第2章組成細胞的分子（單元知識清單）（背誦版）

第二章組成細胞的分子知識清單第1節(jié)細胞中的元素和化合物生物體總是和外界環(huán)境進行著物質(zhì)交換，細胞生命活動所需要的物質(zhì)，歸根結(jié)底是從無機自然界獲取的。因此，組成細胞的化學元素在無機自然界中都能找到，體現(xiàn)了生物界與無機自然界的統(tǒng)一性。細胞與無機自然界相比，各種元素的相對含量大不相同，體現(xiàn)了生物界與無機自然界的差異性。2.組成細胞的化學元素，常見的有20多種，這些元素中含量較多的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素，稱為大量元素；有些元素含量很少，如Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等，稱為微量元素。3.在不同的生物細胞中，C、H、O、N這四種元素的含量很高，其原因與組成細胞的化合物有關(guān)。4.比較玉米細胞和人體細胞的組成元素可知：組成不同生物細胞的化學元素的種類基本相同，但含量相差較大。5.組成細胞的元素大多以化合物的形式存在,可以分為無機化合物和有機化合物兩大類。組成細胞的化合物中含量最多的是水，約占細胞重量的70%—90%；細胞中含量最多的有機物是蛋白質(zhì)，約占細胞重量的7%—10%。6.某些化學試劑能夠使生物組織中的相關(guān)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應。如糖類中的還原糖與斐林試劑發(fā)生作用生成磚紅色沉淀。脂肪可被蘇丹Ⅲ染成橘黃色。蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用產(chǎn)生紫色反應。7.糖類中的單糖，如葡萄糖、果糖、半乳糖等及二糖中的麥芽糖和乳糖都具有還原性，二糖中的蔗糖和所有多糖都不具有還原性。斐林試劑由甲液：質(zhì)量濃度0.1g/ml的NaOH溶液和乙液：質(zhì)量濃度0.5g/ml的CuSO4溶液組成，其使用方法是現(xiàn)用現(xiàn)配，并需要在50—65℃水浴加熱2min。若檢測的生物組織中無還原糖，則實驗結(jié)束時組織樣液的顏色是淺藍色。8.觀察花生子葉細胞中的脂肪時，切取花生子葉的切片，選擇最薄的切片進行染色，染色后用體積分數(shù)為50%酒精溶液洗去浮色并制成臨時裝片。先用顯微鏡的低倍鏡找到花生最薄處，移到視野中央，調(diào)節(jié)細準焦螺旋使物像清晰后換成高倍鏡觀察。9.雙縮脲試劑由A液：質(zhì)量濃度0.1g/ml的NaOH溶液和B液：質(zhì)量濃度0.1g/ml的CuSO4溶液組成，使用方法：先加A液1ml，搖勻，再加4滴B液，搖勻。不需要(需要/不需要)加熱。第2節(jié)細胞中的無機物1.生物體的含水量隨著生物種類的不同有所差別，一般為60%—95%，水母的含水量達到97%。水是構(gòu)成細胞的重要成分，也是活細胞中含量最多的化合物。同種生物個體不同生長發(fā)育時期含水量不同，如幼年個體細胞的含水量大于老年個體細胞的含水量。2.由于水分子的空間結(jié)構(gòu)及電子的不對稱分布，使水分子成為一個極性分子，帶有正電荷或負電荷的分子（或離子）都容易與水結(jié)合，因此，水是良好的溶劑。3.水分子之間的靜電吸引作用形成一種弱的引力，這種弱的引力稱為氫鍵，由于氫鍵不斷地斷裂，又不斷地形成，使水在常溫下能夠維持液體狀態(tài)，具有流動性。又由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容，這就意味著水的溫度相對不容易（容易/不容易）發(fā)生改變，水的這種特性，對于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要。4.細胞中絕大部分水呈游離狀態(tài)，可以自由流動，叫做自由水；一部分水與細胞內(nèi)的其他物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、多糖等）相結(jié)合，叫做結(jié)合水，結(jié)合水大約占細胞內(nèi)全部水分的4.5%，這樣的水失去了流動性和溶解性，成為細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。5.自由水的作用包括①自由水是細胞內(nèi)良好溶劑；②參與細胞內(nèi)的許多生物化學反應；③構(gòu)成多細胞生物體內(nèi)的以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境；④運輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物。6.在正常情況下，細胞內(nèi)自由水水所占的比例越大，細胞的代謝就越旺盛；而結(jié)合水越多，細胞抵抗干旱和寒冷等不良環(huán)境的能力就越強。例如，將種子曬干就是減少了其中自由水的量而使其代謝水平降低，便于儲藏；北方冬小麥在冬天來臨前，自由水的比例會逐漸下降，而結(jié)合水的比例會逐漸升高，以避免氣溫下降時自由水過多導致結(jié)冰而損害自身。7.