细胞的分子组成

高一生物必修一第二章思维导图，包括：C,H,O,N,P,S等元素组成复杂的生物分子；蛋白质和核酸是重要的生物大分子；糖类和脂质是细胞的结构成分和能源物质；水和无机盐是生命活动的必需物质；实验2.1检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。

细胞的分子组成

• 1 C,H,O,N,P,S等元素组成复杂的生物分子
  • 细胞主要由C,H,O,N,P,S等元素构成
    • 细胞中还含有不可缺少的微量元素
  • 元素以碳链为骨架形成生物分子
    • 碳骨架：碳原子与周边的碳或其他原子通过化学键结合，形成相对稳定的分子结构
    • 生物分子具有特定生物功能原因：碳骨架周边连接着的不同的基团都有着自己的化学特性，使生物分子具有一定的空间结构，并能进行特定的化学反应
• 2蛋白质和核酸是重要的生物大分子
  • 蛋白质是生命活动的主要承担者
    • 蛋白质参与细胞的结构组成，承担着物质、能量和信息的转换与传递等多种多样的生命活动
  • 蛋白质由氨基酸组成
    • 氨基酸分子已知22种，常见20种
    • 结构上具有共同特点
      • 中心碳原子通过四个共价键分别连接一个羧基（—COOH）， 一个氨基（—NH2），一个氢原子（—H），和一个侧链（R基）
      • R基具有独特的化学性质，可分为急性（亲水）和非极性（亲脂）两大类
    • 氨基酸通过脱水缩合连接形成肽
      • 一个氨基酸分子的氨基（—NH2）和另一个氨基酸分子的 羧基（—COOH）脱水缩合形成肽键
    • 蛋白质种类不同的原因
      • 组成肽键的氨基酸种类不同
      • 组成肽键的氨基酸数量不同
      • 氨基酸的排列方式不同
      • 多肽链的空间结构不同
  • 蛋白质的功能与其结构密切相关
    • 蛋白质的空间结构是由肽链通过折叠等多种形式形成的
    • 蛋白质的空间结构取决于肽链的氨基酸的序列
    • 蛋白质的功能与其特定的空间结构紧密相关
    • 一些物理或化学因素（高温，强酸强碱）会引起蛋白质空间结构发生变化，导致其功能受到影响甚至完全丧失
  • 核酸由核苷酸聚合而成
    • 核酸
      • 是细胞中最长的生物大分子
      • 主要包括两大类
        • 脱氧核糖核酸（DNA）
          • （真核细胞中）主要分布在细胞核中
          • 线粒体和叶绿体内也含有少量
        • 核糖核酸（RNA）
          • 主要分布在细胞质中
    • 核苷酸
      • 是组成核酸的基本单位
      • 由五碳糖，碱基和磷酸基团组成
      • DNA中的五碳糖为脱氧核糖
      • 组成DNA的核苷酸为脱氧核糖核苷酸
      • RNA中的五碳糖为核糖
      • 组成RNA的核苷酸为核糖核苷酸
      • 不同的脱氧核苷酸（或核糖核苷酸）分子的磷酸基团和脱氧基团（或核糖）都是相同的，区别在于碱基种类的不同
      • DNA和RNA分子中各有四种碱基
  • 核酸是储存与传递遗传信息的生物大分子
    • DNA分子
      • 是由两条核酸单链上的碱基相互配对结合在一起的双链
      • 脱氧核苷酸的排列顺序蕴含了遗传信
      • 组成DNA的脱氧核苷酸的数量众多，排列顺序多样，可以储存的遗传信息容量很大
    • RNA分子
      • 通常为单链
      • 在细胞中参与遗传信息的传递与表达
      • 在蛋白质的合成过程中起着重要的作用
      • 部分病毒的遗传物质储存在RNA分子中
• 3糖类和脂质是细胞的结构成分和能源物质
  • 糖类既是能源物质也是结构成分
    • 糖类
      • 俗称碳水化合物
      • 分子式一般可写成Cn(H2O)m
      • 是光合作用的产物
      • 是维持生物体生命活动所需能源的主要来源
      • 也是组成生物体结构的基本原料
      • 按其组成可分为单糖，双糖和多糖
    • 单糖
      • 不能水解的最简单的糖
      • 六碳糖(C12H6O12)
        • 葡萄糖
        • 果糖
        • 半乳糖
      • 五碳糖
        • 核糖
        • 脱氧核糖
    • 双糖
      • 两个单糖经脱水缩合连接在一起的糖类
      • 蔗糖（葡萄糖+果糖）
      • 乳糖（葡萄糖+半乳糖）
      • 麦芽糖（葡萄糖+葡萄糖）
      • 分子式(C12H22O11)
    • 多糖
      • 十个以上的单糖分子经脱水缩合后连接形成的大分子
      • 淀粉
      • 糖原
      • 纤维素
  • 脂质对维持细胞结构与功能由重要作用
    • 脂质
      • 俗称脂类
      • 难溶于水
    • 脂肪
      • 由甘油和脂肪酸分子构成
      • 通常是一个甘油分子上连接三个脂肪酸（甘油三酯）
      • 脂肪酸是由碳为骨架构成的长链状分子
      • 功能
        • 储能
        • 维持体温恒定
        • 保护内脏器官，缓冲和减压
    • 磷脂
      • 磷脂分子是两性分子
      • 由亲水头部和疏水尾部组成
      • 细胞质膜的基本骨架是磷脂双分子层
    • 固醇
      • 胆固醇
        • 调节人体生长发育和代谢
        • 是动物细胞质膜的重要结构成分
      • 植物固醇
        • 是植物细胞的重要结构成分
      • 酵母固醇
        • 存在于酵母中
• 实验2.1 检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质
• 4水和无机盐是生命活动的必需物质
  • 水赋予细胞生命特性
    • 水为细胞中的物质运输和化学反应提供介质
    • 水的比热容大，能维持细胞温度的相对稳定，有助于细胞生命活动的进行
    • 水在生命活动中的重要作用与水分子的结构以及它在细胞中的存在形式有关
    • 由于水分子表面电荷在O和H之间分布不均匀，使水具有极性
      • O端有弱的负电荷
      • H端有弱的正电荷
    • 细胞中的无机盐和大部分有机分子都有极性，能很好地溶解在水中，因此细胞中大部分化学反应在水环境中进行
    • 细胞中的水绝大部分是以游离态的形式存在，可以自由流动，称为自由水
    • 细胞中约有4.5%的水与其他分子结合在一起，不能自由流动，称为结合水
      • 结合水对维持其他分子的结构和活性起着非常重要的作用
  • 无机盐与生命活动密切相关
    • 生物体内的无机盐大多数以离子状态存在
    • 无机盐在生命活动中有着重要作用
      • Fe是构成血红蛋白的必需元素
      • Mg是构成叶绿素分子的必需元素
    • 有些无机离子可直接参与机体代谢活动，调节内环境的稳定，它们对维持细胞和生物体的生命活动有着重要作用