课程解读
一、学习目标：
1. 能够说出组成细胞的主要元素和化合物。
2. 能说明氨基酸的结构特点,以及氨基酸形成蛋白质的过程。
3. 概述蛋白质的结构和功能。
4. 认同蛋白质是生命活动的主要承担者。
5. 认同生命的物质性。
6. 尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。
二、重点、难点：
重点：
1. 组成细胞的主要元素和化合物以及检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
2. 氨基酸的结构特点,以及氨基酸形成蛋白质的过程和蛋白质的结构多样性的原因
难点：
1. 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2. 氨基酸形成蛋白质的过程中化学键的变化，分子量的变化。
三、考点分析：
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知识内容 |
要求 |
说明 |
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1—1细胞的分子组成 |
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Ⅰ：对所列知识点要知道其含义，能够在试题所给予的相对简单的情境中识别和使用它们。 Ⅱ：理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。 |
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（1）蛋白质、核酸的结构和功能 （2）氨基酸及其种类 （3）蛋白质的结构及其多样性 （4）蛋白质的功能 （5）实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 |
I II II |
说明：细胞内的元素种类的部分内容一般作为学业水平考试的考查点，在高考中往往与后面的化合物知识、生命活动的调节相联系。蛋白质的结构、功能是这部分的重点内容。作为生命活动的承担者，它的地位决定了其有关知识点的重要性。本节知识中关于蛋白质的肽键个数、分子质量、脱水数目等的计算属于常考知识点，在高考中，一般与蛋白质的合成过程综合在一起考查。
知识梳理
一、组成生物体的化学元素常见的有20多种：
※※ 各种元素（来自自然界）——各种化合物——细胞
二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
（1）还原糖的检测和观察
常用材料：苹果和梨
试剂：斐林试剂（甲液：
注意事项：①还原糖有葡萄糖，果糖，麦芽糖等
②甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中，现配现用
③必须用水浴加热
颜色变化：浅蓝色→棕色→砖红色
（2）脂肪的鉴定
常用材料：花生子叶或向日葵种子
试剂：苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液
注意事项：
①切片要薄，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊。
②酒精的作用是：洗去浮色
③需使用显微镜观察（如果用组织样液则不需要用显微镜）
④使用不同的染色剂染色时间不同
颜色变化：变为橘黄色或红色
（3）蛋白质的鉴定
常用材料：鸡蛋清，黄豆组织样液，牛奶
试剂：双缩脲试剂（A液：
注意事项：
①先加A液1mL，再加B液4滴
②鉴定前，留出一部分组织样液，以便进行对比
颜色变化：变成紫色
※特别提醒：三个实验不能选用颜色重的材料（如西瓜等），否则会干扰实验现象。同时注意斐林试剂与双缩脲试剂在使用上的区别——前者混合均匀后使用，后者先加入过量氢氧化钠，再加入少量硫酸铜。
三、蛋白质的相关概念
氨基酸：蛋白质的基本组成单位 ，组成蛋白质的氨基酸约有20种。氨基酸→二肽→三肽→……→多肽，一条或几条多肽链折叠形成蛋白质
脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基（—NH2）与另一个氨基酸分子的羧基（—COOH）相连接，同时失去一分子水。
肽键：肽链中连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）。
二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，只含有一个肽键。
