資源簡介

第3節(jié)　細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)
課標(biāo)要求
1．概述糖類的種類和作用。
2．舉例說出脂質(zhì)的種類和作用。
核心素養(yǎng)
1．生命觀念——物質(zhì)與能量觀：糖類和脂質(zhì)作為能源物質(zhì)的特點。
2．科學(xué)思維——歸納與概括：對比分析糖類和脂質(zhì)的種類、作用及相互關(guān)系。
3．社會責(zé)任——結(jié)合糖尿病、高血脂等疾病了解糖類和脂質(zhì)與人體健康的關(guān)系。
知識點一　細(xì)胞中的糖類
必備知識·夯實雙基
1．元素組成和功能
(1)元素組成：_C、H、O__。
(2)功能：細(xì)胞中主要的_能源物質(zhì)__。
2．糖類的種類與作用
項目 概念 常見種類 分布
單糖 不能水解的糖 _核糖__ _動植物__
_脫氧核糖__
_葡萄糖__
二糖 水解后能夠生成_兩__個單糖分子的糖 蔗糖 _植物__
麥芽糖
乳糖 _動物__
多糖 水解后能夠生成許多個單糖分子的糖 _淀粉__ 植物
纖維素
_糖原__ 動物
活學(xué)巧練
1．淀粉、糖原都是人體細(xì)胞中的能源物質(zhì)。( × )
2．單糖主要有葡萄糖、果糖、乳糖等。( × )
3．植物細(xì)胞細(xì)胞壁的主要成分是纖維素。( √ )
4．構(gòu)成淀粉、糖原、纖維素的基本單位都是葡萄糖分子。( √ )
深入探討
1．從糖類的元素組成上分析糖類徹底氧化分解的產(chǎn)物是什么？
提示：CO2和H2O。
2．葡萄糖可以口服，也可以通過靜脈注射進入人體細(xì)胞。蔗糖是否也可以呢？請簡述理由。
提示：不可以。葡萄糖是人體內(nèi)重要的單糖，血液中具有一定的濃度，它既可以被消化道吸收，也可以直接進入血液。而蔗糖是植物二糖，血液中不含有，不能直接靜脈注射，必須通過口服消化成單糖后才能被吸收進入血液。
3．纖維素是多糖，在人和動物體內(nèi)很難被消化。草食動物能利用含纖維素較多的草，為什么？
提示：草食動物有發(fā)達(dá)的消化器官，借助于某些微生物的作用能分解纖維素，分解產(chǎn)物可以被草食動物吸收利用。
4．糖尿病人的飲食受到嚴(yán)格的限制，受限制的并不僅僅是甜味食品，米飯和饅頭等主食也需要定量攝取，分析其中的原因。
提示：米飯、饅頭等主食富含淀粉，淀粉經(jīng)消化分解后可以生成葡萄糖，進而使血糖濃度升高。
5．北京填鴨在肥育期要填飼過量的糖類飼料，減少運動，從而使鴨在短期內(nèi)變成肥鴨，這種做法的依據(jù)是什么？
提示：(1)糖類可以轉(zhuǎn)化為脂肪使鴨變肥；(2)減少運動可減少能量消耗，使更多的糖類轉(zhuǎn)化成脂肪。
課內(nèi)探究·名師點睛
1．糖類的種類及其功能
(1)依據(jù)糖類能否被水解，可將糖類分為單糖、二糖和多糖等。
種類 分布 功能
單糖 五碳糖 核糖(C5H10O5) 動植物細(xì)胞中都有 組成RNA的重要成分
脫氧核糖(C5H10O4) 組成DNA的重要成分
六碳糖 葡萄糖(C6H12O6) 動植物細(xì)胞中都有 主要的能源物質(zhì)，被稱為“生命的燃料”
果糖(C6H12O6) 植物細(xì)胞 組成其他復(fù)雜化合物的重要成分
半乳糖(C6H12O6) 動物細(xì)胞
二糖 麥芽糖(由兩個葡萄糖分子脫水縮合形成) 植物，發(fā)芽的谷粒中較多 儲能物質(zhì)，水解為單糖
蔗糖(由果糖和葡萄糖脫水縮合形成) 植物，甜菜、甘蔗中較多
乳糖(由半乳糖和葡萄糖脫水縮合形成) 動物的乳汁中
多糖 淀粉 植物的儲藏器官中 植物細(xì)胞中重要的儲能物質(zhì)
纖維素 棕櫚、棉、麻類等植物中 是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的重要成分
糖原 肝糖原 動物的肝臟中 儲存能量，調(diào)節(jié)血糖
肌糖原 動物的肌肉組織中 儲存和提供能量
幾丁質(zhì)(殼多糖) 甲殼類動物、昆蟲的外骨骼中 作為支撐身體的骨架，對身體起保護作用
(2)依據(jù)糖在動、植物細(xì)胞中的分布
(3)依據(jù)糖是否具有還原性分類
①還原糖，可與斐林試劑反應(yīng)，在50～65 ℃水浴加熱條件下出現(xiàn)磚紅色沉淀，如葡萄糖、果糖、麥芽糖、乳糖等。
②非還原糖，如淀粉、蔗糖、纖維素、糖原等。
拓展
糖原、淀粉、纖維素的基本組成單位是葡萄糖，三者的區(qū)別取決于空間結(jié)構(gòu)不同；幾丁質(zhì)是N－乙酰葡糖胺聚合而成的，單體不是葡萄糖。
2．糖類之間的相互轉(zhuǎn)化
特別提醒：蔗糖在蔗糖酶的作用下水解為果糖和葡萄糖，淀粉在淀粉酶的作用下水解為麥芽糖，麥芽糖在麥芽糖酶的作用下水解為葡萄糖。
典例剖析
典例1 下列有關(guān)糖類生理作用的敘述中，錯誤的是( C )
A．核糖和脫氧核糖是核酸的組成成分
B．葡萄糖是細(xì)胞生命活動的主要能源物質(zhì)
C．人類很難消化纖維素，食用含纖維素較多的食物只會增加消化道的負(fù)擔(dān)
D．纖維素是高等植物細(xì)胞壁的主要成分
解析：核糖是核糖核酸的組成成分，脫氧核糖是脫氧核糖核酸的組成成分，A項正確；葡萄糖是細(xì)胞生命活動的主要能源物質(zhì)，B項正確；纖維素既不能被腸道消化、吸收，也不能產(chǎn)生能量，但纖維素能夠促進腸胃的蠕動和排空，還能降低過高的血糖和血脂等，被稱為人類的“第七類營養(yǎng)素”，C項錯誤；纖維素是高等植物細(xì)胞壁的主要成分，D項正確。
變式訓(xùn)練 玉米莖稈細(xì)胞中最重要的二糖和多糖分別是( D )
①乳糖和葡萄糖
②乳糖和麥芽糖
③蔗糖和麥芽糖
④糖原和纖維素
⑤淀粉和纖維素
A．①④　 B．②⑤　
C．③④　 D．③⑤
解析： 本題中“玉米莖稈”是干擾信息，其本質(zhì)是植物體細(xì)胞。植物細(xì)胞中的二糖應(yīng)是蔗糖和麥芽糖，多糖是淀粉和纖維素。
知識點二　細(xì)胞中的脂質(zhì)
必備知識·夯實雙基
1．元素組成：主要是_C、H、O__，有些還含有_N、P__。
2．種類和功能
種類 功能
脂肪 (1)細(xì)胞內(nèi)良好的_儲能物質(zhì)__(2)是一種很好的絕熱體，動物皮下的脂肪層具有_保溫__作用(3)分布在動物內(nèi)臟器官周圍的脂肪具有_緩沖和減壓__作用，可以保護內(nèi)臟器官
磷脂 構(gòu)成_細(xì)胞膜__和多種_細(xì)胞器膜__的重要成分
固醇 膽固醇 構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要成分，在人體內(nèi)還參與血液中_脂質(zhì)__的運輸
性激素 促進人和動物_生殖器官__的發(fā)育以及生殖細(xì)胞的形成
維生素D 促進人和動物腸道對_鈣和磷__的吸收
活學(xué)巧練
1．維生素D和性激素都是固醇類物質(zhì)。( √ )
2．脂肪比相同質(zhì)量的多糖徹底氧化產(chǎn)能少。( × )
3．脂肪含有C、H、O、N、P五種元素。( × )
4．飽和脂肪酸的熔點高，容易凝固。( √ )
深入探討
1．“瘦人怕撞，胖人怕熱”，請結(jié)合脂肪的有關(guān)內(nèi)容分析其中的原因。
提示：脂肪具有緩沖、減壓和保溫的作用。
2．為什么兒童曬太陽能預(yù)防佝僂病？
提示：日光中的紫外線能使皮膚表皮細(xì)胞中的膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D(兩者均為固醇類物質(zhì))，而維生素D可促進腸道對鈣、磷的吸收，在一定程度上可預(yù)防佝僂病的發(fā)生。
3．給家畜、家禽提供富含糖類的飼料，為什么會起到“肥育”的效果？
提示：細(xì)胞中的糖類和脂肪是可以相互轉(zhuǎn)化的，動物從體外吸收的多余糖類可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)變成脂肪。
課內(nèi)探究·名師點睛
1．飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的區(qū)別
2．磷脂和固醇不能被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色。
3．糖類和脂肪都是能源物質(zhì)，細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)是可以相互轉(zhuǎn)化的。糖類可以大量轉(zhuǎn)化成脂肪，脂肪不能大量轉(zhuǎn)化為糖類，且供能順序為先糖類再脂肪。
4．與脂質(zhì)相關(guān)的5個易錯點
(1)植物細(xì)胞和動物細(xì)胞中都含有脂肪。
(2)脂肪≠脂質(zhì)，脂肪只是脂質(zhì)的一種，除了脂肪，脂質(zhì)還包括磷脂和固醇等。
(3)膽固醇≠固醇，膽固醇只是固醇的一種，除了膽固醇，固醇還包括性激素和維生素D等。
(4)脂質(zhì)中并非只有磷脂參與構(gòu)成細(xì)胞膜，膽固醇也是構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要成分，植物細(xì)胞膜上不存在膽固醇。
(5)脂質(zhì)中只有脂肪可被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色。
典例剖析
典例2 下列關(guān)于脂質(zhì)的敘述正確的是( C )
A．磷脂由C、H、O、N四種元素組成，是構(gòu)成細(xì)胞膜和多種細(xì)胞器膜的主要成分
B．性激素的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，對維持生物體的生殖過程起著重要的調(diào)節(jié)作用
C．大多數(shù)動物脂肪含有飽和脂肪酸，飽和脂肪酸的熔點較高，容易凝固
D．膽固醇會引起人心血管類疾病，應(yīng)該不要攝入
解析： 磷脂由C、H、O、N、P五種元素組成，是構(gòu)成細(xì)胞膜和多種細(xì)胞器膜的主要成分，A錯誤；性激素的化學(xué)本質(zhì)是脂質(zhì)，對維持生物體的生殖過程起著重要的調(diào)節(jié)作用，B錯誤；膽固醇是構(gòu)成動物細(xì)胞膜的成分，還參與人體血液中脂質(zhì)的運輸，應(yīng)該適量攝入，D錯誤。
變式訓(xùn)練 下列關(guān)于脂質(zhì)的敘述，錯誤的是( D )
A．脂質(zhì)中的磷脂參與構(gòu)成所有細(xì)胞膜
B．分布在內(nèi)臟器官周圍的脂肪具有防震作用
C．脂肪中氫原子較糖類多，因而氧化分解釋放的能量更多
D．膽固醇是所有細(xì)胞膜的重要組分，但過多會引發(fā)心腦血管疾病
解析：磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分，即參與構(gòu)成所有細(xì)胞膜，A正確；分布在內(nèi)臟器官周圍的脂肪具有緩沖和減壓的作用，即具有防震作用，B正確；脂肪中氫原子較糖類多、氧原子較糖類少，因而在質(zhì)量相同的情況下，脂肪氧化分解釋放的能量更多，C正確；膽固醇是構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要組分，但過多會在血管壁上形成沉積，引發(fā)心腦血管疾病，D錯誤。故答案為D。
1．葡萄糖與脂肪的比較
項目 葡萄糖 脂肪
相同 元素組成 C、H、O
作用 氧化分解，釋放能量
不同 元素含量 C、H比例較低 C、H比例較高
能量多少 氧化分解釋放能量少 氧化分解釋放能量多
功能 主要的能源物質(zhì) 良好的儲能物質(zhì)
2.糖類和脂質(zhì)的轉(zhuǎn)化
(1)在糖類供應(yīng)充足的情況下，可以大量轉(zhuǎn)化為脂肪。
(2)脂肪一般只在糖類代謝發(fā)生障礙引起供能不足時，才會分解供能，而且不能大量轉(zhuǎn)化為糖類。
