第二章 组成细胞的分子 课堂笔记(清北班)

第一单元细胞的分子组成与结构1.蛋白质的结构和功能（1）蛋白质主要由 C、H、O、N 4 种元素组成，很多蛋白质还含有 S 元素，有的也含有微量的 Fe、Cu、Mn、I、Zn 等元素。

（2）蛋白质的基本单位：氨基酸（组成蛋白质的氨基酸约有20种）①元素：其中甲硫氨酸、半胱氨酸元素组成C、H、O、N、S，其它的元素组成C、H、O、N。

如某蛋白质含Fe等元素，则是多肽加工（折叠、盘曲）时加入的②氨基酸结构通式的表示方法（右图）：结构特点是:每种氨基酸分子都至少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。

③氨基酸的性质功能差异：取决于R基④必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取。

写（缬）一（异亮氨酸）两（亮氨酸）本（苯丙氨酸）单（甲硫氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）来（赖氨酸）；婴儿多一组（组氨酸）④连接两个氨基酸分子的化学键叫做肽键。

化学式表示为—NH—CO—⑤蛋白质必须经过消化，成为各种氨基酸，才能被人体吸收和利用（3）蛋白质相关计算①失去水分子数＝肽键数＝氨基酸数—肽链数（对于环肽来说，无肽链，即肽链数为0）②蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数量－失去水分子数×18－二硫键数×2③一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，在肽链内部的 R 基中可能也有氨基和羧基。

④氨基酸数=mRNA上的密码子数（不考虑终止密码）=mRNA上的碱基数/3=基因中碱基数/6（4）蛋白质结构多样性①原因：取决于氨基酸种类、数目、排列顺序及多肽链的空间结构。

②根本原因：基因中碱基排列顺序的多样性。

③真核细胞、原核细胞蛋白质都在核糖体合成，病毒的蛋白质在宿主细胞的核糖体合成。

所有蛋白质都需要加工形成一定的空间结构才具有生物活性（有功能）（5）蛋白质的功能多样性（蛋白质的结构多样性决定功能多样性）①构成细胞和生物体结构的重要成分，如结构蛋白；②有些蛋白质具有催化作用，如胃蛋白酶；③有些蛋白质具有运输的功能，如血红蛋白（运输O2和CO2）、载体蛋白（运输同一物质的载体可能不同）；注意：运输作用的还有tRNA细胞内搬运氨基酸④有些蛋白质起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素、受体（①化学本质：糖蛋白②分布：膜上、胞内）；⑤有些蛋白质有免疫功能，如抗体、淋巴因子（干扰素、白细胞介素）、溶菌酶（水解细菌的细胞壁）。

⑥蛋白质的地位：一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。

（6）蛋白质的盐析和变性①盐析：蛋白质在一定浓度盐溶液中会析出白色絮状物的现象（原理：无机盐改变了蛋白质的溶解度，蛋白质结构无变化）；加水后白色絮状物（蛋白质）消失（溶解）。

②变性：高温、强酸、强碱、重金属、紫外线等可破坏蛋白质的结构（去折叠、盘曲，但不影响肽键），使其失去生物活性。

（7）蛋白质类药物只能注射不能口服，口服会经蛋白酶分解成多肽，多肽经肽酶水解成氨基酸，再被吸收2.核酸的结构和功能（1）核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用。

①元素组成有 C、H、O、N 和P②核酸包括DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）（2）核酸的基本单位是核苷酸①核酸的水解产物：核苷酸；核苷酸脱水缩合成核酸，形成磷酸二酯键。

②核酸的彻底水解产物：含氮碱基（A、T、C、G、U）、五碳糖（脱氧核糖和核糖）、磷酸③一个核苷酸是由一分子含氮碱基(C、H、N，有的还含O)、一分子五碳糖(C、H、O)和一分子磷酸(H、O、P)组成的。

④DNA 中的五碳糖是脱氧核糖，RNA 中的五碳糖是核糖（五碳糖的差异在于核糖的2＇碳上连接的是-OH,而脱氧核糖2’碳上连接的是-H）；DNA 中含有的碱基是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，而 RNA 中含有的碱基是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶；（3）核酸的分布①对于真核细胞：DNA主要分布在细胞核，线粒体、叶绿体中也含有少量DNA；RNA主要分布在细胞质基质，细胞质的线粒体、叶绿体中及细胞核也含有少量。

②对于原核细胞：DNA主要分布于拟核，细胞质中也有分布（4）两种核酸都有一定的空间结构①细胞型生物：DNA 都含有两条脱氧核苷酸链，其中核DNA呈线型，线粒体DNA、叶绿体DNA和原核细胞DNA呈环状；RNA 只含有一条核糖核苷酸链，②对于病毒：只含一种核酸，有的为双链或单链DNA，也有的为双链或单链RNA（5）生物的遗传物质是核酸。

①因为绝大多数生物均以DNA作为遗传物质，只有 RNA 病毒以 RNA 作为遗传物质，所以说DNA 是主要的遗传物质。

注意：任何一个实验，都不能证明DNA是主要遗传物质。

②真核生物、原核生物及DNA病毒的遗传物质只有一种且都是DNA。

③RNA病毒的遗传物质为RNA。

④细胞型生物：DNA是遗传物质：DNA贮存（携带）遗传信息，mRNA可携带遗传信息3.糖类种类和作用①组成糖类的化学元素有C、H、O。

②糖类是主要的能源物质：葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”；五碳糖和纤维素不能作为能源物质③单糖：不能水解的糖，可被细胞直接吸收，如：六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）；五碳糖（脱氧核糖、核糖）④二糖：能水解成2分子单糖的糖，如蔗糖（可水解成1分子果糖和1分子葡萄糖）；麦芽糖（可水解成2分子葡萄糖）；乳糖（可水解成1分子半乳糖和1分子葡萄糖）⑤多糖（(C6H10O5)n）：能水解成多分子单糖的糖；生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在；大分子多糖的基本单位都是葡萄糖（淀粉(①不易溶于水②最常见的多糖③植物体最重要的储能物质)、纤维素（①不溶于水②植物细胞壁的主要成分）、糖原(①主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中②肌糖原不能水解)）⑥植物体干重中糖类最多，占85%—90%⑦植物细胞特有的单糖是果糖，特有的二糖是麦芽糖、蔗糖，特有的多糖是淀粉和纤维素；动物细胞所特有的二糖是乳糖，特有的单糖是半乳糖，特有的多糖是糖原。

