2024届高考生物一轮总复习第一单元走近细胞和组成细胞的分子第4讲细胞中的物质在生命活动中的相互关系教师用书

第4讲细胞中的物质在生命活动中的相互关系生命活动是一个复杂的、多种物质综合发挥协调作用的过程。各种物质在生命活动中既有协调配合、消耗转化，又有相互影响、彼此制约。高考命题对这类问题考查频次较高，命题多从结构与功能观角度以细胞的某种物质为纽带，借助新情境材料、结合细胞代谢、基因的表达、个体稳态等知识综合考查。对学生的综合思维、创新应用能力提出了较高要求。1．(2022·湖北高考)水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任，下列有关水在生命活动中作用的叙述，错误的是()A．水是酶促反应的环境B．参与血液中缓冲体系的形成C．可作为维生素D等物质的溶剂D．可作为反应物参与生物氧化过程解析：选C自由水是化学反应的介质，故水是酶促反应的环境，A正确；血液中的缓冲对是由离子组成的，离子溶解在水中才能形成缓冲体系，B正确；维生素D属于脂质，脂质通常不溶于水，C错误；自由水能参与化学反应，故水可作为反应物参与生物氧化过程，D正确。2．(2021·河北高考改编)高盐饮食后一段时间内，虽然通过调节饮水和泌尿可以使细胞外液渗透压回归Na＋摄入前的水平，但机体依旧处于正钠平衡(总Na＋摄入多于排泄)状态。下列叙述错误的是()A．细胞外液渗透压主要来源于Na＋和Cl－B．细胞外液渗透压回归与主动饮水、抗利尿激素分泌增加有关C．细胞内液不参与细胞外液渗透压的调节D．细胞外液渗透压回归但机体处于正钠平衡时，细胞外液总量和体液总量均增多解析：选C细胞外液渗透压的90%以上来源于Na＋和Cl－，A正确；高盐饮食后一段时间内，细胞外液渗透压会升高，机体通过主动饮水和抗利尿激素分泌量的增加降低细胞外液渗透压，从而使细胞外液渗透压回归Na＋摄入前的水平，B正确；细胞内液可以与细胞外液相互交换成分，因此，细胞内液参与细胞外液渗透压的调节，C错误；细胞外液渗透压回归但机体处于正钠平衡时，通过调节饮水和泌尿可以使细胞外液渗透压回归Na＋摄入前的水平，饮水和抗利尿激素分泌量增加可以使细胞外液总量增多，体液由细胞外液和细胞内液组成，故体液的总量也会增多，D正确。3．(2021·河北高考)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素(12g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素(12g·m－2)，同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。生理指标对照组施氮组水＋氮组自由水/结合水6.26.87.8气孔导度/(mmol·m－2.s－1)8565196叶绿素含量/(mg·g－1)9.811.812.6RuBP羧化酶活性/(μmol·h－1·g－1)316640716光合速率/(μmol·m－2·s－1)6.58.511.4注：气孔导度反映气孔开放的程度。回答下列问题：(1)植物细胞中自由水的生理作用包括________________________________________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的______________，提高植株氮供应水平。(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与______离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动____________两种物质的合成以及________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到______分子上，反应形成的产物被还原为糖类。(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是______________________________________________________________________________________________________________________。