第01讲细胞中的元素和化合物（讲义）原卷版

第01讲细胞中的元素和化合物目录TOC\o"14"\h\u一、考情分析二、知识建构三、考点突破考点01细胞中的无机物核心考向提炼重要考向探究题型01水和无机盐的吸收、存在形式、代谢与功能题型02水和无机盐的探究实验分析考点02细胞中的有机物核心考向提炼重要考向探究题型01糖类、脂质的种类和作用题型02蛋白质和核酸的结构和功能题型03细胞中有机物的推断四、长句作答2.蛋白质多样性的原因3.和糖类相比，脂肪是良好储能物质的原因按住Ctrl键同时点击目录文字即可跳转到对应页考点要求考题统计考情分析细胞中的无机物（水和无机盐）2022湖北卷（2分）2021全国卷（6分）2021山东卷（2分）2021浙江卷（2分）【命题规律】高考常考查的是生命的物质基础，突出生命的整体性，即物质与结构与生命活动的联系。并不是单纯考查细胞的元素与化合物的组成综合各地考题来看，常以蛋白质的结构与功能为重点，水与无机盐也是高频考点以选择题为主，特点是具有综合性与对比性以及与代谢的联系【命题预测】会以选择题，简答题的形式出现，考查六种化合物的功能细胞中的有机物2023海南卷（2分）2023湖北卷（2分）2021海南卷（2分）2023山东卷（2分）2022浙江卷（2分）考点01细胞中的无机物核心考向提炼重要考向探究示例：种子在成熟过程中需要大量的自由水，而当种子收获后进行晾晒，就会丢失大量的自由水，而结合水的含量也会增加（因为细胞内胶体物质增加）。这样，细胞内的水可能自由水多，也可能结合水多。2.细胞中自由水和结合水的比值与代谢、抗逆性的关系自由水/结合水高，代谢旺盛，抗逆性弱；自由水/结合水低，代谢旺盛，抗逆性强。细胞中大多数无机盐以离子的形式存在；组成细胞的各种元素则大多以化合物的形式存在。（2022·湖北卷）1.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（2021全国卷）2.植物在生长发育过程中，需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述，错误的是（）A．根系吸收的水有利于植物保持固有姿态B．结合水是植物细胞结构的重要组成成分C．细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水D．自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动（2021）3.关于细胞中的H2O和O2，下列说法正确的是（

）A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2OC．植物细胞产生的O2只能来自光合作用D．光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O（2021·浙江卷）4.无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是（）A．Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中B．HCO3对体液pH起着重要的调节作用C．血液中Ca2+含量过低，人体易出现肌肉抽搐D．适当补充I，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症题型01水和无机盐的吸收、存在形式、代谢与功能1．某同学用钢笔帽制成简易打孔器，在一片大银杏叶上避开叶脉打下十个相同大小的圆叶片，将其随机分为两组并标号甲、乙，甲组置于湿润的环境中，乙组脱水处理，其他条件均相同，分析鉴定这两组圆叶片中的物质。下列相关叙述错误的是()A．甲、乙两组圆叶片细胞中含量最多的有机物相同B．甲组圆叶片细胞中大多数无机盐以离子的形式存在C．乙组圆叶片经脱水处理后，导致其H和O两种元素含量降为零D．甲、乙两组圆叶片中自由水与结合水比值不同，代谢强度也不同2．(不定项)碳酸酐酶由一条卷曲的多肽链和一个锌离子构成，是红细胞内一种重要的蛋白质，在CO2的运输中具有重要意义。在人体组织中，该酶催化CO2与水结合生成H2CO3，H2CO3解离为HCOeq\o\al(－,3)，从红细胞中运出。在肺部，该酶催化反应向相反方向进行(如下所示)。下列相关叙述正确的是()A．碳酸酐酶催化的反应速率受到CO2的扩散速率限制B．碳酸酐酶对维持血浆和细胞中的酸碱平衡有作用C．碳酸酐酶可催化上述反应朝不同方向进行，因此不具有高效性D．锌离子参与酶的组成，说明无机盐离子对于维持生命活动有重要作用3.(不定项)下列有关无机盐的叙述,正确的是()A.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在,如CaCO3参与构成骨骼、牙齿等B.生理盐水可用于清洗外伤伤口,因为它可维持细胞正常的渗透压并有清洁作用C.患急性肠炎的病人脱水时,输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法2的能力下降题型02水和无机盐的探究实验分析4．在农业增产的诸多影响因素中，农业灌溉是最主要的因素之一。为探究不同的节水灌溉方式对玉米植株生物量的影响，选择低压管灌、膜下滴灌和喷灌这3种节水灌溉方式进行实验，在整个生长期内灌溉定额水分，在其他条件相同且适宜的环境下培养并测定3种灌溉方式下玉米生物量的变化情况，结果如图所示。下列有关叙述错误的是()注：生物量是指某一时刻单位面积内的有机物质总量。A．植株在不同生长期，膜下滴灌方式均是使作物生长的最有效灌溉方式B．