第2章组成细胞的分子

第2章组成细胞的分子【题型1检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质】【题型2蛋白质的相关计算】【题型3组成细胞的分子综合题】【题型1检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质】【紧扣教材】．1.检测生物组织中的糖类：原理:斐林试剂+还原糖→砖红色沉淀操作需要注意：（1）斐林试剂需现配现用，等量混匀，反应需要水浴加热。（2）常见的还原糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖等。2.检测生物组织中的脂肪：原理：脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色操作需要注意：（1）脂肪的检测是唯一使用显微镜的试验（2）脂肪的检测是唯一使用酒精的试验3.检测生物组织中的脂肪：原理：蛋白质+双缩脲试剂→紫色操作需要注意：（1）先加入双缩脲试剂A液(0.1g/mL的NaOH溶液)1mL摇匀，再加入双缩脲试剂B液(0.01g/mL的CuSO4溶液)4滴，摇匀。【特别提醒】1.实验材料的选择原则：色浅或无色，有关物质含量丰富2.斐林试剂与双缩脲试剂的比较试剂斐林试剂双缩脲试剂甲液乙液A液B液成分及其浓度0.1g/mLNaOH0.05g/mLCuSO40.1g/mLNaOH0.01g/mLCuSO4添加顺序甲、乙等量混匀立即使用先加A液1mL，摇匀；再加B液4滴，摇匀反应条件50~65℃水浴加热不需加热，摇匀即可反应现象浅蓝色→棕色→砖红色沉淀紫色【例1】下列关于检测生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的相关叙述，正确地是（）A．可以用甘蔗作为检测生物组织中还原糖的实验材料B．用质量浓度为的苏丹Ⅲ染液鉴定脂肪时不需要加热C．斐林试剂检验葡萄糖时需先加NaOH溶液，再加CuSO4溶液D．脂肪鉴定实验中体积分数为50%酒精的作用是溶解组织中的脂肪【答案】B【分析】某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。糖类中的还原糖，如葡萄糖，与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。因此，可以根据有机物与某些化学试剂所产生的颜色反应，检测生物组织中糖类、脂肪或蛋白质的存在。【详解】A、甘蔗中主要是蔗糖，蔗糖不属于还原糖，故不可以用甘蔗作为检测生物组织中还原糖的实验材料，A错误；B、脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色，用苏丹Ⅲ染液鉴定脂肪时不需要加热，B正确；C、葡萄糖是还原糖，可用斐林试剂检验。步骤是：NaOH溶液与CuSO4溶液混合后加入待测溶液中，在水浴加热的条件下，观察是否有砖红色沉淀产生，C错误；D、脂肪鉴定实验中体积分数为50%酒精的作用是洗去浮色，D错误。故选B。【变式11】（多选题）实验材料及试剂的选择是实验成功的关键。下列有关实验材料及试剂使用的叙述，正确的是（

）A．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定豆浆中的蛋白质B．不能用斐林试剂来检验麦芽糖是否被分解成葡萄糖C．白萝卜中的葡萄糖最好选用苏丹III染液来鉴定D．淀粉不能用于进行还原糖的鉴定【答案】ABD【分析】生物组织中化合物的鉴定：（1）斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色（沉淀）。斐林试剂只能检验生物组织中还原糖（如葡萄糖、麦芽糖、果糖）存在与否，而不能鉴定非还原性糖（如淀粉）。斐林试剂是由甲液（质量浓度为氢氧化钠溶液）和乙液（质量浓度为硫酸铜溶液）组成，用于鉴定还原糖，使用时要将甲液和乙液混合均匀后再加入含样品的试管中，且需水浴加热。