第二章组成细胞的分子

高中生物一轮复习讲课文稿

开场导入

同学们好，欢迎继续来到高中生物一轮复习课堂。上一章我们走进了细胞，知道了细胞是生命活动的基本单位。这一章我们要往细胞里面走，看看构成细胞的分子到底有哪些。这一章是整个高中生物的物质基础，后面我们学代谢、学遗传，都要用到这一章的知识。所以大家一定要把基础打牢。

本章我们分五个板块来复习：第一，组成细胞的元素和化合物，先搞清楚细胞里都有什么；第二，水和无机盐，这两类无机物虽然简单，但考点不少；第三，糖类和脂质，这是细胞里重要的能源物质和结构物质；第四，核酸和蛋白质，这是本章的重中之重，特别是蛋白质，结构和功能都非常复杂；第五，我们用一讲的时间来刷题，把高频考点和易错点全部过一遍。好，我们开始。

第一讲组成细胞的元素和化合物

一、组成细胞的元素

首先我们来看元素。细胞中的元素，根据含量可以分成两大类：大量元素和微量元素。

大量元素，就是含量在细胞万分之一以上的元素，包括：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁。大家记一下，九个字：CHONPSKCaMg。

微量元素，含量在万分之一以下，但是必不可少。有哪些呢？教大家一个口诀："铁锰碰新木桶"——铁（Fe）、锰（Mn）、硼（B）、锌（Zn）、钼（Mo）、铜（Cu）。另外再补充一个碘（I），碘出现的频率也很高，它是构成甲状腺激素的元素。所以微量元素大家就记"铁锰碰新木桶+碘"。

【重点提醒】微量元素虽然含量少，但作用不可替代，而且必须是生物体必需的元素。像汞（Hg）、铅（Pb）这些对身体有害的元素，虽然体内可能有，但不能叫微量元素。

二、基本元素与最基本元素

在大量元素中，有四种叫做基本元素：碳、氢、氧、氮。这四种元素在细胞中的含量最高。

这里有一个非常重要的考点：鲜重和干重下，四种基本元素的含量排序是不一样的。

什么是鲜重？就是含有水分的细胞的重量。鲜重时水最多，水是H₂O，按重量算氧最重，所以排序是：氧>碳>氢>氮。

什么是干重？就是去掉水分后的重量。干重时有机物最多，有机物以碳为骨架，所以排序是：碳>氧>氮>氢。

【记忆口诀】鲜重：O>C>H>N；干重：C>O>N>H。考试经常考排序，一定要记清楚，别搞混了。

在基本元素中，碳是最基本的元素。为什么？因为生物大分子（多糖、蛋白质、核酸）都是以碳链为基本骨架的。比如多糖由葡萄糖脱水缩合而成，每个葡萄糖都有碳骨架；蛋白质由氨基酸构成，氨基酸也是以碳为中心；核酸由核苷酸构成，核苷酸同样有碳骨架。所以碳是最基本的元素，没有碳就没有生命。

三、生物界与非生物界的统一性和差异性

这是一个概念辨析题的常考点。统一性和差异性分别指什么？

统一性：指的是种类上的统一。组成生物体的化学元素，在无机自然界都能找到，没有一种是生物特有的。因为生命起源于环境，生物从环境中吸收元素来构成自身。

差异性：指的是含量上的差异。不同生物体内、生物界与非生物界之间，元素的含量大不相同。因为生物会根据自身需要，有选择性地从环境中吸收元素。

【辨析】统一性看种类，差异性看含量。别记反了！

四、组成细胞的化合物

元素大多以化合物的形式存在。化合物分两大类：无机化合物和有机化合物。

无机化合物包括水和无机盐。水是细胞鲜重中含量最多的化合物，占85%～90%，非常多。无机盐含量较少，占1%～1.5%。

有机化合物包括蛋白质、脂质、核酸和糖类。蛋白质是细胞干重中含量最多的化合物，也是有机物中含量最多的。其次是脂质，然后是核酸和糖类。

【两个"最多"】鲜重最多的化合物是水；干重最多的化合物是蛋白质。这两个经常考，一定要分清。

注意一个特例：植物体内因为光合作用合成大量糖类，所以植物干重中糖类的含量可能多于蛋白质。这是特例，了解一下。

五、常见化合物的元素组成

这部分是高频考点，我给大家列一个表，把常见化合物的元素组成对应清楚。

这个表非常重要，特别是Mg、Fe、I这三个特征元素，考试频率非常高。大家一定要对应记住：缺镁→叶绿素合成受阻→植物发黄；缺铁→血红蛋白合成受阻→缺铁性贫血；缺碘→甲状腺激素合成不足→甲状腺肿大（大脖子病）。

还有一个硼（B），植物缺硼会"花而不实"，就是只开花不结果。为什么？因为硼影响花粉的萌发和花粉管的伸长，没有花粉管，精子就不能到达胚珠完成受精，就不能形成种子，没有种子就不能产生生长素刺激子房发育成果实。所以缺硼就只开花不结果。

