生命分子
基礎水和無機離子是生命的基礎，碳水化合物、脂質、蛋白質和核酸四大類生物分子各有構件與功能；學會本立德、碘液、油漬和雙縮脲等食物試驗，就能憑顏色變化驗出食物所含的成分。
- 水有高比熱容量、是良好溶劑、汽化熱高，這三個特性支撐體溫穩定、物質運輸和散熱。
- 氮、鎂、鈣、鐵等無機離子分量雖少，卻分別是蛋白質、葉綠素、骨骼牙齒和血紅素不可缺少的成分。
- 碳水化合物分單糖、二糖和多糖：葡萄糖直接供能，澱粉和糖原分別是植物與動物的儲能多糖，纖維素構成細胞壁。
文體小知識：科學知識說明文——介紹水、無機離子和四大類生物分子的構件與功能，並示範常用食物試驗的原理，是中四生物的第一課。
§課文原文 Passage
1生物體內含量最多的物質是水，一般佔體重六至七成。水有很多有利生命的特性：它的比熱容量高，吸收或放出大量熱能時溫度只輕微改變，有助身體維持穩定的體溫；它又是良好的溶劑，血液中的養分、廢物和氣體都能溶解其中，方便運輸；加上汽化熱高，蒸發少量汗水已能帶走大量熱量。
2除了水，身體還需要多種無機離子。氮是蛋白質和核酸的重要元素；鎂是葉綠素分子的中央成分，缺鎂的植物葉片會發黃；鈣是骨骼和牙齒的主要成分，發育期間需求特別大；鐵則是紅血球中血紅素的核心，缺鐵時血液運氧能力下降，引致貧血。
3碳水化合物由碳、氫、氧三種元素組成，是飲食中最主要的能量來源。單糖如葡萄糖可以直接被細胞吸收和分解；二糖如麥芽糖和蔗糖由兩個單糖單位組成；多糖則由許多單糖聚合而成，例如植物儲能的澱粉、動物儲能的糖原，以及構成植物細胞壁的纖維素。
4脂質由甘油和脂肪酸組成，不溶於水。相同質量下它儲存的能量約是碳水化合物的兩倍，是高效的儲能物質；皮下脂肪還能減慢散熱、緩衝撞擊保護內臟；磷脂更是構成所有細胞膜的基本材料。蛋白質由氨基酸聚合而成，常見的有二十種，負責生長與修復、催化反應、運輸氧氣和對抗病原體。
5核酸由核苷酸聚合而成，包括 DNA 和 RNA，儲存並傳遞遺傳信息。要驗證食物含有哪類生物分子，可用食物試驗：本立德試驗檢驗還原糖，碘液試驗檢驗澱粉，油漬試驗檢驗脂質，雙縮脲試驗檢驗蛋白質，各以特定的顏色變化作判斷。
1重點摘要 Summary
水和無機離子是生命的基礎，碳水化合物、脂質、蛋白質和核酸四大類生物分子各有構件與功能；學會本立德、碘液、油漬和雙縮脲等食物試驗，就能憑顏色變化驗出食物所含的成分。
2生字卡 Vocabulary
由碳、氫、氧組成的生物分子，包括單糖、二糖和多糖，是生物的主要能量來源。
常見的六碳單糖，是細胞呼吸作用最常用的受質，可直接被消化道吸收。
植物體內的儲能多糖，由大量葡萄糖單位聚合而成，遇碘液呈藍黑色。
動物體內的儲能多糖，主要儲存在肝臟和肌肉，可快速分解補充血糖。
構成植物細胞壁的多糖，人類的消化酶不能分解它，屬膳食纖維。
由甘油和脂肪酸組成、不溶於水的生物分子，用於儲能、保溫和構成細胞膜。
蛋白質的構件單位，常見的有二十種，串連成不同的蛋白質分子。
由氨基酸組成的生物分子，負責生長與修復、催化、運輸和防衛等功能。
由核苷酸組成、儲存遺傳信息的生物分子，包括 DNA 和 RNA。
檢驗還原糖的食物試驗：與本立德溶液一同加熱，出現磚紅色沉澱即屬陽性。
3逐步講解 Steps
- 第一步：水——生命的介質水是細胞內含量最多的物質，它的三個特性直接支撐生命活動。第一，比熱容量高，吸收或放出大量熱能時溫度只輕微改變，所以體溫不會隨環境大幅波動。第二，水是良好的溶劑，養分、代謝廢物和氣體都能溶在血液中運輸。第三，汽化熱高，蒸發少量汗水已能帶走大量熱。舉個例子：劇烈運動後皮膚出汗，汗水蒸發時把體內的熱帶走，正是利用水的汽化熱散熱。
- 第二步：無機離子的角色無機離子需要的分量不多，卻是維持生命不可缺少的元素。氮是氨基酸和核苷酸的重要成分，缺少氮植物便無法合成蛋白質；鎂位於葉綠素分子中央，缺鎂時葉片因葉綠素不足而發黃；鈣令骨骼和牙齒堅硬，發育中的兒童需求量大；鐵是血紅素的核心，缺鐵時血液運氧能力下降，造成貧血。舉個例子：深綠色蔬菜含豐富鎂質，均衡飲食可同時補充多種無機離子。
