通用版年高考生物二轮复习专题一细胞的分子组成基本结构和生命历程第1讲细胞的分子组成教案

第1讲细胞的分子组成[考纲要求]1.蛋白质、核酸的结构和功能(Ⅱ)。2.糖类、脂质的种类和作用(Ⅱ)。3.水和无机盐的作用(Ⅰ)。1．蛋白质(1)分布和摄取①肉、蛋、奶和大豆制品中蛋白质含量丰富，常用作蛋白质鉴定的材料。谷类蛋白质如玉米的蛋白质中缺少必需氨基酸——赖氨酸。②蛋白质在消化道中消化成为各种氨基酸后，才能被人体吸收和利用；蛋白质也可被细胞内溶酶体水解。(2)结构和功能①蛋白质中的化学键除了肽键外，还有氢键、二硫键等。②蛋白质不一定只由一条肽链组成，如胰岛素由2条肽链组成，血红蛋白和抗体由4条肽链组成。③鸡蛋清＋食盐→白色的絮状物，此过程是盐析，蛋白质结构没有发生变化。高温会导致蛋白质空间结构遭到破坏，生物活性丧失，导致蛋白质变性。④蛋白质也可以作为能源物质，但不是主要能源物质。2．核酸(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。细胞生物中含DNA和RNA，核苷酸8种，碱基5种，病毒中含DNA或RNA，核苷酸4种，碱基4种。(2)同一个体的不同体细胞中核DNA、mRNA与蛋白质的关系是：①核DNA相同：不同体细胞都是由一个受精卵通过有丝分裂和细胞分化形成的，所以核DNA相同。②mRNA和蛋白质不完全相同：由于基因的选择性表达，不同细胞表达的基因不完全相同，产生的mRNA、蛋白质也就有所不同。3．糖类和脂质(1)脂肪是细胞内良好的储能物质。多糖也可以储存能量，如植物种子中的淀粉，人和动物体内的糖原。(2)多糖中的纤维素是构成植物细胞细胞壁的主要成分，而原核细胞的细胞壁不含纤维素，因此能否被纤维素酶除去细胞壁，是区分植物细胞和原核细胞的依据之一。1．蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参与O2运输()2．氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基()3．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化()4．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的()5．细胞膜中的磷脂分子由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成()6．细菌等原核生物的核糖体、中心体不含磷脂分子()7．蔗糖是淀粉的水解产物之一，麦芽糖是纤维素的水解产物之一()8．风干种子中结合水与自由水的比值大()9．水不仅是细胞代谢所需的原料，也是细胞代谢的产物，如有氧呼吸、蛋白质与DNA的合成过程中都有水的生成()答案1.×2.√3.√4.×5.×6.×7.×8.√9.√1．蛋白质结构多样性的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目成百上千、排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别；蛋白质多样性的根本原因是基因的多样性。2．吃熟鸡蛋容易消化的原因：高温引起蛋白质不可逆的永久变性失活，使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，肽键更容易和蛋白酶结合，更易水解。3．脂肪作为储能物质比糖类更有优势，是因为脂肪和糖类相比，氧元素比例较低，碳和氢元素比例较高，因此脂肪在氧化分解时比相同质量的糖类耗氧多，产生的能量也多。考点一蛋白质和核酸1．蛋白质的合成与水解氨基酸eq\o(,\s\up7(脱水缩合),\s\do5(水解))多肽链eq\o(,\s\up7(盘曲折叠),\s\do5(变性))蛋白质2．常见蛋白质的功能名称分布功能绝大多数酶细胞内或细胞外催化作用载体蛋白细胞膜运输某些物质如离子、氨基酸等通道蛋白细胞膜水、K＋、Na＋等的运输通道核孔核膜控制细胞核与细胞质的物质交换和信息交流某些激素(如生长激素、胰岛素)内环境中调节生命活动抗体内环境中免疫作用血红蛋白红细胞内主要运输O2和部分CO2糖蛋白细胞膜表面保护、润滑、识别等作用结构蛋白细胞膜、肌细胞等构成细胞和生物体结构的成分考向一蛋白质和核酸的结构和功能分析1．(2019·湖南株洲质检)下列与蛋白质相关内容的描述，正确的是()A．所有生物都具有蛋白质B．生物膜上的蛋白质功能一定是作为载体或者通道蛋白C．蛋白质结构之间的差别一定由氨基酸的R基团不同决定D．