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第3节　细胞中的糖类和脂质
课标要求
1．概述糖类的种类和作用。
2．举例说出脂质的种类和作用。
核心素养
1．生命观念——物质与能量观：糖类和脂质作为能源物质的特点。
2．科学思维——归纳与概括：对比分析糖类和脂质的种类、作用及相互关系。
3．社会责任——结合糖尿病、高血脂等疾病了解糖类和脂质与人体健康的关系。
知识点一　细胞中的糖类
必备知识·夯实双基
1．元素组成和功能
(1)元素组成：_C、H、O__。
(2)功能：细胞中主要的_能源物质__。
2．糖类的种类与作用
项目 概念 常见种类 分布
单糖 不能水解的糖 _核糖__ _动植物__
_脱氧核糖__
_葡萄糖__
二糖 水解后能够生成_两__个单糖分子的糖 蔗糖 _植物__
麦芽糖
乳糖 _动物__
多糖 水解后能够生成许多个单糖分子的糖 _淀粉__ 植物
纤维素
_糖原__ 动物
活学巧练
1．淀粉、糖原都是人体细胞中的能源物质。( × )
2．单糖主要有葡萄糖、果糖、乳糖等。( × )
3．植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素。( √ )
4．构成淀粉、糖原、纤维素的基本单位都是葡萄糖分子。( √ )
深入探讨
1．从糖类的元素组成上分析糖类彻底氧化分解的产物是什么？
提示：CO2和H2O。
2．葡萄糖可以口服，也可以通过静脉注射进入人体细胞。蔗糖是否也可以呢？请简述理由。
提示：不可以。葡萄糖是人体内重要的单糖，血液中具有一定的浓度，它既可以被消化道吸收，也可以直接进入血液。而蔗糖是植物二糖，血液中不含有，不能直接静脉注射，必须通过口服消化成单糖后才能被吸收进入血液。
3．纤维素是多糖，在人和动物体内很难被消化。草食动物能利用含纤维素较多的草，为什么？
提示：草食动物有发达的消化器官，借助于某些微生物的作用能分解纤维素，分解产物可以被草食动物吸收利用。
4．糖尿病人的饮食受到严格的限制，受限制的并不仅仅是甜味食品，米饭和馒头等主食也需要定量摄取，分析其中的原因。
提示：米饭、馒头等主食富含淀粉，淀粉经消化分解后可以生成葡萄糖，进而使血糖浓度升高。
5．北京填鸭在肥育期要填饲过量的糖类饲料，减少运动，从而使鸭在短期内变成肥鸭，这种做法的依据是什么？
提示：(1)糖类可以转化为脂肪使鸭变肥；(2)减少运动可减少能量消耗，使更多的糖类转化成脂肪。
课内探究·名师点睛
1．糖类的种类及其功能
(1)依据糖类能否被水解，可将糖类分为单糖、二糖和多糖等。
种类 分布 功能
单糖 五碳糖 核糖(C5H10O5) 动植物细胞中都有 组成RNA的重要成分
脱氧核糖(C5H10O4) 组成DNA的重要成分
六碳糖 葡萄糖(C6H12O6) 动植物细胞中都有 主要的能源物质，被称为“生命的燃料”
果糖(C6H12O6) 植物细胞 组成其他复杂化合物的重要成分
半乳糖(C6H12O6) 动物细胞
二糖 麦芽糖(由两个葡萄糖分子脱水缩合形成) 植物，发芽的谷粒中较多 储能物质，水解为单糖
蔗糖(由果糖和葡萄糖脱水缩合形成) 植物，甜菜、甘蔗中较多
乳糖(由半乳糖和葡萄糖脱水缩合形成) 动物的乳汁中
多糖 淀粉 植物的储藏器官中 植物细胞中重要的储能物质
纤维素 棕榈、棉、麻类等植物中 是构成植物细胞壁的重要成分
糖原 肝糖原 动物的肝脏中 储存能量，调节血糖
肌糖原 动物的肌肉组织中 储存和提供能量
几丁质(壳多糖) 甲壳类动物、昆虫的外骨骼中 作为支撑身体的骨架，对身体起保护作用
(2)依据糖在动、植物细胞中的分布
(3)依据糖是否具有还原性分类
①还原糖，可与斐林试剂反应，在50～65 ℃水浴加热条件下出现砖红色沉淀，如葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等。
②非还原糖，如淀粉、蔗糖、纤维素、糖原等。
拓展
糖原、淀粉、纤维素的基本组成单位是葡萄糖，三者的区别取决于空间结构不同；几丁质是N－乙酰葡糖胺聚合而成的，单体不是葡萄糖。
2．糖类之间的相互转化
特别提醒：蔗糖在蔗糖酶的作用下水解为果糖和葡萄糖，淀粉在淀粉酶的作用下水解为麦芽糖，麦芽糖在麦芽糖酶的作用下水解为葡萄糖。
典例剖析
典例1 下列有关糖类生理作用的叙述中，错误的是( C )
A．核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分
B．葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质
C．人类很难消化纤维素，食用含纤维素较多的食物只会增加消化道的负担
D．纤维素是高等植物细胞壁的主要成分
解析：核糖是核糖核酸的组成成分，脱氧核糖是脱氧核糖核酸的组成成分，A项正确；葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质，B项正确；纤维素既不能被肠道消化、吸收，也不能产生能量，但纤维素能够促进肠胃的蠕动和排空，还能降低过高的血糖和血脂等，被称为人类的“第七类营养素”，C项错误；纤维素是高等植物细胞壁的主要成分，D项正确。
变式训练 玉米茎秆细胞中最重要的二糖和多糖分别是( D )
①乳糖和葡萄糖
②乳糖和麦芽糖
③蔗糖和麦芽糖
④糖原和纤维素
⑤淀粉和纤维素
A．①④　 B．②⑤　
C．③④　 D．③⑤
解析： 本题中“玉米茎秆”是干扰信息，其本质是植物体细胞。植物细胞中的二糖应是蔗糖和麦芽糖，多糖是淀粉和纤维素。
知识点二　细胞中的脂质
必备知识·夯实双基
1．元素组成：主要是_C、H、O__，有些还含有_N、P__。
2．种类和功能
种类 功能
脂肪 (1)细胞内良好的_储能物质__(2)是一种很好的绝热体，动物皮下的脂肪层具有_保温__作用(3)分布在动物内脏器官周围的脂肪具有_缓冲和减压__作用，可以保护内脏器官
磷脂 构成_细胞膜__和多种_细胞器膜__的重要成分
固醇 胆固醇 构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中_脂质__的运输
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
维生素D 促进人和动物肠道对_钙和磷__的吸收
活学巧练
1．维生素D和性激素都是固醇类物质。( √ )
2．脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能少。( × )
3．脂肪含有C、H、O、N、P五种元素。( × )
4．饱和脂肪酸的熔点高，容易凝固。( √ )
深入探讨
1．“瘦人怕撞，胖人怕热”，请结合脂肪的有关内容分析其中的原因。
提示：脂肪具有缓冲、减压和保温的作用。
2．为什么儿童晒太阳能预防佝偻病？
提示：日光中的紫外线能使皮肤表皮细胞中的胆固醇转变为维生素D(两者均为固醇类物质)，而维生素D可促进肠道对钙、磷的吸收，在一定程度上可预防佝偻病的发生。
3．给家畜、家禽提供富含糖类的饲料，为什么会起到“肥育”的效果？
提示：细胞中的糖类和脂肪是可以相互转化的，动物从体外吸收的多余糖类可以在体内转变成脂肪。
课内探究·名师点睛
1．饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的区别
2．磷脂和固醇不能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
3．糖类和脂肪都是能源物质，细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。糖类可以大量转化成脂肪，脂肪不能大量转化为糖类，且供能顺序为先糖类再脂肪。
4．与脂质相关的5个易错点
(1)植物细胞和动物细胞中都含有脂肪。
(2)脂肪≠脂质，脂肪只是脂质的一种，除了脂肪，脂质还包括磷脂和固醇等。
(3)胆固醇≠固醇，胆固醇只是固醇的一种，除了胆固醇，固醇还包括性激素和维生素D等。
(4)脂质中并非只有磷脂参与构成细胞膜，胆固醇也是构成动物细胞膜的重要成分，植物细胞膜上不存在胆固醇。
(5)脂质中只有脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
典例剖析
典例2 下列关于脂质的叙述正确的是( C )
A．磷脂由C、H、O、N四种元素组成，是构成细胞膜和多种细胞器膜的主要成分
B．性激素的化学本质是蛋白质，对维持生物体的生殖过程起着重要的调节作用
C．大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸，饱和脂肪酸的熔点较高，容易凝固
D．胆固醇会引起人心血管类疾病，应该不要摄入
解析： 磷脂由C、H、O、N、P五种元素组成，是构成细胞膜和多种细胞器膜的主要成分，A错误；性激素的化学本质是脂质，对维持生物体的生殖过程起着重要的调节作用，B错误；胆固醇是构成动物细胞膜的成分，还参与人体血液中脂质的运输，应该适量摄入，D错误。
变式训练 下列关于脂质的叙述，错误的是( D )
A．脂质中的磷脂参与构成所有细胞膜
B．分布在内脏器官周围的脂肪具有防震作用
C．脂肪中氢原子较糖类多，因而氧化分解释放的能量更多
D．胆固醇是所有细胞膜的重要组分，但过多会引发心脑血管疾病
解析：磷脂是构成细胞膜的重要成分，即参与构成所有细胞膜，A正确；分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲和减压的作用，即具有防震作用，B正确；脂肪中氢原子较糖类多、氧原子较糖类少，因而在质量相同的情况下，脂肪氧化分解释放的能量更多，C正确；胆固醇是构成动物细胞膜的重要组分，但过多会在血管壁上形成沉积，引发心脑血管疾病，D错误。故答案为D。
1．葡萄糖与脂肪的比较
项目 葡萄糖 脂肪
相同 元素组成 C、H、O
作用 氧化分解，释放能量
不同 元素含量 C、H比例较低 C、H比例较高
能量多少 氧化分解释放能量少 氧化分解释放能量多
功能 主要的能源物质 良好的储能物质
2.糖类和脂质的转化
(1)在糖类供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪。
(2)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。
误区警示：(1)脂肪不等同于脂质：脂肪只是脂质中的一种，脂质除了脂肪外，还包括磷脂和固醇等。
(2)胆固醇不等同于固醇：固醇和胆固醇虽然都是脂质，但其范围不同，胆固醇是固醇中的一种。
