘酸种类的分析

生物类别核酸种类遗传物质碱基种类核甘酸种类

细胞生物DNA和RNADNAA、G、C、T、U8种

只含DNADNAA、G、C、T4种

病毒

只含RNARNAA、G、C、U4种

J核酸是由核甘酸连接而成的长链

1.组成元素：只有C、H、O、N、P五种。

2.基本组成单位——核甘酸：一个核甘酸由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和

一分子磷酸组成，其连接方式如图所示：

（1）五碳糖：核糖、脱氧核糖。

（2）含氮碱基：A（腺噪吟）、G（鸟噪吟）、C（胞嗜喘）、T（胸腺嚏噫）、U（尿

喀咤）。

（3）分类

/依据五碳糖：含有脱氧核糖的为脱氧核甘酸；含有核糖的为核糖核甘酸。

/依据碱基：脱氧核甘酸和核糖核甘酸各分为4种。

3.核酸的形式：一般情况下，在生物体的细胞中，DNA由两条脱氧核甘酸捱构

成，RNA由一条核糖核甘酸链构成。

4.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

四、生物大分子以碳链为骨架

1.多聚体的组成：若干个相连的碳原子一碳链为基本骨架一单体一多聚体。

2.根据元素组成判断细胞内的有机物种类

（1）只含C、H、O一糖类、脂肪或固醇类。

（2）除C、H、O、N外，还含有S-蛋白质。

（3）不仅含有C、H、O、N,还含有P-磷脂或核酸。

3.根据功能判断细胞内有机物的种类

（1）主要能源物质一糖类。

（2）主要储能物质一脂肪、淀粉、糖原。

（3）主要结构物质一蛋白质。

（4）贮存遗传信息的物质一DNA或RNA。

4.生物大分子初步水解与彻底水解的产物不同。

（1）水解是指大分子有机物分解为小分子有机物，若得到的小分子有机物还可

以水解则为初步水解，若得到的小分子有机物不能再水解则为彻底水解。

（2）大分子物质的初步水解产物和彻底水解产物。

物质初步水解产物彻底水解产物

DNA脱氧核苜酸脱氧核糖、碱基、磷酸

RNA核糖核甘酸核糖、碱基、磷酸

蛋白质多肽氨基酸

淀粉麦芽糖葡萄糖

细探究，援能力

1.细胞中脂质的种类和功能脂质的种类、结构和功能的比较：

（1）脂肪和磷脂的比较

/脂肪（三酰甘油/甘油三酯）：一分子甘油+三分子脂肪酸反应生成；储能物

质。

/磷脂：一分子甘油+两分子脂肪酸+磷酸及其他衍生物结合生成；生物膜的

主要组成成分。

（2）饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的比较：

/植物脂肪中大多含有不饱和脂肪酸（碳原子之间存在双键），熔点较低，室

温下呈液态。

/大多动物脂肪中含有饱和脂肪酸（碳原子之间都以单键相连），熔点较高，

室温下呈固态。

2.糖与脂肪的比较

同质量的脂肪与糖类相比，脂肪的H含量多而0含量少，氧化分解时耗

氧多、释放的能量多。但是脂肪所储能量，必须要先转化为糖类后，才能为生物

体所利用。

3.核酸的功能

(1)DNA作为主要的遗传物质，可自我复制并作为模板指导RNA合成，并通

过RNA指导蛋白质合成。

(2)RNA

/mRNA：在蛋白质合成中决定氨基酸的顺序，作为模板

/tRNA：在蛋白质的合成中携带活化的氨基酸

/rRNA：与蛋白质结合成核糖体，成为合成蛋白质的细胞器

/其他：核酶——生物催化剂；siRNA、miRNA、hpRNA等——调控基因

表达

/此外还可作为RNA病毒的遗传物质

割情景，创索葬

例题1：下列关于人体脂质的叙述，正确的是()

A.组成脂肪与糖原的元素种类不同

B.磷脂水解的终产物为甘油和脂肪酸

C.性激素属于固醇类物质，能维持人体第二性征

D.维生素D是构成骨骼的主要成分，缺乏维生素D会影响骨骼发育

【答案】C

【解析】组成脂肪与糖原的元素种类都是C、H、O,A错误；脂肪水解的终产

物是甘油和脂肪酸，B错误；性激素属于固醇类物质，能促进生殖器官发育和生

殖细胞的形成，并维持人体的第二性征，C正确；钙是构成人体骨骼的主要元素，

维生素D能促进人体肠道对钙和磷的吸收，D错误。

例题2：用同位素示踪法检测小鼠杂交瘤细胞是否处于细胞周期的S期，放射性

同位素最适合标记在()

A.胞嗒咤B.胸腺喀咤C.腺噪吟D.鸟噪吟

【答案】B

【解析】S期主要进行DNA复制，而与RNA相比，DNA特有的碱基是胸腺喀

咤（T）,B符合题意，A、C、D不符合题意。

考点3蛋白质的结构和功能

明概念，夯■磁

一、蛋白质的功能

1.一切生命活动都离大开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。

2.蛋白质功能举例：

功能实例

作为结构蛋白羽毛、肌肉、头发、蛛丝

催化作用绝大多数酶

运输作用载体蛋白、血红蛋白

调节作用胰岛素、生长激素等蛋白质类激素

免疫作用抗体

二、蛋白质的基本组成单位一氨基酸

1.氨基酸的结构

（1）结构通式

II

I

1I?NC（'0（）1!

