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第 2 章 细胞的分子组成
一 、c、 H、 O、 N、 P、 S等元素组成复杂的生物分子
1 . 细胞主要由 C、 H、 0、 N、 P 、S 等元素构成
(1)元素的的统一性和特殊性
①统一性： (生物界与非生物界)组成细胞的元素都可以在地壳中找到，没有一种
元素是生物界所特有的，可见生物与环境密不可分，是自然界组成的一部分。
②特殊性： （生物界与非生物界）生物体细胞中的元素组成与非生物环境的元素
组成既相似又有差异。细胞与地壳中元素的分布差异很大，体现了生命的特殊性。
1 . 2组成细胞的化合物
(1)存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质（C、
H、O、N、（S））、核酸（C、H、O、N、P）、糖类（C、H、O）、脂质（C、H、O）等。
(2)据上图完成组成细胞化合物的有关问题。
①鲜细胞（活细胞） 中含量最多的化合物是 水。它是生命之源，缺少了它生命活
动就无法进行。含量（就是重量，H 比较轻，所以不是 H）最高的元素：O>C>H>N
②干细胞（去掉了水） 中含量最多的化合物是 蛋白质。它是组成生物体的重要物
质，在生命活动中起重要作用。含量最高的元素：C>O>N>H
(3)细胞内还有多种含量甚微的元素，称为微量元素，如 Fe、Zn、Cu、I、Mn、B（能 够促进 花粉的萌发 和 花粉管的伸长 ，植物缺乏会“花而不实 ”）、Cr、Mo、Co、Se、F 等。微量元素的总质量仅占细胞干重的 1%左右，且仅出现在某些生物分子中，但不可
缺少。例如，碘（I）是构成甲状腺激素的重要元素。缺碘或长期碘摄入量不足会导致
地方性甲状腺肿（俗称大脖子病）。
2. 元素以碳链为骨架形成生物分子
碳元素占细胞干重的 40%以上。蛋白质、核酸、糖类和脂质等组成细胞的生物分子
都可以看成是碳的化合物。生物分子中，碳原子与周边的碳或其他原子通过化学键结
合，形成相对稳定的分子结构。碳与碳之间能以单键（C—C）、双键（C =C）相连接，
形成长短不一、形状不同的碳骨架。
细胞中的许多生物分子是大分子，一般由小分子组成，如蛋白质由氨基酸组成， 多糖由单糖（如葡萄糖）组成。从氨基酸、葡萄糖等生物分子的结构来看，其碳骨架 周边连接着不同基团。这些基团都有自己的化学特性，使生物分子具有一定的空间结
构，并能进行特定的化学反应。这也正是生物分子具有特定生物功能的物质基础。
（1）生物大分子是由许多基本单位连接而成的，这些基本单位称为单体 ，这些生
物大分子又称为单体的多聚体。
单体(基本单位) 多聚体(生物大分子)
单糖（葡萄糖） 多糖（淀粉、糖原、纤 维素）
氨基酸 蛋白质
核苷酸 核酸（DNA 和 RNA）
（2）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， 由许多单体连接
成多聚体。
（3）碳是生命的核心元素。
（4）细胞是由化学元素和化合物构成的
（5）多糖、蛋白质、核酸等生物大分子以碳链作为基本骨架。
（6）糖类和脂质提供生命活动的重要能源。
（7）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。
（8）细胞中的化合物，含量和比例处在不断变化中，但又保持相对稳定， 以保证细
胞生命活动。
二 、蛋白质和核酸是重要的生物大分子
1 . 蛋白质是生命活动的主要承担者
通过归纳检索到的信息，我们发现生物体中蛋白质的种类、结构和功能具有多样 性。生物界的蛋白质种类多达 1010 ～ 1012 种。在大多数细胞中，蛋白质占到干重的 50%
以上。
在生物体内，蛋白质不仅参与细胞的结构组成，还承担着物质、能量和信息的转
换与传递等多种多样的生命活动。