誤區(qū)警示：(1)脂肪不等同于脂質(zhì)：脂肪只是脂質(zhì)中的一種，脂質(zhì)除了脂肪外，還包括磷脂和固醇等。
(2)膽固醇不等同于固醇：固醇和膽固醇雖然都是脂質(zhì)，但其范圍不同，膽固醇是固醇中的一種。
典例3 (2023·山東淄博期末改編)下列關(guān)于生物體內(nèi)脂質(zhì)與糖類的敘述，正確的是( D )
A．脂質(zhì)與糖類的組成元素相同
B．脂質(zhì)與糖類可以大量相互轉(zhuǎn)化
C．脂肪、淀粉、糖原都是人體細(xì)胞內(nèi)的儲能物質(zhì)
D．相同質(zhì)量的脂肪和糖原氧化分解時，前者耗氧多，釋放的能量也多
解析：脂質(zhì)與糖類的組成元素不一定相同，如脂質(zhì)中磷脂的組成元素可能為C、H、O、N、P，而糖類的組成元素為C、H、O，A錯誤；在糖類供應(yīng)充足時，可以大量轉(zhuǎn)化成脂肪，但脂肪不能大量轉(zhuǎn)化成糖類，B錯誤；淀粉是植物細(xì)胞中的儲能物質(zhì)，脂肪、糖原都是人體細(xì)胞內(nèi)的儲能物質(zhì)，C錯誤；相同質(zhì)量的脂肪和糖原相比，脂肪中O含量低，氧化分解時，脂肪耗氧多，釋放的能量也多，D正確。
學(xué)霸記憶
1．糖類是主要的能源物質(zhì)，也是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。
2．脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì)，磷脂是構(gòu)成生物膜的重要成分。
3．膽固醇是參與構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要成分，在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸；性激素促進人和動物生殖器官的發(fā)育和生殖細(xì)胞的形成；維生素D能促進人和動物腸道對鈣和磷的吸收。
1．下列關(guān)于糖類化合物的敘述，正確的是( B )
A．蔗糖和麥芽糖水解后的產(chǎn)物都是葡萄糖
B．淀粉、糖原、纖維素都是由葡萄糖聚合而成的多糖
C．葡萄糖、果糖、半乳糖都具有還原性，但元素組成不同
D．蔗糖、麥芽糖、乳糖都可與斐林試劑反應(yīng)生成磚紅色沉淀
解析：蔗糖的水解產(chǎn)物是果糖和葡萄糖，麥芽糖的水解產(chǎn)物是葡萄糖，A錯誤；淀粉、糖原、纖維素都是由葡萄糖聚合而成的多糖，B正確；葡萄糖、果糖、乳糖都具有還原性，但元素組成相同，C錯誤；蔗糖不屬于還原糖，因此不能與斐林試劑反應(yīng)生成磚紅色沉淀，D錯誤。故答案為B。
2．蘇軾詩“小餅如嚼月，中有酥與飴”中，“飴”是麥芽糖，“酥”是酥油。下列相關(guān)敘述正確的是( A )
A．鑒定“飴”是否為還原糖，可將其溶解后滴加斐林試劑并作水浴加熱處理
B．用顯微鏡觀察蘇丹Ⅲ染色后的“小餅”切片，可見細(xì)胞中橘黃色的脂肪滴
C．人體細(xì)胞吸收麥芽糖后可以合成多糖，也可以轉(zhuǎn)變成脂肪和某些氨基酸
D．多食“小餅”等富含糖與脂質(zhì)的食品有益健康
解析：將“飴”制成溶液，滴加斐林試劑并作水浴加熱處理，若出現(xiàn)磚紅色沉淀，則“飴”是還原糖，A項正確；加工制成的“小餅”已無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無法觀察細(xì)胞中的脂肪滴，B項錯誤；麥芽糖是植物特有的一種二糖，人體細(xì)胞中沒有麥芽糖，也不能直接吸收麥芽糖，C項錯誤；人過多食用高糖高脂食品會引發(fā)高血壓、高血糖等疾病，無益于健康，D項錯誤。
3．(2022·安徽亳州二中期末檢測)如圖為生物組織中某些有機物相互關(guān)系及分布的概念圖，分析細(xì)胞內(nèi)各有機物的組成及功能，回答下列問題：
(1)A是指_二糖__，由2分子單糖組成；D在植物細(xì)胞內(nèi)包括_蔗糖__、麥芽糖，其中屬于還原糖的是_麥芽糖__，可以用_斐林__試劑檢測出來。
(2)B是指_多糖__，它是由[C]_葡萄糖__組成的。包括[F]_淀粉__、[G]纖維素和[H]糖原。饑餓狀態(tài)下，動物組織中的_肝糖原__可以分解補充血糖。幾丁質(zhì)也是一種多糖，其有廣泛的用途，例如：_能與溶液中的重金屬離子有效結(jié)合，可用于廢水處理；可以用于制作食品的包裝紙和食品添加劑；可以用于制作人造皮膚__(寫出一項即可)。
(3)糖類在供應(yīng)充足的情況下，可以大量轉(zhuǎn)化為[K]_脂肪__和某些氨基酸。
解析：(1)A是二糖，由2分子單糖組成；植物細(xì)胞內(nèi)的二糖包括蔗糖、麥芽糖。其中屬于還原糖的是麥芽糖，可以用斐林試劑檢測出來。
(2)B是指多糖，它是由[C]葡萄糖組成的，包括[F]淀粉、[G]纖維素和[H]糖原。饑餓狀態(tài)下，動物組織中的肝糖原可以分解補充血糖。幾丁質(zhì)也是一種多糖，其有廣泛的用途，例如：能與溶液中的重金屬離子有效結(jié)合，可用于廢水處理；可以用于制作食品的包裝紙和食品添加劑；可以用于制作人造皮膚。
(3)糖類在供應(yīng)充足的情況下，可以大量轉(zhuǎn)化為[K]脂肪和某些氨基酸。第4節(jié)　蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者
課標(biāo)要求
1．闡明在人體中，組成蛋白質(zhì)的氨基酸有21種。
2．說明氨基酸的結(jié)構(gòu)特點，氨基酸形成蛋白質(zhì)的過程。
3．闡明蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。
核心素養(yǎng)
1．生命觀念——通過對蛋白質(zhì)的學(xué)習(xí)，建立生命的物質(zhì)性的觀點，從結(jié)構(gòu)與功能觀角度理解蛋白質(zhì)的多樣性。
2．科學(xué)思維——從氨基酸的結(jié)構(gòu)特點理解氨基酸脫水縮合的過程，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型解答與蛋白質(zhì)有關(guān)的計算問題。
3．社會責(zé)任——從蛋白質(zhì)功能多樣性角度明確蛋白質(zhì)與人體健康的關(guān)系。
知識點一　蛋白質(zhì)的功能
必備知識·夯實雙基
1．一切生命活動離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要_承擔(dān)者_(dá)_。
2．蛋白質(zhì)功能舉例
功能 舉例
構(gòu)成_細(xì)胞和生物體__ 羽毛、肌肉、蛛絲、頭發(fā)等
_催化__作用 絕大多數(shù)的酶
運輸作用 _血紅蛋白__(能運輸氧氣)
_信息傳遞(調(diào)節(jié))__作用 胰島素等蛋白質(zhì)類激素
免疫作用 _抗體__(可抵御抗原的侵害)
活學(xué)巧練
1．蛋白質(zhì)具有催化、免疫、運輸、調(diào)節(jié)等功能。( √ )
2．蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)主要能源物質(zhì)。( × )
3．胰島素能夠催化細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。( × )
深入探討
為什么說蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者？
提示：蛋白質(zhì)是細(xì)胞的基本組成成分，具有參與組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)、催化、運輸、調(diào)節(jié)、免疫等重要功能，細(xì)胞的各項生命活動都離不開蛋白質(zhì)，所以說蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者。
課內(nèi)探究·名師點睛
典例剖析
典例1 下列關(guān)于蛋白質(zhì)功能的敘述，不正確的是( D )
A．有些蛋白質(zhì)具有免疫功能
B．有些蛋白質(zhì)能調(diào)節(jié)機體的生命活動
C．有些蛋白質(zhì)具有運輸?shù)墓δ?br/>D．是細(xì)胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì)
解析： 免疫功能是蛋白質(zhì)的功能之一，如抗體具有免疫功能，A項正確；調(diào)節(jié)機體生命活動是蛋白質(zhì)的功能之一，如胰島素能降低血糖濃度，B項正確；運輸功能是蛋白質(zhì)的功能之一，如血紅蛋白能夠運輸氧，C項正確；脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者，D項錯誤。
變式訓(xùn)練 下列有關(guān)蛋白質(zhì)和其功能不相符的是( C )
A．肌肉主要成分——生物體的結(jié)構(gòu)蛋白
B．酶——催化細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)
C．抗體——調(diào)節(jié)機體的生命活動
D．血紅蛋白——運輸氧氣
解析：調(diào)節(jié)機體的生命活動的是部分蛋白質(zhì)類激素，抗體具有免疫功能，負(fù)責(zé)抵御病菌和病毒等的侵害，故C項蛋白質(zhì)與其功能不符。
知識點二　氨基酸的特點及其種類
必備知識·夯實雙基
1．氨基酸的結(jié)構(gòu)
(1)結(jié)構(gòu)通式： 　。
(2)結(jié)構(gòu)特點
①數(shù)量上：至少含有一個_氨基(—NH2)__和一個_羧基(—COOH)__。
②位置上：都有一個氨基和一個羧基連在_同一個碳原子__上。
2．種類
(1)分類依據(jù)：能否在人體內(nèi)_合成__。
(2)種類
活學(xué)巧練
1．氨基酸中都只含一個氨基和一個羧基。( × )
2．生物體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的氨基酸中，不同氨基酸之間的差異是由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。( √ )
深入探討
1．下面是四種氨基酸的結(jié)構(gòu)，分析回答：
(1)這四種氨基酸共有的部分是什么？這四種氨基酸分子不同的R基分別是什么？
(2)組成蛋白質(zhì)的氨基酸分子中都只含有一個氨基和一個羧基嗎？如何解釋“至少”？
提示：(1) ，—CH3、—CH2—SH、—(CH2)4—NH2、—CH2—COOH。
(2)大多數(shù)氨基酸分子只含有一個氨基和一個羧基，而且都連接在同一個碳原子上，部分氨基酸分子中含有兩個氨基、一個羧基或者兩個羧基、一個氨基，多出來的氨基或羧基屬于R基。“至少”是指組成蛋白質(zhì)的氨基酸分子中至少含有一個氨基和一個羧基且連接在同一個碳原子上。
2．同為組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸，酪氨酸幾乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，產(chǎn)生這種差異的原因是什么？
提示：同為組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸具有相同的結(jié)構(gòu)通式，但是兩者的R基組成不同，這是不同氨基酸性質(zhì)不同的主要原因。
課內(nèi)探究·名師點睛
1．氨基酸的結(jié)構(gòu)
(1)氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位，在人體內(nèi)組成蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，主要由C、H、O、N四種元素組成，有的還含有S等。
(2)結(jié)構(gòu)通式
拓展