當你點燃一粒小麥種子，待它燒盡時可見到一些灰白色的灰燼，這些灰燼就是小麥種子里的無機鹽，細胞中無機鹽含量很少，僅占細胞鮮重的1%—1.5%。細胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在。8.某些無機鹽是組成復雜化合物的重要成分，如Mg是構(gòu)成葉綠素的元素，F(xiàn)e是構(gòu)成血紅蛋白的元素。許多種無機鹽對于維持細胞和生物體的生命活動都有重要作用，例如，人體內(nèi)Na+缺乏會引起神經(jīng)、肌肉細胞的興奮性降低，最終引起肌肉酸痛、無力等，因此，當大量出汗排出過多的無機鹽后，應多喝淡鹽水。哺乳動物的血液中必須含有一定量的Ca2+，如果Ca2+含量太低，動物會出現(xiàn)抽搐等癥狀。此外，生物體內(nèi)的某些無機鹽離子，必須保持一定的量，這對維持細胞的酸堿平衡也非常重要。第3節(jié)細胞中的糖類和脂質(zhì)1.糖類分子都是由C、H、O三種元素構(gòu)成的，因為多數(shù)糖類分子中氫原子和氧原子之比是2：1，因此糖類又稱為“碳水化合物”，糖類分子式可簡寫為（CH2O）。2.糖類按水解情況可大致分為單糖、二糖、多糖三類。⑴單糖是不能水解可直接被細胞吸收的糖。單糖中的葡萄糖（C6H12O6）是細胞生命活動所需的主要能源物質(zhì)，常被形容為“生命的燃料”。除葡萄外，常見的單糖還有（六碳糖）果糖、半乳糖和（五碳糖）主要有核糖和脫氧核糖，這兩類五碳糖是組成核酸（填生物大分子）的重要成分。⑵二糖是由2分子單糖脫水縮合而成的糖，分子式是（C12H22O11）。二糖必須水解成單糖才能被細胞吸收。生活中最常見的二糖是蔗糖，一分子蔗糖是由1分子葡萄糖和1分子果糖脫去1個水分子形成的。一分子乳糖是由1分子葡萄糖和1分子半乳糖脫水形成的，一分子麥芽糖是由2分子葡萄糖脫水形成的。⑶多糖，生物體內(nèi)的糖類絕大多數(shù)是以多糖的形式存在。多糖的分子式可用（C6H10O5）n表示。淀粉是最常見的多糖。綠色植物通過光合作用產(chǎn)生淀粉，作為植物體內(nèi)的儲能物質(zhì)存在于植物細胞中。人們食用的淀粉必須經(jīng)過消化分解成葡萄糖才能被細胞吸收利用。纖維素是構(gòu)成植物細胞壁的重要成分。動物細胞內(nèi)的多糖是糖原，其作用是人和動物細胞中的儲能物質(zhì)。主要分布在人和動物的肝臟和肌肉中。其中，肝糖原的作用是參與調(diào)節(jié)機體的血糖平衡，肌糖原的作用是氧化分解供能。淀粉、纖維素和糖原都是由葡萄糖連接形成的。幾丁質(zhì)又稱殼多糖，廣泛存在于甲殼類動物和昆蟲的外骨骼中，幾丁質(zhì)能與溶液中的重金屬離子有效結(jié)合，因此可用于廢水處理；可以用于制作食品的包裝紙和食品添加劑；可以用于制作人造皮膚等等。3.脂質(zhì)主要包括脂肪、磷脂和固醇三類。脂質(zhì)存在于所有細胞中，是組成細胞和生物體的重要有機化合物。組成脂質(zhì)的化學元素主要是C、H、O，有些脂質(zhì)中還含有N和P。所不同的是脂質(zhì)分子中氧遠遠低于糖類，而氫的含量更多。4.脂肪的組成元素包括C、H、O，1g糖原氧化分解釋放出17kJ的能量，而1g脂肪氧化分解釋放出約39kJ的能量，所以脂肪是細胞中良好的儲能物質(zhì)。除此以外，脂肪還具有保溫作用、緩沖和減壓等作用。脂肪是由3分子脂肪酸與1分子甘油發(fā)生反應而形成的酯，既三酰甘油（又稱甘油三酯），組成脂肪的脂肪酸包括飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，植物脂肪大多含有不飽和脂肪酸，在室溫下呈液態(tài)。脂肪可被蘇丹Ⅲ染成橘黃色。5.磷脂與脂肪的不同之處在于甘油的一個羥基（—OH）不是與脂肪酸結(jié)合形成酯，而是與磷酸及其他衍生物結(jié)合，因此，磷脂的組成元素包括C、H、O、N、P，其功能是構(gòu)成細胞膜和多種細胞器膜的重要成分。6.固醇類物質(zhì)包括膽固醇、性激素和維生素D等。⑴膽固醇的作用是構(gòu)成動物細胞膜的重要成分，在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸。⑵性激素能促進人和動物生殖器官的發(fā)育以及生殖細胞形成（激發(fā)并維持第二性征）。⑶維生素D能有效地促進人和動物腸道對鈣和磷的吸收。第4節(jié)蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者1.蛋白質(zhì)的功能：⑴結(jié)構(gòu)蛋白：組成細胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)。⑵功能蛋白：①催化作用：絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)；②運輸作用：如血紅蛋白，載體蛋白；③免疫作用：如抗體；④調(diào)節(jié)機體生命活動作用：如蛋白質(zhì)類激素。2.氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式：略。①結(jié)構(gòu)特點：每種氨基酸分子至少都含有一個氨基和一個羧基；且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。