高一生物（2019人教版）必修1同步学案：2.5 核酸是遗传信息的携带者

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高一生物（2019人教版）必修1同步教案
2.5　核酸是遗传信息的携带者
学习目标 素养目标
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．生命观念——核酸的结构特点决定了其能储存遗传信息。 2．科学思维——总结糖类、脂肪、蛋白质和核酸结构的共性，归纳出碳链是生物大分子的骨架，从而认同碳是生命的核心元素。
分点突破(一)　核酸的种类及其分布
基础·
1．种类
(1)脱氧核糖核酸：简称DNA。
(2)核糖核酸：简称RNA。
2．分布
(1)真核细胞：DNA主要位于细胞核中，少量位于线粒体、叶绿体；RNA主要位于细胞质中。
(2)原核细胞：DNA主要位于拟核中；RNA主要位于细胞质中。
3．组成元素：只有C、H、O、N、P五种。
4．基本组成单位——核苷酸
一个核苷酸由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸组成，其连接方式如图所示：
(1)五碳糖：核糖、脱氧核糖。
(2)含氮碱基：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)、U(尿嘧啶)。
(3)分类
5．核酸的形式
核酸中的核苷酸相连的方式如图所示
一般情况下，在生物体的细胞中，DNA由两条脱氧核苷酸链构成，RNA由一条核糖核苷酸链构成。
6．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
共有A、G、C
7．功能
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。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．非洲猪瘟是一种急性、烈性、传染性很高的传染病，其特征是发病过程短，但死亡率高达100%。该传染病是由一种DNA病毒引起的，加热(55 ℃条件下30分钟或60 ℃条件下10分钟)被病毒感染的血液，病毒可被破坏，许多脂溶剂和消毒剂也可以将其破坏。该病毒的核酸与HIV的核酸有什么不同？
提示：非洲猪瘟病毒的核酸是DNA，HIV的核酸是RNA。
2．DNA指纹技术在案件侦破工作中有重要的用途。刑侦人员将从案发现场收集到的血液、头发等样品中提取的DNA与犯罪嫌疑人的DNA进行比较，就有可能为案件的侦破提供证据。如图是警方对受害者和现场血样进行的分析图，探究回答下列问题：
(1)为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息？
提示：每个人的DNA分子中碱基的排列顺序是特定的，具有特异性，所以通过比对DNA的碱基序列可以确定犯罪嫌疑人。
(2)据图分析，哪位怀疑对象是犯罪嫌疑人？为什么？
提示：怀疑对象3。由于在案发现场的血样中提取的DNA与怀疑对象3的DNA完全吻合，而DNA 具有特异性，所以怀疑对象3是犯罪嫌疑人。
二、在“系统思维”中提能
1．生物遗传信息的储存位置
(1)细胞内既有DNA又有RNA，但两者同时存在时只以DNA作为遗传物质。由于绝大多数生物都是由细胞构成的，因此绝大多数生物的遗传信息储存在DNA中。
(2)部分病毒(如HIV、SARS病毒等)只含有RNA，故其遗传信息直接储存在RNA中；部分病毒(如T2噬菌体)只含DNA，故其遗传信息直接储存在DNA中。
2．不同生物的核酸、核苷酸、碱基、遗传物质归纳
生物种类 核酸种类 碱基种类 核苷酸种类 遗传物质
细胞生物 DNA和RNA 5种 8种 DNA
病毒 DNA病毒 DNA 4种 4种 DNA
RNA病毒 RNA 4种 4种 RNA
3．蛋白质和核酸的比较
蛋白质 核酸
元素组成 主要由C、H、O、N组成，有的可能含有S等 只含C、H、O、N、P 5种元素
组成单位 氨基酸
单体结构通式或模式图 1分子磷酸＋1分子五碳糖＋1分子含氮碱基
形成场所 核糖体 细胞核、线粒体、叶绿体等
分子多样性的原因 氨基酸的种类、数量、排列顺序不同，肽链的数目、盘曲、折叠方式及其形成的空间结构多种多样 DNA分子中4种脱氧核苷酸的数量、排列顺序不同
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表达遗传信息，控制合成蛋白质； ③为遗传信息的变异提供原材料； ④某些RNA具有催化作用
功能物质：①运输，如血红蛋白、载体蛋白；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 核酸在蛋白质的合成中起控制作用
应用·
1．(2022·江苏无锡高一月考)关于核酸在细胞的分布情况的描述，正确的是(　　)
A．DNA全部分布在细胞核中、RNA全部在细胞质中
B．DNA和RNA主要分布在细胞核中
C．核酸是遗传信息的携带者，生命体中的核酸只分布在细胞内
D．新型冠状病毒的遗传物质是RNA，不是DNA
解析：D　核酸分为DNA和RNA，真核细胞中DNA主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体也含有少量DNA，RNA主要分布在细胞质中，细胞核中也含有RNA，A错误；DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，B错误；核酸是遗传信息的携带者，生命体的核酸如病毒的核酸在细胞外，C错误；新型冠状病毒含有的核酸是RNA，不含DNA，所以新型冠状病毒的遗传物质是RNA，D正确。