典例3 (2023·山东淄博期末改编)下列关于生物体内脂质与糖类的叙述，正确的是( D )
A．脂质与糖类的组成元素相同
B．脂质与糖类可以大量相互转化
C．脂肪、淀粉、糖原都是人体细胞内的储能物质
D．相同质量的脂肪和糖原氧化分解时，前者耗氧多，释放的能量也多
解析：脂质与糖类的组成元素不一定相同，如脂质中磷脂的组成元素可能为C、H、O、N、P，而糖类的组成元素为C、H、O，A错误；在糖类供应充足时，可以大量转化成脂肪，但脂肪不能大量转化成糖类，B错误；淀粉是植物细胞中的储能物质，脂肪、糖原都是人体细胞内的储能物质，C错误；相同质量的脂肪和糖原相比，脂肪中O含量低，氧化分解时，脂肪耗氧多，释放的能量也多，D正确。
学霸记忆
1．糖类是主要的能源物质，也是细胞结构的重要组成成分。
2．脂肪是细胞内良好的储能物质，磷脂是构成生物膜的重要成分。
3．胆固醇是参与构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输；性激素促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成；维生素D能促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
1．下列关于糖类化合物的叙述，正确的是( B )
A．蔗糖和麦芽糖水解后的产物都是葡萄糖
B．淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖
C．葡萄糖、果糖、半乳糖都具有还原性，但元素组成不同
D．蔗糖、麦芽糖、乳糖都可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
解析：蔗糖的水解产物是果糖和葡萄糖，麦芽糖的水解产物是葡萄糖，A错误；淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖，B正确；葡萄糖、果糖、乳糖都具有还原性，但元素组成相同，C错误；蔗糖不属于还原糖，因此不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，D错误。故答案为B。
2．苏轼诗“小饼如嚼月，中有酥与饴”中，“饴”是麦芽糖，“酥”是酥油。下列相关叙述正确的是( A )
A．鉴定“饴”是否为还原糖，可将其溶解后滴加斐林试剂并作水浴加热处理
B．用显微镜观察苏丹Ⅲ染色后的“小饼”切片，可见细胞中橘黄色的脂肪滴
C．人体细胞吸收麦芽糖后可以合成多糖，也可以转变成脂肪和某些氨基酸
D．多食“小饼”等富含糖与脂质的食品有益健康
解析：将“饴”制成溶液，滴加斐林试剂并作水浴加热处理，若出现砖红色沉淀，则“饴”是还原糖，A项正确；加工制成的“小饼”已无细胞结构，无法观察细胞中的脂肪滴，B项错误；麦芽糖是植物特有的一种二糖，人体细胞中没有麦芽糖，也不能直接吸收麦芽糖，C项错误；人过多食用高糖高脂食品会引发高血压、高血糖等疾病，无益于健康，D项错误。
3．(2022·安徽亳州二中期末检测)如图为生物组织中某些有机物相互关系及分布的概念图，分析细胞内各有机物的组成及功能，回答下列问题：
(1)A是指_二糖__，由2分子单糖组成；D在植物细胞内包括_蔗糖__、麦芽糖，其中属于还原糖的是_麦芽糖__，可以用_斐林__试剂检测出来。
(2)B是指_多糖__，它是由[C]_葡萄糖__组成的。包括[F]_淀粉__、[G]纤维素和[H]糖原。饥饿状态下，动物组织中的_肝糖原__可以分解补充血糖。几丁质也是一种多糖，其有广泛的用途，例如：_能与溶液中的重金属离子有效结合，可用于废水处理；可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂；可以用于制作人造皮肤__(写出一项即可)。
(3)糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为[K]_脂肪__和某些氨基酸。
解析：(1)A是二糖，由2分子单糖组成；植物细胞内的二糖包括蔗糖、麦芽糖。其中属于还原糖的是麦芽糖，可以用斐林试剂检测出来。
(2)B是指多糖，它是由[C]葡萄糖组成的，包括[F]淀粉、[G]纤维素和[H]糖原。饥饿状态下，动物组织中的肝糖原可以分解补充血糖。几丁质也是一种多糖，其有广泛的用途，例如：能与溶液中的重金属离子有效结合，可用于废水处理；可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂；可以用于制作人造皮肤。
(3)糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为[K]脂肪和某些氨基酸。第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者
课标要求
1．阐明在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种。
2．说明氨基酸的结构特点，氨基酸形成蛋白质的过程。
3．阐明蛋白质是生命活动的主要承担者。
核心素养
1．生命观念——通过对蛋白质的学习，建立生命的物质性的观点，从结构与功能观角度理解蛋白质的多样性。
2．科学思维——从氨基酸的结构特点理解氨基酸脱水缩合的过程，构建数学模型解答与蛋白质有关的计算问题。
3．社会责任——从蛋白质功能多样性角度明确蛋白质与人体健康的关系。
知识点一　蛋白质的功能
必备知识·夯实双基
1．一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要_承担者__。
2．蛋白质功能举例
功能 举例
构成_细胞和生物体__ 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等
_催化__作用 绝大多数的酶
运输作用 _血红蛋白__(能运输氧气)
_信息传递(调节)__作用 胰岛素等蛋白质类激素
免疫作用 _抗体__(可抵御抗原的侵害)
活学巧练
1．蛋白质具有催化、免疫、运输、调节等功能。( √ )
2．蛋白质是生物体内主要能源物质。( × )
3．胰岛素能够催化细胞内的化学反应。( × )
深入探讨
为什么说蛋白质是生命活动的主要承担者？
提示：蛋白质是细胞的基本组成成分，具有参与组成细胞结构、催化、运输、调节、免疫等重要功能，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质，所以说蛋白质是生命活动的主要承担者。
课内探究·名师点睛
典例剖析
典例1 下列关于蛋白质功能的叙述，不正确的是( D )
A．有些蛋白质具有免疫功能
B．有些蛋白质能调节机体的生命活动
C．有些蛋白质具有运输的功能
D．是细胞内良好的储能物质
解析： 免疫功能是蛋白质的功能之一，如抗体具有免疫功能，A项正确；调节机体生命活动是蛋白质的功能之一，如胰岛素能降低血糖浓度，B项正确；运输功能是蛋白质的功能之一，如血红蛋白能够运输氧，C项正确；脂肪是细胞内良好的储能物质，蛋白质是生命活动的主要承担者，D项错误。
变式训练 下列有关蛋白质和其功能不相符的是( C )
A．肌肉主要成分——生物体的结构蛋白
B．酶——催化细胞内的化学反应
C．抗体——调节机体的生命活动
D．血红蛋白——运输氧气
解析：调节机体的生命活动的是部分蛋白质类激素，抗体具有免疫功能，负责抵御病菌和病毒等的侵害，故C项蛋白质与其功能不符。
知识点二　氨基酸的特点及其种类
必备知识·夯实双基
1．氨基酸的结构
(1)结构通式： 　。
(2)结构特点
①数量上：至少含有一个_氨基(—NH2)__和一个_羧基(—COOH)__。
②位置上：都有一个氨基和一个羧基连在_同一个碳原子__上。
2．种类
(1)分类依据：能否在人体内_合成__。
(2)种类
活学巧练
1．氨基酸中都只含一个氨基和一个羧基。( × )
2．生物体内组成蛋白质的氨基酸中，不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。( √ )
3．甲硫氨酸和半胱氨酸中含有的硫元素存在于R基中。( √ )
深入探讨
1．下面是四种氨基酸的结构，分析回答：
(1)这四种氨基酸共有的部分是什么？这四种氨基酸分子不同的R基分别是什么？
(2)组成蛋白质的氨基酸分子中都只含有一个氨基和一个羧基吗？如何解释“至少”？
提示：(1) ，—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH。
(2)大多数氨基酸分子只含有一个氨基和一个羧基，而且都连接在同一个碳原子上，部分氨基酸分子中含有两个氨基、一个羧基或者两个羧基、一个氨基，多出来的氨基或羧基属于R基。“至少”是指组成蛋白质的氨基酸分子中至少含有一个氨基和一个羧基且连接在同一个碳原子上。
2．同为组成生物体蛋白质的氨基酸，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，产生这种差异的原因是什么？
提示：同为组成生物体蛋白质的氨基酸具有相同的结构通式，但是两者的R基组成不同，这是不同氨基酸性质不同的主要原因。
课内探究·名师点睛
1．氨基酸的结构
(1)氨基酸是组成蛋白质的基本单位，在人体内组成蛋白质的氨基酸有21种，主要由C、H、O、N四种元素组成，有的还含有S等。
(2)结构通式
拓展
在自然界中，分子中同时含有氨基和羧基的化合物都称为氨基酸。氨基和羧基连接在同一个碳原子上的氨基酸是构成蛋白质的氨基酸，称为α－氨基酸；除α－氨基酸以外的氨基酸均不能构成蛋白质。
2．氨基酸的种类
在人体中，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。
(1)必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中获取的氨基酸，共有8种，它们是缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸，婴儿还有组氨酸。
(2)非必需氨基酸：人体细胞能够合成的氨基酸，共有13种。
知识贴士
必需氨基酸的记忆口诀
甲携来一本亮色书(甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸)。
典例剖析
典例2 下列物质中，属于构成蛋白质的氨基酸的是( A )
A．NH2—CH2—COOH
B．NH2—CH2—CH2OH