在自然界中，分子中同時含有氨基和羧基的化合物都稱為氨基酸。氨基和羧基連接在同一個碳原子上的氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸，稱為α－氨基酸；除α－氨基酸以外的氨基酸均不能構(gòu)成蛋白質(zhì)。
2．氨基酸的種類
在人體中，組成蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，分為必需氨基酸和非必需氨基酸。
(1)必需氨基酸：人體細(xì)胞不能合成，必須從外界環(huán)境中獲取的氨基酸，共有8種，它們是纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、色氨酸、蘇氨酸、賴氨酸，嬰兒還有組氨酸。
(2)非必需氨基酸：人體細(xì)胞能夠合成的氨基酸，共有13種。
知識貼士
必需氨基酸的記憶口訣
甲攜來一本亮色書(甲硫氨酸、纈氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸)。
典例剖析
典例2 下列物質(zhì)中，屬于構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的是( A )
A．NH2—CH2—COOH
B．NH2—CH2—CH2OH
解析：構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸分子至少都含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH)，并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。A項符合構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)特點；B項中連接氨基的碳原子沒有連接羧基；C項中一共有兩個氨基和一個羧基，但是沒有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上；D項中有三個羧基，但沒有氨基。
變式訓(xùn)練 甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，則它的分子式是( A )
A．C5H11O2NS B．C3H7ONS
C．C5H11O2S D．C5H10O2NS
解析：將R基—CH2—CH2—S—CH3代入組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)通式得甲硫氨酸的結(jié)構(gòu)式為，因此其分子式為C5H11O2NS。
知識點三　蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性
必備知識·夯實雙基
1．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次
2．脫水縮合的過程
(1)過程①名稱：_脫水縮合__。
(2)物質(zhì)②名稱：_二肽__。
(3)結(jié)構(gòu)③名稱：_肽鍵__。
3．蛋白質(zhì)種類多樣性的原因
在細(xì)胞內(nèi)，組成蛋白質(zhì)的氨基酸_數(shù)目__可能成千上萬，氨基酸形成肽鏈時，其_排列順序__千變?nèi)f化，肽鏈的_盤曲、折疊方式及其形成的空間結(jié)構(gòu)__千差萬別，因此，蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)極其多樣。
4．蛋白質(zhì)的變性
(1)概念：蛋白質(zhì)變性是指蛋白質(zhì)在某些_物理和化學(xué)__因素作用下其特定的_空間構(gòu)象__被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性_喪失__的現(xiàn)象。
(2)應(yīng)用：①雞蛋、肉類煮熟后由于高溫使蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)變得伸展、松散，易于被_蛋白酶__水解，因而易于消化。②經(jīng)過加熱、加酸、加酒精等引起細(xì)菌和病毒的_蛋白質(zhì)變性__，可以達(dá)到消毒、滅菌的目的。
活學(xué)巧練
1．含有兩個肽鍵的化合物叫作二肽。( × )
2．蛋白質(zhì)變性是由于肽鍵的斷裂造成的。( × )
3．變性的蛋白質(zhì)也能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)。( √ )
4．蛋白質(zhì)變性是可逆的化學(xué)反應(yīng)。( × )
深入探討
氨基酸脫水縮合形成肽鏈
請結(jié)合脫水縮合過程，并參考如下多肽鏈的模式圖分析：
1．肽鏈形成過程中，失去的水分子中氫和氧元素的來源分別是什么？
提示：氫來自氨基和羧基，氧來自羧基。
2．氨基酸、肽鏈、形成的水分子、肽鍵的數(shù)量關(guān)系是什么？
提示：氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)＝形成的水分子數(shù)＝肽鍵數(shù)。
3．肽鏈中還有沒有游離的氨基和羧基？如果有，它們位于哪里？
提示：有。位于肽鏈的兩端，R基中也可能有。
4．假設(shè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，由n個氨基酸形成1條肽鏈，則該多肽的相對分子質(zhì)量是多少？若形成m條肽鏈呢？
提示：na－18(n－1)；na－18(n－m)。
課內(nèi)探究·名師點睛
1．“兩看”法分析多肽
2．理清蛋白質(zhì)的變性和水解的區(qū)別
(1)變性：是由于高溫、過酸、過堿、重金屬鹽等因素導(dǎo)致的蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象發(fā)生了不可逆的變化，肽鏈變得松散，喪失了生物活性，但是肽鍵一般不斷裂。
(2)水解：在蛋白酶作用下，肽鍵斷裂，蛋白質(zhì)分解為短肽和氨基酸。水解和脫水縮合的過程相反。
典例剖析
典例3 蛋白質(zhì)功能的多樣性取決于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性，以下關(guān)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的說法，正確的是( C )
A．每種蛋白質(zhì)分子都是由21種氨基酸組成
B．一個蛋白質(zhì)分子只能由一條肽鏈構(gòu)成
C．相同種類、數(shù)目的氨基酸組成的蛋白質(zhì)可能不同
D．相同種類和數(shù)目的氨基酸只能構(gòu)成一種蛋白質(zhì)
解析： 組成蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，但不是每種蛋白質(zhì)的氨基酸都有21種，應(yīng)該是小于或等于21種，A項錯誤；一個蛋白質(zhì)分子可由一條或幾條肽鏈構(gòu)成，B項錯誤；相同種類、數(shù)目的氨基酸組成的蛋白質(zhì)可能不同，C項正確；氨基酸的種類、數(shù)目相同的蛋白質(zhì)，氨基酸的排列順序和蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)可能不同，因此不一定是相同的蛋白質(zhì)，D項錯誤。
變式訓(xùn)練 下列關(guān)于氨基酸和蛋白質(zhì)的敘述，錯誤的是( B )
A．纈氨酸的R基是—C3H7，則它的分子式是C5H11O2N
B．分子式為C63H105O45N17S2的一條(非環(huán)狀)多肽化合物中，最多含有肽鍵數(shù)目是17個
C．兩個氨基酸脫水縮合過程中失去的H2O中的氧來源于羧基
D．10個氨基酸構(gòu)成的一條多肽鏈至少有9個肽鍵，稱為十肽
解析： 根據(jù)氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式可知，在氨基酸分子中除R基外，分子中含有的原子為C有2個、H有4個、O有2個、N有1個，因此纈氨酸的分子式是C5H11O2N，A項正確；氨基酸脫水縮合的過程中不會丟失N原子，若構(gòu)成該蛋白質(zhì)的氨基酸的側(cè)鏈基團均不含N原子，則每個氨基酸只含1個N原子，與構(gòu)成該蛋白的氨基酸的數(shù)量相同，該化合物分子中含有17個N原子，則最多有17個氨基酸參與構(gòu)成該肽鏈，則最多含有肽鍵數(shù)目是16個，B項錯誤；氨基酸脫水縮合的過程中，失去的H2O是由羧基提供的羥基和氨基提供的氫組成的，因此兩個氨基酸脫水縮合過程中失去的H2O中的氧來源于羧基，C項正確；10個氨基酸構(gòu)成的多肽稱為十肽，10個氨基酸構(gòu)成的一條多肽鏈至少有10－1＝9個肽鍵，D項正確。
蛋白質(zhì)合成(水解)過程中的相關(guān)計算
1．鏈狀多肽基團數(shù)和相對分子質(zhì)量的計算
(1)肽鍵數(shù)＝脫去水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈數(shù)。
(2)氨基數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基中含有的氨基數(shù)＝各氨基酸中氨基總數(shù)－肽鍵數(shù)。
(3)羧基數(shù)＝肽鏈數(shù)＋R基中含有的羧基數(shù)＝各氨基酸中羧基總數(shù)－肽鍵數(shù)。
(4)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量＝氨基酸數(shù)×各氨基酸平均相對分子質(zhì)量－脫去水分子數(shù)×18。
2．鏈狀多肽中各原子數(shù)的計算
(1)碳原子數(shù)＝氨基酸數(shù)×2＋R基上的碳原子數(shù)。
(2)氫原子數(shù)＝各氨基酸中氫原子的總數(shù)－脫去水分子數(shù)×2－二硫鍵數(shù)×2。
(3)氧原子數(shù)＝各氨基酸中氧原子的總數(shù)－脫去水分子數(shù)＝肽鍵數(shù)＋2×肽鏈數(shù)＋R基上的氧原子數(shù)。
(4)氮原子數(shù)＝肽鏈數(shù)＋肽鍵數(shù)＋R基上的氮原子數(shù)＝各氨基酸中氮原子的總數(shù)。
3．一條或多條肽鏈的蛋白質(zhì)的相關(guān)計算
假設(shè)氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，由n個氨基酸分別形成1條肽鏈或m條肽鏈。
形成肽鏈數(shù) 形成肽鍵數(shù) 脫去水分子數(shù) 氨基數(shù)目 羧基數(shù)目 多肽相對分子質(zhì)量
1 n－1 n－1 至少1個 至少1個 na－18(n－1)
m n－m n－m 至少m個 至少m個 na－18(n－m)
4．脫水縮合計算提醒
(1)環(huán)狀多肽：氨基酸數(shù)＝肽鍵數(shù)＝脫去水分子數(shù)。
(2)若通過圖示或其他形式告知蛋白質(zhì)中含有二硫鍵時，要考慮每形成1個二硫鍵要脫去2個H。
(3)由于R基上的碳原子數(shù)不好確定，且氫原子數(shù)較多，因此以氮原子數(shù)或氧原子數(shù)的計算為突破口。
典例4 (2023·四川宜賓高一期末)某五十肽中有丙氨酸(R基為—CH3)4個，現(xiàn)脫掉其中的丙氨酸(相應(yīng)位置如下圖所示)，得到4條多肽鏈和5個氨基酸(脫下的氨基酸均以游離態(tài)正常存在)。下列有關(guān)敘述錯誤的是( C )
A．該五十肽脫掉4個丙氨酸得到的幾種有機物比原五十肽增加了8個氧原子
B．若將得到的5個氨基酸縮合成五肽，則有5種不同的氨基酸序列
C．若將新生成的4條多肽鏈重新連接成一條長鏈，則將脫去4分子水
D．新生成的4條多肽鏈至少含有4個游離的羧基
