本
文
摘
要
2019人教版高中生物必修1《分子与细胞》
01
第1章 走近细胞
第1节 细胞是生命活动的基本单位
一、细胞学说及其建立过程：
（一）主要建立者：德国科学家施莱登和施旺
（二）建立时间：分别于1838年和1839年
（三）要点：
1．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；
2．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生命起作用；
3．新细胞是由老细胞分裂产生的。
（四）意义：
1.揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
2.打破了在植物学和动物学之间的壁垒，促使解剖学、生理学、胚胎学等学科获得了共同的基础，催生了生物学的问世。
3.使生物学的研究进入细胞水平，并为后来进入分子水平打下基础。
4.细胞学说中细胞分裂产生新细胞的结论，不仅解释了个体发育，也为后来生物进化论的确立埋下了伏笔。被恩格斯列入19世纪自然科学三大发现之一。
（五）建立过程：
方 法
研究阶段
科学家
过 程
启 示
解剖和
观察
器官水平
到
组织水平
比利时的
维萨里
大量的尸体解剖研究，发表了巨著《人体构造》，揭示了人体在器官水平的结构。
科学的发现需要重视观察与实证。
法国的
比夏
经过对器官的解剖观察，指出器官由低一层次的结构——组织构成。
显微观察
资料积累
认识细胞
英国科学家
罗伯特·虎克
显微镜观察到植物的木栓组织由许多规则的小室组成，他把“小室”称为cell——细胞。
科学的发现依赖于技术的进步。
荷兰的
列文虎克
用自制显微镜，观察到不同形态的细菌、红细胞和 *** 等。
意大利的
马尔比基
显微镜广泛观察了动植物的微细结构，如细胞壁和细胞质。
科学观察和归纳概括的结合
形成理论
植物学家
施莱登
1．通过对花粉、胚珠和柱头组织观察，发现都是由细胞构成，且细胞中都有细胞核。
2．他进行了理论概括，提出了植物细胞学说，即植物体都是由细胞构成的，细胞是植物体的基本单位，新细胞从老细胞中产生。
科学的发现需要归纳和概括。
施旺
1．主要研究了动物细胞的形成机理和个体发育过程，认为：动物体也由细胞构成，一切动物的个体发育过程，都是从受精卵这个单细胞开始的。
2．发表了研究报告《关于动植物的结构及一致性的显微研究》。还说：“现在，我们已推倒了分隔动植物界的巨大屏障。”
修正中
前进
理论完善
耐格里
用显微镜观察了多种植物分生区新细胞的形成，发现新细胞的产生原来是细胞分裂的结果。
科学理论的建立要经历不断修正完善的过程。
有些学者
观察了动物受精卵的分裂。
德国的魏尔肖
总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。
二、科学方法—归纳法：
（一）定义：归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。
（二）举例：从观察到植物的花粉、胚珠、柱头等的细胞都有细胞核，得出植物细胞都有细胞核这一结论，运用的就是归纳法。
（三）种类：
1．不完全归纳法：科学研究中经常运用。
（1）举例：根据部分植物细胞都有细胞核而得出植物细胞都有细胞核这一结论，就是运用了不完全归纳法。
（2）特点：得出的结论可能可信，可用来预测和判断，不过，需注意存在例外的可能。
2．完全归纳法：如果观察了所有类型的植物细胞，并发现它们都有细胞核，才得出植物细胞都有细胞核的结论，就是完全归纳法。
三、细胞是基本的生命系统：
（一）从功能角度分析：
1．从生物类型角度看：
（1）单细胞生物能够独立完成生命活动。
（2）多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动。
【知识整合】
1．你知道病毒属于哪一类生物吗？
答：非细胞生物
2．病毒是如何生活和繁殖的？其生命活动能否离开细胞？
答：病毒寄生在宿主活细胞中，利用活细胞中的物质生活和繁殖。 不能
3．根据病毒的生活方式，如何来培养病毒？
答：用相应的宿主活细胞来培养。
2．从生命现象角度看：
（1）细胞代谢是动植物各种生理活动的基础。
（2）细胞增殖、分化是生长发育的基础。
（3）细胞内基因的传递和变化是遗传与变异的基础。等等。
结论：说明细胞是生命活动的基本单位，生命活动离不开细胞。
（二）从结构角度分析：
生命系统的结构层次：
【相关信息】
系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。比如，你的身体是由许多器官在结构上相互联系、在功能上相互配合而形成的整体，因此可以看作一个系统。
【知识归纳】
1．能完整地表现出各种生命活动的最微小的层次是什么？最大的生命系统是什么？
答：细胞 生物圈
2．动植物在微观层次上有什么区别？
