高中生物思维导图在生物中的应用2.组成细胞的分子知识点

2.组成细胞的分子2.1元素一、体现1．生物界与非生物界的统一性：种类相似；组成细胞的元素都能在非生物界中找到；没有一种元素是无机环境特有的2．生物界与非生物界的差异性：含量不同3．原因：有选择地物质交换4．形式：在生物体内，元素主要以化合物的形式存在；知识联想：在生物体内，无机盐主要以离子的形式存在二、含量的分析方法：物理学，化学，生物学三、分类1．必需（1）大量元素：C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K①主要元素：C、H、O、N、P、S②基本元素：C、H、O、N；鲜重排行：O>C>H>N；干重排行：C>O>N>H③最基本元素：C，生命元素，构成碳链骨架，形成三种大分子，即蛋白质、核酸、多糖④细胞鲜重最多的是O，水是最多的化合物⑤细胞干重最多的是C，蛋白质是最多的有机物（2）微量元素：Zn、Mo（钼）、Cu、B（硼）、Fe、Mn(锰)；特点：含量很少，但其作用是其它元素不可替代2．非必需：有害元素；无害元素3．矿质元素：对植物而言，除C H O外为矿质元素（1）必需：能再利用元素：N、P、K、Mg；若植物缺乏，老叶先受损。

不被再利用元素：Ca、S、B；若植物缺乏，幼叶先受损（2）非必需四、元素的数量比较：=相对含量/相对分子质量，即相当于求物质的量n=m/M；活细胞中，H数量最多五、化合物的特征元素1．蛋白质：S2．血红蛋白：Fe3．叶绿素：Mg4．甲状腺激素：I5．核酸、ATP、磷脂：P，磷酸基团六、物质代谢1．含有C的物质，其代谢产物为CO22．含有H、O的物质，其代谢产物为H2O3．含有N的物质，其代谢产物为尿素、NH32.2水一、地位1．生命之源2．细胞最多的化合物：鲜重最多；最多的无机化合物；50%以上二、分布1．不同生物：体内含水量不同；一般水生生物体内的含水量比陆生生物多2．同一生物体内：（1）不同器官的含水量不同；一般代谢旺盛的组织、器官含水量多（2）生物体在不同的生长发育时期含水量不同；年少的大于年老的（3）不同性别的含水量不同；男人>女人三、分类1．自由水（1）功能①良好的溶剂：许多物质溶解在水中②参与细胞内大多数生化反应（光合作用、呼吸作用）③绝大多数细胞必需浸润在以水为基础的液体环境中④运输营养物质或代谢废物（2）特点：流动性强、易蒸发；参与物质代谢（3）含量：95%以上2．结合水（1）功能：细胞结构的重要组成成分（2）特点：不流动、不蒸发；与其他物质结合（3）含量：4.5%3．影响形态：心肌，结合水相对高；血液，自由水相对高，二者含水量相当4．相互转换（1）抗逆性：抗寒，抗旱，抗盐，抗病虫害；结合水相对含量越高，抗逆性相对越强（2）生物体内，自由水与结合水成动态平衡（3）自由水/结合水：比值大，代谢旺盛，温度高，抗逆性差；比值小，代谢缓慢，温度低，抗逆性强（4）应用：储存、越冬作物5．种子（1）鲜种子：比值大（2）干种子：暴晒处理；用水浸泡后，仍能萌发；失去自由水，具有生理活性（3）死种子：烘干、坏死；用水浸泡后，不再萌发；失去结合水，不具生理活性四、水的产生1．有氧呼吸第三阶段（线粒体内膜）2．ATP的合成（叶绿体、线粒体、细胞质基质）3．单糖合成多糖（细胞内）4．氨基酸脱水缩合（核糖体）5．DNA分子复制、转录（细胞核、叶绿体、线粒体）五、水的利用1．光反应（叶绿体类囊体薄膜）2．有氧呼吸第二阶段（线粒体基质）3．水解反应：ATP（叶绿体基质等），肝糖原水解，淀粉、蛋白质、脂肪消化，DNA、RNA的水解六、水的调节：抗利尿激素七、水的吸收：渗透作用2.3无机盐一、状态1．大多数以离子形式存在2．少数以化合物形式存在（1）Ca形成骨骼和牙齿；过多，肌无力；过少，儿童佝偻病，中老年骨质疏松、痉挛（2）Fe形成血红蛋白：缺铁性贫血症（3）Mg形成叶绿素：缺Mg叶绿素合成受阻，影响光合作用（4）Zn形成酶：缺Zn，生长发育不良（侏儒症），性腺功能受阻（5）I形成甲状腺激素：缺I，甲状腺肿大，儿童智力和体格发育出现障碍二、功能1．构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分2．维持细胞和生物体的生命活动（1）维持细胞正常形态和功能；细胞的吸水和失水实验（2）维持细胞渗透压平衡：水盐平衡，Na+、Cl-维持细胞外液的渗透压平衡；K+维持细胞内液的渗透压平衡（3）维持细胞的酸碱平衡：稳态平衡，NaHCO3/H2CO3、Na2HPO4/NaH2PO4维持血浆的酸碱平衡三、验证四、跨膜运输1．植物细胞对矿质元素的吸收方式为主动运输2．高等动物神经冲动传导过程中，静息时，K+外流；兴奋时Na+内流；均为协助扩散2.4蛋白质一、元素：C H O N S1．C H O2．区别元素：N。