（2）蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应；双缩脲试剂由A液（质量浓度为氢氧化钠溶液）和B液（质量浓度为硫酸铜溶液）组成，用于鉴定蛋白质，使用时要先加A液后再加入B液。（3）脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色。【详解】A、可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定豆浆中的蛋白质，因为斐林试剂的甲液和双缩脲试剂的A液是相同的，且斐林试剂的乙液经过稀释后可制成双缩脲试剂B液，A正确；B、麦芽糖具有还原性，其水解产物葡萄糖也是还原糖，因此不可用斐林试剂检验麦芽糖是否水解生成了葡萄糖，B正确；C、白萝卜中的脂肪可以选用苏丹Ⅲ染液来鉴定，其中的葡萄糖需要用斐林试剂来鉴定，C错误；D、淀粉不具有还原性，不能作为还原糖鉴定的材料，D正确。故选ABD。【变式12】根据以下实验内容回答问题：①生物组织中还原糖的检测②检测花生子叶细胞内的脂肪颗粒③生物组织中蛋白质的检测④生物组织中淀粉的检测(1)在上述实验过程中，必须借助显微镜才能完成的是（填序号），使用染液，能观察到色的颗粒；必须经水浴加热的是（填序号），所用的试剂名称是，加热过程中颜色变化是。(2)请选择在实验①中所用的试剂和方法（填序号）。①0．1g/mLNaOH②0．1g/mLNaCl③0．01g/mLCuSO4④0．05g/mLCuSO4⑤分别使用⑥混合后再使用实验②使用体积分数为50%的酒精，作用是。【答案】(1)②苏丹III橘黄①斐林试剂蓝色变成砖红色(2)①④⑥(3)洗去浮色【分析】①斐林试剂是由甲液（0.1g/mLNaOH）和乙液（0.05g/mLCuSO4）组成，用于鉴定还原糖；使用时要将甲液和乙液混合均匀后再加入含样品的试管中，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色（沉淀）。②双缩脲试剂由A液（0.1g/mLNaOH）和B液（）组成，用于鉴定蛋白质；使用时，需要先加A液，混合后再加入B液，且加入B液的量要少。蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。③脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。④淀粉遇碘液变蓝色，因此可以用碘液来检验食物中是否含有淀粉。【详解】（1）在上述实验过程中，②检测花生子叶细胞内的脂肪颗粒实验必须借助显微镜才能完成；脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色。①还原糖鉴定需使用斐林试剂，必须经水浴加热才能由蓝色变为砖红色沉淀。（2）①生物组织中还原糖的检测，所用的试剂是斐林试剂由甲液（0.1g/mLNaOH）和乙液（0.05g/mLCuSO4）组成，应该将甲液和乙液等量混合均匀后再使用，且需要水浴加热，故选①④⑥。（3）实验②检测花生子叶细胞内的脂肪颗粒，在该实验中，使用体积分数为50%的酒精的作用是洗去浮色，便于观察。【变式13】某同学分别按下表进行三组实验：组别材料实验试剂及条件观察内容A浸泡过的花生种子清水、苏丹Ⅲ染液、酒精细胞中着色的小颗粒B苹果匀浆斐林试剂、50~65℃水浴加热组织样液颜色变化C豆浆？组织样液颜色变化将上述各组实验材料按表中实验条件进行相关处理后，将A组制成临时装片，放在显微镜下观察，分析回答：(1)进行A组实验时，使用酒精的浓度及作用是，其中，该组细胞中着色小颗粒的颜色是。(2)B组实验中，使用斐林试剂时应注意NaOH与CuSO4溶液要使用，现用现配。若将苹果匀浆换成蔗糖溶液并按正确操作做上述B组实验，结果是溶液颜色呈现色。(3)在C组实验中，检验豆浆中蛋白质的试剂是，呈现色。(4)已知蔗糖酶（蛋白质）能催化蔗糖水解，某实验小组为探究乙醇（酒精）能否使蛋白质变性，可以参考组别（填“A”或“B”或“C”）的试剂及条件设计实验。