2．(2022·北京高一月考)如图为真核细胞中某核苷酸长链的示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中所示为脱氧核苷酸长链
B．②只存在于DNA中
C．③在DNA和RNA中相同
D．⑤只能在细胞核中找到
解析：D　由示意图可知，该核苷酸长链含有胸腺嘧啶T，则应为脱氧核苷酸长链，②为脱氧核糖，只存在于DNA中，③为胞嘧啶，在DNA和RNA中都有。⑤(脱氧核苷酸链)主要位于细胞核中，但在线粒体、叶绿体中也能找到。
3．流行性出血热是由汉坦病毒(一种RNA病毒)引起的，以鼠类为主要传染源的自然疫源性疾病。那么在人类患者、鼠类、汉坦病毒这几种生物体内，碱基种类及组成遗传物质的核苷酸种类数依次是(　　)
A．8、5、4和8、8.4 B．5、5、4和8、4、4
C．5、5、4和4、4、4 D．5、4、4和8、4、8
解析：C　人类含有DNA和RNA，共有A、T、G、C、U五种碱基，遗传物质是DNA，根据碱基不同，分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸四种；鼠含有DNA和RNA，共有A、T、G、C、U五种碱基，遗传物质是DNA，根据碱基不同，分为腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸四种；汉坦病毒是RNA病毒，含有A、U、G、C四种碱基，遗传物质是RNA，因此根据碱基不同分为腺嘌呤核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸四种。
分点突破(二)　生物大分子以碳链为骨架
基础·
1．多聚体的组成
若干个相连的碳原子→碳链为基本骨架→单体→多聚体。
2．常见的多聚体及其单体
多聚体 单体
多糖 单糖
蛋白质 氨基酸
核酸 核苷酸
3．以模式图表示生物大分子多聚体的连接方式
(1)若该图为一段肽链结构模式图，则1表示中心碳原子，2表示肽键，3的种类大约有21种。
(2)若该图为一段核酸结构模式图，则1表示五碳糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基。
(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单糖。
深化·
一、在“思考探究”中解惑
1．生物大分子是由多个单体连接形成的多聚体。如图是细胞内生物大分子的合成模式图。请据图思考讨论：
(1)若图中的单体是葡萄糖，则其在植物细胞中构成的生物大分子和在人体细胞中构成的生物大分子分别是什么？
提示：在植物细胞中的多糖是纤维素和淀粉；在人体细胞中的多糖是糖原。
(2)若图中的生物大分子是蛋白质，决定其多聚体具有多样性的直接原因是什么？
提示：氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构。
(3)若图中的单体中含有碱基T，则其构成的生物大分子是什么？在细胞中，该生物大分子与哪种物质结合形成染色质？
提示：DNA；蛋白质。
2．为什么碳元素称为生物体的最基本元素？
提示：碳原子能与其他原子形成4个共价键，易与其他原子结合形成复杂的有机物，有机物是生命活动的物质基础。
3．碳的哪些结构特点使它成为有机化合物的核心元素？
提示：碳的最外层有4个电子，它既可以得到电子，也可以失去电子，并且碳易形成环、链等结构。
二、在“系统思维”中提能
单体与多聚体
应用·
1．(2021·江苏连云港高一检测)下列关于细胞中生物大分子的叙述，错误的是(　　)
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缩合成种类繁多的生物大分子
D．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
解析：B　生物大分子都是以碳链为基本骨架，碳链是各种生物大分子的结构基础，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；高温可破坏病原体蛋白质的空间结构，从而使其失去活性，故煮沸处理餐具可杀死病原体，D正确。
2．生命科学中常用图示表示微观物质的结构，图甲、乙、丙分别表示植物细胞中常见的3种有机物，则图甲、乙、丙可分别表示(　　)
A．RNA、DNA、纤维素　　　 B．多肽、RNA、淀粉
C．DNA、多肽、糖原 D．多肽、核酸、糖原
解析：B　题图甲表示由7种不同的单体构成的生物大分子，这些不同的单体只能表示不同的氨基酸，因此题图甲可表示蛋白质或多肽；题图乙表示由4种不同的单体构成的生物大分子，且为单链，因此这4种单体可表示4种核糖核苷酸，题图乙可表示RNA；题图丙表示由同种单体构成的生物大分子，淀粉、纤维素和糖原的单体都是葡萄糖，其中淀粉和纤维素为植物特有的多糖，可用题图丙表示。综上所述，B正确，A、C、D错误。
易错提醒
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，生物大分子形成的基本方式都是脱水缩合。生物大分子包括蛋白质、核酸、多糖。脂肪不是生物大分子，它是由甘油和脂肪酸发生化学反应生成的，不是由单体组成的。
3．下列化合物中不属于生物大分子的是(　　)
A．蛋白质 B．核酸
C．脂肪 D．淀粉
解析：C　脂肪的相对分子质量较小，不属于生物大分子。
名师提醒
脂肪是由甘油分子和脂肪酸分子结合而成的，但脂肪的相对分子质量与蛋白质、核酸、多糖相比小很多，一般不称其为生物大分子。磷脂和固醇同样不属于生物大分子。高中阶段，涉及的生物大分子只有蛋白质、核酸、多糖三类化合物。
网络构建(一图串尽主干知识)
[课时跟踪检测]
[基础巩固练]
知识点一　核酸的种类及其分布
1．(2022·浙江杭州高一月考)如图为核苷酸的模式图，相关叙述正确的是(　　)
A．DNA与RNA在核苷酸上的不同点只在②方面