解析： 據(jù)圖分析可知，每脫掉1個丙氨酸需要破壞2個肽鍵，脫掉4個丙氨酸共破壞了8個肽鍵，有8分子水參與，故該50肽水解得到的幾種有機物比原50肽增加了8個氧原子，A正確；得到的5個氨基酸，其中有4個是丙氨酸，故這5個氨基酸縮合成5肽，可有5種不同的氨基酸序列，B正確；這4條多肽鏈若重新連接成一條長鏈，需要形成3個肽鍵，脫去3分子水，C錯誤；每條肽鏈中至少有1個游離的氨基和1個游離的羧基，故新生成的4條多肽鏈至少含有4個游離的羧基，D正確。故選C。
1．下列關(guān)于人體內(nèi)氨基酸的敘述，正確的是( B )
A．氨基酸的組成元素只有C、H、O、N
B．不同氨基酸的R基一定不同
C．酪氨酸屬于構(gòu)成蛋白質(zhì)的一種氨基酸，因為它含有氨基和羧基
D．人體內(nèi)的氨基酸都必須從飲食中獲取
解析：在人體中，氨基酸至少含有C、H、O、N4種元素，有的還含有S。氨基酸的種類取決于R基的種類。酪氨酸屬于蛋白質(zhì)的基本單位之一，并不單單是因為它含有氨基和羧基，還得滿足有一個氨基和一個羧基連接在同一個C原子上。人體內(nèi)的氨基酸分為必需氨基酸和非必需氨基酸，前者必須從飲食中獲取，后者可以在細(xì)胞內(nèi)合成。
2．如圖為由30個氨基酸組成的多肽鏈，經(jīng)加工，第1位甲硫氨酸被切除，第16與17位氨基酸之間的肽鍵被切斷并生成兩條多肽鏈，兩條多肽鏈通過二硫鍵相連。有關(guān)此過程的說法錯誤的是( A )
A．加工過程中，氧原子數(shù)目增加1個
B．經(jīng)加工，比原多肽鏈增加了1個氨基和1個羧基
C．此加工過程是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進行的
D．此多肽鏈的合成過程生成了29個水分子、加工過程消耗了2個水分子
解析：加工過程減少了1個肽鍵(含1個氧)，另1個肽鍵(含1個氧)被水解，生成1個羧基(含2個氧)和1個氨基，所以氧原子數(shù)沒變；此多肽鏈的合成過程生成了29個肽鍵，形成29個水分子，加工過程水解了2個肽鍵，消耗了2個水分子。
3．(2023·甘肅省臨夏縣中學(xué)高一期末)某致病細(xì)菌分泌的外毒素，為無色細(xì)針狀結(jié)晶，對小鼠和人體有很強的毒性，可引起流涎、嘔吐、便血、痙攣等，以致死亡。該外毒素為環(huán)狀肽，其結(jié)構(gòu)簡式如下圖所示：
請據(jù)圖分析并回答問題：
(1)該化合物中含有_0__個氨基，_0__個羧基。
(2)該化合物是由_7__個氨基酸組成的。
(3)組成該化合物的氨基酸有_5__種，其中有_3__個氨基酸的R基相同，這個R基是_—CH3__。
(4)該化合物稱為_環(huán)狀七_(dá)_肽化合物，含有_7__個肽鍵。
(5)該化合物具有10個氧原子，其中_7__個位于肽鍵上，_3__個位于R基上。
(6)該外毒素在環(huán)狀肽形成過程中相對分子質(zhì)量減少了_126__。
解析：根據(jù)肽鍵的結(jié)構(gòu)，可以找到圖中有7個肽鍵，且該化合物是首尾相連的結(jié)構(gòu)，故能夠確定是環(huán)狀七肽，接著再確定每個氨基酸的R基團。(1)該化合物為環(huán)狀肽，組成它的氨基酸的R基團上均不含氨基和羧基，因而該化合物含有0個氨基和0個羧基。(2)該化合物共有7個肽鍵，由于其為環(huán)狀肽，所以共有7個氨基酸組成。(3)分析組成該環(huán)狀肽的7個氨基酸的R基團，發(fā)現(xiàn)其中有3個氨基酸的R基團是相同的，都是—CH3，所以構(gòu)成該化合物的氨基酸只有5種。(4)該環(huán)狀肽有7個氨基酸組成，所以是環(huán)狀七肽，共含有7個肽鍵。(5)該環(huán)狀七肽，共具有7個肽鍵，而每個肽鍵中均含有一個氧原子，因而其含有的10個氧原子，有7個位于肽鍵上，剩下的3個只能位于R基團上。(6)該環(huán)狀七肽具有7個肽鍵，形成時失去了7個水分子，因而形成過程相對分子量減少了7×18＝126。本章整合
1．(2022·全國甲卷改編)鈣在骨骼生長和肌肉收縮等過程中發(fā)揮重要作用。曬太陽有助于青少年骨骼生長，預(yù)防老年人骨質(zhì)疏松。下列敘述錯誤的是( B )
A．細(xì)胞中有以無機離子形式存在的鈣
B．人體內(nèi)Ca2＋都以化合物形式存在
C．適當(dāng)補充維生素D可以促進腸道對鈣的吸收
D．人體血液中鈣離子濃度過低易出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象
解析： 細(xì)胞中有以無機離子形式存在的鈣，也有以化合物形式存在的鈣(如CaCO3)，A正確；B錯誤；維生素D能有效地促進人體腸道對鈣和磷的吸收，故適當(dāng)補充維生素D可以促進腸道對鈣的吸收，C正確；哺乳動物的血液中必須含有一定量的Ca2＋，Ca2＋的含量太低，會出現(xiàn)抽搐等癥狀，D正確。
2．(2022·湖南卷改編)膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分之一，其非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高。下列敘述正確的是( C )
A．膠原蛋白的氮元素主要存在于氨基中
B．皮膚表面涂抹的膠原蛋白可被直接吸收
C．膠原蛋白的形成與脫水縮合有關(guān)
D．膠原蛋白比蛋清蛋白的營養(yǎng)價值高
解析： 蛋白質(zhì)的氮元素主要存在于肽鍵中，A錯誤；膠原蛋白為生物大分子物質(zhì)，涂抹于皮膚表面不能被直接吸收，B錯誤；膠原蛋白的形成會形成肽鍵，與脫水縮合有關(guān)，C正確；由題膠原蛋白非必需氨基酸含量比蛋清蛋白高，而人體需要從食物中獲取必需氨基酸，非必需氨基酸自身可以合成，衡量蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的高低主要取決于所含必需氨基酸的種類、數(shù)量及組成比例，因此不能說明膠原蛋白比蛋清蛋白的營養(yǎng)價值高，D錯誤。
3．(2021·全國甲卷)已知①酶、②抗體、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸，都是人體內(nèi)有重要作用的物質(zhì)。下列說法正確的是( C )
A．①②③都是由氨基酸通過肽鍵連接而成的
B．③④⑤都是生物大分子，都以碳鏈為骨架
C．①②⑥都是由含氮的單體連接成的多聚體
D．④⑤⑥都是人體細(xì)胞內(nèi)的主要能源物質(zhì)
解析：酶和激素的化學(xué)本質(zhì)并非全是蛋白質(zhì)，A錯誤；脂質(zhì)不屬于大分子化合物，而部分激素的化學(xué)本質(zhì)和脂肪屬于脂質(zhì)，B錯誤；酶、抗體、核酸都是由含氮單體連接而成多聚體，C正確；人體細(xì)胞內(nèi)的主要能源物質(zhì)是糖類，D錯誤。
4．(2020·全國Ⅰ卷，改編)病毒警示人們要養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，提高公共衛(wèi)生安全意識。下列相關(guān)敘述錯誤的是( B )
A．戴口罩可以減少病原微生物通過飛沫在人與人之間的傳播
B．病毒能夠在餐具上增殖，用食鹽溶液浸泡餐具可以阻止病毒增殖
C．高溫可破壞病原體蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，煮沸處理餐具可殺死病原體
D．生活中接觸的物體表面可能存在病原微生物，勤洗手可降低感染風(fēng)險
解析：戴口罩可以減少飛沫引起的病毒傳播，可以在一定程度上預(yù)防新冠病毒，A正確；病毒只能依賴于活細(xì)胞才能存活，不能在餐具上增殖，B錯誤；煮沸可以破壞病原體蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，進而殺死病原體，C正確；手可能接觸到病毒，勤洗手可以洗去手上的病原體，降低感染風(fēng)險，D正確。故選B。
5．(2020·天津卷)組成下列多聚體的單體的種類最多的是( A )
A．血紅蛋白　　　　　　　　 B．DNA
C．淀粉 D．纖維素
解析：血紅蛋白屬于蛋白質(zhì)，構(gòu)成蛋白質(zhì)的單體是氨基酸，約有21種；組成DNA的單體是脫氧核苷酸，有4種；組成淀粉和纖維素的單體是葡萄糖，所以單體種類最多的是血紅蛋白。故選A。
6．(2020·天津卷)下列關(guān)于細(xì)胞中生物大分子的敘述，錯誤的是( B )
A．碳鏈?zhǔn)歉鞣N生物大分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
B．糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等有機物都是生物大分子
C．細(xì)胞利用種類較少的小分子脫水合成種類繁多的生物大分子
D．細(xì)胞中生物大分子的合成需要酶來催化
解析：生物大分子都是以碳鏈為基本骨架，A正確；糖類中的單糖、二糖和脂質(zhì)不屬于生物大分子，B錯誤；細(xì)胞中利用種類較少的小分子(單體)脫水縮合成種類繁多的生物大分子(多聚體)，如許多氨基酸分子脫水縮合后通過肽鍵相連形成蛋白質(zhì)，C正確；生物大分子的合成過程一般需要酶催化，D正確。故選B。
7．(2020·北京卷改編)蛋白質(zhì)和DNA是兩類重要的生物大分子，下列對兩者共性的概括，不正確的是( D )
A．組成元素含有C、H、O、N
B．由相應(yīng)的基本單位構(gòu)成
C．前者具有不同的空間結(jié)構(gòu)，后者具有相同的空間結(jié)構(gòu)
D．二者變性后均能復(fù)性
解析：蛋白質(zhì)的基本組成元素是C、H、O、N，DNA的基本組成元素是C、H、O、N、P，故兩者組成元素都含有C、H、O、N，A正確；蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，兩者都由相應(yīng)的基本單位構(gòu)成，B正確；蛋白質(zhì)具有多種多樣的空間結(jié)構(gòu)，DNA具有相同的空間結(jié)構(gòu)，C正確；蛋白質(zhì)變性后不能復(fù)性，DNA變性后能復(fù)性，D錯誤。故選D。
8．(2020·浙江卷改編)下列關(guān)于生物體中有機物的敘述，正確的是( B )
A．淀粉的單體是蔗糖
B．膽固醇是人體所需的物質(zhì)
C．蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)重要的貯能物質(zhì)
D．人細(xì)胞中儲存遺傳信息的物質(zhì)是RNA
解析：淀粉的單體是葡萄糖，A錯誤；膽固醇是動物細(xì)胞膜的重要成分，是人體所需的物質(zhì)，B正確；糖類和脂肪是生物體內(nèi)重要的貯能物質(zhì)，C錯誤；人細(xì)胞中儲存遺傳信息的物質(zhì)是DNA，D錯誤。故選B。第1節(jié)　細(xì)胞中的元素和化合物
課標(biāo)要求
1．說出組成細(xì)胞的主要元素。
2．嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，探討細(xì)胞中主要化合物的種類。
3．認(rèn)同生命的物質(zhì)性。
核心素養(yǎng)
1．生命觀念——物質(zhì)與能量觀：生物體是由元素和化合物組成的。
2．科學(xué)思維——歸納與概括：從元素的種類、含量等方面總結(jié)組成細(xì)胞的元素。
3．科學(xué)探究——通過對檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的學(xué)習(xí)形成科學(xué)探究的學(xué)科素養(yǎng)。
知識點一　組成細(xì)胞的元素和化合物
必備知識·夯實雙基
1．生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性
(1)統(tǒng)一性：組成生物體的各種元素在_無機自然界__中都能找到。
