第二章组成细胞的分子

生物必修一第二章的思维导图，包括：第—节细胞中的元素和化合物、第二节细胞中的无机物、第三节细胞中的糖类和脂质、第四节蛋白质是生命活动的主要承担者、第五节核酸是遗传信息的携带者。

第二章 组成细胞的分子

• 第一节 细胞中的元素和化合物
  • 组成细胞的元素
    • 细胞中常见的化学元素中，含量较多的，大量元素有碳C，氢H，氧O，氮N，磷P，硫S，钾K，钙Ca，镁Mg
    • 元素含量很少的，微量元素如铁Fe，锰Mn，锌Zn，铜Cu，硼B，钼Mo
  • 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（70%~90%），蛋白质（7%~10%），核酸和糖类（1%~1.5%），脂质（1%~2%），无机盐（1%~1.5%）等等。
• 第二节 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（一般为60%~95%，水母含量达到97%。 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。
    • 自由水：绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水。
    • 结合水：一部分水和细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。
    • 注：1.自由水占比例越高，新陈代谢越旺盛。 2.结合水占比例越高，细胞抗逆能力（指细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力）越强。
  • 水的功能：①细胞内良好的溶剂。②参与细胞内的生物化学反应。（例如：呼吸作用，光合作用）③为细胞提供液体环境。④运输营养物质和代谢废物。
  • 细胞中的无机盐（无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%~1.5%。）：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，含量较多的阳离子有Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Fe3+等，阴离子有CI-，SO4（2-），PO4（3-），HCO3-等。
    • 无机盐中（各元素和阴，阳离子对生物体的影响）：Mg镁，是构成叶绿素的元素；Fe，铁是构成血红素的元素；P磷，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。 人体内缺乏钠离子Na+，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。（因此，当大量出汗排出过多无机盐后，应多喝淡盐水，补充能量。）哺乳动物的血液中必须含有一定的Ca2+，如果Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状。总结：由此可知，无机盐对维持细胞和生物体的生命活动都有重要。
  • 无机盐的作用：①组成某些复杂化合物。②维持细胞和生物正常的生命活动。③维持细胞和生物体的渗透压平衡。④维持细胞和生物体的酸碱平衡。
• 第三节 细胞中的糖类和脂质
  • 细胞中的糖类
    • 单糖：不能水解的糖能被细胞直接吸收。
      • 五碳糖：（由五个碳原子 组成，不能够供能。）
        • 核糖（RNA基本单位）分布，细胞中都有；功能，组成
        • 脱氧核糖（DNA基本单位）
      • 六碳糖：（由六个碳原子组成，能够供能。）
        • 果糖：分布在植物细胞中，功能，提供能量。
        • 葡萄糖：分布在细胞中都有，功能，主要的能源物质。
        • 半乳糖：分布在动物细胞中，功能，提供能量。
    • 二糖：能够水解为两分子单糖的糖， 由两分子单糖脱水缩合而成的糖。
      • 麦芽糖：分布在发芽小麦，谷粒，功能，不能被细胞直接利用，分解成单糖供能。
      • 蔗糖：分布在甘蔗，甜菜中，不能被细胞直接利用，分解成单糖供能。
      • 乳糖：分布在人和动物乳汁中含量丰富，不能被细胞直接利用，分解成单糖供能。
    • 多糖：有许多葡萄糖分子经脱水缩合连在一起。
      • 淀粉：分布在粮食作物的种子中植物根茎，果实，功能，储存能量。
      • 纤维素：植物茎杆和枝叶，细胞壁，功能，构成细胞壁的主要成分。 （注：不溶于水，在人和动物体内，很难被消化，即使草食类动物有发达的消化器官， 也需借助某些微生物的作用，才能分解这类多糖。）
      • 糖原：人和动物的肝脏[肝糖原] 肌肉[肌糖原]，功能，储存能量
      • 几丁质：又称壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。 几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合，因此可用于废水处理， 可用于制作食品的包装纸盒，食品添加剂；可用于制作人造皮肤等等。
  • 糖类功能：1.供给能量。 2.细胞结构的组成成分。
  • 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。）
    • 组成脂质的化学元素主要是：C，H，O，有些脂质还含有P和N。
    • 常见的脂质有，脂肪，磷脂和固醇等。 （注：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液，如丙酮，氯仿，乙醚等。
      • 脂肪：是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油（又称甘油三酯）。 脂肪酸可以是饱和的，也可以是不饱和的。