B．如果②为核糖，则③有5种
C．③在生物体中共有8种
D．人体内的③有5种，②有2种
解析：D　DNA与RNA在核苷酸上的区别是：五碳糖不同，含氮碱基不完全相同；如果②为核糖，则③有4种，可构成4种核糖核苷酸；③在生物体中共有5种，即A、G、C、T、U；人体内既有DNA又有RNA，所以③有5种，②有2种。
2．(2021·江苏扬州高一检测)如图甲是组成乙或丙的基本单位，下列相关叙述中不正确的是(　　)
A．甲一定是乙的组成单位
B．若甲组成丙，则甲中m不可能是胸腺嘧啶
C．人的神经细胞中含有甲的种类是8种
D．洋葱根尖细胞中的遗传物质是乙，可以水解产生4种核苷酸
解析：A　甲为核苷酸，可能是脱氧核苷酸，还可能是核糖核苷酸，乙是DNA分子，DNA的基本单位是脱氧核苷酸，所以甲可能是乙的组成单位，A错误；胸腺嘧啶是DNA特有的碱基，丙为RNA，甲组成丙，甲是核糖核苷酸，其中m是含氮碱基(A、C、G、U)，不含碱基T，所以m不可能是胸腺嘧啶，B正确；人的神经细胞含有DNA和RNA，因此含有四种核糖核苷酸和四种脱氧核苷酸，共8种核苷酸，C正确；洋葱根尖细胞中的遗传物质是DNA，即图中的乙，DNA水解产物是四种脱氧核苷酸，D正确。
3．(2021·北京高一期末)愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性(3H标记)。当这些细胞被固定后进行显微镜检，利用放射自显影发现放射性主要集中于细胞核，标记的化合物最可能是(　　)
A．一种氨基酸 B．尿嘧啶核糖核苷酸
C．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D．葡萄糖
解析：C　由题意可知，被标记的放射性物质主要分布在细胞核，应为DNA，其基本组成单位是脱氧核苷酸，C正确。
4．(2021··江苏淮安高一期中)下列有关DNA和RNA的比较，正确的是(　　)
A．分布上，真核细胞中的DNA全部存在于细胞核中，RNA全部存在于细胞质中
B．从化学组成上，DNA与RNA的碱基完全不同
C．从元素组成上，DNA和RNA的元素组成相同
D．DNA和RNA的基本组成单位相同
解析：C　真核细胞中的DNA主要存在于细胞核，其次是线粒体和叶绿体，RNA主要存在于细胞质中，A错误；从化学组成上，DNA与RNA的碱基不完全相同，共有的碱基是A、G、C，DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U，B错误；DNA和RNA的元素组成都是C、H、O、N、P，元素组成相同，C正确；DNA的基本单位为脱氧核糖核苷酸，其特有碱基为T，RNA 的基本单位为核糖核苷酸，其特有碱基为U，基本单位并不相同，D错误。
5．(2021·江苏扬州高一检测)如图为DNA和RNA化学成分的比较概念图，图中阴影部分表示(　　)
A．脱氧核糖、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸
B．胸腺嘧啶、腺嘌呤、胞嘧啶、磷酸
C．核糖、脱氧核糖、腺嘌呤、磷酸
D．胞嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤、磷酸
解析：D　分析图形可知黑色阴影部分是DNA和RNA共同含有的，脱氧核糖只有DNA含有，RNA含有的是核糖，A、C错误。胸腺嘧啶是DNA中特有的碱基，B错误。胞嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤和磷酸是DNA和RNA都共同含有的，D正确。
知识点二　核酸是由核苷酸连接而成的长链
6．有三个核酸分子，经分析已知，共有五种碱基、八种核苷酸、四条核苷酸链，它们是(　　)
A．1个DNA和2个RNA B．3个DNA
C．2个DNA和1个RNA D．3个RNA
解析：A　由题意可知，3个核酸分子中共有5种碱基、8种核苷酸，由此推断，3个核酸分子中既有DNA也有RNA；又由题意可知，3个核酸分子共有4条核苷酸链，已知DNA由2条链组成，RNA由1条链组成，所以这3个核酸分子是1个DNA分子和2个RNA分子，A正确。
7．(2022·天津高一期中)将双螺旋结构的DNA分子彻底水解，得到的产物是(　　)
A．两条多聚脱氧核苷酸链 B．四种脱氧核苷酸
C．磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 D．C、H、O、N、P五种元素
解析：C　DNA分子初步水解的产物是4种脱氧核苷酸，再进一步水解可得到磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基(A、G、C、T)。
知识点三　生物大分子以碳链为骨架
8．(2021·江苏苏州高一期中)下列有关生物大分子的叙述，正确的是(　　)
A．m个氨基酸总共构成了n个环状肽，这些环状肽中至少含n个游离的氨基
B．在小麦细胞中由A、G、T、C四种碱基参与构成的核苷酸最多有6种
C．脂肪、蛋白质和核酸普遍存在于生物体内，但并不都是生物大分子
D．细胞中氨基酸的种类和数量相同的蛋白质携带的遗传信息不一定相同
解析：C　m个氨基酸形成n条环状肽，这些环状肽中至少含0个游离的氨基，A错误；小麦细胞中既有DNA，又有RNA，所以A、G、C对应的核苷酸各有2种，T对应的核苷酸是1种，共7种，B错误；蛋白质和核酸是由许多的单体聚合而成的多聚体，脂肪并不是多聚体，因此这三类物质并不都是生物大分子，C正确；蛋白质不能携带遗传信息，D错误。
9．(2021·江苏盐城高一期中)组成细胞的相关分子之间的关系如图所示。相关叙述不正确的是(　　)
A．V代表N元素，Z代表N、P元素
B．乙类氨基酸的S元素只能存在于R基中
C．组成DNA的核苷酸W含有核糖和胸腺嘧啶
D．脂质可能具有调节生命活动的作用
