第二章組成細胞的分子（一）

第1節(jié)細胞中的元素和化合物

考點1:組成細胞的元素

1.組成細胞的元素與無機自然界中的元素的比較

（1）生物界與非生物界的統(tǒng)一性：組成細胞的化學元素在無機自然界都能找到。

（2）生物界與非生物界的差異性：細胞中各種元素的相對含量與無機自然界的大不相同。

2.元素的分類

（1）大量元素：含量占生物體總量的萬分之一以上的元素；

（2）種類：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg

（3）微量元素：含量占生物體總量的萬分之一以下的元素

（4）種類：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等

【注意】微量元素含量很少，但是必不可缺。

3.動物體內元素組成區(qū)別

考點2:組成細胞的化合物

1.化合物的種類

（1）組成細胞的各種元素大多以化合物的形式存在

（2）有機物：糖類、脂質、蛋白質、核酸。無機物：水和無機鹽。

2.化合物的含量

①細胞中含量最多的化合物是水。

②細胞內含量最多的有機化合物是蛋白質。

③干重中含量最多的化合物是蛋白質。

考點3:檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質

1.還原糖的鑒定

（1）檢測原理：斐林試劑與還原性糖水浴加熱呈磚紅色沉淀。

（2）實驗過程

【注意】斐林試劑易被氧化，所以需要現(xiàn)配現(xiàn)用。

2.蛋白質的檢測和觀察

（1）實驗原理：蛋白質＋雙縮脲試劑→紫色。

（2）檢測步驟

（3）雙縮脲反應實質：一般含有兩個或兩個以上肽鍵的化合物與CuSO4堿性溶液反應而生

成紫色絡合物。

3.脂肪的鑒定

方法一：花生種子勻漿＋3滴蘇丹Ⅲ染液→橘黃色

方法二：

（1）取材：花生種子（浸泡），將子葉切成薄片

（2）制片

①取最薄的切片，放在載玻片中央；

②滴2～3滴蘇丹Ⅲ染液（染色3min）；

③去浮色：加1～2滴體積分數(shù)為50%的酒精溶液；

④制成臨時裝片：滴一滴蒸餾水，蓋上蓋玻片。

（3）觀察：先低倍鏡下找著色顆粒，再高倍鏡觀察

（4）結論：圓形小顆粒呈橘黃色，證明有脂肪存在。

第2節(jié)細胞中的無機物

考點1:細胞中的水

1.細胞中水的含量

（1）不同種類的生物含水量不同（水生生物＞陸生生物）

（2）同一生物在不同的生長發(fā)育時期含水量不同（幼年＞成年＞老年，男性＞女性）

（3）同一生物個體，不同組織、器官含水量不同。

2.水在細胞中存在的形式

（1）自由水（占細胞內全部水的95.5%）

①概念：以游離的形式存在，可以自由流動

②特點：易蒸發(fā)、不受束縛、可流動

（2）結合水（占細胞內全部水的4.5%）

①概念：與細胞內其他化合物（蛋白質、多糖等物質）相結合的水

②特點：不易散失、含量較穩(wěn)定、失去流動性和溶解性

3.水的特性和生理功能

(1)水的生理功能

①結合水：是細胞結構的重要組成成分。

②自由水：a.細胞內良好的溶劑：許多物質溶解在水中；

b.參與細胞內許多生物化學反應；

c.運輸營養(yǎng)物質和代謝廢物；

d.為細胞提供液體環(huán)境。

(2)水的結構與特性

a.水分子由2個氫原子和1個氧原子構成，

氫原子以共用電子對與氧原子結合。由于氧

具有比氫更強的吸引共用電子的能力，使氧

的一端稍帶負電荷，氫的一端稍帶正電荷。

水分子的空間結構及電子的不對稱分布，使

得水分子成為一個極性分子。帶有正電荷或

負電荷的分子都容易與水結合，因此水是良

好的溶劑。

b.由于水分子的極性，當一個水分子的氧端

靠近另一個水分子的氧端時，它們之間的靜電吸引作用就形成一種弱的引力，這種弱的引力

稱為氫鍵。氫鍵比較弱，又不斷地形成，使水在常溫下能夠維持液體狀態(tài)，具有流動性。

c.由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容，這就意味著水的溫度相對不容易發(fā)生改變，水的

