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第2课时　蛋白质的结构及其多样性
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.说明氨基酸形成多肽或蛋白质分子的过程。
2.分析蛋白质的结构多样性与功能多样性的关系，举例说明蛋白质的结构是与功能相适应的。 1.氨基酸通过脱水缩合的方式形成多肽。
2.蛋白质多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。
【主干知识梳理】
一、蛋白质的结构层次与脱水缩合
1．蛋白质的结构层次
2．脱水缩合的过程
(1)反应原理：一个氨基酸分子的_____与另一个氨基酸分子的_____相连接，同时脱去_________。
(2)过程①名称：_________。
(3)物质②名称：_____。
(4)结构③名称：_____。
氨基
羧基
一分子水
脱水缩合
二肽
肽键
二、蛋白质结构多样性的原因
1．蛋白质结构多样性的原因
(1)不同蛋白质含有的氨基酸______、_____、_________不同。
(2)肽链的盘曲、折叠方式及其形成的__________不同。
2．蛋白质结构与功能的关系
(1)蛋白质中_________________________________改变，就可能会影响其功能，如人类的镰状细胞贫血。
(2)蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的_________被破坏，从而导致蛋白质变性。
种类
数目
排列顺序
空间结构
氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构
空间构象
【教材微点发掘】
1．结合教材第30页“图2－11 某种胰岛素的二硫键示意图”回答有关问题：
(1)该胰岛素是由___条肽链构成的，含有___个二硫键。
(2)二硫键的形成过程表示为－SH＋－SH→2S＋2H，在该胰岛素形成过程中，共脱去了___个H。
2
3
6
2．血红蛋白是由4条多肽链组成的蛋白质。下页图展示了血红蛋白的水解和变性过程(教材第32页“与社会的联系”拓展)，回答相关问题：
(1)蛋白质变性和水解有什么区别？
提示：水解是蛋白质或者多肽中肽键断裂，分解为氨基酸的过程，和脱水缩合的过程相反。变性是蛋白质空间结构被破坏的过程，此过程肽键不断裂。
(2)食用熟鸡蛋比生鸡蛋更易于人体消化吸收，请分析其中的原因。
提示：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。
教材问题提示
思考·讨论
氨基酸怎样构成蛋白质
1．氨基酸脱水缩合形成二肽、三肽……多肽；一条肽链按照一定形态盘曲、折叠构成空间结构；多条肽链构成更为复杂的空间结构。
2．食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入人体细胞后，要脱水缩合形成二肽、三肽……多肽，由多肽链构成人体蛋白质。人体蛋白质与食物中的蛋白质不一样，其具有完成人体生命活动的结构和功能。
3．10个氨基酸能够组成2110条互不相同的长链。氨基酸的数目、种类、排列顺序的多样性，以及蛋白质具有复杂的空间结构，是蛋白质种类多种多样的原因。
新知探究(一)　氨基酸脱水缩合与蛋白质的形成
【探究·深化】
[情境质疑]
下面是氨基酸之间发生一系列反应形成血红蛋白的过程，结合教材内容完成以下探究。
(1)描述从氨基酸到蛋白质的形成过程：氨基酸→二肽→多肽→肽链盘曲、折叠→具有一定__________的蛋白质。
(2)参与脱水缩合的部分：两个相邻氨基酸，一个氨基酸____________
_____________________________。
(3)由2个氨基酸脱水缩合形成的化合物的名称是什么？其内含有多少个肽键？在形成过程中脱去多少分子水？
提示：二肽；1个；1个。
空间结构
氨基中的—H
和另一个氨基酸羧基中的—OH
(4)由n个氨基酸形成的含一条肽链的化合物名称是什么？共形成多少肽键，失去多少分子水？
提示：n肽；(n－1)个肽键；(n－1)个水分子。
(5)①若n个氨基酸形成m条肽链，则形成肽键数和失去水分子数分别是多少？
提示：肽键数为(n－m)个，失去水分数为(n－m)个。
②试总结形成肽键数与氨基酸数和肽链条数的关系。
提示：肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链条数。
(6)①一条肽链中至少含有多少个游离的—NH2和—COOH？若m条肽链呢？为什么是至少？
提示：各1个；各m个。因为R基中可能含有—NH2或—COOH。
②试总结蛋白质中至少含有游离氨基数和游离羧基数与肽链条数的关系。
提示：至少含有的游离氨基数或羧基数＝肽链条数。
[重难点拨]
1．氨基酸脱水缩合过程分析
(1)参与脱水缩合的部位：一个氨基酸氨基中的—H和另一个氨基酸羧基中的—OH。
(2)H2O中H和O的来源：H既来自氨基又来自羧基，O只来自羧基。
(3)—NH2和—COOH的数量和位置：一条肽链中至少含有一个游离的—NH2和一个游离的—COOH，分别位于肽链的两端，其余的—NH2和—COOH位于R基中。
2．蛋白质形成过程的有关计算规律
(1)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。
(2)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。
(3)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。
(4)氧原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。
(5)氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－2×脱去的水分子数。
(6)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条肽链或环状多肽：
(7)若蛋白质中含有二硫键(—S—S—)时，要考虑脱去氢的质量，每形成1个二硫键，脱去2个H。
形成的多肽 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条肽链 n－1 n－1 至少1个 至少1个 na－18(n－1)
m条肽链 n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18(n－m)
环状多肽 n n 最少为0 最少为0 na－18n
【典题·例析】
[典例1]　从动物组织中提取的胶原蛋白可以用来制作手术缝合线，手术后过一段时间，这种缝合线就可以被人体组织吸收，从而避免拆线的痛苦。下列相关说法正确的是(　　)
A．合成胶原蛋白过程中产生的水分子中的氢来自氨基
B．胶原蛋白分解为氨基酸后被人体吸收
C．高温破坏胶原蛋白的肽键使其失去功能
D．氨基酸仅通过脱水缩合方式就可以合成胶原蛋白
[答案]　B
[解析]　在核糖体上合成胶原蛋白时，产生的水分子中的氢分别来自氨基和羧基，A错误；胶原蛋白是生物大分子，分解成小分子的氨基酸后能被人体吸收，B正确；高温加热可以破坏胶原蛋白的空间结构，但不会破坏肽键，C错误；氨基酸通过脱水缩合方式形成的是多肽，多肽经加工后形成具有空间结构的蛋白质，D错误。
[典例2]　根据下列化合物的结构分析回答：
(1)该化合物含有________个肽键，图中表示肽键的编号有________。
(2)该化合物称为____________，形成该化合物的化学反应称为____________。
(3)该化合物由________种氨基酸构成，各种氨基酸的区别在于R基不同，图中表示R基的编号有__________。
(4)该化合物中含有的氨基数目和羧基数目分别是________、________。
[解析]　(1)由题图分析可知，该化合物中含有3个肽键，表示肽键的编号为③⑤⑥。(2)由分析可知，此多肽含有4个氨基酸，则形成的化合物为四肽或多肽。(3)决定氨基酸种类的4个R基(②④⑧⑨)结构各不相同，所以构成该化合物的氨基酸有4种。(4)由题图可知，①表示肽链末端氨基，⑦表示肽链末端羧基，而⑧和⑨中分别存在一个羧基和一个氨基，则该化合物中含有的氨基数目和羧基数目分别是2个和2个。
[答案]　(1)3　③⑤⑥　(2)四肽或多肽　脱水缩合　(3)4　②④⑧⑨　(4)2　2
方法规律
环状肽肽键数的计算方法
环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中
氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸R
基中的氨基和羧基的数目，如右图所示。(Aa
表示氨基酸)
由图示可知：肽键数＝脱去的水分子数＝
氨基酸数。
【应用·体验】
1．如图是3种氨基酸的结构式，由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是(　　)
A．1,2,3　　　　　 B．1,1,3
C．1,2,2 D．2,2,2
答案：C　
解析：由于题图中第二个氨基酸的R基中含有一个羧基，因此由这3种氨基酸按顺序脱水缩合所形成的化合物中，含有1个氨基、2个羧基和2个肽键。
2．生长抑素(SS)是一种含14个氨基酸的环状多肽，由下丘脑合成并释放，构成SS的基本单位的平均相对分子质量为m。下列说法错误的是(　　)
A．1分子SS的相对分子质量可以表示为14m－252
B．在核糖体上合成1分子SS可产生13分子H2O
C．SS中有可能不含有游离的氨基
D．SS可与双缩脲试剂发生紫色反应
答案：B　
解析：由于SS是一种含14个氨基酸的环状多肽，故形成SS的过程中脱去14分子的水，因此1分子SS的相对分子质量＝14m－18×14＝14m－252，A正确，B错误；SS是一种环状多肽，若组成SS的氨基酸的R基上不含氨基，则SS中就可能不含有游离的氨基，C正确；SS中含有多个(14)肽键，可与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。
3．蛋白质分子能被肽酶降解，至于哪一肽键被断裂则决定于肽酶的类型。肽酶P能断裂带有侧链R4 的氨基酸和相邻氨基酸的氨基基团之间的肽键。下列说法正确的是(　　)
A．肽酶P可以催化③处的化学键断裂
B．在肽酶P的作用下，经过脱水缩合可以形成两条肽链
C．肽酶P可以催化①处的化学键断裂
D．肽酶P可以催化①③处的化学键断裂
答案：A　
解析：根据题意可知，肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的氨基基团之间的肽键，图中符合这一条件的是③处的化学键。在肽酶P的作用下，经过水解可以形成两条肽链而不是脱水缩合。
新知探究(二)　蛋白质结构多样性的原因
【探究·深化】
[情境质疑]
生物界中的蛋白质种类多达1010～1012种，21种氨基酸是如何形成如此种类丰富的蛋白质的呢？下图中“□”“○”代表不同的氨基酸，分析各图代表的含义，归纳蛋白质多样性的原因。
1．蛋白质结构多样性的原因。
(1)图甲说明：氨基酸的_____不同，构成的肽链不同。
(2)图乙说明：氨基酸的_____不同，构成的肽链不同。
(3)图丙说明：氨基酸的_________不同，构成的肽链不同。
(4)图丁说明：_____________________不同，构成的蛋白质不同。
种类
数目
排列顺序
肽链的数目和空间结构
2．借助数学知识，分析：若有A、B、C三种氨基酸，在以下两种条件下形成二肽和三肽的种类各是多少？
(1)条件1：A、B、C三个氨基酸，由这三个氨基酸组成多肽的情况。
(2)条件2：A、B、C三种氨基酸(每种氨基酸足够多)的情况。
[重难点拨]
蛋白质结构多样性与功能多样性的关系
【典题·例析】
[典例1]　下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法，正确的是(　　)
A．蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关
B．已知某化合物含有C、H、O、N等元素，可以推断此物质为蛋白质
C．不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性
D．蛋白质空间结构改变，可能会导致蛋白质失去生物活性，且这种改变一般是可逆的
[答案]　C
[解析]　蛋白质结构多样性与氨基酸的结构无关；含有C、H、O、N等元素的化合物较多，不一定是蛋白质，如核苷酸、ATP等；蛋白质分子中的肽键都是—CO—NH—，组成元素都是C、H、O、N四种，无差异性；蛋白质的空间结构是决定蛋白质性质的因素之一，过酸、过碱或高温都会使蛋白质的空间结构发生改变，这种改变往往是不可逆的，如酶在高温下失活后即使再降低温度其活性也不会恢复。