【答案】(1)体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色橘黄色(2)等量混合均匀蓝(3)双缩脲试剂紫(4)B【分析】生物组织中化合物的鉴定：（1）斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色（沉淀）。斐林试剂只能检验生物组织中还原糖（如葡萄糖、麦芽糖、果糖）存在与否，而不能鉴定非还原性糖（如淀粉）。（2）蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。（3）脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色。（4）淀粉遇碘液变蓝。【详解】（1）A组实验中，花生富含脂肪，脂肪检测时使用体积分数为50%的酒精的作用是洗去浮色。脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色。（2）B组实验中，苹果匀浆富含还原糖，与斐林试剂发生化学反应，产生砖红色沉淀，斐林试剂是的NaOH溶液（A液）和的CuSO4溶液（B液），使用时需要注意NaOH与CuSO4溶液等量混合均匀使用，生成Cu（OH）2，现配现用，且需要水浴加热；由于蔗糖不是还原糖，那么操作做上述B组实验，结果是溶液颜色呈现蓝色。（3）检测蛋白质的试剂是双缩脲试剂，不需进行水浴加热，蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色。（4）蔗糖是非还原糖，而蔗糖被蔗糖酶分解后的产物是还原糖，所以可以使用斐林试剂来检测其是否被分解，可以参考组别B的试剂及条件。【题型2蛋白质的相关计算】【紧扣教材】脱水缩合的过程【核心归纳】①肽键数与氨基酸数目的关系(不考虑链间的肽键)公式1：肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数肽链数(链式结构)公式2：肽键数=氨基酸数=脱去的水分子数(环状结构)②蛋白质中游离氨基和羧基的数目公式3：游离氨基或羧基数目=肽链数+R基团上的氨基或羧基个数(链式结构)公式4：游离氨基或羧基数目=R基团上的氨基或羧基个数(环状结构)③蛋白质相对分子质量的计算在计算蛋白质相对分子质量时，还要考虑蛋白质分子形成过程中是否存在特殊的变化，如二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个H，蛋白质相对分子质量减少2。公式5：蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量脱去的水分子数×18二硫键数×2【例2】二硫键“—S—S”是蛋质中连接两条肽链之间的一种化学键。如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，对其叙述正确的是（）A．该蛋白质至少有280个氨基B．形成该蛋白质的过程中脱去了277个水分子C．该蛋白质至少有2个游离的羧基D．该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定【答案】C【分析】蛋白质结构多样性的原因：构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和多肽盘曲折叠形成的方式以及其形成的空间结构有关。【详解】AC、由图示可知，该蛋白质是由280个氨基酸组成的2条链状肽和1条环状肽，一条肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，因此该蛋白质至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基，A错误，C正确；B、该蛋白质是由280个氨基酸组成的2条链状肽和1条环状肽，则形成该蛋白质的过程中共形成2802=278(个)肽键，即脱去了278个水分子，B错误；D、蛋白质的结构决定其功能，故而该蛋白质的功能是由氨基酸的数量、种类、排列顺序和肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构决定的，D错误。