這種特性，有利于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.自由水和結合水的關系

（1）自由水和結合水在一定條件下可相互轉化。

①溫度升高：結合水轉變?yōu)樽杂伤?/p>

②溫度降低：自由水轉變?yōu)榻Y合水。

（2）自由水的比例高：代謝活躍，生長快，但抗逆性弱

（3）結合水的比例高：代謝緩慢，生長慢，但抗逆性強

【拓展】（1）種子萌發(fā)時，需要吸收水分，要增加自由水含量；種子儲存前曬干是為了降

低自由水含量，降低代謝速率，以延長儲存時間。

（2）越冬作物減少灌溉，可提高作物對低溫的抗性。

（3）北方冬小麥在冬天來臨前，自由水的比例降低，而結合水的比例會逐漸上升，以避免

氣溫下降時自由水過多導致結冰而損害自身。

（4）敲開新鮮雞蛋后，蛋清是液態(tài)膠狀的存在狀態(tài)，若雞蛋變質，蛋清是呈水解的游離狀

態(tài)。變質過程中，結合水大量轉化成了自由水。

考點2:細胞中的無機鹽

1.存在形式：大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在；少數(shù)無機鹽以化合物的形式存在。

（1）陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。

-2-3--

（2）陰離子：Cl、SO4、PO4、HCO3等。

2.無機鹽的功能

（1）構成某些復雜化合物的重要成分

鎂是葉綠素的重要組分

鐵是血紅蛋白的重要組分

（2）維持細胞和生物體的生命活動

人在劇烈運動時，會大量排汗，可能會引起肌肉抽搐，這是因為有大量的Ca2+隨汗液排

出，造成血鈣過低；而血鈣過高則出現(xiàn)肌無力。人體內Na+缺乏會引起神經(jīng)、肌肉細胞的興

奮性降低，最后引起肌肉酸疼、無力等。

（3）維持細胞的滲透壓平衡

醫(yī)生給病人輸入藥物時，常用生理鹽水（質量分數(shù)為0.9%的氯化鈉溶液）。0.9%的NaCl

溶液和細胞所處液體環(huán)境是等滲溶液。

（4）維持細胞的酸堿平衡

3.證明某種無機鹽是否是植物必需的方法

無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用，設計實驗探究某無機鹽X是否是植

物必需的無機鹽。

（1）材料：生長狀態(tài)相同、長勢良好的植物若干，全營養(yǎng)培養(yǎng)液，缺X的培養(yǎng)液，無機鹽

X。

（2）實驗設置：設置對照實驗(設某種無機鹽為X)。

第三節(jié)細胞中的糖類和脂質

考點1:細胞中的糖類

1.糖的組成元素和功能

（1）組成元素：C、H、O

（2）分子式特點：(CH2O)n

（3）糖的功能：主要的能源物質

2.糖的種類

分類依據(jù)：根據(jù)能否水解及水解產(chǎn)物分子數(shù)進行分類，糖類可以分為，單糖、二糖、多糖。

（1）單糖：不能水解的糖，可直接被細胞吸收。

種類分布功能

五碳糖核糖C5H10O5動植物細胞組成RNA、ATP的成分

脫氧核糖C5H10O4組成DNA的成分

六碳糖葡萄糖C6H12O6動植物細胞細胞的主要能源物質

果糖C6H12O6植物細胞提供能量

半乳糖C6H12O6動物細胞提供能量

（2）二糖：由兩分子單糖脫水縮合而成，二糖必須水解成單糖才能被細胞吸收。

種類結構分布功能

麥芽糖發(fā)芽的小麥、谷粒

中含量豐富(植物細

胞中)