六、典型例题精讲

我们来看几道题。

例题1：核糖和核酸都不含有的元素是？核糖是糖类，只有C、H、O；核酸是C、H、O、N、P。所以都不含有的是硫（S）。这道题就是考元素组成，记住就会。

例题2：下列有关叙述错误的是？A.人体细胞干重中碳含量最高，表明碳是最基本元素——正确，因为碳链是有机物基本骨架。B.蛋白质是生命活动的主要承担者，核酸是遗传信息的主要携带者——错误！核酸是遗传信息的唯一携带者，不是"主要"，除了核酸没有别的物质能携带遗传信息。C.以碳链为骨架的有机物构成细胞生命大厦的基本框架——正确。D.组成细胞的元素大多以化合物形式存在，无机盐主要以离子形式存在——正确。所以答案选B。

【易错提醒】"主要"和"唯一"要分清。核酸是遗传信息的唯一携带者；DNA是主要的遗传物质（因为少数病毒遗传物质是RNA）。这两个说法不要搞混。

第二讲水和无机盐

一、细胞中的水

水是细胞中含量最多的化合物。水在细胞中有两种存在形式：自由水和结合水。

（一）自由水

自由水是游离存在、可以自由流动的水。它的功能有四个，大家要记住：

第一，提供细胞生活的液体环境。比如草履虫生活在水中，我们体内的细胞生活在组织液中。

第二，是细胞内良好的溶剂。为什么水是良好的溶剂？因为水是极性分子。水分子中氧原子吸引电子的能力更强，所以氧端带负电，氢端带正电。这样带正电或负电的离子、分子就容易和水结合，溶解在水中。比如NaCl溶解在水中，Na⁺被氧端吸引，Cl⁻被氢端吸引。

第三，参与细胞内的生理生化反应。比如光合作用的光反应阶段有水的光解，有氧呼吸第二阶段水和丙酮酸反应生成CO₂。所以水不仅是溶剂，还是反应物。

第四，运输营养物质和代谢废物。血液中的水运输氧气、氨基酸、葡萄糖等营养物质，也运输尿素、尿酸等代谢废物。植物体内的水也负责运输物质。

（二）结合水

结合水是与细胞内某些物质（主要是亲水性物质，如亲水性蛋白质、多糖）通过氢键结合在一起的水。结合水不容易散失、不容易蒸发、不容易流动、不容易结冰。

结合水的功能是：构成细胞结构的重要组成成分。注意，结合水是结构成分，不是溶剂。

（三）自由水与结合水的比值

自由水和结合水之间可以相互转化，这个比值的变化是高频考点。

自由水比值高（自由水多）→新陈代谢旺盛。比如种子萌发时、分生组织细胞分裂时、癌细胞代谢旺盛时，结合水会转化为自由水，自由水比例升高。

结合水比值高（结合水多）→抗逆性强。比如植物越冬时、干旱环境下、细菌形成芽孢时，自由水转化为结合水，结合水比例升高，代谢减弱但抗寒抗旱能力增强。

【记忆口诀】自由水多→代谢旺；结合水多→抗逆强。种子晒干失去的是自由水，结合水不会失去（失去了种子就死了）。

二、细胞中的无机盐

（一）存在形式

无机盐大多数以离子的形式存在，少数构成复杂的化合物。比如Mg²⁺构成叶绿素，Fe²⁺构成血红蛋白，I⁻构成甲状腺激素。

（二）无机盐的功能

无机盐的功能有四个方面：

第一，构成细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。比如刚才说的Mg→叶绿素、Fe→血红蛋白、I→甲状腺激素，还有N是蛋白质和核酸的组成元素，P是核酸、磷脂、ATP的组成元素，Ca是骨骼和牙齿的重要成分。

第二，维持细胞和生物体的生命活动。比如血钙过低会引起肌肉抽搐（抽筋），血钙过高会引起肌无力；缺钠会引起神经肌肉兴奋性降低；缺锌会引起生长发育不良。

第三，维持细胞的渗透压平衡。主要靠Na⁺和Cl⁻维持细胞外液渗透压，K⁺维持细胞内液渗透压。生理盐水是0.9%的NaCl溶液，就是为了维持渗透压平衡。

第四，维持细胞的酸碱平衡。比如血浆中的HCO₃⁻/H₂CO₃、HPO₄²⁻/H₂PO₄⁻是常见的缓冲对，可以中和酸碱，使血浆pH维持在7.35～7.45之间。

（三）常见无机盐功能汇总

三、探究无机盐功能的实验设计

这里有一个实验设计的考点，探究某种无机盐对植物生长发育的作用。实验设计思路是：

对照组：正常植物+完全培养液（含有所有必需矿质元素）→正常生长。

实验组：正常植物+缺X元素的完全培养液→出现特定症状。

然后再补充X元素→症状消失。

这样就能证明X元素是植物生长发育所必需的。关键在于"缺素→出现症状→补素→症状消失"这个完整的逻辑链。

【实验设计要点】必须有前后自身对照（缺素和补素对比），才能证明是该元素的作用，而不是其他因素。这个实验思路可以举一反三，比如探究甲状腺激素的作用，也可以用"切除→出现症状→补充→症状消失"的思路。