故选C。【变式21】某五十肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是（）A．新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基B．该五十肽水解得到的几种有机物比原五十肽增加了8个氧原子C．若将得到的5个氨基酸缩合成五肽，则有5种不同的氨基酸序列D．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4个H2O【答案】D【分析】分析题图：该五十肽是由50个氨基酸形成的，其中4个丙氨酸分别位于21号、27号、35号和49号，如果脱掉其中的4个丙氨酸，共需要要断裂8个肽键、消耗8分子水（每脱掉一个丙氨酸需断裂2个肽键、消耗2分子水），得到的产物是4条多肽链和5个氨基酸（4个丙氨酸和1个50肽中的第50号氨基酸）。【详解】A、若不考虑R基中的羧基，则4条多肽链至少含有4个羧基，A正确；B、五十肽水解得到1个丙氨酸需打开2个肽键，每个肽键需1个水分子，得到的有机物比原五十肽增加了2个氧原子，题中脱出4个丙氨酸，比原五十肽应该增加了8个氧原子，B正确；C、得到的5个氨基酸中有4个是丙氨酸，则将得到的5个氨基酸缩合成五肽，应有5种不同的氨基酸序列，C正确；D、将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，将脱去3个H2O，D错误。故选D。【变式22】某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是（）A．1、50、50 B．9、42、42C．9、42、8 D．9、50、50【变式23】根据如图化合物的结构分析回答下列问题：(1)该化合物中，⑦表示，该化合物有个氨基；该化合物叫肽(2)该化合物是由个氨基酸失去个水分子而形成的，这种反应叫做。图中代表肽键的编号是。(3)如果图中氨基酸的平均相对分子质量为150，则该化合物的相对分子质量是。【答案】(1)羧基2四(2)43脱水缩合③⑤⑥(3)546【分析】图示所示化合物为多肽链，其中①是氨基，②是R基，③是肽键，④是R基，⑤是肽键，⑥是肽键，⑦是羧基，⑧是R基，⑨是R基。【详解】（1）图示所示化合物为多肽链，其中⑦是羧基（COOH），由题图可知，R基⑧中含有氨基，因此该化合物分子中含有的氨基数=肽链数+R基中含有的氨基数=1+1=2个。该化合物含有4个R基（②④⑧⑨），所以是由4个氨基酸脱去3分子水形成的四肽化合物。（2）该化合物含有4个R基（②④⑧⑨），所以是由4个氨基酸脱去3分子水形成的四肽化合物，这种反应叫脱水缩合。图中代表肽键的编号是③⑤⑥。（3）如果图中氨基酸的平均相对分子质量为150，则该化合物的相对分子质量是150×43×18=546。【题型3组成细胞的分子综合题】【紧扣教材】【核心归纳】1.根据元素的组成确定化合物的名称①C、H、O→糖类、脂肪、固醇②C、H、O、N、P→磷脂、核酸、ATP③C、H、O、N（有的还含有S）→蛋白质2.根据化合物的组成单位确定化合物的名称①相同单体构成→淀粉、纤维素、糖原②不同单体构成→核酸、蛋白质3.根据化合物功能确定化合物的名称①主要的能源物质→糖类②主要的储能物质→脂肪③生命活动的主要承担者→蛋白质④遗传信息的携带者→核酸根据化合物的关系确定化合物的名称【例3】如图1所示的图解表示构成生物体的元素、化合物及其作用，其中a、b、d、e、f代表小分子，A、B、E代表生物大分子，请回答下列问题：(1)若病毒为新冠病毒，则A中含有的五碳糖是。(2)若E是动物细胞中特有的储能物质，则E是，其在人体中主要分布在细胞中。(3)图中物质f表示脂肪，其在动物细胞中因含有而在室温下呈固态，并且由于含能量多而且占体积小，被生物体作为长期储备能源的物质。(4)两个物质b通过的方式结合在一起构成了图2所示化合物，请在图2中将该物质结构补充完整。