第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
问题导学
一、氨基酸及其种类
活动与探究1
1．请写出氨基酸的结构通式，并对其进行描述。
2．组成生物体内蛋白质的氨基酸约有多少种？它们在结构上的主要区别是什么？什么是必需氨基酸？什么是非必需氨基酸？
3．如何考虑氨基酸中的氨基（—NH2）和羧基（—COOH）的数目？
迁移与应用1
下列物质中属于组成蛋白质的氨基酸的是（ ）。
组成蛋白质的氨基酸的结构通式
二、蛋白质的结构及其多样性
活动与探究2
结合教材P21图24回答以下问题。
1．请细化从元素到蛋白质分子的各级结构（用字母、文字和箭头的形式表示）。
2．写出两个氨基酸之间脱水缩合形成二肽的反应式（用虚线框表示出肽键）。
3．什么叫多肽？多肽链是不是蛋白质？多肽链与蛋白质有怎样的关系？
4．蛋白酶的作用是否导致肽键的断裂？
迁移与应用2
下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是（ ）。
A．丙氨酸的R基是—CH3，则它的分子式是C3H7O2N
B．组成蛋白质的氨基酸的一个氨基和一个羧基必须连接在同一个碳原子上
C．n个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸缩合成的一条多肽中的氨基数必为m－n
D．甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则甜味肽一定是一种二肽
1．有关蛋白质的规律小结
氨基酸相对分子质量 氨基酸数 肽键数目 脱去水分子数目 肽链相对分子质量 氨基数目 羧基数目
一条肽链 a m m－1 m－1 ma－18（m－1） 至少1个 至少1个
n条肽链 a m m－n m－n ma－18（m－n） 至少n个 至少n个
2.用双缩脲试剂检测蛋白质的反应实质是：双缩脲试剂与肽键（—CO—NH2—）反应形成紫色。
三、蛋白质功能的多样性
活动与探究3
情景材料：
蛋白质使我们的机体无所不能
细胞中大多数酶、许多结构物质都是蛋白质，连非蛋白质物质的构成部分大多也是由蛋白质类的酶催化产生的。人体含有成千上万种蛋白质，正是这些蛋白质的特性及其相互作用使我们的机体无所不能。蛋白质由不同的氨基酸组成的不同长度的聚合体（也称为肽或多肽）折叠而成。现代生物学中的一个很主要的概念是：蛋白质的功能特性主要取决于线性多肽链中氨基酸的序列。
1．举例说明“蛋白质使我们的机体无所不能”。
2．“多样性”是蛋白质的功能特性还是结构特性？
3．总结蛋白质功能多样性与结构多样性的关系。
迁移与应用3
下列物质中都含有—CO—NH—的一类物质是（ ）。
A．水、载体和抗体
B．胰岛素、抗体和生长激素
C．糖类、载体和脂肪
D．所有的激素
1．蛋白质是生命活动的主要承担者，例如：
功能 举例
构成细胞和生物体的基本物质 构成动物和人体肌肉、生物膜、核糖体、染色体等的成分
催化作用 参与生物体内各项生命活动的酶大多数是蛋白质
运输作用 红细胞中的血红蛋白、膜上的载体蛋白
运动功能 肌动蛋白和肌球蛋白使肌肉收缩，产生运动
信息传递作用、调节作用 各种激素能调节生物体的生命活动
免疫作用 生物体内的抗体能消灭外来抗原物质
细胞内的能源物质 在糖类和脂肪被消耗后，机体也会分解蛋白质供能
2．蛋白质分子的空间结构对其功能的影响
蛋白质分子的空间结构和其性质及生理功能的关系十分密切。不同的蛋白质，正因为具有不同的空间结构，导致具有不同的理化性质和生理功能。
答案：活动与探究1：
1．答案：
构成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），且有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
2．答案：约有20种。氨基酸因R基不同而种类不同。必需氨基酸是指在人体内不能合成，必须从外界摄取的氨基酸，主要包括8种：赖氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、色氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸和异亮氨酸。非必需氨基酸是指可在人体内通过氨基转换作用合成的氨基酸。
3．答案：根据氨基酸的定义，氨基酸分子中至少有一个—NH2和一个—COOH，如果还有，则存在于R基上，所以，某氨基酸分子中的—NH2总数是R基中—NH2的数目＋1，—COOH总数是R基中的—COOH数目＋1。
迁移与应用1：B 解析：参与生物体内蛋白质组成的氨基酸必须是α氨基酸，其特点是：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在同一个碳原子上。
活动与探究2：
1．答案：C、H、O、N（P、S）→氨基酸→多肽→蛋白质。
2．答案：
3．答案：多肽是由三个或三个以上的氨基酸缩合而成的链状结构（多肽链）。多肽链不是蛋白质。多肽链进行盘曲折叠，从而具有一定的空间结构，才形成具有一定功能的蛋白质。
4．答案：蛋白酶作用于肽键，使肽键断裂。
迁移与应用2：C 解析：组成蛋白质的氨基酸的一个氨基和一个羧基必须连接在同一个碳原子上；多肽中的氨基数＝R基中氨基数＋肽链数，C项中的m－n 是R基中的氨基数，整条肽链中的氨基数应为m－n＋1；含有2个氮原子的肽链只能是二肽。
活动与探究3：
1．答案：抗体使我们的机体具有免疫作用；酶使我们的机体能够进行复杂的代谢反应；血红蛋白使我们的红细胞能够运输O2；某些激素使我们的机体细胞成为有联系的统一整体等。
2．答案：“多样性”既是蛋白质的功能特性也是蛋白质的结构特性。
3．答案：蛋白质的结构多样性决定蛋白质的功能多样性。
迁移与应用3：B 解析：在有机物中含有—CO—NH—的主要是蛋白质和多肽。在激素中，只有部分激素如胰岛素和生长激素属于蛋白质类激素，所有的抗体、载体都属于蛋白质。
当堂检测
1．在组成生物体蛋白质的氨基酸中，酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，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
2．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，它的分子式是（ ）。
A．C5H11O2NS B．C3H7S
C．C4H11O2S D．C5H10O2N
3．生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是（ ）。
A．组成肽键的化学元素不同
B．组成蛋白质的氨基酸的种类和数目不同
C．氨基酸的排列顺序不同
D．蛋白质的空间结构不同
4．某致病细菌分泌的外毒素，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，结构式如下图所示：
请根据图分析回答下列问题。
（1）该化合物中含有游离的______个氨基，______个羧基。
（2）该化合物是由______个氨基酸组成的，区别这些氨基酸的种类是依靠其结构中的______。
（3）组成该化合物的氨基酸有______种，其中有______个氨基酸的R基相同，这个R基是______。
（4）该化合物称为______肽化合物，含有______个肽键。
（5）填写虚线框内结构的名称：A.______，B.______。（从氨基酸结构通式的角度讲）
答案：1．A 解析：不同的氨基酸分子的R基不同，决定了不同氨基酸分子具有不同的理化性质。
2．A 解析：不同氨基酸分子的共同部分含有一个氨基、一个羧基、一个H原子和一个核心C原子，其化学式为—C2H4O2N，将其与甲硫氨酸的R基化学式合并后形成甲硫氨酸的化学式（分子式）：C5H11O2NS。
3．A
4．答案：（1）0 0 （2）7 R基 （3）5 3 —CH3 （4）环状七 7 （5）肽键 R基
解析：据题图分析可知，该外毒素为环状七肽，具有7个肽键，由5种不同的氨基酸组成，其中有1种氨基酸出现3次，其R基为—CH3。该化合物没有游离的氨基和羧基。虚线框内结构A、B的名称依次是肽键和R基。
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第5节 细胞中的无机物
1．说出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。
一、细胞中的水
1．水的含量
水在细胞的各种化学成分中含量______。生物体的含水量随生物种类的不同______，一般为__________。生物体在不同生长发育期，含水量______。