- 第三步：單糖與二糖碳水化合物按分子大小分為三類。單糖是最小的單位，例如葡萄糖和果糖，分子細小、易溶於水，可以直接穿過細胞膜被吸收，也是呼吸作用最先分解的物質。二糖由兩個單糖結合而成，例如麥芽糖由兩個葡萄糖組成，蔗糖由一個葡萄糖和一個果糖組成。舉個例子：食糖進入消化道後，會被酶分解成葡萄糖和果糖，才被腸壁吸收進入血液。
- 第四步：多糖——儲能與結構多糖由成百上千個單糖單位聚合而成，分子龐大、不易溶解，適合長期儲存能量或構成結構。澱粉是植物的儲能多糖，米飯和馬鈴薯含量豐富；糖原是動物的儲能多糖，主要藏在肝臟和肌肉，可以快速分解補充血糖；纖維素則構成植物細胞壁，給細胞機械支撐，人類雖不能消化它，但它作為膳食纖維有助腸道蠕動。舉個例子：運動員賽前進食大量米飯，就是為了填滿肌肉的糖原儲備。
- 第五步：脂質脂質由甘油和脂肪酸組成，種類包括脂肪、油和磷脂。相同質量下，脂質儲存的能量約是碳水化合物的兩倍，是高效的儲能物質；皮下脂肪導熱慢，能減少體熱散失，並緩衝外來撞擊保護內臟；磷脂則因同時具親水和疏水部分，成為所有細胞膜的基本骨架。舉個例子：企鵝和海豹皮下有厚厚的脂肪層，在冰冷的海水中仍能保持體溫，靠的正是脂肪的保溫功能。
- 第六步：蛋白質與核酸蛋白質由氨基酸串連而成，常見的氨基酸有二十種，不同排列組成千萬種蛋白質，分別負責生長與修復組織、催化反應（酶）、運輸氧氣（血紅素）和對抗病原體（抗體）。核酸包括 DNA 和 RNA，由核苷酸聚合而成，儲存遺傳信息並指導蛋白質的合成。舉個例子：肌肉組織的構成和修補大量依賴蛋白質，所以發育期和運動後的飲食都要有充足蛋白質。
- 第七步：四種常用食物試驗食物試驗是中四生物的基本技能，各試驗的對象和陽性結果必須分清楚：本立德試驗加熱後出現磚紅色沉澱，代表含還原糖；碘液試驗由棕黃色轉為藍黑色，代表含澱粉；油漬試驗在紙上留下半透明漬，代表含脂質；雙縮脲試驗轉為紫色，代表含蛋白質。舉個例子：把鮮奶分別做四個試驗，會發現奶同時含蛋白質、脂質和還原糖（乳糖），可見一種食物往往含多類生物分子。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題：同學把饅頭碎屑和鮮奶分別進行食物試驗，結果如下：饅頭懸液加碘液轉為藍黑色，與本立德溶液一同加熱無沉澱；鮮奶加雙縮脲溶液轉為紫色，滴在紙上留下半透明漬，與本立德溶液一同加熱出現磚紅色沉澱。試指出兩種食物所含的生物分子，並寫出每項判斷的理據。
- 饅頭加碘液轉藍黑色：碘液試驗的陽性結果，證明饅頭含澱粉。
- 饅頭與本立德溶液加熱後無磚紅色沉澱：本立德試驗屬陰性，證明饅頭不含還原糖（澱粉本身不是還原糖）。
- 鮮奶加雙縮脲溶液轉紫色、滴在紙上留下半透明漬：分別是雙縮脲試驗和油漬試驗的陽性結果，證明鮮奶含蛋白質和脂質。
- 鮮奶與本立德溶液加熱出現磚紅色沉澱：本立德試驗屬陽性，證明鮮奶含還原糖（乳糖）。
- 答案：饅頭含澱粉（碘液轉藍黑色），但不含還原糖；鮮奶同時含蛋白質（雙縮脲轉紫色）、脂質（半透明漬）和還原糖（本立德試驗出現磚紅色沉澱）。答資料題時，要同時寫出試驗名稱、觀察到的結果和結論三項，才得滿分。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1碳水化合物、脂質和蛋白質三類生物分子，各由哪些構件組成？
Q2動物和植物分別用哪種多糖儲存能量？
Q3把碘液加到薯蓉上轉為藍黑色，說明什麼？
Q4為什麼水的高汽化熱對人體散熱很重要？
Q5某食物溶液加入雙縮脲溶液後轉為紫色，可得出什麼結論？
8重點回顧 Recap
- 水有高比熱容量、是良好溶劑、汽化熱高，這三個特性支撐體溫穩定、物質運輸和散熱。
- 氮、鎂、鈣、鐵等無機離子分量雖少，卻分別是蛋白質、葉綠素、骨骼牙齒和血紅素不可缺少的成分。
- 碳水化合物分單糖、二糖和多糖：葡萄糖直接供能，澱粉和糖原分別是植物與動物的儲能多糖，纖維素構成細胞壁。
- 脂質由甘油和脂肪酸組成，儲能效率高，並有保溫和構成細胞膜的功能；蛋白質由二十種氨基酸組成，負責生長修復等多種功能。
- 四大食物試驗要配對準確：本立德驗還原糖（磚紅沉澱）、碘液驗澱粉（藍黑色）、油漬驗脂質（半透明漬）、雙縮脲驗蛋白質（紫色）。