(2)差異性：細(xì)胞中各種元素的_相對含量__與無機環(huán)境的大不相同。
2．元素的種類和含量
(1)元素
(2)含量：_C、H、O、N__含量很高。
3．組成細(xì)胞的化合物
組成細(xì)胞的化合物 種類 無機化合物：_水__、_無機鹽__
有機化合物：主要有糖類、脂質(zhì)、_蛋白質(zhì)__、_核酸__等
含量 最多的化合物是_水__
最多的有機化合物是_蛋白質(zhì)__
活學(xué)巧練
1．組成地殼的元素在細(xì)胞中都能找到。( × )
2．細(xì)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劃分依據(jù)是其發(fā)揮生理作用的大小。( × )
4．沙漠中的仙人掌細(xì)胞中含量最多的化合物是水。( √ )
深入探討
1．為什么說生物界與無機自然界具有統(tǒng)一性？請做一下簡要分析。從進化的角度分析還能得出什么結(jié)論？
提示：生物界和無機自然界都是由化學(xué)元素組成的；組成細(xì)胞的化學(xué)元素在無機自然界中都可以找到，沒有一種化學(xué)元素是生物界所特有的。從進化的角度可以推測出生命起源于無機自然界。
2．分析一下不同種生物及同一生物體的不同部位在元素組成上的差異。
提示：組成不同生物的化學(xué)元素種類基本相同，但各種元素的含量相差較大，如人與玉米、人與大腸桿菌；同一生物體不同部位細(xì)胞內(nèi)元素的含量不相同，如人體甲狀腺細(xì)胞內(nèi)含I較多，紅細(xì)胞內(nèi)則含F(xiàn)e較多。
課內(nèi)探究·名師點睛
1．大量元素和微量元素
大量元素：含量占生物體總質(zhì)量萬分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
微量元素：含量占生物體總質(zhì)量萬分之一以下的元素，如Fe、Mn、B、Mo、Cu、Zn等。
知識貼士
微量元素和大量元素諧音記憶法
(1)微量元素：鐵(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。
(2)大量元素：他(C)請(H)楊(O)丹(N)留(S)人(P)蓋(Ca)美(Mg)家(K)。
拓展
組成細(xì)胞的元素如下圖所示。
特別提醒：(1)大量元素和微量元素是依據(jù)自然界中生物的整體情況來劃分的，具體到某一種生物中元素的含量可能有差別。
(2)大量元素和微量元素都是組成生物體的必需元素，但生物體內(nèi)含有的元素不一定都是必需元素，如人體內(nèi)可能含Pb。
(3)微量元素在生物體內(nèi)含量很少，但生理作用并不小。
2．組成細(xì)胞的化合物
組成細(xì)胞的化學(xué)元素大多以化合物的形式存在，組成細(xì)胞的主要化合物及其相對含量如下所示：
組成細(xì)胞的化合物
典例剖析
典例1 (2023·博愛縣校級月考)茶葉生產(chǎn)在中國已有幾千年的歷史，下列關(guān)于茶葉的說法，錯誤的是( D )
A．茶葉細(xì)胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素
B．采摘的新鮮茶葉細(xì)胞中含量最多的有機物是蛋白質(zhì)
C．茶葉細(xì)胞和人體細(xì)胞所含元素種類大致相同但含量差異很大
D．地殼與新鮮茶葉細(xì)胞中含量最多的元素都是氧，說明生物界與無機自然界具有統(tǒng)一性
解析：茶葉屬于真核生物，故茶葉細(xì)胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素，A正確；采摘的新鮮茶葉細(xì)胞中含量最多的有機物是蛋白質(zhì)，含量最多的化合物是水，B正確；茶葉細(xì)胞和人體細(xì)胞所含元素種類大致相同，但含量差異很大，C正確；組成生物體的化學(xué)元素在無機自然界中都存在，沒有一種是生物所特有的，這能說明生物界與無機自然界具有統(tǒng)一性，D錯誤。故選D。
變式訓(xùn)練 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)是組成細(xì)胞的元素和化合物，如圖中序號代表不同的化合物，面積不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表兩大類化合物。下列敘述正確的是( B )
A．若V和Ⅵ分別代表蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，則Ⅶ代表核酸
B．細(xì)胞干重和鮮重中含量最多的化合物分別是V和Ⅲ
C．醫(yī)用的生理鹽水和糖溶液中的溶質(zhì)分別屬于Ⅳ和Ⅴ
D．上述物質(zhì)中氧原子含量最高的化合物是Ⅱ
解析： 根據(jù)題圖可知，Ⅰ和Ⅱ分別代表無機化合物和有機化合物，若V代表蛋白質(zhì)，Ⅵ代表脂質(zhì)，則Ⅶ應(yīng)代表核酸和糖類，A錯誤；在細(xì)胞干重中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)(V)，在細(xì)胞鮮重中含量最多的化合物是水(Ⅲ)，B正確；醫(yī)用的生理鹽水和糖溶液中的溶質(zhì)分別是NaCl和葡萄糖，它們分別屬于Ⅳ(無機鹽)、Ⅵ或Ⅶ(糖類)，而Ⅴ代表蛋白質(zhì)，C錯誤；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錯誤。
知識點二　檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)
必備知識·夯實雙基
1．實驗原理
根據(jù)有機物與某些化學(xué)試劑所產(chǎn)生的特定顏色反應(yīng)，可檢測生物組織中糖類、脂肪或蛋白質(zhì)的存在。
(1)還原糖(葡萄糖、麥芽糖、果糖等)＋_斐林__試劑→_磚紅__色沉淀。
(2)脂肪＋_蘇丹Ⅲ__染液→_橘黃__色。
(3)蛋白質(zhì)＋_雙縮脲__試劑→_紫色__。
2．實驗步驟
(1)還原糖的鑒定
(2)脂肪的鑒定
(3)蛋白質(zhì)的鑒定
活學(xué)巧練
1．西瓜、番茄等都含有較多的糖，因此可用于還原糖的鑒定。( × )
2．甘蔗富含糖，是做還原糖鑒定的理想材料。( × )
3．非還原糖與斐林試劑混合后經(jīng)水浴加熱后的現(xiàn)象是溶液為無色。( × )
深入探討
1．檢測生物組織中的還原糖時，老硬的樹皮和多汁的果實都適合作為實驗材料嗎？西瓜和梨哪個更適合作為實驗材料？說出你的理由。
提示：老硬的樹皮和多汁的果實中還原糖的量不同，一般選擇多汁的果實進行檢測。
梨更適合作實驗材料。因為西瓜中的紅色會影響實驗結(jié)果的觀察，所以梨更適合作實驗材料。
2．鑒定還原糖時使用的斐林試劑為何要現(xiàn)配現(xiàn)用？
提示：因為斐林試劑很不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生藍(lán)色的Cu(OH)2沉淀，所以應(yīng)將甲液和乙液分別保存，使用時現(xiàn)配現(xiàn)用。
3．鑒定蛋白質(zhì)時，加入試劑B后，如果沒有產(chǎn)生紫色反應(yīng)，可能的原因是什么？
提示：可能加入的雙縮脲試劑B過量，CuSO4在堿性溶液中生成大量的藍(lán)色Cu(OH)2絮狀沉淀，會遮蓋實驗中所產(chǎn)生的紫色，影響觀察結(jié)果。
課內(nèi)探究·名師點睛
實驗中的四個注意點
(1)三個實驗中都不宜選用有顏色的材料，否則會干擾實驗結(jié)果。
(2)脂肪鑒定的過程中滴加1～2滴體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液的目的是洗去浮色，原因是蘇丹Ⅲ染液易溶于酒精。
(3)蛋白質(zhì)鑒定中，若用大豆作材料，必須提前浸泡；若用雞蛋清作材料，必須稀釋，防止其黏在試管上不易刷洗。
(4)物質(zhì)鑒定實驗一般不設(shè)立對照實驗，若需設(shè)立對照實驗，對照組應(yīng)加入成分已知的物質(zhì)，如驗證唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)，對照組可加入稀釋的雞蛋清。
典例剖析
典例2 下列關(guān)于實驗操作步驟的敘述中，正確的是( C )
A．用于鑒定可溶性還原糖的斐林試劑甲液和乙液，可直接用于蛋白質(zhì)的鑒定
B．鑒定可溶性還原糖時，要加入斐林試劑甲液后再加入乙液
C．脂肪的鑒定實驗中需用顯微鏡才能看到被染成橘黃色的脂肪顆粒
D．用于鑒定蛋白質(zhì)的雙縮脲試劑A液和B液，要混合均勻，再加入含樣品的試管中，且現(xiàn)配現(xiàn)用
解析： 斐林試劑甲液和雙縮脲試劑A液的成分及質(zhì)量濃度都相同，斐林試劑乙液和雙縮脲試劑B液的成分相同但質(zhì)量濃度不同，因此用于鑒定可溶性還原糖的斐林試劑甲液和乙液不能直接用于蛋白質(zhì)的鑒定，A錯誤；用斐林試劑鑒定可溶性還原糖時，應(yīng)將甲液和乙液等量混合均勻后再加入待測組織樣液中，B錯誤；用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時，應(yīng)先加A液，再滴加B液，D錯誤。
變式訓(xùn)練 下列關(guān)于可溶性還原糖、蛋白質(zhì)和脂肪檢測實驗的敘述，正確的是( D )
A．常用番茄、蘋果等組織樣液作為檢測植物組織內(nèi)還原糖的實驗材料
B．脂肪檢測中觀察花生子葉切片細(xì)胞間不可能出現(xiàn)橘黃色小顆粒
C．脂肪檢測中50%的酒精是為了溶解組織中的油脂
D．蛋白質(zhì)檢測中加入的0.1 g/mL NaOH溶液可為反應(yīng)提供堿性環(huán)境
解析：斐林試劑可用于檢測還原糖，在水浴加熱的條件下，溶液的顏色變化為磚紅色(沉淀)，番茄的紅色會影響實驗結(jié)果，A錯誤；切片時，被破壞的子葉細(xì)胞會釋放出少量脂肪，細(xì)胞間會出現(xiàn)橘黃色小顆粒，B錯誤；脂肪檢測中加入50%的酒精，其主要作用是洗去浮色，C錯誤；蛋白質(zhì)在堿性環(huán)境中和銅離子反應(yīng)產(chǎn)生紫色絡(luò)合物，蛋白質(zhì)檢測中加入的0.1 g/mL NaOH溶液可為反應(yīng)提供堿性環(huán)境，D正確。
斐林試劑和雙縮脲試劑的異同
比較項目 斐林試劑 雙縮脲試劑
不同點 使用方法 甲液和乙液混合均勻后即可使用，且現(xiàn)配現(xiàn)用 使用時先加A液再加B液
顯色反應(yīng)條件 需水浴加熱 不需加熱即可反應(yīng)
反應(yīng)原理 還原糖中的醛基或酮基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被還原為Cu2O 具有兩個以上肽鍵的化合物在堿性條件下與Cu2＋反應(yīng)生成絡(luò)合物
顏色變化 出現(xiàn)磚紅色沉淀 樣液變紫色
濃度 乙液CuSO4溶液的質(zhì)量濃度為0.05 g/mL B液CuSO4溶液的質(zhì)量濃度為0.01 g/mL
相同點 都含有NaOH、CuSO4兩種成分，且所用NaOH溶液的質(zhì)量濃度都是0.1 g/mL
典例3 (2023·新泰模擬)某校生物興趣小組進行了生物組織中還原糖檢測的實驗(如圖)，下列敘述正確的是( A )
A．在實驗材料選擇方面，用蘋果比用植物葉片的效果要好
B．在制備生物組織樣液時，加入石英砂的主要目的是促進還原糖的顯色反應(yīng)
C．用于該實驗檢測的斐林試劑也可用于檢測蛋白質(zhì)，只是添加試劑的順序不同
D．由于斐林試劑不穩(wěn)定，在使用斐林試劑時要先加0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液
解析：蘋果果肉的顏色比植物葉片淺，所以在實驗材料選擇方面，用蘋果比用植物葉片的效果要好，A正確；在制備生物組織樣液時，加入石英砂的主要目的是使研磨充分，B錯誤；斐林試劑和雙縮脲試劑中CuSO4溶液的濃度不同，C錯誤；在使用斐林試劑時應(yīng)將等量NaOH和CuSO4溶液混勻后加入組織樣液，D錯誤。