2．水的存在形式
水在细胞内以两种形式存在：________和________。______是指与细胞内的________相结合的一部分水；______是指以______的形式存在，可以________的绝大部分水。
3．水的功能
（1）结合水是细胞结构的重要________。
（2）自由水是细胞内的________。
（3）水可以参与细胞内的________。
（4）多细胞生物体的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中。
（5）水可以______各种营养物质和代谢废物。
思考：把新鲜的种子放在试管中，放在阳光下会看到试管壁上有水珠，这是什么水？把晒干的种子放在试管中烘烤，试管壁上又出现水珠，这是什么水？
二、细胞中的无机盐
1．存在形式
细胞中的大多数无机盐以______的形式存在。
2．功能
许多无机盐对于维持______和生物体的生命活动有重要作用。
答案:一、1.最多 有所差别 60%～95% 不同
2．自由水 结合水 结合水 其他物质 自由水
游离 自由流动
3．（1）组成成分 （2）良好溶剂 （3）生物化学反应 （5）运输
思考
提示：前者是自由水；后者是结合水。
二、1.离子
2．细胞
1．水的含量与代谢的关系
不同生物的细胞，同一生物不同生长发育时期的细胞，同一生长发育时期不同部位以及代谢程度不同的细胞，含水量都不相同。一般地说，代谢旺盛的细胞，自由水含量高，处于休眠状态的细胞，自由水含量一般较低。抗旱性强的植物，结合水的含量较高。植物种子在晒干的过程中散失的是自由水。
细胞中自由水与结合水的比值上升，代谢旺盛，但是抗逆性差。细胞中自由水与结合水的比值下降，代谢缓慢，但是抗逆性强。
①鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻 自由水散失。
②干种子用水浸泡后仍能萌发 失去自由水的种子仍保持其生理活性。
③干种子不浸泡则不萌发 自由水越多，代谢越旺盛。
④干种子放在试管中，用酒精灯加热，则试管壁上有水珠 结合水散失。
⑤失去结合水的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性。
2．无机盐的作用
（1）无机盐是细胞的结构成分。有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分，如Mg2＋是叶绿素分子必需的成分；Fe2＋是血红蛋白的重要成分；碳酸钙是动物和人体的骨、牙齿中的重要成分；是生物膜中磷脂的组成成分，也是ATP、NADPH的重要组成成分。
（2）参与并维持生物体的代谢活动。如哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2＋，如果哺乳动物的血液中钙盐的含量过低，就会出现抽搐等症状。
（3）维持生物体内的平衡。体内平衡是细胞能有稳定的结构和功能、生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。有关体内平衡的内容很复杂，情况多变。其中三个主要方面与无机盐含量的稳定有密切关系：
①渗透压的平衡。Na＋、Cl－对细胞外液渗透压起重要作用，K＋则对细胞内液渗透压起决定作用。
②酸碱平衡（pH平衡）。生物体内的无机盐离子，如人血浆中的、等必须保持一定的量，这对维持细胞的酸碱平衡非常重要。
③离子平衡。动物细胞内外Na＋和K＋的比例是相对稳定的。细胞膜外Na＋高、K＋低，细胞膜内K＋高、Na＋低。K＋、Na＋这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。
题型一 无机盐的功能
【例1】 （2010·上海卷改编）下列选项中，含有相同元素的一组化合物是（ ）。
A．纤维素和尿素 B．脂肪酸和磷脂
C．腺嘌呤核苷酸和核糖核酸 D．胆固醇和血红蛋白
解析：腺嘌呤核苷酸和核糖核酸的组成元素是C、H、O、N、P；纤维素含有C、H、O，不含N；脂肪酸含C、H、O，不含P；血红蛋白含Fe而胆固醇不含Fe。
答案：C
反思领悟：无机盐是构成细胞中化合物的重要成分。
题型二,水在细胞中的存在形式
【例2】 一个正在进行旺盛生命活动的细胞，假定在其生命活动过程中含水量不变，则温度对结合水和自由水的比例有何影响，下列有关叙述正确的是（ ）。
A．温度升高，结合水比例减小，自由水比例增加
B．温度升高，结合水比例增加，自由水比例减小
C．温度降低，结合水比例减小，自由水比例增加
D．温度降低，结合水和自由水比例不变
解析：在细胞中有糖类、蛋白质、核酸等许多亲水性物质，水是极性分子，细胞中的亲水性物质对水分子具有很强的亲和力（或称束缚力）。水分子有一定的自由能，即水分子的运动能力。这样就以糖类、蛋白质等亲水性物质为核心，周围结合着很多水分子，越靠近核心部分，对水分子的束缚力就越强，离核心部分越远，对水分子的束缚力越弱。当水分子的自由能大于束缚力时，水分子就能挣脱亲水性物质的束缚而由结合水转变成自由水，反之，自由水就转变成结合水。温度能影响水的自由能，温度高，水分子获得的自由能多，运动能力强，从束缚状态挣脱的水分子就多。反之，温度低，水分子获得的自由能就少，运动能力低，容易被亲水性物质束缚住而成为结合水。
答案：A
反思领悟：温度高，自由水与结合水的比值升高，细胞代谢旺盛；温度低，自由水与结合水的比值降低，细胞代谢缓慢。
1 下列有关水的叙述中，错误的是（ ）。
①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 ②细胞内的生物化学反应离不开水 ③水是细胞结构的组成成分之一 ④人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水
⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大 ⑥不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大
A．①④⑤ B．①④⑤⑥ C．⑤⑥ D．②③④⑤⑥
2 在患急性肠胃炎时，要及时用生理盐水点滴输液；不慎受外伤后，用生理盐水清洗伤口。这样做的主要目的依次是（ ）。
①降温 ②维持水代谢的平衡 ③消毒 ④是细胞的等渗溶液并有清洁作用
A．①④ B．②④ C．②③ D．①②
3 科学家在利用无土栽培技术培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需元素，其配方〔培养液中无机盐离子的浓度/（mmol·L－1）〕如下：
离子 K＋ Na＋ Mg2＋ Ca2＋ NO H2PO SO Zn2＋
浓度 1 1 0.25 1 2 1 0.25 1
此培养液中的离子，植物根细胞吸收最少的是（ ）。
A．Ca2＋ B．SO C．Zn2＋ D．H2PO
4 下图曲线能正确反映大豆种子萌发至幼苗的过程中细胞中自由水和结合水的比值（纵坐标）数量变化的是（ ）。
A．a B．b C．c D．d
5 （2011·上海卷）生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内的Na＋参与（ ）。
A．调节渗透压 B．组成体内化合物
C．维持正常pH D．提供能量
答案:1．C 生物体细胞内的水以两种形式存在，即自由水、结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水在细胞中以游离形式存在，可以自由流动，是细胞内的良好溶剂，运输各种营养物质和代谢废物，为生物体内的生物化学反应提供介质，许多生物化学反应必须有水的参与。不同生活环境、生活状态下的细胞的含水量是不同的。细胞内自由水与结合水的比例越大，其新陈代谢越旺盛，反之则越弱。
2．B 在患急性肠胃炎时，要及时注射生理盐水，这是为了维持水平衡，用生理盐水可清洗伤口，因为其是细胞的等渗溶液并且能够清洁伤口。
3．C 植物吸收矿质元素的多少，与生命活动的需要量有关，而与培养液中无机盐离子的浓度无关，Zn属于植物必需的微量矿质元素，需要量最少，其他均为大量元素。
4．B 种子在萌发之前，处于休眠状态，代谢很弱，细胞中的水主要以结合水形式存在，自由水和结合水的比值较小；种子在萌发之后，自由水逐渐增多，代谢旺盛，直至发育成幼苗，自由水含量趋于稳定，所以自由水和结合水的比值不断增大，最终达到一个正常稳定水平。
5．A 细胞吸收钠离子，增大渗透压，有利于吸水。第3节 遗传信息的携带者——核酸
1．观察DNA和RNA在细胞中的分布。
2．说出核酸的种类。
3．简述核酸的结构和功能。
