高三生物一轮复习专题细胞的分子组成Word格式.docx
《高三生物一轮复习专题细胞的分子组成Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三生物一轮复习专题细胞的分子组成Word格式.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
构成有机物的基本骨架
C
图解模型
特别提醒
（1）无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生命体的生命活动起着非常重要的作用，如P是组成ATP、膜结构等的重要成分；
Ca是组成骨骼、牙齿的成分；
Mg2+是叶绿素的成分；
Fe2+是血红蛋白的成分。
（2）无论干重还是鲜重，C、H、O、N都是含量最多的四种元素。
02化学元素的生理功能
化学元素能参与生物体物质的组成或能影响生物体的生命活动
N参与组成“叶绿素、蛋白质、核酸、ATP、NADP+”，缺N就会影响到植物生命活动的各个方面，如光合作用、细胞呼吸等。
P参与构成的物质有核酸、ATP、NADP+等，植物体内缺P，会影响DNA的复制和RNA的转录，从而影响到植物的生长发育。
P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递过程，因为ATP和ADP中都含有磷酸。
Fe2+是血红蛋白的成分；
I是甲状腺激素合成的原料；
Mg2+是叶绿素的成分。
B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用。
Na+是维持人体细胞外液渗透压的重要无机盐，缺乏时导致细胞外液渗透压下降，并出现血压下降，心率加快、四肢发冷甚至昏迷等症状。
K+在维持细胞内液渗透压上起决定性作用，还能维持心肌舒张，保持心肌正常的兴奋性，缺乏时心肌自动节律异常，导致心律失常。
CaCO3是骨骼的主要成分，Ca2+对肌细胞的兴奋性有重要影响：
血钙过高，兴奋性降低，导致肌无力；
血钙过低，兴奋性过高，导致抽搐。
Ca2+还能参与血液凝固，缺少Ca2+血液不能正常凝固。
03水的存在形式及功能
自由水
结合水
定义
细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动
与细胞内的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%
特点
流动性强、易蒸发，可参与物质代谢
不流动、不蒸发，与其他物质结合
功能
①细胞内良好的溶剂
②参与生化反应
③为细胞提供液体环境
④运送营养物质和代谢废物
是细胞结构的重要组成成分
联系
自由水和结合水能够随新陈代谢的进行而相互转化
04水的含量与代谢、抗逆性的关系
1．当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，如干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分——获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。
2．当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。
植物在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强。
如图为冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图。
05无机盐
存在形式
举例
化合物
（少部分）
细胞的结构成分
Mg2+是叶绿素分子的必需成分；
Fe2+是血红蛋白的主要成分；
CaCO3是动物和人体牙齿、骨骼的重要成分
离子
（大部分）
维持细胞和生物体的生命活动
Ca2+对血液的凝固非常重要，血液中Ca2+浓度太低，会出现抽搐等症状
维持生物体内的酸碱平衡
血液中存在NaHCO3/H2CO3、
NaH2PO4/Na2HPO4缓冲对，调节机体的酸碱平衡
06糖类的元素组成
糖类分子都是由C、H、O三种元素组成的。
07糖类的种类、分布和功能
概念
种类
分布
单糖
不能水解的糖
五碳糖
核糖
细胞中都有
组成RNA成分
脱氧核糖
组成DNA成分
六碳糖
葡萄糖
主要能源物质
果糖
植物细胞中
提供能量
半乳糖
动物细胞中
二糖
水解后能够生成两分子单糖的糖
麦芽糖：
2分子葡萄糖脱水缩合
发芽的小麦、谷粒中含量丰富
都能提供能量
蔗糖：
1分子葡萄糖和1分子果糖脱水缩合而成
甘蔗、甜菜、大多数蔬菜、水果中含量丰富
乳糖：