        • 不饱和脂肪酸：植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸， 在室温室呈液态，如日常炒菜用的食用油。
        • 饱和脂肪酸：大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸， 在室温时呈固态，如日常生活中静置的猪油。
        • 脂肪的功能：①良好的储能物质 ②保温的作用（如，在南极寒冷的企鹅，海洋中的大型哺乳动物，鲸，海豹等。） ③减少器官之间的摩擦，缓冲外界压力，可以保护内脏器官。
      • 磷脂：停止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。 （注：在人和动物的脑，卵细胞，肝脏以及大豆的种子中，磷脂含量丰富。）
        • 磷脂与脂肪的不同：甘油的一个羟基（一OH）不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其他衍生物结合。
        • 磷脂包含的元素：除了含有C、H、O外，还含有P甚至N。
      • 固醇
        • 胆固醇：是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。
        • 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：能够有效促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 （例如，吃钙片搭配鱼甘油。）
  • 细包中的糖类和脂质，是可以相互转换的。
    • 1.糖类，在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪。
    • 2.脂肪，一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时， 才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
• 第五节 核酸是遗传信息的携带者
  • 核酸的种类及其分布
    • 1.脱氧核糖核酸，简称DNA。 （真核细胞的DNA，主要分布在，细胞核 线粒体，叶绿体内也含有少量的DNA。）
      • DNA，是由脱氧核苷酸连接而成的长链。
      • 脱氧核糖 DNA
        • 胸腺嘧啶（T） 注：脱氧核糖独有的。
        • 腺嘌呤（A）
        • 鸟嘌呤（G）
        • 胞嘧啶（C）
    • 2.核糖核酸，简称RNA。 （真核细胞的，RNA，主要分布在细胞质中。
      • RNA，则是由核糖核苷酸连接而成的长链。
      • 核糖 RNA
        • 尿嘧啶（U） 注：核糖独有的。
        • 腺嘌呤（A）
        • 鸟嘌呤（G）
        • 胞嘧啶（C）
  • 核酸是由核苷酸连接而成的长链 （每个核酸分子是由几十万个乃至上亿个核甘酸连接而成的长链。）
    • 核苷酸是核酸的基本组成单位。
    • 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。
      • 脱氧核糖核苷酸
      • 核糖核苷酸
  • 生物大分子以碳链为骨架 每个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。
    • 多糖的基本单位是单糖
    • 组成蛋白质的基本单位是氨基酸
    • 组成核酸的基本单位是核苷酸
    • 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。
    • 糖类和脂质提供了生命活动的重要能源。
• 第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
  • 蛋白质的功能
    • 结构：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。
    • 调节：有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。
    • 催化：细胞中的化学反应离不开酶的催化。 绝大多数酶都是蛋白质。
    • 运输：有些蛋白质具有运输功能。（如，血红蛋白能运输氧。）
    • 免疫：有些蛋白质有免疫功能。人体内的抗体是蛋白质， 可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
  • 蛋白质的基本组成单位一氨基酸
    • 人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位
  • 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相互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，这种结合方式叫做脱水缩合。
    • 蛋白质分子的形成：由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链盘曲折叠， 形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
    • 蛋白质多样的原因：氨基酸层面 ①氨基酸的种类不同 ②氨基酸的数量不同 ③氨基酸的排列顺序
    • 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键。
