第2章組成細(xì)胞的分子（原卷版）

第2章組成細(xì)胞的分子1組成細(xì)胞的主要元素和化合物（1）細(xì)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）細(xì)胞中的化合物無(wú)機(jī)物水無(wú)機(jī)鹽有機(jī)物蛋白質(zhì)：主要含C、H、O、N(有的含有S)糖類(lèi)：一般含C、H、O脂質(zhì)：主要含C、H、O（有些含N、P）核酸：含C、H、O、N、P注意：細(xì)胞中的元素大多以化合物的形式存在2檢測(cè)生物組織中的糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)注意：細(xì)胞中的元素大多以化合物的形式存在（1)實(shí)驗(yàn)原理：某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機(jī)物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。①還原糖的鑒定：還原糖（如葡萄糖、果糖）中的基團(tuán)－CHO，與Cu(OH)2（斐林試劑）發(fā)生作用，生成磚紅色的Cu2O沉淀，即：－CHO＋2Cu(OH)2→－COOH＋Cu2O↓＋2H2O（加熱條件下）②脂肪的鑒定：脂肪可以被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色。③蛋白質(zhì)鑒定：蛋白質(zhì)（實(shí)際上是指與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似的肽鍵）與雙縮脲試劑發(fā)生作用（在堿性溶液中與Cu2+反應(yīng)），產(chǎn)生紫色反應(yīng)。(2)比較斐林試劑和雙縮脲試劑比較項(xiàng)目斐林試劑雙縮脲試劑鑒定物質(zhì)還原糖蛋白質(zhì)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勻，現(xiàn)配現(xiàn)用先A（1ml）后B(4滴)；反應(yīng)條件水浴加熱(50~65℃)堿性環(huán)境、常溫(3)實(shí)驗(yàn)易錯(cuò)提示點(diǎn)唯一需要加熱—還原糖鑒定,且必須水浴加熱,不能用酒精燈直接加熱。若不加熱則無(wú)磚紅色沉淀出現(xiàn)非還原糖(如蔗糖)+斐林試劑的現(xiàn)象不是無(wú)色而是淺藍(lán)色[Cu(OH)2的顏色]。唯一需要顯微鏡——脂肪鑒定,實(shí)驗(yàn)用體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精，其作用是洗去浮色。易寫(xiě)錯(cuò)別字提示:“斐林試劑”中的“斐”不可錯(cuò)寫(xiě)成“非”,雙縮脲試劑中的“脲”不可錯(cuò)寫(xiě)成“尿”。3.水和無(wú)機(jī)鹽在細(xì)胞中的作用(1)水形式自由水結(jié)合水概念細(xì)胞中絕大部分的水呈游離狀態(tài)，可以自由流動(dòng)與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)(蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì))相結(jié)合的水功能(1)良好的溶劑(2)參與生化反應(yīng)(代謝)(3)構(gòu)成多細(xì)胞生物體內(nèi)以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境(4)運(yùn)輸養(yǎng)料和代謝廢物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分與細(xì)胞代謝或抗逆性的關(guān)系正常情況下，自由水與結(jié)合水比值越小，細(xì)胞代謝越緩慢，但抗逆性越強(qiáng)；該比值越大，細(xì)胞代謝越旺盛，但抗逆性越差聯(lián)系自由水和結(jié)合水在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化：一定范圍內(nèi)，溫度升高時(shí)，部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水；溫度降低時(shí)，部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水應(yīng)用(1)種子萌發(fā)時(shí)，需要吸收水分，增加自由水含量。(2)種子儲(chǔ)存前曬干是為了降低自由水含量，降低代謝強(qiáng)度，以延長(zhǎng)儲(chǔ)存時(shí)間。