（1）含量：组成细胞的有机物中含量最多的是蛋白质 ， 占到干重 50%以上。
（2）蛋白质功能的多样性
实例 图示 蛋白质的功能
动物结缔组织中的 胶原蛋 白（结构蛋白质） 支持和保护作用（构成生物体结构）
细胞膜上的 转运蛋白 参与水、离子和小分子的运输
各种 受体蛋白 参与细胞间信息的传递和转换
细胞中的 酶 绝大多数是蛋 白质（催化作用蛋白质） 催化生物体内的各种化学反应
血液中的 血红蛋白（运输 作用蛋白质） 负责氧气的运输
免疫球蛋白（抗体） （免 疫作用蛋白质） 机体防御系统的重要组成
胰岛素、生长激素（含量 少，长不高，晚上才分泌） 等蛋白质（调节功能蛋白 质） 调节生命活动
生物体几乎每一项生命活动都需要蛋白质的参与、执行， 因此，可以认为 蛋白质
是生命活动的主要承担者。
1．氨基酸的种类
蛋白质种类很多，但是将蛋白质水解后会发现，所有的蛋白质都是由氨基酸组成
的。组成蛋白质的氨基酸有 22 种，其中常见的有 20 种。
有些氨基酸是人体细胞不能合成的，必须从食物中获取，称为 必需氨基酸（非必 需氨基酸：在人体中可以合成的氨基酸） （8 种必需氨基酸：甲硫氨酸，赖氨酸，缬氨
酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，苏氨酸)
2.氨基酸的元素组成及结构特点：
(1)组成氨基酸的共有元素是 C、H、O、N，有的氨基酸还含有 S 等元素。
(2) 构成蛋白质的氨基酸 结构特点：
a.至少含有一个氨基(-NH )和一个羧基(-COOH)
b.有一个氨基(-NH )和一个羧基(-COOH)连接在中心碳原子上
c.侧链(R 基)的不同，决定了氨基酸种类的不同
① 中心碳原子通过四个共价键分别连接一个羧基（ —COOH）、一个氨基（ —
NH2 ）、一个氢原子（ —H）和一个侧链（R 基）
② 不同种类氨基酸的区别就在于 R 基的不同（20 种 R 基） ，如甘氨酸上的 R 基是 一个氢原子（ —H），丙氨酸上的 R 基则是甲基（ —CH3 ）等。每种氨基酸的侧链 R 基具
有独特的化学性质，可分为极性（亲水）和非极性（亲脂）两大类。
③写出氨基酸的结构通式：
3．脱水缩合的过程
氨基酸通过 脱水缩合 连接形成肽。一个氨基酸分子的氨基（ —NH2 ）和另一个氨基 酸分子的羧基（ —COOH）脱水缩合，形成肽键（碳原子与氮原子中间的化学键）。两
个氨基酸分子通过肽键连接形成二肽。
二肽： 由两个氨基酸缩合而成的化合物。
多肽： 由多个氨基酸分子缩合而成的，含多个肽键的化合物。
肽链： 多肽通常呈链状结构， 叫做肽链。
a．图中产生的 H2O 中 H 来源于氨基和羧基；O 来源于羧基。
b．一条肽链含有的游离的氨基(或羧基)至少是 1 个， 位于肽链的一端；其余的位于 R
基(或侧链基团)上。
生物体中蛋白质种类繁多的原因：
①多个氨基酸分子通过肽键连接，可形成不同长度的肽链。每条肽链的一端是氨 基，另一端是羧基。肽链上氨基酸的组成与排列顺序称为该肽链的氨基酸序列。 （氨
基酸的种类不同）
②不同的蛋白质的氨基酸序列不同。可以想象，类似 26 个英文字母可以组合成无 数英语单词那样，20 种常见氨基酸的不同组合可以使每一种蛋白质带有独特的氨基酸
序列。理论上，一个由 50 个氨基酸组成的肽链可能有 2050 种不同的氨基酸序列。 （肽
链的盘曲折叠及空间结构的千差万别）
补充： 不同生物及同一生物不同细胞中蛋白质不同的原因： 同一生物不同细胞蛋白质 不同的直接原因是 mRNA 不同，根本原因是基因的选择性表达；不同生物蛋白质不同的
根本原因是 DNA 基因或遗传信息的特异性。
3. 蛋白质的功能与其结构密切相关
肽链的氨基酸序列-蛋白质的空间结构-蛋白质的功能。
有些蛋白质只由一条肽链构成，如细胞色素 c、T4 溶菌酶；有些蛋白质由多条肽
链构成，如血红蛋白由四条肽链相互作用形成、胰岛素。