⑧还原性糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖4.脂质的结构和作用①除磷脂（C、H、O、N 和P）外，其它脂质元素组成：C、H、O②分类（常见的）:磷脂、脂肪、固醇(胆固醇、性激素、维生素D)③脂质通常不溶于水，而易溶于有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等。

4.1脂肪①脂肪是最常见的脂质；存在于动物及油料作物的种子，如花生种子；②脂肪是细胞内良好的储能物质（与糖类相比，脂肪中H的比例高(等质量的脂肪，氧化分解释放的能量多)、O的比例低(耗氧多)）应用：油料作物种子应当浅播。

③脂肪可以起到保温、缓冲和减压的作用④脂肪须先水解成甘油和脂肪酸(C、H、O)才能被细胞吸收4.2磷脂：①结构：亲水性头部(C、H、O、N、P)和疏水性尾部(C、H、O)组成；②组成：甘油、磷酸、胆碱和脂肪酸③功能:构成细胞膜和多种细胞器膜等（生物膜）的重要成分（有膜的细胞结构就含有磷脂）④分布：在人和动物的脑、卵细胞、肝脏及大豆的种子中含量丰富4.3固醇类：①胆固醇：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。

注意：若过多摄入胆固醇，会造成血管堵塞。

②性激素：能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成③维生素D:能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收5.水的作用（1）生命活动离不开水①细胞鲜重中含量最多的化合物是水。

注意：病毒中不含水②水在细胞中的存在形式：自由水和结合水③自由水：以游离形式存在，可以自由流动的水，约占95.5%④自由水的功能：细胞内的良好溶剂；细胞内的许多生物化学反应需要水参与（各种水解反应、水的光解、有氧呼吸第二阶段）为多细胞生物体内的绝大多数细胞提供液体环境。

运送营养物质和代谢废物。

⑤结合水：与细胞内其它物质相结合的水，约占4.5%。

⑥结合水的功能：细胞结构的重要组成成分。

⑦生物体的含水量随生物体的种类（水生＞陆生）、不同的生长发育期（幼年＞老年）而不同。

（2）拓展：①细胞吸收水的方式：一般为自由扩散、有通道蛋白则为协助扩散（都属于渗透吸水）②干种子萌发时吸收水分的方式：吸胀吸水（依靠亲水性物质吸水(吸水能力：蛋白质＞淀粉＞纤维素＞脂肪)），渗透吸水(主要)。

③自由水和结合水的相互转化：低温：自由水→结合水、温度升高：结合水→自由水④自由水和结合水的比值大小决定了细胞或生物体的代谢强度和抗逆性大小：比值越大代谢越强，抗逆性越低；反之代谢越弱，抗逆性越强。

⑤种子晒干去除的是自由水，种子有活性；种子烘干去除的是自由水和结合水，丧失结合水的种子失活。

6.无机盐的作用6.1无机盐的存在形式及含量①细胞中大多数无机盐以离子形式存在，含量较多的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等，阴离子有、SO42-、PO43-、HCO3-等②含量：占细胞鲜重的1%-1.5%③生物体燃烧的灰烬就是无机盐6.2无机盐的功能①对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，如，血液中Ca2+多了肌无力，少了抽搐。

②维持细胞的酸碱平衡，如HCO3-可以中和人体剧烈运动产生的乳酸，从而维持内环境pH的相对稳定③构成细胞中某些重要物质：N：氨基酸、蛋白质、ADP、核苷酸、核酸、ATP、叶绿素、磷脂等P: ADP、核苷酸、核酸、ATP、磷脂等Mg：叶绿素 Fe：血红蛋白 I: 甲状腺激素④维持细胞外液的渗透压：如Na+、Cl-等对照组：植物+完全培养液→观察植物的生长发育情况（植物正常生长）实验组：植物+缺X盐的完全培养液→观察植物的生长发育情况若实验组正常生长，说明X盐不是植物体生长发育所必需的若实验组不正常生长，说明X盐是植物体生长发育所必需的进一步验证：X盐是植物体生长发育所必需的，向实验组加入适量的X盐，观察植物体的生长状况。

若植物恢复正常生长，即X盐确是植物体生长发育所必需的。

7.生物大分子①淀粉、纤维素、糖原、蛋白质、核酸等都是生物大分子。

②生物大分子都是由单体组成（其中多糖的单体无特异性）。

③生物大分子以碳链为基本骨架（简称：碳骨架）。

8.生物界与非生物界的统一性与差异性①生物体有选择性地从无机自然界获取各种物质来组成自身：a:组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有（统一性）b:细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同（差异性）②元素：组成细胞最基本元素是C，基本元素是 C、H、O、N，主要元素是 C、H、O、N、P、S（人体细胞鲜重：O＞C＞H＞N＞P＞S；人体细胞干重： C＞O＞N＞H＞P＞S）大量元素有 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等微量元素有 Fe、Mn、Zn、Cu、B(硼)、Mo(钼)、Cl、Ni(镍)等。