蔗糖甘蔗、甜菜中含量

二糖都能提供能量

豐富(植物細胞中)

乳糖人和動物乳汁中含

量豐富(動物細胞

中)

（3）多糖：由多分子單糖脫水縮合而成，多糖必須水解成單糖才能被細胞吸收。

多糖主要分布主要功能

淀粉植物細胞植物細胞中重要的儲能物質

糖原肝糖原動物肝臟儲存能量，調節(jié)血糖

肌糖原動物肌肉儲存能量

纖維素植物細胞植物細胞壁的主要組成成分

幾丁質甲殼類動物和昆蟲甲殼類動物和昆蟲外骨骼的組成成分

①構成它們的基本單位都是葡萄糖。

②為什么它們組成單位相同，功能卻相差很大？

原因：葡萄糖的數(shù)量和連接方式不同。

考點2:細胞中的脂質

1.脂質

（1）組成元素：主要由C、H、O組成，有的脂質含有P和N；

（2）分布：脂質存在于所有細胞中；

（3）作用：組成細胞和生物體的重要化合物；

（4）化學特性：不溶于水，易溶于脂溶性有機溶劑，如丙酮、氯仿、乙醚等；

（5）種類：脂肪、磷脂和固醇；

（6）特點：與糖類相比，氧含量遠遠少于糖類，氫的含量多于糖類。

2.脂肪：由三分子脂肪酸與一分子甘油發(fā)生變化反應而形成的酯，甘油三酯。

（1）結構：

（2）元素組成：C、H、O。

（3）分布：

①動物：主要在皮下，大網(wǎng)膜和腸系膜等部位，還在特定的部位，如駱駝的駝峰。

②植物：主要在種子。（花生、油菜、向日葵、松子、核桃、蓖麻）

（4）功能：

①脂肪是細胞內良好的儲能物質。

②脂肪是良好的絕熱體，起到保溫的作用。

③具有緩沖和減壓的作用，可以保護內臟器官。

3.磷脂

（1）組成元素：由C、H、O、P、N組成；

（2）分布：人和動物的腦、卵細胞、肝臟以及大豆的種子；

（3）功能：構成細胞膜、多種細胞器膜的重要成分

4.固醇

（1）組成元素：C、H、O；

（2）種類及作用：

種類功能

膽固醇構成動物細胞膜的重要成分，在人體內參與血液中脂質的運輸。

性激素促進人和動物生殖器官的發(fā)育以及生殖細胞的形成。

維生素D有效地促進人和動物腸道對鈣和磷的吸收。

考點3:糖類和脂肪的轉化

1.葡萄糖首先在細胞中利用；其次，多余的合成糖原儲存起來；最后，

再多余的轉變?yōu)橹竞湍承┌被帷?/p>

2.食物中的脂肪被消化吸收后，可以在皮下結締組織等處以脂肪組織的

形式儲存起來。糖類在供應充足時可大量轉化為脂肪。

3.脂肪一般只能在供能不足時才會分解供能，且不可大量轉化為糖類。

【拓展】為什么糖類是主要的能源物質，脂肪是良好的儲能物質？

（1）糖類在生物細胞中氧化速率比脂肪快，且在有氧或無氧條件下均可進行分解，故糖類

是生命活動中主要的能源物質。

（2）同等質量的脂肪在體內氧化分解釋放的能量比糖原多。再者等質量的脂肪所占的體積

比糖小。可以看出，等質量的脂肪所含能量多，所占體積小，對儲存能量有利，因此脂肪是

良好的儲能物質。

疑難1:細胞中的元素

1.分類：組成細胞的化學元素，常見的有20多種，生命的核心元素、基本元素與主要元素

是根據(jù)功能劃分的。

2.在人體細胞的組成元素中，原子個數(shù)最多的元素是H，但鮮重中含量最多的元素是0，干

重中含量最多的元素是C。

3.大量元素和微量元素都是組成生物體的必需元素，但生物體內含有的元素不一定都是必需

元素。

疑難2:斐林試劑和雙縮尿試劑的區(qū)別

斐林試劑雙縮尿試劑

甲液乙液A液B液

成分0.1g/mlNaOH0.05g/mlCuSO40.1g/mlNaOH0.01g/mlCuSO4

2+

鑒定原理還原糖+Cu(OH)2肽鍵與Cu在堿性的條件下結合成紫色

↓Δ絡合物

Cu2O(沉淀）

2+

試劑實質新制Cu(OH)2堿性條件下的Cu

添加順序等量混合，現(xiàn)配現(xiàn)用先A搖勻，后B要少

反應條件50-65℃水浴加熱無需加熱

實驗現(xiàn)象淺藍→棕色→磚紅色沉淀紫色

疑難3:糖類

（1）糖類（二糖或多糖）只有水解成單糖，才能被人體吸收。

（2）糖類是主要的能源物質，但不是所有的糖都能提供能量，如核糖、脫氧核糖、纖維素、

幾丁質等。

（3）肝糖原可水解為葡萄糖，補充生物體內的血糖，肌糖原不能補充血糖。

（4）不是所有的糖都是還原糖，如蔗糖、淀粉、糖原是非還原糖。

疑難4:糖類和脂質的區(qū)別

項目糖類脂質

元素組成主要是C、H、O，有的還含有N主要是C、H、O，有的還含有N、P

H元素相對含量低高

種類單糖、二糖、多糖脂肪、磷脂、膽固醇

合成部位淀粉：葉綠體主要是內質網(wǎng)