答：植物无系统层次，直接由器官构成个体。
3．单细胞生物在生命系统中属于什么层次？
答：细胞层次和个体层次。
4．一个分子或一个原子也是一个系统吗？它们是不是生命系统？理由是什么？
答：是，但不是生命系统，生命系统能完成一定的生命活动，单靠一个分子或一个原子是不可能完成的。
结论：无论从结构上还是功能上，细胞都属于生命系统的最基本层次。各层次生命系统的形成、维持和运转都以细胞为基础，包括生态系统的能量流动和物质循环。因此说细胞是基本的生命系统。
第2节 细胞的多样性和统一性
一、观察细胞：
（一）比较观察：观察题图，结合初中知识，分析动植物细胞、不同植物细胞、不同动物细胞结构上的异同：
细 胞 举 例
细胞壁
细胞膜
细胞质
细胞核
动物细胞
红细胞
无
有
无叶绿体和液泡
无
口腔上皮细胞
无
有
无叶绿体和液泡
有
植物细胞
叶肉细胞
有
有
有叶绿体和液泡
有
洋葱表皮细胞
有
有
无叶绿体、有液泡
有
（二）【探究·实践】使用高倍镜观察几种细胞：
目的要求
1．使用高倍显微镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。
2．运用制作临时装片的方法。
材料用具
详见教材实验相关内容。
方法步聚
制作临时装片
小组成员分别制作不同材料的临时装片。
观
察
低倍镜观察
低倍镜的使用方法详见初中相关内容。
高倍镜
观察
1．转动反光镜使视野明亮。
2．在低倍镜下观察清楚后，把要放大观察的物像移至视野中央。
3．转动转换器，换成高倍物镜。
4．调细准焦螺旋并观察。
二、原核细胞和真核细胞：
（一）原核细胞与真核细胞的比较：
比较项目
原核细胞
真核细胞
结构
细胞壁
一般都有，但与真菌、植物细胞的成分不同。
真菌和植物细胞有
细胞膜
相 似
细胞质
都有核糖体
有线粒体等，植物细胞还有叶绿体和液泡等。
细胞核
（主要）
无核膜包被的细胞核，无染色体，有环状的DNA分子（位于细胞内特定的区域，这个区域叫作拟核）。
有成形的真正的细胞核、染色体和DNA分子。
生物类群
由原核细胞构成的生物叫原核生物，如细菌（包括蓝细菌和其他细菌）等。
由真核细胞构成的生物叫真核生物，如真菌、植物、动物等。
（二）蓝细菌和其他细菌的比较：
项 目
细 菌
蓝 细 菌
区别
大 小
较小，直径约为0.5～5.0μm
较大，直径约为10μm，但颤蓝细菌70μm。
光合色素
一般没有
有（藻蓝素和叶绿素）
获得营养方式
绝大多数是营腐生或寄生的异养生物。
能进行光合作用的自养型生物。
常见种类
据形态可分为杆菌、球菌、螺旋菌等。
颤蓝细菌、念珠蓝细菌、发菜、色球蓝细菌等。
相同点
都有细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核等结构。
【知识解析】
1． “菌”类有的是原核生物，有的是真核生物，判断方法如下表：
分 类
举 例
生物类型
细菌
球菌
肺炎双球菌、八叠球菌
原核生物
杆菌
大肠杆菌、结核杆菌
螺旋菌
霍乱弧菌
放线菌
真菌
霉菌(根霉、曲霉、青霉等)、食用菌、酵母菌等
真核生物
注：乳酸菌、固氮菌等也是细菌。
2．原核生物除了细菌外，还包括放线菌、支原体、衣原体等。
3．支原体可能是最小、最简单的单细胞生物，也是原核生物，没有细胞壁。
结论：不同细胞结构上的相似性，说明了细胞的统一性；不同细胞在形态、结构、功能上的差异性，说明了细胞具有多样性。
02
第2章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
一、组成细胞的元素：
（一）特点：
1．非生物与细胞中的元素比较：
分析教材【问题探讨】表格中的数据，得出：
（1）结论：
①组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。
②细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。
（2）原因：生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的。
2．动植物细胞比较：
分析教材【思考·讨论】“玉米细胞和人体细胞部分元素及含量”表格中的数据，得出结论：各种生物的细胞不同，成分不尽相同。
（二）种类：常见有20多种，可分为：
1．大量元素（含量较多）：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
2．微量元素（含量很少）：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
【方法规律】谐音记忆法记忆微量元素：
铁（Fe）猛（锰－Mn）碰（硼－B）新（锌－Zn）木（钼－Mo）桶（铜－Cu）
3．含量最多的4种元素：C、H、O、N（原因与组成细胞的化合物有关）。
