细胞的分子组成与结构基本知识点

01细胞的分子组成与结构1蛋白质、核酸的结构和功能（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 P、S 元素，有的也含有微量的 Fe、Cu、Mn、I、Zn 等元素。（2）氨基酸结构通式的表示方法结构特点是:每种氨基酸分子至少都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再同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团。（3）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—拓展：①失去水分子数＝肽键数＝氨基酸数—肽链数（对于环肽来说，肽键数＝氨基酸数）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×水的相对分子质量③一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）蛋白质结构多样性的原因是：组成不同蛋白质的氨基酸数量不同，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。蛋白质多样性的根本原因是基因中碱基排列顺序的多样性。（5）有些蛋白质是构成细胞和生物体的结构成分，如结构蛋白；有些蛋白质具有催化作用，如胃蛋白酶；有些蛋白质具有运输载体的功能，如血红蛋白；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；有些蛋白质具有免疫功能，如抗体。（6）核酸的元素组成有 C、H、O、N 和P。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。（7）核酸的基本单位是核苷酸，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。（8）DNA 中的五碳糖是脱氧核糖，RNA 中的五碳糖是核糖；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；DNA 中含有两条脱氧核苷酸链，而 RNA 中只含有一条核糖核苷酸链。（9）生物的遗传物质是核酸。拓展：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？②真核生物、原核生物的遗传物质都是DNA。③DNA 病毒的遗传物质是 DNA，RNA 病毒的遗传物质是 RNA。④真核生物细胞中含有的 RNA 不是遗传物质，DNA 是遗传物质。⑤细胞质内的遗传物质是 DNA。2糖类、脂质的种类和作用（10）组成糖类的化学元素有C、H、O。（11）葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质；核糖是核糖核苷酸的组成成分；脱氧核糖是脱氧核苷酸的组成成分。（12）糖类的主要作用是主要的能源物质。（13）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；动物细胞所特有的二糖是乳糖，特有的多糖是糖元。（14）组成脂质的元素主要是C、H、O，有些脂质还含有 P 和 N。（15）脂肪是细胞内良好的储能物质，此外还是一种很好的绝热体，分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。磷脂作用是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。（16）固醇类包括胆固醇、性激素和维生素D。（17）组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇。（18）因为等量的脂肪氧化分解比糖类释放的能量多，所以说脂肪是动物细胞中良好的储能物3水和无机盐的作用（19）细胞鲜重中含量最多的化合物是水，细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质。（20）结合水是细胞结构的重要组成成分。自由水是细胞内的良好溶剂；细胞内的许多生物化学反应需要水参与；多细胞生物体内的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中；水在生物体内的流动，可以运送营养物质和代谢废物。（21）结合水/自由水的比值变小有利于适应代谢活动的增强。拓展：①种子成熟过程中结合水/自由水的比值变大，萌发过程中结合水/自由水的比值变小。②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，比值越大代谢越强，反之代谢越弱，一般二者比值越大，抗性越差，比值越小，抗性越强。（22）许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用；无机盐离子必须保持一定的量，对维持细胞的酸碱平衡非常重要。拓展：ATP、核苷酸等物质的合成需要磷酸。（23）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，大量元素有 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素有 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo。（24）活细胞中的这些化合物，含量和比例处于不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。02细胞的结构和功能1细胞学说的建立过程（1）细胞学说的创始人是施莱登和施旺。（2）细胞学说的要点是：细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用；新细胞可从老细胞中产生。（3）细胞学说的创立对生物的进化的重要意义是：它揭示了任何动植物均是由细胞构成的，从而说明动植物之间具有一定的亲缘关系，生物之间的亲缘关系对揭示生物进化具有重要价值。2多种多样的细胞（4）自然界的生命系统包括的层次有：细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、生物圈。（5）植物的生命系统层次中没有“系统”这个层次。（6）原核细胞（如细菌、蓝藻等）与真核细胞（如酵母菌、动物细胞、植物细胞）的本质区别是有无以核膜为界限的细胞核。拓展：①原核细胞除核糖体外，无其他细胞器。原核生物如细菌的细胞壁主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物。②原核生物的遗传不符合孟德尔遗传规律；真核生物在有性生殖过程中，核基因的遗传符合孟德尔遗传规律。③自然条件下，原核生物的可遗传变异的类型只有基因突变；真核生物的可遗传变异的类型有基因突变、基因重组、染色体变异。④原核细胞如细菌主要以二分裂的方式进行分裂；真核细胞的分裂方式有有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。（7）病毒不能独立生活，病毒的代谢和繁殖过程只能在宿主的活细胞中进行。拓展：①病毒在生物分类上是既不属于原核生物，也不属于真核生物。②组成每种病毒核酸的基本单位是四种脱氧核苷酸，或是四种核糖核苷酸。③病毒的培养不能直接用培养基培养，因为病毒的繁殖必须在宿主的活细胞中进行。3.细胞膜系统的结构和功能（8）用哺乳动物成熟的红细胞做实验材料能分离得到纯净的细胞膜。把细胞放在清水里，水会进入细胞，把细胞涨破，细胞内的物质流出来，这样就可以得到纯净的细胞膜。（9）细胞膜的主要由脂质和蛋白质组成，还有少量的糖类。拓展：①行使细胞膜控制物质进出功能的物质是载体。②细胞膜与其他生物膜的化学组成大致相同，但是在不同的生物膜中，化学物质的含量有差别，例如，细胞膜上糖类的含量相对与细胞器膜要多。（10）细胞膜的结构特点是流动性，功能特性是选择透过性。（11）在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合而成的糖蛋白，叫做糖被。糖被与细胞表面的识别有密切关系。消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用。（12）植物细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶。拓展：①细菌细胞壁的成分是糖类与蛋白质结合而成的化合物。②常用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞壁。3主要细胞器的结构和功能（13）比较叶绿体、线粒体在成分、结构、功能、遗传物质等方面的区别。（14）线粒体内与有氧呼吸有关的酶分布在线粒体的内膜和基质中。拓展：①线粒体内的 DNA 不与蛋白质结合形成染色体。②线粒体是细胞内进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行。③进行有氧呼吸的细胞不一定要有线粒体，例如进行有氧呼吸的细菌。硝化细菌、大肠杆菌（15）与光合作用有关的酶分布在叶绿体内的类囊体的薄膜上和叶绿体基质中。与光合作用有关的色素分布在叶绿体内的类囊体的薄膜上。拓展：①叶绿体内的 DNA 不与蛋白质结合形成染色体。②叶绿体是真核细胞内进行光合作用的唯一场所。③进行光合作用的细胞不一定有叶绿体，例如蓝藻属于原核生物，能进行光合作用，但没有叶绿体。（16）内质网是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”。（17）核糖体有的附着在内质网上，有的游离分布在细胞质中，是“生产蛋白质的机器”。拓展：①核糖体的功能受到生长激素的调节。②游离核糖体合成的蛋白质主要是胞内蛋白，附着在内质网上的核糖体合成的主要是胞外蛋白（分泌蛋白）。（18）高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”和“发送站”。动物细胞的高尔基体主要与分泌蛋白的加工、转运有关，植物细胞的高尔基体与细胞壁的合成有关。（19）中心体存在于动物和某些低等植物的细胞中，与细胞的有丝分裂有关。（20）液泡由液泡膜和膜内的细胞液构成，细胞液中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质。拓展：①液泡内的色素有花青素，细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝，从而影响植物的花色。②液泡内的色素与叶绿体色素成分和功能均不相同。（21）注意从以下几个方面对细胞器进行正确分类①具有双层膜结构的细胞器有：叶绿体、线粒体。具有双层膜结构的细胞结构有叶绿体、线粒体和核膜。