學(xué)霸記憶
1．組成細(xì)胞的20多種化學(xué)元素中，C、H、O、N的含量最多。
2．組成細(xì)胞的化合物中占鮮重最多的是水，占干重最多的是蛋白質(zhì)。
3．還原糖與斐林試劑在水浴加熱條件下生成磚紅色沉淀。
4．脂肪可被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色
5．蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑能發(fā)生紫色反應(yīng)。
1．(2023·湖北高二期末)下列有關(guān)組成細(xì)胞的化學(xué)元素的敘述，正確的是( B )
A．組成細(xì)胞最基本的元素是氮
B．活細(xì)胞內(nèi)含量最多的元素是氧
C．Mg、Zn、Ca等大量元素是生物體必不可少的
D．微量元素對于生物體來說可有可無
解析：組成細(xì)胞最基本的元素是碳，A錯誤；活細(xì)胞內(nèi)由于水的含量最高，含量最高的元素是氧，B正確；Zn屬于微量元素，C錯誤；微量元素含量雖少，但是對于生物體來說同樣具有重要的作用，D錯誤。故選B。
2．沙蜥是一種生活在沙漠中的動物，其體內(nèi)含量最多的化合物是( D )
A．蛋白質(zhì) B．脂質(zhì)
C．糖類 D．水
解析：沙蜥是一種生活在沙漠中的動物，其體內(nèi)含量最多的化合物是水，蛋白質(zhì)是含量最多的有機物，脂質(zhì)含量較少，糖類含量最少，故D正確，A、B、C錯誤。 故答案為D。
3．現(xiàn)有無標(biāo)簽的新制蔗糖溶液、淀粉酶溶液、稀蛋清溶液、葡萄糖溶液各一瓶，某興趣小組嘗試用雙縮脲試劑(A液：0.1 g/mL的NaOH溶液；B液：0.01 g/mL的CuSO4溶液)、斐林試劑和淀粉溶液對四瓶溶液進行檢測，設(shè)計方案如下。回答問題：
(1)用雙縮脲試劑將上述四種溶液區(qū)分為兩組，其中不發(fā)生顏色反應(yīng)的一組是_葡萄糖溶液__和_蔗糖溶液__。用雙縮脲試劑檢測時，應(yīng)先加入_A液__(填“A液”或“B液”)。
(2)用_斐林試劑__(填所給試劑名稱)區(qū)分不發(fā)生顏色反應(yīng)的一組溶液。
(3)進一步區(qū)分(1)中發(fā)生顏色反應(yīng)的一組溶液的方法及流程：
①將_淀粉溶液__分別與發(fā)生顏色反應(yīng)的兩種溶液混合；
②到時間后，用斐林試劑分別處理上述兩種混合液，水浴加熱；
③觀察到出現(xiàn)磚紅色的溶液是_淀粉酶溶液__，另一種溶液是_稀蛋清溶液__。
解析：(1)用雙縮脲試劑檢測將題中四種溶液區(qū)分為兩組，一組是稀蛋清溶液和淀粉酶溶液，其成分是蛋白質(zhì)，用雙縮脲試劑檢測產(chǎn)生紫色反應(yīng)；一組是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，用雙縮脲試劑檢測不會發(fā)生顏色反應(yīng)。使用雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)時，應(yīng)先加A液，造成堿性環(huán)境，再加B液。
(2)葡萄糖溶液和蔗糖溶液這兩種物質(zhì)可以使用斐林試劑檢測，葡萄糖屬于還原糖，產(chǎn)生磚紅色沉淀，蔗糖溶液不會發(fā)生顏色反應(yīng)。
(3)發(fā)生顯色反應(yīng)的一組是稀蛋清溶液和淀粉酶溶液，向兩種溶液中滴加等量的淀粉溶液，淀粉酶可以將淀粉分解為還原糖，使用斐林試劑檢測，在水浴加熱的條件下產(chǎn)生磚紅色沉淀，不發(fā)生反應(yīng)的一組是稀蛋清溶液。第5節(jié)　核酸是遺傳信息的攜帶者
課標(biāo)要求
1．簡述核酸的結(jié)構(gòu)和功能。
2．結(jié)合核酸的基本單位和化學(xué)成分比較DNA和RNA的異同點。
核心素養(yǎng)
1．生命觀念——通過對核酸的學(xué)習(xí)，建立生命的物質(zhì)性的觀點。
2．科學(xué)思維——歸納概括核酸種類、核苷酸種類與含氮堿基種類與生物種類的關(guān)系。
知識點一　核酸的種類、分布及其組成
必備知識·夯實雙基
1．種類：一類是脫氧核糖核酸，簡稱_DNA__；另一類是_核糖核酸__，簡稱RNA。
2．分布：真核細(xì)胞的DNA主要分布于_細(xì)胞核__中，_線粒體、葉綠體__內(nèi)也含有少量的DNA。RNA主要分布于_細(xì)胞質(zhì)__中。
3．核酸是由核苷酸連接而成的長鏈
(1)核酸的基本組成單位——核苷酸
①組成
_磷酸__五碳糖_含氮的堿基__　　核苷酸
②種類
a．脫氧核苷酸：構(gòu)成_DNA__的基本單位。
b．核糖核苷酸：構(gòu)成_RNA__的基本單位。
(2)DNA和RNA的區(qū)別
①分子組成的不同
a．DNA的五碳糖是_脫氧核糖__，而RNA的五碳糖則是核糖。
b．DNA特有的堿基是_胸腺嘧啶(T)__，而RNA特有的則是_尿嘧啶(U)__。
②分子結(jié)構(gòu)的不同
DNA是由_脫氧核苷酸__連接而成的，一般由_兩__條鏈構(gòu)成，RNA則是由_核糖核苷酸__連接而成的，一般由_一__條鏈構(gòu)成。
(3)通過DNA指紋獲得遺傳信息的根本原因
生物的遺傳信息儲存在_DNA分子__中，而且每個個體的_DNA的脫氧核苷酸序列__各有特點(特異性)。
(4)核酸的多樣性及功能
①多樣性的原因：核苷酸_數(shù)目__不同和_排列順序__多樣。
②功能
a．核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶_遺傳信息__的物質(zhì)。
b．核酸在生物體的_遺傳、變異__和_蛋白質(zhì)的生物合成__中具有極其重要的作用。
活學(xué)巧練
1．真核細(xì)胞的RNA只分布在細(xì)胞質(zhì)中。( × )
2．真、原核細(xì)胞內(nèi)均有兩種核酸。( √ )
3．核酸分子中，五碳糖：磷酸∶含氮堿基＝1∶1∶1。( √ )
4．構(gòu)成DNA的脫氧核苷酸有4種，構(gòu)成RNA的核糖核苷酸有4種。( √ )
5．DNA中遺傳信息的多樣性主要取決于脫氧核苷酸的種類。( × )
深入探討
1．核酸由哪些元素組成？N、P分別存在于核酸分子的哪個基團中？
提示：核酸由C、H、O、N、P組成，N存在于含氮堿基中，P存在于磷酸中。
2．嘗試分析核酸在不同生物中的分布狀況。
病毒核酸為_DNA或RNA__，位于病毒的內(nèi)部。
3．比較真核生物、原核生物及病毒的核酸類型，并完成表格。
項目 核酸 遺傳物質(zhì)
類型 核苷酸種類 堿基種類 類型 核苷酸種類 堿基種類
細(xì)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__
非細(xì)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初步水解的產(chǎn)物和徹底水解的產(chǎn)物分別是什么？
提示：核酸初步水解的產(chǎn)物和徹底水解的產(chǎn)物不同。
物質(zhì) 初步水解的產(chǎn)物 徹底水解的產(chǎn)物
DNA 脫氧核苷酸 脫氧核糖、磷酸、4種堿基(A、T、C、G)
RNA 核糖核苷酸 核糖、磷酸、4種堿基(A、U、C、G)
課內(nèi)探究·名師點睛
1．DNA與RNA的比較
比較項目 脫氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
基本單位 名稱 脫氧核苷酸(4種) 核糖核苷酸(4種)
結(jié)構(gòu)圖
組成 無機酸 磷酸
五碳糖 脫氧核糖 核糖
含氮堿基 A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鳥嘌呤)
T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶)
一般結(jié)構(gòu) 兩條核苷酸鏈 一條核苷酸鏈
分布 主要在細(xì)胞核，線粒體、葉綠體也含有少量 主要在細(xì)胞質(zhì)
2.有關(guān)核酸的四個誤區(qū)
(1)誤認(rèn)為真核生物細(xì)胞中只有DNA。真核生物細(xì)胞一般都有DNA和RNA，但遺傳物質(zhì)都是DNA。
(2)誤認(rèn)為核酸初步水解產(chǎn)物和徹底水解產(chǎn)物相同。核酸初步水解的產(chǎn)物是核苷酸，徹底水解的產(chǎn)物是磷酸、五碳糖和堿基。
(3)誤認(rèn)為遺傳信息只儲存在DNA中。遺傳信息并不只儲存在DNA中，少數(shù)病毒的遺傳信息儲存在RNA中。
(4)誤認(rèn)為兩種核苷酸不同一定是堿基不同。兩種核苷酸不同，可能是堿基不同，也可能是五碳糖不同，還可能是堿基和五碳糖都不同。
典例剖析
典例1 下列關(guān)于核酸的說法錯誤的是( A )
A．DNA病毒中脫氧核糖的組成元素是C、H、O、N、P
B．由A、G、T、U四種堿基參與合成的核苷酸有6種
C．真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)都是DNA
D．核酸的多樣性取決于核苷酸的種類、數(shù)目及排列順序
解析： DNA含有的脫氧核糖屬于糖類，其組成元素只有C、H、O，A錯誤；DNA中含有的堿基是A、C、G、T，RNA中含有的堿基是A、C、G、U，所以由A、G、T、U四種堿基參與合成的核苷酸有3種脫氧核苷酸和3種核糖核苷酸，共6種，B正確；核酸是遺傳信息的攜帶者，真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)都是DNA，C正確；不同的核酸分子，核苷酸的種類、數(shù)目及排列順序不同，因此核酸分子具有多樣性，D正確。
變式訓(xùn)練 (2023·河南焦作高一期末)19世紀(jì)20年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)核酸是由4種不同的堿基及五碳糖、磷酸組成的，其單體是核苷酸。如圖為一條核苷鏈的結(jié)構(gòu)示意圖，下列敘述正確的是( D )
A．圖中的堿基G和C之間可形成3個氫鍵
B．圖中結(jié)構(gòu)a的名稱為鳥嘌呤脫氧核苷酸
C．形成化學(xué)鍵③需要酶參與，該過程中沒有水產(chǎn)生
D．一條核苷酸鏈中，每個堿基只與一個五碳糖相連
解析： 氫鍵存在于兩條鏈的堿基對之間，同一條鏈的兩個堿基之間沒有氫鍵，A錯誤；圖中結(jié)構(gòu)a的名稱為鳥嘌呤脫氧核苷酸或鳥嘌呤核糖核苷酸，B錯誤；形成化學(xué)鍵③需要酶參與，該過程中有水產(chǎn)生，C錯誤；據(jù)圖分析可知，一條核苷酸鏈中，每個堿基只與一個五碳糖相連，D正確。故選D。
知識點二　生物大分子以碳鏈為骨架
必備知識·夯實雙基
1．單體和多聚體
生物大分子是由許多基本單位連接而成的，這些基本單位稱為_單體__，這些生物大分子又稱為單體的多聚體。
單體(基本單位) 多聚體(生物大分子)
單糖 多糖
氨基酸 蛋白質(zhì)
核苷酸 核酸
2.每一個單體都以_若干個相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈__為基本骨架，由許多單體連接成多聚體。
3．_碳__是生命的核心元素。
4．細(xì)胞是由化學(xué)元素和化合物構(gòu)成的
(1)_多糖、蛋白質(zhì)、核酸__等生物大分子以碳鏈作為基本骨架。
(2)_糖類和脂質(zhì)__提供了生命活動的重要能源。
(3)_水和無機鹽__與其他物質(zhì)一起，共同承擔(dān)著構(gòu)建細(xì)胞、參與細(xì)胞生命活動等重要功能。
(4)細(xì)胞中的化合物，_含量和比例__處在不斷變化之中，但又保持相對穩(wěn)定，以保證細(xì)胞生命活動的正常進行。
特別提醒：脂肪不屬于生物大分子是因為脂肪類化合物是由甘油和脂肪酸結(jié)合而成的，而且脂肪的分子量與蛋白質(zhì)、核酸、多糖相比小很多，一般不稱其為生物大分子。
