第一单元：细胞的分子组成与结构

细胞的分子组成包括组成细胞的元素与化合物，组成细胞的有机物，检测生物组织中的还原糖、脂肪、和蛋白质，综合提升。包含了常考点，适合复习的小伙伴。

专题一：细胞的分子组成

• 组成细胞的元素与化合物
  • 组成细胞的元素
    • 统一性
      • 组成细胞的元素在无机自然界都能找到（种类上）
    • 差异性
      • 组成细胞的元素在含量上相差很大（含量上）
    • 来源与存在
      • 来源：从无机自然界有选择地吸收
      • 存在：大多以化合物形式存在
    • 分类依据
      • 含量
        • 大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
        • 微量元素：Zn、Mo、Cu、B、Fe、Mn等（新木桶碰铁门）
      • 作用
        • 最基本元素：C（可参与构成生物大分子的基本骨架）
        • 基本元素：C、H、O、N（干重、鲜重均最多）
      • 举例
        • 人体细胞鲜重比占前四位元素为O、C、H、N
        • 人体细胞干重比占前四位元素为：C、O、N、H
  • 组成细胞的化合物
    • 种类
      • 无机化合物
        • 水
          • 存在形式
            • 结合水
              • 作用：是细胞结构的重要组成部分
            • 自由水
              • 作用
                • 细胞内良好溶剂
                • 参与许多化学反应
                • 为细胞提供液体环境
                • 运送营养物质和代谢废物
          • 自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系
            • 比值大
              • 新陈代谢旺盛，但抗逆性较差
            • 比值小
              • 新陈代谢缓慢，但抗逆性较强
        • 无机盐
          • 存在形式
            • 主要是以离子形式
          • 吸收方式
            • 主要是主动运输
          • 作用
            • 组成复杂化合物
              • 例如：叶绿素（Mg2+）、血红蛋白（Fe2+）
            • 可维持细胞和生物体的生命活动
              • 例如：哺乳动物：血钙过高，肌无力；血钙过低，抽搐
            • 对维持细胞和生物体正常的渗透压、酸碱平衡非常重要
              • 实例：HCO3-、H2PO4-
      • 有机物
        • 糖类、蛋白质、脂质和核酸
• 组成细胞的有机物
  • 蛋白质
    • 结构层次
      • 氨基酸—二肽—蛋白质
    • 元素：C、H、O、N等（氨基酸）
      • 结构：至少有一个氨基和羧基、都有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上
      • 种类：非必需氨基酸、必需氨基酸
    • 肽的形成
      • 两个氨基酸脱水缩合形成二肽
      • 形成场所：核糖体
      • 产物H2O：H元素来自氨基与羧基；O元素来自羧基
    • 变性
      • 在高温、强酸、强碱、重金属盐和紫外线等理化因素的影响下，蛋白质的空间结构发生改变，其生物活性丧失。
    • 变质
      • 通过微生物的分解作用，使蛋白质的肽键断裂，形成一些短肽或小分子化合物。
    • 盐析
      • 不会破坏蛋白质空间结构，加盐（非重金属盐）后只是降低了蛋白质的溶解度
    • 蛋白质结构多样（四个原因）
      • 氨基酸的种类不同、数目不同、排列顺序不同
      • 肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同
    • 蛋白质功能多样性（5种）
      • 催化
        • 大多数酶
      • 运输
        • 血红蛋白、载体蛋白
      • 调节
        • 蛋白质类激素
      • 免疫
        • 抗体和淋巴因子（以上为功能蛋白）
      • 结构蛋白
        • 如肌肉、头发中的蛋白质
  • 核酸
    • 结构层次
      • 元素组成：C、H、O、N、P
      • 核苷酸
        • 组成：一分子含氮碱基、一分子五碳糖、一分子磷酸
        • 种类：脱氧核苷酸（4种AGCT）;核糖核苷酸（4种AGCU）
      • 核酸
        • DNA（一般是双链）
        • RNA
  • 糖类
    • 元素组成：C、H、O
    • 单糖
      • 五碳糖
        • 核糖：RNA组成部分
        • 脱氧核糖：DNA组成部分
      • 六碳糖
        • 葡糖糖：生命活动主要能源物质
        • 果糖、半乳糖
    • 二糖
      • 植物
        • 麦芽糖：水解—葡糖糖+葡糖糖
        • 蔗糖：水解—果糖+葡糖糖
      • 动物
        • 乳糖：水解—半乳糖+葡糖糖
    • 多糖
      • 植物
        • 淀粉：植物细胞中重要的储能物质
        • 纤维素：植物细胞壁的主要组成成分
      • 动物
        • 糖原：人和动物细胞中重要的储能物质
  • 脂质
    • 元素组成：C、H、O
    • 储存脂质：脂肪
      • 储能、保温、缓冲和减压
    • 功能脂质：固醇
      • 胆固醇：参与脂质运输、动物细胞膜的成分
      • 维生素D：促进钙、磷的吸收
      • 性激素：调节生命活动
    • 加入元素N、P
      • 磷脂：生物膜的组成成分
  • 糖类与脂肪辨析