[典例2]　如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)后，可转变成由A、B两条肽链构成的有活性的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是(　　)
A．胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水
B．胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基
C．沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性丧失
D．切去C肽不需要破坏二硫键
[解题导引]
[答案]　D
[解析]　胰岛素分子含51个氨基酸、两条肽链，则具有51－2＝49(个)肽键，合成过程中脱去49分子水，A错误；胰岛素分子含有两条肽链，至少含有2个游离的氨基和2个游离的羧基，B错误；沸水浴时蛋白质的空间结构发生改变导致胰岛素生物活性丧失，但肽键并未断裂，C错误；由图可知，切去C肽需要破坏肽键，不需要破坏二硫键，D正确。
【应用·体验】
1．形成蛋白质分子结构的层次，从小到大依次是(　　)
①氨基酸　②C、H、O、N等元素　③氨基酸脱水缩合　④一条或几条肽链接在一起　⑤多肽　⑥蛋白质
A．②→①→③→④→⑥→⑤ B．①→②→③→④→⑤→⑥
C．②→①→⑥→③→④→⑤ D．②→①→③→⑤→④→⑥
答案：D　
解析：元素组成化合物，最基本的化合物是氨基酸，氨基酸脱水缩合成多肽，多肽形成具有一定空间结构的蛋白质。
2．下图为有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是(　　)
A．a中肯定含有S元素
B．多肽中b的数目等于c的数目
C．①过程都是经过脱水缩合完成的
D．蛋白质结构和功能多样性是由于氨基酸种类多造成的
答案：C　
解析：根据蛋白质的结构层次可知，a表示构成氨基酸的元素，有C、H、O、N等，可能含有S，但是不一定都有S。b表示氨基酸，c表示氨基酸分子脱水缩合形成的肽键，对于环状肽而言，b的数目等于c的数目，而对于链状肽，b的数目－肽链数目＝c的数目。①表示氨基酸分子脱水缩合形成多肽的过程。生物体中组成蛋白质的氨基酸种类约有21种，但氨基酸数目成百上千、组成肽链的排列顺序千变万化，多肽链的空间结构千差万别，从而导致蛋白质的结构和功能多种多样。
生命观念——蛋白质的结构与功能相适应
不同的蛋白质，由于结构不同而具有不同的生物学功能。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的性质，功能与结构密切相关。
1．一级结构与功能的关系
蛋白质的一级结构与蛋白质功能有相适应性和统一性，可从以下几个方面说明：
(1)一级结构的变异与分子病。
蛋白质中的氨基酸序列与生物功能密切相关，一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化。如镰状细胞贫血，其病因是血红蛋白基因中的一个核苷酸的突变导致该蛋白分子中β链第6位谷氨酸被缬氨酸取代。这个一级结构上的细微差别使患者的血红蛋白分子容易发生凝聚，导致红细胞变成镰刀状，容易破裂引起贫血，即血红蛋白的功能发生了变化。
(2)一级结构与生物进化。
研究发现，同源蛋白质中有许多位置的氨基酸是相同的，而非同源蛋白质的氨基酸差异较大。如比较不同生物的细胞色素c的一级结构，发现与人类亲缘关系越近，其氨基酸组成与人相比差异越小，亲缘关系越远差异越大。
(3)蛋白质的激活作用。
在生物体内，有些蛋白质常以前体的形式合成，只有按一定方式裂解除去部分肽链之后才具有生物活性，如酶原的激活。
2．蛋白质空间结构与功能的关系
蛋白质的空间结构与功能之间有密切相关性，其特定的空间结构是行使生物功能的基础。以下两方面均可说明这种相关性。
(1)核糖核酸酶的变性与复性及其功能的丧失与恢复。
核糖核酸酶是由124个氨基酸组成的一条多肽链，含有四对二硫键，空间构象为球状分子。将天然核糖核酸酶在8 mol/L尿素中用β－巯基乙醇处理，则分子内的四对二硫键断裂，分子变成一条松散的肽链，此时酶活性完全丧失。但用透析法除去β－巯基乙醇和尿素后，此酶经氧化又自发地折叠成原有的天然构象，同时酶活性又恢复。
(2)血红蛋白的变构现象。
血红蛋白是一个四聚体蛋白质，具有氧合功能，可在血液中运输氧。研究发现，脱氧血红蛋白与氧的亲和力很低，不易与氧结合。一旦血红蛋白分子中的一个亚基与O2结合，就会引起该亚基构象发生改变，并引起其他三个亚基的构象相继发生变化，使它们易于和氧结合，说明变化后的构象最适合与氧结合。
【素养评价】
1.将蛋白质暴露在高浓度的尿素中会发生蛋白质
的变性，除去尿素后，蛋白质的空间结构和生物功能
可以恢复。下列说法正确的是(　　)
A．高浓度的尿素使蛋白质变性的过程中破坏了
蛋白质中的肽键
B．煮熟的鸡蛋更容易消化是由于高温使蛋白质的空间结构变得松散
C．构成蛋白质的氨基酸种类和排列顺序相同则蛋白质结构相同
D．向经尿素处理后的蛋白质溶液中加入双缩脲试剂不会发生紫色反应
答案：B　
解析：将蛋白质暴露在高浓度的尿素中会发生蛋白质的变性，该过程中蛋白质的空间结构发生改变，但蛋白质中的肽键没有被破坏，A错误；煮熟的鸡蛋更容易消化是由于高温使蛋白质的空间结构变得松散，容易被蛋白酶催化水解，故吃熟鸡蛋容易消化，B正确；蛋白质结构多样性取决于氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的空间结构不同，构成蛋白质的氨基酸种类和排列顺序相同的蛋白质结构不一定相同，C错误；尿素处理后的蛋白质中肽键没有断裂，向经尿素处理后的蛋白质溶液中加入双缩脲试剂仍会发生紫色反应，D错误。
2．血红蛋白是红细胞内运输氧的特殊蛋白质，是使血液呈红色的蛋白，由珠蛋白和血红素组成，其珠蛋白部分是由两对不同的珠蛋白链(α链和β链)组成的四聚体。镰状细胞贫血(SCD)患者血红蛋白的2条β肽链上第6位氨基酸由谷氨酸变为缬氨酸，而2条α肽链正常。请思考：
(1)镰状细胞贫血(SCD)患者血红蛋白中谷氨酸变为缬氨酸，血红蛋白没有发生改变的是(　　)
A．空间结构　　　 B．氨基酸种类
C．氨基酸数目 D．氨基酸排列顺序
(2)血红蛋白的水解和变性过程不同，水解是蛋白质中________断裂，分解为________的过程，和脱水缩合的过程相反。变性是血红蛋白____________被破坏的过程，此过程肽键不断裂；除加热外，________________等均能引起蛋白质发生变性而失去生物活性。
(3)某人体内既能产生正常的α和β肽链，也能产生异常的α和β肽链，那么其体内一个血红蛋白分子中最多有______条异常肽链，最少有______条异常肽链。
解析：(1)据题意可知，肽链上第6位氨基酸由谷氨酸变为缬氨酸，该过程中只是改变了一个氨基酸，但是血红蛋白的功能随之发生了改变，所以氨基酸种类、氨基酸排列顺序、蛋白质的空间结构发生了改变，但是氨基酸数目没有发生改变。
(2)血红蛋白水解时，肽键断裂，分解为氨基酸。变性时血红蛋白空间结构被破坏，但肽键不断裂；除加热外，酸、碱、酒精等均能引起蛋白质发生变性而失去生物活性。(3)SCD患者血红蛋白的2条β肽链上第6位氨基酸由谷氨酸变为缬氨酸，形成异常的2条β肽链，但是2条α肽链正常。某人体内既能产生正常的α和β肽链，也能产生异常的α和β肽链，正常的血红蛋白的4条肽链都正常；异常的血红蛋白中2条肽链正常，2条肽链异常，所以其体内一个血红蛋白分子中最多有2条异常肽链，最少有0条异常肽链。
答案：(1)C　(2)肽键　氨基酸　空间结构　酸、碱、酒精　(3)2　0(共42张PPT)
第3节　细胞中的糖类和脂质
学有目标——课标要求必明
1.举例说出糖类的种类和作用，阐明糖类既是细胞结构的重要组成成分，又是生命活动的主要能源物质。
2.举例说出脂质的主要种类和作用。
3.举例说出糖类和脂质的相互转化。
4.关注糖类、脂肪等的过量摄入对健康的影响，在改进自己膳食习惯的同时，向他人宣传健康饮食的观念。
记在平时——核心语句必背
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。
【主干知识梳理】
一、细胞中的糖类
1．元素组成
糖类一般由___________三种元素组成。
2．主要作用
糖类是主要的_____物质。
C、H、O
能源
3．分类
(1)单糖：
①含义：不能水解的糖类。
(2)二糖：分布在植物中的二糖主要是_____________；分布在动物中的二糖主要是_____。
脱氧核糖
葡萄糖
果糖
蔗糖和麦芽糖
乳糖
(3)多糖：
举例 分布 功能
淀粉 _____细胞 _________
纤维素 植物细胞 ____________的主要成分
糖原 _____细胞 _________
几丁质 甲壳动物和昆虫 _______的重要组成成分
植物
储存能量
植物细胞壁
动物
储存能量
外骨骼
二、细胞中的脂质
1．元素组成
脂肪、固醇含_________，磷脂含________________。与糖类相比，脂质分子中氧的含量低，氢的含量高。
C、H、O
C、H、O、N、P
2．分类和功能
分类 生理功能
脂肪 ①细胞内良好的__________；
②很好的_______，有隔热、保温作用；
③具有___________作用，可以保护内脏器官
磷脂 构成细胞膜、细胞器膜等生物膜的重要成分
固醇 胆固醇 ①构成动物_______的重要成分；②参与血液中_____的运输
性激素 促进人和动物生殖器官的发育以及_________的形成
维生素D 能有效地促进人和动物肠道对_______的吸收
储能物质
绝热体
缓冲和减压
细胞膜
脂质
生殖细胞
钙和磷
【教材微点发掘】
1．下图(教材第24页图2－3拓展)为一个汉堡中的几种多糖的组成，回答相关问题：
(1)淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是________。
(2)三种多糖具有不同的化学性质的原因是______________________。
葡萄糖
葡萄糖的连接方式不同
2．人体不能消化纤维素，但我们还需要摄入纤维素，纤维素在人体内有什么作用呢？
提示：第一，能够调整肠道的微生态，因为纤维素作为肠道菌群重要的发酵原料，在促进益生菌的增殖和抑制有害菌方面，纤维素的作用非常明显。第二，能够机械性地刺激肠道的蠕动，在预防和治疗便秘方面的作用也非常明显。第三，能够吸水膨胀，增加饱腹感，从而避免过多能量的摄入，在预防和治疗肥胖方面纤维素的作用也非常明显。
教材问题提示
(一)旁栏思考
在糖尿病病人的饮食中，米饭、馒头等主食也需限量，是因为这些主食富含淀粉，淀粉经消化分解后生成的是葡萄糖。
(二)批判性思维
提示：除淀粉外的复杂糖类，如纤维素、果胶等，被称为膳食纤维。膳食纤维大量存在于蔬菜、水果、海藻和粮食(特别是粗粮)等植物性食物中；它们既不能被肠道消化、吸收，也不能产生能量，只是肠道里的匆匆过客，最终混在食物残渣里，随着粪便一起排出体外。但膳食纤维能够促进胃肠的蠕动和排空。所以，多吃一些富含膳食纤维的食物，排便就会通畅，并且减少患大肠癌的风险；还有利于降低过高的血脂和血糖等，从而有利于维护心脑血管的健康、预防糖尿病、维持正常体重等。由于膳食纤维具有如此重要的保健作用，因此一些科学家把它称作人类的“第七类营养素”。
(三)思考·讨论
1．提示：脂肪主要分布在人和动物体内的皮下、大网膜和肠系膜等部位。某些动物还在特定的部位储存脂肪，如骆驼的驼峰。
2．提示：花生、油菜、大豆、向日葵、松、核桃、蓖麻等植物的种子里都含有较多的脂肪。
3．提示：脂肪除了可以储存大量能量，还具有隔热、保温和缓冲的作用，可以有效地保护动物和人体的内脏器官。
4．略。
新知探究(一)　细胞中糖类的种类和作用
【探究·深化】
[情境质疑]
1．观察下面几种常见的单糖结构式，分析回答相关问题：
(1)观察上述单糖可以看出糖类分子都是由_________三种元素构成的。
(2)核糖、________含有___个碳原子，称为___碳糖；_______、____和半乳糖含有___个碳原子，称为____碳糖。以上均是不能再水解的糖类，称为___糖。单糖可以直接被小肠细胞吸收。
(3)人在患急性肠炎时，往往静脉输入葡萄糖，不能静脉输入蔗糖，原因是_________________________________________________________
_________。
C、H、O
脱氧核糖
5
五
葡萄糖
果糖
6
六
单
葡萄糖是生命活动所需要的主要能源物质，蔗糖不能被动物细胞
直接利用
2．糖类之间的相互关系。
不同的糖类之间可以相互转化，请尝试构建它们之间的相互转化关系，并举例说明。另外请从糖类的组成元素来分析糖类被彻底氧化分解后的产物是什么。
提示：
比如：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，最终水解为葡萄糖。彻底氧化分解的产物是CO2和H2O。