四、典型例题精讲

例题1：下列关于植物体内水的叙述，错误的是？A.根系吸收水有利于植物保持固有姿态——正确。B.结合水是植物细胞结构的重要组成成分——正确。C.细胞有氧呼吸过程不消耗水——错误！有氧呼吸第二阶段消耗水（水和丙酮酸反应生成CO₂和[H]）。D.自由水和结合水比值改变会影响细胞代谢——正确。答案选C。

例题2：风干种子与风干前相比，说法错误的是？风干失去的是自由水。A.有机物消耗慢——正确，自由水减少代谢减慢。B.微生物不易生长繁殖——正确，缺水不利于微生物代谢。C.细胞呼吸作用强度高——错误，自由水减少，代谢减慢，呼吸作用减弱。D.结合水与自由水的比值大——正确，自由水减少，比值增大。答案选C。

例题3：下列关于无机盐的叙述，错误的是？A.Mg²⁺存在于叶绿体的类胡萝卜素中——错误！Mg²⁺存在于叶绿素中，不是类胡萝卜素。B.HCO₃⁻可以调节pH——正确，缓冲物质。C.血钙过低会肌肉抽搐——正确。D.适当补碘预防甲状腺功能减退——正确。答案选A。

【易错提醒】Mg是叶绿素的成分，不是类胡萝卜素的成分。类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素）只含C、H、O。这个点经常考。

第三讲糖类和脂质

一、细胞中的糖类

糖类的组成元素只有C、H、O三种，非常简单。糖类根据能否水解以及水解产物的多少，分为单糖、二糖和多糖。

（一）单糖

单糖是不能再水解的糖，可以直接被细胞吸收利用。单糖根据碳原子数分为五碳糖和六碳糖。

五碳糖：核糖（构成RNA）和脱氧核糖（构成DNA）。这两个要记清楚，核糖是RNA的成分，脱氧核糖是DNA的成分。

六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖。葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质，动植物细胞都有。果糖主要在水果中，半乳糖主要在动物乳汁中（但实际上植物中也有，了解即可）。

（二）二糖

二糖由两分子单糖脱水缩合而成。二糖必须水解成单糖才能被细胞吸收。

植物特有的二糖：麦芽糖和蔗糖。麦芽糖在发芽的麦粒中含量丰富；蔗糖在甘蔗中含量丰富，我们平时吃的白糖、红糖、冰糖、黑糖，主要成分都是蔗糖。

动物特有的二糖：乳糖，存在于动物乳汁中。

二糖的组成是考点，大家要记住：

【记忆技巧】每个二糖都含一分子葡萄糖。麦芽糖=2葡萄糖；蔗糖=葡萄糖+果糖（最甜）；乳糖=葡萄糖+半乳糖。

（三）多糖

多糖由多个单糖（主要是葡萄糖）脱水缩合而成。多糖也分为植物特有和动物特有。

植物特有的多糖：淀粉和纤维素。

淀粉是植物体内的储能物质，光合作用的产物。淀粉遇碘变蓝，这是淀粉的鉴定方法。

纤维素是植物细胞壁的主要成分，它不是储能物质，而是结构物质。纤维素在人体内不能被消化吸收（因为人体没有分解纤维素的酶），但可以促进肠道蠕动。某些动物（如考拉、白蚁）肠道内有共生微生物（如鞭毛虫），能产生纤维素酶帮助分解纤维素。

动物特有的多糖：糖原和几丁质。

糖原分为肝糖原和肌糖原。肝糖原可以分解为葡萄糖补充血糖；肌糖原不能直接分解为葡萄糖进入血液，但可以为肌肉细胞供能（无氧呼吸产生乳酸）。

几丁质（壳多糖）存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中，也存在于真菌细胞壁中。几丁质可以用于制作人造皮肤、食品包装纸、净化污水等。

【重要结论】淀粉、糖原、纤维素的基本组成单位都是葡萄糖！只是葡萄糖的连接方式和空间结构不同，导致功能不同。这个点经常考。

（四）还原糖与非还原糖

糖类还可以分为还原糖和非还原糖。还原糖能与斐林试剂在水浴加热条件下反应生成砖红色沉淀。

还原糖包括：所有单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）、麦芽糖、乳糖。常见的就是"麦果葡"——麦芽糖、果糖、葡萄糖。

非还原糖：蔗糖和所有多糖。

【鉴定还原糖】斐林试剂（甲液NaOH+乙液CuSO₄），混合使用，水浴加热，砖红色沉淀。注意蔗糖不是还原糖，不能用斐林试剂鉴定。

二、细胞中的脂质

脂质的组成元素主要是C、H、O，有的还含有N和P（比如磷脂）。脂质包括脂肪、磷脂和固醇三类。

（一）脂肪

脂肪的组成元素只有C、H、O。脂肪又叫甘油三酯或三酰甘油，由甘油和脂肪酸脱水形成。注意：脂肪不是生物大分子，它的分子量相对较小。

脂肪的功能有三个，教大家用"小胖子"来记：

第一，良好的储能物质。把一个胖子和一个瘦子扔到荒岛上，胖子活得更久，因为脂肪储能多。

第二，保温作用。把胖子和瘦子扔到南极不给衣服穿，瘦子先冻死，因为胖子脂肪厚，自带"小棉袄"。

第三，缓冲和减压。胖子摔地上不那么疼，因为脂肪有缓冲作用。内脏之间的脂肪也能保护内脏，避免剧烈运动时受损。

脂肪和糖类都是储能物质，但脂肪是更良好的储能物质。为什么？因为相同质量的脂肪和糖类，脂肪释放的能量更多。原因是脂肪中C、H的比例高，O的比例低，氧化分解时需要消耗更多的氧气，释放更多的能量，产生更多的水。