一、核酸的种类和功能
1．种类
核酸包括两大类：脱氧核糖核酸（简称______）和核糖核酸（简称______）。
2．功能
核酸是细胞内携带________的物质，在生物体的______、______和________的生物合成中具有极其重要的作用。
二、核酸在细胞中的分布
1．真核细胞的DNA主要分布于________内，RNA大部分存在于________中。甲基绿使______呈现绿色，________使RNA呈现红色。
2．________、______内也含有少量的DNA。
思考：用甲基绿和吡罗红给细胞染色，细胞核呈现什么颜色？
三、核酸是由核苷酸连接而成的长链
1．核酸的基本组成单位
________是组成核酸分子的______。一个核苷酸是由一分子的________、一分子________和一分子______组成的。根据五碳糖的不同，可将核苷酸分为________核苷酸（简称________）和______核苷酸。
2．核酸的碱基组成
DNA和RNA各含有____种碱基，组成DNA的碱基有________，组成RNA的碱基有________。
3．核酸的结构
每个核酸分子是由几十个乃至上亿个________连接而成的长链。在绝大多数生物体的细胞中，DNA由______脱氧核苷酸链构成，RNA由____条核糖核苷酸链构成。
4．生物的遗传信息
绝大多数生物的遗传信息贮存在______分子中，每个个体的DNA的______核苷酸序列各有特点。部分病毒的遗传信息贮存在______中。
答案:一、1.DNA RNA
2．遗传信息 遗传 变异 蛋白质
二、1.细胞核 细胞质 DNA 吡罗红
2．线粒体 叶绿体
思考
提示：绿色。
三、1.核苷酸 单体 含氮碱基 五碳糖 磷酸 脱氧核糖 脱氧核苷酸 核糖
2．四 A、G、C、T A、G、C、U
3．核苷酸 两条 一
4．DNA 脱氧 RNA
1．核酸的基本组成单位是核苷酸
核苷酸的组成如下图：
DNA与RNA化学组成上的区别：RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，核糖和碱基U为RNA特有；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，脱氧核糖和碱基T为DNA特有。
2．不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况
生物类别 核酸 核苷酸 碱基 遗传物质 举例
原核生物和真核生物 含有DNA和RNA两类核酸 8 5 DNA 细菌、人等
病毒 只含DNA 4 4 DNA 噬菌体
只含RNA 4 4 RNA 烟草花叶病毒
3.[实验]观察DNA和RNA在细胞中的分布
实验原理 甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色
实验目的 初步掌握观察DNA和RNA在细胞中分布的方法
材料用具 见相关内容
方法步骤 制片 ①在洁净的载玻片上，滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液②用消毒牙签在自己漱净的口腔内侧壁上轻轻刮取口腔碎屑，在载玻片上的液滴中涂抹几下③将上述涂有口腔上皮细胞的载玻片烘干
方法步骤 水解 ①在小烧杯中加入30 mL质量分数为8%的盐酸，将烘干的载玻片放入小烧杯中②30 ℃水浴保温5 min
冲洗 用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片10 s
染色 ①用吸水纸吸去载玻片上多余的水分②用吡罗红甲基绿染色剂2滴染色5 min③吸去多余的染色剂，盖上盖玻片
观察 ①先用低倍物镜找到染色均匀、色泽浅的区域，移到视野中央，将物像调节清晰②换用高倍物镜观察
实验结果 绿色明显且集中分布于细胞中央，红色广泛分布于绿色的周围
实验结论 DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中
题型一 RNA的分布和组成
【例1】 美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛因发现RNA干扰机制而获得诺贝尔生理学或医学奖。下列关于RNA的描述错误的是（ ）。
A．RNA只分布在细胞质中，DNA只分布在细胞核内
B．尿嘧啶是RNA特有的碱基，胸腺嘧啶是DNA特有的碱基
C. RNA和DNA的基本组成单位是核苷酸
D．生物的遗传物质是DNA或RNA
解析：RNA主要分布在细胞质中，细胞核中也含有少量RNA。DNA主要分布在细胞核中，细胞质中（如线粒体、叶绿体中）也含有少量DNA。
答案：A
反思领悟：RNA是由核糖核苷酸聚合而成的单链结构，含有四种碱基（A、G、C、U），主要分布在细胞质中。
题型二 核酸的种类、基本组成单位和碱基组成
【例2】 不同生物含有的核酸种类不同。真核生物同时含有DNA和RNA，病毒体内含有DNA或RNA，下列各种生物中关于碱基、核苷酸种类描述正确的是（ ）。
A口腔上皮细胞 B洋葱叶肉细胞 C脊髓灰质炎病毒 D豌豆根毛细胞
碱基 5种 5种 4种 8种
核苷酸 5种 8种 8种 8种
解析：由题可知，口腔上皮细胞、洋葱叶肉细胞、豌豆根毛细胞都属于真核细胞，它们同时含有DNA和RNA，而脊髓灰质炎病毒只有一种核酸。组成DNA的碱基有4种：A、G、C、T，组成RNA的碱基有4种：A、G、C、U，所以共有碱基5种；核苷酸是组成DNA或RNA的单体，DNA的单体有4种脱氧核糖核苷酸（碱基：A、G、C、T），RNA的单体有4种核糖核苷酸（碱基：A、C、G、U），由于DNA和RNA含有不同的五碳糖，因而同时含DNA、RNA的生物，碱基虽然有5种，但核苷酸却有8种。
答案：B
反思领悟：碱基种类及核苷酸种类的关系
①在只有DNA或RNA的生物中
4种碱基＋1种磷酸＋1种五碳糖
②同时含有DNA和RNA的生物
题型三,观察DNA和RNA在细胞中的分布
【例3】 在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验中使用盐酸的目的是（ ）。
①改变细胞膜的流动性 ②改变细胞膜的通透性 ③改变细胞膜的活性 ④把DNA与蛋白质分离 ⑤把RNA与蛋白质分离 ⑥有利于RNA与染色剂结合 ⑦有利于蛋白质与染色剂结合 ⑧有利于DNA与染色剂结合
A．①④⑥ B．②④⑧ C．③⑤⑦ D．②⑤⑥
解析：实验中加质量分数为8%的盐酸的目的是破坏细胞膜的结构，使染液容易进入细胞内部，并且使染色体中的DNA与蛋白质分离，利于DNA与染色剂结合。
答案：B
反思领悟：利用甲基绿对细胞染色，可显示DNA在细胞中的分布，利用吡罗红对细胞染色，可显示RNA在细胞中的分布。
1 蛋白质和核酸中共有的化学元素是（ ）。
A．C、H、O B．C、H、O、N、P
C．C、H、O、N D．C、H、O、P
2 由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸所形成的化合物是（ ）。
A．RNA B．DNA C．核酸 D．核苷酸
3 将用放射性同位素标记的某种物质注入金丝雀体内后，经检测，新产生的细胞的细胞核具有放射性。注入的物质可能是（ ）。
A．脱氧核苷酸 B．核糖核苷酸
C．脱氧核糖核酸 D．核糖核酸
4 噬菌体、烟草、烟草花叶病毒的核酸中各具有碱基和核苷酸的种类依次分别为（ ）。
A．4,8,4和4,8,4 B．4,5,4和4,5,4
C．4,5,4和4,8,4 D．4,8,4和4,5,4
答案:1． C 此题考查的是组成蛋白质和核酸的化学元素。组成蛋白质的化学元素主要是C、H、O、N，组成核酸的化学元素主要是C、H、O、N、P，因此它们共有的化学元素是C、H、O、N。
2．D 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。
3．A 根据题意判断，这种物质被用作产生新细胞时合成细胞核内某种成分的原料，所以只能在A、C两项中选择。如果注射的是脱氧核糖核酸，它一般情况下是不能被细胞直接吸收的，如果注射的是脱氧核苷酸，它可以被吸收进细胞，在细胞分裂过程中DNA复制时被用来合成脱氧核糖核酸（DNA）。本题要注意DNA和RNA化学组成的差别。
4．C 构成噬菌体和烟草花叶病毒的核酸各只有1种，即DNA或RNA，组成DNA或RNA的碱基各4种，组成DNA或RNA的基本单位核苷酸分别由一分子碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成，也各有4种。烟草为高等植物，构成它的核酸包括DNA和RNA两类。由于DNA和RNA各含有的4种碱基中，A、C、G三种相同，只是RNA以U代替了DNA中的T，因此，构成DNA和RNA的碱基实际上就共有5种。而构成DNA和RNA的核苷酸虽有3种碱基相同，但由于组成核苷酸的五碳糖不同，DNA中的脱氧核苷酸共有4种，RNA中的核糖核苷酸共有4种。因此，DNA和RNA中的核苷酸就共有8种。