4 . 蛋白质的结构层次
氨基酸
↓脱水缩合 {子的氨基相连接 (一个氨基酸分子)同时脱去一分 (羧基与另一个)氨
二肽： 由两个氨基酸缩合而成的化合物
↓
多肽： 由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，通常呈链状结构
↓盘曲、折叠(原因： 由于氨基酸之间能形成氢键等)
蛋白质：具有一定的空间结构
组成 脱水 一条或数条
C、H、O、N等元素 ― ― →氨基酸 缩合 (― ―) →多肽链 ―盘―曲叠―→蛋白质
5. 蛋白质的功能与结构相适应 (蛋白质变性)
高温、强酸、强碱等一些物理或化学因素会引起蛋白质空间结构发生变化（肽链 完整，肽键一般不断裂）,导致蛋白质的功能受到影响,甚至完全丧失。体温过高会导
致生命危险的原因之一就是某些蛋白质功能的丧失。
蛋白质变性的例子：a.高温：煮鸡蛋 → 蛋清凝固
b.重金属： 喝鸡蛋清（或牛奶）解重金属中毒
c.酸、碱：果汁+牛奶 → 牛奶沉淀
补充： ①熟鸡蛋更容易消化的原因：高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容 易被蛋白酶水解（肽键断断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸；水解与脱水缩合过程相
反）。
②蛋白质变性后还可用双缩脲试剂检测吗？能， 因为蛋白质变性后空间结构改变，
并没有破坏氨基酸之间的肽键。
补充： 蛋白质计算专题 (出题频率较低)
(1)利用蛋白质的结构图解掌握相应的计算规律
①肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数（环肽：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数）
②氨基（-NH2 ）数目 =肽链数+R 基上的氨基数
③羧基（-COOH）数目 =肽链数+R 基上的羧基数
（2）蛋白质（多肽）相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量×氨基酸个数-水的相对分子
数（18）×脱水数
结合示意图可得出如下规律(假设氨基酸的平均相对分子质量为 a，由 n个氨基酸分别
形成 1 条链状多肽或 m条链状多肽时)：
形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 蛋白质相对分子质量
1 n－1 n－1 na－18(n－1)
m n－m n－m na－18(n－m)
①计算多肽的相对分子质量时， 除了考虑水分子的减少外， 还要考虑其他化学变化过程， 如肽链上出现一个二硫键(—S—S—，由两个—SH 脱 H 形成)时,要再减去 2(两个氢原子)，
若无特殊说明，不考虑二硫键。
②若为环状多肽，则可将相对分子质量计算公式 na－18(n－m)中的肽链数(m)视为零，
再进行相关计算。
(3)利用原子守恒法计算肽链中的原子数（例如， CXHYNAOBS2）：在一个氨基酸中， 若不考 虑 R 基，则含有 2 个碳原子、2 个氧原子、4 个氢原子和 1 个氮原子。在脱水缩合形成多肽
时，要失去部分氢、氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。其相关数量关系如下：
①C 原子数＝氨基酸的分子数×2＋R 基上的 C 原子数。
②H 原子数＝各氨基酸中 H 原子的总数－脱去的水分子数×2。
③O 原子数＝各氨基酸中 O 原子的总数－脱去的水分子数=肽键数+肽链数×2+R 基上 0
原子数
④N 原子数＝肽链数＋肽键数＋R 基上的 N 原子数＝各氨基酸中 N 原子的总数。
⑤由于 R 基上的 C 原子数不好确定， 且 H 原子数较多， 因此以 N 原子数或 O 原子数的计