[重难点拨]
1．糖类分布图
2．糖类的功能
(1)生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
(2)细胞中的储能物质：糖原、淀粉。
(3)参与构成细胞的物质：核糖、脱氧核糖、纤维素、几丁质等。
【典题·例析】
[典例1]　某生物体内能发生如下反应：淀粉→麦芽糖→葡萄糖→糖原，则下面的分析错误的是(　　)
A．此生物一定是动物，因为能合成糖原
B．淀粉和糖原都属于多糖
C．此生物一定是动物，因为能利用葡萄糖
D．糖类在生物体内的主要作用是提供能量
[答案]　C
[解析]　糖类是生物体的主要能源物质，淀粉和麦芽糖分布于植物细胞，而糖原分布于动物细胞，合成糖原是动物细胞的特征。葡萄糖普遍分布于动植物细胞中，其氧化分解后为生物体提供能量。
[典例2]　几丁质由1 000～3 000个N－乙酰葡萄糖胺聚合而成，是广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中的一种多糖。下列叙述正确的是(　　)
A．从昆虫的外骨骼中提取到的几丁质和糖原的元素组成相同
B．若干个相连的氮原子构成的结构是几丁质的基本骨架
C．可用斐林试剂鉴定几丁质是否为还原糖
D．糖原和几丁质都是动物细胞内的储能物质
[答案]　C
[解析]　由题干信息可知，几丁质是含N的一种多糖，糖原的元素组成为C、H、O，二者元素组成不相同，A错误；几丁质是一种多糖，碳链是其基本骨架，B错误；斐林试剂是用来鉴定还原糖的试剂，如果几丁质是还原糖，则遇斐林试剂在水浴加热条件下，会出现砖红色沉淀；若几丁质不是还原糖，则不会出现砖红色沉淀，C正确；糖原是动物细胞内的储能物质，几丁质是存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中的一种多糖，不属于储能物质，应该属于结构物质，D错误。
易错提醒
关于糖类物质的5个认识误区
(1)不是所有的糖都有甜味，如纤维素没有甜味。
(2)不是所有的糖都能和斐林试剂反应，如蔗糖、淀粉等都不能。
(3)不是所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素。
(4)二糖并不都是由葡萄糖组成的。一分子麦芽糖由两分子葡萄糖组成；一分子蔗糖由一分子果糖和一分子葡萄糖组成；一分子乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成。
(5)并不是糖原都能水解为葡萄糖，糖原有肝糖原和肌糖原两种，其中肝糖原能水解为葡萄糖。
【应用·体验】
1．下列有关糖类的说法正确的是(　　)
A．蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖
B．葡萄糖分子是构成麦芽糖、纤维素、淀粉和糖原的基本单位
C．各种糖类分子都是生物体生命活动的能源物质
D．所有糖类都可以用斐林试剂检测
答案：B　
解析：蔗糖的水解产物是葡萄糖和果糖，乳糖的水解产物是葡萄糖和半乳糖，A错误；麦芽糖是由两分子葡萄糖缩合而成的，构成淀粉、纤维素和糖原的基本单位都是葡萄糖分子，B正确；不是所有的糖类都能参与能量供应，例如，纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，不参与能量供应，C错误；斐林试剂只能用于还原糖的检测，D错误。
2．下列关于生物体内糖类物质的叙述，正确的是(　　)
A．糖类都有甜味
B．单糖、二糖和多糖在细胞内可以相互转化
C．糖类物质都是细胞内的能源物质
D．糖类的元素组成都是C、H、O
答案：B　
解析：单糖可以脱水缩合形成二糖和多糖，多糖和二糖也可以水解形成二糖或单糖。
3．下列哪组糖类物质能分别对应：①存在于RNA中而不存在于DNA中的糖类；②存在于植物中而不存在于动物中的糖类；③存在于动物细胞中而不存在于植物细胞中的糖类(　　)
A．核糖、脱氧核糖、乳糖　 B．脱氧核糖、核糖、乳糖
C．核糖、蔗糖、糖原 D．脱氧核糖、葡萄糖、糖原
答案：C　
解析：DNA中含有脱氧核糖，RNA中含有核糖；动物细胞特有的糖类是乳糖和糖原，植物细胞特有的糖类是蔗糖、麦芽糖、淀粉和纤维素。
新知探究(二)　细胞中脂质的种类和作用
【探究·深化】
[情境质疑]
1．脂肪的元素组成及功能。
资料1：与糖类类似，脂肪也由C、H、O三种元素组成，所不同的是脂肪含氧量远远少于糖类，而氢的含量更多。据分析，1 g脂肪氧化分解可释放出约39 kJ的能量，1 g糖原氧化分解可释放出约17 kJ的能量，但1 g脂肪在体内储存所占的体积是1 g糖原的1/5。
由上述内容可知：
(1)脂肪的元素组成是C、H、O，与糖类相比，脂肪中___的含量多，___的含量少。
(2)脂肪是良好的__________。
资料2：生活在海洋中的鲸、海豹等动物，皮下有厚厚的脂肪层，起保温作用。另外，脂肪还广泛分布在肠系膜、腹腔大网膜等处，对内脏器官起保护作用。
由上述内容可知脂肪还具有_____、缓冲和减压作用。
氢
氧
储能物质
保温
2．磷脂和固醇的功能。
资料1：细胞膜的化学组成基本相同，主要由脂质、蛋白质和糖类组成。各成分含量分别约为50%、40%、2%～10%。膜脂质主要由磷脂和胆固醇构成，在大多数细胞的膜脂质中，磷脂占总量的70%以上，胆固醇不超过30%。胆固醇还参与血液中脂质的运输，但过多摄入会在血管壁上沉积，造成血管阻塞，危及生命。
由上述资料和教材内容可知：
(1)磷脂是构成_______和多种细胞器膜的主要成分。
细胞膜
(2)胆固醇是构成_____________的重要成分，另外，胆固醇还参与___________的运输。
资料2：佝偻病，又叫骨软化症，是以维生素D缺乏导致钙、磷代谢紊乱和临床以骨骼的钙化障碍为主要特征的疾病。预防和治疗佝偻病均需补充维生素D并辅以钙剂，防止骨骼畸形和复发。
由上述内容可知：维生素D能有效地促进人和动物肠道对________的吸收。
动物细胞膜
血液中脂质
钙和磷
[重难点拨]
脂质的种类及功能
【典题·例析】
[典例1]　脂质在细胞中具有独特的生物学功能，下列有关脂质物质的生物学功能中，属于磷脂生物学功能的是(　　)
①生物膜的主要成分 ②储存能量的分子 ③构成生物体表面的保护层　④很好的绝缘体，具有保温作用 ⑤具有生物学活性，对生命活动起调节作用
A．①③　　 　　B．⑤ C．① D．②④
[答案]　C
[解析]　磷脂是构成细胞膜、细胞器膜等生物膜的重要成分；脂肪具有储能、缓冲、减压和保温等作用；构成生物体表面的保护层是脂肪的作用；性激素对生命活动具有调节作用。
[典例2]　下列关于脂质的说法，错误的是(　　)
A．组成脂质的化学元素主要是C、H、O
B．过多摄入脂肪类食物又缺少运动，可导致肥胖
C．胆固醇是一种对人体有害无益的脂质
D．性激素能促进动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成
[答案]　C
[解析]　胆固醇是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。但其对人体的作用是相对的，如过量摄入胆固醇，易引起高胆固醇血症和血栓形成。
易错提醒
辨清两组易混概念
(1)脂肪≠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≠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。
【应用·体验】
1．脂类是人体需要的重要营养素之一，供给机体所需的能量，提供机体所需的必需脂肪酸，是人体细胞组织的组成成分。下列关于脂质的说法，错误的是(　　)
A．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分
B．脂质具有构成生物膜、调节代谢等生物学功能
C．使用苏丹Ⅲ染液染色，可使脂肪呈现橘黄色
D．脂肪氧化分解提供的能量比等质量糖类多，是主要能源物质
答案：D　
解析：胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，A正确；脂质中的磷脂是构成细胞膜、核膜和多种细胞器膜的重要成分，性激素能调节代谢，B正确；使用苏丹Ⅲ染液染色，可使脂肪呈现橘黄色，C正确；脂肪氧化分解提供的能量比等质量糖类多，是主要的储能物质，D错误。
2．“地沟油”的主要成分是脂肪，但还含有许多致病、致癌的毒性物质。下列有关叙述正确的是(　　)
A．“地沟油”的主要成分的组成元素一定是C、H、O、N
B．“地沟油”的主要成分是生物体内的主要能源物质
C．“地沟油”的主要成分遇苏丹Ⅲ染液可能呈现橘黄色
D．“地沟油”的主要成分的单体是甘油和脂肪酸
答案：C　
解析：脂肪由C、H、O三种元素构成；脂肪的主要功能是作为储能物质；脂肪的检测是用苏丹Ⅲ染液，呈现橘黄色；脂肪不是多聚体，没有单体。
3．下表是糖类、脂肪中主要组成元素的质量分数。分析数据得出的下列结论中，错误的是(　　)
种类 质量分数/%
C H O
脂肪 73～77 11～12.5 9.0～12
糖类 52～58 7.0～8.0 40～45
A．质量相同的脂肪和糖类被彻底分解时，糖类耗氧少
B．质量相同的脂肪和糖类被彻底分解时，脂肪产生的能量多
C．脂肪、糖类在体内代谢的共同代谢终产物是CO2和H2O
D．脂肪是生物体进行生命活动的主要能源物质
答案：D　
解析：相同质量的脂肪和糖类，脂肪中C、H的含量较糖类高，因此质量相同的脂肪和糖类被彻底分解时，糖类耗氧少且脂肪产生的能量多，A、B正确；脂肪、糖类在体内代谢的终产物均是CO2和H2O，C正确；糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质，脂肪是生物体的主要储能物质，D错误。
科学视野——海藻糖对生命的作用
海藻糖是由两个葡萄糖分子构成的非还原糖，有3种异构体，并对多种生物活性物质具有非特异性保护作用。科学家们发现，沙漠植物卷叶柏在干旱时几近枯死，遇水后却又可以奇迹般复活；高山植物复活草能抵抗冰雪严寒；一些昆虫在高寒、高温和干燥失水等条件下不冻结、不干死。这都是它们体内的海藻糖创造的生命奇迹。海藻糖因此在科学界有“生命之糖”的美誉。某杂志对海藻糖进行评价： “对许多生命体而言，海藻糖的有与无，意味着生命或者死亡。”
【素养评价】
1．海藻糖是由两个葡萄糖结合而成的二糖，其结构稳定，能帮助酵母菌度过不良环境。在无生存压力的状态下，葡萄糖的代谢产物G6P可抑制海藻糖的合成，同时细胞会降解已经存在的海藻糖。下列有关说法正确的是(　　)
A．休眠状态的干酵母中G6P的含量会增多
B．海藻糖的水解产物会与斐林试剂反应呈现出砖红色沉淀
C．无生存压力状态下细胞中海藻糖含量增加有利于能源的储备
D．代谢旺盛的酵母菌细胞内自由水与结合水的比例降低
答案：B　
解析：干酵母在休眠状态下，海藻糖增多，能帮助酵母菌度过不良环境，而G6P可抑制海藻糖的合成，则干酵母中G6P的含量会减少，A错误；海藻糖是由两个葡萄糖结合而成的二糖，其水解产物葡萄糖与斐林试剂反应呈现出砖红色沉淀，B正确；根据题干信息“在无生存压力的状态下，葡萄糖的代谢产物G6P可抑制海藻糖的合成，同时细胞会降解已经存在的海藻糖”，说明无生存压力状态下海藻糖含量下降，C错误；代谢旺盛的酵母菌细胞内自由水与结合水的比例增大，D错误。
2．科学家发现，一种叫“熊虫”的动物，能耐受零下271 ℃的温度冰冻数小时(这时它的代谢率几乎降至0)，此时，它的体内会大量产生一种叫海藻糖的二糖。实验证明，该动物体液中的海藻糖可以保护组织细胞，使组织细胞避免受到低温造成的损伤。为了验证海藻糖对动物组织细胞具有上述作用，请你分析并设计实验过程。
(1)实验材料：①海藻糖；②细胞培养液及其他相关材料；③适量哺乳动物细胞。
(2)操作过程：
①取适量哺乳动物细胞，等分成甲、乙两组，向甲组细胞中添加_______________________，向乙组细胞中添加等量的无海藻糖的培养液。
②将甲、乙两组细胞均控制在________的条件下冰冻数小时。
③观察并记录两组细胞的生活状况。
(3)预期结果：该实验结果有________种可能性，甲组：____________
_____________________；乙组：_________________________________。
答案：(2)①一定量的含海藻糖的培养液　②－271 ℃
(3)1　细胞均生活良好　细胞均(或大部分)死亡(共45张PPT)
第2节　细胞中的无机物
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动中具有重要作用。
2.举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 1.水是细胞中的良好溶剂，又是细胞结构的重要组成成分。
2.细胞中水的存在形式分为自由水和结合水，自由水比例越大，细胞的代谢就越旺盛。