多肽：由三个或三个以上的氨基酸分子缩合而成的链状结构。有几个氨基酸就是几肽
肽链：多肽通常呈链状结构，叫肽链。
※食物中的蛋白质要经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、肠蛋白酶、肠肽酶等多种水解酶的作用，才能分解为氨基酸。这些氨基酸进入细胞后，要形成二肽、三肽到多肽，再由多肽构成人体的蛋白质。人体的蛋白质与食物中的蛋白质不一样，它具有完成人体生命活动的结构和功能。
四、氨基酸分子通式：
特点：每个氨基酸分子至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上（如：有—NH2和—COOH但不连在同一个碳原子上不属于生物体内的氨基酸）；R基的不同导致氨基酸的种类不同。
五、蛋白质多样性的原因：
组成蛋白质的氨基酸数目、种类、排列顺序不同，多肽链空间结构千变万化。
六、蛋白质的主要功能（生命活动的主要承担者）
1. 是生物体的结构成分。例如，细胞中的细胞膜、线粒体、叶绿体和内质网等都是由不溶性蛋白质与脂质组成的。人和动物的肌肉等组织的主要成分也是蛋白质，如横纹肌中的球状蛋白，平滑肌中的胶原蛋白，毛、甲、角、壳、蹄中的角蛋白等。
2. 新陈代谢的生物催化剂──酶。绝大多数酶都是蛋白质。生物体内的各种化学反应几乎都是在相应的酶参与下进行的。
3. 运动的功能。例如，肌原纤维中的肌球蛋白和肌动蛋白，是肌肉收缩系统的必要成分，它们伴随着肌原纤维的收缩而产生运动。细菌的鞭毛或纤毛蛋白也能产生类似的活动。
4. 运输的功能。例如，脊椎动物红细胞里的血红蛋白，在呼吸过程中都起着输送氧的作用。血液中的脂蛋白有运输脂质的作用。
5. 传递信息，对生命活动起调节作用。例如，胰岛细胞分泌的胰岛素能参与血糖的代谢调节。
6. 参与机体免疫机能，如抗体。
七、有关计算：
※2个氨基酸形成一条肽链，要脱去1分子水，并形成1个肽键。
※3个氨基酸形成一条肽链，要脱去2分子水，形成2个肽键。
※那么，n个氨基酸形成一条肽链，要脱去n－1个水分子，形成n－1个肽键。
※n个氨基酸形成m条肽链，要脱去n－m个水分子，形成n－m个肽键。
※如果每个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。
八、公式、知识提纲总结：
※肽键数 ＝ 脱去水分子数 ＝ 氨基酸数－肽链数
※至少含有的羧基（—COOH）或氨基数（—NH2） ＝ 肽链数
※蛋白质相对质量分数＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数
典型例题
知识点一：细胞内的元素化合物
例1. 下列有关组成生物体细胞的化学元素的叙述，错误的是（ ）
A. 在不同生物体细胞内，组成它们的化学元素种类大体相同
B. 在所有生物体细胞中，各种元素含量相同
C. 组成生物体细胞的化学元素，在无机自然界都能找到
D. 组成生物体细胞的最基本元素是碳
思路分析：生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换，有选择地从无机自然界获取各种物质来组成自身，不管是同种生物还是不同生物，组成它们细胞的化学元素的种类大体是相同的，但是组成它们的各种元素的含量是不同的，因此才可分为大量元素和微量元素。所有组成生物体的元素在无机自然界都能找到，没有细胞所特有的元素。
答案：B
解题后的思考：组成生物体的元素在自然界都可以找到，体现了生物界与非生物界的统一性 。而二者所含元素种类和数量不同，又体现了二者的差异性。
例2. 大豆用来制造蛋白质所必需的无机盐是（ ）
A. Ca2＋ B. Cu2＋
C. PO43－
D. NO3－
思路分析：蛋白质含有的元素包括C、H、O、N等，因此，生物合成蛋白质需要从外界吸收含有上述元素的化合物，因此判断需要NO3－ 提供N元素
答案：D
解题后的思考：细胞内重要化合物所含有的元素需要熟记。记忆的方法可以通过回忆化合物的基本单位的分子结构来推断元素种类。此题中蛋白质的基本组成单位是氨基酸，至少含有氨基（含N、H元素），羧基（含C、H、O元素）。
例3. 如图甲是细胞中化合物含量的扇形图，乙是具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. 若图甲表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质
B. 若图乙表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H