（三）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、核酸、糖类、脂质，等等。
二、组成细胞的化合物：
（一）种类及含量：
化合物
无机物
有机物
水
无机盐
蛋白质
脂质
糖类
核酸
所占比例%
70～90
1～1.5
7～10
1～2
1～1.5
其中，含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。
（二）【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质：
1．实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。
（1）还原糖的鉴定：还原糖（如葡萄糖、果糖）中的基团－CHO，与Cu(OH)2（斐林试剂）发生作用，生成砖红色的Cu2O沉淀，即：－CHO＋2Cu(OH)2→－COOH＋Cu2O↓＋2H2O（加热条件下）
（2）脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）。
（3）蛋白质鉴定：蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发生作用（在碱性溶液中与Cu2+反应），产生紫色反应。
2．目的要求：尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质。
3．材料用具：详见教材实验相关内容。
4．方法步骤：
（1）还原糖的检测和观察：
①检测：
●加样液：向试管内注入2 mL待测组织样液。
●加鉴别试剂：向试管内注入1 mL斐林试剂。振荡试管，使溶液混合均匀，此时呈现蓝色。
●加热：将试管放进盛有50～65℃温水的大烧杯中，加热约2 min。
②现象：蓝色→棕色→砖红色沉淀
【知识解析】鉴定还原性糖时，用甘蔗或甜菜可以吗？
答：不可以，因为甘蔗和甜菜含有的是蔗糖，是非还原性糖。
（2）脂肪的检测和观察：
①检测：
●取材：取浸泡过的花生种子，去掉种皮。
●切片：用刀片将子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。
●制装片：
○从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央。
○在花生子叶片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min。
（如用苏丹Ⅳ染液，染色1min）。
○用吸水纸吸去染液，滴1～2滴50%的酒精，洗去浮色。
○用吸水纸吸去子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。
●观察：在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移至视野中央，将影像调清楚，再转换高倍镜观察。
②现象：脂肪小颗粒被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）。
3．蛋白质的检测和观察：
①检测：
●加样液：向试管内注入待测组织样液2 mL。
●加鉴别试剂：向试管内注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀。再加入4滴双缩脲试剂B液，摇匀。
②现象：蓝色→紫色
【知识归纳】斐林试剂和双缩脲试剂有什么不同？
提示：
比较项目
斐林试剂
双缩脲试剂
配方不同
NaOH
甲液：0.1g/mL
A液：0.1g/mL
CuSO4
乙液：0.05g/mL
B液：0.01g/mL
使用方法不同
1．因斐林试剂很不稳定，所以在使用时将甲乙液等量混合均匀后使用。
2．使用时需50～65℃水浴加热。
1．在使用时要分别加入，先加A液1mL，再加B液4滴，不要混合加入。
2．使用时不需加热。
第2节 细胞中的无机物
一、组成细胞的元素：
（一）特点：
1．非生物与细胞中的元素比较：
分析教材【问题探讨】表格中的数据，得出：
（1）结论：
①组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。
②细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。
（2）原因：生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的。
2．动植物细胞比较：
分析教材【思考·讨论】“玉米细胞和人体细胞部分元素及含量”表格中的数据，得出结论：各种生物的细胞不同，成分不尽相同。
（二）种类：常见有20多种，可分为：