【答案】(1)核糖(2)糖原肝脏和肌肉(3)饱和脂肪酸(4)脱水缩合【分析】分析图1：A、B是病毒的组成成分，为蛋白质和核酸，其中A的组成成分是C、H、O、N、P，为核酸，B是蛋白质，a是核酸的基本组成单位核苷酸，b是蛋白质的基本组成单位氨基酸；E是主要的能源物质为糖类且属于大分子，因此是淀粉或糖原，e是基本组成单位葡萄糖；d的功能看属于性激素，性激素属于脂质中的固醇，f的组成元素是C、H、O，可能是脂肪。分析图2：该图是二肽的结构，一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基反应脱去1分子水，形成一个肽键，肽键将氨基酸残基连接形成二肽。【详解】（1）新冠病毒的遗传物质是RMA，RNA的五碳糖是核糖。（2）若E是动物细胞中特有的储能物质，则E是糖原，分为两类，肝糖原和肌糖原，其在人体中主要分布于肝脏和肌肉细胞。（3）动物细胞中的脂肪含有饱和脂肪酸，在室温下呈固态。（4）b为氨基酸，两个氨基酸通过脱水缩合形成肽键构成二肽。肽键的结构式为【变式31】如下图所示，分析细胞内4种重要有机物的组成及功能，回答问题：(1)A一般是指；E在动物细胞中是指，在植物细胞中主要是。(2)F是指；它是由B脂肪酸和甘油形成的，除此之外，脂质还包括和。(3)C是指，G是。【答案】(1)葡萄糖糖原淀粉(2)脂肪磷脂固醇(3)氨基酸蛋白质【分析】由题目图的主要功能入手，可知E为糖类，单体为葡萄糖；F为脂肪，由脂肪酸和甘油构成；G为蛋白质，单体为氨基酸；H为核酸，单体为核苷酸。（1）A和E都能作为能源物质，都为糖类，且A能构成E，则A为葡萄糖，动物细胞中的E为糖原，植物细胞中的E主要为淀粉。（2）F为储能物质，F应为脂肪，脂质包括脂肪、固醇和磷脂。（3）C是结构物质，按题目所述，这4种物质是细胞中4种重要的有机物，则G为蛋白质，C为构成蛋白质的氨基酸。【点睛】本题考查构成细胞的化合物，包括单体多聚体的种类、功能、分布，需对该部分内容熟知。【变式32】韭菜是人们喜爱的一种蔬菜，如图是同学们画出的韭菜细胞中部分元素及其构成的化合物的关系图。其中x、y代表化学元素，a、b、c、d代表不同的有机小分子，A、B、C、D、E代表不同的生物大分子，请据图分析回答：(1)若A为动物特有的储能物质，则A表示的物质是；若A为植物细胞壁的组成成分之一，则A表示的物质是。(2)c是，如果要观察D、E在韭菜根细胞中的分布，在染色之前需使用盐酸水解，从而，加速染色剂进入细胞。物质D可被甲基绿吡罗红染色剂染成，与E相比，D特有的组成成分是。(3)为检测韭菜根细胞的营养物质，同学们将根切成薄片进行实验。某同学将薄片放在载玻片上，滴加少许苏丹Ⅲ染液染色3分钟后又滴加1～2滴体积分数为50%的酒精，目的是，在显微镜下观察到细胞质中脂肪滴的颜色是。【答案】(1)糖原纤维素(2)核苷酸改变细胞膜的通透性绿色脱氧核糖和胸腺嘧啶(3)洗去浮色橘黄色【分析】分析图知：a是葡萄糖，b是氨基酸，c核苷酸，A是多糖，B是蛋白质，C是核酸，D为DNA，E为RNA。【详解】（1）题图中a表示葡萄糖，A表示多糖，糖原是动物细胞中特有的储能物质，故A为糖原；若A为植物细胞壁的组成成分之一，则A表示纤维素。（2）结合题图分析可知，C为核酸，c为核苷酸。欲观察细胞内DNA和RNA的分布，在染色之前需使用盐酸水解，目的是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时也有利于染色质中DNA和蛋白质分开，便于染色。物质D（即DNA）可被甲基绿吡罗红染色剂染成绿色，与E（即RNA）相比，D特有的组成成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶。（3）用苏丹Ⅲ染液染色是为了检测其中是否含有脂肪，染色后滴加体积分数为50%的酒精的目的是洗去浮色，以便在显微镜下观察到细胞质中橘黄色的脂肪滴。【点睛】题目要求对常见有机物的元素组成和基本组成单位，多聚体的关系进行记忆分析，有的题目中会结合有机物在细胞中的分布进行考察，学生要多加以理解记忆。【变式33】以下是生物体内4种有机物的组成与功能关系图，请据图回答：(1)图中甲代表的化学元素是，乙代表的化学元素