C. 地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，说明生物界与非生物界具有统一性
D. 若图甲表示细胞完全脱水后化合物的含量，则A化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
思路分析：下列图片是解决这类问题的关键，也是学生容易忽略的地方，从图中显而易见地知道，细胞鲜重中含量最多的元素是O，干重中却是C。化合物中前者是水，后者是蛋白质。生物界与非生物界具有统一性体现在生物体内的化学元素在非生物界都能找到，二者的元素含量却是差别较大的。
答案：C
解题后的思考：解决元素与物质含量的习题，首先主要区分是干重还是鲜重（含有大量水分），其次需要理解上述图表的由来——因为水的大量存在，鲜重中O的含量多于C，与干重相反
小结：本考点习题单独考查的形式较少，多与具体化合物相联系，判断元素种类的时候，多从分析化合物的基本单位——单体的具体结构入手，不必死记硬背。需要记忆的一般只有大量元素、微量元素、主要元素、基本元素的划分等。
知识点二：检验生物组织中的化合物
例1. 苹果组织与刚配制的斐林试剂混合后的颜色与加热煮沸后的颜色分别是
A. 都为砖红色 B. 先为蓝色，后为砖红色 C. 都为蓝色 D. 先为砖红色，后为蓝色
思路分析：斐林试剂本身显现铜离子的蓝色，反应后转变为砖红色。
答案：B
解题后的思考：斐林试剂的使用原理：浅蓝色（硫酸铜） ——棕色 —— 砖红色（在加热的条件下，生成砖红色的氧化亚铜沉淀）
例2. 关于检测“生物组织中糖类、脂肪、蛋白质”实验操作步骤的叙述中，正确的是
A. 用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B. 若要鉴定花生种子样液是否含有脂肪，一定需要用显微镜观察
C. 鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀后再加入）
D. 用于双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2min才能看到出现紫色
思路分析：斐林试剂与双缩脲试剂中的甲液和乙液浓度不同，使用方法也不同，双缩脲试剂不用加热。细胞内的脂肪颗粒需要用显微镜才能观察到，而样液用肉眼观察颜色变化即可。
答案：C
解题后的思考：三大物质鉴定的具体操作细节属于高考中的重要考点。
例3. 双缩脲试剂可以鉴定蛋白质，是由于蛋白质有（ ）
A. 肽键 B. 氨基酸 C. 羧基 D. 氨基
思路分析：鉴定生物组织中的蛋白质时，常使用双缩脲试剂。其反应实质是在碱性条件下，双缩脲N2H－CO－NH－CO－NH2可以和Cu离子作用生成紫色沉淀，蛋白质中有很多和双缩脲结构相似的肽键，所以可以用双缩脲试剂来鉴定蛋白质
答案：A
解题后的思考：双缩脲试剂事实上是检验肽键的存在。不一定是蛋白质，只要是含有2个或2个以上肽键的物质就能发生双缩脲反应。
小结：检测生物组织中的化合物实验，要求学生能够独立完成，理解实验的原理、方法和操作步骤，能准确分析实验结果的出现原因。尤其要掌握三个实验所使用的试剂种类。
知识点三：蛋白质的结构和功能
例1. 两个氨基酸分子脱水缩合形成二肽，同时生成一分子水，该水分子中的氢来自（ ）
A. 氨基 B.
羧基 C.
氨基和羧基 D.
连在C原子上的H
思路分析：氨基酸之间的脱水缩合，是一个氨基酸的氨基丢掉H，另一个氨基酸的羧基丢掉OH，二者结合为水，同时，两个氨基酸残基连接，形成肽。
答案：C
解题后的思考：氨基酸脱水缩合形成水和肽类化合物过程中，水的H、O分别来自氨基酸的哪些基团；氨基酸残基又是如何相连的，是解决这类问题的知识基础。
例2. 多个氨基酸分子缩合形成含2条肽链的每摩尔蛋白质时，相对分子质量减少了900，由此可知：此蛋白质分子所含的氨基酸数和肽键数分别是（）
A. 52、52 B. 50、50 C. 52、50 D. 50、49
思路分析：本题已知
1. 分子质量减少数——由丢失的水造成；推出失水数＝900/18＝50个
2. 肽链数
再根据氨基酸数＝肽链数＋肽键数（或者脱水数）分析出此题答案。
答案：C
解题后的思考：进一步考查氨基酸脱水缩合过程。需要明确每丢掉一分子水，伴随形成一个肽键。氨基酸形成蛋白质后减少的分子质量主要来自丢掉的水。
例3. 下列多肽在人体消化道中水解时，不可能产生的氨基酸是（ ）
思路分析：本题是从理解和应用的角度考查氨基酸的缩合。首先要识别出肽键，然后推理得出R基，最后与选项对应。
答案：B
