(推荐)高中生物必修一第一章知识重难点

第一章：细胞的化学组成

第1节：细胞中的元素和化合物

一、细胞中的元素

基础知识

１．组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的，这个事实说明生物界和非生物界具统一性。

２．组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大，这个事实说明生物界与非生物界还具有差异性。

３．构成生物体的基本元素：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ，最基本元素是Ｃ

４．大量元素：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ

５．微量元素：Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｂ，Ｆｅ为半微量元素。

6.植物“花而不实”是由于缺少硼元素。

7．各种生物体内含量最多的化合物是水，其存在形式有：自由水和结合水。

8．人缺钙会出现抽搐，这说明无机盐离子能够维持生物体的生命活动。

1.必需元素、植物矿质元素

大量元素：（C、H、O）N、P、S、K、Ca、Mg（9种）（矿质6种）

微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl（不是Al）、Ni（8种）

C最基本(干重最多) C H O N基本 C H O N P S主要 O鲜重最多

微量元素作用：在生物体内的含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的

不同生物体内元素种类大体相同，含量相差很大

生物界与非生物界具有统一性和差异性

光合作用有关元素：N、P、K、Mg、Fe 血红蛋白的组成元素：C、H、O、N、Fe

叶绿素的组成元素：C、H、O、N、Mg 甲状腺的组成元素：C、H、O、N、I 重点总结：N P K Ca Mg Fe B 的重要作用

2.化学元素能参与生物体物质的组成或能影响生物体的生命活动:

N就植物而言，N主要是以铵态氮(NH

4＋)和硝态氮(NO

2

－、NO

3

－)的形式被植物吸收的。

N是叶绿素的成分，没有N植物就不能合成叶绿素。N是可重复利用元素，参与构成的重要物质有蛋白质、核酸、ATP、NADP+，缺N就会影响到植物生命活动的各个方面，如

光合作用、呼吸作用等。N在土壤中都是以各种离子的形式存在的，如NH

4＋、NO

2

－、NO

3

－等。无机态的N在土壤中是不能贮存的，很容易被雨水冲走，所以N是土壤中最容易缺少的矿质元素。N是一种容易造成水域生态系统富营养化的一种化学元素；

P参与构成的物质有核酸、ATP、NADP+等，植物体内缺P，会影响到DNA的复制和RNA的转录，从而影响到植物的生长发育。P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递过程，因为ATP和ADP中都含有磷酸。P对生物的生命活动是必需的，但P也是容易造成水域生态系统富营养化的一种元素。在一般的淡水生态系统中，由于土壤施肥的原因，N的含量是相当丰富的，一旦大量的P进入水域，在适宜的温度条件下就会出现“水华”现象，故现在提倡使用无磷洗衣粉。

二、水

基础知识

1.细胞中的含量

生物体内含水超过50%，是各种化合物中含量最多的；不同生物，体内含水量不同；同一生物，不同器官含水量不同。

2.水的存在形式及功能

自由水与结合水在一定条件下可以相互转化，如受温度的影响，高温时结合水可转化为自由水。

自由水、结合水和代谢水

水在生物体细胞内的存在有两种形式：自由水和结合水。

自由水在细胞内、细胞之间、生物体内可以自由流动，是良好的溶剂，可溶解许多物质；可以参与物质代谢，如输送新陈代谢所需物质和代谢废物。

自由水的含量会影响细胞代谢强度，含量越大，新陈代谢越旺盛，如在贮藏种子时晒干主要损失自由水，降低了细胞的代谢强度，从而有利于有机物的保存。

结合水在生物体内或细胞内与蛋白质、多糖等物质相结合，失去流动性。结合水是细胞结构的重要组成成分，不能溶解其他物质，不参与代谢作用。结合水赋予各种组织、器官一定形状、硬度和弹性，因此某些组织器官的含水量虽多，仍呈现坚韧的状态。

自由水和结合水在一定条件下可以相互转化，如血液凝固时，部分自由水转变成结合水。

代谢水是指生物土体内的糖类、脂类和蛋白质等有机物在机体内进行新陈代谢过程中通过氧化产生的水，代谢水在人和动物体内具有重要作用，如成人每天约排出300毫升的代谢水，以维持内环境的平衡。又如鸟胚胎在封闭的卵壳内发育成雏鸟所需的水，就是靠鸟蛋中贮藏的营养物质氧化产生的水。

