高中生物竞赛讲义(校本教材).pdfVIP

第一章细胞生物学

细胞生物学是研究细胞的结构、功能、生活史以及生命活动本质和规律的科学，是生物

科学的主要分支之一，也是生命科学和分子生物学研究的基础。本章包括细胞的化学成分，

细胞器，细胞代谢，DNA、RNA和蛋白质的生物合成，物质通过膜的运输，有丝分裂和减

数分裂，微生物学和生物技术等部分。根据1BO考纲细目和近几年来试题的要求，以下从

知识条目和能力要求两方面定出具体目标

第一节细胞的化学成分

尽管自然界细胞形态多样，功能各异，但其化学成分基本相似，主要包括：糖类、脂类、

蛋白质、核酸、酶类等。

一、糖类

糖类是多羟基醛、多羟基酮的总称，一般可用Cm(H20)n化学通式表示。由于一些糖分

子中氢和氧原子数之比往往是2：1，与水结构相似，故又把糖类称为碳水化合物。糖是生

命活动的主要能源，又是重要的中间代谢物，还有些糖是构成生物大分子，如核酸和糖蛋白

的成分，因而具有重要意义。糖类化合物按其组成可分为单糖、寡糖、多糖。如果糖类化合

物中尚含有非糖物质部分，则称为糖复合物，例如糖蛋白、蛋白多糖、糖脂和脂多糖等。

(一)单糖

单糖是最简单的糖，不能被水解为更小的单位。单糖通常含有3—7个碳原子，分别称

为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖。天然存在的单糖一般都是D-构型。单糖分子既可以开

链形式存在，也可以环式结构形式存在。在环式结构中如果第一位碳原子上的羟基与第二位

碳原子的羟基在环的伺一面，称为α-型；如果羟基是在环的两面，称β-型。

重要的单糖有以下几种：

1．丙糖如甘油醛(醛糖)和二羟丙酮(酮糖)。它们的磷酸酯是细胞呼吸和光合作用中重

要的中间代谢物。

2．戊糖戊糖中最重要的有核糖(醛糖)、脱氧核糖(醛糖)和核酮糖(酮糖)。核糖和脱氧

核糖是核酸的重要成分，核酮糖是重要的中间代谢物。

3．己糖葡萄糖、果糖和半乳糖等都是己糖。所有己糖的分子式为C6H1206，但结构

式不同，互为同分异构体。葡萄糖是植物光合作用的产物，也是细胞的重要能源物质之一。

(二)寡糖

由少数几个(2—6个)单糖缩合而成的糖称为寡糖。最多的寡糖是双糖，如麦芽糖、蔗糖、

纤维二糖、乳糖。

1．麦芽糖麦芽糖是由一个α—D-葡萄糖半缩醛羟基与另一分子α-D-葡萄糖C4上的

醇羟基缩合脱去一分子水，通过α-1，4-糖苷键结合而成。麦芽糖是淀粉的基本单位，淀粉

水解即产生麦芽糖，所以麦芽糖通常只存在于淀粉水解的组织，如麦芽中。

2．蔗糖一分子α-D—葡萄糖和一分子β-D-果糖缩合脱水即成蔗糖。甘蔗、甜菜、胡

萝卜以及香蕉、菠萝等水果中都富含蔗糖。

3.乳糖乳糖由一分子β-D-半乳糖和一分子α-D-葡萄糖通过β-1，4-糖苷键结合而成。

乳糖主要存在于哺乳动物乳汁中。

4．纤维二糖纤维二糖是纤维素的基本结构单位，由2分子的p-D-葡萄糖通过β-1，

4-糖苷键结合而成。

(三)多糖

自然界数量最大的糖类是多糖。多糖是由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的

长链分子。常见的多糖有：淀粉、纤维素、糖原、几丁质和黏多糖等。

1．淀粉天然淀粉由直链淀粉与支链淀粉组成。直链淀粉是α-D-葡萄糖基以α-1，4-

糖苷键连接的多糖链。支链淀粉分子中除有α—1，4-糖苷键的糖链外，还有α-1，6-糖苷键

连接的分支。淀粉与碘有呈色反应，直链淀粉为蓝色，支链淀粉为紫红色。在稀酸或酶的作

用下，淀粉水解：淀粉→糊精→麦芽糖→α-D—葡萄糖。糊精是淀粉水解的最初产物，随

着水解，糖分子逐渐变小，它与碘作用分别呈红色、黄色、无色。这个反应可用于淀粉水解

过程的检验。

2．糖原糖原是动物组织中贮存的多糖，又称动物淀粉。糖原也是α-D-葡萄糖基以α

-1，4-糖苷键连接而成的，但糖原的分支比支链淀粉多。糖原遇碘作用呈红褐色。

3．纤维素，纤维素是一种线性的由β-D-葡萄糖基以β-1，4-糖苷键连接的没有分支的

同多糖。纤维素是植物细胞壁的主要组成成分。

4．几丁质(甲壳素)昆虫和甲壳类外骨骼的主要成分为几丁质，是N-乙酰—D-氨基葡

萄糖以β-1，4-糖苷键缩合成的同多糖。

二、脂类

脂类是生物体内一类重要的有机化合物。它们有一个共同的物理性质，就是不溶于水，

但能溶于非极性有机溶剂(如氯仿、乙醚、丙酮等)。脂类的组成元素主要有C、H、0，