探究方法
DNA杂交技术的应用：DNA杂交技术是用已知DNA分子作探针，用同位素或荧光素标记，与未知DNA进行杂交，若探针DNA与未知DNA进行碱基互补配对，说明具有亲缘关系，否则没有亲缘关系，利用这个原理可以进行DNA测序、亲子鉴定、案件侦破等。
能力展示
DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要的用途。刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行比较，就可能为案件的侦破提供证据。
（1）DNA侦破的准确率非常高，原因是绝大多数的生物，其遗传信息就储存在________中，而且每个个体的DNA的________各有特点。
（2）DNA是由脱氧核苷酸连接成的长链，是细胞内携带________的物质，它的信息容量非常大，原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）核酸包括________和________，其基本组成单位分别是________和________。
解析：构成DNA的脱氧核苷酸虽有四种，但其数目却可以成千上万，最重要的是形成的碱基对的排列顺序可以千变万化，从而决定了DNA分子的多样性。例如，某DNA分子有10个碱基对，那么4种碱基的排列顺序有410种。DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息，特定的排列顺序决定了特定的遗传信息，这就是DNA分子的特异性。
答案：（1）DNA 脱氧核苷酸序列 （2）遗传信息 组成DNA的脱氧核苷酸虽然只有四种，但数量不限，排列顺序极其多样化 （3）DNA RNA 脱氧核苷酸 核糖核苷酸第1节 细胞中的元素和化合物
问题导学
一、组成细胞的元素和化合物
活动与探究1
1．分析组成地壳和组成人体细胞的部分元素的含量（%），回答问题。
元素 地壳 人体细胞
O 48.60 65.0
Si 26.30 极少
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0
（1）组成人体细胞的所有元素中，有没有人体细胞所特有的？这说明什么？
（2）相同元素在人体细胞中和地壳中含量有区别吗？这说明什么？
（3）通过（1）（2）你会得出什么结论？
2．结合教材P17图21和图22，尝试对组成细胞的元素分类（用图解表示）。
3．“C是最基本的元素”，你是如何理解的？
4．鸡蛋中含量最多的化合物和有机化合物分别是什么？
迁移与应用1
在生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是（ ）。
A．Fe、Mn、Zn、Mg B．Zn、Cu、Mn、Ca
C．Zn、Cu、B、Mn D．Mg、Mn、Cu、Mo
1．细胞中元素的分类
2．组成细胞的化合物
细胞内含量最多的化合物 水
细胞内含量最多的无机化合物
占细胞鲜重最多的化合物
占细胞鲜重50%以上的化合物
精瘦肉细胞中含量最多的化合物
沙漠植物细胞中含量最多的化合物
成熟甜西瓜细胞中含量最多的化合物
细胞内含量仅次于水的化合物 蛋白质
细胞内含量最多的有机化合物
占细胞干重含量最多的化合物
占细胞干重50%以上的化合物
二、生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质的检测
活动与探究2
联系教材P17～19的内容，回答下列问题。
1．欲探究细胞中是否含有某种有机化合物，一般利用何种原理进行检测？
2．草莓适合用作鉴定还原糖的材料吗？为什么？
3．斐林试剂与双缩脲试剂在使用上有何区别？
迁移与应用2
在可溶性还原糖的鉴定实验中，对斐林试剂的叙述，错误的是（ ）。
A．可直接滴加在苹果的切面上
B．必须是刚配制的
C．使用时应先混合均匀
D．由甲液和乙液组成
1．有机物的检测实验如何设置对照（以蛋白质的检测为例）
组别 A（对鸡蛋清检测） B（对样品检测） C（对蒸馏水检测）
是否有需要检测的有机物 一定有需要检测的有机物（对照组） 未知（实验组） 一定没有需要检测的有机物（对照组）
结果分析 产生特定的颜色反应 结果同A，有需要检测的有机物；结果同C，没有需要检测的有机物；结果介于A、B之间，含有较少的需要检测的有机物 不产生特定的颜色反应
2．在鉴定可溶性还原糖的实验中，对试管中的溶液进行加热时，试管底部不要接触烧杯底部；另外，试管口不要朝向实验者，以免沸腾的溶液冲出试管，造成烫伤。
3．实验用的花生种子需提前浸泡3～4 h，浸泡时间太短，不易切片；浸泡时间太长，则组织太软，切下的薄片不易成形。
4．斐林试剂和双缩脲试剂的比较
答案：活动与探究1：
1．（1）答案：没有，这说明人体细胞中的元素都来源于无机自然界。
（2）答案：有区别，这说明相同元素在人体细胞和无机自然界中含量相差很大。
（3）答案：生物界和无机自然界具有统一性和差异性。
2．答案：
3．答案：碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种生物大分子，而生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用。地球上的生命是在C的基础上建立起来的。
4．答案：含量最多的化合物是水，最多的有机化合物是蛋白质。
迁移与应用1：C 解析：含量较少，但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是微量元素，包括Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等，A、D选项中Mg是大量元素，B选项中Ca是大量元素，因此选C。
活动与探究2：
1．答案：颜色反应原理。
2．答案：不适合，因为草莓颜色太深，草莓自身的颜色会遮蔽颜色反应呈现的颜色。
3．答案：斐林试剂很不稳定，故应将组成斐林试剂的甲液和乙液分别配制、储存，使用时，再临时配制，配完后立即使用。
双缩脲试剂的使用则是应先加试剂A，造成碱性的反应环境，再加试剂B。
迁移与应用2：A 解析：斐林试剂必须混合均匀后才能使用。
当堂检测
1．细胞干重中含量最多的化合物是（ ）。
A．水 B．蛋白质
C．脂质 D．无机盐
2．在组成人体活细胞的化学元素中，质量分数最大的是（ ）。
A．氧元素 B．碳元素
C．氢元素 D．氮元素
3．做生物组织中脂肪鉴定的实验最好选用的材料是（ ）。
A．刚剥开果壳的花生种子 B．浸泡了3～4 d的花生种子
C．浸泡了3～4 h的花生种子 D．煮熟的花生种子
4．某校高中生物研究性学习小组的同学打算调查市场上的奶粉质量。假如你是其中的一员，请回答下列问题。
（1）奶粉中最主要的营养成分是蛋白质，需要用__________鉴定，呈__________色。
（2）奶粉有全脂奶粉和脱脂奶粉之分。假冒脱脂奶粉有两种：一是用全脂奶粉冒充脱脂奶粉，二是用淀粉冒充。若用______对样品进行检测呈______色，表明它是用淀粉冒充脱脂奶粉；若用______试剂对样品进行检测呈______色，表明它是用全脂奶粉冒充脱脂奶粉。
答案：1．B 解析：细胞中含量最多的化合物是水，其次是蛋白质，在干重状态下，含量最多的化合物就是蛋白质。
2．A
3．C 解析：脂肪鉴定时要做切片，花生种子必须浸泡，时间短了，切不成片，时间长了，不易成形，因此最好用浸泡了3～4 h的花生种子。
4．答案：（1）双缩脲试剂 紫 （2）碘液 蓝 苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ） 橘黄（或红）
解析：（1）奶粉的主要成分是蛋白质，在碱性条件下与双缩脲试剂中的Cu2＋反应生成紫色络合物。（2）根据淀粉与碘液反应呈蓝色，可检测样品是否为淀粉冒充，据苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）与脂肪反应呈橘黄色（或红色），可检测样品是否为全脂奶粉冒充脱脂奶粉。
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第2节 生命活动的主要承担者——蛋白质
1．说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。
2．概述蛋白质的结构。