【对比记忆】等质量脂肪vs糖类：脂肪储能多、耗氧多、产水多。因为脂肪C、H比例高，O比例低。

另外，植物性脂肪（如花生油、葵花籽油）在常温下是液态，含有不饱和脂肪酸，不容易凝固；动物性脂肪（如猪油）在常温下是固态，含有饱和脂肪酸，容易凝固。了解即可。

（二）磷脂

磷脂的组成元素是C、H、O、N、P。磷脂分子有一个亲水的头部（磷酸基团）和两个疏水的尾部（脂肪酸链）。

磷脂的功能：构成细胞膜和细胞器膜（核膜）的重要成分，是磷脂双分子层的基本支架。这个我们后面讲细胞膜时会详细讲。

（三）固醇

固醇的组成元素只有C、H、O。固醇包括胆固醇、性激素和维生素D。

胆固醇：是构成动物细胞膜的重要成分（注意是动物细胞膜，植物细胞膜没有胆固醇），可以调节动物细胞膜的流动性；还参与血液中脂质的运输。胆固醇摄入过多会导致动脉粥样硬化、血栓等，但完全没有也不行，要适量摄入。

性激素：促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成，激发并维持第二性征。性激素的化学本质是固醇（脂质），不是蛋白质！这个经常考。

维生素D：促进肠道对钙和磷的吸收。人体皮肤中的胆固醇在紫外线照射下可以转化为维生素D，所以多晒太阳可以补钙（间接的）。

【易错提醒】性激素是固醇类（脂质），不是蛋白质！胰岛素、生长激素才是蛋白质类激素。经常考激素的化学本质，要分清。

三、糖类和脂质的四大易错点

第一，单糖可以不经消化直接被吸收；二糖和多糖必须先水解成单糖才能被吸收。

第二，淀粉、糖原、纤维素的基本单位都是葡萄糖，只是连接方式和空间结构不同。

第三，脂肪比糖类是更良好的储能物质，因为等质量脂肪储能更多。但主要能源物质是糖类，不是脂肪。

第四，糖类可以大量转化为脂肪（所以吃糖多了会胖），但脂肪不能大量转化为糖类（所以减肥难）。减肥时，先消耗血糖，再消耗糖原，最后才消耗脂肪。所以要"管住嘴、迈开腿"。

四、典型例题精讲

例题1：下列关于纤维素的叙述，正确的是？A.是植物和蓝细菌细胞壁的主要成分——错误，蓝细菌细胞壁是肽聚糖。B.易溶于水，在人体内可被消化——错误，不溶于水，人体不能消化。C.与淀粉一样都属于多糖，基本组成单位相同——正确，都是葡萄糖。D.水解产物与斐林试剂反应产生砖红色沉淀——正确，水解产物是葡萄糖（还原糖），水浴加热可产生砖红色沉淀。这道题如果是单选要看选项，C和D都对，具体看题目要求。

例题2：下列有关脂质的叙述，正确的是？A.组成脂肪与糖原的元素种类不同——错误，都是C、H、O。B.磷脂水解的终产物是甘油和脂肪酸——错误，那是脂肪的水解产物；磷脂还含磷酸和其他衍生物。C.性激素属于固醇类，能维持人体第二性征——正确。D.维生素D构成骨骼主要成分——错误，是钙和磷构成骨骼，维生素D只是促进钙磷吸收。答案选C。

例题3："小饼如嚼月，中有酥和饴"，饴是麦芽糖，酥是酥油（脂肪）。说法错误的是？A.糖和油化学组成元素都是C、H、O——正确（脂肪）。B.等质量麦芽糖和酥油，酥油彻底氧化耗氧更多——正确，脂肪C、H比例高。C.多食富含糖和脂肪的食品会影响健康——正确。D.饴（麦芽糖）属于非还原糖——错误，麦芽糖是还原糖。答案选D。

第四讲核酸和蛋白质

这一讲是本章的重中之重，内容多、难度大，大家一定要认真听。我们先讲核酸，再讲蛋白质。

一、核酸的分类与基本单位

核酸分为两大类：DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）。

核酸的基本单位是核苷酸。具体来说，DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸。

每个核苷酸由三部分组成：一分子五碳糖+一分子磷酸+一分子含氮碱基。

DNA和RNA在基本单位上有两个区别：

第一，五碳糖不同。DNA的五碳糖是脱氧核糖（2号碳上是-H），RNA的五碳糖是核糖（2号碳上是-OH）。

第二，含氮碱基不完全相同。碱基共有5种：A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、T（胸腺嘧啶）、U（尿嘧啶）。DNA特有的碱基是T，RNA特有的碱基是U。A、G、C是两者共有的。