解析：构成蛋白质的氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。A项符合构成蛋白质的氨基酸的结构特点；B项中连接氨基的碳原子没有连接羧基；C项中一共有两个氨基和一个羧基，但是没有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上；D项中有三个羧基，但没有氨基。
变式训练 甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是( A )
A．C5H11O2NS B．C3H7ONS
C．C5H11O2S D．C5H10O2NS
解析：将R基—CH2—CH2—S—CH3代入组成蛋白质的氨基酸的结构通式得甲硫氨酸的结构式为，因此其分子式为C5H11O2NS。
知识点三　蛋白质的结构及其多样性
必备知识·夯实双基
1．蛋白质的结构层次
2．脱水缩合的过程
(1)过程①名称：_脱水缩合__。
(2)物质②名称：_二肽__。
(3)结构③名称：_肽键__。
3．蛋白质种类多样性的原因
在细胞内，组成蛋白质的氨基酸_数目__可能成千上万，氨基酸形成肽链时，其_排列顺序__千变万化，肽链的_盘曲、折叠方式及其形成的空间结构__千差万别，因此，蛋白质分子的结构极其多样。
4．蛋白质的变性
(1)概念：蛋白质变性是指蛋白质在某些_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改变和生物活性_丧失__的现象。
(2)应用：①鸡蛋、肉类煮熟后由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，易于被_蛋白酶__水解，因而易于消化。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。
活学巧练
1．含有两个肽键的化合物叫作二肽。( × )
2．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的。( × )
3．变性的蛋白质也能与双缩脲试剂发生紫色反应。( √ )
4．蛋白质变性是可逆的化学反应。( × )
深入探讨
氨基酸脱水缩合形成肽链
请结合脱水缩合过程，并参考如下多肽链的模式图分析：
1．肽链形成过程中，失去的水分子中氢和氧元素的来源分别是什么？
提示：氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
2．氨基酸、肽链、形成的水分子、肽键的数量关系是什么？
提示：氨基酸数－肽链数＝形成的水分子数＝肽键数。
3．肽链中还有没有游离的氨基和羧基？如果有，它们位于哪里？
提示：有。位于肽链的两端，R基中也可能有。
4．假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸形成1条肽链，则该多肽的相对分子质量是多少？若形成m条肽链呢？
提示：na－18(n－1)；na－18(n－m)。
课内探究·名师点睛
1．“两看”法分析多肽
2．理清蛋白质的变性和水解的区别
(1)变性：是由于高温、过酸、过碱、重金属盐等因素导致的蛋白质的空间构象发生了不可逆的变化，肽链变得松散，丧失了生物活性，但是肽键一般不断裂。
(2)水解：在蛋白酶作用下，肽键断裂，蛋白质分解为短肽和氨基酸。水解和脱水缩合的过程相反。
典例剖析
典例3 蛋白质功能的多样性取决于蛋白质结构的多样性，以下关于蛋白质结构的说法，正确的是( C )
A．每种蛋白质分子都是由21种氨基酸组成
B．一个蛋白质分子只能由一条肽链构成
C．相同种类、数目的氨基酸组成的蛋白质可能不同
D．相同种类和数目的氨基酸只能构成一种蛋白质
解析： 组成蛋白质的氨基酸有21种，但不是每种蛋白质的氨基酸都有21种，应该是小于或等于21种，A项错误；一个蛋白质分子可由一条或几条肽链构成，B项错误；相同种类、数目的氨基酸组成的蛋白质可能不同，C项正确；氨基酸的种类、数目相同的蛋白质，氨基酸的排列顺序和蛋白质的空间结构可能不同，因此不一定是相同的蛋白质，D项错误。
变式训练 下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是( B )
A．缬氨酸的R基是—C3H7，则它的分子式是C5H11O2N
B．分子式为C63H105O45N17S2的一条(非环状)多肽化合物中，最多含有肽键数目是17个
C．两个氨基酸脱水缩合过程中失去的H2O中的氧来源于羧基
D．10个氨基酸构成的一条多肽链至少有9个肽键，称为十肽
解析： 根据氨基酸分子结构通式可知，在氨基酸分子中除R基外，分子中含有的原子为C有2个、H有4个、O有2个、N有1个，因此缬氨酸的分子式是C5H11O2N，A项正确；氨基酸脱水缩合的过程中不会丢失N原子，若构成该蛋白质的氨基酸的侧链基团均不含N原子，则每个氨基酸只含1个N原子，与构成该蛋白的氨基酸的数量相同，该化合物分子中含有17个N原子，则最多有17个氨基酸参与构成该肽链，则最多含有肽键数目是16个，B项错误；氨基酸脱水缩合的过程中，失去的H2O是由羧基提供的羟基和氨基提供的氢组成的，因此两个氨基酸脱水缩合过程中失去的H2O中的氧来源于羧基，C项正确；10个氨基酸构成的多肽称为十肽，10个氨基酸构成的一条多肽链至少有10－1＝9个肽键，D项正确。
蛋白质合成(水解)过程中的相关计算
1．链状多肽基团数和相对分子质量的计算
(1)肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
(2)氨基数＝肽链数＋R基中含有的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。
(3)羧基数＝肽链数＋R基中含有的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。
(4)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数×各氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。
2．链状多肽中各原子数的计算
(1)碳原子数＝氨基酸数×2＋R基上的碳原子数。
(2)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去水分子数×2－二硫键数×2。
(3)氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去水分子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数。
(4)氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
3．一条或多条肽链的蛋白质的相关计算
假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链。
形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量
1 n－1 n－1 至少1个 至少1个 na－18(n－1)
m n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18(n－m)
4．脱水缩合计算提醒
(1)环状多肽：氨基酸数＝肽键数＝脱去水分子数。
(2)若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑每形成1个二硫键要脱去2个H。
(3)由于R基上的碳原子数不好确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数的计算为突破口。
典例4 (2023·四川宜宾高一期末)某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如下图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是( C )
A．该五十肽脱掉4个丙氨酸得到的几种有机物比原五十肽增加了8个氧原子
B．若将得到的5个氨基酸缩合成五肽，则有5种不同的氨基酸序列
C．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4分子水
D．新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基
解析： 据图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，有8分子水参与，故该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子，A正确；得到的5个氨基酸，其中有4个是丙氨酸，故这5个氨基酸缩合成5肽，可有5种不同的氨基酸序列，B正确；这4条多肽链若重新连接成一条长链，需要形成3个肽键，脱去3分子水，C错误；每条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基，D正确。故选C。
1．下列关于人体内氨基酸的叙述，正确的是( B )
A．氨基酸的组成元素只有C、H、O、N
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．酪氨酸属于构成蛋白质的一种氨基酸，因为它含有氨基和羧基
D．人体内的氨基酸都必须从饮食中获取
解析：在人体中，氨基酸至少含有C、H、O、N4种元素，有的还含有S。氨基酸的种类取决于R基的种类。酪氨酸属于蛋白质的基本单位之一，并不单单是因为它含有氨基和羧基，还得满足有一个氨基和一个羧基连接在同一个C原子上。人体内的氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸，前者必须从饮食中获取，后者可以在细胞内合成。
2．如图为由30个氨基酸组成的多肽链，经加工，第1位甲硫氨酸被切除，第16与17位氨基酸之间的肽键被切断并生成两条多肽链，两条多肽链通过二硫键相连。有关此过程的说法错误的是( A )
A．加工过程中，氧原子数目增加1个
B．经加工，比原多肽链增加了1个氨基和1个羧基
C．此加工过程是在内质网中进行的
D．此多肽链的合成过程生成了29个水分子、加工过程消耗了2个水分子
解析：加工过程减少了1个肽键(含1个氧)，另1个肽键(含1个氧)被水解，生成1个羧基(含2个氧)和1个氨基，所以氧原子数没变；此多肽链的合成过程生成了29个肽键，形成29个水分子，加工过程水解了2个肽键，消耗了2个水分子。