自由水：良好溶剂，有利于物质运输和化学反应的进行

结合水：细胞结构组成部分

自由水越多，新陈代谢越强；结合水越多，抗逆性越强，自由水和结合水可相互转化

能产生水的细胞结构：有线粒体(有氧呼吸的第三阶段)、核糖体(脱水缩合)、叶

绿体(暗反应)、细胞质基质(无氧呼吸)、细胞核(DNA复

制)。

心肌血液状态的解释：心肌细胞中多是结合水

生命源于水，也依赖于水

三、无机盐

基础知识

1.存在形式

大部分以离子形式存在，少量以化合物形式存在。

2.生理功能

细胞和生物体的重要组成成分；维持细胞和生物体的生命活动；维持细胞的渗透压和酸碱平衡。

3.无机盐离子的功能

（骨骼，牙齿）、①维持细胞的形态和功能：Mg2+（叶绿素）、Fe2+（血红蛋白）、CaCO

3

I（甲状腺激素）

②维持生物体的生命活动：血液内钙离子浓度过低导致抽搐；

③维持细胞内的平衡（酸碱平衡，渗透压平衡，离子平衡）

Fe2+是血红蛋白的成分；Fe在植物体内形成的化合物一般是稳定的、难溶于水的化合物，故Fe是一种不可以重复利用的矿质元素。Fe在植物体内的作用主要是作为某些酶的活化中心，如在合成叶绿素的过程中，有一种酶必须要用Fe离子作为它的活化中心，没有Fe就不能合成叶绿素而导致植物出现失绿症，但发病的部位与缺Mg是不同的，是嫩叶先失绿。I是甲状腺激素合成的原料；

Mg是叶绿素的构成成分；

B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用；

Zn有助于人体细胞的分裂繁殖，促进生长发育、大脑发育和性成熟。对植物而言，Zn是某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。如催化合成吲哚乙酸的酶中含有Zn，没有Zn就不能合成吲哚乙酸。所以缺Zn引起苹果、桃等植物的小叶症和丛叶症，叶子变小，节间缩短；

Na+是维持人体细胞外液的重要无机盐，缺乏时导致细胞外液渗透压下降，并出现血压下降，心率加快、四肢发冷甚至昏迷等症状；

K+在维持细胞内液渗透压上起决定性作用，还能维持心肌舒张，保持心肌正常的兴奋性，缺乏时心肌自动节律异常，导致心律失常；

Ca是骨骼的主要成分，Ca2+对肌细胞兴奋性有重要影响，血钙过高兴奋性降低导致肌无力，血钙过低兴奋性高导致抽搐，Ca2+还能参与血液凝固，血液中缺少Ca2+血液不能正常凝固。

例题

例、下列组成生物体的化学元素中属于微量元素的一组是：（C ）

A．C、H、N、P、Mn B．C1、Fe、S、N、Mg

C．B、Cu、Zn、Mn、Mo D．N、P、K、Cu、Fe、I

四、有机物质的检验

1.还原性糖﹢斐林试剂→砖红色沉淀；常见的还原性糖包括：葡萄糖、麦芽糖、果糖；试管中颜色变化过程：蓝色→棕色→砖红色

2.蛋白质﹢双缩脲试剂→紫色

3.脂肪﹢苏丹Ⅲ→橘黄色；脂肪﹢苏丹Ⅳ→红色；淀粉﹢碘液→蓝色

例题

例1.生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三种有机物的检测中，以下操作错误的是：（ A ）

A．可溶性还原糖的鉴定，可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀

B．只有脂肪的鉴定需要使用显微镜

C．用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热 D．使用斐林试剂和双缩脲试剂最好是现配现用

例2.在“检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质”实验中，请根据实验过程回答下列问题：

（1）该实验中所用的斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需_分开存放__．使用时再临时混合均匀用于实验。

（2）双缩脲试剂的使用，应先加试剂___甲液____，造成碱性环境，再加试剂____乙液______。

（3）在可溶性糖的鉴定中，对试管中溶液加热时，试管底部不要触及___烧杯底__；试管口不要朝向__人，以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。

（4）蛋白质的鉴定的样液浓度不能____过高___ ，以免实验后粘住试管壁，洗不净。

五、蛋白质

1.组成元素：C、H、O、N（主）；还有少量的S、Fe

例题

例、性激素、胃蛋白酶、纤维素和DNA中都含有的元素是（ A ）

A．C、H、O B．C、H、O、N

C．C、H、O、N、P D．C、H、O、N、P、S

2、基本组成单位及其结构通式和通式特点

（1）.基本组成单位：氨基酸（组成生物体蛋白质的氨基酸共有20种）

（2）.氨基酸的结构通式：（见右图）

（3）.通式的特点：

）和一个羧基（－COOH）

①至少含有一个氨基（－NH

2

②②都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上

③一个以上的氨基和羧基都位于R基上，各种氨基酸之间的区别在于R基的不同

注意：氨基酸脱水缩合的过程中形成的水中的H一个来自氨基，一个来自羧基，O来自羧基

例题

例、某氨基酸分子中含有两个氨基，其中一个氨基和羧基连在同一个碳原子上，则另一个氨基的部位应是( C )