3．概述蛋白质的功能，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
一、氨基酸及其种类
1．氨基酸的种类
________是组成蛋白质的基本单位。组成蛋白质的氨基酸约有____种。
2．氨基酸的结构特点
每种氨基酸分子至少含有一个______和一个______，并且都有一个氨基和一个______连接在________原子上。这个碳原子上还连接一个________和一个侧链基团，这个侧链基团可用____表示。决定氨基酸种类的是各种氨基酸的______不同。
二、蛋白质的结构及其多样性
1．肽键的形成
（1）脱水缩合：一个氨基酸分子的______和另一个氨基酸分子的______相连接，同时脱去一分子____，这种氨基酸分子互相结合的方式叫________。
（2）肽键：连接两个氨基酸分子的化学键叫______，其结构简式为____________。
2．多肽的形成
由多个氨基酸分子______而成，含有多个______的化合物，叫做多肽。多肽通常呈链状结构，叫做______。
3．蛋白质的形成
蛋白质由一条或______肽链组成，肽链能盘曲、折叠，形成复杂的空间结构；多条肽链能通过一定的________互相结合在一起，形成具有一定________的蛋白质分子。
4．细胞中蛋白质种类繁多的原因
（1）组成不同蛋白质分子的氨基酸的______不同。
（2）组成不同蛋白质分子的氨基酸的______不同。
（3）组成不同蛋白质分子的氨基酸的________千变万化。
（4）组成蛋白质分子的肽链的盘曲、折叠方式及其形成的________千差万别。
三、蛋白质的功能
1．许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为________。
2．具有______作用，如血红蛋白。
3．具有________作用，如胰岛素等。
4．具有______作用，绝大多数____是蛋白质。
5．具有______功能，如抗体。
总之，________是生命活动的主要承担者，一切生命活动都离不开蛋白质。
思考：糖尿病是人类的“第三大杀手”，治疗这种病要用胰岛素，该物质是口服好，还是注射好？
答案：一、1.氨基酸 20
2．氨基 羧基 羧基 同一个碳 氢原子 R R基
二、1.（1）羧基 氨基 水 脱水缩合 （2）肽键 —NH—CO—
2．缩合 肽键 肽链
3．多条 化学键 空间结构
4．（1）种类 （2）数目 （3）排列顺序 （4）空间结构
三、1.结构蛋白
2．运输
3．信息传递
4．催化 酶
5．免疫 蛋白质
思考
提示：胰岛素的成分是蛋白质，口服后会被消化，失去药效，所以应静脉注射。
1．氨基酸、肽键和肽链的相互关系
（1）氨基酸
每个氨基酸分子都具有中心碳原子，至少都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。注意理解“至少”的含义，比如当R基含有氨基和羧基时，这个氨基酸分子就不只有一个氨基和羧基了，同时还要注意氨基酸分子中都有一个氨基和羧基直接连在同一个碳原子上。
决定氨基酸种类和性质的是氨基酸的R基。
（2）肽键
连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）叫肽键。
（3）多肽
①由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，因其呈链状，也称肽链。
②注意区分肽、肽键和肽链：肽键是肽的连接结构，而肽链是肽的一种形式。
2．氨基酸的缩合反应及相关问题的计算
（1）氨基酸间脱水缩合时，原来的氨基和羧基已不存在，形成的化合物即多肽的一端只有一个氨基，另一端只有一个羧基（不计R基上的氨基数和羧基数）。所以对于一条多肽来说，至少应有的氨基和羧基都是一个。
（2）若有n个氨基酸分子缩合成m条肽链，则可形成（n－m）个肽键，脱去（n－m）个水分子，至少有—NH2和—COOH各m个。即：肽键数＝脱水数＝氨基酸数－肽链数。
（3）蛋白质分子可以含有一条或m条肽链，肽链通过化学键（不是肽键）互相连接，具有不同的空间结构。
（4）关于蛋白质相对分子质量的计算：n个氨基酸形成m条肽链，氨基酸的平均相对分子质量为a，那么由此形成的蛋白质的相对分子质量为：n·a－（n－m）·18（其中n－m为失去的水分子数，18为水的相对分子质量）。
①链状肽有如下的对应关系：
肽链数 氨基酸数 肽键数 脱去水分子数 氨基数 羧基数
一条肽链 m m－1 m－1 至少1个 至少1个
n条肽链 m m－n m－n 至少n个 至少n个
②环状肽：肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。环状肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数取决于构成环状肽的氨基酸的R基中的氨基和羧基数目。
3．蛋白质的结构多样性与功能多样性
（1）结构多样性
蛋白质分子的结构多样性可以从以下四个层次分析：
①氨基酸的种类不同，构成的肽链不同。
—□—□—□—□—□—□—
—○—○—○—○—○—○—
②氨基酸的数目不同，构成的肽链不同。
—□—□—□—□—□—
—□—□—□—□—
③氨基酸的排列次序不同，构成的肽链不同。
—□—○—○—□—○—
—○—□—○—□—○—
④肽链的数目和空间结构不同，构成的蛋白质不同。
以上四点并非同时具备才能确定两个蛋白质分子结构不同，而是只要具备其中一点，就可说明两种蛋白质结构不同。
（2）功能多样性与结构多样性的关系
①结构多样性决定功能多样性。
结构多样性
题型一 蛋白质的功能
【例1】 （2010·课标全国理综）水中氧含量随水温的升高而下降。生活在寒温带湖泊中的某动物，其血液中的血红蛋白含量与其生活的水温有关。下图中能正确表示一定温度范围内该动物血液中血红蛋白含量随水温变化趋势的曲线是（ ）。
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
解析：水温升高时氧含量下降，某动物适应这样的环境，增强运输氧的能力，血红蛋白含量随温度升高而增加。
答案：A
反思领悟：蛋白质的功能：运输作用、催化作用（酶）、调节作用（蛋白质类激素）、免疫作用（抗体）、构建细胞结构等。
题型二 蛋白质的结构
【例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C、H、O、S、P元素
B. ①过程有水生成，形成的化学键是肽键
C．蛋白质结构具有多样性的直接原因一定是多肽中B的数目不同
D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因
解析：氨基酸的组成元素是C、H、O、N，有的还含有S元素。图中①表示氨基酸脱水缩合，形成的化学键是肽键。图中B是氨基酸，C是肽键，蛋白质多样性的直接原因是多方面的，不仅是氨基酸数目的不同。细胞多样性的根本原因是遗传信息的多样性。
答案：B
反思领悟：蛋白质多样性的直接原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同。
题型三 有关蛋白质分子结构中的数学计算
【例3】 （2009·上海卷）某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是（ ）。
A．n－m B．n－2m
C．n＋m D．n＋2m
解析：由氨基酸的结构通式可知，一个氨基酸至少有两个O，n个氨基酸至少有2n个O，形成蛋白质缩合过程中要脱掉水，会丢失（n－m）个O，所以该蛋白质至少有氧原子的个数是2n－（n－m）＝n＋m。
答案：C
反思领悟：蛋白质分子中氮原子数的最小值等于氨基数，氧原子数的最小值等于氨基酸数加肽链数。
1 某蛋白质由3条多肽链、n个氨基酸组成，下列关于该蛋白质的说法，正确的是（ ）。
A．形成该蛋白质时产生了n个水分子 B．该蛋白质中至少含有n个肽键
C．该蛋白质中至少含有3个游离的羧基 D．合成该蛋白质至少需要20种氨基酸
2 下列多肽片段充分水解后，产生的氨基酸有（ ）。
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
3 下图为免疫球蛋白IgG的结构示意图，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG含有的肽键数是（ ）。
A．m B．m＋1 C．m－2 D．m－4
4 假如生长激素由两条多肽链组成，在生长激素的缩合过程中脱掉的水分子的相对分子质量为3 384，已知20种氨基酸的平均相对分子质量为130，此蛋白质的相对分子质量最接近于（ ）。