3．(2023·甘肃省临夏县中学高一期末)某致病细菌分泌的外毒素，为无色细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等，以致死亡。该外毒素为环状肽，其结构简式如下图所示：
请据图分析并回答问题：
(1)该化合物中含有_0__个氨基，_0__个羧基。
(2)该化合物是由_7__个氨基酸组成的。
(3)组成该化合物的氨基酸有_5__种，其中有_3__个氨基酸的R基相同，这个R基是_—CH3__。
(4)该化合物称为_环状七__肽化合物，含有_7__个肽键。
(5)该化合物具有10个氧原子，其中_7__个位于肽键上，_3__个位于R基上。
(6)该外毒素在环状肽形成过程中相对分子质量减少了_126__。
解析：根据肽键的结构，可以找到图中有7个肽键，且该化合物是首尾相连的结构，故能够确定是环状七肽，接着再确定每个氨基酸的R基团。(1)该化合物为环状肽，组成它的氨基酸的R基团上均不含氨基和羧基，因而该化合物含有0个氨基和0个羧基。(2)该化合物共有7个肽键，由于其为环状肽，所以共有7个氨基酸组成。(3)分析组成该环状肽的7个氨基酸的R基团，发现其中有3个氨基酸的R基团是相同的，都是—CH3，所以构成该化合物的氨基酸只有5种。(4)该环状肽有7个氨基酸组成，所以是环状七肽，共含有7个肽键。(5)该环状七肽，共具有7个肽键，而每个肽键中均含有一个氧原子，因而其含有的10个氧原子，有7个位于肽键上，剩下的3个只能位于R基团上。(6)该环状七肽具有7个肽键，形成时失去了7个水分子，因而形成过程相对分子量减少了7×18＝126。本章整合
1．(2022·全国甲卷改编)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是( B )
A．细胞中有以无机离子形式存在的钙
B．人体内Ca2＋都以化合物形式存在
C．适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收
D．人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象
解析： 细胞中有以无机离子形式存在的钙，也有以化合物形式存在的钙(如CaCO3)，A正确；B错误；维生素D能有效地促进人体肠道对钙和磷的吸收，故适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收，C正确；哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2＋，Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状，D正确。
2．(2022·湖南卷改编)胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列叙述正确的是( C )
A．胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中
B．皮肤表面涂抹的胶原蛋白可被直接吸收
C．胶原蛋白的形成与脱水缩合有关
D．胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高
解析： 蛋白质的氮元素主要存在于肽键中，A错误；胶原蛋白为生物大分子物质，涂抹于皮肤表面不能被直接吸收，B错误；胶原蛋白的形成会形成肽键，与脱水缩合有关，C正确；由题胶原蛋白非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，而人体需要从食物中获取必需氨基酸，非必需氨基酸自身可以合成，衡量蛋白质营养价值的高低主要取决于所含必需氨基酸的种类、数量及组成比例，因此不能说明胶原蛋白比蛋清蛋白的营养价值高，D错误。
3．(2021·全国甲卷)已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸，都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是( C )
A．①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的
B．③④⑤都是生物大分子，都以碳链为骨架
C．①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体
D．④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质
解析：酶和激素的化学本质并非全是蛋白质，A错误；脂质不属于大分子化合物，而部分激素的化学本质和脂肪属于脂质，B错误；酶、抗体、核酸都是由含氮单体连接而成多聚体，C正确；人体细胞内的主要能源物质是糖类，D错误。
4．(2020·全国Ⅰ卷，改编)病毒警示人们要养成良好的生活习惯，提高公共卫生安全意识。下列相关叙述错误的是( B )
A．戴口罩可以减少病原微生物通过飞沫在人与人之间的传播
B．病毒能够在餐具上增殖，用食盐溶液浸泡餐具可以阻止病毒增殖
C．高温可破坏病原体蛋白质的空间结构，煮沸处理餐具可杀死病原体
D．生活中接触的物体表面可能存在病原微生物，勤洗手可降低感染风险
解析：戴口罩可以减少飞沫引起的病毒传播，可以在一定程度上预防新冠病毒，A正确；病毒只能依赖于活细胞才能存活，不能在餐具上增殖，B错误；煮沸可以破坏病原体蛋白质的空间结构，进而杀死病原体，C正确；手可能接触到病毒，勤洗手可以洗去手上的病原体，降低感染风险，D正确。故选B。
5．(2020·天津卷)组成下列多聚体的单体的种类最多的是( A )
A．血红蛋白　　　　　　　　 B．DNA
C．淀粉 D．纤维素
解析：血红蛋白属于蛋白质，构成蛋白质的单体是氨基酸，约有21种；组成DNA的单体是脱氧核苷酸，有4种；组成淀粉和纤维素的单体是葡萄糖，所以单体种类最多的是血红蛋白。故选A。
6．(2020·天津卷)下列关于细胞中生物大分子的叙述，错误的是( B )
A．碳链是各种生物大分子的结构基础
B．糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子
C．细胞利用种类较少的小分子脱水合成种类繁多的生物大分子
D．细胞中生物大分子的合成需要酶来催化
解析：生物大分子都是以碳链为基本骨架，A正确；糖类中的单糖、二糖和脂质不属于生物大分子，B错误；细胞中利用种类较少的小分子(单体)脱水缩合成种类繁多的生物大分子(多聚体)，如许多氨基酸分子脱水缩合后通过肽键相连形成蛋白质，C正确；生物大分子的合成过程一般需要酶催化，D正确。故选B。
7．(2020·北京卷改编)蛋白质和DNA是两类重要的生物大分子，下列对两者共性的概括，不正确的是( D )
A．组成元素含有C、H、O、N
B．由相应的基本单位构成
C．前者具有不同的空间结构，后者具有相同的空间结构
D．二者变性后均能复性
解析：蛋白质的基本组成元素是C、H、O、N，DNA的基本组成元素是C、H、O、N、P，故两者组成元素都含有C、H、O、N，A正确；蛋白质的基本组成单位是氨基酸，DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，两者都由相应的基本单位构成，B正确；蛋白质具有多种多样的空间结构，DNA具有相同的空间结构，C正确；蛋白质变性后不能复性，DNA变性后能复性，D错误。故选D。
8．(2020·浙江卷改编)下列关于生物体中有机物的叙述，正确的是( B )
A．淀粉的单体是蔗糖
B．胆固醇是人体所需的物质
C．蛋白质是生物体内重要的贮能物质
D．人细胞中储存遗传信息的物质是RNA
解析：淀粉的单体是葡萄糖，A错误；胆固醇是动物细胞膜的重要成分，是人体所需的物质，B正确；糖类和脂肪是生物体内重要的贮能物质，C错误；人细胞中储存遗传信息的物质是DNA，D错误。故选B。第1节　细胞中的元素和化合物
课标要求
1．说出组成细胞的主要元素。
2．尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。
3．认同生命的物质性。
核心素养
1．生命观念——物质与能量观：生物体是由元素和化合物组成的。
2．科学思维——归纳与概括：从元素的种类、含量等方面总结组成细胞的元素。
3．科学探究——通过对检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的学习形成科学探究的学科素养。
知识点一　组成细胞的元素和化合物
必备知识·夯实双基
1．生物界与非生物界的统一性和差异性
(1)统一性：组成生物体的各种元素在_无机自然界__中都能找到。
(2)差异性：细胞中各种元素的_相对含量__与无机环境的大不相同。
2．元素的种类和含量
(1)元素
(2)含量：_C、H、O、N__含量很高。
3．组成细胞的化合物
组成细胞的化合物 种类 无机化合物：_水__、_无机盐__
有机化合物：主要有糖类、脂质、_蛋白质__、_核酸__等
含量 最多的化合物是_水__
最多的有机化合物是_蛋白质__
活学巧练
1．组成地壳的元素在细胞中都能找到。( × )
2．细胞中含量很少的元素都是微量元素。( × )
3．大量元素和微量元素的划分依据是其发挥生理作用的大小。( × )
4．沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水。( √ )
深入探讨
1．为什么说生物界与无机自然界具有统一性？请做一下简要分析。从进化的角度分析还能得出什么结论？
提示：生物界和无机自然界都是由化学元素组成的；组成细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的。从进化的角度可以推测出生命起源于无机自然界。
2．分析一下不同种生物及同一生物体的不同部位在元素组成上的差异。
提示：组成不同生物的化学元素种类基本相同，但各种元素的含量相差较大，如人与玉米、人与大肠杆菌；同一生物体不同部位细胞内元素的含量不相同，如人体甲状腺细胞内含I较多，红细胞内则含Fe较多。
课内探究·名师点睛
1．大量元素和微量元素
大量元素：含量占生物体总质量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
微量元素：含量占生物体总质量万分之一以下的元素，如Fe、Mn、B、Mo、Cu、Zn等。
知识贴士
微量元素和大量元素谐音记忆法
(1)微量元素：铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。