1分子葡萄糖和1分子半乳糖脱水缩合而成
人和动物的乳汁中含量丰富
多糖
水解后能够生成多分子单糖
淀粉：
由多个葡萄糖脱水缩合形成
玉米、小麦、水稻的种子中，马铃薯、山药、甘薯等植物的变态茎或根，一些植物的果实中
储存能量
纤维素：
棉花、棕榈和麻类中的纤维细丝，植物茎秆和枝叶中的纤维，植物细胞的细胞壁
支持保护细胞
肝糖原
动物的肝脏中
储存能量，调节血糖
肌糖原
动物的肌肉组织中
08还原糖与非还原糖
1．葡萄糖、果糖、麦芽糖是还原糖，可与斐林试剂在加热的情况下反应，产生砖红色沉淀。
2．核糖、脱氧核糖、蔗糖、淀粉、糖原、纤维素等属于非还原糖。
09糖类的功能
1．生物细胞生命活动的主要能源物质：
葡萄糖。
2．生物细胞的储能物质：
淀粉、糖原。
3．参与生物细胞构成的物质：
核糖、脱氧核糖、纤维素。
10脂质的种类、分布和功能
功能分类
化学本质分类
元素
分布及功能
储藏脂质
脂肪
CHO
主要分布在动物的皮下、胸腹膜、肠系膜、大网膜及内脏周围；
主要功能：
储藏能量，缓冲压力，减少摩擦，保温作用
结构脂质
磷脂
CHO,有的含有N和P
主要分布在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子；
主要功能是细胞膜、细胞器膜和细胞核膜的重要成分
功能脂质
固醇
胆固醇
动物细胞膜的重要成分，使细胞膜在低温条件下仍保持一定的流动性
性激素
由动物的性腺产生，可促进生殖器官的生长发育、激发和维持第二性征及雌性动物的性周期
维生素D
促进动物肠道对钙、磷的吸收，调节钙、磷代谢
11组成细胞膜的脂质
1．动物细胞膜脂质由两大类型组成，其一是磷脂分子，另一类是胆固醇。
磷脂分子呈双层排列，构成细胞膜的基本支架。
胆固醇是动物细胞膜上不可缺少的成分，胆固醇分子在脂双层中的存在，可以防止磷脂的碳氢链相互接触或结晶，因而可使膜的流动性不致在温度降低时下降。
另外，胆固醇还是可以协助吸收饮食中脂肪的胆酸的来源，也是合成固醇类激素的材料。
2．细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞的细胞膜中一般只有磷脂分子，没有胆固醇。
12蛋白质的元素组成
蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元素组成，很多重要的蛋白质还含有P、S两种元素，有的也含微量的Fe、Cu、Mn、I、Zn等元素。
13蛋白质的基本组成单位
1．氨基酸结构通式：
2．氨基酸结构特点：
每种氨基酸分子至少含有一个氨基（—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，这个碳原子上还连接一个氢原子和一个侧链基团。
决定氨基酸的种类的是R基。
14肽链的形成及其结构
1．氨基酸通过脱水缩合形成肽链（见图）
氨基酸缩合成多肽时，相邻两个氨基酸的氨基和羧基脱水缩合形成肽键，形成的一条多肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别在肽链的两端。
若一个氨基酸上有两个氨基或两个羧基，则多余的氨基和羧基在R基上。
2．理解肽键、二肽、三肽、多肽、肽链等概念
连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）叫做肽键。
由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。
由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫做多肽。
多肽一般呈链式结构，叫做肽链。
3．环状肽：
m个氨基酸构成的环状肽（仍然叫m肽），肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数
注意：
环状肽主链中无游离的氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数取决于构成环状肽的氨基酸R基团中的氨基和羧基的数目。
4．明确蛋白质的空间结构
一条或几条肽链通过化学键互相连接在一起，形成具有复杂结构的蛋白质。
多肽与蛋白质的区别主要在于有没有空间结构，多肽没有空间结构。
15蛋白质结构多样性的原因
1．氨基酸的种类不同；
2．氨基酸的数目不等；
3．氨基酸的排列顺序不同；
4．多肽链的空间结构千差万别。
16蛋白质的变性和凝固
蛋白质分子在一定的物理或化学因素的影响下，其分子结构发生改变，从而性质发生改变，这种变化叫蛋白质的变性。
蛋白质变性后就失去了生理活性，也不再溶于水，从溶液中凝结沉淀出来，这个过程叫蛋白质的凝固。