解析：(2)参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、O、N、Mg，其中氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，在反应过程中，水光解产生NADPH和O2，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，其中ATP和NADPH两种物质含有氮元素；暗反应包括CO2的固定和C3的还原两个过程，其中RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到C5(RuBP)分子上，反应形成的C3被还原为糖类。(3)分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使叶肉细胞固定CO2的效率增大，植物有足量的CO2供应，从而增加了光合速率。答案：(1)细胞内的良好溶剂，能够参与细胞内的许多生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和代谢废物主动吸收(2)镁ATP和NADPH水C5(或RuBP)(3)气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使叶肉细胞固定CO2的效率增大知能集成(一)水、无机盐与细胞代谢及稳态调节eq\a\vs4\al()整合知识·形成系统思维1．水与细胞代谢2．水和无机盐与稳态的调节(1)人体水平衡调节。(2)无机盐及其在稳态中的作用。综合训练·强化迁移应用题组一水、无机盐与细胞代谢1.下列对图中曲线Ⅰ、Ⅱ的叙述，正确的是()A．在种子成熟过程中，Ⅱ可表示自由水含量变化，Ⅰ表示干重变化B．在人体生命活动中，如果Ⅱ表示红细胞运氧量，那么Ⅰ可表示细胞内某种含铁元素的大分子化合物的变化C．对越冬植物来说，Ⅰ表示越冬前细胞液浓度变化，Ⅱ可表示抗冻能力变化D．如果Ⅱ表示植物细胞内结合水含量的变化，Ⅰ就可表示该生物抗逆性强度的变化解析：选A在种子成熟过程中，自由水减少，干重增加，故Ⅱ可表示自由水含量变化，Ⅰ表示干重变化，A正确；在人体生命活动中，如果Ⅱ表示红细胞运氧量，那么Ⅰ不可表示红细胞内含铁元素的大分子化合物——血红蛋白的变化，B错误；对越冬植物来说，细胞液浓度增加，抗冻能力增加，C错误；植物细胞内结合水含量越低，其抗逆性越弱，D错误。2．氮肥是指以氮为主要成分，可为植物提供氮素营养的肥料。下列相关叙述正确的是()A．施用氮肥的目的是给植物的生长提供物质和能量B．根细胞吸收的氮可用于合成蛋白质和淀粉等物质C．氮肥施用过多可能会使植物根细胞失水，导致植株萎蔫D．土壤缺氧时，植物根细胞不能主动吸收含氮的无机盐答案：C题组二水、无机盐与稳态调节3．水、无机盐等对于维持人体内环境稳态具有重要作用。下列叙述错误的是()A．呕吐、腹泻的病人，需及时补充葡萄糖盐水B．过量饮水导致细胞内液渗透压升高，需脱水治疗C．缺钙引起的肌肉抽搐，可通过增加户外活动、合理膳食得到改善D．铁摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，需适量补铁解析：选B过量饮水会导致细胞吸水，引起细胞内液渗透压降低，B错误。4．下列有关人体内水和无机盐的叙述，正确的是()A．当人体饮水不足时，下丘脑分泌的抗利尿激素减少B．急性肠炎患者脱水时，常见的治疗方法是及时注射葡萄糖水C．组成细胞外液的无机盐中，K＋和Cl－的含量占明显优势D．血浆的pH维持相对稳定与HCOeq\o\al(－,3)、H2CO3等物质有关解析：选D当人体饮水不足时，下丘脑分泌的抗利尿激素将增多，A错误；急性肠炎患者脱水时会丢失大量的水分和无机盐，所以需要及时补充水分，同时也需要补充体内丢失的无机盐，输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法，B错误；组成细胞外液的无机盐中，Na＋和Cl－的含量占明显优势，C错误；血浆的pH之所以能维持相对稳定，与它含有HCOeq\o\al(－,3)、H2CO3等物质有关，D正确。知能集成(二)模型法分析蛋白质与核酸的相互关系eq\a\vs4\al()整合知识·形成系统思维1．