(注：多余的氨基或羧基位于R中)。②種類：組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有21種，它們的區(qū)別在于R基的不同。蛋白質(zhì)的基本組成元素是C、H、O、N，有的蛋白質(zhì)中含有P、S、Fe等元素。3.必需氨基酸：人體細胞不能合成，必須從外界環(huán)境中獲取的氨基酸，成人有8種。非必需氨基酸：人體細胞能合成，也能從外界環(huán)境中獲取的氨基酸，有13種。衡量蛋白質(zhì)食物的營養(yǎng)價值時，主要考慮必需氨基酸的種類和含量。4.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：⑴氨基酸分子之間的結(jié)合方式叫做脫水縮合，即一個氨基酸分子的羧基和另一個氨基酸分子的氨基相連接，同時脫去一分子水的過程。R基中的氨基和羧基一般不參與(參與/不參與)脫水縮合。連接兩個氨基酸分子的化學鍵叫做肽鍵。脫水縮合產(chǎn)生的H2O中的H來自氨基和羧基，O來自羧基。5.由2個氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫二肽，3個氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫三肽，以此類推，由多個氨基酸分子縮合而成的，含有多個肽鍵的化合物叫做多肽，因通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，叫做肽鏈。6.由于肽鏈中的氨基酸之間能夠形成氫鍵等，從而使得肽鏈能盤曲、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。組成蛋白質(zhì)分子的1至多條肽鏈可通過一定的化學鍵如二硫鍵相互結(jié)合在一起，形成更加復雜的空間結(jié)構(gòu)。7.在細胞中，組成一種蛋白質(zhì)的氨基酸種類多樣、氨基酸數(shù)目成千上萬，形成肽鏈時，不同種類氨基酸的排列順序千變?nèi)f化；肽鏈盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬別，因此，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)極其多樣。8.1條肽鏈中至少含有1個游離的氨基（—NH2）和1個游離的羧基（—COOH），分別位于肽鏈的兩端,若某條肽鏈中的游離的氨基數(shù)或游離羧基數(shù)多于1，則多出的游離氨基或游離羧基一定位于R基中；9.通常每個氨基酸分子中含有1個氮原子，若某氨基酸分子中氮原子數(shù)多于1個，則多出的氮原子位于氨基酸的R基中。若不考慮R基的氮原子，則一條肽鏈中的氮原子數(shù)等于氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)+1；在環(huán)狀肽中，氮原子數(shù)=氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)。10.某條肽鏈中，肽鍵數(shù)量=脫水數(shù)＝氨基酸數(shù)1。某蛋白質(zhì)分子是由x個氨基酸形成的y條肽鏈組成，則該蛋白質(zhì)形成時失去水分子的數(shù)量=xy。在環(huán)狀肽中，肽鍵數(shù)=脫水數(shù)＝氨基酸數(shù)。11.蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量＝氨基酸的總相對分子質(zhì)量失水質(zhì)量（形成二硫鍵時再減去失氫原子質(zhì)量）。12.蛋白質(zhì)變性：高溫、酸、堿、重金屬、射線等物理和化學因素能破壞蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)破壞(變得伸展、松散)，使蛋白質(zhì)變性失活，但肽鍵并未斷裂，能與雙縮脲試劑呈紫色反應。第5節(jié)核酸是遺傳信息的攜帶者1.核酸包括兩大類，即核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。2.真核細胞中的DNA主要分布在細胞核中，葉綠體和線粒體內(nèi)也含有少量的DNA；RNA主要分布在細胞質(zhì)中。3.核酸的基本組成單位是核苷酸，一分子該單位包括磷酸、五碳糖和含氮的堿基。根據(jù)五碳糖的不同，將核苷酸分為脫氧核糖核苷酸（簡稱脫氧核苷酸）和核糖核苷酸兩大類。4.構(gòu)成脫氧核苷酸的堿基有腺嘌呤A、鳥嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T（填中文名稱和英文字母），所以脫氧核苷酸有4種；構(gòu)成核糖核苷酸的堿基有腺嘌呤A、鳥嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U（填中文名稱和英文字母），所以核糖核苷酸有4種。5.一般情況下，在生物體的細胞中，DNA由2條脫氧核苷酸鏈構(gòu)成，RNA由1條核糖核苷酸鏈構(gòu)成。DNA和RNA在化學組成上的區(qū)別是DNA中含有脫氧核糖和胸腺嘧啶T，RNA中含有核糖和尿嘧啶U。6.所有