师：今天我们来进行人教版高中生物学必修一第二章组成细胞的分子一轮复习。本节复习目标主要有两个：一是通过知识框架将本章知识整合串联，形成知识网络；二是回顾以下知识，深化生命的物质观：水和无机盐的作用；蛋白质和核酸的结构与功能；糖类和脂质的种类和作用；生物大分子以碳链作为骨架。组成细胞的分子是细胞的物质基础。从元素水平看，生物界与非生物界在种类上具有统一性，在含量上具有差异性。从分子水平看，组成细胞的分子分为有机物和无机物，无机物又分为水和无机盐。
首先回顾水的存在形式和功能。细胞中的水以两种形式存在，即结合水和自由水。与细胞内其他物质结合的是结合水，其功能是构成细胞结构的重要部分。大部分能自由流动的水是自由水，自由水是细胞内良好的溶剂，参与许多生物化学反应，为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢废物。结合水和自由水在一定条件下可相互转化。
正常情况下，细胞内自由水与结合水比值大，新陈代谢旺盛，但抗逆性差；比值小，新陈代谢缓慢，但抗逆性强。比如将种子晒干，减少自由水含量，降低代谢水平，便于储藏。北方冬小麦在冬天来临前，自由水比例逐渐降低，结合水比例逐渐上升，避免因气温下降，自由水过多结冰损害自身。
无机盐也属于无机物，细胞中的无机盐主要以离子形式存在。虽含量少，但对生物体作用重大。无机盐可组成复杂化合物，如镁离子构成叶绿素，铁离子构成血红素。无机盐还能维持细胞和生命体的生命活动，对哺乳动物来说，钙离子过高会导致肌无力，过低会导致抽搐。同时，无机盐对维持细胞和生命体正常的渗透压、酸碱平衡很重要。细胞主要通过主动运输吸收无机盐。
细胞的有机物分为脂质、糖类、核酸和蛋白质。脂质又分为脂肪、磷脂和固醇。脂肪是良好的储能物质，还有保温、缓冲、减压作用。磷脂是生物膜的重要成分。固醇分为三类，其中胆固醇是构成动物细胞膜的主要成分，还参与脂质运输；在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中，磷脂含量丰富；性激素能促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成；维生素D能促进人和动物肠道内对钙和磷的吸收。要注意，脂肪和固醇的组成元素是碳、氢、氧，而磷脂除碳、氢、氧外，还含磷，甚至含氮。
在这些有机物中，糖类中的多糖、核酸以及蛋白质被称为生物大分子，它们以碳链作为骨架。同学们能否根据已有知识，将相关填空补充完整呢？蛋白质是生命活动的主要承担者，其单体是氨基酸。葡萄糖构成的生物大分子是多糖，像淀粉、糖原是储能物质，纤维素是构成植物细胞壁的成分。核酸是遗传信息的携带者，其单体是核苷酸。
蛋白质功能多样，参与组成细胞结构，如肌肉、头发、羽毛等含有结构蛋白。细胞中绝大多数酶是蛋白质，体现其催化功能。血红蛋白能运输氧气，转运蛋白能运输物质，体现运输功能。胰岛素、胰高血糖素等激素是蛋白质，能调节机体生命活动。抗体、细胞因子能抵抗病菌和病毒等抗原侵害，体现免疫功能。根据作用部位，蛋白质分为胞内蛋白，如血红蛋白、呼吸酶等在细胞内起作用的酶；以及胞外蛋白，如血浆蛋白质、类激素和抗体等。
从蛋白质功能可看出，一切生命活动都离不开蛋白质，它是生命活动的主要承担者。蛋白质组成元素是碳、氢、氧、氮等，这些元素构成蛋白质的基本单位氨基酸。请同学们判断下列物质中哪个是构成蛋白质的氨基酸呢？请先回忆相关知识，尝试写出氨基酸的结构通式。每个氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和羧基连在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和R基。氨基酸的不同在于R基不同，据此可分类。不能在人体内合成的是必需氨基酸，有8种；能在人体内合成的是非必需氨基酸，有13种。蛋白质营养价值高低主要取决于食物蛋白质中必需氨基酸的种类和比例。所以这道题答案是A。把A选项变式，写成这种结构符合组成蛋白质氨基酸的特点。B选项有一个氨基，但缺羧基；C选项虽有氨基和羧基，但没连在同一个碳原子上；D选项有羧基，但缺氨基，所以只有A选项正确。同学们判断时，要注意是否至少有一个氨基和一个羧基，且氨基和羧基连在同一个碳原子上。氨基酸在核糖体上以脱水缩合方式形成多肽。请同学们尝试将脱水缩合过程补充完整。
A代表连接两个氨基酸之间的键——肽键，两个氨基酸脱水缩合形成的化合物叫二肽。三个氨基酸脱水缩合形成的化合物叫三肽，三肽及以上可称为多肽。形成二肽脱去的一分子水中，氢原子来自R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的氨基，氧原子来自R1所在氨基酸的羧基。在这个二肽中，氨基或羧基的数目至少各有一个，分别在肽链首端和尾端。用“至少”是因为R基中可能有氨基或羧基。
氨基酸脱水缩合形成肽链是蛋白质一级结构，肽链特定区域有规律折叠形成蛋白质二级结构，此过程有氢键形成。具有二级结构的多肽链借助氢键、二硫键等形成更复杂的三级结构。具有两条或以上三级结构，可形成更复杂的四级结构。蛋白质具有复杂空间结构才有生物活性。由此可见，21种氨基酸能组成多种蛋白质，是因为氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，肽链盘曲折叠方式及形成的空间结构千差万别，蛋白质结构也就不同。
蛋白质结构多样性决定功能多样性，意味着蛋白质结构改变，功能也会改变。蛋白质在某些物理和化学因素作用下，空间结构被破坏，导致理化性质和生物活性丧失，这就是蛋白质变性。每一种蛋白质分子都有与所承担功能相适应的独特结构。正常红细胞中谷氨酸变为缬氨酸，正常血红蛋白就变成异常血红蛋白，红细胞可能变为镰状红细胞，运输氧能力降低。囊性纤维化、阿尔茨海默症、帕金森病等许多疾病与人体内细胞内肽链折叠错误有关。所以，氨基酸序列改变或蛋白质空间结构改变都可能导致功能异常。