糖原：主要是肝臟、肌肉

生理作用主要的能源物質；生物體的儲能物質，如脂肪；

構成細胞結構，如糖被、細胞壁構成生物膜的主要成分，如磷脂；

等；核酸的組成成分，如核糖、調節(jié)生物體的生命活動，如性激素

脫氧核糖

水解產(chǎn)物二糖、多糖→單糖脂肪→甘油、脂肪酸

同質量物質氧化耗O2少，產(chǎn)H2O少，釋放能量少耗O2多，產(chǎn)H2O多，釋放能量多

分解結果

疑難5:細胞中的能源物質

1.能源物質

細胞中，糖類、脂肪、蛋白質都是有機化合物，其中儲存有大量化學能。當它們被氧化

分解時，其中的化學能就釋放出來，供生命活動利用。因此，它們都是能源物質。

供能順序：先是糖類氧化供能，當糖類供能不足時，依次由脂肪、蛋白質供能。

2.主要能源物質；糖類是主要的能源物質。在正常情況下，糖類分解供能約占總能量的70％。

3.儲能物質；脂肪分子中儲存著大量能量，是細胞中良好的儲能物質。動物細胞中的糖原和

植物細胞中的淀粉也是重要的儲能物質。

1.組成細胞的元素和化合物

本考點基礎層級訓練內容主要為組成細胞的元素及化合物種類、水和無機鹽的功能;重

難及綜合層級主要考查各種化合物與細胞生命活動、結構物質組成、自由水含量與代謝和抗

性的關系等內容,重點考查各物質和結構之間的聯(lián)系。

2.糖類和脂質

基礎層級部分主要內容是糖類和脂質的元素組成、分類、功能,重難及綜合層級部分主

要考查糖類和脂質與細胞結構之間的關系,如糖蛋白、膽固醇和細胞膜等,考查角度較綜合。

【典例好題】

1．（2023春·北京海淀·高一統(tǒng)考學業(yè)考試）一般情況下，活細胞中含量最多的化合物是（）

A．水B．蛋白質C．淀粉D．糖原

【答案】A

【分析】在生物體內，占細胞鮮重比例最高的化合物是水，其次是蛋白質，因此占細胞鮮重

比例最高的化合物是水。

【詳解】組成細胞的各種化合物在細胞中的含量不同，活細胞中含量最多的化合物是水，含

量最多的有機物是蛋白質，其含量占細胞鮮重的7%～10%，糖類和核酸約占1%～1.5%，

脂質約占1%～2%，無機鹽約占1%～1.5%，因此活細胞中含量最多的化合物為水，BCD錯

誤，A正確。

故選A。

2．（2023秋·北京·高一北京八中?？计谀┫铝杏嘘P細胞中元素、化合物的敘述，正確的

是（）

A．脂質是既儲能又有保溫作用的脂肪

B．無機鹽離子只能維持細胞酸堿平衡

C．多糖均可作為植物細胞中的能源物質

D．組成細胞的所有元素都是自然界中存在的元素

【答案】D

【分析】組成脂質的化學元素主要是C、H、O，有些脂質還含有P和N，細胞中常見的脂

質有：

（1）脂肪：是由三分子脂肪酸與一分子甘油發(fā)生反應而形成的，作用：①細胞內良好的儲

能物質；②保溫、緩沖和減壓作用。