算为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
6. 核酸由核苷酸聚合而成
1.种类：一类是脱氧核糖核酸（DNA） ；另一类是核糖核酸（RNA）。
2.分布：真核细胞的 DNA 主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的
DNA。RNA 主要分布在细胞质中。
6. 1 核酸的基本组成单位—核苷酸 (C、 H、 0、 N、 P)
1.核苷酸
(1)组成： 由五碳糖、 碱基和磷酸基团组成
(
类别：脱氧核苷酸和核糖核苷酸
)(2)种类{分类依据：五碳糖的不同
①脱氧（核糖）核苷酸：构成 DNA 的基本单位
②核糖核苷酸：构成 RNA 的基本单位
组成 DNA 的 4 种(×嘌呤、 ×嘧啶）脱氧核苷酸 组成 RNA 的 4 种核糖核苷酸
（3）核酸在不同生物中的分布状况
(
RNA
DNA
RNA
)真核生物 {DNA
原核生物 {
主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体中也有分布
主要分布在细胞质中
集中在拟核，少量分布在细胞质
分布在细胞质中
病毒核酸为 DNA 或 RNA，位于病毒的内部。
比较项目 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
名称 脱氧核苷酸(4 种) 核糖核苷酸(4 种)
本 单 位 结构图
组 成 无机酸 磷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶)
一般结构 两条核苷酸链 一条核苷酸链
分布 主要在细胞核，线粒体、 叶绿体也少量含有 主要在细胞质
相同点 含有磷酸基团、五碳糖和碱基
7. 核酸是储存与传递遗传信息的生物大分子
DNA 分子通常是由两条核酸单链上的碱基相互配对结合
在一起形成的双链。在 DNA 分子中，脱氧核苷酸的排列顺序
蕴含了遗传信息。虽然脱氧核苷酸只有 4 种，
DNA 的多样性：组成 DNA 的脱氧核苷酸数量众多，排列
顺序多样。
DNA 分子可以储存的遗传信息容量非常大。
RNA 分子通常是单链，在细胞中参与遗传信息的传递与表达，在
蛋白质的合成过程中起着重要作用。
部分病毒的遗传信息储存在 RNA 分子中，如艾滋病病毒、SARS 病毒、新型冠状病
毒等。
补充： 核酸初步水解的产物和彻底水解的产物不同
物质 初步水解的产物 彻底水解的产物
DNA 脱氧核苷酸 脱氧核糖、磷酸、4 种碱基(A、T、C、G)
RNA 核糖核苷酸 核糖、磷酸、4 种碱基(A、U、C、G)
7. 1 核酸功能
①核酸是细胞内携带遗传信息的物质。
②核酸在生物体的遗传（可以用于亲子鉴定）、变异和蛋白质的生物合成（转录
和翻译） 中具有极其重要的作用。
补充： 核酸易错点
(1)误认为真核生物细胞中只有 DNA。真核生物细胞一般都有 DNA 和 RNA，但遗传
物质都是 DNA。
(2)误认为核酸初步水解产物和彻底水解产物相同。核酸初步水解的产物是核苷酸，
彻底水解的产物是磷酸、五碳糖和碱基。
(3)误认为遗传信息只储存在 DNA 中。遗传信息并不只储存在 DNA 中，少数病毒的
遗传信息储存在 RNA 中。
(4)误认为两种核苷酸不同一定是碱基不同。两种核苷酸不同， 可能是碱基不同，
也可能是五碳糖不同，还可能是碱基和五碳糖都不同。
补充： 细胞如何降解多余蛋白质？
1.细胞内的蛋白质并不是永久存在的，它也有一个新陈代谢的过程；
2.泛素介导的蛋白质降解路径，本质上就是给待降解的蛋白质做标记，然后引导其进
入蛋白酶复合体 ;
3.与泛素相关的三种类型酶，种类是非常多的，不同的酶介导标记不同的蛋白质，体
现了酶作用的专一性。
补充： 核酸与蛋白质的关系