所以DNA有4种脱氧核苷酸（A、T、G、C各对应一种），RNA有4种核糖核苷酸（A、U、G、C各对应一种），总共8种核苷酸。

【核酸元素组成】核酸的组成元素是C、H、O、N、P。因为磷酸基团含P，含氮碱基含N。

二、核酸的结构

核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成核苷酸链。注意是3号碳和5号碳上的磷酸相连，所以叫3′,5′-磷酸二酯键。

RNA一般是单链结构。但要注意，tRNA（转运RNA）是三叶草结构，它的臂部之间通过碱基互补配对形成氢键，所以虽然RNA一般是单链，但tRNA中也有氢键。

DNA是双链结构，两条链反向平行，通过碱基互补配对形成氢键连接。A和T之间形成2个氢键，G和C之间形成3个氢键。所以G-C含量越高，DNA分子越稳定（因为氢键多）。

DNA双螺旋结构中，磷酸和五碳糖交替连接排列在外侧，构成基本骨架；碱基对排列在内侧。

【氢键数量】A=T之间2个氢键，G≡C之间3个氢键。G-C含量高→DNA更稳定。这个点经常考。

三、核酸的功能与分布

功能：对于绝大多数生物来说，DNA是遗传物质，储存遗传信息，决定蛋白质的生物合成。RNA的功能比较多：

第一，少数病毒（RNA病毒）以RNA作为遗传物质。

第二，mRNA（信使RNA）：传递遗传信息，作为翻译的模板。

第三，tRNA（转运RNA）：运输氨基酸，识别密码子。

第四，rRNA（核糖体RNA）：构成核糖体的成分。

第五，极少数RNA具有催化功能（核酶）。

分布：DNA主要分布在细胞核中（真核生物），线粒体和叶绿体中也有少量DNA。原核生物的DNA分布在拟核区，细胞质中还有质粒（小型环状DNA）。RNA主要分布在细胞质中。

四、核酸的水解

核酸的水解分两种情况，这个经常考：

初步水解：得到核苷酸。DNA初步水解得到4种脱氧核苷酸，RNA初步水解得到4种核糖核苷酸。

彻底水解：得到磷酸、五碳糖和含氮碱基。DNA彻底水解得到磷酸、脱氧核糖和4种碱基（A、T、G、C），共6种产物。RNA彻底水解得到磷酸、核糖和4种碱基（A、U、G、C），也是6种产物。

【水解产物】初步水解→核苷酸；彻底水解→磷酸+五碳糖+碱基。注意"彻底"两个字，考试经常在这里挖坑。如果问"细胞内的核酸彻底水解"，因为细胞内既有DNA又有RNA，所以产物是：磷酸+2种五碳糖（核糖和脱氧核糖）+5种碱基，共8种产物。

五、蛋白质的基本单位——氨基酸

蛋白质是生命活动的主要承担者，也是本章最复杂的内容。蛋白质的基本单位是氨基酸。

组成人体蛋白质的氨基酸有21种（新教材是21种，旧教材是20种，大家按新教材记）。这些氨基酸都有一个共同的结构通式：

一个中心碳原子（α碳）上连接着四个基团：一个氨基（-NH₂）、一个羧基（-COOH）、一个氢原子（-H）和一个侧链基团（R基）。

各种氨基酸的区别就在于R基不同。21种氨基酸就有21种不同的R基。

【判断标准】构成蛋白质的氨基酸必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。如果氨基和羧基不在同一个碳上，就不是构成蛋白质的氨基酸。

氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸：

必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，成人有8种。口诀："笨蛋来宿舍晾一晾鞋"——苯丙氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸。婴儿还需要组氨酸，共9种。

非必需氨基酸：人体细胞能够合成的氨基酸，有13种。注意"非必需"不是不需要，而是可以自己合成，不需要额外从食物中获取。

六、蛋白质的形成过程

氨基酸通过脱水缩合形成肽链，肽链再盘曲折叠形成有一定空间结构的蛋白质。分两步：

（一）脱水缩合

一个氨基酸的羧基（-COOH）和另一个氨基酸的氨基（-NH₂）相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫脱水缩合。连接两个氨基酸的化学键叫肽键（-CO-NH-）。