活學(xué)巧練
1．構(gòu)成生物大分子的單體在排列順序上并不都具有多樣性。( √ )
2．由基本單位葡萄糖組成的生物大分子都是植物細(xì)胞壁的主要成分。( × )
3．多聚體最終水解的產(chǎn)物不一定是單體。( √ )
深入探討
1．請根據(jù)元素組成判斷細(xì)胞內(nèi)的有機物種類。
(1)只含C、H、O→_糖類、脂肪或固醇類__。
(2)除C、H、O、N外，有的還含有S→_蛋白質(zhì)__。
(3)只含有C、H、O、N、P→_磷脂或核酸等__。
2．組成細(xì)胞的化合物，具有物種特異性的物質(zhì)有哪些？
提示：具有物種特異性的物質(zhì)是蛋白質(zhì)和核酸。
3．核酸和多糖都是由單體組成的多聚體，為什么核酸能儲存遺傳信息而多糖不能？嘗試從二者的分子組成角度進行分析。
提示：每種核酸都由四種核苷酸組成，可通過核苷酸的排列順序儲存大量遺傳信息；而淀粉、糖原和纖維素等多糖的單體均為葡萄糖，排列順序不具有多樣性，無法儲存大量遺傳信息。
課內(nèi)探究·名師點睛
生物大分子的連接方式判斷
(1)若該圖為一段肽鏈結(jié)構(gòu)模式圖，則1表示中心碳原子，2表示“”結(jié)構(gòu)，在人體中的3的種類最多可達(dá)21種。
(2)若該圖為一條核苷酸鏈結(jié)構(gòu)模式圖，則1表示五碳糖，2表示磷酸，3表示含氮堿基。
典例剖析
典例2 生物大分子通常是由一定的基本結(jié)構(gòu)單位，按一定的排列順序和連接方式形成的多聚體，如圖所示為某多聚體的結(jié)構(gòu)示意圖，下列表述正確的是( B )
A．若該圖為一段肽鏈的結(jié)構(gòu)模式圖，則1表示肽鍵，2表示中心碳原子，3的種類約有20種
B．若該圖為一段RNA的結(jié)構(gòu)模式圖，則1表示核糖，2表示磷酸基團，3的種類有4種
C．若該圖為一段單鏈DNA的結(jié)構(gòu)模式圖，則1表示磷酸基團，2表示脫氧核糖，3的種類有4種
D．若用該圖表示多糖的結(jié)構(gòu)模式圖，其中淀粉、纖維素和糖原的單體連接方式是相同的
解析： 如果題圖表示肽鏈結(jié)構(gòu)模式圖，則1表示中心碳原子，3表示R基，2表示肽鍵，A錯誤；如果題圖表示RNA結(jié)構(gòu)模式圖，則1表示核糖，2表示磷酸基團，3表示含氮堿基(有4種)，B正確；如果題圖表示單鏈DNA結(jié)構(gòu)模式圖，則1應(yīng)表示脫氧核糖，2表示磷酸基團，3表示含氮堿基(有4種)，C錯誤；淀粉、纖維素和糖原都是由葡萄糖組成的，但連接方式不同，D錯誤。
變式訓(xùn)練 碳元素是組成生物體的主要元素之一，“碳是生命的最基本、最核心的元素”，這種說法的主要依據(jù)是( C )
A．每種生物大分子中碳元素的含量都最高
B．幾乎每一類生物大分子都含有C、H、O三種元素
C．以碳鏈為骨架的生物大分子構(gòu)成了細(xì)胞的基本框架
D．作為生物體內(nèi)主要能源物質(zhì)的糖類又稱“碳水化合物”
解析： 構(gòu)成細(xì)胞生命大廈基本框架的是生物大分子，生物大分子包括多糖、蛋白質(zhì)、核酸等，這些有機物都是以碳鏈為基本骨架的，這就是“碳是生命的最基本、最核心的元素”的主要依據(jù)。
1．蛋白質(zhì)和核酸的區(qū)別與聯(lián)系
蛋白質(zhì) 核酸
元素組成 主要由C、H、O、N組成，有的可能含S、P 只含C、H、O、N、P5種元素
組成單位 氨基酸 核苷酸
單體結(jié)構(gòu)通式 1分子磷酸＋1分子五碳糖＋1分子含氮堿基
分子多樣性的原因 由于氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序，肽鏈的數(shù)目、盤曲、折疊方式不同，蛋白質(zhì)分子多種多樣 由于DNA(或RNA)分子中4種脫氧核苷酸(核糖核苷酸)的數(shù)量、排列順序不同，DNA(或RNA)呈現(xiàn)出多樣性
主要功能 結(jié)構(gòu)物質(zhì)：膠原蛋白、肌球蛋白等 ①是生物的遺傳物質(zhì)；②與生物的遺傳變異和蛋白質(zhì)的生物合成有關(guān)
功能物質(zhì)：①運輸，如血紅蛋白、載體；②催化，如大多數(shù)酶；③免疫，如抗體；④調(diào)節(jié)，如胰島素、生長激素
能源物質(zhì)：可以被氧化分解放能，產(chǎn)物有尿素、CO2和H2O等
聯(lián)系 ①核酸在蛋白質(zhì)的合成中起控制作用；②核酸的合成需要酶(蛋白質(zhì))的參與；③DNA的多樣性蛋白質(zhì)的多樣性生物的多樣性
典例3 (2022·陜西榆林市高一期末)如圖表示有關(guān)生物大分子的簡要概念圖，下列敘述正確的是( C )
A．若B為葡萄糖，則C在動物細(xì)胞中可能為乳糖
B．若C為RNA，則B為核糖核苷酸，A為C、H、O、N
C．若C具有催化、運輸、調(diào)節(jié)、免疫等功能，則B可能為氨基酸
D．若B為脫氧核苷酸，則C只存在細(xì)胞核中
解析： 若B為葡萄糖，則C是多糖，常見的多糖有淀粉、纖維素和糖原，其中淀粉和纖維素是植物多糖，糖原是動物多糖。乳糖是動物細(xì)胞中的二糖，由葡萄糖和半乳糖組成，不是生物大分子，A錯誤；若C為RNA，則B為核糖核苷酸，其元素組成A是C、H、O、N、P，B錯誤；若C具有催化、運輸、調(diào)節(jié)、免疫等功能，說明C是蛋白質(zhì)，組成蛋白質(zhì)的單體是氨基酸，C正確；若B為脫氧核苷酸，則C是DNA，C可以存在于葉綠體、線粒體、細(xì)胞核中，D錯誤。故選C。
2．DNA、RNA、蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物和代謝產(chǎn)物
基本單位 初步水解產(chǎn)物 徹底水解產(chǎn)物 代謝產(chǎn)物
DNA 脫氧核苷酸 脫氧核苷酸(4種) 磷酸、脫氧核糖、堿基(A、T、C、G) CO2、H2O、含N廢物
RNA 核糖核苷酸 核糖核苷酸(4種) 磷酸、核糖、堿基(A、U、C、G) CO2、H2O、含N廢物
蛋白質(zhì) 氨基酸 多肽 氨基酸 CO2、H2O、尿素
知識延伸
蛋白質(zhì)、核酸的結(jié)構(gòu)及種類具有物種差異性，因而可以從分子水平上，通過分析不同物種的核酸和蛋白質(zhì)來判斷不同物種間的親緣關(guān)系；可以利用DNA的特異性，通過DNA鑒定技術(shù)協(xié)助偵破刑事案件或進行親子鑒定。
典例4 下列說法正確的是( A )
A．葉肉細(xì)胞中堿基、核苷酸、五碳糖種類分別是5種、8種和2種
B．大腸桿菌細(xì)胞中含有堿基A、T、G、C的核苷酸共4種
C．組成核酸的基本單位是核糖核苷酸
D．艾滋病病毒的遺傳物質(zhì)在徹底水解后得到的化學(xué)物質(zhì)為脫氧核苷酸
解析： 葉肉細(xì)胞中含RNA和DNA，所以堿基、核苷酸、五碳糖種類分別是5種、8種和2種，A項正確；大腸桿菌細(xì)胞中既含有DNA，又含有RNA，故含有堿基A、T、G、C的核苷酸共7種，B項錯誤；組成核酸的基本單位是核苷酸，C項錯誤；艾滋病病毒的遺傳物質(zhì)為RNA，初步水解產(chǎn)物為核糖核苷酸，徹底水解產(chǎn)物為核糖、含氮堿基和磷酸，D項錯誤。
學(xué)霸記憶
1．核酸的基本組成單位是核苷酸，一分子核苷酸由一分子含氮堿基、一分子五碳糖和一分子磷酸組成。
2．DNA和RNA共有的堿基是腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)是DNA特有的堿基，尿嘧啶(U)是RNA特有的堿基。
3．多糖、蛋白質(zhì)、核酸都是生物大分子，都以碳鏈為骨架。
1．(2022·江蘇高一期末)下列物質(zhì)常被公安機關(guān)用于罪犯鑒定的是( A )
A．DNA B．糖類
C．蛋白質(zhì) D．脂質(zhì)
解析：DNA是人體的遺傳物質(zhì)。每個特定的個體其DNA分子中具有特定的堿基排列順序，故可以進行DNA比對，DNA相似性越大，犯罪嫌疑越大，A正確；人體的糖類、(同種)蛋白質(zhì)和脂質(zhì)沒有個體差異，不能用于罪犯鑒定，B、C、D錯誤；故選A。
2．如圖為核苷酸的模式圖，下列相關(guān)說法正確的是( D )
A．DNA與RNA的不同點只體現(xiàn)在②處
B．若②為核糖，則③可以是胸腺嘧啶
C．在人類免疫缺陷病毒中核苷酸共有8種
D．人體內(nèi)的③有5種，②有2種
解析： 圖中①②③分別是磷酸、五碳糖、含氮堿基，DNA與RNA的不同點體現(xiàn)在②③兩處，A錯誤；若②為核糖，則③可以是A、U、C、G，但不可能是T(胸腺嘧啶)，B錯誤；人類免疫缺陷病毒是RNA病毒，只含有一種核酸，4種核苷酸，C錯誤；人體內(nèi)有2種核酸，故有2種②和5種③，D正確。
3．下圖為某種核苷酸(已知圖甲的右上角部分為腺嘌呤)和某核苷酸鏈(圖乙)示意圖，請據(jù)圖回答問題：
(1)圖甲中該核苷酸的名稱為_腺嘌呤核糖核苷酸__，該核苷酸是構(gòu)成哪一種核酸的基本原料？_RNA__。
(2)請指出圖甲中哪一位置上的氧去掉后便可成為合成細(xì)菌遺傳物質(zhì)的基本原料：_③__(填序號)。
(3)圖乙中1、2、3的中文名稱分別是_磷酸__、_脫氧核糖__、_胞嘧啶__。
(4)通常由圖乙中_2__條圖示的核苷酸鏈構(gòu)成一個_DNA__分子。
(5)在豌豆的葉肉細(xì)胞中，由A、C、T、U 4種堿基參與構(gòu)成的核苷酸共有_6__種。
解析：(1)根據(jù)③判斷該核苷酸的五碳糖是核糖，因此名稱為腺嘌呤核糖核苷酸，是組成RNA的基本單位之一。
(2)細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是DNA，基本原料是脫氧核苷酸，應(yīng)去掉③中的氧。
(3)圖乙中1、2、3分別為磷酸、脫氧核糖、胞嘧啶。
(4)圖乙中含有T，為DNA分子的一條鏈，DNA分子一般含有兩條鏈。
(5)豌豆的葉肉細(xì)胞中含有DNA和RNA，因此A、C分別參與構(gòu)成兩種核苷酸，T、U各自參與構(gòu)成一種核苷酸，共6種核苷酸。第2節(jié)　細(xì)胞中的無機物
課標(biāo)要求
1．簡述水在細(xì)胞中的存在形式和作用。
2．說出無機鹽在細(xì)胞中的存在形式和主要作用。
核心素養(yǎng)
1．生命觀念——通過對組成細(xì)胞的水和無機鹽的學(xué)習(xí)，建立生命物質(zhì)性的觀點。
2．科學(xué)思維——通過概括水與細(xì)胞代謝的關(guān)系形成科學(xué)的思維方式。
3．科學(xué)探究——通過探究無機鹽功能的技能訓(xùn)練培養(yǎng)科學(xué)探究能力。
知識點一　細(xì)胞中的水
必備知識·夯實雙基
1．水的含量
(1)在構(gòu)成細(xì)胞的各種化學(xué)成分中，水一般占 60%～95%　。
(2)生物種類不同，含水量_不同__。
(3)生物體在不同的生長發(fā)育期，含水量_不同__。
2．水的特性
(1)水是極性分子，帶正電荷與帶負(fù)電荷的分子容易與水結(jié)合，因此，水是_良好的溶劑__。
(2)水分子之間形成氫鍵，氫鍵較弱，易斷裂，易形成，使水保持液體狀態(tài)，具有_流動性__。
(3)氫鍵的存在使水具有較高的_比熱容__，使水的溫度相對不易發(fā)生改變。
3．水的存在形式和功能
存在形式 自由水 結(jié)合水
含義 細(xì)胞中絕大部分以游離的形式存在，是可以_自由流動__的水 與細(xì)胞內(nèi)_其他物質(zhì)__相結(jié)合的水
功能 ①細(xì)胞內(nèi)的_良好溶劑__ 是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分
②參與_生物化學(xué)反應(yīng)__
③為細(xì)胞提供_液體__環(huán)境
④運送_營養(yǎng)物質(zhì)__和代謝廢物
含量 約占細(xì)胞內(nèi)全部水分的95.5% 約占細(xì)胞內(nèi)全部水分的4.5%