含量较稳定，一般约为16%；计算，蛋白质含量=6.25·蛋白氮，6.25为16%的倒数3．R基中的元素：多有S二、地位作用1．生命活动的主要承担者2．占细胞鲜重最多的有机物：第二多的化合物3．占细胞干重最多的化合物、有机物：50%以上三、结构组成1．单体：氨基酸（1）种类：20。

分为必需和非必需（2）结构通式：C2H4O2NR；H2N-CHR-COOH①数量上：每种氨基酸至少有一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH，甲酸形成）②位置上：中心碳，并且氨基和羧基连在同一个碳原子上（氨基酸定义的由来）；这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R表示）；各基团可随意变换位置（立体的空间结构，角度问题）③区别在于R基不同：最简单的氨基酸的R基为-H，即甘氨酸④演化过程：甲烷→两个-H元素被-NH2和-COOH取代→另一个-H被-R基取代→保留一个-H2．多肽（1）结合方式①脱水缩合1）肽键：—CO—NH—a）肽链：二肽、多肽（数字以汉字表示）；环状肽是由首尾的氨基、羧基反应形成②方式1）中心碳上，—COOH脱下氧、氢，—NH2脱下氢2）R基一般不参与反应：-S-S-（二硫键）是由R基上2个-SH脱去2个H形成；R基间氨基、羧基反应形成肽键③结构1）氨基酸：种类不同；数目成百上千；排列顺序千变万化（n种氨基酸形成m肽，若各种氨基酸数目无限，则形成m肽的种类为：n m；n种氨基酸形成m肽，若各种氨基酸数目唯一，则形成m肽的种类为：n！）2）肽链：肽链空间结构千差万别（2）计算① n个氨基酸形成的m条肽链②要脱去n-m个水分子，形成n-m条肽键③蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×氨基酸的平均分子量－水的分子量×失去的水分子数④如果每个氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为n·a-18(n-m)⑤二硫键：K对—SH形成K个—S—S—，同时去掉2K个H。

蛋白质的相对分子质量为n·a-18(n-m)-2K⑥至少含有的氨基（羧基）数＝肽链数＝m⑦实际含有的氨基（羧基）数=m+R基中游离数⑧ N原子数=氨基酸数n+R基中N原子数=n+RN=键+m+RN⑨ O=键+2m+RO⑩ C=2n+RC11 H=键+3m+n+RH12 环状多肽：n=肽键=水（计算时把环当成0，即m=0）3．多聚体：蛋白质（1）方式：α盘曲；β折叠（2）水解：水做反应物，酶催化；分解成氨基酸或肽链；脱水缩合的逆反应；形成多聚体耗能，水解不耗能①类型1）首端/尾端肽键水解酶：按照首/尾端开始，逐个水解；最终形成单个氨基酸2）某氨基酸的羧基/氨基端肽键酶：只水解特定的氨基酸的羧基/氨基端的肽键；最终形成氨基酸或多肽3）某氨基酸的两侧肽键酶：水解两侧肽键，使其成游离的氨基酸；最终形成氨基酸或多肽4）肽键水解：单个氨基酸（3）变性：高温，强酸/碱，重金属盐等改变空间结构四、功能1．结构蛋白：组成细胞和生物体2．功能蛋白：（1）催化作用：绝大多数酶（2）运输作用：载体、血红蛋白（3）调节生命活动：激素（4）免疫作用：抗体（5）运动作用：肌动蛋白（6）识别作用：糖蛋白（只在细胞膜外）（7）能源物质：糖不足时，供能3．不同蛋白质/酶可起相同的作用，但效果不同（1）原因：蛋白质的空间结构不同，或氨基酸的排列顺序不同五、物质鉴定1．取材：大豆组织研磨液或蛋清稀释液2．试剂：双缩脲，本质：与肽键反应。