(3)越冬作物減少灌溉，可提高作物對(duì)低溫的抗性（2）無(wú)機(jī)鹽①無(wú)機(jī)鹽的存在形式：絕大多數(shù)以離子形式存在：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等陽(yáng)離子；Cl、SO42、PO43、HCO3等陰離子。少數(shù)以化合物形式存在：如骨骼和牙齒中富含CaCO3、葉綠素分子中含鎂等。注：同一種無(wú)機(jī)鹽在生物體中可能存在上述兩種形式，如鈣。②無(wú)機(jī)鹽功能：A是細(xì)胞中必不可少的化合物的成分：Fe——血紅蛋白；Mg——葉綠素；P——細(xì)胞膜、細(xì)胞核等B是生命活動(dòng)必不可少的：Na+——可引起神經(jīng)、肌肉細(xì)胞的興奮性，缺乏時(shí)，興奮性降低；Ca2+——肌肉舒張，缺乏時(shí)，出現(xiàn)抽搐等癥狀。C維持細(xì)胞的酸堿平衡：HCO3、HPO42維持酸堿平衡的無(wú)機(jī)鹽離子。（如果寫(xiě)成緩沖對(duì)則是H2CO3\NaHCO3NaH2PO4\Na2HPO4）D維持細(xì)胞的滲透壓：如細(xì)胞外的滲透壓主要依靠Na+、Cl。4四類(lèi)有機(jī)物在細(xì)胞中的種類(lèi)和作用（1）糖類(lèi)單糖：不能被水解的糖就是單糖。常見(jiàn)的有以下幾種種類(lèi)分布主要功能單糖五碳糖核糖細(xì)胞中（真、原核細(xì)胞）組成RNA、ATP的成分脫氧核糖細(xì)胞中（真、原核細(xì)胞）組成DNA的成分六碳糖葡萄糖細(xì)胞中（真、原核細(xì)胞）主要的能源物質(zhì)果糖植物細(xì)胞中提供能量半乳糖動(dòng)物細(xì)胞中提供能量二糖：水解后生成兩分子單糖（或由兩分子單糖脫水綜合形成的）種類(lèi)分布水解產(chǎn)物備注麥芽糖植物細(xì)胞，發(fā)芽的小麥等谷粒最多兩分子葡萄糖生活中最常見(jiàn)紅糖、白糖、冰糖等都是蔗糖蔗糖植物細(xì)胞，甘蔗和甜菜含量豐富一分子果糖和一分子葡萄糖乳糖動(dòng)物細(xì)胞，人和動(dòng)物乳汁含量豐富一分子半乳糖和一分子葡萄糖多糖：生物體中的糖類(lèi)大多數(shù)以多糖的形式存在，是由多個(gè)單糖（葡萄糖）脫水縮合形成的種類(lèi)分布功能纖維素植物細(xì)胞壁及莖稈和枝葉中的纖維細(xì)胞壁的主要成分淀粉玉米、小麥、水稻的種子植物細(xì)胞的主要儲(chǔ)能物質(zhì)肝糖原動(dòng)物肝臟細(xì)胞中動(dòng)物細(xì)胞的儲(chǔ)能物質(zhì)，可以分解產(chǎn)生葡萄糖肌糖原動(dòng)物肌肉細(xì)胞中動(dòng)物細(xì)胞的儲(chǔ)能物質(zhì)，不能分解產(chǎn)生葡萄糖幾丁質(zhì)（殼多糖）甲殼類(lèi)動(dòng)物和昆蟲(chóng)的外骨骼，以及真菌細(xì)胞壁中與重金屬離子結(jié)合，可用于廢水處理；制作食品的包裝紙和食品添加劑；制作人造皮膚(2)脂質(zhì)①脂肪：是由三分子脂肪酸與一分子甘油發(fā)生反應(yīng)而形成的酯，又稱(chēng)三酰甘油、甘油三酯。植物脂肪大多含有不飽和脂肪酸，在室溫時(shí)呈液態(tài)，大多數(shù)動(dòng)物脂肪含有飽和脂肪酸，室溫時(shí)呈固態(tài)。脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲(chǔ)能物質(zhì)。是很好的絕熱體，起到保溫作用。分布內(nèi)臟器官周?chē)闹具€具有緩沖和減壓的作用，可以保護(hù)內(nèi)臟器官。②磷脂：磷脂是由一分子甘油和兩分子脂肪酸以及磷酸及其他衍生物化合而成。組成元素除了與脂肪相同的C、H、O外，還含有P和N。磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜的重要成分。③固醇：固醇類(lèi)物質(zhì)包括膽固醇、性激素和維生素D等。膽固醇是構(gòu)成動(dòng)物細(xì)胞膜的重要成分，在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運(yùn)輸。性激素能促進(jìn)人和動(dòng)物生殖器官的發(fā)育以及生殖細(xì)胞的形成；維生素D能有效地促進(jìn)人和動(dòng)物腸道對(duì)鈣和磷的吸收。（3）蛋白質(zhì)①蛋白質(zhì)的基本組成單位氨基酸的種類(lèi)：A在人體中，組成蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，其中有8種是人體細(xì)胞不能合成的，它們是賴(lài)氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸，這些氨基酸稱(chēng)為必需氨基酸；人體細(xì)胞中能夠合成的氨基酸，則被稱(chēng)為非必需氨基酸。B氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸分子中，至少都含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH)；并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。這個(gè)碳原子還連接一個(gè)氫原子和一個(gè)側(cè)鏈基團(tuán)，這個(gè)側(cè)鏈基團(tuán)用R表示。書(shū)寫(xiě)如下；注：21種氨基酸是R基不同，氨基酸種類(lèi)和理化性質(zhì)的不同只取決于R基不同。C氨基酸之間的脫水縮合過(guò)程圖解：注：脫水縮合生成的水中的氫來(lái)自相鄰氨基酸的羧基和氨基，氧則來(lái)自羧基；多肽鏈一端游離1個(gè)氨基，另一端則游離1個(gè)羧基；如果多肽分子中還有游離的氨基或羧基，則一定位于R基上。②多肽及蛋白質(zhì)：多肽通常呈鏈狀，叫作肽鏈。由于氨基酸之間能夠形成氫鍵，從而使得肽鏈能盤(pán)曲、折疊，形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子。許多蛋白質(zhì)含有兩條或多條肽鏈，它們可以通過(guò)二硫鍵相互結(jié)合在一起，形成更為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。③蛋白質(zhì)的多樣性原因：組成蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目可能成千上萬(wàn)，形成肽鏈時(shí)，不同種類(lèi)的氨基酸的排列順序千變?nèi)f化，肽鏈的盤(pán)曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別。核酸的種類(lèi)及其分布種類(lèi)簡(jiǎn)稱(chēng)分布（真核細(xì)胞）分布（原核細(xì)胞）脫氧核糖核酸DNA主要分布在細(xì)胞核中，線粒體和葉綠體中也含有少量主要在擬核中，少量在細(xì)胞質(zhì)中核糖核酸RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中，細(xì)胞核中也有少量主要在細(xì)胞質(zhì)中，少量在擬核中注：病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，一種病毒只含有一種核酸：DNA或RNA。（4）核酸①核酸的基本單位—核苷酸：依據(jù)五碳糖的不同，可以將核苷酸分為脫氧核糖核苷酸（簡(jiǎn)稱(chēng)脫氧核苷酸）和核糖核苷酸。一個(gè)核苷酸均含有一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮堿基。A核糖核苷酸：共4種，堿基有A(腺嘌呤)、U（尿嘧啶）、C（胞嘧啶）和G（鳥(niǎo)嘌呤），分別組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鳥(niǎo)嘌呤核糖核苷酸。B脫氧核苷酸：共4種，堿基有A(腺嘌呤)、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）和G（鳥(niǎo)嘌呤），分別組成腺嘌呤脫氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸、胞嘧啶脫氧核糖核苷酸和鳥(niǎo)嘌呤脫氧核糖核苷酸。注：上述兩種核苷酸的不同之處：一是五碳糖不同，DNA中五碳糖是脫氧核糖,RNA是核糖；二是堿基種類(lèi)不完全相同，DNA含堿基T，RNA含堿基U，其余堿基相同。②核苷酸經(jīng)脫水縮合連接成長(zhǎng)鏈脫氧核苷酸連接成兩條脫氧核苷酸鏈，依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，共同組成一個(gè)DNA分子；而RNA分子則由一條核糖核苷酸鏈構(gòu)成。③核酸多樣性的原因無(wú)論組成DNA還是RNA的核苷酸都各有4種，組成核酸時(shí)，核苷酸的數(shù)量不限，在連接成長(zhǎng)鏈時(shí)，排列順序極其多樣。概括來(lái)說(shuō)就是組成DNA（或RNA）的核苷酸數(shù)量、排列順序決定核酸的多樣性。④核酸的功能核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。注：病毒沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，一種病毒只含有一種核酸：DNA或RNA。5生物大分子以碳鏈為骨架。