高一生物必修1课堂笔记(2)
高一生物必修1课堂笔记二
Chap2组成细胞的分子
§2.1 细胞中的元素和化合物
2.1.1组成细胞的元素可按不同原则进行分类
1、按含量是否超过万分之一，分为大量元素和微量元素。
大量元素主要是指：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
2、从作用看，C是最基本元素(原因见“生物大分子以碳链为骨架)
2.1.2组成细胞的化合物可分为有机化合物和无机化合物
1、组成细胞的化合物分为无机化合物和有机化合物
2、无机化合物包括水和无机盐，其中水在生物体鲜重中含量最多
3、有机化合物包括糖类、脂质、核酸和蛋白质，其中蛋白质在有机化合物中是含量最多的
说明：上述物质含量均是整体而言的，具体组织细胞中可能存在差异。例如，贮存脂肪的脂肪细胞中含量最多的化合物是脂质，而不是水或蛋白质。
2.1.3检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质(具体见实验部分)
实验原理：
Ⅰ、还原糖和斐林试剂(现配)在加热条件下生成砖红色沉淀。
Ⅱ、脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色;或可被苏丹Ⅳ染液染成红色。
Ⅲ、蛋白质和双缩脲试剂混合发生反应显紫色。
Ⅳ、碘液和淀粉混合变蓝色。
材料、仪器与用具
Ⅰ、苹果或梨匀浆，马铃薯匀浆，花生种子或花生种子匀浆，豆浆或鲜肝提取液。
Ⅱ、双面刀片，试管，试管夹，试管架，大小烧杯，小量筒，滴管，水浴锅，载玻片，盖玻片，毛笔，吸水纸，显微镜。
Ⅲ、斐林试剂(甲液：0.1g/mL的NaOH，乙液：0.05g/mL的CuSO4，甲乙液混合后现配现用)，双缩脲试剂(A液：0.1g/mL的NaOH，B液0.01g/mL的CuSO4，A液和B液顺次加入使用)，苏丹Ⅲ或Ⅳ染液，50%酒精。
§2.2 生命活动的主要承担者
2.2.1组成蛋白质的氨基酸及其种类
1、组成蛋白质的氨基酸具有相似的结构：
一个氨基(-NH2)和一个羧基(-COOH)连接在同一个碳原子上
不同的氨基酸具有不同的R基，生物体内的氨基酸主要约20种
Eg：根据人体能否自身合成，氨基酸可分为必需氨基酸和非必需氨基酸。
2.2.2蛋白质是由氨基酸连接而成具有一定空间结构的生物大分子
1、蛋白质的基本单位(或单体)是氨基酸
2、氨基酸通过脱水缩合形成肽键的方式连接成二肽，依次再形成三肽、四肽等多肽……
3、多肽通常呈链状，也叫多肽链。一条或多条多肽链可折叠盘曲形成具有一定空间结构的有生物活性的蛋白质
说明：
①每条多肽链至少含有一个游离氨基和一个游离羧基(至少是因为R基上也可能含有氨基或羧基)
②在一条肽链中有：
氨基酸数=肽键数+1
③如蛋白质由多条肽链构成，则：
氨基酸数=肽键数+肽链数
(②可看作是③的特例)
Eg:如人胰岛素由2条肽链构成，含有51个氨基酸，具有49个肽键。血红蛋白由4条肽链构成，含有574个氨基酸，具有570个肽键。
4、蛋白质的结构具有多样性，这是因为：构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列次序可以不同，多肽链折叠盘曲形成的空间结构也多种多样。
2.2.3蛋白质因结构的多样性而具有多种多样的功能
1、蛋白质具有多种多样的功能，是生命活动的主要承担者。
Eg：
催化作用(有些蛋白质是生物催化剂——酶);
结构功能(角蛋白等属于结构蛋白);
运输功能(血红蛋白可运输氧气，属于运输蛋白);
调节功能(有些可以调节机体生命活动的激素是蛋白质，如胰岛素);
免疫功能(抗体是蛋白质)。
2、蛋白质的生物活性依赖特定的空间结构。
变性会破坏蛋白质的空间结构，从而失去生物活性
Eg：高温、过酸过碱或重金属离子等可以使蛋白质的空间结构发生改变，这属于蛋白质的变性，通常剧烈的变性难以逆转。
§2.3 遗传信息的携带者(更多详细内容参见必修二)
2.3.1核酸是遗传信息的携带者
1、核酸可分为两种：脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)
注意：单独存在的病毒含有一种核酸(DNA或RNA)，而细胞同时含有两种核酸(DNA和RNA)。
2、核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质合成中具有极其重要的作用
2.3.2核酸在细胞中的分布——观察DNA和RNA在细胞中的分布
实验原理
Ⅰ、甲基绿和吡啰红与两种核酸的亲和力不同，RNA结合吡啰红显红色，DNA结合甲基绿显绿色。