A．24 700 B．21 316 C．24 440 D．440 180
答案：1．C 形成该蛋白质时，产生的水分子数为n－3，含有n－3个肽键。至少含有的游离的羧基数＝肽链条数＝3。
2．B 据题图中氨基酸残基的R基判断，第1个和第3个氨基酸属于同种，第2个和第5个氨基酸属于同种，第4个与其他均不同，因此充分水解后应产生3种氨基酸。
3．D 本题考查蛋白质的相关知识与计算。由图示信息可知，该IgG由4条多肽链组成，共含m个氨基酸，所以该IgG含有的肽键数为m－4。
4．B 3 384/18＝188，即脱掉188个水分子，故该蛋白质是由188＋2＝190个氨基酸脱水缩合而成的，其相对分子质量为：130×190－3 384＝21 316。
探究方法
对照实验步骤的设计思路：
第一步，取材、分组、编号。在这里实验材料包含实验中用到的各种动植物，取材时注意数量、生理状态及发育状况要相同；用具有烧杯、培养皿、饲养动物的容器等等。这些材料、用具在试题中都会给出，注意要结合实验的目的和原理合理利用。
第二步，相同处理和不同处理。根据实验变量设置对照（注意：单一因素不同，其他因素相同且最适）。
第三步，检测、观察、统计、比较。找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以使实验结果便于观察。
能力展示
（2010·广东理综）假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：
（1）选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ溶液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是________；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为________。
（2）完善以下实验设计并回答问题。
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响
资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持小鼠正常生长；A动物蛋白有可能用于饲料生产。
一、研究目的
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。
二、饲料
1．基础饲料：基本无蛋白质的饲料。
2．普通饲料（含12%植物蛋白）：基础饲料＋植物蛋白。
3．试验饲料：基础饲料＋A动物蛋白。
三、实验分组
实验组号 小鼠数量/只 饲料 饲养时间/天
1 10 基础饲料 21
2 10 试验饲料1（含6%A动物蛋白） 21
3 10 试验饲料2（含12%A动物蛋白） 21
4 10 试验饲料3（含18%A动物蛋白） 21
5 10 试验饲料4（含24%A动物蛋白） 21
6 10 Ⅰ Ⅱ
备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。
四、实验方法和检测指标：略。
①实验组6中，Ⅰ应该为____________，原因是__________；Ⅱ应该为________，原因是____________。
②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的________和________。
解析：要鉴定蛋白质，需要利用双缩脲试剂和蛋白质发生紫色反应的原理进行。要探究A动物蛋白对小鼠生长的影响，不同浓度A动物蛋白的组合即2、3、4、5为实验组，且为相互对照组；第1组为空白对照组，排除基础饲料对实验结果的影响；还缺乏另外一个对照组，来排除植物蛋白对实验结果的影响，即第6组，所以Ⅰ应该为普通饲料，饲养时间为无关变量，应处于相同且适宜的状态，所以Ⅱ应该为21。反应变量的检测方法可以选择测量小鼠的平均体长和平均体重。
答案：（1）③双缩脲试剂 紫色 （2）①普通饲料 普通饲料可维持小鼠正常生长，作为对照组 21 饲养时间相同，实验结果的比较才有意义 ②体重 体长第4节 细胞中的糖类和脂质
1．概述糖类的种类和作用。
2．举例说出脂质的种类和作用。
3．说明生物大分子以碳链为骨架。
一、细胞中的糖类
1．组成元素
糖类分子都是由C、H、O三种元素构成的。
2．种类及功能
（1）单糖
①特点：不能______，可直接被细胞吸收的糖。
②实例：生物体内的“燃料”指________，分子式为________；常见的单糖还有______、________、核糖和________等。
（2）二糖（C12H22O11）
①种类及分布：
名称 组成 分布
蔗糖 由一分子________和一分子______脱水缩合而成 植物细胞
麦芽糖 由两分子________脱水缩合而成 植物细胞
乳糖 由一分子______和一分子______脱水缩合而成 人和动物乳汁
②特点：必须水解成单糖才能被细胞吸收。
（3）多糖〔（C6H10O5）n〕
①特点：多糖由许多______脱水缩合而成，必须分解成单糖才能被细胞吸收利用。
②实例：常见的多糖有植物细胞中的______和______，人和动物细胞中的______。
③功能：______和______是储能物质，______是构成植物细胞的细胞壁的主要成分。
思考：糖类物质都是供能物质吗？
二、细胞中的脂质
1．组成元素
组成脂质的化学元素主要是________，有的还含有____和N。
2.种类及功能
种类 功能
脂肪 ①细胞内良好的________②是一种很好的绝热体，动物皮下的脂肪层具有______作用③分布在动物内脏器官周围的脂肪具有__________作用，可以保护内脏器官
磷脂 构成______和多种________的重要成分
固醇 胆固醇 构成细胞膜的重要成分，在人体内参与血液中______的运输
性激素 促进人和动物________的发育及生殖细胞的形成
维生素D 促进人和动物肠道对________的吸收
三、生物大分子以碳链为骨架
1．单体
多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子，都是由许多__________________连接而成的，这些基本单位称为单体。
2．多聚体
每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的______为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
单体 多聚体
葡萄糖 多糖
氨基酸 ________
核苷酸 核酸
答案:一、2.（1）水解 葡萄糖 C6H12O6 果糖 半乳糖 脱氧核糖
（2）葡萄糖 果糖 葡萄糖 葡萄糖 半乳糖 （3）单糖 淀粉 纤维素 糖原 淀粉 糖原 纤维素
思考
提示：不是，例如纤维素就不是供能物质。
二、1.C、H、O P
2．储能物质 保温 缓冲和减压 细胞膜 细胞器膜 脂质
生殖器官 钙和磷
三、1.基本的组成单位
2．碳链 蛋白质
1．糖类和脂质的比较
比较项目 糖类 脂质
区别 元素组成 C、H、O C、H、O（N、P）
种类 单糖、二糖、多糖 脂肪、磷脂、固醇
生理作用 ①主要的能源物质②构成细胞结构，如细胞壁③核酸的组成成分，如核糖、脱氧核糖 ①生物体的储能物质，如脂肪②构成生物膜的重要成分，如磷脂③调节新陈代谢和生殖，如性激素
联系 糖类 脂肪
（1）麦芽糖由2分子葡萄糖形成，蔗糖由1分子葡萄糖和1分子果糖形成，乳糖由1分子葡萄糖和1分子半乳糖形成。
（2）五碳糖中核糖和脱氧核糖分别是RNA和DNA的组成成分。
（3）淀粉和糖原分别是植物、动物细胞内的储能物质，而纤维素为非储能物质，脂肪是生物体的储能物质。
（4）脂质中的磷脂除含有C、H、O外，还含有P元素，脂肪只含有C、H、O元素。
（5）单糖、二糖、多糖的划分根据是能否水解及水解后产生单糖的多少。
（6）单糖不经消化直接被吸收，但二糖、多糖必须被消化后才能被吸收。
（7）纤维素是构成植物细胞的细胞壁的主要成分，而原核细胞的细胞壁不含纤维素，是由肽聚糖构成的。
2．碳是生命的核心元素
（1）碳元素是构成细胞的最基本元素。碳原子有4价电子，这4价电子可与许多原子相结合，也可以与其他碳原子形成共价键。不同数目的碳原子可以通过共价键形成不同长度的碳链，它们可以是直链，也可以结合成环状或分支状，相邻碳原子之间还可以结合成双键或三键等。
（2）生物大分子（如多糖、蛋白质和核酸）都是由许多基本组成单位（又叫单体）连接而成的多聚体。每一个单体都以碳链为基本骨架，由许多碳链连接成更长的碳链（多聚体）。