控制蛋白质合成的核酸碱基发生改变一定能改变蛋白质的结构答案A解析蛋白质是生命活动的主要承担者，所有生物都具有蛋白质，A正确；生物膜上的蛋白质功能可能是作为载体或者通道蛋白，也可能具有催化功能、识别功能等，B错误；蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲折叠形成的空间结构有关，C错误；由于密码子的简并性，控制蛋白质合成的核酸碱基发生改变不一定改变蛋白质的结构，D错误。2．如图甲所示，物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述中错误的是()A．如果图甲中的a是核糖，则b是组成丙的基本单位B．如果m是胸腺嘧啶(T)，则b是组成乙的基本单位C．在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水D．乙或丙彻底水解的产物是甲答案D解析由题图可知，乙为规则的DNA双螺旋结构，丙为转运RNA。图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是组成丙的基本单位，A正确；T是DNA特有的碱基，所以如果m为T，则b为组成乙的基本单位，B正确；b聚合成乙或丙的过程中，在核苷酸的磷酸基团和相邻核苷酸的五碳糖的羟基之间脱水缩合形成磷酸二酯键，因此产生水，C正确；核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是组成核苷酸的三种化合物：五碳糖、碱基和磷酸，D错误。考向二核酸和蛋白质的相互联系分析3．(2018·全国Ⅰ，2)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是()A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物B．真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶答案B解析真核细胞的染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的，都存在DNA—蛋白质复合物，A正确；原核细胞无成形的细胞核，DNA裸露存在，不含染色体(质)，但是其DNA会在相关酶的催化下发生复制，DNA分子复制时会出现DNA—蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶，若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能为DNA聚合酶，C正确；在DNA转录合成RNA时，需要有RNA聚合酶的参与，故该DNA—蛋白质复合物中含有RNA聚合酶，D正确。归纳总结核酸—蛋白质复合体4．如图表示真核细胞某些结构的主要组成成分(图中字母是元素符号)，下列叙述正确的是()A．结构1功能的复杂程度主要是由图中甲的种类和数量直接决定的B．物质乙、丙的单体分别是氨基酸和核糖核苷酸C．萨顿用类比推理的方法确定了基因在结构2上D．结构2在有丝分裂时会呈现周期性的变化答案D解析图中甲是磷脂，乙是蛋白质，丙是DNA，结构1是生物膜，生物膜的功能复杂程度是由乙的种类和数量直接决定的；物质丙DNA的单体是脱氧核苷酸；萨顿用类比推理的方法提出了基因在染色体上的假说，摩尔根证明了基因在染色体上。考点二糖类、脂质1．糖类2．脂质考向一糖类和脂质的种类和功能分析5．糖类和脂肪都可以作为储能物质，但两者又有区别，糖类是生物体中主要的能源物质，脂肪是细胞内良好的储能物质。糖类中糖原是动物细胞中的储能物质，淀粉是植物细胞中的储能物质。糖类、脂肪和蛋白质都是能源物质。下列有关脂质和糖类的叙述，正确的是()A．脂肪比相同质量的糖类彻底氧化分解产能少B．脂质在核糖体、内质网和高尔基体上合成C．枯枝落叶中的纤维素经微生物分解可产生葡萄糖D．糖原的基本组成单位是蔗糖，与斐林试剂反应呈现砖红色答案C解析脂肪中C、H含量多于糖类，因此脂肪比相同质量的糖类彻底氧化分解产能多，A错误；内质网是脂质的合成场所，B错误；纤维素是由葡萄糖脱水缩合形成的，枯枝落叶中的纤维素经微生物分解可产生葡萄糖，C正确；糖原的基本组成单位是葡萄糖，葡萄糖与斐林试剂反应需水浴加热，呈现砖红色，D错误。6．根据下表相关信息，同质量的脂肪和糖类在氧化分解时会出现差异的相关分析，错误的是()物质各元素比例氧化分解时CO耗氧量释放能量产生的水脂肪75%13%较多较多X糖类44%50%较少较少YA.脂肪和糖类中H的比例分别是12%和6%B．相同质量条件下，脂肪比糖类在氧化分解时耗氧量多C．糖类中O的比例高，因此氧化分解时产生的水为X<YD．