(1)核酸与蛋白质的比较
项目 核酸 蛋白质
DNA RNA
元素 C、H、O、N、P C 、H 、O 、N 等
组成单位 脱氧核苷酸 (4 种) 核糖核苷酸(4 种) 氨基酸(21 种)
形成场所 主要在细胞核中复制产生 主要在细胞核中转录生成 核糖体
分子结构 一般为双螺旋结构 一般为单链结构 氨基酸→多肽→ 蛋白质
联系
(2)DNA 多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
(3)同种生物的不同体细胞中核 DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”
相同：同种生物的不同体细胞中， DNA 相同。
不同：由于基因的选择性表达，同种生物的不同体细胞中 mRNA 和蛋白质不完全相同。
生物种类 核酸种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质 举例
细胞结构生物（包
5 种
括真核生物和原核 DNA 和 RNA 8 种 DNA 人、细菌等
（AGCTU）
生物）
病毒 DNA 病毒 DNA 4 种 （AGCT） 4 种 DNA 噬菌体
RNA 病毒 RNA 4 种 (AGCU) 4 种 RNA HIV
1．糖类元素组成和功能
(1)元素组成：C、H、O 元素
(2)分子式：Cn（H2O）m（H 和 O 之比 2:1，所以俗称碳水化合物）
(3)功能：糖类是光合作用的产物，在地球上含量非常丰富，不仅是维持生物体生命
活动所需能量的主要来源，也是组成生物体结构的基本原料。
①主要能源物质：糖类；
②储能物质：糖原 (动物体内储存糖类的物质)、淀粉 (植物细胞的储能物质);
③结构物质：核糖、脱氧核糖、纤维素。
(4)作用：维持生物体生命活动的能源物语、生物体结构的基本原料。
2．糖类分类
(1)单糖
①含义：不能水解的最简单的糖（最小单位不能再拆开）
②分子式：C6H12O6
③种类：六碳糖：葡萄糖 、果糖 、半乳糖；
五碳糖：核糖（组成 RNA 的一部分）和 脱氧核糖（组成 DNA 的一部分）等。
葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质；葡萄糖溶解于水，在水溶液中常常会形 成更加稳定的环状结构。核糖和脱氧核糖是含 5 个碳原子的单糖，是构成核酸的重要
成分。
(2)双糖
①含义： 由 两个单糖 经脱水缩合而连接在一起的糖类。
②种类：植物双糖：蔗糖（葡萄糖 + 果糖（脱水缩合而成） ）（分布在植物细胞 中）、麦芽糖（葡萄糖 + 葡萄糖）动物双糖：乳糖（葡萄糖 + 半乳糖）
等。
蔗糖从甘蔗和甜菜中提炼得到的；麦芽糖在发芽的小麦种子中含量丰富；乳糖在
动物乳汁中含量丰富。
(3)多糖
①含义： 由许多(10 个以上)单糖分子经脱水缩合后连接形成的大分子。
种类 淀粉（光合作用产生淀 粉） 糖原 纤维素
基本单位 （单体相同，但 结构不同：形成 的方式不同） 葡萄糖（支链淀粉和直 链淀粉） 葡萄糖 （球状） 葡萄糖 （链状）
作用 植物体内 糖类能源物 动物体内糖类能源物质的 不溶于水，是构成植
质 的储存形式,呈颗粒 状 储存形式 物细胞细胞壁的主 要成分
分布 储存在叶绿体,块根, 块茎和种子中； 馒头、包子、米饭、面 条 消化道吸收的葡萄糖,经血 液运输至肝脏和肌肉,合成 难溶于水的糖原进行储存。 储存在肝细胞中的称为肝 糖原,储存在肌细胞中的称 为肌糖原。 自然界中分布最广、 含量最多。植物的茎 秆和枝叶及所有植 物细胞的细胞壁
(1)①生物体的主要能源物质—糖类。
②细胞生命活动所需要的 主要能源物质 —葡萄糖。
③最常见的单糖— 葡萄糖。
④生物体内绝大多数糖类的存在形式— 多糖。
⑤组成细胞和生物体结构成分（遗传物质、植物细胞壁、生物膜等）