    • 二肽：有两个氨基酸缩合而成的化学物。
    • 多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物。
    • 肽链：多肽通常呈链状结构。

第二章 组成细胞的分子

• 第一节 细胞中的元素和化合物
  • 组成细胞的元素
    • 细胞中常见的化学元素中，含量较多的，大量元素有碳C，氢H，氧O，氮N，磷P，硫S，钾K，钙Ca，镁Mg
    • 元素含量很少的，微量元素如铁Fe，锰Mn，锌Zn，铜Cu，硼B，钼Mo
  • 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（70%~90%），蛋白质（7%~10%），核酸和糖类（1%~1.5%），脂质（1%~2%），无机盐（1%~1.5%）等等。
• 第二节 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（一般为60%~95%，水母含量达到97%。 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。
    • 自由水：绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水。
    • 结合水：一部分水和细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。
    • 注：1.自由水占比例越高，新陈代谢越旺盛。 2.结合水占比例越高，细胞抗逆能力（指细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力）越强。
  • 水的功能：①细胞内良好的溶剂。②参与细胞内的生物化学反应。（例如：呼吸作用，光合作用）③为细胞提供液体环境。④运输营养物质和代谢废物。
  • 细胞中的无机盐（无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%~1.5%。）：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，含量较多的阳离子有Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Fe3+等，阴离子有CI-，SO4（2-），PO4（3-），HCO3-等。
    • 无机盐中（各元素和阴，阳离子对生物体的影响）：Mg镁，是构成叶绿素的元素；Fe，铁是构成血红素的元素；P磷，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。 人体内缺乏钠离子Na+，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。（因此，当大量出汗排出过多无机盐后，应多喝淡盐水，补充能量。）哺乳动物的血液中必须含有一定的Ca2+，如果Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状。总结：由此可知，无机盐对维持细胞和生物体的生命活动都有重要。
  • 无机盐的作用：①组成某些复杂化合物。②维持细胞和生物正常的生命活动。③维持细胞和生物体的渗透压平衡。④维持细胞和生物体的酸碱平衡。
• 第三节 细胞中的糖类和脂质
  • 细胞中的糖类
    • 单糖：不能水解的糖能被细胞直接吸收。
      • 五碳糖：（由五个碳原子 组成，不能够供能。）
        • 核糖（RNA基本单位）分布，细胞中都有；功能，组成
        • 脱氧核糖（DNA基本单位）
      • 六碳糖：（由六个碳原子组成，能够供能。）
        • 果糖：分布在植物细胞中，功能，提供能量。
        • 葡萄糖：分布在细胞中都有，功能，主要的能源物质。
        • 半乳糖：分布在动物细胞中，功能，提供能量。
    • 二糖：能够水解为两分子单糖的糖， 由两分子单糖脱水缩合而成的糖。
      • 麦芽糖：分布在发芽小麦，谷粒，功能，不能被细胞直接利用，分解成单糖供能。
      • 蔗糖：分布在甘蔗，甜菜中，不能被细胞直接利用，分解成单糖供能。
      • 乳糖：分布在人和动物乳汁中含量丰富，不能被细胞直接利用，分解成单糖供能。
    • 多糖：有许多葡萄糖分子经脱水缩合连在一起。
      • 淀粉：分布在粮食作物的种子中植物根茎，果实，功能，储存能量。
      • 纤维素：植物茎杆和枝叶，细胞壁，功能，构成细胞壁的主要成分。 （注：不溶于水，在人和动物体内，很难被消化，即使草食类动物有发达的消化器官， 也需借助某些微生物的作用，才能分解这类多糖。）
      • 糖原：人和动物的肝脏[肝糖原] 肌肉[肌糖原]，功能，储存能量
      • 几丁质：又称壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。 几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合，因此可用于废水处理， 可用于制作食品的包装纸盒，食品添加剂；可用于制作人造皮肤等等。
  • 糖类功能：1.供给能量。 2.细胞结构的组成成分。
  • 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。）
    • 组成脂质的化学元素主要是：C，H，O，有些脂质还含有P和N。
    • 常见的脂质有，脂肪，磷脂和固醇等。 （注：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液，如丙酮，氯仿，乙醚等。