脂肪中C、H的比例较高，所以释放的能量较多答案C解析根据表格信息可知，脂肪中C＝75%、O＝13%，因此H＝12%，糖类中C＝44%、O＝50%，因此H＝6%，A正确；糖类和脂肪氧化分解的最终产物都是二氧化碳和水，耗氧量的多少取决于有机物中C、H所占的比例，因为脂肪中C、H的含量高，所以氧化分解时耗氧量多，释放的能量也较多，B、D正确；因为脂肪中C、H比例高，在氧化分解时需要的氧气多，释放的能量多，形成的CO2和H2O也多，所以X>Y，C错误。考向二细胞中化合物的推断7．甲图中①②③④表示不同化学元素所组成的化合物，乙图表示由四个单体构成的化合物。以下说法不正确的是()A．若甲图中的②大量存在于皮下和内脏器官周围等部位，则②是脂肪B．若甲图中④能吸收、传递和转换光能，则④可用无水乙醇提取C．乙图中的单体若是氨基酸，则该化合物彻底水解后的产物中氧原子数增加3个D．乙图中若单体是四种脱氧核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物有5种答案D解析甲图中①可表示蛋白质，②可表示糖类、脂肪或固醇，③可表示DNA、RNA、ATP、磷脂等，④可表示叶绿素。②大量存在于皮下和内脏器官周围等部位，则该物质为脂肪，A正确；④为叶绿素，可用无水乙醇提取，B正确；乙图中的单体若是氨基酸，则该四肽彻底水解时肽键断裂，需要消耗3分子水，则水解产物中氧原子数增加3个，C正确；乙图中若单体是四种脱氧核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物有磷酸、脱氧核糖和4种碱基，共6种产物，D错误。归纳总结化合物的推断方法(1)根据元素组成确定化合物的名称(2)根据化合物的功能确定化合物的名称(3)根据化合物的关系确定化合物的名称根据图中所示的关系可推断：A为DNA、B为RNA、C为蛋白质。8．如图是组成生物体的部分大分子化合物与组成它们的化学元素的关系图，下列说法正确的是()A．a、b、c、d、e共有的化学元素是C、H、O、NB．F1、F2、F3……Fn说明蛋白质的结构具有多样性C．①②⑤分别是糖原、淀粉、蛋白质D．③和④的单体是核苷酸答案D解析由图可以判断，①②③④⑤分别为糖原、脂肪、RNA、DNA和蛋白质，其中糖原和脂肪只含有C、H、O三种元素，A、C错误；F1、F2、F3……Fn说明蛋白质的功能具有多样性，B错误；③的单体是核糖核苷酸，④的单体是脱氧核糖核苷酸，D正确。考点三水和无机盐1．水2．无机盐考向一联系实际分析水和无机盐的功能9．生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，正确的是()A．冬季来临时，植物体内自由水与结合水的比值增大导致抗寒性增强B．用Heq\o\al(218)O浇灌植物，不能在植物体内的(CH2O)中检测到放射性C．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢全部来自线粒体中丙酮酸的分解D．细胞在合成ATP以及遗传信息的传递和表达过程中，均有水的产生答案D解析冬季来临时，植物体内自由水含量相对减少，结合水的含量相对增加，即自由水与结合水的比值降低可导致抗寒性增强，A错误；用Heq\o\al(218)O浇灌植物，Heq\o\al(218)O进入植物体后可参与有氧呼吸第二阶段形成C18O2，C18O2参与光合作用暗反应就可以生成(CHeq\o\al(218)O)，B错误；有氧呼吸时，细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸阶段也能产生[H]，并参与有氧呼吸第三阶段生成水，C错误；细胞中ATP合成过程脱水，遗传信息的传递和表达过程中RNA和蛋白质的合成均脱水，D正确。10．美国航天局科学家在加利福尼亚州东部的莫诺湖里发现了一种被称作GFAJ-1的独特细菌，这种细菌能利用剧毒化合物砒霜中的砷来代替磷元素构筑生命分子，进行一些关键的生化反应(在元素周期表中，砷排在磷下方，两者属于同族，化学性质相似)。根据上述材料进行预测，下列说法错误的是()A．GFAJ-1细菌体内含量较多的六种元素可能是碳、氢、氧、氮、砷、硫B．砷元素存在于GFAJ-1细菌细胞膜以及糖类、ATP、DNA和RNA等物质中C．砷对多数生物有毒是因为砷与磷的化学性质相似，它能够“劫持”磷参与的生化反应，制造混乱D．该发现将使人类对生命的认识发生重大改变，拓宽了人类在地球极端环境乃至外星球寻找生命的思路答案B解析生物体内含量较多的六种元素可能是碳、氢、氧、氮、磷、硫，GFAJ-1细菌可以利用砷来代替磷元素构筑生命分子，说明其体内含量较多的六种元素可能是碳、氢、氧、氮、砷、硫，A正确；砷元素可能存在于GFAJ-1细菌细胞膜以及ATP、DNA和RNA等物质中，但不可能出现在糖类中，B错误；题目已经说明“在元素周期表中，砷排在磷下方，两者属于同族，化学性质相似”，因此对多数生物来说，砷有毒是因为砷与磷化学性质相似，它能够“劫持”磷参与的生化反应，制造混乱，C正确；由题干信息可知，本材料“颠覆”了教材的个别说法，使人类对生命的认识发生重大改变，拓宽了人类在地球极端环境乃至外星球寻找生命的思路，D正确。