(2)大量元素：他(C)请(H)杨(O)丹(N)留(S)人(P)盖(Ca)美(Mg)家(K)。
拓展
组成细胞的元素如下图所示。
特别提醒：(1)大量元素和微量元素是依据自然界中生物的整体情况来划分的，具体到某一种生物中元素的含量可能有差别。
(2)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如人体内可能含Pb。
(3)微量元素在生物体内含量很少，但生理作用并不小。
2．组成细胞的化合物
组成细胞的化学元素大多以化合物的形式存在，组成细胞的主要化合物及其相对含量如下所示：
组成细胞的化合物
典例剖析
典例1 (2023·博爱县校级月考)茶叶生产在中国已有几千年的历史，下列关于茶叶的说法，错误的是( D )
A．茶叶细胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素
B．采摘的新鲜茶叶细胞中含量最多的有机物是蛋白质
C．茶叶细胞和人体细胞所含元素种类大致相同但含量差异很大
D．地壳与新鲜茶叶细胞中含量最多的元素都是氧，说明生物界与无机自然界具有统一性
解析：茶叶属于真核生物，故茶叶细胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素，A正确；采摘的新鲜茶叶细胞中含量最多的有机物是蛋白质，含量最多的化合物是水，B正确；茶叶细胞和人体细胞所含元素种类大致相同，但含量差异很大，C正确；组成生物体的化学元素在无机自然界中都存在，没有一种是生物所特有的，这能说明生物界与无机自然界具有统一性，D错误。故选D。
变式训练 生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。下列叙述正确的是( B )
A．若V和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表核酸
B．细胞干重和鲜重中含量最多的化合物分别是V和Ⅲ
C．医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和Ⅴ
D．上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅱ
解析： 根据题图可知，Ⅰ和Ⅱ分别代表无机化合物和有机化合物，若V代表蛋白质，Ⅵ代表脂质，则Ⅶ应代表核酸和糖类，A错误；在细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质(V)，在细胞鲜重中含量最多的化合物是水(Ⅲ)，B正确；医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别是NaCl和葡萄糖，它们分别属于Ⅳ(无机盐)、Ⅵ或Ⅶ(糖类)，而Ⅴ代表蛋白质，C错误；水中的氧原子含量最高，因此，氧原子含量最高的化合物是Ⅲ，D错误。
知识点二　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
必备知识·夯实双基
1．实验原理
根据有机物与某些化学试剂所产生的特定颜色反应，可检测生物组织中糖类、脂肪或蛋白质的存在。
(1)还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)＋_斐林__试剂→_砖红__色沉淀。
(2)脂肪＋_苏丹Ⅲ__染液→_橘黄__色。
(3)蛋白质＋_双缩脲__试剂→_紫色__。
2．实验步骤
(1)还原糖的鉴定
(2)脂肪的鉴定
(3)蛋白质的鉴定
活学巧练
1．西瓜、番茄等都含有较多的糖，因此可用于还原糖的鉴定。( × )
2．甘蔗富含糖，是做还原糖鉴定的理想材料。( × )
3．非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是溶液为无色。( × )
深入探讨
1．检测生物组织中的还原糖时，老硬的树皮和多汁的果实都适合作为实验材料吗？西瓜和梨哪个更适合作为实验材料？说出你的理由。
提示：老硬的树皮和多汁的果实中还原糖的量不同，一般选择多汁的果实进行检测。
梨更适合作实验材料。因为西瓜中的红色会影响实验结果的观察，所以梨更适合作实验材料。
2．鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用？
提示：因为斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。
3．鉴定蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？
提示：可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮盖实验中所产生的紫色，影响观察结果。
课内探究·名师点睛
实验中的四个注意点
(1)三个实验中都不宜选用有颜色的材料，否则会干扰实验结果。
(2)脂肪鉴定的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。
(3)蛋白质鉴定中，若用大豆作材料，必须提前浸泡；若用鸡蛋清作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗。
(4)物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。
典例剖析
典例2 下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是( C )
A．用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液
C．脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒
D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品的试管中，且现配现用
解析： 斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液的成分及质量浓度都相同，斐林试剂乙液和双缩脲试剂B液的成分相同但质量浓度不同，因此用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液不能直接用于蛋白质的鉴定，A错误；用斐林试剂鉴定可溶性还原糖时，应将甲液和乙液等量混合均匀后再加入待测组织样液中，B错误；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，应先加A液，再滴加B液，D错误。
变式训练 下列关于可溶性还原糖、蛋白质和脂肪检测实验的叙述，正确的是( D )
A．常用番茄、苹果等组织样液作为检测植物组织内还原糖的实验材料
B．脂肪检测中观察花生子叶切片细胞间不可能出现橘黄色小颗粒
C．脂肪检测中50%的酒精是为了溶解组织中的油脂
D．蛋白质检测中加入的0.1 g/mL NaOH溶液可为反应提供碱性环境
解析：斐林试剂可用于检测还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色(沉淀)，番茄的红色会影响实验结果，A错误；切片时，被破坏的子叶细胞会释放出少量脂肪，细胞间会出现橘黄色小颗粒，B错误；脂肪检测中加入50%的酒精，其主要作用是洗去浮色，C错误；蛋白质在碱性环境中和铜离子反应产生紫色络合物，蛋白质检测中加入的0.1 g/mL NaOH溶液可为反应提供碱性环境，D正确。
斐林试剂和双缩脲试剂的异同
比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂
不同点 使用方法 甲液和乙液混合均匀后即可使用，且现配现用 使用时先加A液再加B液
显色反应条件 需水浴加热 不需加热即可反应
反应原理 还原糖中的醛基或酮基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被还原为Cu2O 具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成络合物
颜色变化 出现砖红色沉淀 样液变紫色
浓度 乙液CuSO4溶液的质量浓度为0.05 g/mL B液CuSO4溶液的质量浓度为0.01 g/mL
相同点 都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH溶液的质量浓度都是0.1 g/mL
典例3 (2023·新泰模拟)某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如图)，下列叙述正确的是( A )
A．在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好
B．在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是促进还原糖的显色反应
C．用于该实验检测的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同
D．由于斐林试剂不稳定，在使用斐林试剂时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液
解析：苹果果肉的颜色比植物叶片浅，所以在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好，A正确；在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是使研磨充分，B错误；斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的浓度不同，C错误；在使用斐林试剂时应将等量NaOH和CuSO4溶液混匀后加入组织样液，D错误。
学霸记忆
1．组成细胞的20多种化学元素中，C、H、O、N的含量最多。
2．组成细胞的化合物中占鲜重最多的是水，占干重最多的是蛋白质。
3．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。
4．脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色
5．蛋白质与双缩脲试剂能发生紫色反应。
1．(2023·湖北高二期末)下列有关组成细胞的化学元素的叙述，正确的是( B )
A．组成细胞最基本的元素是氮
B．活细胞内含量最多的元素是氧