3.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
4.无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分，对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。
【主干知识梳理】
一、细胞中的水
1．水的含量
(1)在构成细胞的各种化学成分中，水一般占____________。
(2)生物种类不同，含水量_____。
(3)生物体在不同的生长发育期，含水量_____。
60%～95%
不同
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____________。
(2)水分子之间形成氢键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水在常温下保持液体状态，具有_______。
(3)氢键的存在使水具有较高的______，使水的温度相对不易发生改变。
良好的溶剂
流动性
比热容
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_________的水 与细胞内_________相结合的水
功能 ①细胞内的_________ 是细胞结构的重要组成成分
②参与_____________
③为细胞提供______环境
④运送_________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%
自由流动
其他物质
良好溶剂
生物化学反应
液体
营养物质
二、细胞中的无机盐
1．存在形式
大多数无机盐以______的形式存在。
2．含量
占细胞鲜重的___________。
离子
1%～1.5%
3．功能
(1)某些重要化合物和结构的组成成分，如____是构成叶绿素的元素，____是构成血红素分子的元素，P是组成_______________的重要成分。
(2)维持细胞和生物体的________，如哺乳动物的血液中_____含量降低，会出现抽搐现象，____缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低。
(3)维持细胞的__________。
Mg
Fe
细胞膜、细胞核
生命活动
Ca2＋
Na＋
酸碱平衡
【教材微点发掘】
1．结合教材第21页的图示和内容回答：水为什么能成为细胞内良好的溶剂呢？它又为什么具有支持生命的独特性质呢？
提示：(1)水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。(2)水分子具有氢键，氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂、又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
2．下图是一种叶绿素和血红素分子的局部结构简图(教材第22页资料1)，回答相关问题：
(1)叶绿素分子的基本组成元素有___________________，血红素分子的基本组成元素有___________________。
(2)缺Mg植物叶子会变黄的原因是________________________________
___________________，缺Fe会导致人体表现出贫血症状的原因是________
__________________________________________。
(3)由此说明__________________________________。
C、H、O、N、Mg
C、H、O、N、Fe
缺Mg会使叶绿素形成受阻，叶子
缺乏叶绿素而变黄
缺Fe会
导致血红蛋白合成障碍，从而表现出贫血症状
无机盐是某些化合物的重要组成成分
教材问题提示
(一)思考·讨论
1．提示：光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是Mg。Mg是叶绿素的组成元素之一，因此，它对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。
2．提示：人体内血红蛋白和红细胞减少都会导致贫血。血红蛋白分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。
3．提示：这说明了P对于植物正常的生长发育是必不可少的。P作为植物生长发育所必需的大量元素之一，是许多重要化合物(如核酸、ATP等)和生物膜等的重要组成成分，也在光合作用和呼吸作用等与能量代谢有关的反应中扮演重要角色。当P供应不足时，核酸的合成会受到影响，并会影响蛋白质的合成，还会影响体内糖类的代谢。因此，缺乏P的植株会由于糖类代谢障碍而出现叶片颜色异常，并且长得矮小、结实率低。
(二)旁栏思考
1．这些离子有什么重要的作用？
2．摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？
提示：盐是日常生活中不可缺少的调味品，它的主要成分是NaCl。虽然Na＋和Cl－在细胞的代谢中发挥重要的作用，但它们并不是越多越好。摄入盐过多对人类健康的危害很大。有大量证据表明，增加盐的摄入会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等相关。但是获取的食盐量长期过少也可能带来危害，因为食盐里面也含有人体需要的物质，例如如果缺少食盐中含有的Na＋，容易引发低钠血症。本题旨在让学生体会到适度与平衡的重要性。
新知探究(一)　细胞中水的存在形式和生理功能
【探究·深化】
[情境质疑]
1．生物体内含水量的比较。
资料1：不同生物体中水的含量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
水的含量/% 97 80～85 78 65 90 60～80
资料2：人体中几种器官或组织中水的含量
分析资料1和资料2，能得出什么结论？
提示：①由资料1可知：不同生物体内含水量不同，水生生物体内的含水量一般比陆生生物多。
②由资料2可知：同一生物体内，不同器官的含水量不同，一般代谢旺盛的组织、器官含水量较多。
组织、器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心肌 血液
水的含量/% 10 22 76 79 83
2．水的存在形式及功能。
(1)水的存在形式。
①鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻 说明_____水散失。
②干种子用水浸泡后仍能萌发 说明失去______水的种子仍保持其生理活性。
③烘烤后的种子浸泡后不萌发 说明失去_____水的种子失去生理活性。
自由
自由
结合
(2)水的功能。
①许多种物质溶解在自由水中 这说明自由水是细胞内的_________。
②水是光合作用的原料 说明细胞内的自由水可作为_______，参与许多_________。
③水在生物体内的流动(如血液)，可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞，同时又把细胞代谢产生的废物运送到排泄器官或者直接运输到体外 这说明自由水具有_________的功能。
良好溶剂
反应物
生化反应
物质运输
3．自由水、结合水相对含量与细胞代谢及抗逆性的关系。
资料1：卷柏的耐旱力极强，一旦失去水分供应，就将枝叶卷曲抱团，失去绿色，根能自行从土壤分离，卷缩似拳状，随风移动，这时的卷柏几乎没有生命现象；但只要根系在水中浸泡后就又可舒展，变得翠绿可人。
(1)干旱时，卷柏体内自由水与结合水的比值如何变化？
提示：降低。
(2)干枯的卷柏吸收水分后，恢复生长，代谢变得旺盛，原因是什么？
提示：干枯的卷柏吸收水分后，自由水含量增多。自由水是细胞内的良好溶剂；可作为反应物，参与许多生物化学反应；自由水还具有运输营养物质和代谢废物的功能。
(3)总结自由水含量和代谢强度的关系。
提示：一般来说，自由水含量越高，细胞的代谢越旺盛。
资料2：在冬季来临之前，随着气温逐渐下降，植物体内自由水的含量降低，结合水的比例升高，能有效地防止细胞内结冰，增加抗寒能力，这说明自由水的含量和抗逆性的关系是什么？
提示：一般来说，自由水含量越低，结合水相对含量越高，植物的抗逆性就越强。
[重难点拨]
1．自由水与结合水之间的转化
2．水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系
①将收获的种子晒干，降低自由水的含量，使代谢减弱，有利于种子的长期保存；
②干种子萌发前，需要吸收水分，增加自由水的含量，使代谢逐渐增强；
③越冬作物减少灌溉，降低自由水含量，提高对低温的抗性
【典题·例析】
[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(　　)
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高
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
[答案]　D
[解析]　水生生物的含水量一般高于陆生生物的含水量；代谢旺盛的组织或器官含水量一般较高；水是生物体中含量最多的物质；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。
[典例2]　某细胞中的含水量为：结合水/自由水＝1/8。在水分总量不变的情况下，适当降低温度，则上述比值将(　　)
A．增大　　　　　　 B．减小
C．不变 D．不能确定
[答案]　A
[解析]　在水分总量不变的情况下，适当降低温度，细胞代谢活动减弱，自由水含量减少，结合水含量增加，则结合水/自由水的值增大。
易错提醒
关于生物体内水的两个“并不是”
(1)水是生命之源，但并不是水分越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。
(2)晒干的种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低。
【应用·体验】
1．下列关于细胞或生物体内水的叙述，错误的是(　　)
A．种子萌发时，自由水与结合水的比值比休眠时的比值大
B．细胞或个体衰老时，结合水的比例下降，代谢速率减慢
C．人体的大多数细胞浸润在以水为基础的液体环境中
D．人体内的水可以将细胞代谢产生的废物运送到排泄器官
答案：B　
解析：种子萌发时自由水与结合水的比值比休眠时的大，A正确。细胞或个体衰老时，自由水的比例下降，代谢速率减慢，B错误。人体的大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中，C正确。人体内的自由水可以运输代谢废物，D正确。
2．如图表示细胞中水的存在形式及其作用。下列叙述正确的是(　　)
A．冬季来临，结合水与自由水的比值增大，细胞代谢水平和抗逆性降低
B．如果乙的含义是“运输物质”，则结合水比值升高物质运输速度快
C．甲的含义是“组成细胞结构”，如果这部分水失去，则会导致细胞死亡
D．从图中可以推测，温度越高则细胞中的自由水越多
答案：C　
解析：冬季来临，结合水与自由水的比值增大，细胞代谢水平降低，而抗逆性增强，A错误；如果乙的含义是“运输物质”，则自由水比值升高物质运输速度快，B错误；甲的含义是“组成细胞结构”，如果这部分水失去，则会导致细胞死亡，C正确；温度升高，结合水可以转化为自由水，但是细胞生存需要适宜的温度，如果温度过高，细胞便会失去活性，D错误。
新知探究(二)　细胞中的无机盐
【拓展·深化】
1．无机盐的存在形式和功能
2．常见无机盐的作用与缺乏症
种类 作用 缺乏时引起的症状
Fe 构成血红素的元素 缺铁性贫血症
Mg 构成叶绿素的元素 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用
Zn 很多酶的组成成分 生长发育不良，生殖腺功能受影响
Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形，抽搐等
I 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大，呆小症
B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺B时，“花而不实”
Na 维持动物细胞的渗透压 动物细胞渗透压降低；过低时不能维持正常的细胞形态
续表
【典题·例析】
[典例1]　无机盐在细胞中大多数以离子的形式存在，对生物体的生命活动起着重要作用。下列叙述正确的是(　　)
A．不同生物体内无机盐的种类和含量大体相当
B．酷暑时节，在室外作业的人们大量流汗，应多饮用淡盐水