活學(xué)巧練
1．生物種類不同，含水量不同，如陸生生物含水量多于水生生物。( × )
2．生物的含水量與生長發(fā)育階段有關(guān)，幼嫩組織的細(xì)胞中含水量高。( √ )
3．曬干的種子不含自由水。( × )
深入探討
細(xì)胞中水的存在形式及其相互轉(zhuǎn)化
1．剛收獲的小麥種子，農(nóng)民往往將其曬干后再儲存，在這個過程中，種子丟失的主要是哪種形式的水？種子還有活性嗎？
提示：該過程中種子丟失的主要是自由水，種子仍保留活性。
2．如果將曬干的種子放在試管中加熱，會發(fā)現(xiàn)試管壁上有水珠出現(xiàn)，該過程中種子丟失的主要是哪種形式的水？種子還有活性嗎？
提示：該過程中種子丟失的主要是結(jié)合水，種子失去活性。
3．曬干的種子能夠長久保存，浸泡吸水后能夠萌發(fā)，據(jù)此推斷自由水和結(jié)合水的比值與細(xì)胞的代謝強度之間有什么關(guān)系？
提示：在一定范圍內(nèi)，自由水和結(jié)合水的比值越大，細(xì)胞代謝越旺盛。
4．越冬的植物、干旱地區(qū)植物的細(xì)胞中，結(jié)合水含量升高，這表明自由水和結(jié)合水的含量與生物的抗逆性有什么關(guān)系？
提示：在一般情況下，結(jié)合水和自由水的比值越大，細(xì)胞抗逆性越強。
課內(nèi)探究·名師點睛
1．水分子的結(jié)構(gòu)及氫鍵示意圖及理化特性的解讀
2．自由水與結(jié)合水的相互轉(zhuǎn)化
(1)條件：自由水：結(jié)合水。
(2)實例
①烘干種子時，部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水散失掉。
②水果放入冰箱冷藏時，部分自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水。
典例剖析
典例1 圖甲表示幾種生物體內(nèi)的含水量，圖乙表示人體內(nèi)有關(guān)組織或器官的含水量，下列有關(guān)敘述錯誤的是( D )
A．水生生物的含水量一般比陸生生物多
B．代謝旺盛的組織或器官含水量一般較多
C．生物體內(nèi)含量最多的物質(zhì)是水
D．血液中自由水與結(jié)合水之比大于1，而心臟中則相反
[解析]　水生生物的含水量一般高于陸生生物的含水量，A正確；代謝旺盛的器官一般含水量高，B正確；水是生物體中含量最多的物質(zhì)，C正確；通過圖示無法得出各器官中自由水與結(jié)合水的比例關(guān)系，但在生物體中自由水的含量要高于結(jié)合水的含量，D錯誤。
變式訓(xùn)練 (2023·天津紅橋區(qū)高一期末)人們普遍認(rèn)為，地球上最早的生命孕育在海洋中，生命從一開始就離不開水。下列關(guān)于水的說法錯誤的是( C )
A．水是極性分子，帶電分子(或離子)易與水結(jié)合，因此水是一種良好的溶劑
B．由于氫鍵的存在，使水可以緩解溫度的變化，有利于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性
C．結(jié)合水主要是水與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)結(jié)合，是細(xì)胞中水的主要存在形式
D．種子萌發(fā)時結(jié)合水與自由水的比值減小，細(xì)胞代謝增強
解析： 自由水是細(xì)胞中水的主要存在形式，結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，可與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)結(jié)合，賦予各種組織、器官一定的形狀、硬度和彈性，C錯誤。
知識點二　細(xì)胞中的無機鹽
必備知識·夯實雙基
存在形式 大多數(shù)無機鹽以_離子__形式存在，少數(shù)以化合物形式存在
含量 占細(xì)胞鮮重的 1%～1.5%　
功能 維持細(xì)胞和生物體的生命活動，如哺乳動物血液中_鈣離子__含量太低，會出現(xiàn)抽搐等癥狀
維持細(xì)胞的_酸堿__平衡
組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)和復(fù)雜化合物，如Mg是構(gòu)成葉綠素的元素，F(xiàn)e是構(gòu)成血紅素的元素，P是組成細(xì)胞膜、細(xì)胞核的重要成分
活學(xué)巧練
1．細(xì)胞中的無機鹽大多數(shù)以離子的形式存在。( √ )
2．Mg是構(gòu)成血紅素的元素。( × )
3．細(xì)胞中的無機鹽可能以化合物形式存在，如CaCO3構(gòu)成牙齒、骨骼。( √ )
深入探討
1．足球運動員在激烈比賽中有時會出現(xiàn)肌肉抽搐的現(xiàn)象，其原因是什么？
提示：隨著汗液的排出而丟失了大量鈣離子。
2．患急性腸炎，為什么靜脈滴注0.9%的NaCl溶液？
提示：患急性腸炎的病人丟失了大量的水和無機鹽，靜脈滴注0.9%的NaCl溶液(即生理鹽水)在補充水和無機鹽的同時，維持細(xì)胞的滲透壓，保證了細(xì)胞的形態(tài)和生命活動。
3．為什么大量出汗時應(yīng)多喝淡鹽水？
提示：大量出汗會排出過量的無機鹽，導(dǎo)致體內(nèi)的水鹽平衡失調(diào)，故應(yīng)多喝淡鹽水。
課內(nèi)探究·名師點睛
1．動物缺乏某種元素對應(yīng)的癥狀
(1)缺Ca：引起抽搐，對于嬰幼兒則會影響其發(fā)育，骨骼畸形；痙攣。Ca2＋的含量過多會導(dǎo)致肌無力。
(2)缺I：會影響甲狀腺激素的合成，導(dǎo)致甲狀腺腫大(俗稱大脖子病)，嬰幼兒缺碘會患呆小癥。
(3)缺Fe：會影響血紅蛋白的合成，導(dǎo)致缺鐵性貧血癥。
(4)缺Zn：會導(dǎo)致食欲降低，生長發(fā)育不良，生殖腺功能受影響。
(5)缺K：心律失常。
2．植物缺乏某種元素對應(yīng)的癥狀
(1)缺Mg：會影響葉綠素的合成，影響光合作用。
(2)缺B：會影響花粉和花粉管的形成，油菜缺B時，“花而不實”。
(3)缺N：會產(chǎn)生老葉病癥，常遍布整株，基部葉片干焦和死亡。
(4)缺P：會導(dǎo)致植株矮小，根系發(fā)育差，葉片小且呈暗綠偏紫色。
(5)缺K：會導(dǎo)致植株莖稈柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差。
典例剖析
典例2 為了確定某種礦質(zhì)元素是否是植物的必需元素，應(yīng)采用的方法是( D )
A．檢測正常葉片中該礦質(zhì)元素的含量
B．分析根系對該礦質(zhì)元素的吸收過程
C．分析環(huán)境條件對該礦質(zhì)元素吸收的影響
D．觀察在完全培養(yǎng)液中去掉該礦質(zhì)元素前后植株生長發(fā)育狀況
解析： 判斷元素是否是植物的必需元素通常用溶液培養(yǎng)法。在人工配制的完全培養(yǎng)液中，除去某種礦質(zhì)元素，然后觀察植物的生長發(fā)育情況：如果植物的生長發(fā)育仍正常，說明該元素不是植物所必需的元素；如果植物的生長發(fā)育不正常(出現(xiàn)特定的缺乏癥狀)，且只有補充了該種元素(其他元素?zé)o效)后，植物的生長發(fā)育又恢復(fù)正常(癥狀消失)，說明該元素是植物生長必需的元素。
變式訓(xùn)練 (2023·江西吉安白鷺洲中學(xué)高一考試)下列有關(guān)無機鹽的說法，錯誤的是( D )
A．菠菜中鐵的含量較高，所以缺鐵性貧血患者可以多吃些菠菜
B．含氮的無機鹽能促進植物細(xì)胞的分裂和生長，使枝葉長得繁茂
C．人體與玉米植株相比，鈣含量較高，主要原因是鈣是人體骨骼、牙齒的重要組成成分
D．用含有少量鈣的生理鹽水灌注蛙心臟，蛙心臟可持續(xù)跳動數(shù)小時，否則不能維持收縮，說明鈣鹽為蛙心臟持續(xù)跳動提供能量
解析：用含有少量鈣的生理鹽水灌注蛙心臟，蛙心臟可持續(xù)跳動數(shù)小時，否則，蛙心臟則不能維持收縮，說明鈣鹽對維持蛙的生命活動具有重要作用，D錯誤。
1．自由水和結(jié)合水的功能驗證
2．自由水與結(jié)合水的比值與代謝、抗逆性的關(guān)系
(1)圖示
(2)曲線
(3)在生產(chǎn)中的應(yīng)用
①種子萌發(fā)時，需要吸收水分，增加自由水含量。
②種子儲存前曬干是為了降低自由水含量，降低代謝速率，以延長儲存時間。
③越冬作物減少灌溉，可提高作物對低溫的抗性。
典例3 結(jié)合下列曲線，分析有關(guān)無機物在生物體內(nèi)含量的說法，錯誤的是( C )
A．曲線①可表示人一生中體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值隨年齡變化的曲線
B．曲線②可表示細(xì)胞呼吸速率隨自由水與結(jié)合水比值的變化
C．曲線③可以表示一粒新鮮的玉米種子在烘箱中被烘干的過程中，無機鹽的相對含量變化
D．曲線①可以表示人從幼年到成年體內(nèi)水含量的變化
解析： 隨著人年齡的增長，體內(nèi)自由水含量比例以及水的總含量逐漸下降；自由水與結(jié)合水比值越高，說明自由水相對含量越高，細(xì)胞代謝越旺盛；新鮮的玉米種子在烘箱中被烘干的過程中，水分減少，無機鹽的相對含量升高。
1．科學(xué)家根據(jù)火星上發(fā)現(xiàn)流動的水痕跡和固態(tài)水等證據(jù)，推測火星上曾經(jīng)或現(xiàn)在存在生命。下列關(guān)于細(xì)胞中水的敘述不正確的是( A )
A．結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，約占細(xì)胞全部水分的3/4
B．水是極性分子，是良好的溶劑，但細(xì)胞中不是所有物質(zhì)都能溶于水
C．自由水可以流動，把營養(yǎng)物質(zhì)或代謝廢物運送到相應(yīng)的地方
D．冬季雪松葉肉細(xì)胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值會降低，細(xì)胞代謝水平減弱，抗逆性增強
解析： 細(xì)胞中結(jié)合水約占細(xì)胞全部水分的4.5%，A錯誤；水是極性分子，帶電分子或離子都能與它結(jié)合，許多物質(zhì)溶于水，但脂類等非極性分子不溶于水，B正確。
2．下列關(guān)于無機鹽的敘述，不正確的是( C )
A．缺鐵性貧血是因為體內(nèi)缺乏鐵，血紅素不能合成
B．有的無機鹽游離在水中維持細(xì)胞的pH
C．細(xì)胞中的無機鹽大多數(shù)以化合物的形式存在
D．碘是合成甲狀腺激素的原料，所以常在食鹽中加碘
解析： 細(xì)胞中的無機鹽大多數(shù)以離子形式存在，C錯誤。
3．如圖是培育的長春冬小麥(品種“吉株”)在不同時期的含水量、自由水量、結(jié)合水量和呼吸速率隨時間的變化情況。請據(jù)圖回答下列問題：
(1)在9～12月，隨著氣溫的不斷下降，結(jié)合水的含量相對_提高_(dá)_，由于結(jié)合水與親水性物質(zhì)結(jié)合而不易結(jié)冰，所以結(jié)合水含量的相對增加有利于增強冬小麥的抗_寒__性。
(2)大約從10月9日開始，冬小麥的呼吸速率_逐漸減弱__，植物細(xì)胞消耗的糖分減少，有利于糖分積累，這樣提高了_細(xì)胞液__濃度，使冰點_降低__。
(3)在9～12月，自由水與結(jié)合水的比值不斷_降低__，新陳代謝不斷_減弱__。
解析：(1)在細(xì)胞中水的存在形式有兩種：一是自由水，二是結(jié)合水；隨著氣溫的不斷下降，結(jié)合水的含量相對提高，這樣可增強植物的抗寒性。
(2)呼吸速率降低，糖分的消耗減少，可提高細(xì)胞液的濃度，降低細(xì)胞的冰點。
(3)由圖中可看出，在9～12月自由水與結(jié)合水的比值不斷降低，自由水減少，新陳代謝不斷減弱。

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