由两个氨基酸脱水缩合形成的化合物叫二肽，由三个氨基酸形成的叫三肽，多个氨基酸形成的叫多肽。多肽通常呈链状，叫肽链。

【肽键数=脱水数=氨基酸数-肽链数】这是最基本的计算公式。比如3个氨基酸形成1条肽链，脱去2分子水，形成2个肽键。

（二）空间结构

肽链只是蛋白质的一级结构，还没有功能。肽链需要经过盘曲折叠，形成一定的空间结构后，才能成为有功能的蛋白质。

蛋白质的空间结构分四个层次：

一级结构：肽链中氨基酸的排列顺序（靠肽键维持）。

二级结构：肽链局部的盘曲折叠（靠氢键维持），如α螺旋、β折叠。

三级结构：一条肽链进一步盘曲折叠形成的空间结构（靠氢键、二硫键等维持）。一条肽链的蛋白质最高到三级结构。

四级结构：由两条或两条以上肽链通过一定的化学键聚集在一起形成的空间结构。不是所有蛋白质都有四级结构，只有多条肽链的蛋白质才有。

【结构层次】一级→二级→三级→（四级）。一条肽链最高到三级，多条肽链才有四级。

七、蛋白质多样性的原因

蛋白质为什么种类那么多？从两个层次来答：

第一，氨基酸层面：氨基酸的种类不同、数目不同、排列顺序不同。

第二，空间结构层面：肽链的盘曲折叠方式（空间结构）不同。

【答题模板】蛋白质多样性的原因：①氨基酸的种类、数目、排列顺序不同；②肽链盘曲折叠形成的空间结构不同。两个层面都要答，缺一不可。

八、蛋白质的功能

蛋白质结构多样，功能也多样。主要功能有：

第一，结构蛋白：构成细胞和生物体结构，如肌肉、头发、指甲、羽毛、蛛丝中的角蛋白。

第二，催化作用：绝大多数酶是蛋白质（少数是RNA）。

第三，运输作用：如血红蛋白运输氧气，细胞膜上的载体蛋白运输物质。

第四，调节作用：如胰岛素、胰高血糖素等蛋白质类激素调节生命活动。

第五，免疫作用：如抗体、细胞因子参与免疫反应。

【功能口诀】结构、催化、运输、调节、免疫——"结催运调免"。

九、蛋白质的变性与盐析

这是一个高频考点，很多同学分不清楚。

变性：在高温、过酸、过碱、重金属盐、酒精等因素作用下，蛋白质的空间结构被破坏（二、三、四级结构被破坏），但肽键（一级结构）没有断裂。变性是不可逆的。比如煮鸡蛋，鸡蛋煮熟后蛋白质变性，再放冰箱也变不回生鸡蛋。

【变性要点】变性破坏的是空间结构（二三四级），不破坏肽键（一级）。所以变性后的蛋白质仍然能与双缩脲试剂反应呈紫色，因为肽键还在！

盐析：在蛋白质溶液中加入某些无机盐（如NaCl），使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出。盐析不改变蛋白质的空间结构，是可逆的，加水后蛋白质可以重新溶解。盐析常用于蛋白质的分离提纯。

【变性vs盐析】变性：空间结构破坏，不可逆，肽键不断；盐析：空间结构不变，可逆，只是溶解度降低。两者都不破坏肽键，都能与双缩脲试剂反应。

十、蛋白质的相关计算

蛋白质计算在高考中出现频率不高，但以防万一，我们还是把基本公式讲清楚。

公式1：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数-肽链数（链状肽）。如果是环状肽，则肽键数=脱去水分子数=氨基酸数。

公式2：至少含有的氨基数=至少含有的羧基数=肽链数。因为每条肽链的一端有一个游离的氨基，另一端有一个游离的羧基（不考虑R基）。

公式3：实际含有的氨基数=肽链数+R基中的氨基数；实际含有的羧基数=肽链数+R基中的羧基数。

公式4：蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去水分子数×18-脱去的氢原子数（形成二硫键时，每形成1个二硫键脱去2个H）。

公式5：氧原子数=氨基酸数+肽链数+R基中的氧原子数。氮原子数=氨基酸数+R基中的氮原子数。

【环状肽特殊】环状肽的肽键数=氨基酸数，且至少含有0个游离氨基和0个游离羧基（因为首尾相连了）。这个经常考，要注意题目说的是链状还是环状。

十一、典型例题精讲

例题1：下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是？A.DNA有氢键，RNA没有氢键——错误，tRNA有氢键。B.一种病毒同时含有DNA和RNA——错误，病毒只有一种核酸。C.原核细胞中既有DNA也有RNA——正确，只要有细胞结构就两种核酸都有。D.叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA——错误，核糖体含rRNA，不含DNA。答案选C。

例题2：下列关于蛋白质的叙述，正确的是？A.蛋白质变性是由于肽键断裂造成的——错误，变性破坏空间结构，肽键不断。B.变性蛋白质不能与双缩脲试剂反应——错误，肽键还在，可以反应。C.蛋白质是由两条或两条以上肽链构成的——错误，一条肽链也可以构成蛋白质。D.环状八肽分子中含有8个肽键——正确，环状肽肽键数=氨基酸数。答案选D。

例题3：某50肽有丙氨酸4个，脱掉这4个丙氨酸得到4条多肽和5个氨基酸。下列说法错误的是？A.水解得到的有机物比原50肽增加了8个氧原子——正确，水解需要8分子水（每脱掉一个内部氨基酸需要断2个肽键，4个丙氨酸中3个在内部需要断2个键，最后一个在末端断1个键，总共需要7或8分子水，具体看位置，题目答案是8个）。B.将5个氨基酸脱水缩合形成五肽，有5种不同序列——正确，因为4个丙氨酸相同，1个不同，不同氨基酸有5个位置可选。C.将4条多肽重新连接成一条长链，脱去4个水分子——错误，4条链连接需要3个肽键，脱去3分子水。D.新生成的4条多肽至少有4个游离羧基——正确，每条链至少1个。答案选C。