（3）由碳链构成的有机物再进一步构成生物体最基本的结构单位——细胞。这样，生物才表现出生命活动。
题型一,糖的种类和性质
【例1】 （2010·海南卷）下列关于糖的叙述，正确的是（ ）。
A．葡萄糖和果糖分子均有还原性 B．葡萄糖和麦芽糖可被水解
C．构成纤维素的单体是葡萄糖和果糖 D．乳糖可以被小肠上皮细胞直接吸收
解析：糖类分还原糖和非还原糖，其中还原糖指可被氧化充当还原剂的糖。常见的还原糖有葡萄糖、果糖等，所以A项对。葡萄糖属于单糖，不可以被水解，B项错。纤维素是由葡萄糖组成的多糖，其单体是葡萄糖，C项错。乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合形成，需水解成单糖后被吸收，D项错。
答案：A
反思领悟：糖类分单糖、二糖和多糖，单糖是不能水解的糖，二糖可以水解成二分子单糖，多糖是由许多分子单糖脱水缩合形成的化合物。糖类是生命活动的主要能源物质。
题型二,脂质的生物学功能
【例2】 （2009·广东理综改编）脂质不具有的生物学功能是（ ）。
A．构成生物膜 B．调节生理代谢
C．储存能量 D．携带遗传信息
解析：脂质包括脂肪、磷脂和固醇，其中固醇又包括胆固醇、性激素和维生素D。磷脂是构成细胞膜的主要成分，脂肪是生物体的主要储能物质，性激素能调节生物体的生理代谢。携带遗传信息的是核酸。
答案：D
反思领悟：脂质中的脂肪具有储能、保温、缓冲压力等功能，脂质中的磷脂是构成生物膜的重要成分，固醇具有调节代谢和生殖的功能。
题型三,生物体内有机物的元素组成
【例3】 （2009·上海卷）下列有机化合物中，只含有C、H、O三种元素的是（ ）。
A．氨基酸 B．核苷酸 C．脱氧核糖 D．磷脂
解析：氨基酸主要由C、H、O和N四种元素组成；核苷酸由C、H、O、N和P组成；脱氧核糖是一种五碳糖，只由C、H和O组成；磷脂由C、H、O、P组成。
答案：C
反思领悟：组成生物体的化合物中糖类的组成元素是C、H、O；蛋白质的组成元素是C、H、O、N，有的还含有P、S；脂质的组成元素是C、H、O，有的还有N、P；核酸的组成元素是C、H、O、N、P。
1 当动物体内主要能源物质过剩时，一般情况下，首先转化成（ ）。
A．葡萄糖 B．麦芽糖 C．脂肪 D．糖原
2 下列有关糖类生理作用的叙述中，不正确的是（ ）。
A．核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分之一
B．糖类是主要的能源物质
C．淀粉和脂肪是各种生物体储备的能源物质
D．纤维素是植物细胞的细胞壁的主要成分
3 在人体中既是构成细胞膜的重要成分，又参与血液中脂质运输的物质是（ ）。
A．磷脂 B．胆固醇 C．脂肪 D．维生素D
4 青苹果汁遇碘溶液显蓝色，熟苹果汁能与斐林试剂发生反应，这说明（ ）。
A．青苹果汁中有淀粉不含糖类 B．熟苹果汁中含糖类不含淀粉
C．苹果转熟时，淀粉水解为单糖 D．苹果转熟时，单糖聚合成淀粉
答案:1．D 在动物体内，过多的糖首先转化为糖原，如果再有剩余转化为脂肪。
2．C 脂肪是细胞内良好的储能物质，淀粉是植物细胞的储能物质。
3．B 磷脂是构成细胞膜的重要成分，但不参与血液中脂质的运输；脂肪的主要功能是储能，此外还有保温、缓冲和减压的作用；维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收；只有胆固醇既是人体中构成细胞膜的重要成分，也是参与血液中脂质运输的物质。
4．C 遇碘溶液显蓝色意味着青苹果汁中含较多淀粉，而与斐林试剂发生反应的是还原糖，如葡萄糖等。由此可推断出苹果在转熟的过程中，淀粉大量转化为单糖。
探究方法
有关补充完善实验设计的题型，一般会给出具体材料及条件，要求补充实验原理或完成实验操作的部分步骤，并预期结果分析原因。此类题型的特点：
①题干的内容是解题的关键，一定要认真地阅读，理解本质，找出各环节上的内在联系。
②题干中有图示的，要遵循题干中图示的设计模式和相应的原理、规律。
③要认真分析出实验的自变量、因变量以及实验结果的显示方法。
④对已经提示的实验过程、实验步骤认真分析，从整体上理解所缺步骤，补充内容后前后要连贯、统一，不能前后重复甚至发生矛盾。
能力展示
科学家发现一种叫“熊虫”的动物，能耐受－271 ℃的冰冻数小时（这时它的代谢率几乎可降至0），此时，它的体内会大量产生一种叫做海藻糖的二糖。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。
为了探究海藻糖对普通哺乳动物组织细胞是否也具有上述保护作用，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。为了确保实验的科学性和准确性，从化学组成及生理功能看，该细胞应具有______________________________________________________________的特点。
（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__________________。
②________________________________________________________________________。
③观察并记录两组细胞的生活状况。
（3）预期结果及相应结论
如果实验结果是_______________，则说明该海藻糖在低温下对普通哺乳动物组织细胞具有保护作用。
解析：研究海藻糖对普通哺乳动物组织细胞是否也具有相同的保护作用，自变量是海藻糖，可用添加海藻糖的培养液和普通的培养液进行对照；因变量是对－271 ℃的耐受度，可放在相应的低温环境中速冻几小时进行检测。其他为无关变量，应注意控制，如选用的组织细胞应不含海藻糖且不能合成海藻糖。
答案：（1）自身不含海藻糖且不能合成海藻糖 （2）①含海藻糖的培养液 等量的普通培养液 ②将甲、乙两组细胞在－271 ℃的条件下冰冻数小时 （3）甲组细胞均生活良好，乙组细胞均（或大部分）死亡第1节 细胞中的元素和化合物
1．简述组成细胞的主要元素。
2．探讨细胞中主要化合物的种类。
3．检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。
一、组成细胞的元素
1．种类
细胞中常见的化学元素有______种。
2．分类
（1）大量元素：__________________________等。
（2）微量元素：______________________等。
（3）最基本元素：在细胞干重中____的含量达到______，表明它是构成细胞的最基本元素。
二、组成细胞的化合物
组成细胞的各种元素大多以________的形式存在。
思考：组成细胞的化合物中，哪种有机物最多？
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
某些化学试剂能使生物组织中的有关有机物产生特定的________。还原糖如________、果糖与________发生作用，生成______色沉淀；脂肪可被__________染成橘黄色；淀粉遇碘变____色；蛋白质与__________发生作用，产生紫色反应。
答案:一、1.20多
2．（1）C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg （2）Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo （3）C 55.99%
二、化合物
1．85%～90% 无机盐 1%～1.5%
2．1%～2% 蛋白质 7%～10% 核酸 1%～1.5%
思考
提示：蛋白质。
三、颜色反应 葡萄糖 斐林试剂 砖红 苏丹Ⅲ染液 蓝 双缩脲试剂
1．组成细胞的化学元素
细胞中常见的化学元素有20多种，化学元素占人体细胞鲜重和干重的百分比用下图表示为：
组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）
组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）
①不同生物体内所含的化学元素的种类基本相同，但是不同生物体内同种元素的含量差别较大；同一生物体内的不同元素的含量也不相同。
②大量元素、微量元素等是根据元素的含量划分的，无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用。
2．分析生物界与非生物界的统一性和差异性
（1）统一性：组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到，没有一种是生物界所特有的，说明了生物界和非生物界具有统一性。