（2）磷脂：構成膜（細胞膜、核膜、細胞器膜）結構的重要成分。

（3）固醇：維持新陳代謝和生殖起重要調節(jié)作用，分為膽固醇、性激素、維生素D等。①

膽固醇：構成細胞膜的重要成分，參與血液中脂質的運輸。②性激素：促進生殖器官的發(fā)育

和生殖細胞的形成。③維生素D：促進腸道對鈣和磷的吸收。

【詳解】A、脂質包含脂肪、磷脂、固醇，脂肪既儲能又有保溫作用，A錯誤；

B、無機鹽主要以離子的形式存在，其生理作用有：①細胞中某些復雜化合物的重要組成成

分，②維持細胞的生命活動，③維持細胞的酸堿平衡和細胞的形態(tài)，B錯誤；

C、纖維素是植物細胞的多糖，是植物細胞壁的成分，不能為植物體提供能量，C錯誤；

D、構成生物體的元素在無機自然界都可以找到，沒有一種是生物所特有的，D正確。

故選D。

3．（2023秋·北京東城·高一統(tǒng)考期末）在人體中既是構成動物細胞質膜的重要成分，又參

與血液中脂質運輸?shù)奈镔|是（）

A．磷脂B．膽固醇C．脂肪D．維生素D

【答案】B

【分析】常見的脂質有脂肪、磷脂和固醇。（1）脂肪是最常見的脂質，是細胞內良好的儲

能物質，還是一種良好的絕熱體，起保溫作用，分布在內臟周圍的脂肪還具有緩沖和減壓的

作用，可以保護內臟器官。（2）磷脂是構成細胞膜的重要成分，也是構成多種細胞器膜的

重要成分。（3）固醇類物質包括膽固醇、性激素和維生素D。膽固醇是構成細胞膜的重要

成分，在人體內還參與血液中脂質的運輸；性激素能促進人和動物生殖器官的發(fā)育以及生殖

細胞的形成；維生素D能有效地促進人和動物腸道對鈣和磷的吸收。

【詳解】A、磷脂是構成細胞膜的重要成分，但不參與血液中脂質運輸，A錯誤；

B、膽固醇既是在人體中構成細胞膜的重要成分，還是參與血液中脂質的運輸，B正確；

C、脂肪的主要功能是儲能，此外還有保溫、緩沖和減壓的作用，C錯誤；

D、維生素D能有效的促進人和動物腸道對鈣和磷的吸收，D錯誤。

故選B。

4．（2023秋·新疆塔城·高一塔城市第三中學?？计谀┫铝嘘P于糖類的生理作用的敘述中，

不正確的是（）

A．核糖和脫氧核糖是核酸的組成成分B．葡萄糖是細胞的重要能源物質

C．淀粉是植物細胞中重要的儲存能量的物質D．纖維素是動物細胞中主要的儲存能量

的物質

【答案】D

【分析】糖類分為單糖、二糖和多糖，葡萄糖和核糖、脫氧核糖是單糖，葡萄糖是細胞生命

活動的主要能源物質，核糖是RNA的組成成分。脫氧核糖是DNA的組成成分；淀粉是植

物細胞的儲能物質，糖原是動物細胞的儲能物質，纖維素是細胞壁的組成成分，淀粉、糖原、

纖維素都屬于多糖。

【詳解】A、核酸的基本組成單位是核苷酸，由一分子五碳糖、一分子磷酸和一分子含氮堿

基組成，五碳糖包括核糖和脫氧核糖，A正確；

B、糖類是細胞重要能源物質，尤其是葡萄糖，B正確；