      • 脂肪：是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油（又称甘油三酯）。 脂肪酸可以是饱和的，也可以是不饱和的。
        • 不饱和脂肪酸：植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸， 在室温室呈液态，如日常炒菜用的食用油。
        • 饱和脂肪酸：大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸， 在室温时呈固态，如日常生活中静置的猪油。
        • 脂肪的功能：①良好的储能物质 ②保温的作用（如，在南极寒冷的企鹅，海洋中的大型哺乳动物，鲸，海豹等。） ③减少器官之间的摩擦，缓冲外界压力，可以保护内脏器官。
      • 磷脂：停止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。 （注：在人和动物的脑，卵细胞，肝脏以及大豆的种子中，磷脂含量丰富。）
        • 磷脂与脂肪的不同：甘油的一个羟基（一OH）不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其他衍生物结合。
        • 磷脂包含的元素：除了含有C、H、O外，还含有P甚至N。
      • 固醇
        • 胆固醇：是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。
        • 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：能够有效促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。 （例如，吃钙片搭配鱼甘油。）
  • 细包中的糖类和脂质，是可以相互转换的。
    • 1.糖类，在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪。
    • 2.脂肪，一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时， 才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
• 第五节 核酸是遗传信息的携带者
  • 核酸的种类及其分布
    • 1.脱氧核糖核酸，简称DNA。 （真核细胞的DNA，主要分布在，细胞核 线粒体，叶绿体内也含有少量的DNA。）
      • DNA，是由脱氧核苷酸连接而成的长链。
      • 脱氧核糖 DNA
        • 胸腺嘧啶（T） 注：脱氧核糖独有的。
        • 腺嘌呤（A）
        • 鸟嘌呤（G）
        • 胞嘧啶（C）
    • 2.核糖核酸，简称RNA。 （真核细胞的，RNA，主要分布在细胞质中。
      • RNA，则是由核糖核苷酸连接而成的长链。
      • 核糖 RNA
        • 尿嘧啶（U） 注：核糖独有的。
        • 腺嘌呤（A）
        • 鸟嘌呤（G）
        • 胞嘧啶（C）
  • 核酸是由核苷酸连接而成的长链 （每个核酸分子是由几十万个乃至上亿个核甘酸连接而成的长链。）
    • 核苷酸是核酸的基本组成单位。
    • 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。
      • 脱氧核糖核苷酸
      • 核糖核苷酸
  • 生物大分子以碳链为骨架 每个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。
    • 多糖的基本单位是单糖
    • 组成蛋白质的基本单位是氨基酸
    • 组成核酸的基本单位是核苷酸
    • 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。
    • 糖类和脂质提供了生命活动的重要能源。
• 第四节 蛋白质是生命活动的主要承担者
  • 蛋白质的功能
    • 结构：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。
    • 调节：有些蛋白质能够调节机体的生命活动，如胰岛素。
    • 催化：细胞中的化学反应离不开酶的催化。 绝大多数酶都是蛋白质。
    • 运输：有些蛋白质具有运输功能。（如，血红蛋白能运输氧。）
    • 免疫：有些蛋白质有免疫功能。人体内的抗体是蛋白质， 可以帮助人体抵御病菌和病毒等抗原的侵害。
  • 蛋白质的基本组成单位一氨基酸
    • 人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位
  • 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相互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，这种结合方式叫做脱水缩合。
    • 蛋白质分子的形成：由于氨基酸之间能够形成氢键等，从而使得肽链盘曲折叠， 形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
    • 蛋白质多样的原因：氨基酸层面 ①氨基酸的种类不同 ②氨基酸的数量不同 ③氨基酸的排列顺序
    • 肽键：连接两个氨基酸分子的化学键。
    • 二肽：有两个氨基酸缩合而成的化学物。
    • 多肽：由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物。
    • 肽链：多肽通常呈链状结构。