解析：C　糖的组成元素为C、H、O，核苷酸的组成元素为C、H、O、N、P，故Z为N、P，氨基酸的基本组成元素为C、H、O、N，故V为N元素，A正确；氨基酸的基本组成元素为C、H、O、N，乙类氨基酸的S元素只能存在于R基中，B正确；组成DNA的核苷酸是由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基组成的，C错误；某些脂质在细胞中可以起调节生命活动的作用，如性激素，D正确。
[素养提升练]
10．(多选)(2021·江苏连云港高一阶段检测)如图表示有关生物大分子的简要概念图，下列叙述不正确的是(　　)
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具有信息传递、运输、催化等功能，则b为氨基酸
D．若b为脱氧核苷酸，则c只存在于线粒体、叶绿体、细胞核中
解析：ABD　若b为葡萄糖，则c为多糖，在动物细胞中的多糖可能为糖原，乳糖属于二糖，不是生物大分子，A错误；若c为RNA，则b为核糖核苷酸，a为C、H、O、N、P，B错误；若c具有信息传递、运输、催化等功能，则c为蛋白质，此时b为氨基酸，C正确；若b为脱氧核苷酸，则c为DNA，DNA存在于线粒体、叶绿体、细胞核、拟核、DNA病毒中，D错误。
11．(多选)(2022·浙江宁波高一月考)如图表示生物体内两种重要化合物的化学组成关系，下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中大分子B由两条核糖核苷酸链构成
B．HIV的遗传信息储存在大分子B中
C．a与a之间通过“—NH—COOH—”相连接
D．人体内a的种类有21种，b的种类有4种
解析：BD　HIV的组成成分是蛋白质和RNA。分析题图可知，a是氨基酸，A是蛋白质，b是核糖核苷酸，B是RNA，RNA由一条核糖核苷酸链构成，A错误；HIV的遗传信息储存在大分子RNA中，B正确；氨基酸之间通过“—NH—CO—”相连接，C错误；人体内组成蛋白质的氨基酸的种类有21种，核糖核苷酸的种类有4种，D正确。
12．(多选)(2021·北京高一期中)下列有关细胞中化合物的叙述，正确的是(　　)
A．干旱环境中生长的仙人掌细胞中含量最高的化合物是水
B．只有蛋白质和核酸也可以构成生物
C．在小鼠的体细胞内检测到的二糖很可能是蔗糖
D．构成蛋白质、核酸、淀粉等生物大分子的单体在排列顺序上都具有多样性
解析：AB　干旱环境中生长的仙人掌细胞中含量最高的化合物是水，A正确；只有蛋白质和核酸也可以构成生物，如病毒，B正确；蔗糖是植物体内的二糖，C错误；构成淀粉的单体是葡萄糖，其排列顺序不具有多样性，D错误。
13．如图表示与核酸有关的物质或结构，据图回答下列问题(“[　　]”中填写对应的字母)：
(1)绝大多数生物遗传信息的携带者是[　]________。与另一类核酸相比，在组成上的区别是后者含有______和________。
(2)d含有氮元素，则在HIV内d共有________种，e共有________种。
(3)f被彻底水解后的产物是________(用字母表示)，元素a主要有________。
解析：(1)绝大多数生物遗传信息的携带者是f(DNA)；与RNA相比，在组成上的区别是RNA含有尿嘧啶和核糖。(2)d是含氮碱基，则在HIV(RNA病毒)内d共有4种，e(核糖核苷酸)共有4种。(3)f被彻底水解后的产物是b、c、d(磷酸、核糖、含氮碱基)，核酸由C、H、O、N、P 5种元素组成。
答案：(1)f　脱氧核糖核酸(或DNA)　尿嘧啶　核糖　(2)4　4　(3)b、c、d　C、H、O、N、P
14．甲、乙为两核酸分子局部结构示意图，请据图回答：
(1)核酸甲的中文名称是________________，最可靠的判断依据是____________________
__________________。
(2)图中结构1、4、5的中文名称分别是_____________________、_____________________、_____________________。
(3)核酸是细胞内携带________的物质。在部分病毒(如HIV、SARS病毒等)中，承担该功能的核酸是________。
(4)甲、乙两图中共有________种碱基，有________种核苷酸。
解析：(1)核酸甲中含碱基T，说明这条链应该是脱氧核苷酸链，所以核酸甲为脱氧核糖核酸。(2)每个脱氧核苷酸由1分子磷酸、1分子脱氧核糖、1分子含氮碱基组成，从图中可以看出1为磷酸，2是腺嘌呤，3是脱氧核糖，由1、2、3一起构成腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)细胞内的核酸携带着生物的遗传信息，HIV、SARS病毒均是RNA病毒，其中的核酸是RNA。(4)甲图中有A、T、C、G 4种碱基，构成的脱氧核苷酸有4种，乙图中有A、U、G 3种碱基，构成的核糖核苷酸有3种，故两图中共有A、T、C、G、U 5种碱基，7种核苷酸。
答案：(1)脱氧核糖核酸　核酸甲中含有碱基T　(2)磷酸　腺嘌呤脱氧核苷酸　核糖　(3)遗传信息　RNA　(4)5　7
15．如图是生物体内几种有机物的组成成分及它们各自功能的关系图，m1、m2、m3分别是大分子物质M1、M2、M3的组成单位，其中①和②分别代表组成M3和M4的主要元素。请回答相关问题：
(1)图中m1被形容为“生命的燃料”，它是__________，M1在人体细胞内是指_________
______，在玉米种子细胞中主要是指________。
(2)图中①代表的化学元素是________，②代表的化学元素是________。
(3)人体中的m2约有________种，每种之间的区别在于__________________。