C．无机盐在细胞中含量很少，所以属于微量元素
D．哺乳动物骨骼中钙离子的含量太低，会出现抽搐症状
[答案]　B
[解析]　不同生物体内无机盐的种类基本相同，含量有差异，A错误；人们大量流汗会丢失大量的水和无机盐，应多饮用淡盐水进行补充，B正确；无机盐中也包含大量元素，如N、P、Mg等，C错误；哺乳动物血液中钙离子的含量太低，会出现抽搐症状，D错误。
[典例2]　水、无机盐等对于维持人体内环境稳态具有重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．呕吐、腹泻的病人，需及时补充葡萄糖盐水
B．过量饮水导致细胞内液渗透压升高，需脱水治疗
C．缺钙引起的肌肉抽搐，可通过增加户外活动、合理膳食得到改善
D．铁摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，需适量补铁
[答案]　B
[解析]　呕吐、腹泻的病人，体内水盐平衡失调，需及时补充葡萄糖盐水，以补充能源物质，同时可保持细胞正常的形态，A正确；过量饮水会导致细胞吸水，引起细胞内液渗透压降低，B错误；缺钙会引起肌肉抽搐，通过增加户外活动、合理膳食可增加血液中的钙离子浓度，改善肌肉抽搐状况，C正确；铁参与血红蛋白的合成，摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，需适量补铁，D正确。
【应用·体验】
1．已知Mn2＋ 是许多酶的活化剂，如Mn2＋ 能使硝酸还原酶激活，缺乏Mn2＋ 植物就无法利用硝酸盐。这说明无机盐离子(　　)
A．对维持生物体的生命活动有重要作用
B．对维持细胞形态有重要作用
C．对维持酸碱平衡有重要作用
D．对维持和调节细胞内的渗透压有重要作用
答案：A　
解析：无机盐离子可以作为酶的活化剂，酶可以催化细胞内的化学反应，使生命活动正常进行；植物缺乏Mn2＋就无法利用硝酸盐，说明无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用。
2．如图是一种叶绿素分子(左)和血红素分子(右)的局部结构简图，下列说法错误的是(　　)
A．合成叶绿素和血红蛋白分别需要Mg2＋和Fe2＋
B．植物体缺Mg2＋会影响光合作用
C．人体缺Fe2＋会影响血红蛋白对氧的运输
D．Mg和Fe分别存在于植物和动物细胞中
答案：D　
解析：Mg2＋是叶绿素的重要组成成分，叶绿素是光合作用必需的色素；而Fe2＋是血红素的组成成分，血红素是血红蛋白的组成成分，缺乏Fe2＋就会影响红细胞的功能；Fe和Mg在动物和植物细胞中都有。
科学探究——探究植物必需无机盐的实验设计
探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法。具体设计思路如下：
(1)对照组：植物＋完全培养液→正常生长。
(2)实验组：
实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。
【素养评价】
1．为了确定某元素是否为植物的必需元素，应采取的方法是(　　)
A．检测正常叶片中该元素的含量
B．分析根系对该元素的吸收过程
C．分析环境条件对该元素吸收的影响
D．观察含全部营养元素的培养液中，去掉该元素前后植株的生长发育状况
答案：D　
解析：判断某元素是否为必需元素，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；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，植物的生长发育才能恢复正常(症状消失)，则说明该元素是植物所必需的元素。
2．根据所学知识和下列事例，回答下列问题。
事例一：在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中NaHCO3的含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，会形成碱中毒。
事例二：在初生蝌蚪或幼小植物体内，当自由水的比例减小时，机体代谢强度降低；当自由水的比例增大时，机体代谢活跃。
事例三：Mg2＋是叶绿体内某种色素分子必需的成分，Fe2＋是血红蛋白的重要成分，碳酸钙是动物和人体的骨骼和牙齿的主要成分。
(1)事例一表明某些无机盐可调节细胞的________。
(2)你对事例二中的现象的全面解释是______是良好的溶剂，是__________反应的介质并参与某些反应。
(3)事例三表明无机盐是细胞中____________的重要组成成分。
解析：(1)事例一说明NaHCO3和H2CO3对细胞的酸碱平衡调节有重要作用。(2)事例二说明自由水和结合水的比例影响细胞代谢。(3)事例三说明无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。
答案：(1)酸碱平衡　(2)自由水　细胞内生物化学　(3)某些复杂化合物
3．设计一个实验证明镍盐是植物生活所必需的无机盐，根据提供的实验材料用品，完成实验步骤，并得出相应的结论。
(1)材料用品：完全培养液甲，缺镍的完全培养液乙，适当的固定材料，广口瓶若干，长势相近的玉米幼苗，含镍的无机盐。
(2)方法步骤：
①取两个洁净的广口瓶分别编号A、B，并向A瓶中加入一定量的完全培养液甲，向B瓶中加入_________。
②取____________________平均分为两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。
③将两广口瓶置于________的条件下培养一段时间，观察___________
_________________________________________。
(3)实验结果及结论：
A瓶中______________；B瓶中________________。说明____________
_______________________________。
(4)为进一步验证镍盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是_______________________________________________________。
解析：根据实验目的，本实验的自变量是营养液中镍的有无，其他条件均应相同且适宜。溶液培养法可以用来判定某元素是否为植物生活所必需的元素，运用对照原则，将玉米幼苗随机分为两组，分别放在含镍和不含镍的完全培养液中培养，观察实验结果，对结果进行分析，得出结论。
答案：(2)①等量的缺镍的完全培养液乙　②长势相近的玉米幼苗　 ③相同且适宜　玉米幼苗的生长状况　(3)玉米幼苗生长正常　玉米幼苗不能正常生长　镍盐是植物生活所必需的无机盐　(4)向B瓶中添加镍盐，观察玉米幼苗能否恢复正常生长(共37张PPT)
第5节　核酸是遗传信息的携带者
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.阐述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子。
2.简述DNA和RNA的区别与联系。
3.概述生物大分子以碳链为骨架的结构特点。 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。
4.核酸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。
【主干知识梳理】
一、核酸的种类、分布及结构
2．分布
真核细胞的DNA主要分布于_______，_______________内也有少量的DNA。RNA主要分布于_______。
脱氧核糖核酸
RNA
细胞核
线粒体、叶绿体
细胞质
3．核酸的基本组成单位——核苷酸
核苷酸的组成和种类
元素组成 _________________
种类(依据
_______不同) 脱氧核糖核苷酸(构成_____的基本单位)
核糖核苷酸(构成_____的基本单位)
C、H、O、N、P
五碳糖
DNA
RNA
4.核酸的形成
(1)一般情况下，DNA是由脱氧核糖核苷酸聚合成的2条_____________
_____构成。
(2)一般情况下，RNA是由核糖核苷酸聚合成的1条_____________构成。
5．核酸的信息储存
(1)绝大多数生物的遗传信息储存在_____分子中。
(2)部分病毒的遗传信息直接储存在_____中。
脱氧核糖核苷
酸链
核糖核苷酸链
DNA
RNA
6．核酸的功能
(1)核酸是细胞内携带__________的物质。
(2)核酸在生物体的___________和__________________中具有极其重要的作用。
二、生物大分子以碳链为骨架
1．生物大分子
___________________等都是生物大分子。
遗传信息
遗传、变异
蛋白质的生物合成
多糖、蛋白质、核酸
2．单体
生物大分子的_________称为单体。
3．多聚体
每一个单体都以_____________________________为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
基本单位
若干个相连的碳原子构成的碳链
【教材微点发掘】
1．核苷酸是核酸的基本组成单位，人体内的核苷酸主要由机体细胞自身合成。核苷酸在体内的分布广泛。细胞中核糖核苷酸的浓度远远超过脱氧核糖核苷酸。不同类型细胞中的各种核苷酸含量差异很大，同一细胞中，各种核苷酸含量也有差异，核苷酸总量变化不大。结合下图和教材第35页图2－15，归纳总结核苷酸种类的判断方法：
(1)根据五碳糖的种类进行判断：
①图甲的五碳糖是______，该核苷酸为核糖核苷酸。
②图乙的五碳糖是_________，该核苷酸为脱氧核糖核苷酸。
(2)根据碱基种类进行判断：
①图甲中含有___，该核苷酸为核糖核苷酸。
②图乙中含有___，该核苷酸为脱氧核糖核苷酸。
核糖
脱氧核糖
U
T
2．下图表示生物大分子多聚体的连接方式，请结合下图和教材第36页图2－17，回答有关问题：
(1)若该图为一段肽链结构模式图，则1表示___________，3的种类在人体中有____种。
(2)若该图为一段核酸结构模式图，则1表示_______，2表示__________，3表示__________。
(3)若该图表示多糖结构模式图，则1、2、3连接形成的化合物是______。
中心碳原子
21
五碳糖
磷酸基团
含氮碱基
葡萄糖
新知探究(一)　核酸的结构和功能
【探究·深化】
[情境质疑]
1．根据DNA和RNA两种核酸的图示，掌握区分二者的两种方法。
(1)看成分：
①图甲含有_____________，该核酸为DNA。
②图乙含有___________ ，该核酸为RNA。
(2)看结构：
①图甲具有____链结构，为DNA。
②图乙具有____链结构，为RNA。
双
单
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
2．生物种类与核酸、核苷酸和含氮碱基等的关系。
非洲猪瘟是一种急性、发热、传染性很高的猪传染病，其特征是发病过程短、死亡率高，该病是由一种DNA病毒引起的。加热被感染病毒的血液至55 ℃、30分钟或60 ℃、10分钟，病毒将被破坏，许多脂溶剂和消毒剂也可以将其破坏。
(1)该病毒的DNA彻底水解的产物，与HIV所含核酸彻底水解产物相同的有哪些？
提示：磷酸、A、G、C。
(2)依据上述材料，为预防非洲猪瘟，你能给养猪用户提出哪些合理性建议？
提示：对猪舍用消毒剂消毒；对感染病毒死亡的猪进行高温处理(合理即可)。
[重难点拨]
1．DNA和RNA的比较
比较项目 DNA RNA
组成单位
组成 无机酸 磷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 特有T 特有U
都有A、G、C
分布 主要分布于细胞核中，其次是线粒体、叶绿体中 主要分布于细胞质中
功能 遗传物质 遗传物质(某些病毒)，传递遗传信息，催化作用(某些酶)
续表
2.生物体内的五碳糖、核苷酸种类与生物种类的关系
细胞生物 非细胞生物(病毒)
【典题·例析】
[典例1]　在生命活动中，流感病毒的遗传物质在彻底水解后，得到的化学物质是(　　)
A．脱氧核糖、碱基、磷酸
B．氨基酸、葡萄糖、碱基
C．氨基酸、核苷酸、葡萄糖
D．核糖、碱基、磷酸
[答案]　D
[解析]　核酸是一类高分子化合物，其基本组成单位是核苷酸。一个核苷酸分子完全水解后得到一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基。流感病毒为RNA病毒，只含有RNA一种核酸，因此其遗传物质彻底水解后，得到的化学物质为核糖、碱基、磷酸。
[典例2]　下图是DNA和RNA的组成结构示意图，下列有关说法正确的是(　　)
A．甲型H7N9流感病毒有5种碱基和8种核苷酸
B．主要存在于硝化细菌的拟核中的核酸由5种碱基构成
C．病毒中也有上述两种核酸
