今天我們來繼續學習細胞中的有機物，同時也将認識到碳元素的重要性。

組成細胞的有機物中，含量最高的便是蛋白質。這裡需要注意一點，這個結論是針對一般細胞而言，某些特化的細胞，如脂肪細胞，其中含量最高的有機物是脂肪。

為什麼蛋白質含量最高呢？打個比方就明白了：如果說一個細胞是一座工廠，那麼糖類和脂肪就相當于存款，DNA就相當于資料，蛋白質就相當于生産機器和建成工廠的一部分建材。蛋白質是生命活動的主要承擔者，從化學角度看，它是目前已知的結構最複雜、功能最多樣的分子。多樣的結構賦予了蛋白質多樣的功能。

讓我們來看看，蛋白質都扮演了哪些角色吧。

我們的頭發、肌肉和指甲等等，主要成分都是蛋白質。許多蛋白質是構成細胞和生物體結構的重要物質，這些蛋白質被稱為結構蛋白。所以說，瘦肉是高蛋白食物——因為它本身就是主要有蛋白質構成的。

我們體内的許多激素，化學本質就是蛋白質，如胰島素、生長激素等。它們在我們體内的量非常少，但卻有着重要的作用：調節機體的生命活動。在選修一（即舊版課本必修三的前半段）中，我們将會詳細地學習人體内部分重要激素的作用。

酶已經進入了我們生活的方方面面：在鮮榨的橙汁中加入果膠酶，可以使國之澄澈清亮；牙膏會以“加入生物酶”作為賣點；工業生産上也有許多用到酶的地方。其實，酶都是由活細胞産生的，絕大多數酶的化學本質都是蛋白質。細胞中的生物化學反應，都離不開酶的催化。

有些蛋白質，是人體内的“搬運工”，它們承擔了運輸物質的功能。如血紅蛋白，為組織帶來氧氣，為組織帶走二氧化碳。

你知道為什麼新冠肺炎痊愈者的血清可以用于治療新冠肺炎嗎？因為，痊愈者體内的免疫系統已經與新冠病毒作過鬥争，分泌出了抗新冠病毒的抗體，這些抗體就可以用于消滅新冠病毒。抗體的化學本質也是蛋白質，它承擔着免疫的功能。

由傷可知，蛋白質承擔着組成細胞與生物體的結構、調節生命活動、催化生化反應、運輸物質、免疫防禦的功能，可以說，細胞的各項生命活動都離不開蛋白質。

為什麼蛋白質能夠承擔如此多的工作呢？這得益于蛋白質的多樣性。為什麼會有千奇百怪各種各樣的蛋白質呢？這還要從蛋白質的組成說起。

蛋白質是生物大分子，生物大分子都是由一個個基本單位組成的，這些基本單位被稱為單體。蛋白質的單體就是氨基酸。蛋白質是由氨基酸脫水縮合形成的肽鍊盤曲折疊形成的，氨基酸是組成蛋白質的基本單位。氨基酸的結構很有特點，總有一個氨基和一個羧基連在同一個碳原子上，“氨基酸”這個名字由此得來。這個碳原子的另外兩個鍵，分别連着一個氫原子和一個R基。這個R基多種多樣，因此氨基酸也多種多樣。人體中，組成蛋白質的氨基酸有21種，這不同種類的氨基酸以不同的順序相連接形成肽鍊、構成一條肽鍊的氨基酸的數目可以變化、肽鍊盤曲折疊的方式也可以變化、組成蛋白質的肽鍊的條數也可以變化。

氨基酸不僅僅隻是合成蛋白質的原料，還有許多别的功能，如腎上腺素和甲狀腺激素就是氨基酸的衍生物，它們可以調節生命活動的進行；谷胱甘肽是三種氨基酸以特殊的方式連接而成，它具有抗氧化的作用。有八種氨基酸是人體無法合成的，它們被稱作必須氨基酸，分别是苯丙氨酸、甲硫氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和缬氨酸。生物是非常精明的，這類氨基酸一般都不會用在需要大量合成的蛋白質中，所以，人體能大量合成的膠原蛋白，其營養程度也就可想而知了。