解题后的思考：本题依然是考查缩合过程，需要反向在多肽化合物中寻找肽键（由原氨基酸中的氨基和羧基缩合而成），反推出水解后的氨基酸种类，进而推断出结论。
小结：在蛋白质的有关考点中，一般出现的是：考查氨基酸的结构通式；氨基酸的种类是由R基决定的；确定构成该化合物的氨基酸的数目的方法，应首先找到肽键（—CO—NH—）的位置（肽的命名和构成该化合物的氨基酸的数目相同），根据氨基酸数目＝肽键数＋肽链数；脱水缩合时前一个氨基酸的—COOH提供羟基（—OH），后一个氨基酸的—NH2提供氢（—H）得出，“—OH”和“—H”结合生成水。
提分技巧
1. 熟记在活细胞中含量最多的化合物是水（85％－90％）；含量最多的有机物是蛋白质（7％－10％）；占细胞鲜重比例最大的化学元素是O、占细胞干重比例最大的化学元素是C。
2. “氨基酸”代表了氨基酸分子结构中主要的部分──氨基和羧基。掌握氨基酸的结构特点——至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
3. 深入理解氨基酸脱水缩合形成多肽，进而折叠盘旋成有一定空间结构的蛋白质过程中的分子质量、分子基团的变化。
氨基酸→二肽→三肽→多肽→多肽链→一条或若干条多肽链盘曲折叠→蛋白质
※肽键数 ＝ 脱去水分子数 ＝ 氨基酸数目－肽链数
※至少含有的羧基（—COOH）或氨基数（—NH2）＝ 肽链数
※蛋白质相对质量分数＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数目－18×脱水数
预习导学
一、预习新知
下一节课我们即将学习到细胞内的其他重要化合物：
1. 核酸——种类、结构和功能、在细胞中的分布。
2. 糖类的种类和作用。
3. 脂质的种类和作用。
4. 水和无机盐的作用。
二、预习点拨
探究与反思
探究任务一：核酸
【反思】蛋白质是生命活动的承担者，地位重要，那么，核酸承担哪些重要功能呢？这是一种什么样的化合物？含有什么元素？结构如何？
探究任务二：糖类
【反思】糖类化合物一般以什么形式存在？都具有甜味吗？它们在细胞内所起的作用是怎样的？
探究任务三：其他含量较少的化合物——脂质、无机盐等
【反思】这些含量少的化合物，是不是可有可无？它们有哪些独特而无法被替代的功能？
同步练习
（答题时间：45分钟）
一、选择题
1. 下图所示为一种蛋白质的肽链结构示意图，问该蛋白质分子包括几条肽链，多少个肽键？
A. 1 124 B. 8 124
C. 1 123 D. 8 116
2. 人体免疫球蛋白中，IgG由4条肽链构成，共有764个氨基酸，则该蛋白质分子中至少含有游离的氨基和羧基数分别是（ ）
A. 764和764 B.
760和
3. “构成细胞的化学元素没有一种是生命物质所特有的”这个事实说明（ ）
A. 生物体是由无机物组成的 B. 生物与非生物完全相同
C. 生物界与非生物界具有统一性 D、生物与非生物完全不同
4. 检测生物组织中的糖类、淀粉、蛋白质、脂肪所用的试剂依次是（ ）
①双缩脲试剂 ②斐林试剂
③稀碘液 ④苏丹Ⅲ染液
A. ①②③④ B. ②①④③ C. ①③②④ D. ②③①④
5. 下列物质中，能被苏丹Ⅳ染液染成红色的是（ ）
A. 马铃薯块茎 B. 浸软的蓖麻种子
C. 蛋清液 D. 苹果
6. 在细胞内含量极少，但对维持生命活动必不可少的元素有（ ）
A. Fe Mn Zn Mg B. Zn Cu Mg Ca
C. Zn Cu B Mn D. Mg Mn Cu Mo
7. 细胞内含量最多的有机化合物和化合物分别是（ ）
A. 蛋白质 水 B. 蛋白质 无机盐
C. 核酸 水 D. 脂质 水
8. 用斐林试剂检测生物组织中还原糖的过程中，溶液的颜色变化过程是（ ）
A. 浅蓝色→棕色 →砖红色 B. 无色→浅蓝色→棕色
C. 棕色→绿色→无色 D. 砖红色→浅蓝色→棕色
9. 将面团包在纱布中放在清水中搓洗，请你选用试剂检测残留在纱布上的黏稠物质和洗出的白浆（ ）
A. 斐林试剂 碘液 B. 双缩脲试剂 碘液
C. 双缩脲试剂 斐林试剂 D. 双缩脲试剂 苏丹Ⅲ染液
*10. 在过氧化氢酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应该是（ ）
A. 产生气泡
B.
溶液呈蓝色
C. 溶液呈紫色
D.
产生砖红色沉淀
11. 细胞中含量最多的元素和组成生物体的最基本的元素分别是（ ）
A. C，O B. H，C C. O，C D. O，N
12.
保健品黄金搭档组合维生素片中含钙、铁、锌、硒等矿质元素，其中属于组成生物体的大量元素的是
A. 钙 B.
铁 C. 锌 D.