D．DNA彻底水解得到的产物中有脱氧核糖，而没有核糖
[答案]　D
[解析]　甲型H7N9流感病毒为RNA病毒，含有A、G、C、U 4种碱基和4种核苷酸；主要存在于硝化细菌拟核中的核酸为DNA，含有A、G、C、T 4种碱基；一种病毒只有一种核酸，是DNA或RNA；DNA中含有的五碳糖为脱氧核糖，不是核糖。
【应用·体验】
1．下列关于核酸的叙述，正确的是(　　)
①核酸是携带遗传信息的物质　②核酸的基本组成单位是脱氧核苷酸　③不同生物所具有的DNA和RNA有差异　④DNA与RNA在细胞内存在的主要部位相同　⑤病毒的遗传物质是RNA　⑥核苷酸之间的连接方式相同
A．①③⑤　　　　　 B．②④⑤
C．①②③ D．①③⑥
答案：D　
解析：核酸是携带遗传信息的物质，核酸中碱基的排列顺序代表遗传信息，①正确；核酸包括DNA和RNA，其中DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，②错误；不同生物所具有的DNA不同，RNA也不同，③正确；DNA在细胞内存在的主要部位是细胞核，RNA在细胞内存在的主要部位是细胞质，④错误；有些病毒的遗传物质是DNA，有些是RNA，⑤错误；核苷酸之间的连接方式相同，都是通过磷酸二酯键连接，⑥正确。
2．下列有关核酸组成的表示，正确的是(　　)
答案：D　
解析：核酸含C、H、O、N、P 5种元素；DNA中含有脱氧核糖，而RNA中含有核糖。
新知探究(二)　生物大分子以碳链为骨架
【拓展·深化】
1．生物大分子是由单体通过特定的化学键连接而成的
(1)大分子物质的初步水解产物和彻底水解产物：
物质 初步水解产物 彻底水解产物
DNA 脱氧核苷酸 脱氧核糖、碱基、磷酸
RNA 核糖核苷酸 核糖、碱基、磷酸
蛋白质 多肽 氨基酸
淀粉 麦芽糖 葡萄糖
(2)连接单体的关键化学键：
2．生物大分子具有特定的结构
由生物小分子到生物大分子，分子增大，出现新的性质。其中最主要的特点：生物大分子有独特的立体结构、空间构型和分子整体形状。
(1)维持生物大分子高级结构的重要因素是氢键、二硫键等化学键。这类键的强度很小，所以需要多个化学键才足以维持高级结构的稳定。
(2)高级结构不很稳定。生物大分子变性就是因为高级结构破坏，大分子性质改变，生物活性丧失。但是，形成一级结构的化学键(肽键、糖苷键、磷酸二酯键等)尚未破坏。
【应用·体验】
1．如图是细胞中由单体形成生物大分子时化学反应的模式图，有关叙述错误的是(　　)
A．该过程形成的大分子均以碳链为骨架
B．每合成1个大分子都产生1个水分子
C．该过程的逆过程会导致有机物总质量的增加
D．蛋白质、核酸和多糖的合成都符合这个模式
答案：B　
解析：根据图示形成大分子的模式图可知，若大分子是由N个单体脱水缩合形成的，将会产生N－1个水分子，并不是每合成1个大分子都产生1个水分子。
2．下图分别表示生物体内的生物大分子的部分结构模式图，据图回答下列问题：
(1)甲图中的三种物质都是由许多单糖连接而成的，其中属于动物细胞中的物质是______，其基本单位是________。属于植物细胞的储能物质是________。
(2)乙图所示化合物为RNA，其基本组成单位是____________，可用图中字母________表示，各基本单位之间是通过图中________(填“①”“②”或“③”)所示的化学键连接起来的。
(3)丙图所示化合物的名称是________，是由__________种氨基酸经____________过程形成的，该化合物中有________个羧基。
解析：(1)由题图可知，淀粉、纤维素、糖原都是由单体葡萄糖聚合形成的多聚体；植物细胞的储能物质是淀粉；糖原是动物细胞特有的多糖，肝糖原在维持血糖平衡中具有重要作用。(2)1分子核苷酸由1分子磷酸、1分子含氮碱基和1分子五碳糖组成，即图中的b；核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，即图中的②。(3)丙图所示化合物为四肽；四个氨基酸分子脱水缩合形成四肽时，脱去了3个水分子。由图可知，该化合物中有2个游离的羧基(②和⑨中)、1个游离的氨基(①)，R基有②④⑥⑧。
答案：(1)糖原　葡萄糖　淀粉　(2)核糖核苷酸　b　②　(3)四肽　3　脱水缩合　2
科学视野——DNA指纹技术
人的遗传信息主要分布于染色体上的DNA中。两个随机个体具有相同DNA序列的可能性微乎其微，因此，DNA可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。应用DNA指纹技术时，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。因为每个人的DNA指纹图是独一无二的，所以我们可以通过分析指纹图的吻合程度来帮助确认身份。在现代刑侦领域中，DNA指纹技术发挥着越来越重要的作用。只需要一滴血、一滴精液或是一根头发等样品，刑侦人员就可以进行DNA指纹鉴定。
【素养评价】
1．下列有关核酸分布的叙述，正确的是(　　)
A．SARS病毒中RNA主要分布于细胞质中
B．绿色植物根细胞内的DNA存在于细胞核中
C．原核细胞中的DNA主要存在于细胞核中
D．人体细胞中的RNA主要分布在细胞质中
答案：D　
解析：病毒没有细胞结构，A错误；植物细胞的DNA存在于细胞核、线粒体中，有叶绿体的细胞中，叶绿体也有DNA，B错误；原核细胞没有细胞核，只有拟核，C错误；人是真核生物，RNA主要分布在细胞质中，D正确。
2．对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为判断真核生物的不同个体是否为同一物种或同一物种亲子关系的辅助手段，一般不采用的物质是(　　)
A．蛋白质　　　　　　 B．DNA
C．RNA D．核苷酸
答案：D　
解析：蛋白质、DNA和RNA都具有特异性，而核苷酸不具有物种和个体的特异性。
3．下图是利用DNA指纹技术比对从受害人体内分离的DNA样本和嫌疑人DNA样本的结果。
你认为哪个怀疑对象最有可能是犯罪分子？说明理由。
提示：3号最有可能是犯罪分子，因为他的DNA样本图谱与从受害人体内分离的DNA样本图谱完全相同。
4．自从全国打击拐卖儿童DNA数据库建成后，借助“打拐DNA数据库”，数以千计的被拐儿童得以重回父母身边。请思考：为什么打拐DNA数据库能帮助大量的被拐儿童找到亲生父母？
提示：不同个体的DNA如同指纹一样具有特异性，如果能从父母的DNA指纹中找到孩子的所有条带，就可以确定亲子关系。(共53张PPT)
第2章 组成细胞的分子
解读章首图文
培养学习志向·勇担社会责任
与无生命的物体相比，生命是那么的神奇。人们自然会思考，生命之所以如此神奇，是不是因为生命由特殊的元素或者非物质的因素组成呢？事实上，在历史上就有类似这样的观点。对这个问题的回答，涉及生命的物质观。在辩证唯物主义者看来，生命是物质的，没有组成生命的特殊元素，也不存在非物质的“活力”因素。既然如此，生命为什么特殊呢？同学们通过初中的物理和化学学科的学习已经知道，物质是由分子组成的。
那么，这个问题就可以转化为，构成细胞的分子有什么特殊之处吗？为什么同样是由分子构成的细胞表现出生命的特征？本章引言就隐含着这样的思想观念。章引言通过“雕刻的石像”和生物对比的情境，让同学们通过比较非生命的石头和生命的细胞之间的不同，进而思考上述问题。设问之后教材并没有给出明确的答案，而是告诉同学们“研究组成细胞的分子，实际上就是在探寻生命的物质基础，帮助同学们建立科学的生命观”，从而指明本章的学习目标以及所要发展的科学素养。
章题图选用了电子显微镜下生物大分子——蛋白质的构象，并配以中国科学院院士邹承鲁先生对生物大分子作用的评价：“阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。”这句话是对上述引言中设问的一个大致回应，指出了生命不同于非生命的本质所在，同时也明确了本章的学习重点。
理清本章架构
初识概念体系·具备系统思维
第1节　细胞中的元素和化合物
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.说出组成细胞的元素都来自自然界但各元素相对含量又与无机环境不同。
2.说出组成细胞的大量元素和主要微量元素，说出组成细胞的化合物的主要 种类。
3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，进行实验操作、观察结果，基于实验简述组成细胞的物质的特殊性。 1.C、H、O、N是组成细胞的基本元素。
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。
【主干知识梳理】
一、组成细胞的元素和化合物
1．组成细胞的元素
(1)种类：细胞中常见的化学元素有20多种。
(3)细胞中4种含量最多的元素：_____________。
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
C、H、O、N
2．组成细胞的化合物
水
无机盐
蛋白质
核酸
二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．还原糖的检测
2．脂肪的检测
(1)检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
(2)检测步骤：
3．蛋白质的检测
【教材微点发掘】
1．下图表示组成细胞的元素和化合物，请据图回答有关问题：
(1)若图1表示细胞中主要化合物的含量，则甲是水，乙为________。
(2)若图2表示组成人体细胞干重含量比例前四位的元素，则 ②是____元素。
(3)图2所示元素在非生物界中________ (填“一定能”“一定不能”或“不一定能”)找到，这说明生物界和非生物界具有_______。
(4)C、H、N三种元素在人体的化学成分中，质量分数共占73%左右(占细胞干重的百分比)，而在岩石圈的化学成分中，质量分数不到1%，这一事实说明生物界与非生物界具有________。
蛋白质
C
一定能
统一性
差异性
2．人体细胞是由不同元素和化合物组成的，生活中某些人会出现营养不良或肥胖的情况，应该如何做才能避免上述情况发生呢？
提示：不同食物中的营养物质的种类和含量差异很大，人们只有合理膳食、均衡营养才能补充人体所需的各种元素和化合物，保持健康。
教材问题提示
(一)思考·讨论
1．在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样的，都是C、H、O、N。这是因为玉米和人都是生物，它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。
2．提示：细胞中有些元素含量很少，但是却有重要作用。如在玉米细胞中，S只占0.17%，Mg只占0.18%，但很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。
3．提示：玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别。如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些；Ca元素的含量也有区别，这与玉米和人体的物质和结构组成差异有关。
(二)旁栏思考
提示：梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿素。
新知探究(一)　组成细胞的元素和化合物
【拓展·深化】
1．组成细胞的元素的种类和含量
(1)大量元素和微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用。
(2)生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素，如Pb。
谐音法巧记组成生物体的化学元素
①大量元素：洋(O)探(C)亲(H)，但(N)留(S)人(P)，盖(Ca)美(Mg)家(K)。
②微量元素：心(Zn)猛(Mn)碰(B)铁(Fe)木(Mo)桶(Cu)。　
2．元素的统一性和差异性
3．组成细胞元素的主要作用
(1)维持生命活动：如K＋可保持心肌正常兴奋性，硼(B)可促进花粉的萌发和花粉管的伸长。
(2)组成化合物：如糖类、脂质和蛋白质中都含有C、H、O等元素。
【典题·例析】
[典例1]　人们经常食用的牛、羊等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分可被转化为人体的组成成分。对以上事实解释合理的是(　　)
A．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到
B．在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物种类大体相同
C．组成生物体细胞的生物分子都是以碳链作为骨架