A．在羧基上B．和羧基连在同一个碳原子上

C．在R基上D．在氨基上

3、相关计算

例题

（1）.失去的水分子数＝肽键数＝氨基酸数－肽链条数=水解需水数

（2）.一条多肽链至少含有一个氨基（-NH

）一个羧基（-COOH），分别位于肽链的两

2

端

（3）.蛋白质的相对分子总量=氨基酸的个数×氨基酸的相对分子质量-脱水数×水的相对分子质量

例1．一个由n条肽链组成的蛋白质分子共有m个氨基酸，该蛋白质分子完全水解，共需水分子( D )

A.n个

B.m个

C.(m+n)个

D.(m-n)个

例2．人体血红蛋白分子有四条肽链，574个氨基酸组成，该分子的肽键数为( D )

A 574

B 573

C 572

D 570

例3．人体血红蛋白中的一条肽链有145个肽键，则形成这条肽链的氨基酸分子数及它

们相互缩合过程中生成的水分子数分别是( B )

A 145个和144个

B 146个和145个

C 145个和145个

D 145个和146个

例4．已知20种氨基酸的平均分子量是128，现有一蛋白质分子由两条多肽链组成，

共有肽键98个，问此蛋白质的分子量最接近于( C )

A 12 800

B 12 544

C 11 036

D 12 288

例5.丙氨酸的R基为—CH

3

，在一个丙氨酸分子中，含有碳和氧的原子数分别是( C ) A.3，4 B.4，3 C.3，2 D.4，4

例6．一个蛋白质分子有二条肽链构成，共有266个氨基酸组成，则这个蛋白质分子至

少含有的氨基和羧基数目分别是( D )

A.264和266

B.265和264

C.264和3

D.2和2

例7．一条由19个氨基酸分子缩合成的肽链中，含-NH

2

和-COOH的最少数目分别是（ C ）

A、18和18

B、19和19

C、1和1

D、无法确定

例8．通常情况下，分子式C

63H

103

O

45

N

17

S

2

的多肽化合物中最多含有多少肽键（ D ）

A．63 B．62 C．17 D．16

例9．若含有4条多肽链的某蛋白质分子由n个氨基酸组成，那么它具有的肽键个数和氨基的最少个数分别是（ B ）

A、n和n

B、n—4和4

C、n和n—4

D、 n—4和n—4

例10．已知天冬酰胺的R基为（－C

2H

4

ON），现有分子式为C H O N S

6310345172

的多肽，其

中含有2个天冬酰胺。在上述多肽中肽键最多有（ D ）

A. 17个

B. 16个

C. 15个

D. 14个

例11．某蛋白质分子含有a条肽链，共有b个氨基酸残基。如果氨基酸的平均相对分子质量是c，则该蛋白质的相对分子质量以及水解时需要的水的相对分子质量分别则：（ A ）

A、b（c—18）+18a和18（b—a）

B、b（c+18）+18a和18（a + b）

A B

C D

C 、b （c —18）—18a 和18（a —b ）

D 、b （c+18）—18a 和18（b —a ）

4、蛋白质的结构和功能

（1）.蛋白质分子结构的多样性： ①组成蛋白质的氨基酸种类不同；②组成蛋白质的氨基酸数目不同；③组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同； ④蛋白质的空间结构不同

（2）.蛋白质的功能：①组成功能：肌肉；②催化功能：酶；③运输功能：血红蛋白；④调节功能：生长激素；⑤免疫功能：抗体

例题

例1.下列哪项不是蛋白质在人体内的生理功能( D )

A ．调节作用

B ．运输作用

C ．免疫作用

D ．遗传信息的载体 例2.生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是( A )

A.组成肽键的化学元素不同

B.组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同

C.氨基酸排列顺序不同

D.蛋白质的空间结构不同

例3.四组图分别表示蛋白质结构的多样性形成的原因，试把各组图示提供的信息用文字叙述表达出

来．

A 表示_氨基酸的数目不同，蛋白质的种类不同；

B 表示_氨基酸的种类和数目不同，蛋白质的结构不同__；

C 表示氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，蛋白质的结构不同；

D 表示_肽链的空间不同，蛋白质的结构不同_。

例4..根据下面图解，回答问题：（8分）

（1）该图中，A 表示 氨基 B 表示 肽键 C 表示 羧基 。

（2）该图所示的化合物含有 2 个肽键，至少有 1 个氨基。A H — N — C — H | | H | R —O —H —N — | H C C — R ′ | | H H | ‖ O —N — C — H | | R ″

O ‖ C O ‖ C B C

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