∴变性的蛋白质也可发生显色反应3．现象：紫色4．备注：AB液先后加；A:0.1g/ml的NaOH，创造碱性环境；B:0.01g/ml的CuSO4，不能过量；过量B液会使溶液呈蓝色，掩盖紫色2.5核酸一、元素：C H O N P；区别元素：N、P二、地位作用：DNA是主要的遗传物质1．所有生物中，核酸是遗传信息的携带者；DNA是主要的遗传物质2．具有细胞结构的生物中，DNA才是细胞的遗传物质（1）既有DNA也有RNA时，DNA作为遗传物质携带遗传信息；DNA病毒，遗传物质在DNA中（2）RNA病毒，遗传信息在RNA中3．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三、分类：DNA-脱氧（核糖）核酸；RNA-核糖核酸四、结构组成1．单体：核苷酸（1）种类：由五碳糖、碱基种类决定①脱氧(核糖)核苷酸：腺嘌呤脱氧核苷酸；鸟嘌呤脱氧核苷酸；胞嘧啶脱氧核苷酸；胸腺嘧啶脱氧核苷酸②核糖核苷酸：腺嘌呤核糖核苷酸；鸟嘌呤核糖核苷酸；胞嘧啶核糖核苷酸；尿嘧啶核糖核苷酸（2）结构通式：1:1:1=磷酸:五碳糖:含氮碱基①相同点：磷酸；含氮碱基共有AGC②异同点：五碳糖。

DNA：脱氧核糖；RNA：核糖。

含氮碱基：DNA：T；RNA：U2．多聚体：核酸（1）结合方式①脱水缩合形成磷酸二酯键②方式：三号碳脱去-OH，磷酸脱去-H；DNA，两条反向链，碱基互补配对，A=T，G≡C（越多结构越稳定），嘧啶数=嘌呤数；RNA，单链③多样性与特异性：核苷酸的种类、数量、排列顺序不同，且特定（2）计算：一条链由n个碱基构成，则有4n五、生物类别与核酸六、物质分布1．取材：人的口腔上皮细胞、洋葱表皮细胞2．试剂：（1）0.9%生理盐水，维持细胞渗透压，保持细胞正常形态（2）8%盐酸：改变细胞膜通透性，加速染色，使蛋白质与DNA分离（3）吡罗红甲基绿染色剂：现用现配，混合使用（亲合力不同，染色不同；若单独使用，则DNA、RNA均染色，无法区分）（4）蒸馏水：配制药品；冲洗载玻片上的盐酸（每种染色剂都有其特定的pH值）3．现象：细胞核绿；细胞质红4．操作：取材制片（滴→漱→刮→涂→烘）→水解（质量分数为8%的盐酸，30℃保温5min）→冲洗→染色→观察（先用低倍镜找到染色均匀、色泽较深的区域；再用高倍镜观察具体的分布）5．结论：（1）真核细胞的DNA主要分布在细胞核中：线粒体、叶绿体含少量（2）RNA主要分布在细胞质中6．备注（1）制片：选材不可用红细胞——无细胞核；不可用有色细胞——颜色干扰；0.9%的NaCl溶液，保持细胞形态（2）嗽口：防止混杂食物碎屑（3）烘干：迅速杀死细胞，防止溶酶体对核酸的破坏；为了固定装片；要在酒精灯火焰上来回移动，防止受热不均而破裂；烘干至细胞吸附住即可（4）水浴：受热均匀，充分水解；时间太长会破坏细胞；太短会水解不充分（5）冲洗：用缓水流，防止细胞被水冲走（知识联想：酿酒时冲洗葡萄）；同时洗去HCl，以免对染色进行干扰（6）观察：高倍镜七、物质鉴定：DNA溶液（溶于蒸馏水或2mol/L的NaCl溶液中）+二苯胺→（沸水浴）→蓝色2.6糖类一、元素：只有CHO二、地位作用1．生命活动的主要能源物质：70%的生命活动2．细胞和生物体的结构成分三、结构组成1．碳水化合物：C n(H2O)m；不是H:O=2:1就是糖，如CH2O（甲醛）；不是所有糖H:O=2:1，脱氧核糖：C5H10O4；不是所有糖都甜，单糖、二糖一般有甜味；不是有甜味的都是糖，人造甜味剂2．单体：单糖（1）六碳糖：C6H12O6①葡萄糖，存在于动、植物中，细胞中主要能源物质；果糖，存在于植物中，提供能量②半乳糖：存在于动物中，提供能量（2）五碳糖：构成核酸成分；分类，核糖C5H10O5，脱氧核糖C5H10O43．二糖：C12H22O11（1）分类：麦芽糖=葡萄糖+葡萄糖，存在于植物中；蔗糖=葡萄糖+果糖，存在于植物中；乳糖=葡萄糖+半乳糖，存在于人和动物中（2）功能：水解成单糖而供能4．多聚体：多糖：(C6H10O5)n，生物体内的糖类绝大多数为多糖，高中课本只研究由葡萄糖构成的多糖；糖蛋白中是另一种多糖（1）淀粉，存在于植物中，储存能量。