D．不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同
[答案]　B
[解析]　人们经常食用的牛、羊等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分可被转化为人体的组成成分，体现的是生物界的统一性，即在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物种类大体相同。
[典例2]　图1是人体细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的人体细胞中元素含量的柱形图，下列叙述错误的是(　　)
A．若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质
B．若图2表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比)，则a、b、c依次是O、C、H
C．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性
D．若图1表示代谢正常的活细胞中有机化合物含量，则A化合物是蛋白质
[答案]　C
[解析]　占细胞鲜重最多的化合物是H2O，其次是蛋白质；在人体细胞的鲜重中占比最多的元素是O，其次是C、H等；生物界与非生物界的统一性体现在元素的种类上，而不是含量上；代谢正常的活细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质。
易错提醒
关于生物体内元素和化合物含量的易错点
分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中，含量最多的元素是O，最多的化合物(无机物)是水，最多的有机物是蛋白质；在细胞的干重中，含量最多的元素是C，最多的化合物(有机物)是蛋白质。
【应用·体验】
1．锗是银白色类金属，在人体中，部分酶、大脑中的白质和灰质均含有锗，其具有明显的抗肿瘤与消炎活性，能刺激红细胞和血红蛋白数量的增加，对治疗贫血有一定的作用。下列描述不合理的是(　　)
A．人体中的锗归根结底来自无机环境
B．锗在生物体中往往以离子或化合物的形式存在
C．锗与铁对治疗贫血都有一定作用
D．锗具有明显的消炎作用，因此属于一种抗生素
答案：D　
解析：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，归根结底是从无机环境获得的，A正确；组成细胞的化学元素大多以离子或化合物的形式存在，B正确；铁是血红蛋白的组成元素，由题干信息可知锗能刺激红细胞和血红蛋白数量的增加，对治疗贫血有一定的作用，C正确；抗生素一般是由微生物合成的，具有消炎、杀菌的功能，D错误。
2．我们如何找到回家的路？荣获2014年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作用。下列对这两类细胞的叙述正确的是(　　)
A．“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是C
B．“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是O
C．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H
D．P和S 分别是“位置细胞”中的大量元素和微量元素
答案：C　
解析：“位置细胞”和“网格细胞”均属于神经细胞。“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是O；“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是C；上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H；P和S均属于大量元素。
新知探究(二)　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
【探究·深化】
[情境质疑]
1．实验材料的选择。
检测生物组织中的淀粉、还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应，在选择实验材料时应注意哪些问题？
提示：一是要富含待检测的化合物；二是要颜色较浅(无色或白色最佳)。
2．检测试剂的使用。
(1)比较斐林试剂与双缩脲试剂。
项目 斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
成分 ____ g/mL
NaOH溶液 ____ g/mL
CuSO4溶液 ___ g/mL
NaOH溶液 _____ g/mL
CuSO4溶液
检测对象 ____________ ______
0.1
0.05
0.1
0.01
可溶性还原糖
蛋白质
添加顺序 ___________________________ _______________________
_______________________
反应条件 ____________________ ___________________
反应现象 ____________________ _________________
甲乙两液等量混匀后立即使用
水浴加热(50～65 ℃)
不需加热，摇匀即可
组织样液变成砖红色
组织样液变成紫色
续表
先加入A液1 mL，摇匀，
再加入B液4滴，摇匀
(2)生物试剂的应用。
①现有两瓶没有标记的糖尿病患者(尿液中含有葡萄糖)和肾小球肾炎患者(尿液中含有蛋白质)的尿液样品，如何进行区分？
提示：方法一：用斐林试剂对两瓶尿样进行检测，有砖红色沉淀生成的是糖尿病患者的尿样；没有砖红色沉淀生成的是肾小球肾炎患者的尿样。
方法二：用双缩脲试剂来检测，有紫色产生的是肾小球肾炎患者的尿样，另一瓶是糖尿病患者的尿样。
②脱脂奶粉中不含脂肪，受到老年人的喜爱。要检验某种脱脂奶粉是否合格，可能用到哪些试剂？
提示：符合要求的脱脂奶粉应该无脂肪，同时还应该含有丰富的蛋白质，因此要用到苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂来检测。
3．实验操作过程分析。
(1)三类有机物检测时，唯一需要水浴加热的是________，唯一需要显微镜观察的是______。
还原糖
脂肪
(2)检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，原因是什么？
提示：染色时间过长，脂肪会溶解到染色剂中。
(3)检测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。
(4)检测蛋白质时，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，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。
[重难点拨]
1．斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
2．关注实验中的四个注意点
选材 不宜选有颜色的材料，因为有颜色的材料会干扰实验结果
预留样品 物质检测中，预留组织样液作对照组
待测液处理 用蛋清作蛋白质检测材料，必须充分稀释，防止蛋清黏在试管内壁上
材料处理 脂肪检测时，用体积分数为50%的酒精洗去浮色，不能用清水，因为染料溶于有机溶剂、不溶于水
【典题·例析】
[典例1]　如图为检测蛋白质的流程图，甲、乙、丙、丁对应实验材料、鉴定试剂及先后用量，则其对应关系正确的一组是(　　)
A．豆浆、双缩脲、1 mL、4滴
B．花生种子研磨液、双缩脲、4滴、1 mL
C．豆浆、双缩脲、4滴、1 mL
D．花生种子研磨液、斐林试剂、1 mL、4滴
[答案]　A
[解析]　该实验的目的是检测组织样液中是否存在蛋白质，所以甲滤液是豆浆(含有蛋白质)，不是花生种子研磨液(含有大量的脂肪)；鉴定蛋白质的试剂是双缩脲试剂，即乙试剂是双缩脲试剂；双缩脲试剂包含双缩脲试剂A液和双缩脲试剂B液，先加入双缩脲试剂A液1 mL(丙)，摇匀，再加入双缩脲试剂B液4滴(丁)。
[典例2]　某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如下图)，下列叙述正确的是(　　)
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溶解
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
[答案]　A
[解析]　苹果果肉的颜色比植物叶片浅，且含有较多的还原糖，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；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；斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的浓度不同；在使用斐林试剂时应将等量的NaOH溶液和CuSO4溶液混匀后加入组织样液。
易错提醒
易混淆的三个误区
(1)易忽略斐林试剂本身的颜色。
非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。
(2)易写错“斐”和“脲”字。
“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。
(3)误认为脂肪的检测必须使用显微镜。
若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只要观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜，可以在制备的组织样液中加入苏丹Ⅲ染液，观察溶液的颜色变化。
【应用·体验】
1．下面是四位同学进行物质检测的实验操作方法或结果，其中错误的是(　　)
A．苹果汁中含有丰富的葡萄糖和果糖，可用作还原糖检测的材料
B．高温煮沸后的豆浆溶液冷却后也能与双缩脲试剂作用产生紫色反应
C．花生子叶用苏丹Ⅲ染液染色后呈橘黄色
D．在麦芽糖溶液中加入刚配制的斐林试剂，摇匀后会出现砖红色沉淀
答案：D　
解析：苹果汁近于白色，且含有丰富的葡萄糖和果糖，可用作还原糖检测的材料，A正确；双缩脲试剂能与蛋白质的肽键产生紫色反应，经高温处理的蛋白质发生了变性，破坏了其空间结构，但是肽键没有被破坏，所以与双缩脲试剂还可以产生紫色反应，B正确；脂肪可用苏丹Ⅲ染液检测，呈橘黄色，C正确；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)，D错误。
2．下列有机物的检测实验中，可能导致实验失败的操作是(　　)
①脂肪检测时，花生子叶染色后，没有用酒精洗去浮色
②蛋白质检测时，把 A、B液混合后再加入蛋白质样液中
③还原糖检测时，用50～65 ℃水浴加热
④淀粉检测时，直接把碘液滴加到淀粉样液中
A．①②　　　　　　　 B．②④
C．③④ D．①④
答案：A　
解析：脂肪检测实验中，花生子叶染色后，需用50%的酒精洗去浮色，否则会导致实验失败，①符合题意；蛋白质检测时，应先加A液，再滴加B液，若将A、B液混合后再加入蛋白质样液中，A液和B液会发生反应，这样就不会与蛋白质发生紫色反应，导致实验失败，②符合题意；用斐林试剂进行还原糖检测时，用50～65 ℃水浴加热为正确的操作方法，③不符合题意；淀粉检测时，直接把碘液滴加到淀粉样液中即可发生颜色反应，④不符合题意。
科学探究——以种子成熟和萌发为素材考查有机物的检测
1．种子成熟时有机物的变化
种子成熟时，小分子有机物转化为大分子物质，以便于储存，主要营养物质变化如下：
①可溶性糖类→不溶性糖类(如淀粉)。
②非蛋白质氮→蛋白质。
③糖类→脂肪。
【素养评价】
1．用碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物颜色反应如下表，其中“＋”的数量代表颜色反应深浅程度。下列有关说法错误的是(　　)
种类 碘液 苏丹Ⅲ染液 双缩脲试剂
甲 ＋＋＋＋ ＋＋ ＋
乙 ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋
丙 ＋ ＋＋ ＋＋＋＋
A.三种种子中乙种子蛋白质含量最高
B．碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色
C．在观察颜色时有可能用到光学显微镜
D．这三种试剂的使用均不需要水浴加热
答案：A　
解析：分析表格可知，甲植物干种子中淀粉含量较高，乙植物干种子中脂肪含量较高，丙植物干种子中蛋白质含量较高。