C、淀粉是植物細胞中重要的儲存能量的物質，C正確；

D、高等植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，纖維素不是能源物質，D錯誤。

故選D。

5．（2023春·安徽馬鞍山·高一安徽省馬鞍山市第二十二中學?？茧A段練習）新鮮黃瓜中含

有纖維素，既能加速腸道內腐敗物質的排出，又有降低血液中膽固醇的功能。纖維素和膽固

醇兩種化合物與下列物質中元素組成最相似的一組是（）

A．糖原、性激素B．淀粉、糖原C．性激素、生長激素D．DNA、RNA

【答案】A

【分析】纖維素屬于糖類，其元素組成為C、H、O；膽固醇屬于脂質，元素組成為C、H、

O。

【詳解】A、糖原與纖維素都屬于多糖，組成元素都是C、H、O，性激素和膽固醇都屬于

固醇，其組成元素都為C、H、O，A符合題意；

B、淀粉、糖原和纖維素都屬于多糖，都是由葡萄糖聚合而成，元素組成都為C、H、O，題

干中除了纖維素，含有膽固醇，B不符合題意；

C、性激素與題干中的膽固醇都屬于固醇，元素組成相似，生長激素本質是蛋白質，組成元

素是C、H、O、N，而纖維素為糖類，組成元素是C、H、O，C不符合題意；

D、DNA和RNA都屬于核酸，組成元素是C、H、O、N、P，而題干中的纖維素和膽固醇

的組成元素是C、H、O，D不符合題意。

故選A。

6．（2023秋·云南昆明·高一統(tǒng)考期末）據(jù)圖分析下列說法錯誤的是（）

A．淀粉、纖維素都被水解成單糖，單糖不可以被進一步水解為更簡單的化合物

B．組成二者的元素和脂肪相同都只有C、H、O

C．淀粉和纖維素在人體消化道完全水解后的產(chǎn)物都是葡萄糖

D．二者在加熱條件下與斐林試劑發(fā)生反應不會產(chǎn)生磚紅色沉淀

【答案】C

【分析】糖類一般由C、H、O三種元素組成，分為單糖、二糖和多糖，是主要的能源物質。

常見的單糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和脫氧核糖等。植物細胞中常見的二糖是蔗糖和

麥芽糖，動物細胞中常見的二糖是乳糖。植物細胞中常見的多糖是纖維素和淀粉，動物細胞

中常見的多糖是糖原。淀粉是植物細胞中的儲能物質，糖原是動物細胞中的儲能物質。

【詳解】A、淀粉和纖維素都是多糖，多糖是由單糖縮合而成的，都被水解成單糖，但單糖

不可以被進一步水解為更簡單的化合物，A正確；

B、淀粉和纖維素的組成元素都是C、H、O，脂肪的組成元素也是C、H、O，故三者的組

成元素相同，B正確；

C、淀粉在人體消化道內會被完全水解，水解產(chǎn)物是葡萄糖，但人體消化道不能消化水解纖

維素，這是因為人體內缺乏分解纖維素的酶，C錯誤；

D、淀粉和纖維素都不是還原糖，不能在加熱條件下與斐林試劑發(fā)生反應產(chǎn)生磚紅