考向二探究水和无机盐功能的实验分析11．(2019·广东珠海一模)用不同水温的溶液培养水稻，一段时间后检测溶液中各离子浓度，结果如下图所示。下列说法错误的是()A．水稻可以吸收多种离子，因为它们对细胞和生物体的生命活动有重要作用B．水稻对不同离子吸收量有差异，可能与细胞膜上相应载体的数量有关C．温度可能是通过影响根部的呼吸速率，从而影响了根部对无机盐的主动运输D．高温和低温都会影响根部对无机盐的吸收，其中对Mg2＋和Ca2＋的吸收影响最大答案D解析根据柱形图可知，水稻可以吸收多种离子，这是由于这些无机盐对细胞和生物体的生命活动有重要作用，A正确；离子的吸收方式为主动运输，该运输方式需要载体蛋白的协助，因此水稻对不同离子吸收量有差异，可能与细胞膜上相应载体的数量有关，B正确；无机盐的吸收方式是主动运输，需要细胞呼吸为其提供能量，温度可影响呼吸酶的活性，故温度可能是通过影响根部的呼吸速率，从而影响了根部对无机盐的主动运输，C正确；由柱形图可知，高温和低温都会影响根部对无机盐的吸收，其中对K＋和SiOeq\o\al(4－,4)的吸收比率明显降低，所以高温和低温对K＋和SiOeq\o\al(4－,4)的吸收影响最大，D错误。12．(2019·全国Ⅲ，29)氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。请回答下列问题：(1)植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是________，在细胞核中合成的含氮有机物是________，叶绿体中含氮的光合色素是__________。(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NHeq\o\al(＋,4))和硝态氮(NOeq\o\al(－,3))。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)的吸收具有偏好性(NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。答案(1)蛋白质核酸叶绿素(2)实验思路：配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源)，用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)剩余量。预期结果和结论：若营养液中NOeq\o\al(－,3)剩余量小于NHeq\o\al(＋,4)剩余量，则说明作物甲偏好吸收NOeq\o\al(－,3)；若营养液中NHeq\o\al(＋,4)剩余量小于NOeq\o\al(－,3)剩余量，则说明作物甲偏好吸收NHeq\o\al(＋,4)。解析(1)植物细胞内的含氮有机物有蛋白质、磷脂、ATP、核酸等，其中在核糖体上合成的为蛋白质，在细胞核中合成的是DNA和RNA，植物叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中含氮的光合色素是叶绿素。(2)本实验的目的是验证作物甲对硝酸铵中的NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)的吸收具有偏好性，因变量是作物甲对二者的吸收量，因此可将生理状态相同的若干作物甲培养在适宜浓度的以硝酸铵为唯一氮源的营养液中，在适宜条件下培养一段时间，并测定实验后营养液中的NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)的浓度，最后进行比较，如果实验后营养液中的NHeq\o\al(＋,4)的浓度低于NOeq\o\al(－,3)，则说明作物甲对硝酸铵中的NHeq\o\al(＋,4)的吸收具有偏好性；反之，则说明作物甲对硝酸铵中的NOeq\o\al(－,3)的吸收具有偏好性。1．下列关于食品安全问题的探究实验设计，正确的是()选项探究主题实验试剂预期实验结果结论A某“色拉油”是否含有脂肪苏丹Ⅲ染液被检测液体出现橘黄色不含有脂肪，但可能含有固醇B某“早餐奶”是否含有蛋白质双缩脲试剂被检测液体出现砖红色含有蛋白质，但含量少于淀粉C某“奶片”是否添加淀粉碘液被检测液体出现蓝色含有淀粉，不含有蛋白质D某“无糖”饮料中是否含有葡萄糖斐林试剂被检测液体出现砖红色一定含有还原糖，但不一定是葡萄糖答案D解析苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，结论中“不含有脂肪”的说法错误，A项错误；双缩脲试剂与蛋白质反应呈紫色，“被检测液体出现砖红色”的预测错误，B项错误；被检测液体出现蓝色，只能证明其中含有淀粉，但不能证明不含有蛋白质，C项错误；斐林试剂与还原糖反应，经水浴加热可以产生砖红色沉淀，但出现砖红色只能证明被检测液体中有还原糖的存在，而不能证明一定是葡萄糖，D项正确。