高中生物第2章组成细胞的分子

这是一篇关于高中生物第2章组成细胞的分子思维导图，包含细胞中的无机物、蛋白质是生命活动的主要承担者等。

组成细胞的分子

• 细胞中的元素和化合物
  • 组成细胞的元素
    • 组成细胞的化学元素，常见的有20多种
    • 常见的化学元素中，含量较多的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素，称为大量元素
    • 有些元素含量很少，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，称为微量元素
  • 组成细胞的化合物
    • 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质，等等
    • 细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质
    • 不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是差别的
  • 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
    • 糖类（还原糖）
      • 向试管内注入2ml待测组织样液
      • 向试管内注入1ml斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀后再注入）
      • 将试管放入盛有50-65℃温水的大烧杯中加热约2min
      • 观察试管中出现的颜色变化
      • 注意事项：水浴加热，现配现用
      • 实质：还原糖将二价铜还原成氧化铜，颜色为砖红色
    • 脂肪
      • 从培养皿中选取的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央
      • 在花生子叶薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min
      • 用吸水纸吸去染液，再滴加1-2滴体积分数为50%的酒精溶液，洗去浮色
      • 用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片
    • 蛋白质
      • 向试管内注入待测组织样液2ml
      • 向试管内注入双缩脲试剂A液1ml，摇匀
      • 向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀
      • 观察组织样液颜色的变化
      • 注意事项：现配现用，依次添加
      • 实质：在碱性条件下，太贱与双缩脲试剂中二价铜作用，产生紫色络合物
• 细胞中的无机物
  • 细胞中的水
    • 生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别
    • 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
    • 水是细胞内良好的溶剂，许多种物质能够在水中溶解；细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与
    • 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
    • 水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物运送到排泄器官或者直接排出体外
    • 水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水
    • 自由水是细胞内良好的溶剂。在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛
    • 结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。在正常情况下，结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强
  • 细胞中的无机盐
    • 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，少数以化合物存在
    • Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素
    • P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分
    • 人体内钠离子缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等
    • 如果钙离子含量太低，动物会出现抽搐等症状
    • 生物体内的某些无机盐离子，必须保持一定的量，这对维持细胞的酸碱平衡也非常重要
    • 许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命
• 细胞中的糖类和脂质
  • 细胞中的糖类
    • 单糖
      • 葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质
      • 葡萄糖不能水解，可直接被细胞吸收。像这样不能水解的糖类就是单糖
    • 二糖
      • 由两分子单糖脱水缩合而成，一般要水解成单糖才能被细胞吸收
    • 多糖
      • 生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。绿色植物通过光合作用产生淀粉，作为植物体内的储能物质存在于植物细胞中
      • 人体摄入的淀粉，必须经过消化分解成葡萄糖，才能被细胞吸收利用
  • 细胞中的脂质
    • 脂质存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物
    • 脂质的化学元素主要是C、H、O，有些脂质还含有P和N
    • 脂质分子中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高
    • 常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇等，它们的分子结构差异很大，通常都不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等
    • 脂肪
      • 脂肪是最常见的脂质
      • 脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的脂，即三酰甘油（又称甘油三酯）。其中甘油的分子比较简单，而脂肪酸的种类和分子长短却不相同。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，同时也是一种很好的绝热体
      • 分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，可以保护器官
    • 磷脂
      • 磷脂与脂肪的不同之处在于甘油的一个羧基（-OH）不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其他衍生物结合。因此，磷脂除了含有C、H、O，还含有P甚至N
      • 磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分
    • 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，在人体内还参加血液中脂质的运输；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
  • 细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余的部分可以合成糖原储存起来；如果葡萄糖还有富余，就可以转变成脂肪和某些氨基酸。
  • 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
• 核酸是遗传信息的携带者
  • 核酸的种类及其分布
    • 脱氧核糖核酸，简称DNA。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DNA
    • 核糖核酸，简称RNA。RNA主要分布在细胞质中
  • 核酸是由核苷酸连接而成的长链
    • 核酸也是生物大分子，其基本组成单位是核苷酸。每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。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。可以将核苷酸根据五碳糖的不同分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸
    • DNA是由两条脱氧核苷酸链构成，RNA由一条核糖核苷酸链构成
    • 生物的遗传物质就储存在DNA分子中，而且每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，DNA分子是储存、传递遗传信息的生物大分子；部分病毒的遗传物质储存在RNA中
    • 核酸是细胞内携带遗传物质信息的物质，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
  • 生物大分子以碳链为骨架
    • 细胞是由多种元素和化合物构成的。生物大分子的基本单位称为单体，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。生物大分子是由许多单体连接成的多聚体，因此，生物大分子也是以碳链为基本骨架的
    • 以碳链为骨架的多糖、蛋白质、核酸等生物大分子，构成细胞生命大厦的基本框架；糖类和脂质提供了生命活动的重要能源；水和无机盐与其他物质一起，共同承担着构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能
    • 细胞中的化合物的含量和比例处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行
• 蛋白质是生命活动的主要承担者
  • 组成细胞的有机物中含量最多的就是蛋白质。从化学角度看，蛋白质也是目前已知的结构最复杂、功能最多样的分子。细胞核中的遗传信息，往往要表达成蛋白质才能起作用。蛋白质是生命活动的主要承担者
  • 总体来说，蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构（许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质）、催化（细胞内的化学反应离不开酶的催化。绝大多数酶都是蛋白质）、运输、信息传递、免疫等重要功能。可以说，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质
  • 蛋白质的基本组成单位——氨基酸
    • 每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，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。各种氨基酸之间的区别在于R基的不同
  • 蛋白质的结构及其多样性
    • 蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。氨基酸分子首先通过互相结合的方式进行连接：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。由两个氨基酸缩合而成的化合物，叫作二肽
    • 由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。多肽通常呈链状结构，叫作肽链。由于氨基酸之间能够形成氢键等，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
    • 许多蛋白质分子都含有两条或多条肽链，它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构
    • 在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类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，因此，蛋白质分子的结构及其多样
    • 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
• 同一生物在不同的生长发育时期含水量不同；同一生物个体，不同组织、器官含水量不同