(4)生物体(除病毒外)中的m3有____________种，每种之间的区别在于________________和____________的不同。
解析：由题图中提示可知，主要能源物质M1是多糖，生命活动的主要承担者M2是蛋白质，遗传信息的携带者M3是核酸；而组成它们的基本单位分别是葡萄糖、氨基酸、核苷酸；人体中的氨基酸有21种，不同氨基酸的R基不同；生物体(除病毒外)中的核苷酸有8种，它们的区别在于五碳糖和碱基的不同。
答案：(1)葡萄糖　糖原　淀粉　(2)N　N、P　(3)21　R基的不同　(4)8　碱基　五碳糖
[阶段验收评估]
(时间：75分钟　满分：100分)　
一、选择题Ⅰ(本题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．组成细胞的各种分子具有重要功能。下列相关叙述中错误的(　　)
A．脂肪是细胞中良好的储能物质，当糖代谢异常时，可分解脂肪来供能
B．多糖分子是细胞中生命活动的重要能源物质，它们都含有特殊的化学键
C．蛋白质分子结构的多样性为其作为生命活动的承担者提供了前提条件
D．核酸分子具有携带遗传信息、催化、运输、参与构成细胞结构等的功能
解析：B　脂肪是细胞中良好的储能物质，机体不能利用糖类分解供能时，脂肪可分解供能，A正确；多糖分子是细胞的能源物质，但不含有特殊的化学键，B错误；蛋白质是生命活动的承担者，蛋白质分子结构的多样性决定蛋白质功能具有多样，因此蛋白质分子结构的多样性为其作为生命活动的承担者提供了前提条件，C正确；核酸分子中DNA储存遗传信息，RNA可将遗传信息传递，同时，RNA也具有催化(核酶)、运输氨基酸(tRNA)、参与细胞器(如核糖体中含rRNA)构成等的功能，D正确。
2．(2021·江苏连云港高一期末)如图为由A、B、C三条链共81个氨基酸构成的胰岛素原，需切除C链才能成为有活性的胰岛素，下列相关叙述错误的是(　　)
A．C链的切除需要消耗2分子的水
B．胰岛素原中至少含有1个游离的氨基
C．参与构成该蛋白质分子的氨基酸共有81个羧基
D．有活性的胰岛素分子中含有2条肽链、49个肽键
解析：C　由题图可知，C链分别以肽键与A、B链相连(30和31号氨基酸、60和61号氨基酸之间为肽键相连)，故C链的切除需要消耗2分子的水，A正确；由题图可知，胰岛素原是一条肽链，所以至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，B正确；参与构成该蛋白质分子的氨基酸至少含有81个羧基，C错误；由题图分析可知，有活性的胰岛素分子是由51个氨基酸形成的2条肽链，其中含有49个肽键，含有3个二硫键，D正确。
3．(2021·山东青岛高一期中)某牛奶饮品每100 mL中部分营养成分含量如表：
钙 维生素D 蛋白质 脂肪 碳水化合物
40～80 mg 1～4 μg ≥1．0 g ≥0.4 g ≥4.0 g
下列有关说法错误的是(　　)
A．维生素D可以增进补钙效果
B．蛋白质摄入可以补充氨基酸
C．脂肪的储能效率比糖类的高
D．细胞中碳水化合物是结合水
解析：D　维生素D可以促进人和动物肠道对钙的吸收，从而增进补钙的效果，A正确；蛋白质经消化吸收后可分解为氨基酸，因此，摄入的蛋白质可以补充氨基酸，B正确；等量的糖类和脂肪完全氧化分解，前者比后者释放的能量少，因此，脂肪的储能效率比糖类的高，C正确；细胞中的碳水化合物通常指糖类，D错误。
4．(2022·江苏淮安高一检测)下列有关水和无机盐的叙述，不正确的有(　　)
①水能溶解、运输营养物质和代谢废物，并维持细胞形态
②细胞中无机盐含量很少且大多数是以化合物形式存在
③哺乳动物的血液中钙离子含量过高，会出现抽搐等症状
④无机盐可以为人体生命活动提供能量
⑤休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更小
⑥缺碘会引起儿童佝偻病
A．六项 B．五项
C．四项 D．三项
解析：B　自由水能自由流动，能溶解、运输营养物质和代谢废物，结合水是细胞结构的重要组成成分，可以维持细胞的形态，①正确；细胞中无机盐含量很少且大多数是以离子形式存在，②错误；血液中钙离子含量过低，会出现抽搐等症状，过高会引起肌无力，③错误；无机盐不能为人体生命活动提供能量，提供能量的主要是糖类，④错误；休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更大，自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度有关，⑤错误；碘是人体重要的必需的营养素，当碘缺乏时，就会造成甲状腺肿大，⑥错误。
5．(2022·江苏常州高一期中)如图表示构成真核细胞的某些化合物的元素组成情况，下列对这些化合物能表现的生理功能的推测，错误的是(　　)
A．若甲物质参与光合作用，则甲物质可能分布于叶绿体中
B．若乙物质位于人体红细胞中，则该物质可能是血红蛋白
C．若丙在细胞中储存遗传信息，则丙是RNA
D．图中除了Fe外，其他元素都是大量元素
解析：C　若甲物质参与光合作用，则甲物质为叶绿素，分布于叶绿体中类囊体薄膜上，A正确；若乙物质位于人体红细胞中，则该物质可能是血红蛋白，B正确；具有细胞结构的生物以DNA为遗传物质，若丙在细胞中储存遗传信息，则丙为DNA，C错误；图中除了Fe外，其他元素都是大量元素，D正确。
6．初步研究表明，β AP(β 淀粉样蛋白)沉积是Alzheimer型老年痴呆的主要病理特征。β AP是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP形成β AP的过程如图所示。根据上述信息所作的推论错误的是(　　)
A．β 分泌酶起催化作用时消耗水分子
B．一个β AP分子中至少含有39个肽键
C．β AP寡聚合物可能引起大脑功能异常