第五讲习题精讲与考点总结

一、全章高频考点梳理

二、元素化合物类易错题

题目：下列广告语在科学性上正确的是？A.某口服液含丰富的C、N、P、Zn等微量元素——错误，C、N、P是大量元素。B.某饮料含多种无机盐，能有效补充人体运动时消耗的能量——错误，无机盐不能提供能量。C.某天然植物油不含不饱和脂肪酸——错误，植物油含不饱和脂肪酸。D.某八宝粥不含糖，适合糖尿病患者——错误，糯米含大量淀粉（多糖），水解后变成葡萄糖，不适合糖尿病人。所以这道题如果问"相对科学"，B选项的前半句"含多种无机盐"是对的，但"补充能量"是错的。实际上四个选项都有问题，这类题要选最接近正确的。

【生活常识】无机盐不能提供能量；淀粉是多糖，属于糖类；植物油含不饱和脂肪酸。这些广告语辨析题经常考，要学会用生物知识打假。

三、水和无机盐类易错题

题目：下列关于细胞无机化合物的叙述，正确的是？A.水是生化反应的介质，不直接参与生化反应——错误，水参与光合作用和呼吸作用。B.结合水是细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中——错误，液泡中的细胞液主要是自由水，结合水与蛋白质、多糖等结合。C.无机盐参与维持酸碱平衡，不参与有机物合成——错误，Mg参与叶绿素合成，Fe参与血红蛋白合成。D.无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用——正确。答案选D。

题目：内质网腔中Ca²⁺浓度高于细胞质基质，受刺激时内质网释放Ca²⁺引起细胞应答。下列说法错误的是？A.Ca²⁺可作为信息分子影响细胞生理活动——正确。B.人血钙过低会手足抽搐——正确。C.内质网膜有钙运输的通道蛋白和载体蛋白——正确，逆浓度运进去需要载体蛋白（主动运输），顺浓度放出来需要通道蛋白（协助扩散）。D.Ca²⁺从细胞质基质进入内质网的方式是协助扩散——错误，从细胞质基质进入内质网是逆浓度梯度，应该是主动运输。答案选D。

四、糖类脂质类易错题

题目：下列关于糖类的叙述，正确的是？A.葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原糖，元素组成相同——正确，都是C、H、O。B.淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖——正确。C.蔗糖、麦芽糖、乳糖都可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀——错误，蔗糖不是还原糖。D.蔗糖是淀粉的水解产物之一——错误，淀粉初步水解产物是麦芽糖，最终水解产物是葡萄糖。答案选B（如果是单选）。

题目：过度节食减肥会引起营养不良，节食终止后脂肪快速积累。下列叙述正确的是？A.等量脂肪比糖类含能量多，脂肪是主要能源物质——错误，糖类是主要能源物质，脂肪是良好储能物质。B.脂肪被分解成甘油、脂肪酸和胆固醇——错误，脂肪水解产物只有甘油和脂肪酸，没有胆固醇。C.开始节食后，体内脂肪可以大量转化为糖类——错误，脂肪不能大量转化为糖类，这就是减肥难的原因。D.节食终止后，糖类转化为脂肪的过程中氧元素含量降低——正确，脂肪中氧比例比糖类低，所以糖类转脂肪时氧含量降低。答案选D。

五、核酸蛋白质类易错题

题目：新冠病毒的核酸是RNA。下列叙述错误的是？A.其核酸的特异性体现在核糖核苷酸的数量和排列顺序不同——正确。B.与大肠杆菌相比，新冠病毒核酸特有的含氮碱基是尿嘧啶——错误，大肠杆菌既有DNA又有RNA，也含有尿嘧啶，没有哪种碱基是新冠病毒特有的。C.其核酸彻底水解得到六种产物——正确，RNA彻底水解得到磷酸、核糖、4种碱基，共6种。D.其核酸是以碳链为基本骨架的生物大分子——正确。答案选B。

题目：β-巯基乙醇浓度过高会使蛋白质的二硫键断裂，肽链伸展。下列叙述错误的是？A.蛋白质功能与其空间结构变化直接相关——正确。B.高浓度β-巯基乙醇破坏了蛋白质的肽键——错误，断的是二硫键，不是肽键。C.适宜浓度处理不会改变氨基酸序列——正确，一级结构不变。D.空间结构被破坏后仍可与双缩脲试剂反应呈紫色——正确，肽键还在。答案选B。

题目：PR蛋白是30肽，只有一条肽链。下列说法错误的是？A.双缩脲试剂可与PR蛋白反应呈紫色——正确。B.PR蛋白合成离不开核酸参与——正确，DNA转录出mRNA，再翻译出蛋白质。C.氨基酸脱水缩合形成PR蛋白时，相对分子质量减少了540——错误，30个氨基酸1条链，脱去29分子水，29×18=522，不是540。D.PR蛋白彻底水解产物再脱水缩合可能不会形成PR蛋白——正确，氨基酸排列顺序可能不同。答案选C。