（2）差异性：组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中的含量差别很大，这说明生物界和非生物界又具有差异性，即生命物质具有特殊性。
3．检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
（1）斐林试剂与双缩脲试剂的比较
虽然两种试剂都是由NaOH溶液和CuSO4溶液组成的，但差别却很大，见下表：
（2）实验中应注意的问题
在鉴定还原糖的实验中，对试管中的溶液进行加热时，试管底部不要触及烧杯底部。
在鉴定脂肪的实验中，用苏丹Ⅲ染液染色时间不宜过长。
做鉴定糖和蛋白质的实验时，在鉴定之前，可以留出一部分样液，以便与鉴定后样液的颜色作对比，这样可以增强说服力。
成分 试剂 颜色反应
葡萄糖等还原糖 斐林试剂 砖红色沉淀
淀粉 碘液 蓝色
脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色
苏丹Ⅳ染液 红色
蛋白质 双缩脲试剂 紫色
题型一,生命活动的必需元素
【例1】 （2010·山东基能卷）区域内水和土壤中某种化学元素过多或过少都可能导致地方病，影响人们的健康。下列说法正确的是（ ）。
A．龋齿是由于人体内钙含量过高造成的
B．氟骨病是由于人体内氟含量过高造成的
C．人体内硒含量过高会引发克山病
D．饮用低氟水可以预防大骨节病
解析：龋齿的发生与人体的钙含量过高无直接关系；氟骨病是由于人体内氟含量过高造成的；人体内的硒含量过低会引发克山病；一般认为大骨节病是由于人体内硒含量过低造成的。
答案：B
反思领悟：构成人体的矿质元素对于人体生命活动是必不可少的，过多、过少都会引起各种疾病，所以对各种矿质元素的摄取应该全面，这样才能保证生命活动正常进行。
题型二 组成细胞的元素和化合物
【例2】 如图1是细胞中3种化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是（ ）。
A．若图1表示正常细胞，则A、B化合物共有的元素中含量最多的是a
B．若图1表示完全脱水后的细胞中化合物的扇形图，则A化合物中含量最多的元素为图2中的b
C．若图1表示正常细胞，则B化合物必含的元素为C、H、O、N、P且具有多样性
D．图2中的元素c的含量与细胞中含量最多的化合物有关
解析：由题图可知，正常细胞中含量最多的化合物是水，其次含量由多到少依次是蛋白质、脂质，所以图1中A、B、C分别是水、蛋白质、脂质；有活性的细胞中化学元素含量由多到少依次为O＞C＞H＞N＞P＞S，所以图2中a、b、c依次为O、C、H。水和蛋白质共有的化学元素含量最多的是O；B项中细胞完全脱水后主要含有的有机物是蛋白质，在蛋白质中C元素含量最高；B化合物为蛋白质，其必含的元素为C、H、O、N；水占细胞鲜重的百分比最高，图2中的元素c是H元素，其在细胞中的含量与水有关。
答案：C
反思领悟：组成活细胞的化合物中水最多，其次是蛋白质，有机物中蛋白质最多，脱水后的细胞中蛋白质最多。
活细胞中元素含量是O＞C＞H＞N＞P＞S，脱水后的细胞中元素含量是C＞O＞N＞H。
题型三 还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定
【例3】 下列关于鉴定糖类、蛋白质和脂肪的实验操作的叙述中，正确的是（ ）。
A．鉴定还原糖的斐林试剂甲液与乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．鉴定脂肪的存在，要用显微镜观察是否有被染成橘黄色或红色的颗粒
C．鉴定可溶性还原糖时，先加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
D．鉴定蛋白质时，双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后再加入含样液的试管中
解析：斐林试剂的甲液、乙液要混合后使用，而双缩脲试剂则先用A液，摇匀后再加B液，不能混合。脂肪的鉴定用苏丹Ⅲ染液（染成橘黄色）或苏丹Ⅳ染液（染成红色），需要用显微镜观察组织细胞内是否有显色颗粒。
答案：B
反思领悟：还原糖与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀；脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色；淀粉遇碘变蓝色；蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。
1 下图是由4个圆所构成的元素概念的关系图，其中4为最大圆，3、2、1依次减小。试判断下列符合这种关系的是（ ）。
A．1表示大量元素，2表示主要元素，3表示基本元素，4表示最基本元素
B．1表示基本元素，2表示最基本元素，3表示大量元素，4表示主要元素
C．1表示最基本元素，2表示基本元素，3表示主要元素，4表示大量元素
D．1表示主要元素，2表示大量元素，3表示最基本元素，4表示基本元素
2 下列叙述中不正确的是（ ）。
A．组成生物体的化学元素种类大体相同
B．不同种类的生物体内各种元素的含量相差很大
C．微量元素含量不多，缺少它们对生命活动影响不大
D．生物体内常见的化学元素在元素周期表中原子序数较低
3 （2012·山东菏泽联考）关于组成生物体化合物的叙述，错误的是（ ）。
A．各种化合物在细胞中存在的形式不同
B．细胞就是这些化合物最基本的结构形式
C．每一种化合物都有其重要的生理功能
D．每一种化合物都包含着C、H、O、N四种元素
4 用不同的化学试剂可以鉴定某些物质的存在。在植物和动物体内，存在着许多物质，用斐林试剂可以鉴定还原糖（葡萄糖、麦芽糖）的存在，用双缩脲试剂可以鉴定蛋白质的存在。医学上，可用这种试剂检验尿液以进行疾病诊断。请分析这两种试剂能够诊断的疾病应该是（ ）。
A．糖尿病、肠炎 B．胃炎、肾炎
C．糖尿病、肾炎 D．胃炎、肠炎
答案:1．C 最基本元素为C，基本元素是C、H、O、N，主要元素是C、H、O、N、P、S，大量元素为C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg等。因此，C选项符合要求。
2．C 微量元素含量虽少，但对于生命活动同样不可缺少。
3．D 化合物包括无机物和有机物，其中无机物中的H2O和有机物中的糖类都不符合D项中的说法。
4．C 糖尿病患者的尿中含有葡萄糖，可用斐林试剂诊断；肾炎患者的肾小球毛细血管的通透性增强，蛋白质分子进入原尿，又不能被肾小管重吸收，从而进入尿液，可以用双缩脲试剂诊断。
探究方法
探究性实验的一般程序：观察现象→提出问题→作出假设→设计实验→预期实验结果→进行实验→分析实验结果→得出结论。探究性实验的实验现象或预期是不确定的，出现的可能性都要进行分析讨论。
能力展示
某校高一生物兴趣小组的同学计划运用所学的知识来鉴定糖尿病患者的尿液，指导教师提供了以下材料用具，并要求同学们先写出此实验的设计方案。
材料用具：双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，斐林试剂，苏丹Ⅲ染液，试管3支，量筒3支，烧杯，酒精灯，铁架台，石棉网，清水，尿液样品2瓶（已知其中有一瓶是健康者的尿液，但两瓶均未贴标签）。
以下是李明同学根据老师的要求和以上实验材料用具设计的实验方案，其中有些未完成，请你帮他补充。
实验目的：验证糖尿病患者的尿液中含有还原糖。
实验步骤：
（1）取样：用2支量筒分别从两瓶尿样中各取2 mL，分别注入2支试管内。
（2）取试剂：________________________________________________________。
（3）样品与试剂混合：__________________________________________________。
（4）水浴加热：将两支试管用酒精灯隔水加热，观察颜色变化。
预计实验结果：_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
结果分析：_____________________________________________________。
答案：（2）斐林试剂（1 mL） （3）分别将1 mL斐林试剂加入2支试管中 预计实验结果：糖尿病患者的尿液中出现砖红色沉淀；健康者的尿液呈现Cu（OH）2的蓝色 结果分析：糖尿病患者的尿液里含有可溶性还原糖（葡萄糖），与斐林试剂发生反应，产生砖红色沉淀；健康者的尿液里不含可溶性还原糖（葡萄糖），加入斐林试剂后溶液呈现Cu（OH）2的蓝色