(2)关于糖类物质的三个误区
①不是所有的糖都有甜味，如纤维素没有甜味。
②不是所有的糖都能和班氏试剂反应，蔗糖、淀粉等非还原糖都不能。
③不是所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素。
④还原性糖： 除蔗糖以外的所有单糖和双糖均具有还原性。
常见糖类 分布 功能
单糖 五碳糖 核糖 各种细胞中 RNA 的组成成分
脱氧核糖 各种细胞中 DNA 的组成成分
六碳糖 葡萄糖 各种细胞中 细胞生命活动 的主要能源物 质
双糖 麦芽糖（葡萄糖 + 葡萄糖） 植物、发芽的小麦种子中较 多 都提供能量
蔗糖（葡萄糖 + 果糖） 植物、甜菜、甘蔗中较多
乳糖（葡萄糖 + 半乳糖） 动物的乳汁中
多糖 淀粉 植物的贮藏器官中 储能物质
纤维素 植物细胞壁中 支持、保护
糖原 肝糖原 人和动物肝脏细胞中 储能、调节血糖
平衡
肌糖原 人和动物肌肉细胞中 储存和提供能 量
1．元素组成：主要是 C、H、O，有些还含有 N、P。相对于糖类，脂质分子中氧含量
低，氢含量高。
2．性质：脂质通常不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂。
3．分类和功能
分类 组成 生理功能
脂肪(甘油三酯)（C、H、O） （1 分子）甘油和（3 分子）脂肪 酸（脱水缩合而成的甘油三酯） （动物脂肪呈固态）饱和脂肪酸： 长链中碳和碳之间都是以单键 （C-C）相连。 （动物脂肪室温下 呈固态） 不饱和脂肪酸：碳原子之间存在 双键（C=C）连接（植物脂肪室温 下呈液态） ①细胞中 储能效率 最高 的物质； ②高等动物和人体内的 脂肪还具有减少身体热 量散失、维持体温恒定 的 作用； ③保护内脏器官、缓冲 和 减压的功能。
磷脂（两性分子） （C、H、O、 N、P） 磷脂分子放到水里，排布 亲水的头部 ：含氮碱基、磷酸、 甘油 疏水的尾部（亲脂的）：2 个脂肪 酸 细胞质膜的 基本骨架 ;磷 脂双分子层
固醇类（C、 H、O） 胆固醇 ①构成动物 细胞质膜 重 要成分；
②参与血液中 脂质 的运 输； ③合成（固醇类激素）性 激素（促进人和动物生殖 器官发育、生殖细胞形成 以及激发并维持第二性 征。、（脂溶性微生物） 维生素 D（促进动物肠 道对钙和磷的吸收）、肾 上腺皮质激素 等物质的 原料。
植物固醇 植物细胞的重要结构成 分。
酵母固醇 存在于酵母中。
补充： 细胞中糖类与脂质的关系
糖类和脂肪均由 C、H、O 三种元素组成， 氧化分解产生 CO2 、H2O，同时释放能量。但脂 肪中 C、H 的相对含量远远高于糖类，所以同质量的脂肪和糖类氧化分解，脂肪耗氧量多、
放能多、产水多、释放 CO2 多（所以是良好的储能物质）。
补充： 与脂质相关的易错点
(1)植物细胞和动物细胞中都含有脂肪。
(2)脂肪≠脂质，脂肪只是脂质的一种，除了脂肪，脂质还包括磷脂和固醇等。
(3)脂质中并非只有磷脂参与构成细胞膜，胆固醇也是构成动物细胞膜的重要成分，植
物细胞膜上不存在胆固醇。
补充： 种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化
种子类型 变化 非油料作物种子(如小麦) 油料作物种子(如大豆)
种子形成时 可溶性糖(还原糖)→淀粉 糖类→脂肪
种子萌发时 淀粉→可溶性糖(还原糖) 脂肪→甘油、脂肪酸→糖类
种子形成时， 光合作用产物的输入导致其干重增加。种子萌发时， 吸收水分导致其鲜重 增加， 非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少， 油料作物种子萌发初期干重有
所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素)，然后再减少。
营养物质 试剂 条件 现象