1．大量元素（含量较多）：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
2．微量元素（含量很少）：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
【方法规律】谐音记忆法记忆微量元素：
铁（Fe）猛（锰－Mn）碰（硼－B）新（锌－Zn）木（钼－Mo）桶（铜－Cu）
3．含量最多的4种元素：C、H、O、N（原因与组成细胞的化合物有关）。
（三）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、核酸、糖类、脂质，等等。
二、组成细胞的化合物：
（一）种类及含量：
化合物
无机物
有机物
水
无机盐
蛋白质
脂质
糖类
核酸
所占比例%
70～90
1～1.5
7～10
1～2
1～1.5
其中，含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。
（二）【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质：
1．实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。
（1）还原糖的鉴定：还原糖（如葡萄糖、果糖）中的基团－CHO，与Cu(OH)2（斐林试剂）发生作用，生成砖红色的Cu2O沉淀，即：－CHO＋2Cu(OH)2→－COOH＋Cu2O↓＋2H2O（加热条件下）
（2）脂肪的鉴定：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）。
（3）蛋白质鉴定：蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发生作用（在碱性溶液中与Cu2+反应），产生紫色反应。
2．目的要求：尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质。
3．材料用具：详见教材实验相关内容。
4．方法步骤：
（1）还原糖的检测和观察：
①检测：
●加样液：向试管内注入2 mL待测组织样液。
●加鉴别试剂：向试管内注入1 mL斐林试剂。振荡试管，使溶液混合均匀，此时呈现蓝色。
●加热：将试管放进盛有50～65℃温水的大烧杯中，加热约2 min。
②现象：蓝色→棕色→砖红色沉淀
【知识解析】鉴定还原性糖时，用甘蔗或甜菜可以吗？
答：不可以，因为甘蔗和甜菜含有的是蔗糖，是非还原性糖。
（2）脂肪的检测和观察：
①检测：
●取材：取浸泡过的花生种子，去掉种皮。
●切片：用刀片将子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。
●制装片：
○从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央。
○在花生子叶片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min。
（如用苏丹Ⅳ染液，染色1min）。
○用吸水纸吸去染液，滴1～2滴50%的酒精，洗去浮色。
○用吸水纸吸去子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。
●观察：在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移至视野中央，将影像调清楚，再转换高倍镜观察。
②现象：脂肪小颗粒被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）。
3．蛋白质的检测和观察：
①检测：
●加样液：向试管内注入待测组织样液2 mL。
●加鉴别试剂：向试管内注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀。再加入4滴双缩脲试剂B液，摇匀。
②现象：蓝色→紫色
【知识归纳】斐林试剂和双缩脲试剂有什么不同？
提示：
比较项目
斐林试剂
双缩脲试剂
配方不同
NaOH
甲液：0.1g/mL
A液：0.1g/mL
CuSO4
乙液：0.05g/mL
B液：0.01g/mL
使用方法不同
1．因斐林试剂很不稳定，所以在使用时将甲乙液等量混合均匀后使用。
2．使用时需50～65℃水浴加热。
1．在使用时要分别加入，先加A液1mL，再加B液4滴，不要混合加入。
2．使用时不需加热。
第3节 细胞中的糖类和脂质
一、糖类
（一）功能：糖类是主要的能源物质。
（二）元素组成：C、H、O。多数糖中的原子数H:O＝2:1，类似H2O，故糖类又称为碳水化合物，简写为(CH2O)。
（三）种类：葡萄糖
1．单糖：
（1）结构：不能水解的糖类。
（2）特点：可被细胞直接吸收。
（3）举例：
①葡萄糖：分子式是C6H12O6，是细胞生命活动的主要能源物质。