②具有单层膜结构的细胞器有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。具有单层膜结构的细胞结构有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡和细胞膜。③不具备膜结构的细胞器有核糖体和中心体。④能产生水的细胞器有线粒体、核糖体。（此外还有叶绿体和高尔基体，可不作要求）⑤与碱基互补配对有关的细胞器有核糖体、叶绿体、线粒体。⑥含有 DNA 的细胞器有叶绿体和线粒体。⑦含有 RNA 的细胞结构有叶绿体、线粒体和核糖体。⑧与细胞的能量转换有关的细胞器有线粒体、叶绿体。（22）分泌蛋白最初是在内质网上的核糖体中由氨基酸形成肽链，肽链进入内质网进行初步的加工后，进入 高尔基体经过进一步的加工形成分泌小泡与细胞膜融合，分泌到细胞外。拓展：【内质网以囊泡的形式将蛋白质运送到高尔基体，囊泡与高尔基体膜融合导致高尔基体膜面积增加；被进一步修饰加工的蛋白质，再以囊泡的形式从高尔基体运送到细胞膜，又导致高尔基体膜面积减少因此内质网的面积逐步减少，细胞膜的面积逐渐增加，高尔基体的面积不变】（23）构成细胞内生物膜系统的膜结构有内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等细胞器膜和细胞膜、核膜。4细胞核的结构和功能（24）细胞核包括核膜、染色质、核仁、核孔。（25）核膜上的核孔的功能是实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。细胞核内的核仁与某种 RNA（rRNA）的合成以及核糖体的形成有关。（26）细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。（27）染色质、染色体的化学组成是 DNA 和蛋白质。染色质和染色体是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。03细胞代谢1物质进出细胞的方式（1）一个典型的渗透装置必须具备的条件是具有一层半透膜。（2）植物细胞内原生质层可以看作是半透膜，动物细胞的细胞膜可以看作是半透膜，所以都可以发生渗透吸水。（3）细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。原生质体是指植物细胞除去细胞壁以后的结构。（4）物质跨膜运输的方式有自由扩散，例如氧和二氧化碳进出细胞膜；协助扩散，例如葡萄糖穿过红细胞的细胞膜；主动运输，例如 Na＋ 、K＋ 穿过细胞膜。 （5）自由扩散、协助扩散和主动运输的区别如下：自由扩散协助扩散主动运输运输方向顺浓度梯度高浓度→低浓度顺浓度梯度高浓度→低浓度逆浓度梯度低浓度→高浓度载体不需要需要需要能量不消耗不消耗消耗举例O2、CO2、H2O、N2甘油、乙醇、苯、尿素葡萄糖进入红细胞Na+ 、K+、Ca2+等离子；小肠吸收葡萄糖、氨基酸拓展：①溶液中的溶质或气体可发生自由扩散，溶液中的溶剂发生渗透作用；渗透作用必须具备两个条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。（6）细胞通过胞吞摄取大分子，通过胞吐排出大分子。04酶与ATP1酶在代谢中的作用（1）酶是活细胞产生的具有催化功能的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是 RNA。（2）酶的生理作用是催化。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。拓展：①同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。②过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。在低温，如 0℃左右时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性可以升高。2ATP在能量代谢中的作用（3）ATP 的结构简式是 A—P～P～P，其中 A 代表腺苷，T 是三的意思，P 代表磷酸基团。（4）ATP和ADP的转化注意：①酶不同：酶1是水解酶，酶2是合成酶；②能量来源不同：ATP水解释放的能量，来自高能磷酸键的化学能，并用于生命活动；合成ATP的能量来自呼吸作用或光合作用。③场所不同：ATP水解在细胞的各处。ATP合成在线粒体，叶绿体，细胞质基质。拓展：①动物体内合成 ATP 的途径是呼吸作用，植物物体内合成 ATP 的途径是呼吸作用和光合作用。②ATP 在细胞内的含量不多。③ATP 与 ADP 相互转化不是可逆反应，因为反应的场所、酶不同。05细胞呼吸（1）有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成许多ATP 的过程。拓展：①细胞进行有氧呼吸时最常直接利用的物质是葡萄糖。②有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质，反应物是葡萄糖，产物是丙酮酸和[H]。③有氧呼吸第二阶段的场所是线粒体，反应物是丙酮酸和水，产物是 CO2 和[H]。④有氧呼吸第三阶段的场所是线粒体，反应物是O2 和[H]，产物是H2O。有氧呼吸的三个阶段比较：有氧呼吸过程第一阶段第二阶段第三阶段场所细胞质基质线粒体基质线粒体内膜反应物主要是C6H12O6丙酮酸+H2O[H]+ O2产物丙酮酸+[H]CO2+[H]H2O释放能量少量少量大量