淀粉 碘液（棕黄色） 变蓝
还原性糖 班氏试剂（蓝色） 水浴加热 黄红色沉淀
脂肪 苏丹Ⅳ 红色
蛋白质 双缩脲试剂（蓝色） NaOH、CuSO4 先加 NaOH、 后加 CuSO4 紫色
1.实验原理： (1)还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)＋班氏试剂
水浴
― ―
加热
→黄红色沉淀。
(2)脂肪＋苏丹Ⅵ染液 → 红色。
(3)蛋白质（肽键）＋双缩脲试剂 → 紫色。
2．实验流程
(1)还原糖的鉴定（选材白色或者接近白色）：在盛有 2 mL1%葡萄糖溶液的试管中加
入 1mL 班氏试剂，摇匀后在酒精灯上加热至沸腾，观察并记录溶液发生的颜色变化。
反应原理：葡萄糖等还原糖中的醛基与班氏试剂（改良的斐林试剂，无需现配现
用， 因为加入了抗凝剂） 中的 Cu(OH)2 反应，加热之后产生黄红色沉淀。
应用：糖尿病患者检测尿液（就是看尿液中有没有糖）
(2) 脂肪的鉴定：在盛有 2mL 植物油的试管中逐滴加入苏丹Ⅳ染液，振荡至颜色不再
变化为止 , 观察并记录溶液发生的颜色变化。
反应原理：苏丹 IV(猩红色)与脂肪有比较强的亲和力，在苏丹 IV 染液中添加植物 油后，苏丹类染料在脂质中的溶解度大于原来的有机溶剂，染料便从染液中转移到被
染的脂质中去，使脂质呈现红色。
(3)蛋白质的鉴定：在盛有 2 mL10 mg/mL 牛血清白蛋白标准溶液的试管中加入 2 mL 双
缩脲试剂（A 液： 0.1g/ml 的 NaOH 溶液；B 液： 0.01g/ml 的 CuSO4 ， 先 A 后 B） ，摇匀，
观察并记录溶液发生的颜色变化。
反应原理：蛋白质分子中的肽键会与含铜离子的碘性溶液形成反应形成 紫色络合 物（氨基酸检测不出， 因为无肽键） 。（通常含有两个或两个以上的肽键会有这种反
应，二肽（1 个肽键）也检测不出）
（4）食物中的营养成分鉴定
(5)食物中蛋白质含量的测定（分光光度法：定量的去测相关物质含量的方法）
1.标准曲线制作
取 6 支试管，编号 0-5，按表配置成不同浓度的蛋白质溶液，并加入 4ml 双缩脲试
剂，测定 0-5 号试管在 540nm 处的吸光度值，并绘制成标准曲线。
2.样品中蛋白质含量测定原理：
取待测样品滤液稀释 N 倍，取 1ml 稀释液，按上述方法加入双缩脲试剂，测定吸
光度，根据标准曲线的出蛋白质含量 D，那么待测样品蛋白质含量=DxN
3．注意事项
蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加 A 液，再加 B 液，且 B 液不能过量。
目的是先制造碱性环境。若先加 B 液或 B 液过量，会生成 Cu(OH)2 ，干扰颜色反应。
四 、水和无机盐是生命活动的必需物质
1 . 水赋予细胞生命特征
1.水的含量：水是细胞中含量最多的化合物
（60%-95%）。
补充： ①不同种类生物体含水量不同：水生生物
的含水量通常高于陆生生物。举例，水母（含水量
97%） ，普通昆虫（50-60%）
②代谢活动高的器官含水量相对较高：大脑的含水量 75%；肝脏 85%
③生物体不同发育时期含水量不同：婴儿 80%；成年人 70%；老年人 55%左右。
④不同性别含水量也不同：男性含水量（男性肌肉含量多，肌肉细胞含水量大）
高于女性（女性脂肪细胞多）
2.水的理化性质：
（1）细胞中的物质运输和化学反应提供介质；
（2）水的比热容大,能维持细胞温度的相对稳定,有助于细胞生命活动的进行。
（水有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对
于维持生命系统的稳定性十分重要）。
3.人体在缺水 10%时,生理活动就会紊乱；缺水:20%时,生命活动就会终止。植物缺
水时,细胞失去水分面发生形态改变,植株表现出萎蔫等。