高温灭菌消毒，就是利用加热使蛋白质凝固从而使细胞死亡。
温度、pH及其他因素可导致蛋白质空间结构破坏而使蛋白质变性，导致蛋白质功能丧失。
蛋白质的水解则是破坏肽键，形成氨基酸的过程，此过程消耗水。
17教材中常见蛋白质成分归纳
1．大部分酶：
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，除少数的酶是RNA外，绝大多数的酶是蛋白质。
2．部分激素：
胰岛素、胰高血糖素、生长激素等激素的成分是蛋白质。
3．载体：
位于细胞膜上，在物质运输过程中起作用，其成分是蛋白质。
4．抗体：
指机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液中。
5．糖被：
位于细胞膜的外表面，由蛋白质和多糖组成，有保护、润滑、识别等作用。
6．血红蛋白：
存在于红细胞中的含Fe2+的蛋白质。
其特性是在氧浓度高的地方易与氧结合，在氧浓度低的地方易与氧分离。
7．抗毒素：
属于抗体，成分为蛋白质。
一般指给动物注射外毒素后，在其血清中产生的能特异性中和外毒素毒性的成分。
8．凝集素：
指给动物注射细菌后，在其血清中产生的能使细菌发生特异性凝集的成分。
另外，人体红细胞膜上存在不同的凝集原，血清中则含有相应种类的凝集素。
9．部分抗原：
引起机体产生特异性免疫反应的物质叫做抗原，某些抗原成分是蛋白质。
如红细胞携带的凝集原、决定病毒抗原特异性的衣壳，其成分都是蛋白质。
10．神经递质的受体：
突触后膜上存在的一些特殊蛋白质，能与一定的递质发生特异性结合，从而改变突触后膜对离子的通透性，使突触后膜神经元产生神经冲动或发生抑制。
11．动物细胞间质：
主要含有胶原蛋白等成分，在进行动物细胞培养时，用胰蛋白酶处理才能获得单个细胞。
18斐林试剂与双缩脲试剂的比较
斐林试剂
双缩脲试剂
甲液
乙液
A液
B液
成分
0.1g/mLNaOH溶液
0.05g/mLCuSO4溶液
0.01g/mLCuSO4溶液
鉴定物质
可溶性还原糖
蛋白质
添加顺序
甲乙两液等量混匀后立即使用
先加入A液2ml，摇匀；
再加入B液4滴，摇匀
反应条件
水浴50～65℃加热
不需加热，摇匀即可
反应现象
样液中出现砖红色沉淀
样液变紫色
1．浓度不同。
斐林试剂中CuSO4溶液浓度与双缩脲试剂中CuS04溶液浓度不同。
2．原理不同。
斐林试剂的实质是新配制的Cu（OH）2溶液；
双缩脲试剂实质上是碱性环境中的Cu2+。
3．使用方法不同。
斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液混匀后再使用；
双缩脲试剂是先加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液。
（1）Cu2+呈现蓝色，因此CuSO4的用量少，以免过量使用遮盖实验颜色变化。
（2）不能用含有色素的材料做实验，否则会干扰实验的颜色变化。
19核酸的基本组成元素
C、H、O、N、P
20核酸的基本组成成分
五碳糖、含氮碱基和磷酸。
21核酸的基本结构单位
核苷酸
22核苷酸的结构
一个核苷酸是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。
根据五碳糖的不同，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。
23DNA和RNA的比较
分类
脱氧核糖核酸（DNA）
核糖核酸（RNA）
组成单位
磷酸
H3PO4
含氮碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
主要的遗传物质，储存、传递遗传信息，并决定蛋白质的合成
①作为遗传物质：
只在RNA病毒中
②不作为遗传物质，在DNA控制蛋白质合成过程中起作用：
mRNA是蛋白质合成的直接模板、tRNA能携带特定氨基酸、rRNA是核糖体的组成成分
③催化作用：
有的RNA是酶
存在
主要存在于细胞核中，少量在线粒体和叶绿体中
主要存在于细胞质中
24与核酸有关的内容总结
1．所有生物细胞都含有DNA和RNA这两类核酸。
原核细胞DNA集中在拟核；
真核细胞DNA分布在细胞核内，与蛋白质组成染色体（染色质）。
2．线粒体、叶绿体等细胞器中也含有DNA。
3．病毒或只含DNA，或只含RNA，从未发现两者兼有的病毒。
病毒DNA种类很多，结构各异。
动物病毒DNA通常是环状双链或线性双链。
植物病毒大多含RNA，DNA较少见。
噬菌体DNA多数是线性双链，也有为环状双链的。
4．原核生物DNA、质粒DNA、真核生物细胞器DNA都是环状双链DNA。