D．用双缩脲试剂检测β AP会产生紫色反应
解析：B　β 分泌酶起催化作用时水解大分子，需要消耗水分子，A正确；分析题图可知，一个β AP分子含有39个氨基酸，则至少含有38个肽键，B错误；β AP沉积是Aizheimer型老年痴呆的主要病理特征，老年痴呆者记忆力降低，记忆与大脑皮层有关，因此β AP的作用效果可能会引起大脑功能异常，C正确；β AP是一种蛋白质，可以与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。
7．巯基和二硫键对于蛋白质的结构及功能极为重要。研究发现，当细胞受到冰冻时，蛋白质分子相互靠近，当接近到一定程度时，蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)氧化形成二硫键(—S—S—)。解冻时，蛋白质氢键断裂，二硫键仍保留。下列说法错误的是(　　)
A．巯基位于氨基酸的R基上
B．结冰后产物总的相对分子质量相比未结冰有所下降
C．结冰和解冻过程涉及到肽键的变化
D．抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力
解析：C　巯基(－SH)中含有S，由氨基酸的结构通式可知，巯基位于氨基酸的R基上，A正确；结冰后蛋白质分子中相邻近的巯基(—SH)氧化形成二硫键(—S—S—)，失去了2个H，所以分子量减少，B正确；从图中看出，结冰和解冻没有涉及氨基酸的脱水缩合或者肽键的断裂，因此没有涉及肽键的变化，C错误；细胞受到冰冻时，蛋白质分子中相邻近的巯基(－SH)会被氧化形成二硫键(－S－S－)，抗冻植物能够适应较冷的环境，根据形态结构和功能相适应的观点，可推知抗冻植物有较强的抗巯基氧化能力，D正确。
8．(2021·河北衡水高一期中)下列有关组成生物体元素的叙述错误的是(　　)
A．在不同的生物体内，组成它们的化学元素大体相同
B．在同一生物体内，各种化学元素的含量相同
C．组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类
D．在组成生物体的大量元素中，C是最基本的元素
解析：B　不管是相同的生物体还是不同的生物，组成它们的化学元素是大体相同的，但是组成它们的各种元素在生物体内的含量是不同的，由此才可以分为大量元素和微量元素。在组成生物体的元素中，C是最基本的元素。
9．(2021·江苏南京高一期中)如图表示不同化学元素所组成的化合物，以下说法不正确的是 (　　)
A．若图中①为某种多聚体的单体，则①最可能是氨基酸
B．若②存在于皮下和内脏器官周围等部位，则②是脂肪
C．若③为多聚体，且能储存生物的遗传信息，则③是DNA
D．若④主要在人体肝脏和肌肉内合成，则④最可能是糖原
解析：C　①的组成元素是C、H、O、N，所以①最可能是组成蛋白质的氨基酸，A正确；②的组成元素只有C、H、O，且存在于皮下和内脏器官周围等部位，可能是脂肪，B正确；③的组成元素是C、H、O、N、P，且能储存遗传信息，所以③也可能是RNA，C错误；④的组成元素只有C、H、O，且在肝脏和肌肉中合成，可能是肝糖原和肌糖原，D正确。
10．人的红细胞必须生活在含有0.9%的氯化钠溶液中，若将红细胞置于浓盐水中，红细胞则会失水皱缩，从而丧失输送氧气的功能。这些事实说明(　　)
A．无机盐对维持生物体的新陈代谢有重要作用
B．无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用
C．无机盐离子容易进出细胞
D．水分子容易进出细胞
解析：B　人体内的红细胞生活在血浆里，血浆的无机盐浓度为0.9%，红细胞生活在这种环境中能维持渗透压的平衡，此时细胞吸水和失水保持平衡状态。0.9%的氯化钠溶液浓度与血浆中的无机盐浓度相同，所以红细胞放在这种环境中，细胞的形态和功能不会发生变化。如果将红细胞放在浓盐水中，红细胞会散失水分皱缩，从而丧失输送氧气的功能。如果放在清水中，红细胞会吸水涨破，造成溶血现象，也会使细胞丧失功能。这些事实说明无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用。
11．某22肽被水解成1个4肽，2个3肽，2个6肽，则这些短肽的氨基总数的最小值及肽键总数依次是(　　)
A．6　18 B．5　18
C．5　17 D．6　17
解析：C　氨基酸的结构特点是至少有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，氨基酸脱水缩合的过程是一个氨基酸的氨基脱掉一个H原子和相邻的氨基酸的羧基脱去的羟基形成一分子水，所以每条肽链上至少含有一个氨基和一个羧基，分别分布在肽链的两头，并且一条肽链上的肽键数应比氨基酸数少1。共得到5条肽链，所以有5个氨基；1个4肽含有3个肽键，2个3肽含有4个肽键，2个6肽含有10个肽键，共17个肽键。
12．(2021·江苏南通高一检测)杜甫的《发秦州》有“充肠多薯蓣，崖蜜亦易求”的名句，薯蓣俗名山药，其块茎中平均含粗蛋白14.48%，粗纤维3．48%，淀粉43．7%及多种微量元素等。相关叙述正确的是(　　)
A．山药细胞中微量元素有Zn、Fe、Ca等
B．山药细胞中的糖类都是其能源物质
C．山药细胞中核酸的彻底水解产物有3种
D．山药中蛋白质的药用功能由其结构直接决定
解析：D　Ca是大量元素，不是微量元素，A错误；山药细胞中的糖类并非都是其能源物质，如纤维素是构成山药细胞壁的成分，不是其能源物质，B错误；山药中核酸的彻底水解产物是磷酸、2种五碳糖、5种含氮碱基，C错误；结构决定功能，山药中蛋白质的药用功能由其结构直接决定，D正确。
13．(2021·河北石家庄高一检测)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)。下列有关叙述不正确的是(　　)