4.水的极性（不对称部分）特点：使一些有极性的物质很容易溶解在水中。
当你将一小匙食盐（NaCl）放入水中，轻轻搅拌，NaCl 晶体很快溶解。解释了 NaCl 在水中迅速溶解的机理，Na+与 H2O 中的 O 端靠近，Cl-与 H2O 中的 H 端靠近，NaCl 很快
分散在水中。水是良好的溶剂。
细胞中的无机盐和大部分有机分子都有极性，能很好地溶解在水中， 因此，细胞
中的大部分化学反应在水环境中进行。
5．水的存在形式及作用
形式 自由水（占细胞内全部水分的 95.5%） 结合水（占细胞内全部水分的 4.5%）
概念 细胞中绝大部分的水以 游离的形式 存在， 可以自由流动 约有 4.5% 的水与 其他分子结合 在一起， 不能自由流动
功能 ①参与物质运输； ②作为化学反应介质； ③调节新陈代谢； ①维持其他分子的结构和活性起着非常 重要的作用； ②作为机体组成的一部分，调节植物抗
④比热容大（氢键的存在） ，用于维持体 温恒定。水分子具有极性 逆性。
举例 果汁中的水分、寒夜中的水分、血液中的 水分等 休眠的种子中的水分、心肌细胞中结合 水占比较多、鸡蛋 中的水分等；秋冬植 物及自由水比例增加，不易结冰、抗寒。
联系 自由水/结合水=K，K 值越大（自由水含量越高） ，新陈代谢越旺盛；K 值越小，新 陈代谢越缓慢；衰老细胞内自由水含量少；结合水含量越高，抗逆性（抗寒、抗旱 的能力）越强。
产生水 ：有氧呼吸第二阶段第二步；细胞内单糖合成多糖；核糖体上氨基酸脱水缩
合。
消耗水 ：光合作用光反应阶段；有氧呼吸第二阶段；消化道中淀粉、蛋白质、脂肪
的水解。
蒸发水：植物通过蒸腾作用散失水分；人体汗腺分泌汗液，蒸发散热维持体温稳态。
吸收水 ：植物：主要通过根系吸水；动物：消化道内吸水； 肾小管、集合管重吸收
水。
燃烧小麦或稻谷，其中的水被蒸发、有机物被燃尽后，可以看见一些灰白色的灰 烬。这些灰烬主要是无机盐（约占细胞鲜重的 1%）。人和动物体中也含有无机盐。生 物体内的无机盐大多数以 离子状态 存在，如 K+ 、Na+ 、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+
等阳离子， 以及 Cl－ 、SO42－ 、HCO3－ 、PO43－ 等阴离子。
1．存在形式和含量
2．无机盐的生理功能
生理功能 举例
生物体内重要化合 物的组成成分 ①Mg：构成叶绿素的元素。 缺镁：会影响细胞中叶绿素的合成，从而到时叶脉间缺绿， 叶片变
黄。
②Fe（主要是亚铁离子） ：构成血红蛋白分子的必需元素，适量摄 入可预防。 缺铁：缺铁性贫血 血红素分子 叶绿素分子 ③P：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 补充： ④I：参与（甲状腺产生的） 甲状腺激素的必需元素 缺碘：造成地方性甲状腺肿大（大脖子病） ，精神萎靡、（儿童缺 碘会导致呆小症） ⑤Zn：很多酶的组成成分 缺 Zn：生长发育不良，认知能力缺陷，精神发育迟缓、行为障碍。 ⑤细胞里 K 多，细胞外 Na 多（维持细胞形态） K：维持细胞内液渗透压的稳定；影响神经系统兴奋性 K+含量异常，会导致心率失常 Na：维持细胞外液渗透压的稳定；影响神经系统兴奋性 Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞兴奋性降低，引发肌肉酸痛、无力等。
维持细胞和生物体 的生命活动 Ca2＋ （降低神经系统得兴奋性的）含量：45~55 mg/L 缺钙：低于此数值会引发肌肉 抽搐（抽筋）等症状；
维持生物体内的平 衡 ①HCO3-,HPO42-和 H2PO4- 酸碱度平衡； ②维持生物体内环境的稳定

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