②其他单糖：果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖等。
【知识梳理】单糖的分类：
根据组成单糖的碳原子数，可分为五碳糖和六碳糖：
①五碳糖：
●核糖：分子式是C5H10O5，结构式如下图（左），是组成RNA的成分。
●脱氧核糖：分子式是C5H10O4，结构式如下图（右），是组成DNA的成分。
②六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖等。
2．二糖：
（1）结构：由两分子单糖脱水缩合而成，其分子式为C12H22O11。
（2）特点：一般要水解成单糖后才能被细胞吸收。
（3）举例：
①植物：
●蔗糖：
○举例：红糖、白糖、冰糖都是蔗糖
○存在或分布：甘蔗、甜菜，大多数蔬菜、水果中。
●麦芽糖：发芽的小麦等谷粒中含量丰富。
②动物：
●乳糖：人和动物的乳汁中含量丰富。
3．多糖：
（1）特点：生物体内的糖类绝大多数以多糖形式存在。
（2）结构：是由多个葡萄糖分子脱水缩合而成，其通式为(C6H10O5)n。
（3）举例：
①植物：
●淀粉：
○来源：通过光合作用合成。
○作用：植物细胞中的储能物质。
○存在或分布：玉米、小麦、水稻的种子中，马铃薯、山药、甘薯等植物的变态茎或根以及一些植物的果实中。
○特点：人体摄入的淀粉，必须消化分解成葡萄糖，才能被细胞吸收利用。
●纤维素：
○存在或分布：棉、棕榈和麻类中的纤维细丝，植物茎秆和枝叶中的纤维，植物细胞的细胞壁。
○特点：不溶于水，在人和动物体内很难被消化，草食动物也需借助某些微生物才能将其分解。
②动物：
●糖原：
○分布：人和动物的肝脏和肌肉。
○作用：人和动物细胞中的储能物质。
【知识拓展】肝糖原和肌糖原的作用：
肝糖原的作用是维持血糖含量的相对稳定；肌糖原的作用是为肌肉活动提供能量。
●几丁质（壳多糖）：
○分布：广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。
○用途：几丁质及其衍生物在医药、化工等方面有广泛的用途。例如，废水处理、制作食品的包装纸和食品添加剂、制作人造皮肤，等等。
【知识解析】几种多糖都是由多个葡萄糖分子脱水而成，为什么它们从形态到功能上存在很大的不同？
答：主要是由于这些物质的结构不同，这就如同组成金刚石和石墨的成分都是碳（如下图），但是它们的物理特性却相差悬殊，这主要是由于分子内部排列不同造成的。
【知识归纳】葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖是还原性糖，蔗糖是非还原性糖，多糖也不具有还原性。
二、脂质
（一）元素组成：
1．主要是C、H、O三种元素，有的还含有N、P。
2．脂质中氧含量远少于糖类，但氢含量更多。
（二）性质：通常不溶于水，但溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等。
（三）举例：
1．脂肪：
（1）结构：脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油（又称甘油三酯）。其中甘油的分子比较简单，而脂肪酸的种类和分子长短却不相同。如下图：
脂肪酸可以是饱和的，也可以是不饱和的，如下表：
脂肪酸和种类
结构
分 布
熔点
特 点
不饱和脂肪酸
碳链上碳原子间存在双键，碳原子连接的氢原子数目不能饱和。
植物脂肪大多含有
较低
在室温时呈液态，如食用油
饱和脂肪酸
碳链上碳原子间以单键连接，该碳原子可连接2个氢原子。
大多数动物脂肪含有
较高
室温时呈固态
（2）作用：是细胞内良好的储能物质，还是一种很好的绝缘体，动物脂肪还有保温，缓冲、减压等作用。
2．磷脂：
（1）元素组成：C、H、O、P、N，如下图。
（2）作用：构成细胞膜以及各种细胞器膜的重要成分。
（3）分布：在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中，磷脂含量丰富。
3．固醇：
（1）胆固醇：是构成动物细胞膜的重要成分；在人体内参与血液中脂质的运输。
（2）性激素：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：能有效地促进人和动物肠道对Ca、P的吸收。
关系：
1．细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余的部分可以合成糖原储存起来；如果葡萄糖还有富余，就可以转变成脂肪和某些氨基酸。脂肪被消化吸收后，可以在皮下结缔组织等处以脂肪组织的形式储存起来。
2．糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。例如，糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