C．Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的
D．微量元素对于生物体来说可有可无
解析：组成细胞最基本的元素是碳，A错误；活细胞内由于水的含量最高，含量最高的元素是氧，B正确；Zn属于微量元素，C错误；微量元素含量虽少，但是对于生物体来说同样具有重要的作用，D错误。故选B。
2．沙蜥是一种生活在沙漠中的动物，其体内含量最多的化合物是( D )
A．蛋白质 B．脂质
C．糖类 D．水
解析：沙蜥是一种生活在沙漠中的动物，其体内含量最多的化合物是水，蛋白质是含量最多的有机物，脂质含量较少，糖类含量最少，故D正确，A、B、C错误。 故答案为D。
3．现有无标签的新制蔗糖溶液、淀粉酶溶液、稀蛋清溶液、葡萄糖溶液各一瓶，某兴趣小组尝试用双缩脲试剂(A液：0.1 g/mL的NaOH溶液；B液：0.01 g/mL的CuSO4溶液)、斐林试剂和淀粉溶液对四瓶溶液进行检测，设计方案如下。回答问题：
(1)用双缩脲试剂将上述四种溶液区分为两组，其中不发生颜色反应的一组是_葡萄糖溶液__和_蔗糖溶液__。用双缩脲试剂检测时，应先加入_A液__(填“A液”或“B液”)。
(2)用_斐林试剂__(填所给试剂名称)区分不发生颜色反应的一组溶液。
(3)进一步区分(1)中发生颜色反应的一组溶液的方法及流程：
①将_淀粉溶液__分别与发生颜色反应的两种溶液混合；
②到时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，水浴加热；
③观察到出现砖红色的溶液是_淀粉酶溶液__，另一种溶液是_稀蛋清溶液__。
解析：(1)用双缩脲试剂检测将题中四种溶液区分为两组，一组是稀蛋清溶液和淀粉酶溶液，其成分是蛋白质，用双缩脲试剂检测产生紫色反应；一组是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，用双缩脲试剂检测不会发生颜色反应。使用双缩脲试剂检测蛋白质时，应先加A液，造成碱性环境，再加B液。
(2)葡萄糖溶液和蔗糖溶液这两种物质可以使用斐林试剂检测，葡萄糖属于还原糖，产生砖红色沉淀，蔗糖溶液不会发生颜色反应。
(3)发生显色反应的一组是稀蛋清溶液和淀粉酶溶液，向两种溶液中滴加等量的淀粉溶液，淀粉酶可以将淀粉分解为还原糖，使用斐林试剂检测，在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀，不发生反应的一组是稀蛋清溶液。第5节　核酸是遗传信息的携带者
课标要求
1．简述核酸的结构和功能。
2．结合核酸的基本单位和化学成分比较DNA和RNA的异同点。
核心素养
1．生命观念——通过对核酸的学习，建立生命的物质性的观点。
2．科学思维——归纳概括核酸种类、核苷酸种类与含氮碱基种类与生物种类的关系。
知识点一　核酸的种类、分布及其组成
必备知识·夯实双基
1．种类：一类是脱氧核糖核酸，简称_DNA__；另一类是_核糖核酸__，简称RNA。
2．分布：真核细胞的DNA主要分布于_细胞核__中，_线粒体、叶绿体__内也含有少量的DNA。RNA主要分布于_细胞质__中。
3．核酸是由核苷酸连接而成的长链
(1)核酸的基本组成单位——核苷酸
①组成
_磷酸__五碳糖_含氮的碱基__　　核苷酸
②种类
a．脱氧核苷酸：构成_DNA__的基本单位。
b．核糖核苷酸：构成_RNA__的基本单位。
(2)DNA和RNA的区别
①分子组成的不同
a．DNA的五碳糖是_脱氧核糖__，而RNA的五碳糖则是核糖。
b．DNA特有的碱基是_胸腺嘧啶(T)__，而RNA特有的则是_尿嘧啶(U)__。
②分子结构的不同
DNA是由_脱氧核苷酸__连接而成的，一般由_两__条链构成，RNA则是由_核糖核苷酸__连接而成的，一般由_一__条链构成。
(3)通过DNA指纹获得遗传信息的根本原因
生物的遗传信息储存在_DNA分子__中，而且每个个体的_DNA的脱氧核苷酸序列__各有特点(特异性)。
(4)核酸的多样性及功能
①多样性的原因：核苷酸_数目__不同和_排列顺序__多样。
②功能
a．核酸是细胞内携带_遗传信息__的物质。
b．核酸在生物体的_遗传、变异__和_蛋白质的生物合成__中具有极其重要的作用。
活学巧练
1．真核细胞的RNA只分布在细胞质中。( × )
2．真、原核细胞内均有两种核酸。( √ )
3．核酸分子中，五碳糖：磷酸∶含氮碱基＝1∶1∶1。( √ )
4．构成DNA的脱氧核苷酸有4种，构成RNA的核糖核苷酸有4种。( √ )
5．DNA中遗传信息的多样性主要取决于脱氧核苷酸的种类。( × )
深入探讨
1．核酸由哪些元素组成？N、P分别存在于核酸分子的哪个基团中？
提示：核酸由C、H、O、N、P组成，N存在于含氮碱基中，P存在于磷酸中。
2．尝试分析核酸在不同生物中的分布状况。
病毒核酸为_DNA或RNA__，位于病毒的内部。
3．比较真核生物、原核生物及病毒的核酸类型，并完成表格。
项目 核酸 遗传物质
类型 核苷酸种类 碱基种类 类型 核苷酸种类 碱基种类
细胞生物 真核生物 DNA和RNA _8__ _5__ DNA 4 4
原核生物 DNA和RNA 8 5 _DNA__ _4__ _4__
非细胞生物(病毒) DNA病毒 DNA 4 4 _DNA__ _4__ _4__
RNA病毒 RNA _4__ _4__ RNA 4 4
4.DNA、RNA初步水解的产物和彻底水解的产物分别是什么？
提示：核酸初步水解的产物和彻底水解的产物不同。
物质 初步水解的产物 彻底水解的产物
DNA 脱氧核苷酸 脱氧核糖、磷酸、4种碱基(A、T、C、G)
RNA 核糖核苷酸 核糖、磷酸、4种碱基(A、U、C、G)
课内探究·名师点睛
1．DNA与RNA的比较
比较项目 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
基本单位 名称 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种)
结构图
组成 无机酸 磷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶)
一般结构 两条核苷酸链 一条核苷酸链
分布 主要在细胞核，线粒体、叶绿体也含有少量 主要在细胞质
2.有关核酸的四个误区
(1)误认为真核生物细胞中只有DNA。真核生物细胞一般都有DNA和RNA，但遗传物质都是DNA。
(2)误认为核酸初步水解产物和彻底水解产物相同。核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是磷酸、五碳糖和碱基。
(3)误认为遗传信息只储存在DNA中。遗传信息并不只储存在DNA中，少数病毒的遗传信息储存在RNA中。
(4)误认为两种核苷酸不同一定是碱基不同。两种核苷酸不同，可能是碱基不同，也可能是五碳糖不同，还可能是碱基和五碳糖都不同。
典例剖析
典例1 下列关于核酸的说法错误的是( A )
A．DNA病毒中脱氧核糖的组成元素是C、H、O、N、P
B．由A、G、T、U四种碱基参与合成的核苷酸有6种
C．真核细胞和原核细胞的遗传物质都是DNA
D．核酸的多样性取决于核苷酸的种类、数目及排列顺序
解析： DNA含有的脱氧核糖属于糖类，其组成元素只有C、H、O，A错误；DNA中含有的碱基是A、C、G、T，RNA中含有的碱基是A、C、G、U，所以由A、G、T、U四种碱基参与合成的核苷酸有3种脱氧核苷酸和3种核糖核苷酸，共6种，B正确；核酸是遗传信息的携带者，真核细胞和原核细胞的遗传物质都是DNA，C正确；不同的核酸分子，核苷酸的种类、数目及排列顺序不同，因此核酸分子具有多样性，D正确。
变式训练 (2023·河南焦作高一期末)19世纪20年代，科学家发现核酸是由4种不同的碱基及五碳糖、磷酸组成的，其单体是核苷酸。如图为一条核苷链的结构示意图，下列叙述正确的是( D )
A．图中的碱基G和C之间可形成3个氢键
B．图中结构a的名称为鸟嘌呤脱氧核苷酸
C．形成化学键③需要酶参与，该过程中没有水产生
D．一条核苷酸链中，每个碱基只与一个五碳糖相连
解析： 氢键存在于两条链的碱基对之间，同一条链的两个碱基之间没有氢键，A错误；图中结构a的名称为鸟嘌呤脱氧核苷酸或鸟嘌呤核糖核苷酸，B错误；形成化学键③需要酶参与，该过程中有水产生，C错误；据图分析可知，一条核苷酸链中，每个碱基只与一个五碳糖相连，D正确。故选D。
知识点二　生物大分子以碳链为骨架
必备知识·夯实双基
1．单体和多聚体
生物大分子是由许多基本单位连接而成的，这些基本单位称为_单体__，这些生物大分子又称为单体的多聚体。
单体(基本单位) 多聚体(生物大分子)
单糖 多糖
氨基酸 蛋白质
核苷酸 核酸
2.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，由许多单体连接成多聚体。
3．_碳__是生命的核心元素。
4．细胞是由化学元素和化合物构成的
(1)_多糖、蛋白质、核酸__等生物大分子以碳链作为基本骨架。
(2)_糖类和脂质__提供了生命活动的重要能源。
(3)_水和无机盐__与其他物质一起，共同承担着构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。
(4)细胞中的化合物，_含量和比例__处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。
特别提醒：脂肪不属于生物大分子是因为脂肪类化合物是由甘油和脂肪酸结合而成的，而且脂肪的分子量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多，一般不称其为生物大分子。
活学巧练
1．构成生物大分子的单体在排列顺序上并不都具有多样性。( √ )
2．由基本单位葡萄糖组成的生物大分子都是植物细胞壁的主要成分。( × )
3．多聚体最终水解的产物不一定是单体。( √ )
深入探讨
1．请根据元素组成判断细胞内的有机物种类。
(1)只含C、H、O→_糖类、脂肪或固醇类__。
(2)除C、H、O、N外，有的还含有S→_蛋白质__。
(3)只含有C、H、O、N、P→_磷脂或核酸等__。
2．组成细胞的化合物，具有物种特异性的物质有哪些？
提示：具有物种特异性的物质是蛋白质和核酸。
3．核酸和多糖都是由单体组成的多聚体，为什么核酸能储存遗传信息而多糖不能？尝试从二者的分子组成角度进行分析。
提示：每种核酸都由四种核苷酸组成，可通过核苷酸的排列顺序储存大量遗传信息；而淀粉、糖原和纤维素等多糖的单体均为葡萄糖，排列顺序不具有多样性，无法储存大量遗传信息。