生物大分子是多聚體，是由單體（基本單位）脫水縮聚而成，如下表：多聚體－生物大分子單體－基本單位多糖單糖蛋白質(zhì)氨基酸核酸核苷酸結(jié)論：每一個(gè)單體都以若干個(gè)相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架，生物大分子由許多單體連接成多聚體.1.微量元素就是細(xì)胞中作用很小的元素（×）點(diǎn)拔：微量元素對(duì)生命活動(dòng)作用必不可少，作用也不小。2.生物與非生物在元素組成上沒(méi)有區(qū)別（×）（P19“練習(xí)與應(yīng)用T4”）點(diǎn)拔：種類(lèi)和含量都在不同。3.還原糖鑒定選擇含葡萄糖含量高的材料最佳(×)點(diǎn)拔：鑒定物質(zhì)時(shí)，不僅要相應(yīng)物質(zhì)含量較多，而且選擇的材料最好是白色或近乎無(wú)色。4.細(xì)胞中含水量隨細(xì)胞發(fā)育時(shí)期而增加（×）點(diǎn)撥：衰老的細(xì)胞中含水量下降。5.大量出汗排出過(guò)多的無(wú)機(jī)鹽后，應(yīng)喝濃鹽水（×）點(diǎn)撥：應(yīng)喝淡鹽水。6.脂質(zhì)存在于所有細(xì)胞中，脂肪只存在于動(dòng)物的脂肪細(xì)胞中(×)點(diǎn)撥：植物油是屬于脂肪。7.蛋白質(zhì)的形成只需要氨基酸之間形成肽鍵（×）點(diǎn)撥：多數(shù)蛋白質(zhì)含有兩條或多條肽鏈，肽鏈間離不開(kāi)二硫鍵。8.含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基的就是氨基酸(×)點(diǎn)撥：組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸分子中，至少都含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH)；并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上。9.若是環(huán)狀多肽，則一定沒(méi)有游離的氨基和羧基(×)點(diǎn)撥：R基上可能會(huì)有氨基或羧基。10.蛋白質(zhì)變性是由于肽鍵的斷裂造成的（×）點(diǎn)撥：變性是空間結(jié)構(gòu)改變，肽鍵斷裂是水解。11.豌豆葉肉細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)含有5種堿基、8種核苷酸（×）點(diǎn)撥：細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是DNA，含4種堿基和4種核苷酸。注意核酸與遺傳物質(zhì)比較12.病毒的遺傳信息儲(chǔ)存在RNA中（×）（教材P35）點(diǎn)撥：大部分病毒的遺傳信息儲(chǔ)存中DNA中，少數(shù)病毒的遺傳信息儲(chǔ)存在RNA中13.一分子脫氧核酸是由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基組成（×）提示：脫氧核酸是DNA，脫氧核苷酸是DNA的單體。1花卉能美化環(huán)境，使人心情愉悅。有人總結(jié)了日常養(yǎng)花秘訣：無(wú)氧不生根，無(wú)氮不長(zhǎng)葉，無(wú)磷不開(kāi)花，無(wú)鎂下葉黃。下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是（）A．N、P、Mg均是花卉生長(zhǎng)過(guò)程中所需的大量元素B．N、P、Mg在細(xì)胞中主要以化合物的形式存在C．N、Mg均為葉綠素分子的組成元素，缺乏N、Mg影響葉綠素的合成D．種植花卉時(shí)應(yīng)根據(jù)其不同器官的需肥規(guī)律，適時(shí)適量施肥2．下列關(guān)于元素和化學(xué)物敘述正確的是（）A．纖維素與淀粉的基本組成單位相同，纖維素是植物和藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分B．結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，在細(xì)胞中提供液體環(huán)境C．HCO3對(duì)體液pH起著重要的調(diào)節(jié)作用；Mg2+存在于葉綠素和血紅素中D．核糖體、染色體、新冠病毒、T2噬菌體中含有的大量元素種類(lèi)一致3．以下物質(zhì)只含有C、H、O三種元素的是（

）A．脫氧核糖和糖原 B．氨基酸和脂質(zhì) C．蛋白質(zhì)和核糖 D．葡萄糖和磷脂4．關(guān)于水和無(wú)機(jī)鹽的敘述，不正確的是（