蛋白质与核酸的关系模型及解读①图1中由A、B、C三种大分子之间的关系可推断A为DNA、B为RNA、C为蛋白质，甲是DNA复制、乙是转录、丙是翻译；单体a、b、c分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸；元素X为N、P，Y为N②染色体的主要成分是DNA和蛋白质，核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，因此图2中甲、乙、丙分别是DNA、RNA和蛋白质，a是核苷酸，b是氨基酸2．有关蛋白质与核酸关系的两个链接(1)与基因表达的链接。①分析此类问题要借助基因表达中遗传信息的流动，明确DNA、RNA和蛋白质的关系：②解答此类问题要明确蛋白质和核酸的元素组成，此外还要明确染色体、核糖体及常见病毒的化学组成：染色体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P核糖体→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、PT2噬菌体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P等eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(烟草花叶病毒,艾滋病病毒,禽流感病毒))→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、P等(2)与细胞分化的链接。由于基因的选择性表达，同一个体的不同体细胞中核DNA相同，mRNA和蛋白质不完全相同，tRNA基本相同。3．归纳生物体中的核酸—蛋白质复合体eq\a\vs4\al()综合训练·强化迁移应用1.如图中甲、乙、丙表示生物大分子，①②③表示生理过程。下列分析错误的是()A．a、b、c共有的元素为C、H、O、NB．a与b的区别只是含有的五碳糖不同C．通过②③过程核酸控制蛋白质的合成D．同一生物不同细胞中的丙有差异解析：选B分析题图可知，甲代表DNA，乙代表RNA，丙代表蛋白质，①代表DNA的复制，②代表转录，③代表翻译。单体a是脱氧核苷酸，单体b是核糖核苷酸，单体c是氨基酸。a与b的区别除了五碳糖不同外，碱基种类上也有差别，B错误。2．下图表示中心法则，下列有关叙述正确的是()A．过程①～⑦都会在人体的遗传信息传递时发生B．人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中，产物都是mRNAC．过程③存在A—U、C—G、T—A三种碱基配对方式D．过程⑤有半保留复制的特点，过程⑥发生在核糖体上解析：选C在正常人体细胞中不会发生⑦逆转录、⑤RNA复制过程，A错误；人体细胞内的过程③为转录，主要发生在细胞核中，产物有mRNA、rRNA和tRNA，B错误；过程③为转录，即DNA转录为RNA，存在A—U、C—G、T—A三种碱基配对方式，C正确；由于RNA一般为单链，过程⑤RNA的复制没有半保留复制的特点，DNA的复制有半保留复制的特点，过程⑥翻译发生在核糖体上，D错误。知能集成(三)种子形成和萌发时物质的变化eq\a\vs4\al()整合知识·形成系统思维1．种子与水2．种子与有机物及检测3．种子萌发时吸水和呼吸方式的变化曲线分析4．种子与相关植物激素种子休眠脱落酸比例上升→代谢减慢种子萌发赤霉素、细胞分裂素比例上升→代谢增强eq\a\vs4\al()综合训练·强化迁移应用1．下图甲和图乙分别表示油菜种子在发育和萌发过程中糖类和脂肪的变化曲线。下列分析正确的是()A．种子形成时，脂肪水解酶的活性很高B．种子萌发时，脂肪转变为可溶性糖，说明可溶性糖是种子生命活动的直接供能物质C．质量相等的可溶性糖和脂肪，所储存的能量脂肪多于糖D．种子发育过程中，由于可溶性糖更多地转变为脂肪，种子需要的氮元素增加解析：选C种子形成过程中，可溶性糖逐渐转化为脂肪，脂肪水解酶的活性较低，A错误；种子萌发时，脂肪转变为可溶性糖，种子生命活动的直接供能物质是ATP，B错误；种子发育过程中，可溶性糖更多地转变为脂肪，脂肪的组成元素是C、H、O，故不会导致种子需要的氮元素增加，D错误。2．如图1表示某油料植物的种子成熟过程中脂肪、淀粉和可溶性糖含量的变化，将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检测萌发种子(含幼苗)的干重，结果如图2所示。