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：C　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。
14．(2021·北京高一期中)如表是一组探究有机物存在与否的鉴别实验，按表中编号顺序对应下列各项中的内容，错误的是(　　)
待测物 试剂 颜色 反应条件
胰岛素 双缩脲试剂 ① —
脂肪 ② 橘黄色 —
③ 斐林试剂 砖红色 水浴加热
A.紫色、苏丹Ⅲ染液、果糖
B．红色、苏丹Ⅲ染液、蔗糖
C．紫色、苏丹Ⅲ染液、葡萄糖
D．红色、苏丹Ⅲ染液、麦芽糖
解析：B　①胰岛素是蛋白质，蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应；②脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成黄色；③斐林试剂可与还原糖在水浴加热条件下产生砖红色沉淀，而还原糖包括葡萄糖、麦芽糖、果糖等。
15．下列关于细胞中脂质的说法，正确的是(　　)
A．脂质包括磷脂、脂肪和性激素三种类型
B．脂质中的磷脂是细胞膜的组成成分
C．脂肪分解释放的能量可以直接用于生命活动
D．脂质在核糖体上合成
解析：B　脂质包括磷脂、脂肪和固醇三种类型，A错误；脂质中的磷脂是细胞膜等生物膜的组成成分，B正确；脂肪分解释放的能量先用来合成ATP，ATP可以直接用于生命活动，C错误；核糖体是合成蛋白质的场所，脂质在内质网合成，D错误。
一、选择题Ⅱ(本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
16．如图表示糖类的化学组成和种类，则相关叙述错误的是(　　)
A．①、②、③依次代表单糖、二糖、多糖，它们均可继续水解
B．①、②均属还原糖，在加热条件下与斐林试剂发生反应将产生砖红色沉淀
C．④、⑤分别为纤维素、肌糖原，二者均储存能量，可作为储能物质
D．④是植物细胞壁的主要成分，使用纤维素酶可将其破坏，④的合成与高尔基体有关
解析：ABC　图示中①、②、③依次代表单糖、二糖、多糖，其中单糖不能继续水解；②中蔗糖不属于还原糖；纤维素不属于储能物质，用纤维素酶可除去细胞壁。
17．如图是DNA和RNA组成的结构示意图，有关说法错误的是(　　 )
A．DNA和RNA中的N元素存在于碱基中
B．由脱氧核苷酸组成的核酸全部分布于细胞核中
C．判断DNA和RNA的唯一依据是碱基种类
D．DNA彻底水解能得到四种产物
解析：BCD　核苷酸中的N元素存在于含氮碱基中；DNA主要分布于细胞核中，细胞质中也存在少量的DNA；DNA和RNA在五碳糖和碱基种类以及结构方面都有差别，所以判断二者的依据也有多种；DNA彻底水解后的产物是磷酸、脱氧核糖和四种碱基，所以彻底水解的产物有六种。
18．甲图中①②③④表示不同化学元素所组成的化合物，乙图表示由4个单体构成的化合物。以下说法正确的是(　　)
A．若甲图中③是细胞中的遗传物质，则蓝细菌细胞的③为RNA
B．若甲图中的②可大量存在于皮下和内脏器官周围等部位，则②只在动物细胞中能够找到
C．乙图中若单体是4种脱氧核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物最多有6种
D．乙图中若单体是氨基酸，则该化合物彻底水解后的产物中氢原子数增加6个
解析：CD　甲图中①表示蛋白质，②表示糖类、固醇或脂肪，③表示DNA或RNA，④若能吸收、传递和转换光能，则为叶绿素。蓝细菌的遗传物质是DNA，A错误。若②大量存在于皮下和内脏器官周围等部位，则应为脂肪。脂肪在植物细胞中也有，如花生种子，B错误。乙图中若单体是4种脱氧核苷酸，则该化合物应为DNA。DNA彻底水解后产物为磷酸、脱氧核糖、4种碱基，C正确。乙图中若单体是氨基酸，则该化合物应为多肽，其中含3个肽键，故水解后应加入3个水分子，氢原子数增加6个，D正确。
19．生物大分子通常都有一定的分子结构规律，即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，下列表述错误的是(　　)
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的种类有20种
B．若该图表示多糖的结构模式图，则淀粉、纤维素和糖原是相同的
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
解析：ABC　若该图为一段肽链的结构模式图，1是中心碳原子，2表示肽键，3是R基，3 的种类有21种，A错误；淀粉、纤维素和糖原都是多糖，基本组成单位都是葡萄糖，但连接形成的结构不同，B错误；若该图为一段单链DNA的结构模式图，1应表示脱氧核糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基，3的种类有4种，C错误；若该图为一段RNA的结构模式图，1表示核糖，2表示磷酸基团，3表示含氮碱基，3的种类有4种，D正确。
二、非选择题(本题共3题，共58分。请按要求作答)
20．(22分)关于C、H、O、N、P、S在玉米和人细胞(干)中以及活细胞中的含量(质量分数/%)如表，请分析回答下列问题：
元素 O C H N P S
玉米细胞(干) 44.43 43．57 6.24 1．46 0.20 0.17
人细胞(干) 14.62 55.99 7.46 9.33 3．11 0.78
活细胞 65.0 18.0 10．0 3．0 1．40 0.30
(1)以上元素在活细胞中含量明显比人细胞(干)中含量多的是氧元素和________元素，发生差异的原因是活细胞中的各种化合物中含量最多的是___________。这两种元素在人体细胞干物质中主要存在于化合物___________中。(4分)