课内探究·名师点睛
生物大分子的连接方式判断
(1)若该图为一段肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示“”结构，在人体中的3的种类最多可达21种。
(2)若该图为一条核苷酸链结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸，3表示含氮碱基。
典例剖析
典例2 生物大分子通常是由一定的基本结构单位，按一定的排列顺序和连接方式形成的多聚体，如图所示为某多聚体的结构示意图，下列表述正确的是( B )
A．若该图为一段肽链的结构模式图，则1表示肽键，2表示中心碳原子，3的种类约有20种
B．若该图为一段RNA的结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有4种
C．若该图为一段单链DNA的结构模式图，则1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，3的种类有4种
D．若用该图表示多糖的结构模式图，其中淀粉、纤维素和糖原的单体连接方式是相同的
解析： 如果题图表示肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，3表示R基，2表示肽键，A错误；如果题图表示RNA结构模式图，则1表示核糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基(有4种)，B正确；如果题图表示单链DNA结构模式图，则1应表示脱氧核糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基(有4种)，C错误；淀粉、纤维素和糖原都是由葡萄糖组成的，但连接方式不同，D错误。
变式训练 碳元素是组成生物体的主要元素之一，“碳是生命的最基本、最核心的元素”，这种说法的主要依据是( C )
A．每种生物大分子中碳元素的含量都最高
B．几乎每一类生物大分子都含有C、H、O三种元素
C．以碳链为骨架的生物大分子构成了细胞的基本框架
D．作为生物体内主要能源物质的糖类又称“碳水化合物”
解析： 构成细胞生命大厦基本框架的是生物大分子，生物大分子包括多糖、蛋白质、核酸等，这些有机物都是以碳链为基本骨架的，这就是“碳是生命的最基本、最核心的元素”的主要依据。
1．蛋白质和核酸的区别与联系
蛋白质 核酸
元素组成 主要由C、H、O、N组成，有的可能含S、P 只含C、H、O、N、P5种元素
组成单位 氨基酸 核苷酸
单体结构通式 1分子磷酸＋1分子五碳糖＋1分子含氮碱基
分子多样性的原因 由于氨基酸的种类、数量、排列顺序，肽链的数目、盘曲、折叠方式不同，蛋白质分子多种多样 由于DNA(或RNA)分子中4种脱氧核苷酸(核糖核苷酸)的数量、排列顺序不同，DNA(或RNA)呈现出多样性
主要功能 结构物质：胶原蛋白、肌球蛋白等 ①是生物的遗传物质；②与生物的遗传变异和蛋白质的生物合成有关
功能物质：①运输，如血红蛋白、载体；②催化，如大多数酶；③免疫，如抗体；④调节，如胰岛素、生长激素
能源物质：可以被氧化分解放能，产物有尿素、CO2和H2O等
联系 ①核酸在蛋白质的合成中起控制作用；②核酸的合成需要酶(蛋白质)的参与；③DNA的多样性蛋白质的多样性生物的多样性
典例3 (2022·陕西榆林市高一期末)如图表示有关生物大分子的简要概念图，下列叙述正确的是( C )
A．若B为葡萄糖，则C在动物细胞中可能为乳糖
B．若C为RNA，则B为核糖核苷酸，A为C、H、O、N
C．若C具有催化、运输、调节、免疫等功能，则B可能为氨基酸
D．若B为脱氧核苷酸，则C只存在细胞核中
解析： 若B为葡萄糖，则C是多糖，常见的多糖有淀粉、纤维素和糖原，其中淀粉和纤维素是植物多糖，糖原是动物多糖。乳糖是动物细胞中的二糖，由葡萄糖和半乳糖组成，不是生物大分子，A错误；若C为RNA，则B为核糖核苷酸，其元素组成A是C、H、O、N、P，B错误；若C具有催化、运输、调节、免疫等功能，说明C是蛋白质，组成蛋白质的单体是氨基酸，C正确；若B为脱氧核苷酸，则C是DNA，C可以存在于叶绿体、线粒体、细胞核中，D错误。故选C。
2．DNA、RNA、蛋白质的水解产物和代谢产物
基本单位 初步水解产物 彻底水解产物 代谢产物
DNA 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸(4种) 磷酸、脱氧核糖、碱基(A、T、C、G) CO2、H2O、含N废物
RNA 核糖核苷酸 核糖核苷酸(4种) 磷酸、核糖、碱基(A、U、C、G) CO2、H2O、含N废物
蛋白质 氨基酸 多肽 氨基酸 CO2、H2O、尿素
知识延伸
蛋白质、核酸的结构及种类具有物种差异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来判断不同物种间的亲缘关系；可以利用DNA的特异性，通过DNA鉴定技术协助侦破刑事案件或进行亲子鉴定。
典例4 下列说法正确的是( A )
A．叶肉细胞中碱基、核苷酸、五碳糖种类分别是5种、8种和2种
B．大肠杆菌细胞中含有碱基A、T、G、C的核苷酸共4种
C．组成核酸的基本单位是核糖核苷酸
D．艾滋病病毒的遗传物质在彻底水解后得到的化学物质为脱氧核苷酸
解析： 叶肉细胞中含RNA和DNA，所以碱基、核苷酸、五碳糖种类分别是5种、8种和2种，A项正确；大肠杆菌细胞中既含有DNA，又含有RNA，故含有碱基A、T、G、C的核苷酸共7种，B项错误；组成核酸的基本单位是核苷酸，C项错误；艾滋病病毒的遗传物质为RNA，初步水解产物为核糖核苷酸，彻底水解产物为核糖、含氮碱基和磷酸，D项错误。
学霸记忆
1．核酸的基本组成单位是核苷酸，一分子核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
2．DNA和RNA共有的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)是DNA特有的碱基，尿嘧啶(U)是RNA特有的碱基。
3．多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子，都以碳链为骨架。
1．(2022·江苏高一期末)下列物质常被公安机关用于罪犯鉴定的是( A )
A．DNA B．糖类
C．蛋白质 D．脂质
解析：DNA是人体的遗传物质。每个特定的个体其DNA分子中具有特定的碱基排列顺序，故可以进行DNA比对，DNA相似性越大，犯罪嫌疑越大，A正确；人体的糖类、(同种)蛋白质和脂质没有个体差异，不能用于罪犯鉴定，B、C、D错误；故选A。
2．如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是( D )
A．DNA与RNA的不同点只体现在②处
B．若②为核糖，则③可以是胸腺嘧啶
C．在人类免疫缺陷病毒中核苷酸共有8种
D．人体内的③有5种，②有2种
解析： 图中①②③分别是磷酸、五碳糖、含氮碱基，DNA与RNA的不同点体现在②③两处，A错误；若②为核糖，则③可以是A、U、C、G，但不可能是T(胸腺嘧啶)，B错误；人类免疫缺陷病毒是RNA病毒，只含有一种核酸，4种核苷酸，C错误；人体内有2种核酸，故有2种②和5种③，D正确。
3．下图为某种核苷酸(已知图甲的右上角部分为腺嘌呤)和某核苷酸链(图乙)示意图，请据图回答问题：
(1)图甲中该核苷酸的名称为_腺嘌呤核糖核苷酸__，该核苷酸是构成哪一种核酸的基本原料？_RNA__。
(2)请指出图甲中哪一位置上的氧去掉后便可成为合成细菌遗传物质的基本原料：_③__(填序号)。
(3)图乙中1、2、3的中文名称分别是_磷酸__、_脱氧核糖__、_胞嘧啶__。
(4)通常由图乙中_2__条图示的核苷酸链构成一个_DNA__分子。
(5)在豌豆的叶肉细胞中，由A、C、T、U 4种碱基参与构成的核苷酸共有_6__种。
解析：(1)根据③判断该核苷酸的五碳糖是核糖，因此名称为腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。
(2)细菌的遗传物质是DNA，基本原料是脱氧核苷酸，应去掉③中的氧。
(3)图乙中1、2、3分别为磷酸、脱氧核糖、胞嘧啶。
(4)图乙中含有T，为DNA分子的一条链，DNA分子一般含有两条链。
(5)豌豆的叶肉细胞中含有DNA和RNA，因此A、C分别参与构成两种核苷酸，T、U各自参与构成一种核苷酸，共6种核苷酸。第2节　细胞中的无机物
课标要求
1．简述水在细胞中的存在形式和作用。
2．说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
核心素养
1．生命观念——通过对组成细胞的水和无机盐的学习，建立生命物质性的观点。
2．科学思维——通过概括水与细胞代谢的关系形成科学的思维方式。
3．科学探究——通过探究无机盐功能的技能训练培养科学探究能力。
知识点一　细胞中的水
必备知识·夯实双基
1．水的含量
(1)在构成细胞的各种化学成分中，水一般占 60%～95%　。
(2)生物种类不同，含水量_不同__。
(3)生物体在不同的生长发育期，含水量_不同__。
2．水的特性
(1)水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合，因此，水是_良好的溶剂__。
(2)水分子之间形成氢键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水保持液体状态，具有_流动性__。
(3)氢键的存在使水具有较高的_比热容__，使水的温度相对不易发生改变。
3．水的存在形式和功能
存在形式 自由水 结合水
含义 细胞中绝大部分以游离的形式存在，是可以_自由流动__的水 与细胞内_其他物质__相结合的水
功能 ①细胞内的_良好溶剂__ 是细胞结构的重要组成成分
②参与_生物化学反应__
③为细胞提供_液体__环境
④运送_营养物质__和代谢废物
含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5%
活学巧练
1．生物种类不同，含水量不同，如陆生生物含水量多于水生生物。( × )
2．生物的含水量与生长发育阶段有关，幼嫩组织的细胞中含水量高。( √ )
3．晒干的种子不含自由水。( × )
深入探讨
细胞中水的存在形式及其相互转化