回答下列问题：(1)据图1可知，种子成熟过程中有机物的主要变化是____________________________________。(2)为了观察种子中的脂肪，常用______染液对种子胚乳切片染色，然后在显微镜下观察，可见______色的脂肪颗粒。(3)图2中在7天之前，导致萌发种子初期干重增加的主要元素是________(填“C”“N”或“O”)。7～10天干重下降的原因是______________________________________________。第11天后，如果要使萌发种子(含幼苗)的干重增加，必须提供的条件是________和__________________。解析：(3)在种子萌发前一段时间干重增加，最可能的原因是脂肪转化为糖类。由于脂肪与糖类相比，其碳、氢比例高，当脂肪转化为糖类时，氧元素增加。第7～10天种子只进行细胞呼吸，不进行光合作用，有机物逐渐减少；第11天后，种子干重的增加只能来源于光合作用。由于种子处于黑暗环境，并且提供的是蒸馏水，因此欲完成光合作用必须提供的条件是光照和所需的矿质元素。答案：(1)可溶性糖和淀粉不断转化为脂肪储存起来(2)苏丹Ⅲ橘黄(3)O该阶段种子只进行细胞呼吸，不进行光合作用，有机物逐渐减少光照所需的矿质元素[课时验收评价]1．下列关于细胞内水和无机盐的叙述，正确的是()A．细胞中的结合水既可以结合和溶解无机盐，也可以运输无机盐B．细胞中大多数无机盐以化合物的形式存在，少数以离子的形式存在C．铜是人体生命活动必需的大量元素，但积累过多会对人体造成危害D．细胞通过细胞膜控制水分和无机盐的进出，以维持细胞正常的渗透压解析：选D细胞中自由水能自由流动，能溶解、运输营养物质和代谢废物，包括无机盐，并参与生化反应，A错误；细胞中无机盐大多数以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在，B错误；铜是人体生命活动必需的微量元素，积累过多会对人体造成危害，C错误；细胞膜具有控制物质进出的功能，细胞通过细胞膜控制水分和无机盐的进出，以维持细胞的渗透压，D正确。2．异色瓢虫是一种对人类有益的变温动物，越冬期间其体内甘油、葡萄糖的含量会增多。下列有关异色瓢虫在越冬期间的推断，错误的是()A．体内甘油、葡萄糖含量增多，可防止冻伤，有利于抗寒B．因气温较低，异色瓢虫有氧呼吸增强，消耗的葡萄糖和氧气增多C．体内自由水与结合水的比值会下降，相关酶活性会变化D．细胞膜的结构特点和功能特性都会不同程度地减弱解析：选B由题意可知，异色瓢虫是一种变温动物，气温降低，异色瓢虫有氧呼吸相关酶的活性降低，呼吸强度会减弱，B错误。3．下图甲、乙、丙、丁代表细胞中的物质或结构，下列分析中错误的是()A．C、H、O、N、P属于组成细胞的大量元素B．甲物质中含有氢键，丙物质中含有特殊的化学键C．乙、丁结构中由C、H、O、N、P组成的化合物种类相同D．甲、乙、丙三种物质或结构参与了丁结构中酶的合成解析：选C乙为核糖体，含有蛋白质和rRNA，其中由C、H、O、N、P组成的化合物是rRNA，丁为叶绿体的类囊体薄膜，含有磷脂和蛋白质，其中由C、H、O、N、P组成的化合物为磷脂，C错误。4．细胞中存在核酸—蛋白质复合物、糖—蛋白质复合物等。科学家运用冷冻电镜可以研究生物大分子复合物的功能。下列叙述不合理的是()A．同一种核酸—蛋白质复合物的存在形态一定相同B．真核细胞的细胞质中存在多种核酸—蛋白质复合物C．细胞毒性T细胞和靶细胞特异性识别与细胞膜上的糖—蛋白质复合物有关D．若冷冻电镜观察到某核酸—蛋白质复合物参与翻译，则该复合物是核糖体解析：选A染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质，染色体和染色质是同一种物质在不同时期的两种不同存在形式，A不合理；真核细胞的细胞质中存在核糖体等多种核酸—蛋白质复合物，B合理；细胞膜上的糖蛋白与细胞的特异性识别密切相关，C合理；翻译时需要mRNA作模板，tRNA作运载工具，在核糖体上合成蛋白质，所以该复合物是核糖体，D合理。5．生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中X、Y代表元素，a、b、c是组成A、B、C三种生物大分子的单体，这三种单体的结构可用d或e表示。据图分析下列叙述正确的是()A．人体细胞中单体a、b的结构可用d表示，人体中d的种类有4种B．大肠杆菌细胞内单体c的结构可用e表示，e的种