R

（2）结构特点

/数量上：至少含有一个氨基（一N+）和一个竣基（一C00H）。

/位置上：都有一个氨基和一个粉基连在同一人碳原子上。

（3）各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。

2.种类

（1）分类依据：能否在人体内合成。

（2）种类

人体细胞不能合成的是必需的氨基酸（共8种）。

人体细胞能合成的是非必需的氨基酸（共13种）。

※组成生物体蛋白质的氨基酸的判断标准

（1）数量标准：至少有一个“一NH2”和一个“一COOH”。

/“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系，“氨基酸”代表了其分子结

构中主要的部分——氨基（碱性）和痰基（酸性），分子结构中缺少其一，

都不是氨基酸。如：

H2N—CH2—CH20Ho缺少一COOH

HOOC—CH2—CFh—COOHQ缺少一NH2

（2）位置标准：都有一个“一NH2”和一个“一COOH”连接在同一个碳原子

（中心碳原子）上。

三、蛋白质的结构及其多样性

I.氨基酸的脱水缩合

HHHH

|:..........:||I|

H2N-C-Ci-OH+HfN-C-COOH-I^O+HN-C-C-N-C-COOH

|||:......；||||

Ri°HR2RI0H电

（1）此生理过程的名称是脱水缩合。

（2）写出字母代表的结构或名称：a-一个氨基；b-一个竣基。

（3）判断产物H20中原子的来源。

/H：来自Ri所在氨基酸的竣基和R2所在氨基酸的R基。

/0：来自Ri所在氨基酸的竣基。

2.蛋白质的形成过程：

元素：C、H、O、N等

氨基酸：蛋白质的基本组成单位

1脱水缩合

二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物

多肽（链）：由多个氨基酸分了缩合而成的化合物，通常呈链状结构

蛋白质：具有一定的空间结构

3.蛋白质的结构多样性的原因：每种蛋白质含有的氨基酸种类和数目都不同，不

同种类氨基酸的排列顺序多种多样，肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构不同,

这就决定了蛋白质分子的结构多样性。

每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变

或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。

※多肽中氨基数、竣基数、氨基酸数、肽键数和脱水数的计算：

氨基酸平氨基脱去水多肽或蛋

肽键氨基竣基

均相对分酸数分子数白质相对

数目数目数目

子质量目目分子质量

一条至少至少

ann—1〃一1na—18X(〃-1)

肽链1个1个

m条至少至少

ann-mn-m-18X(〃­，〃)

肽链m个"2个

环状最少最少

annn〃。一18〃

多肽为0为。

纸探究，提能力

1.利用“结构与功能观”分析蛋白质结构与功能的关系：

（1）蛋白质的功能与其结构关系密切。在加工、折叠过程中发生错误以及在强

酸、强碱、重金属盐等因素影响下，蛋白质的空间结构遭到不可逆破坏而发生变

性失活时，其功能也会丧失。该过程中破坏的主要是氢键和二硫键，并不改变肽

链结构。

（2）关于二硫键：连也不同肽链或同一肽链中，两个不同半胱氨酸残基的疏基

的化学键。二硫键是比较稳定的共价键，在蛋白质分子中，起着稳定空间结构的

作用。二硫键数目越多，蛋白质分子对抗外界因素影响的稳定性就越强。

（3）蛋白质中氨基酸的排列顺序发生变化时会影响其高级结构，使其丧失正常

功能，如氨基酸替换引起的镰状细胞贫血。

（4）功能相同的蛋白质结构不一定相同。

2.数量关系分析：

（1）〃个氨基酸分子经过脱水缩合形成含77-1个肽键的链状化合物；

（2）几种氨基酸且每种氨基酸数目不限的情况下，可形成，〃肽化合物的种类为

〃种；每种氨基酸数目只有一个的情况下，排列组合方式有〃！种。

割情景，创索葬

将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨酸，B链末端增加2个精氨酸，口J

制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是（）

A.进入人体后需经高尔基体加工B.比人胰岛素多了2个肽键

C.与人胰岛素有相同的靶细胞D.可通过基因工程方法生产

【答案】A

【解析】该胰岛素作用于细胞表面的受体，不需要经高尔基体的加工，A错误;

人工长效胰岛素比人胰岛素的B链上多了2个精氨酸，氨基酸与氨基酸之诃通

过肽键连接，故多2个肽键，B正确；人工长效胰岛素和人胰岛素作用相同，都

能降血糖，故靶细胞相同，C正确；人工长效胰岛素是对天然蛋白质的改造，需

要通过基因工程生产，D正确。

考点4细胞中有机化合物的鉴定

明概念，夯■磁

1.斐林试剂与双缩服试剂的比较

斐林试剂双缩胭试剂

X甲液乙液A液B液

质量浓度为质量浓度为质量浓度为0.1质量浓度为

成分

0.1g/mL的0.05g/mL的g/mL的NaOH0.01g/mL的

溶液

NaOHCuSO4溶液溶液CuSO4溶液

鉴定物质