(2)水在生命活动中有极其重要的作用，细胞内含水量的多少直接影响细胞代谢作用。
①在秋季收获大豆后，要进行晾晒才能入仓储存，所除去的水分主要是细胞中的________水。如果大豆细胞内水分过多，则会使细胞的________加强。(4分)
②从上述现象可以推断，植物细胞内自由水与结合水的含量比值变_________，则新陈代谢加强。水虽然具有极性，但与其他物质结合后因为失去_______________________________而成为生物体的构成成分，这种水与抗逆性(干旱、寒冷等)的关系是__________________(填“正相关”或“负相关”)。(8分)
(3)由表中数据可以看出在玉米细胞(干)中所占比例明显高于人细胞(干)中的元素是氧，发生这种差异的一个主要原因是组成玉米细胞的化合物中________成分较多，此类化合物主要作为_________(填细胞结构)的基本组成成分。(4分)
(4)蛋白质和核酸是构成原生质的主要化合物，在表中的元素中 __________是蛋白质的特征元素。(2分)
解析：(1)分析表格可知，活细胞中含量明显比人细胞(干)中含量多的是O和H，这主要是由于活细胞中含量最多的是水，C、H两种元素在人体细胞干物质中主要存在于蛋白质中。(2)①晒干大豆，可除去种子中的自由水，自由水多，代谢增强，不利于种子的保存。②自由水与结合水比值增大，新陈代谢增强。水虽然有极性，但与其他物质结合后因失去流动性、溶解性而成为生物体的构成成分，这种水分与抗逆性呈正相关。(3)玉米细胞干重中氧明显高于人细胞(干)，其原因是玉米含有糖类(如纤维素)比较多，这类化合物主要作为细胞壁的基本组成成分。(4)蛋白质与核酸相比，最明显的区别是蛋白质含S，而核酸含P。
答案：(1)氢　 水　 蛋白质　(2)①自由　代谢　②大　流动性、溶解性　正相关　 (3)糖类　细胞壁　(4)S
21．(19分)如图是生物体细胞内部分有机化合物的概念图，请回答下列问题。
(1)小麦种子中的储能物质c是________，人和动物细胞中的储能物质c是________。(4分)
(2)两个氨基酸发生脱水缩合反应时，产物是________和________。(2分)
(3)b结构的多样性决定其功能的多样性，如b具有参与组成细胞结构、防御、________、________、信息传递等重要功能。(4分)
(4)SARS病毒的遗传信息储存在e中，e初步水解的产物是____________；在小麦叶肉细胞中，e主要存在于______中。(6分)
(5)d中参与构成生物膜的主要是________________________________________________
________________________________________________。(3分)
解析：(1)据图可判断，c是多糖，小麦种子中的储能物质c是淀粉，人和动物细胞中的储能物质c是糖原。(2)两个氨基酸发生脱水缩合反应时，产物是H2O和二肽。(3)蛋白质功能的多样性体现在：具有参与组成细胞结构、防御 、催化、运输、信息传递等重要功能。(4)SARS病毒的遗传物质是RNA，即e，RNA初步水解的产物是核糖核苷酸；在小麦叶肉细胞中，RNA主要存在于细胞质中。(5)d是脂质，脂质中参与构成生物膜的主要是磷脂。
答案：(1)淀粉　糖原　(2)H2O　二肽　(3)催化　运输　(4)核糖核苷酸　细胞质　(5)磷脂
22．(17分)(2021·江苏苏州高一检测)据药理研究，一种茅草的根内含有降血糖的因子及多种有益于健康的成分，某公司将它开发成一种保健饮料。该产品是否适用于糖尿病患者，某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。
实验目的：鉴定一种茅草的根是否含有还原糖和淀粉。
实验器材：一种茅草的根、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。
(1)实验原理：还原糖可用________试剂来检测，淀粉可用________来检测。(2分)
(2)实验步骤：
①用研钵将一种茅草的根磨碎、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1 mL斐林试剂，摇匀，________________________________，观察试管中的颜色变化。(3分)
④往B试管中加入2滴碘液，观察试管中的颜色变化。
(3)可能出现的实验现象及分析：
①如果A试管____________________，说明这种茅草的根________________；如果A试管________________，说明这种茅草的根________________。(12分)
②如果B试管出现蓝色，说明这种茅草的根含有淀粉；如果B试管不出现蓝色，说明这种茅草的根不含有淀粉。
解析：(1)由题意可知，本实验的实验原理是还原糖与斐林试剂反应出现砖红色沉淀，淀粉遇碘变蓝色。(2)实验步骤：①用研钵将一种茅草的根磨碎、过滤，取其滤液。②取A、B两支试管，各加入2 mL滤液。③A试管加入1 mL斐林试剂，摇匀，放入盛有50 ℃～65 ℃ 温水的大烧杯中加热约2 min，观察试管中的颜色变化。④往B试管中加入2滴碘液，观察是否出现蓝色。(3)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，说明这种茅草的根含有还原糖；如果A试管没有出现砖红色沉淀，说明这种茅草的根不含还原糖。②如果B试管出现蓝色，说明这种茅草的根含有淀粉；如果B试管不出现蓝色，说明这种茅草的根不含有淀粉。
答案：(1)斐林　碘液　(2)放入盛有50 ℃～65 ℃ 温水的大烧杯中加热约2 min　 (3)出现砖红色沉淀　含有还原糖　不出现砖红色沉淀　不含还原糖