六、蛋白质计算专题

我们再练两道计算题，把公式用熟。

题目1：一条由12个氨基酸组成的多肽，分子式为CₓHᵧO_wN_zS，水解产物中有5种氨基酸，其中只有天冬氨酸的R基中含有2个氧（即天冬氨酸R基为-C₂H₄O₂，含2个氧）。求天冬氨酸的数目。

解析：用氧原子守恒。氧原子数=氨基酸数+肽链数+R基中的氧原子数。即w=12+1+R基氧。R基中只有天冬氨酸含氧，每个天冬氨酸R基含2个氧。所以天冬氨酸数=(w-13)/2。

【计算技巧】问哪种氨基酸就从哪种元素入手。天冬氨酸R基多氧→用氧守恒；赖氨酸R基多氮→用氮守恒。这是通用方法。

题目2：肉毒类毒素是由两条肽链盘曲折叠形成的蛋白质。其局部结构中有4个肽键、5种氨基酸。问：一分子肉毒类毒素至少含有多少个氨基和羧基？

解析：两条肽链，每条链至少1个游离氨基和1个游离羧基，所以至少含有2个氨基和2个羧基（不考虑R基）。

题目3：煮沸1分钟可使肉毒类毒素完全丧失活性。高温使其失活的主要原因是？答案：高温破坏了蛋白质的空间结构（使蛋白质变性）。注意：不是破坏肽键！

题目4：肉毒类毒素可用什么试剂鉴定？使用方法？煮沸后加入该试剂颜色变化？

答案：双缩脲试剂。使用方法：先加A液（NaOH）摇匀，再加B液（CuSO₄）摇匀。煮沸后肽键没有被破坏，所以仍然呈紫色。

【双缩脲试剂要点】先A后B，不需要加热。检测的是肽键，只要肽键在（变性不破坏肽键），就呈紫色。和斐林试剂区分开：斐林试剂是混合使用、水浴加热、检测还原糖。

七、综合题精讲

题目：科学家发现一种化学本质为蛋白质的RNA降解酶（核糖核酸酶）。天然状态下该酶有3个二硫键。用还原剂处理后二硫键断裂，再加入尿素或加热，空间结构改变（变性）；但冷却或去除尿素后空间结构可恢复，再去除还原剂后二硫键可重新形成。下列叙述正确的是？

A.尿素通过使肽键断裂从而使酶变性——错误，尿素改变空间结构，不破坏肽键。

B.去除还原剂或冷却均可以恢复该酶的二硫键——错误，冷却只恢复空间结构，不恢复二硫键；去除还原剂才恢复二硫键。

C.该酶能够降低磷酸二酯键水解断裂反应的活化能——正确，酶的作用就是降低活化能，RNA降解酶水解RNA，RNA中的核苷酸之间靠磷酸二酯键连接。

D.该酶在核糖体中形成二硫键从而具备催化活性——错误，肽键在核糖体形成，二硫键是在空间结构形成过程中形成的，不是在核糖体中。

答案选C。

【这道题的启示】遇到信息题，一定要仔细读题干给的信息，按题目给的条件来判断，不要只凭记忆。比如这道题说"冷却或去除尿素后空间结构可恢复"，说明这种变性是可逆的，和一般的蛋白质变性不同，要按题目信息来。

课堂小结

好了同学们，第二章的内容我们就全部复习完了。这一章知识点多、细节多，我带大家最后梳理一下知识体系。

本章围绕"组成细胞的分子"展开，分无机物和有机物两大类。无机物包括水和无机盐。水有自由水和结合水两种形式，自由水多代谢旺，结合水多抗逆强。无机盐多以离子形式存在，功能包括构成化合物、维持生命活动、维持渗透压、维持酸碱平衡。

有机物包括糖类、脂质、核酸和蛋白质。糖类是主要能源物质，分单糖、二糖、多糖，记住各种糖的分布和组成。脂质分脂肪（储能）、磷脂（膜结构）、固醇（胆固醇/性激素/维生素D）。核酸分DNA和RNA，是遗传信息的携带者，注意核苷酸的种类、结构和水解产物。蛋白质是生命活动的主要承担者，重点掌握氨基酸通式、脱水缩合、空间结构、多样性原因、变性与盐析、相关计算。

给大家几个记忆口诀：

元素：大量元素"CHONPSKCaMg"，微量元素"铁锰碰新木桶+碘"。

鲜重干重：鲜重O>C>H>N，干重C>O>N>H。

二糖组成：麦芽2葡萄，蔗糖葡萄+果糖，乳糖葡萄+半乳糖。

必需氨基酸：笨蛋来宿舍晾一晾鞋。

蛋白质功能：结催运调免（结构、催化、运输、调节、免疫）。

最后提醒大家：这一章难度不大，但细节非常多，特别是各种"特例"和"唯一"——如性激素是脂质不是蛋白质、纤维素是结构物质不是能源物质、tRNA有氢键、环状肽氨基羧基数为0、变性不破坏肽键等等。这些就是出题人最喜欢挖坑的地方，大家一定要把这些坑都填上，第二章的分就稳了。

好，今天的课就到这里，我们下一章再见！