硒
13. 下列哪项不是蛋白质在人体内的主要生理功能（ ）
A. 调节作用 B. 免疫作用 C.
运输作用 D. 遗传作用
14. 某蛋白质分子由四条肽链组成，共含氨基酸分子500个，在脱水缩合形成该蛋白质分子的过程中，形成的肽键和水分子数分别是（ ）
A. 504个和498个 B.
496个和499个
C. 499个和499个 D. 496个和496个
15. 能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组数字是（ ）。
①氨基酸
②C、H、O、N等元素
③氨基酸分子相互结合
④多肽 ⑤形成一定的空间结构
A. ①③④⑤② B. ②①④③⑤ C. ②①③⑤④ D. ②①③④⑤
16. 鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活，这是由于高温破坏了蛋白质的
（ ）
A. 肽键 B. 肽链 C. 空间结构 D. 氨基酸
17. 血液中的血红蛋白和肌肉中的蛋白质的结构不相同的原因是（ ）
A. 所含氨基酸的种类不同
B. 所含氨基酸的数目不同
C. 所含氨基酸的排列顺序不同
D. 所含氨基酸的种类、数目、排列顺序和空间结构都不同
**18. 由一分子丙氨酸、一分子甘氨酸、一分子精氨酸,可以组成多少种三肽 （ ）
A. 6种 B.
9种 C.
12种 D.
27种
19.
某蛋白质的分子式为C63H 103 O65 N17S2 ，它最多可含有几个肽键
（ ）
A. 16
B.
20. 现有1000个氨基酸，其中氨基1020个，羧基1050个，则由此合成的4条多肽链中共有肽键、氨基、羧基的数目分别是（ ）
A.
999、1016、1046
B.
999、1、1
C.
996、24、54 D.
996、1016、1046
*21. 现已知构成蛋白质的氨基酸共20种，它们的平均分子质量为128，由50个氨基酸形成的某蛋白质的一条多肽链的分子量是（ ）
A. 6400 B.
二、填空题
22. 下图中的四组图分别表示蛋白质结构的多样性形成的原因，试把各组图示提供的信息用文字叙述表达出来。
A表示______________________________；B表示_______________________________；
C表示______________________________；D表示_______________________________。
*23. 下图为某一多肽化合物的分子结构式，请回答有关问题：
（1）上述结构中，代表氨基的结构式为_________；代表羧基的结构式为_________；
代表肽键的结构式为____________；其中________________、_____________为R基。
（2）上述化合物是由__________种氨基酸组成。
（3）该化合物是由______个氨基酸失去_______分子水形成的，该化合物称为________，
这样的反应叫做___________。水分子中的氧来自于__________，氢来自于___________。
试题答案
一、选择题
1—5CDCDB 6—10CAABC（过氧化氢酶的化学本质属于蛋白质，因此，与双缩脲试剂反应呈现紫色）
11—15CADDD
16—20CDA（一分子丙氨酸、一分子甘氨酸、一分子精氨酸,组成三肽的种类为：3×2×1＝6；假如有无限多的三种氨基酸，组成三肽的种类为：3×3×3＝27） AC
21. C（解析：氨基酸形成蛋白质的过程是一个脱水缩合的过程，通过相邻的氨基酸脱去一分子水、形成肽键而连接起来。因此，在计算氨基酸一条多肽链的分子质量时，仅算出氨基酸的总分子质量是不够的，还要计算出脱去的水的分子质量，两值相减才是多肽链的分子质量。
即：一条多肽链的分子质量＝氨基酸的总分子质量－脱去的水的总分子质量，因此本题的计算过程为：128×50－18×49＝5518。
若为一条肽链时，则脱水数＝肽键数＝ n－1
若为m条肽链时，则脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数 ）
二、填空题
22. 组成蛋白质的氨基酸数目不同 组成蛋白质的氨基酸种类不同
组成蛋白质的氨基酸排列顺序不同 蛋白质的空间结构不同
23. （1）—NH2，—COOH，—CO—NH—，—CH3，—CH2OH
（2）两 （3）3 2 三肽 脱水缩合—COOH，—NH2和—COOH
分析：（1）考查氨基酸的结构通式。
（2）氨基酸的种类是由R基决定的，根据R基结构可以数出有2种氨基酸。
（3）要知道构成该化合物的氨基酸的数目，应首先找到肽键（—CO—NH—）的位置，从图中可以看出有3个氨基酸通过2个肽键连接，肽的命名和构成该化合物的氨基酸的数目相同，因此该化合物称为三肽。脱水缩合时前一个氨基酸的—COOH提供羟基（—OH），后一个氨基酸的—NH2提供氢（—H），“—OH”和“—H”结合生成水。