1．刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储存，在这个过程中，种子丢失的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？
提示：该过程中种子丢失的主要是自由水，种子仍保留活性。
2．如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？
提示：该过程中种子丢失的主要是结合水，种子失去活性。
3．晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？
提示：在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。
4．越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，这表明自由水和结合水的含量与生物的抗逆性有什么关系？
提示：在一般情况下，结合水和自由水的比值越大，细胞抗逆性越强。
课内探究·名师点睛
1．水分子的结构及氢键示意图及理化特性的解读
2．自由水与结合水的相互转化
(1)条件：自由水：结合水。
(2)实例
①烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。
②水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。
典例剖析
典例1 图甲表示几种生物体内的含水量，图乙表示人体内有关组织或器官的含水量，下列有关叙述错误的是( D )
A．水生生物的含水量一般比陆生生物多
B．代谢旺盛的组织或器官含水量一般较多
C．生物体内含量最多的物质是水
D．血液中自由水与结合水之比大于1，而心脏中则相反
[解析]　水生生物的含水量一般高于陆生生物的含水量，A正确；代谢旺盛的器官一般含水量高，B正确；水是生物体中含量最多的物质，C正确；通过图示无法得出各器官中自由水与结合水的比例关系，但在生物体中自由水的含量要高于结合水的含量，D错误。
变式训练 (2023·天津红桥区高一期末)人们普遍认为，地球上最早的生命孕育在海洋中，生命从一开始就离不开水。下列关于水的说法错误的是( C )
A．水是极性分子，带电分子(或离子)易与水结合，因此水是一种良好的溶剂
B．由于氢键的存在，使水可以缓解温度的变化，有利于维持生命系统的稳定性
C．结合水主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，是细胞中水的主要存在形式
D．种子萌发时结合水与自由水的比值减小，细胞代谢增强
解析： 自由水是细胞中水的主要存在形式，结合水是细胞结构的重要组成成分，可与蛋白质、多糖等物质结合，赋予各种组织、器官一定的形状、硬度和弹性，C错误。
知识点二　细胞中的无机盐
必备知识·夯实双基
存在形式 大多数无机盐以_离子__形式存在，少数以化合物形式存在
含量 占细胞鲜重的 1%～1.5%　
功能 维持细胞和生物体的生命活动，如哺乳动物血液中_钙离子__含量太低，会出现抽搐等症状
维持细胞的_酸碱__平衡
组成细胞结构和复杂化合物，如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分
活学巧练
1．细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在。( √ )
2．Mg是构成血红素的元素。( × )
3．细胞中的无机盐可能以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。( √ )
深入探讨
1．足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，其原因是什么？
提示：随着汗液的排出而丢失了大量钙离子。
2．患急性肠炎，为什么静脉滴注0.9%的NaCl溶液？
提示：患急性肠炎的病人丢失了大量的水和无机盐，静脉滴注0.9%的NaCl溶液(即生理盐水)在补充水和无机盐的同时，维持细胞的渗透压，保证了细胞的形态和生命活动。
3．为什么大量出汗时应多喝淡盐水？
提示：大量出汗会排出过量的无机盐，导致体内的水盐平衡失调，故应多喝淡盐水。
课内探究·名师点睛
1．动物缺乏某种元素对应的症状
(1)缺Ca：引起抽搐，对于婴幼儿则会影响其发育，骨骼畸形；痉挛。Ca2＋的含量过多会导致肌无力。
(2)缺I：会影响甲状腺激素的合成，导致甲状腺肿大(俗称大脖子病)，婴幼儿缺碘会患呆小症。
(3)缺Fe：会影响血红蛋白的合成，导致缺铁性贫血症。
(4)缺Zn：会导致食欲降低，生长发育不良，生殖腺功能受影响。
(5)缺K：心律失常。
2．植物缺乏某种元素对应的症状
(1)缺Mg：会影响叶绿素的合成，影响光合作用。
(2)缺B：会影响花粉和花粉管的形成，油菜缺B时，“花而不实”。
(3)缺N：会产生老叶病症，常遍布整株，基部叶片干焦和死亡。
(4)缺P：会导致植株矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。
(5)缺K：会导致植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差。
典例剖析
典例2 为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是( D )
A．检测正常叶片中该矿质元素的含量
B．分析根系对该矿质元素的吸收过程
C．分析环境条件对该矿质元素吸收的影响
D．观察在完全培养液中去掉该矿质元素前后植株生长发育状况
解析： 判断元素是否是植物的必需元素通常用溶液培养法。在人工配制的完全培养液中，除去某种矿质元素，然后观察植物的生长发育情况：如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的元素；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育又恢复正常(症状消失)，说明该元素是植物生长必需的元素。
变式训练 (2023·江西吉安白鹭洲中学高一考试)下列有关无机盐的说法，错误的是( D )
A．菠菜中铁的含量较高，所以缺铁性贫血患者可以多吃些菠菜
B．含氮的无机盐能促进植物细胞的分裂和生长，使枝叶长得繁茂
C．人体与玉米植株相比，钙含量较高，主要原因是钙是人体骨骼、牙齿的重要组成成分
D．用含有少量钙的生理盐水灌注蛙心脏，蛙心脏可持续跳动数小时，否则不能维持收缩，说明钙盐为蛙心脏持续跳动提供能量
解析：用含有少量钙的生理盐水灌注蛙心脏，蛙心脏可持续跳动数小时，否则，蛙心脏则不能维持收缩，说明钙盐对维持蛙的生命活动具有重要作用，D错误。
1．自由水和结合水的功能验证
2．自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系
(1)图示
(2)曲线
(3)在生产中的应用
①种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量。
②种子储存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长储存时间。
③越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。
典例3 结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是( C )
A．曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线
B．曲线②可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化
C．曲线③可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，无机盐的相对含量变化
D．曲线①可以表示人从幼年到成年体内水含量的变化
解析： 随着人年龄的增长，体内自由水含量比例以及水的总含量逐渐下降；自由水与结合水比值越高，说明自由水相对含量越高，细胞代谢越旺盛；新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，水分减少，无机盐的相对含量升高。
1．科学家根据火星上发现流动的水痕迹和固态水等证据，推测火星上曾经或现在存在生命。下列关于细胞中水的叙述不正确的是( A )
A．结合水是细胞结构的重要组成成分，约占细胞全部水分的3/4
B．水是极性分子，是良好的溶剂，但细胞中不是所有物质都能溶于水
C．自由水可以流动，把营养物质或代谢废物运送到相应的地方
D．冬季雪松叶肉细胞内自由水与结合水的比值会降低，细胞代谢水平减弱，抗逆性增强
解析： 细胞中结合水约占细胞全部水分的4.5%，A错误；水是极性分子，带电分子或离子都能与它结合，许多物质溶于水，但脂类等非极性分子不溶于水，B正确。
2．下列关于无机盐的叙述，不正确的是( C )
A．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素不能合成
B．有的无机盐游离在水中维持细胞的pH
C．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在
D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
解析： 细胞中的无机盐大多数以离子形式存在，C错误。
3．如图是培育的长春冬小麦(品种“吉株”)在不同时期的含水量、自由水量、结合水量和呼吸速率随时间的变化情况。请据图回答下列问题：
(1)在9～12月，随着气温的不断下降，结合水的含量相对_提高__，由于结合水与亲水性物质结合而不易结冰，所以结合水含量的相对增加有利于增强冬小麦的抗_寒__性。
(2)大约从10月9日开始，冬小麦的呼吸速率_逐渐减弱__，植物细胞消耗的糖分减少，有利于糖分积累，这样提高了_细胞液__浓度，使冰点_降低__。
(3)在9～12月，自由水与结合水的比值不断_降低__，新陈代谢不断_减弱__。
解析：(1)在细胞中水的存在形式有两种：一是自由水，二是结合水；随着气温的不断下降，结合水的含量相对提高，这样可增强植物的抗寒性。
(2)呼吸速率降低，糖分的消耗减少，可提高细胞液的浓度，降低细胞的冰点。
(3)由图中可看出，在9～12月自由水与结合水的比值不断降低，自由水减少，新陈代谢不断减弱。

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