第4节 蛋白质是生命活动的主要承担者
一、含量：是细胞中含量最多的有机物。
二、功能：蛋白质是生命活动的主要承担者。
（一）结构蛋白：许多是构成细胞和生物体的重要物质。
（二）功能蛋白：
1．催化作用：绝大多数酶
【知识拓展】少数酶是RNA。
2．运输作用：如血红蛋白
【知识拓展】细胞膜上的载体都是蛋白质，有运输作用。
3．调节作用（信息传递）：如胰岛素
4．免疫功能（防御）：如抗体
总结：细胞的各项生命活动都离不开蛋白质。
三、结构：
（一）结构层次：
1．化学结构：
（1）基本单位─氨基酸：
①种类：组成蛋白质的氨基酸有21种，分为必需氨基酸和非必需氨基酸，如下表：
种 类
含 义
举 例
非必需
氨基酸
人体细胞内能合成的氨基酸。
如丙氨酸、甘氨酸等
必需
氨基酸
人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取。
共8种：赖氨酸、色象酸、苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、苏象酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。
【方法规律】8种必需氨基酸的谐音记忆法：甲（甲硫氨酸）携（缬氨酸）来（赖氨酸）一（异亮氨酸）本（苯丙氨酸）亮（亮氨酸）色（色氨酸）书（苏氨酸）
②结构：
●通式：见“蛋白质的结构层次图解”。
●特点：至少含一个氨基（－NH2）和一个羧基（－COOH），并且都有一个连接在同一个碳原子上；氨基酸不同，R基不同。
【方法规律】如果一个氨基酸含有两个氨基（或羧基）的话，其中一个与中心碳原子相连，另一个在R基团上。
【知识解析】只要含有－NH2和－COOH的物质都是氨基酸，因此自然界中的氨基酸有很多种，那么自然界中的氨基酸都能组成蛋白质吗？组成蛋白质的氨基酸具有哪些特点（即判断组成蛋白质氨基酸的依据）？
答：不是，组成蛋白质的氨基酸必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，即α－氨基酸，有21种。
（2）连接：
①过程：一个氨基酸分子的羧基（－COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（一NH2）相连接，同时脱去一分子的水，这种结合方式叫作脱水缩合。参见“蛋白质的结构层次图解”。
②连接部位：肽键（连接两个氨基酸分子的化学键）。
③产物：肽（几个氨基酸连接，产物就叫几肽）
④由多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作多肽。多肽通常呈链状结构，叫作肽链。
2．空间结构：参见“蛋白质的结构层次图解”。
（1）一条肽链组成的蛋白质：氨基酸之间能够形成氢键，这些氢键使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
（2）含有两条或多条肽链蛋白质：它们通过一定的化学键如二硫键相互结合在一起。这些肽链不呈直线，也不在同一个平面上，而是形成更为复杂的空间结构。
【概念辨析】蛋白质与多肽比较，有哪些不同点？
答：（1）数量上：一个蛋白质分子可以由一条肽链构成，也可以由几条肽链共同组成。
（2）结构上：蛋白质分子都具有一定的空间结构，而肽链不具备，是否具有一定的空间结构是蛋白质和多肽的主要区别，也是肽链不具备蛋白质生理功能的根本原因。
【知识解析】通过对蛋白质结构的分析，组成该物质的化学元素有哪些？
答：都含有C、H、O、N，由于R基的不同，不同的蛋白质还可能含有其他元素。
（二）结构特点─多样性：
（1）种类：1010～1012种
（2）原因：
①从氨基酸角度分析－组成蛋白质的氨基酸：
●种类不同
●数目成千上万
●排列顺序千变万化
②从空间结构角度看：肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。
（三）结构与功能的关系：氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。例如，人正常血红蛋白的空间结构呈球状，由它参与组成的红细胞呈两面凹的圆盘状，如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成异常的血红蛋白。这样的血红蛋白呈纤维状，性质也与正常血红蛋白有差异，由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状，运输氧的能力会大为削弱。
四、性质－变性：
（一）含义：是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。
（二）举例：