所谓质粒是指拟核DNA外的环状DNA，它能够自主复制，并表现出特定的性状。
真核生物染色体DNA是线性双链DNA。
5．参与蛋白质合成的RNA有三类：
转运RNA（tRNA）、核糖体RNA（rRNA）和信使RNA（mRNA）。
无论是原核生物还是真核生物都有这三类RNA。
20世纪80年代以来，陆续发现了许多新的具有特殊功能的RNA，几乎涉及细胞功能的各个方面。
病毒RNA种类很多，结构也是多种多样的。
25蛋白质与核酸的比较
核酸
组成元素
C、H、O、N等
C、H、O、N、P
基本单位
氨基酸
连接键
肽键
磷酸二酯键
分子结构
氨基酸—多肽链—空间结构—蛋白质
核苷酸—核苷酸链—空间构型—核酸
结构多样性
氨基酸种类、数目、排列顺序、空间构型
核苷酸数目、排列顺序
合成场所
核糖体
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
主要功能
①构成细胞和生物体；
②催化；
③调节；
④运输；
⑤免疫；
⑥信息传递
①生物的遗传物质；
②参与信息传递和表达；
③产生可遗传变异
相互关系
蛋白质的合成受核酸控制，蛋白质的性质由核酸决定，核酸通过控制蛋白质的合成控制生物性状；
DNA的复制、转录和翻译都需要蛋白质参与
26生物大分子以碳链为骨架
生物大分子，如蛋白质、核酸、多糖，是由许多基本的组成单位连接而成的长链。
这些基本单位称为单体。
蛋白质是由许多氨基酸连接而成的，核酸是由许多核苷酸连接而成的，多糖是由许多单糖连接而成的。
氨基酸、核苷酸、单糖都是有机物，分子中的主要结构是碳链，以碳链为骨架形成单体，单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的形成。
因此碳是生命的核心元素。
【重点难点】
1．细胞中的糖类和脂质27
2．氨基酸缩合形成多肽过程中的有关计算28
3．有机分子的检测方法与应用29
27细胞中的糖类和脂质
1．糖类的种类及其功能
动植物细胞
组成核酸的物质
细胞的重要能源物质
蔗糖
植物细胞
能源物质
麦芽糖
乳糖
动物细胞
水解后能够生成许多分子单糖的糖
淀粉
植物细胞中的主要储能物质
纤维素
植物细胞壁的基本组成成分
糖原
动物细胞中的主要储能物质
2．还原糖与非还原糖
（1）葡萄糖、果糖、麦芽糖是还原糖，可与斐林试剂在水浴加热的条件下反应，产生砖红色沉淀。
（2）核糖、脱氧核糖、蔗糖、淀粉、糖原、纤维素等属于非还原糖。
3．不同的二糖的水解产物不同
一分子蔗糖可水解为一分子果糖与一分子葡萄糖。
一分子麦芽糖可水解为两分子葡萄糖。
一分子乳糖可水解为一分子葡糖糖与一分子半乳糖。
4．组成细胞的脂质
C、H、O，有的还含N、P
脂肪、磷脂、固醇类
①细胞内良好的储能物质；
②减少热量散失，保温作用；
③减少内脏器官之间的摩擦，具有缓冲和减压的作用
是构成细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜等膜结构的重要成分
构成细胞膜的重要成分，在人体内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形成
促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
28氨基酸缩合形成多肽过程中的有关计算
1．蛋白质分子量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数；
蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×
氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×
18。
肽链数目
氨基酸数
肽键数目
脱去水分子数
多肽链相对分子量
氨基数目
羧基数目
1条
m
m－1
am－18（m－1）
至少1个
n条
m－n
am－18（m－n）
至少n个
注：
氨基酸平均分子量为a。
2．蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数。
游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
3．蛋白质中含有N、O原子数的计算
N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数。
O原子数＝肽键数＋2×
肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数。
4．氨基酸的排列与多肽种类的计算