）A．帶有正電荷或負(fù)電荷的分子都容易與水結(jié)合，水是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑B．維持血漿的正常濃度、酸堿平衡等需要大量的無(wú)機(jī)鹽離子C．無(wú)機(jī)鹽在生物體內(nèi)多數(shù)以離子形式存在D．多細(xì)胞生物體的絕大多數(shù)細(xì)胞，必須浸潤(rùn)在以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境中5．“檢測(cè)生物組織中的糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，以下操作改進(jìn)不可行的是（

）A．雞蛋蛋清液容易引起試管掛壁而難以清洗，可用熟蛋白搗碎制成懸液代替B．在檢測(cè)還原糖時(shí)，可適當(dāng)提高水浴溫度縮短反應(yīng)時(shí)間C．在檢測(cè)蛋白質(zhì)時(shí)，將B液換用0．05g/mL的CuSO4溶液增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果D．在檢測(cè)脂肪時(shí)，可用刀片刮取花生種子后涂抹到裝片上以降低徒手切片難度

6．“天街小雨潤(rùn)如酥,草色遙看近卻無(wú)?！毙〔莘N子在萌發(fā)的過(guò)程中代謝速率逐漸增強(qiáng)，據(jù)此分析細(xì)胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的相對(duì)含量變化是A． B．C． D．7．糖類(lèi)和脂質(zhì)是細(xì)胞中兩種重要的有機(jī)物，下列相關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是（

）A．動(dòng)物細(xì)胞膜上的脂質(zhì)包括磷脂、膽固醇B．糖類(lèi)中的淀粉、纖維素和糖原都完全由葡萄糖縮合而成C．淀粉和脂肪水解的終產(chǎn)物是二氧化碳和水D．性激素的元素組成是C、H、O，可溶于有機(jī)溶劑8．“才飲長(zhǎng)沙水，又食武昌魚(yú)?！痹?shī)中的武昌魚(yú)原產(chǎn)于長(zhǎng)江及其周?chē)?，肉質(zhì)鮮美，是不可多得的美味。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A．新鮮武昌魚(yú)細(xì)胞內(nèi)含量最多的有機(jī)物是蛋白質(zhì)B．新鮮武昌魚(yú)細(xì)胞內(nèi)含有C、H、O、N、P等大量元素C．武昌魚(yú)細(xì)胞內(nèi)有些微量元素如Fe、Cu、Mg、Zn含量很少，但卻有重要作用D．長(zhǎng)江岸邊的棒頭草等植物細(xì)胞中含量最多的無(wú)機(jī)化合物與武昌魚(yú)細(xì)胞中相同9．闡明生命現(xiàn)象的規(guī)律，必須建立在闡明生物大分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。下列有關(guān)生物大分子核酸和蛋白質(zhì)的敘述，正確的是（

）A．血紅蛋白的功能與其分子組成中的大量元素Fe有關(guān)B．胰島素和抗體的差異與組成它們的氨基酸數(shù)目、種類(lèi)和連接方式有關(guān)C．傘藻細(xì)胞在細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)是DNA，細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)是RNAD．變形蟲(chóng)細(xì)胞DNA與RNA的基本單位的組成部分不完全相同10．下列廣告語(yǔ)在科學(xué)性上沒(méi)有錯(cuò)誤的是（

）A．XX口服液含有豐富的Fe、Mn、K、P、Zn等微量元素B．來(lái)自深海生物的稀有核酸片劑，滿(mǎn)足您對(duì)特殊核酸的需求C．桂圓八寶粥由桂圓、糯米等精制而成，不含糖，適合糖尿病人食用D．魚(yú)肝油(富含維生素D)有助于您的寶寶骨骼健康11科學(xué)家用水培法培養(yǎng)甜瓜幼苗，每天K+和Mg2+初始狀態(tài)均為500mg/L，定時(shí)測(cè)定培養(yǎng)液中K+和Mg2+的剩余量，如圖所示。回答下列問(wèn)題：(1)Mg2+是植物生存所必需的，因?yàn)?，最終會(huì)影響有機(jī)物的合成。(2)該實(shí)驗(yàn)的自變量有。甜瓜對(duì)Mg2+的吸收量對(duì)K+的吸收量，甜瓜對(duì)K+和Mg2+的吸收速率差異最可能與有關(guān)。(3)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，通常情況下，甜瓜對(duì)K+和Mg2+的吸收速率在期最大，因此要注意適時(shí)適量施肥。(4