1．高温变性：鸡蛋、肉类经煮熟后蛋白质变性就不能恢复原来状态。原因是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，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。
2．经过加热、加酸、加酒精等引起细菌和病毒的蛋白质变性，可以达到消毒、灭菌的目的。
【方法规律】相关计算：
1．设某蛋白质分子由n个氨基酸、m条肽链组成，每个氨基酸的平均分子量为a，则：
（1）肽键数=失去的水分子数=n－m（若该蛋白质是由一条环状肽链构成，则肽键数=失去水分子数=n）
（2）该蛋白质分子至少含有的－NH2或－COOH总数=m
游离的－NH2或－COOH总数=m＋R基中含有的－NH2或－COOH总数（若该蛋白质是由一条环状肽链构成，则至少为0，总数为R基中含有的－NH2或－COOH总数）
（3）蛋白质中各原子数的计算：
①C原子数=2n＋R基中的C原子数
②H原子数=2n＋2m＋R基中的H原子数
③O原子总数=n＋m＋R基中的O原子数
至少含有的O原子数=n＋m（R基上无O原子时）
④N原子总数=n+ R基中的N原子数
至少含有的N原子数=n（R基上无N原子时）
（4）蛋白质的相对分子质量=n×a－(n－m)×18。
2．多肽种类的计算：
有n（n≤20）种、m个氨基酸任意排列构成多肽：
（1）若允许重复的话，可形成的多肽种类有nm种。
（2）若不允许重复的话，可形成多肽种类=n×(n-1)×(n-2)…×(n-m+2)×(n-m+1)种。（这里m≤n）
第5节 核酸是遗传信息的携带者
一、种类及其分布：
（一）种类：核酸包括两大类
1．脱氧核糖核酸：简称DNA
2．核糖核酸：简称RNA
（二）分布
1．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。
2．RNA主要分布在细胞质中。
二、结构：
比较项目
DNA
RNA
基
本
单
位
名称
核苷酸
脱氧核苷酸(4种)
核糖核苷酸(4种)
组
成
五碳糖
脱氧核糖（C5H10O4）
核糖（C5H10O5）
磷酸
磷酸
含N
碱基
腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)
胸腺嘧啶(T)
尿嘧啶(U)
连接
每个核酸分子是由几十个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。
DNA一般由两条脱氧核苷酸链构成
RNA一般由一条核糖核苷酸链构成
【知识解析】核酸的结构层次：见下图。
【知识解析】通过对核酸分子结构的分析，组成该物质的化学元素有哪些？
答：C、H、O、N、P
【拓展引申】核酸初步水解与完全水解的产物相同吗？
答：不相同，核酸初步水解的产物为其基本单位——核苷酸；核酸完全水解的产物为组成核苷酸的三种成分——五碳糖、磷酸和含氮的碱基。
【概念辨析】简述核酸、核苷酸、碱基的种类及关系。
答：核酸包括两种，即DNA和RNA。
核苷酸是核酸的基本单位，有2类8种：第一类是DNA的基本单位－脱氧核苷酸，包括4种：腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸；第二类是RNA的基本单位－核糖核苷酸，也包括4种：腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。由于组成脱氧核苷酸和核糖核苷酸的五碳糖不同，所以组成核酸的核苷酸共有8种。
碱基是组成核苷酸（或核酸）的一种成分，共有5种：A、T、G、C、U，其中DNA中含有4种：A、T、G、C，RNA中含有4种：A、U、G、C，DNA和RNA中相同的碱基有3种：A、C、G，不同的碱基各有1种：T或U。
三、结构特点―多样性：
1．原因：四种脱氧核苷酸连成长链时，排列顺序是极其多样的。
2．遗传信息：脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息。
（1）DNA分子是储存、传递遗传信息的生物大分子；
（2）部分病毒的遗传信息储存在RNA中，如HIV、SARS病毒等。
四、功能：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极其重要的作用。
五、生物大分子以碳链为骨架
生物大分子是多聚体，是由单体（基本单位）脱水缩聚而成，如下表：
多聚体－生物大分子
单体－基本单位
多糖
单糖
蛋白质
氨基酸
核酸
核苷酸
结论：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，生物大分子由许多单体连接成多聚体。
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