Ⅱ、盐酸能改变膜的通透性，加速染色剂进入细胞;同时使染色体中DNA和蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
材料、仪器与用具
Ⅰ、人口腔上皮细胞
Ⅱ、烧杯，小烧杯，温度计，滴管，消毒牙签，载玻片，盖玻片，铁架台，石棉网，火柴，酒精灯，吸水纸，显微镜
Ⅲ、质量分数0.9%的NaCl溶液，8%的盐酸，吡啰红甲基绿染色剂(现配现用)，蒸馏水
实验结果
细胞核主要呈现绿色，细胞质主要呈现红色。说明DNA主要位于细胞核(线粒体和叶绿体也有少量DNA)，RNA主要位于细胞质。
2.3.3 核酸的结构——核酸是由核苷酸连接而成的长链
1、构成核酸的基本单位(或单体)是核苷酸
Ⅰ、核苷酸可水解成一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸
Ⅱ、核糖核酸的单体是核糖核苷酸，其五碳糖为核糖。依据碱基不同，核糖核苷酸可分四种，分别是腺嘌呤核糖核苷酸(含碱基A)、鸟嘌呤核糖核苷酸(含碱基G)、胞嘧啶核糖核苷酸(含碱基C)和尿嘧啶核糖核苷酸(含碱基U)。
Ⅲ、脱氧核糖核酸的单体是脱氧核苷酸，其五碳糖为脱氧核糖。依据碱基不同，脱氧核苷酸可分四种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸(含碱基A)、鸟嘌呤脱氧核苷酸(含碱基G)、胞嘧啶脱氧核苷酸(含碱基C)和胸腺嘧啶脱氧核苷酸(含碱基T)。
2、核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成核苷酸链
3、RNA通常是单链。DNA通常由双链形成双螺旋结构
§2.4 细胞中的糖类和脂肪
2.4.1糖类是主要的能源物质
1、糖类可分为还原糖和非还原糖;也可依据水解情况分为单糖、二糖和多糖
Eg：葡萄糖、果糖等单糖以及麦芽糖都属于还原糖。蔗糖和多糖是非还原糖。
Ⅰ、单糖不能再被水解。其中核糖、脱氧核糖和葡萄糖极其重要。只有单糖才能被直接吸收利用
说明：核糖和脱氧核糖参与构成RNA和DNA，葡萄糖是最常利用的呼吸作用底物。
Ⅱ、二糖由两分子单糖缩合而成，常见的二糖包括乳糖、蔗糖和麦芽糖等
Eg：乳糖=葡萄糖+半乳糖;
蔗糖=葡萄糖+果糖;
麦芽糖=葡萄糖+葡萄糖
Ⅲ、纤维素、淀粉和糖原(肝糖原和肌糖原)等多糖的单体都是葡萄糖
2、糖类是主要的能源物质;纤维素是植物细胞壁的成分，还具有支持、保护作用
2.4.2脂质可分为脂肪、类脂(如磷脂)和固醇等
1、细胞中的脂质包括脂肪、磷脂和固醇
Ⅰ、脂肪是主要的储能物质(因为单位质量的脂肪氧化分解释放的能量比糖类多)，还具有保温、缓冲和减压等作用
Ⅱ、磷脂是细胞膜和细胞器膜的重要成分
注意：磷脂(含胆碱因而)含有N元素。
Ⅲ、固醇包括胆固醇、性激素和维生素D等
①胆固醇是细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。
②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。
③维生素D能促进人和动物肠道对Ca和P的吸收。
2.4.3生物大分子以碳链为骨架
1、生物大分子是由单体经缩合而成的多聚体
2、多糖、蛋白质和核酸等生物大分子都是由单体聚合而成的多聚体，每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。
3、正是由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用，所以碳是生命的核心元素
§2.5 细胞中的无机物
2.5.1没有水就没有生命
1、生物体内的水可分为自由水(游离形式存在自由流动)和结合水(与细胞内其他物质结合)
2、自由水的功能和新陈代谢密切相关，代谢强时，自由水/结合水的比值高
Ⅰ、良好的溶剂
Ⅱ、参与重要的生物化学反应
Ⅲ、多细胞生物的绝大多数细胞生存在以水为基础的液体环境中
Ⅳ、运输营养物质和代谢废物
3、结合水是细胞结构的重要组成部分。结合水丢失意味着细胞结构的破坏，可导致细胞死亡
Eg：生长旺盛的植株比种子的自由水含量高，其新陈代谢也更加旺盛;而种子的结合水含量比生长旺盛的植株高，其抗性(抵抗逆境，如干旱等)则更强。
2.5.2无机盐主要以离子形式存在，对维持机体正常生命活动有重要作用
1、生物体中的无机盐主要以离子形式存在
2、生物体内无机盐具有重要的作用：
Ⅰ、参与构成细胞内某些复杂的化合物
Eg：Fe2+参与构成血红蛋白，Mg2+参与构成叶绿素等。
Ⅱ、维持细胞和生物体的生命活动
Eg：缺Ca会引起肌肉抽搐，血钙过高会导致肌无力。无机盐对于维持酸碱平衡(必修三学习)维持渗透压平衡(必修三学习)等具有重要作用