    • 均由相同元素组成，氧化分解产生二氧化碳和水，同时释放能量。但脂肪中碳氢的含量远远高于糖类，所以同质量的脂肪和糖类氧化分解，脂肪耗氧量多，放能多，产生水多。
    • 糖类并非都能提供能量。纤维素、核糖、脱氧核糖一般不能提供能量
    • 构成生物膜的脂质并非只有磷脂。磷脂双分子层是构成生物膜的基本支架，胆固醇是构成动物细胞膜的成分。
• 检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质
  • 还原糖的检测
    • 原理
      • 斐林试剂+还原糖———（温度：50～65水浴加热）砖红色沉淀
    • 步骤
      • 选材：含糖量较高，白色或近于白色的植物组织
    • 制备组织样液：制浆—过滤—取液
    • 颜色反应：组织样液（2ml）加刚配置的斐林试剂1ml——呈蓝色，水浴加热，生成砖红色沉淀
    • 结论：组织样液中有还原糖
    • 还原糖：葡糖糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖
  • 脂肪的检测
    • 方法一
      • 花生种子匀浆+苏丹III（IV）染液——橘黄色
    • 方法二
      • 取材：花生种子（侵泡）去种皮，将子叶削成薄片
      • 制片：选最理想的薄片—2到3滴染液染色—百分之五十的酒精去浮色—制成临时装片
      • 观察：在低倍镜下找到已着色的圆形小颗粒，然后用高倍镜观察
      • 结论：花生种子中有脂肪存在
  • 蛋白质的检测
    • 原理
      • 蛋白质+双缩脲试剂——紫色反应
    • 步骤
      • 选材：蛋清稀释液或黄豆浆滤液
      • 颜色反映：组织样液2ml加双缩脲试剂A液1ml——此时（白色或无色）——摇匀，加B液4滴，变紫色
    • 结论
      • 组织样液中含有蛋白质
  • 斐林试剂与双缩脲试剂两同三不同
    • 两同
      • 两种成分：NaOH和CuSO4
      • NaOH溶液浓度都是0.1g/ml
    • 三不同
      • 使用原理不同
        • 斐林试剂实质是新配置的Cu（OH）2溶液；双缩脲试剂实质是碱性环境中的铜离子Cu2+
      • 使用方法不同
        • 鉴定还原糖时甲、乙液等量混匀后立即使用；鉴定蛋白质时先加A液再滴加B液
      • CuSO4浓度不同
        • 斐林试剂：CuSO4浓度为0.05g/ml；双缩脲试剂：CuSO4浓度为0.01g/ml
  • 有机物检测实验中的三“易”一“误”
    • 三“易”
      • 易忽略斐林试剂本身的颜色：非还原糖时（如蔗糖）加斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色
      • 易混双缩脲试剂和斐林试剂的使用
        • 斐林试剂：混合加入，现配现用
        • 双缩脲试剂：分别加入A液，后加B液，且B液不能过量
      • 易写错字
    • 一“误”
      • 误认为脂肪的检测必须使用显微镜：若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若要通过观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜
• 综合提升
  • 提升一：对化合物种类、功能的分析与判断
    • 集合法确定物质之间的关系
      • 脂质、激素、抗体、载体蛋白、蛋白质、酶、神经递质
      • 激素：有脂质类、蛋白质类、多肽类、含氮类
      • 酶：蛋白质、少数是RNA
    • 三线索法判断化合物的种类与功能
      • 元素组成分析法
        • CHO（糖类、脂肪、固醇）—CHON等（蛋白质）—CHONP（磷脂、核酸、ATP等）
      • 特征元素提示法
        • CHONMg（叶绿素）—CHONFe（s，血红蛋白）—CHONP（核酸、ATP等）—CHONI（甲状腺激素）
      • 代谢产物逆推法
        • 水+二氧化碳+尿素——蛋白质
        • 水+二氧化碳——糖类、脂肪
    • 依据中心法则判断核酸与蛋白质
  • 提升二：分类突破多肽合成中的数量计算
    • “规律法”计算多肽形成时的肽键数与脱去水分子数
      • (形成肽链时)肽键数目：1条：氨基酸数目为m 、肽键数目为m-1、脱去水分子数为m-1、氨基数目至少为1个、羧基数目至少为1个
      • （形成肽链时）肽键数目：n条：氨基酸数目为m 、肽键数目为m-n、脱去水分子数为m-n、氨基数目至少为n个、羧基数目至少为n个
      • 形成环肽时：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数
    • “公式法”计算蛋白质相对分子质量
      • 无二硫键
        • 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
      • 有二硫键
        • 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*18-二硫键数目*2（原因：每形成一个二硫键脱俗两个氢）
    • 巧用“原子守”）解答多肽中各原子数的计算题
      • C原子数=氨基酸的分子数*2+R基上的C原子数
      • H原子数=各氨基酸中H原子的总数-脱去水分子数*2
      • O原子数=各氨基酸中O原子的总数-脱去的水分子数=肽键数+2*肽链数+R基上的O原子数
      • N原子数=肽链数+肽键数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子的总数
    • 妙用“排列组合”求解多肽种类
      • 若n种氨基酸形成一个m肽，则形成的多肽种类：n的m次方
      • 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肽的种类为：n*（n-1）*（n-2）*...*1=n！
    • 巧用“比例关系”解答氨基酸数与相应DNA、RNA中碱基数的计算
      • DNA(6碱基数)：mRNA(3碱基数)：蛋白质（1氨基酸数）