不同的肽鍊可以通過一些化學作用結合在一起，比如二硫鍵、異肽鍵、氫鍵等。很多蛋白質都是由數條肽鍊折疊形成的，如血紅蛋白等。

由大量氨基酸組成的蛋白質是如此的精巧，以至于一些小小的改變就可能影響蛋白質的功能。如果發生了基因突變，氨基酸序列和蛋白質的空間結構就可能發生改變，就可能影響蛋白質的正常功能。鐮刀型細胞貧血症就是一個例子，血紅蛋白β鍊第六位的谷氨酸被缬氨酸所代替，形成了異常的血紅蛋白，導緻了紅細胞貧血症的發生。

在極端的理化條件下，如高溫、強酸強堿、酒精等，蛋白質的空間結構也會發生改變，這被稱為蛋白質的變性。因此，塗抹酒精可以達到消毒的目的。

蛋白質的結構極其複雜，是什麼指導了細胞進行如此精巧的合成過程？答案是核酸。核酸，顧名思義，是從細胞核中提取的具有酸性的物質。它主要分布在細胞核中。

核酸包括兩大類，一類是脫氧核糖核酸，簡稱DNA；一類是核糖核酸，簡稱RNA。真核細胞的DNA主要分布于細胞核中，在線粒體和葉綠體中也有少量分布，原核細胞的DNA主要分布在拟核區域；RNA主要分布在細胞質中。

核酸和蛋白質一樣都是生物大分子，核酸的單體是核苷酸。不同氨基酸間的主要區别體現在R基上，而不同核苷酸間的區别主要體現在堿基上。脫氧核糖核苷酸具有鳥嘌呤(G)、腺嘌呤(A)、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）四種堿基，核糖核苷酸與之大同小異，沒有胸腺嘧啶而具有尿嘧啶（U）。一般情況下，在生物體的細胞中，DNA由兩條脫氧核糖核苷酸鍊構成，而RNA由一條核糖核苷酸鍊構成。核酸的四種堿基以不同順序排列，排成長鍊時，可以容納相當多的信息。脫氧核苷酸的排列順序儲存着生物的遺傳信息，而RNA，由于化學性質較不穩定，常作為DNA與蛋白質間的信使。RNA也可以形成酶。在HIV、SARS、新冠病毒中沒有DNA，RNA作為遺傳信息的載體。正因RNA的性質不穩定，它們才可以迅速變異。

核酸是細胞内攜帶遺傳信息的物質，在生物體的遺傳、變異和蛋白質的生物合成中都有着極其重要的作用。關于核酸在這些方面作用的原理，我會在必修二的講解中為大家詳細展開。

通過這兩天對有機物的學習，我們知道了，生物大分子（多糖、蛋白質、核酸）都是由一個個基本單位（單體）組成的，每個生物大分子都是由單體組成的多聚體。而每一個單體都以若幹個相連的碳原子作為基本骨架，所以，生物大分子也是以碳鍊作為基本骨架的。正是因為碳原子在組成生物大分子中發揮了重大作用，科學家們才說“碳是生命的核心元素”“沒有碳，就沒有生命”

最近網絡上有将有趣的人戲稱為“矽基生物”的潮流，這是怎麼回事呢？我們地球上的生物，由于以碳鍊作為生物大分子的基本骨架，所以是“碳基生物”。碳和矽在化學中是同主族元素，在化學性質上有一定的相似性，因此，在遙遠的外星球，也可能确實存在有矽基生物。将一個人戲稱為“矽基生物”，其實就是在評價他“地球人都做不到你做的事”。

至此，必修一第二章的講解全部結束。下一章中我們将會講解細胞的基本結構，了解細胞膜、細胞器與細胞核，敬請期待。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!