2．Ca2＋泵是细胞膜上重要的载体蛋白，由1100个氨基酸组成。下列关于Ca2＋泵的描述错误的是()A．Ca2＋泵的合成场所是核糖体B．Ca2＋泵合成的直接模板是控制该分子的基因模板链C．高温会破坏Ca2＋泵的空间结构，进而影响其正常功能D．Ca2＋泵的分子中氧原子和氢原子均多于1100个答案B解析Ca2＋泵是细胞膜上重要的载体蛋白，蛋白质的合成场所是核糖体，合成的直接模板是mRNA，A正确，B错误；高温会破坏蛋白质的空间结构，进而影响其正常功能，C正确；Ca2＋泵是细胞膜上重要的载体蛋白，由1100个氨基酸组成，则该蛋白质至少含有的氧原子数＝1100个氨基酸中至少含有的氧原子总数－脱去水分子数＝1100×2－(1100－肽链数)＝1100＋肽链数，至少含有的氢原子数＝1100个氨基酸中至少含有的氢原子总数－脱去水分子数×2＝1100×4－(1100－肽链数)×2＝2200＋肽链数×2，D正确。3．科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去导致酶去折叠的巯基乙醇和尿素，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现核糖核酸酶的活性得以恢复。下列叙述正确的是()A．因为巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质中的肽键，故该酶失去了活性B．该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构C．这个实验证明结构并不一定决定功能D．这个实验说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环境决定的答案B解析使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶，可将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构，说明该酶因空间结构被破坏而导致失去了活性，A错误；蛋白质的空间结构取决于组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序，以及肽链的盘曲、折叠方式，B正确；这个实验证明蛋白质的结构决定其功能，C错误；这个实验说明外界环境可以影响蛋白质的结构，但不能决定其结构，蛋白质结构根本上由DNA决定，D错误。4．在某细胞中存在吸能反应：葡萄糖＋果糖→M。下列有关该反应的叙述，正确的是()A．葡萄糖和果糖都是不能水解的糖B．组成M和酶的元素均为C、H、OC．催化该反应的酶也能催化M的水解D．吸能反应一般与ATP的合成相联系答案A解析葡萄糖和果糖都是单糖，不能水解，A正确；催化葡萄糖和果糖结合形成蔗糖的酶的本质是蛋白质，其组成元素是C、H、O、N等，B错误；催化该反应的酶是合成酶，催化M水解的酶是水解酶，C错误；ATP是细胞生命活动的直接能源物质，吸能反应一般与ATP的水解相联系，D错误。5．下图中A、B、C表示生物大分子，请分析推断并回答有关问题：(1)请依次写出上图中X、Y所代表的元素：X为__________，Y为__________。(2)图中大分子物质A的中文名称是________，其彻底水解产物是_______________________。我们若要观察A在细胞中的分布情况可选用________________染色剂，会有什么颜色变化？_______________________________________________________________________________。(3)B具有多样性，从b分析是由于__________________________________________________。(4)细胞结构Ⅱ的名称是__________，在细胞膜中的存在部位是_________________________。(5)同一个人的肝细胞与骨骼肌细胞相比，A、B是否相同？____________________。为什么？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)N、PN(2)脱氧核糖核酸磷酸、脱氧核糖、碱基吡罗红甲基绿被染成绿色(3)b的种类、数目、排列顺序不同(4)糖蛋白细胞膜的外侧(5)A相同而B不同因为同一个人的肝细胞与骨骼肌细