2．油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示。将不同成熟阶段的种子制成匀浆后检测，检测结果正确的是(　　)
选项 取样时间 检测试剂 检测结果
A 第10 d 斐林试剂 不显色
B 第20 d 双缩脲试剂 不显色
C 第30 d 苏丹Ⅲ试剂 橘黄色
D 第40 d 碘液 蓝色
答案：C　
解析：第10 d有可溶性糖，不排除有还原糖的可能，故加入斐林试剂，水浴加热后可能出现砖红色沉淀；种子中一定有蛋白质，加入双缩脲试剂后会出现紫色反应；第30 d种子中有脂肪，与苏丹Ⅲ染液发生反应，呈现橘黄色；第40 d种子中无淀粉，加入碘液后不会呈现蓝色。
3．某公司将某种茅草开发成一种保健饮料。该种茅草是否含有还原糖和淀粉呢？生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题。请你完成下面的实验鉴定报告。
(1)实验目的：鉴定某种茅草的根是否含有还原糖和淀粉。
(2)实验原理：还原糖可用试剂1____________来检测，淀粉可用试剂2______________来检测。
(3)实验器材：某种茅草根、所需试剂、研钵、烧杯、试管、纱布、漏斗、酒精灯、试管夹、火柴、滴管等。
(4)实验步骤：
①用研钵将茅草根磨碎，过滤，取其滤液。
②取A、B两支试管，各加入2 mL滤液。
③往A试管中加入试剂1，注意甲乙两液需________加入，摇匀，再进行50 ℃～60 ℃__________2 min。观察试管中的颜色变化。
④往B试管中加入试剂2，观察试管中的颜色变化。
(5)可能出现的实验现象及分析：
①__________________________________________________________。
②___________________________________________________________。
解析：(2)实验原理：①还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀；②淀粉遇碘液变蓝色。(4)实验步骤：①用研钵将茅草根磨碎，过滤，取其滤液。②取A、B两支试管，各加入2 mL滤液。③往A试管中加入试剂1(斐林试剂)，斐林试剂需要现配现用、混合使用和水浴加热。④往B试管中加入试剂2(碘液)，观察试管中的颜色变化。(5)可能出现的实验现象及分析：①如果A试管出现砖红色沉淀，说明这种茅草根含有还原糖；如果A试管没有砖红色沉淀，说明这种茅草根不含还原糖。②如果B试管出现蓝色，说明这种茅草根含有淀粉；如果B试管没有蓝色，说明这种茅草根不含淀粉。
答案：(2)斐林试剂　碘液　(4)等量混合　水浴加热　(5)①如果A试管出现砖红色沉淀，说明这种茅草根含有还原糖；如果A试管没有砖红色沉淀，说明这种茅草根不含还原糖　②如果B试管出现蓝色，说明这种茅草根含有淀粉；如果B试管没有蓝色，说明这种茅草根不含淀粉(共29张PPT)
第4节　蛋白质是生命活动的主要承担者
第1课时　蛋白质的功能及其结构单位
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.阐明蛋白质是生命活动的主要承担者，认同蛋白质与人体营养、健康等关系密切。
2.归纳概括氨基酸的结构通式和特点，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。 1.蛋白质是以氨基酸为基本单位的生物大分子。
2.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、信息传递、免疫等重要功能。蛋白质是生命活动的主要承担者。
【主干知识梳理】
一、蛋白质的功能
1.一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要_______。
2.蛋白质功能举例：
功能 举例
构成_____________ 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等
_____作用 绝大多数的酶
运输作用 _________(能运输氧气)
________作用 胰岛素等蛋白质类激素
免疫作用 _____(可抵御抗原的侵害)
承担者
细胞和生物体
催化
血红蛋白
信息传递
抗体
二、氨基酸的结构特点及其种类
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_____________和一个______________。
②位置上：都有一个氨基和一个羧基连在______________上。
氨基(—NH2)
羧基(—COOH)
同一个碳原子
2．种类
(1)分类依据：能否在人体内_____。
合成
外界环境中获取
8
人体细胞能够合成
【教材微点发掘】
　结合下图和氨基酸的结构示意图回答有关问题：
(1)写出图中序号代表的结构名称：
①_____； ②④____； ③______。
(2)比较图中几种氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式：_______________。
(3)各种氨基酸共有的元素是_____________，其中半胱氨酸还含有S元素。
(4)天冬氨酸的R基中含有羧基，赖氨酸的R基中含有氨基，说明组成蛋白质的氨基酸至少含有_____________________________________。
(5)从位置上看组成蛋白质的氨基酸都有一个氨基(—NH2)和一个羧基 (—COOH)连接在_____________上。
氨基
R基
羧基
C、H、O、N
一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)
同一个碳原子
教材问题提示
思考·讨论(教材第29页)
氨基酸的结构特点
1．每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
2．“氨基酸”代表了氨基酸分子结构中的主要部分——氨基和羧基。
新知探究(一)　蛋白质的功能
【拓展·深化】
蛋白质功能
(1)蛋白质包括结构蛋白和功能蛋白。结构蛋白是构成细胞和生物体的主要物质；功能蛋白有免疫、运输、信息传递、催化等功能。
(2)蛋白质能调节人体的渗透压，在某些时候也能被分解，为生命活动提供能量。
(3)不同生物之间同类蛋白质也有区别，可以作为鉴定生物间亲缘关系远近的依据。
【典题·例析】
[典例]　科学家在分子水平上发现了“生命时钟的振荡器”。“生命时钟的振荡器”是一种蛋白质，它的浓度在生物体内有规律地变化以适应地球的自转和昼夜更替。下列有关蛋白质的叙述，错误的是(　　)
A．在活细胞中，蛋白质是含量最多的化合物
B．蛋白质是生命活动的主要承担者
C．蛋白质的结构多样性决定其功能多样性
D．蛋白质具有催化、运输、调控等功能
[答案]　A
[解析]　在活细胞中，蛋白质是含量最多的有机化合物，A错误；蛋白质是生命活动的主要承担者，B正确；蛋白质的结构多样性决定其功能多样性，C正确；蛋白质具有催化、运输、调控等多种功能，D正确。
[延伸思考]
营养不良会出现贫血和免疫力下降等现象，试从蛋白质的功能角度分析原因。
提示：蛋白质摄入不足导致营养不良，影响血红蛋白和抗体的合成。血红蛋白具有运输O2的功能，抗体具有免疫功能。
【应用·体验】
1．下列不属于动物体内蛋白质功能的是(　　)
A．构成毛发的主要成分 B．催化细胞内化学反应的酶
C．供给细胞代谢的主要能源物质 D．细胞吸收物质的载体
答案：C　
解析：蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质，如结构蛋白是构成毛发的主要成分；部分蛋白质具有催化功能，如大多数酶；细胞代谢的主要能源物质是糖类，不是蛋白质；部分蛋白质是细胞吸收物质的载体，如载体蛋白。
2．蛋白质是生命活动的体现者，但在正常生理活动中它不能作为细胞的(　　)
A．重要结构物质　　　　 B．重要调节物质
C．主要能源物质 D．机体免疫物质
答案：C　
解析：主要的能源物质是糖类而不是蛋白质。
新知探究(二)　组成蛋白质的氨基酸
【探究·深化】
[情境质疑]
下列有机酸，哪些属于组成蛋白质的氨基酸？请判断，并说明理由。
(1)
判断：____ (填“是”或“不是”)
理由：___________________________________
是
—NH2和—COOH连在同一个碳原子上
(2)
判断：_____ (填“是”或“不是”)
理由：____________________________________
(3)
判断：____ (填“是”或“不是”)
理由：___________
不是
—NH2和—COOH没连在同一个碳原子上
不是
没有—NH2
[重难点拨]
1．形象记忆氨基酸结构通式
2．氨基酸分子的判断
(1)两个判断标准：
①一个数目标准：至少含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。
②一个位置标准：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，且这个碳原子上还连接一个氢原子(—H)和一个R基。
(2)一个决定关键：R基。
①决定氨基酸的种类和理化性质。
②决定氨基酸中所含有氨基和羧基的数目：除了连接在同一碳原子上的氨基和羧基外，其他的氨基和羧基一定位于R基中。
③决定氨基酸的组成元素：氨基酸结构通式中含有C、H、O、N四种元素，若含有其他元素则一定位于R基中。
【典题·例析】
[典例1]　在构成蛋白质的氨基酸中，酪氨酸是几乎不溶于水的，而精氨酸却易溶于水，这种差异的产生取决于(　　)
A．两者的R基组成不同　 B．酪氨酸的氨基多
C．两者的结构完全不同 D．精氨酸的羧基多
[答案]　A
[解析]　从氨基酸的结构通式可以看出，R基的不同导致了氨基酸结构和功能的不同。
[典例2]　下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸(　　)
[答案]　B
[解析]　每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团(R基)，各种氨基酸的不同就在于R基的不同。
方法规律
“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
【应用·体验】
1．如果一个氨基酸分子中含有两个氨基，其中一个氨基与羧基连在同一个碳原子上，那么，另一个氨基的位置是(　　)
A．与氨基端相连　　 B．与羧基端相连
C．和氢相连 D．在R基上
答案：D　
解析：连在氨基酸中心碳原子上的有一个氨基、一个羧基和一个氢原子，另一个侧链基团用R表示，显然另一个氨基只能在R基上。
2．亮氨酸的分子式是C6H13O2N，其R基为(　　)
A．—C4H9 B．—C5H9
C．—C6H13 D．—C4H8
答案：A　
解析：由氨基酸结构通式可知，氨基酸的分子式可表示为C2H4O2NR，由题干知亮氨酸的分子式是C6H13O2N，故亮氨酸的R基为—C4H9。
科学视野——硒与硒代半胱氨酸
硒是人体必需的微量元素，有抗氧化的作用。硒的抗氧化作用可阻断活性氧和自由基的致病作用，从而起到防病作用。食物中含硒量高和血硒水平较高地区的人群，乳腺癌、结肠癌、前列腺癌以及白血病等的患病率很低。
硒代半胱氨酸(Sec)是人类发现的第21种氨基酸，存在于少数一些酶中，如谷胱甘肽过氧化酶、甘氨酸还原酶和一些氢化酶等。硒半胱氨酸的结构和半胱氨酸类似，只是其中的硫原子被硒取代。包含硒代半胱氨酸残基的蛋白都称为硒蛋白。
【素养评价】
1．研究表明缺硒可导致克山病。克山病是一种地方性心肌病，急重症病人可发生猝死。营养学和流行病学界专家认为，成人每天硒的摄取量在40～100 μg就可满足人体需要。根据资料，下列解释错误的是(　　)
A．硒是人体必需的化学元素
B．硒在人体生长发育过程中的作用不可替代
C．硒的作用重大，只要有了硒，人体就能正常生长发育
D．硒是人体必需的微量元素
答案：C　
解析：人体生长发育需要各种大量元素和微量元素，而不是只要有了硒，人体就能正常生长发育。
2．人体第21种氨基酸硒代半胱氨酸是蛋白质中硒的主要存在形式，体内硒含量很少，合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取。下列叙述错误的是(　　)
A．硒元素属于微量元素
B．硒代半胱氨酸是非必需氨基酸
C．人体的蛋白质均含有硒
D．硒位于硒代半胱氨酸的R基中
答案：C　
解析：由题意可知，体内硒含量很少，硒元素属于微量元素，A正确；由题意可知，合成硒代半胱氨酸的原料需不断从食物中获取，因此硒代半胱氨酸是非必需氨基酸，B正确；并不是所有的蛋白质都含有硒，C错误；氨基酸的不同在于R基的不同，硒位于硒代半胱氨酸的R基中，D正确。

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