（1）假若有n种氨基酸形成一个三肽，那么形成三肽的种类：
n3种。
n
n
（2）假若n种氨基酸形成一个m肽，则形成的多肽种类：
nm种。
（3）假若有n种氨基酸形成一个三肽，且每种氨基酸只有一个，则形成三肽的种类：
n×
（n－1）×
（n－2）种。
n－1
n－2
（4）假若有n种氨基酸形成一个n肽，且每种氨基酸只有一个，则形成n肽的种类：
（n－2）×
…×
1＝n！
。
29有机分子的检测方法与应用
1．生物组织中化合物的检测方法
检测试剂
方法步骤与结果
碘液
淀粉溶液遇碘液呈蓝色
还原糖
斐林试剂（甲液：
0.1g/mLNaOH，乙液：
0.05g/mLCuSO4）
制备组织样液→鉴定样液→砖红色沉淀
（研磨、过滤）（样液＋斐林试剂、50～65℃水浴加热）
苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液（酒精洗去浮色）
制作切片→染色→去浮色→制片→镜检
苏丹Ⅲ染液→镜检橘黄色；
苏丹Ⅳ染液→镜检红色
双缩脲试剂（A液：
0.1g/mLNaOH，B液：
0.01g/mLCuSO4）
制备样液鉴定样液呈紫色
（豆浆或鲜肝提取液）（样液＋试剂A＋试剂B）
DNA
RNA
甲基绿
吡罗红染色剂
DNA＋甲基绿→绿色
RNA＋吡罗红→红色
[特别提醒]还原糖和斐林试剂反应要用水浴加热；
脂肪的鉴定需用高倍显微镜；
斐林试剂需现配现用；
双缩脲试剂要先加A液（NaOH），后加B液（CuSO4）。
2．生物组织中有机成分的检测
糖类、脂肪和蛋白质与特定试剂会产生特定的颜色反应，因此就可以利用这三类有机物的颜色反应来确定待测有机物的化学本质或检测生物组织中的有机物成分。
实验现象
实验结论
待测物质＋斐林试剂→若出现砖红色沉淀
待测物质是或存在还原糖
待测物质＋苏丹Ⅲ试剂→若出现橘黄色
待测物质是或存在脂肪
待测物质＋双缩脲试剂→若出现紫色
待测物质是或存在蛋白质
【典型例题】
【老师寄语】
1．该专题的知识难度较低，一般考查本专题内的综合或章节综合，例如蛋白质的元素组成和特征元素，某些蛋白质的特殊元素，蛋白质与代谢的关系，蛋白质与核酸的关系，水盐代谢与生命活动的关系，糖类与生命活动的关系等。
本专题的实验考查以原理和应用为主。
从考查内容上：
近几年来，无论是生物单科还是理科综合试卷，均在蛋白质、核酸的相关内容上出现题目，特别是氨基酸脱水缩合的相关运算更是近几年的高考热点，另外核酸的基本结构特点及其多样性在高考中也频频出题。
从考查形式上：
这部分内容常见于选择题，主要是计算类以及实验类的选择题，在非选择题中出现的时候，常常考查蛋白质分子以及核酸分子的功能、结构等方面。
另外，对三大类有机物的检测，有时也会以表格分析的形式进行考查。
从命题趋势上：
本专题中蛋白质的相关计算最近几年经常考查，并且这类题目能很好地考查考生的数据处理和分析能力，在高考中很可能还会创设新情境进行考查。
脂质的分类以及自由水、结合水等基础知识在选择题中进行考查的可能性也较大，应引起足够的重视。
2．为了更好的理解和掌握本专题内容，从不同知识点不同考查角度选择了7道例题：
例题1以元素为中心考查相关化合物的元素组成、物质跨膜运输的方式以及酶的活性等知识，意在考查考生的信息提取与分析能力。
例题2主要考查糖类的分类与结构的相关知识，意在考查考生的综合能力。
例题3考查胰岛素的形成和结构等知识及分析问题和理解能力。
例题4主要考查激素、酶、神经递质的区别与联系，属于考纲识记、理解层次。
例题5主要考查核酸的相关知识，属于考纲理解层次，难度适中。
例题6考查组成细胞的化合物的有关叙述的判断，并考查理解能力。
例题7考查各种物质的检测与鉴定实验，是一道常规的实验题。
【例题一】6
（江苏单科）研究发现，砷（As）可以富集在植物体内，转化为毒性很强的金属有机物，影响水稻的株高、根长和干重；
加P（与As原子结构相似）处理后水稻茎叶和根中P含量增加、As含量相对减少，水稻生长加快，干重增加。
对此现象合理的解释是
[ ]
A.As在水稻细胞内富集，由细胞膜的结构特点决定
B.As进入水稻细胞，导致有关酶失去活性，影响细胞代谢
C．P影响As的吸收，与细胞膜上的载体种类和数量有关
D．P是构成磷脂、核酸和ATP的重要元素，能促进水稻生长发育
【思路分析】
As在水稻细胞内富集，是由细胞膜的选择透过性的功能特点决定的；
As可能是有关酶的抑制剂，与酶结合后使酶的构象发生改变，使酶的活性丧失，从而影响细胞的代谢过程；
P与As都是以主动运输方式被吸收，细胞膜上运输P与As的载体种类相同，而P更易与载体结合从而抑制对As的吸收；
磷脂、核酸和ATP的组成元素中都含P，而这些化合物是水稻正常生
升级会员 