《生物必修一思维导图第二章》

一、细胞的分子组成

1. 水

1.1 存在形式

1.1.1 自由水

• 定义：细胞内可以自由流动的水。
• 功能：
  • 良好的溶剂（运输营养物质、代谢废物）。
  • 参与生化反应（如光合作用、呼吸作用）。
  • 提供反应场所。

1.1.2 结合水

• 定义：细胞内与其他物质结合的水。
• 功能：细胞结构的组成成分。

1.2 水含量的变化与生物生命活动

1.2.1 含量变化规律

• 一般规律：细胞代谢越旺盛，自由水含量越高。
• 种子休眠期：结合水含量较高，代谢缓慢。
• 脱水蔬菜：降低自由水含量，抑制代谢，延长保质期。

1.2.2 水的重要性

• 细胞内含量最多的化合物（新鲜细胞）。
• 维持细胞形态和功能。

2. 无机盐

2.1 存在形式

2.1.1 离子形式

• 大多数以离子的形式存在于细胞和细胞外液中。

2.2 作用

2.2.1 维持细胞和生物体的生命活动

• 维持细胞的酸碱平衡（缓冲物质）。
• 维持细胞的渗透压（与水共同作用）。

2.2.2 某些无机盐是细胞的组成成分

• 如：Fe是血红蛋白的组成成分，Mg是叶绿素的组成成分。

2.2.3 参与酶的激活和生命过程的调节

• 如：一些酶的激活需要特定的金属离子。

3. 糖类

3.1 分类

3.1.1 单糖

• 葡萄糖：细胞生命活动的主要能源物质。
• 果糖：甜度最高的糖，存在于水果和蜂蜜中。
• 半乳糖：存在于乳汁中。
• 脱氧核糖：DNA的组成成分。
• 核糖：RNA的组成成分。

3.1.2 二糖

• 蔗糖：植物体内重要的运输糖。
• 麦芽糖：谷物萌发时产生。
• 乳糖：动物乳汁中的糖。

3.1.3 多糖

• 淀粉：植物细胞的储能物质。
• 糖原：动物细胞的储能物质。
• 纤维素：植物细胞壁的组成成分，提供骨架支持。

3.2 作用

• 主要能源物质（葡萄糖）。
• 细胞结构的组成成分（纤维素）。
• 储能物质（淀粉、糖原）。

4. 脂质

4.1 分类

4.1.1 脂肪

• 组成：甘油和脂肪酸组成。
• 作用：储能物质，绝热，保护内脏器官。

4.1.2 磷脂

• 组成：甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱等组成。
• 作用：细胞膜的重要组成成分。

4.1.3 固醇

• 胆固醇：动物细胞膜的重要组成成分，参与动物体内某些代谢活动。
• 性激素：促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成。
• 维生素D：促进钙、磷的吸收。

4.2 作用

• 储能物质（脂肪）。
• 细胞膜的重要组成成分（磷脂、胆固醇）。
• 调节生命活动（性激素）。

5. 蛋白质

5.1 基本单位：氨基酸

5.1.1 结构通式

• 一个氨基，一个羧基，一个氢原子，一个R基，连接到一个中心碳原子上。

5.1.2 分类

• 根据R基的不同进行分类。

5.1.3 形成过程

• 脱水缩合：一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基脱去一分子水，形成肽键。

5.1.4 肽链与蛋白质结构

• 二肽、多肽：由2个、多个氨基酸通过肽键连接形成的链状结构。
• 蛋白质的空间结构：多肽链经过折叠、盘曲形成具有一定空间结构的蛋白质。

5.2 蛋白质结构的多样性

5.2.1 原因

• 氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。
• 肽链的空间结构不同。

5.3 蛋白质的功能多样性

5.3.1 结构蛋白

• 构成细胞和生物体的结构。如：胶原蛋白。

5.3.2 催化作用

• 酶：生物催化剂。

5.3.3 运输作用

• 血红蛋白：运输氧气。

5.3.4 免疫作用

• 抗体：抵抗抗原的入侵。

5.3.5 调节作用

• 胰岛素：调节血糖浓度。

5.3.6 其他功能

• 如：运动、识别、信息传递等。

6. 核酸

6.1 分类

6.1.1 DNA（脱氧核糖核酸）

• 组成：脱氧核糖、磷酸、含氮碱基（A、T、C、G）。
• 结构：双螺旋结构。
• 功能：遗传物质，控制生物的性状。
• 存在场所：主要在细胞核，少量在线粒体、叶绿体。

6.1.2 RNA（核糖核酸）

• 组成：核糖、磷酸、含氮碱基（A、U、C、G）。
• 结构：单链结构。
• 种类：mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）、rRNA（核糖体RNA）。
• 功能：参与蛋白质的合成。
• 存在场所：细胞核、细胞质。

6.2 基本单位：核苷酸

6.2.1 DNA的基本单位：脱氧核苷酸

• 组成：脱氧核糖、磷酸、含氮碱基（A、T、C、G）。

6.2.2 RNA的基本单位：核糖核苷酸

• 组成：核糖、磷酸、含氮碱基（A、U、C、G）。

6.3 作用

• 遗传物质，控制生物的性状（DNA）。
• 参与蛋白质的合成（RNA）。

二、 细胞中的无机物和有机物的检测

1. 可溶性还原糖的检测

1.1 原理

• 可溶性还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下发生反应，生成砖红色沉淀。

1.2 试剂

• 斐林试剂：甲液（质量分数为0.1g/mL的氢氧化钠溶液）和乙液（质量分数为0.05g/mL的硫酸铜溶液）。

1.3 操作步骤

1. 取样：选择含有可溶性还原糖的样品。
2. 加试剂：先加入甲液，再加入乙液，混合均匀。
3. 水浴加热：将试管放入50-65℃的水浴中加热2-3分钟。
4. 观察：观察是否有砖红色沉淀生成。

2. 脂肪的检测

2.1 原理

• 脂肪能溶解在有机溶剂中，用苏丹Ⅲ染液染色，呈现橘黄色；用苏丹Ⅳ染液染色，呈现红色。

2.2 试剂

• 苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液。
• 体积分数为50%的酒精。

2.3 操作步骤

1. 取样：选择含有脂肪的样品。
2. 制作切片或涂片。
3. 染色：滴加苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液，染色数分钟。
4. 清洗：用体积分数为50%的酒精清洗。
5. 观察：在显微镜下观察是否有橘黄色或红色颗粒。

3. 蛋白质的检测

3.1 原理

• 蛋白质与双缩脲试剂发生反应，产生紫色络合物。

3.2 试剂

• 双缩脲试剂：A液（质量分数为0.1g/mL的氢氧化钠溶液）和B液（质量分数为0.01g/mL的硫酸铜溶液）。

3.3 操作步骤

1. 取样：选择含有蛋白质的样品。
2. 加试剂：先加入A液，再加入B液，混合均匀。
3. 观察：观察是否有紫色出现。

4. DNA的检测

4.1 原理

• DNA与二苯胺在沸水浴加热的条件下，DNA会被水解，产生脱氧核糖，脱氧核糖再与二苯胺反应，生成蓝色化合物。

4.2 试剂

• 二苯胺试剂

4.3 操作步骤

1. 取样：选择含有DNA的样品。
2. 加试剂：加入二苯胺试剂。
3. 水浴加热：沸水浴加热。
4. 观察：观察是否有蓝色出现。

三、 细胞是生命活动的基本单位

• 细胞是构成生物体的基本单位。
• 细胞是生物体进行生命活动的基本单位。
• 生物体的结构和功能取决于组成它的细胞的结构和功能。

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