玉米植株在抽雄期到灌浆期生物量增长速度最快，细胞中自由水/结合水的比值最大C．成熟期玉米生物量最多与植株所有细胞都吸收了大量水分有关D．灌浆期吸收的水分只有一小部分用于有机物合成考点02细胞中的有机物核心考向提炼重要考向探究单糖不能水解,可直接被细胞吸收,而二糖、多糖一般需要水解成单糖后才能被细胞吸收,植物细胞可以直接吸收蔗糖。糖类并非都是能源物质,如核糖、脱氧核糖、纤维素等不参与氧化分解提供能量。并非所有的糖都是还原糖,如淀粉、纤维素、蔗糖都是非还原糖,不能用斐林试剂检测。蛋白质在细胞内、外和膜上广泛存在，其结构多样，决定了其功能复杂，是细胞生命活动的主要承担者，是细胞内外识别的重要分子标签，这取决于其结构的特异性，比如抗原和抗体的识别，胞吞时细胞对物质的识别，载体蛋白对所运物质的结合，激素与靶细胞的结合，某种酶与所催化的物质的结合等，这些专一性或是特异性都取决于蛋白质具有的特定结构，使细胞之间联系更有针对性、信号传递更具高效性、机体对内外反应更有特异性。核酸决定了蛋白质的合成，进而控制生物体性状，核酸是遗传信息的携带者，蛋白质是生命活动的承担者，这是它们在细胞中的功能定位，蛋白质可以和核酸结合形成稳定的功能单位，比如染色体和核糖体，在遗传效应的发挥中，也存在着组蛋白修饰等，直接产生可遗传的变异，同时，像阮病毒中没有核酸，蛋白质相当于遗传物质而存在。（2023海南卷）1.科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕，使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白，该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述，正确的是（）A．该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同B．该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成C．该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应D．高温可改变该蛋白的化学组成，从而改变其韧性（2023湖北卷）2.球状蛋白分子空间结构为外圆中空，氨基酸侧链极性基团分布在分子的外侧，而非极性基团分布在内侧。蛋白质变性后，会出现生物活性丧失及一系列理化性质的变化。下列叙述错误的是（）A．蛋白质变性可导致部分肽键断裂B．球状蛋白多数可溶于水，不溶于乙醇C．加热变性的蛋白质不能恢复原有的结构和性质D．变性后生物活性丧失是因为原有空间结构破坏（2021海南卷）3.研究发现，人体内某种酶的主要作用是切割、分解细胞膜上的“废物蛋白”。下列有关叙述错误的是（）A．该酶的空间结构由氨基酸的种类决定B．该酶的合成需要mRNA、tRNA和rRNA参与C．“废物蛋白”被该酶切割过程中发生肽键断裂D．“废物蛋白”分解产生的氨基酸可被重新利用（2021北京卷）4.酵母菌的DNA中碱基A约占32%，关于酵母菌核酸的叙述错误的是（）A．DNA复制后A约占32% B．DNA中C约占18%C．DNA中（A+G）/（T+C）=1D．RNA中U约占32%（2023山东卷）5.细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是（）A．原核细胞无核仁，不能合成rRNAB．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C．rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录（2022浙江卷）6.植物体内果糖与X物质形成蔗糖的过程如图所示。下列叙述错误的是（）A．X与果糖的分子式都是C6H12O6B．X是植物体内的主要贮能物质C．X是植物体内重要的单糖D．X是纤维素的结构单元题型01糖类、脂质的种类和作用1．糖类是生物体生命活动的主要能源物质，如图为糖类的概念图，下列有关叙述正确的是()A．若某种单糖为还原糖，则与一分子葡萄糖结合在一起形成的①也具有还原性B．若构成②的碱基是腺嘌呤，则物质②加上两分子磷酸就构成了ATPC．若某种单糖是葡萄糖，则许多葡萄糖缩合形成的③定是一种储能物质D．若④是构成DNA的基本单位，则④的排列顺序储存着生物的遗传信息2．脂滴是细胞内脂质储存的主要场所，其形成与内质网有关，在细胞代谢和应激响应中发挥重要作用。其中主要储存的是脂肪、固醇、磷脂等脂类物质，就像细胞的储藏室，在其中积累有用的物质。下列叙述错误的是()A．脂滴存在于原核细胞和真核细胞中，参与细胞内营养物质的积累B．脂滴中的物质可作为储能物质、信号分子、细胞膜的基本支架C．脂滴中的脂肪与糖原的组成元素相同，但是碳、氢元素的含量大于糖类D．脂滴中的胆固醇是动物细胞膜的组成成分，参与脂质的运输3．如图是人体内葡萄糖转化成脂肪的部分过程示意图。下列有关叙述不正确的是()A．葡萄糖和脂肪的元素组成相同B．长期偏爱高糖膳食的人，图示过程会加强，从而导致体内脂肪积累C．若物质X能与脂肪酸结合生成脂肪，则X代表甘油D．糖类可以转化为脂肪，脂肪不能转化为糖类4.海藻糖是由两个葡萄糖结合而成的二糖,不存在游离的醛基,其结构稳定,能帮助酵母菌度过不良环境。在无生存压力的状态下,葡萄糖的代谢产物G6P等可抑制海藻糖的合成,同时细胞会降解已经存在的海藻糖;在有生存压力的状态下,转运蛋白会将细胞内合成的海藻糖运至膜外,结合在磷脂上形成隔离保护,有效地保护蛋白质分子不变性失活。下列分析正确的是()A.海藻糖是二糖,因此能与斐林试剂反应出现砖红色沉淀B.在无生存压力的状态下,细胞中海藻糖含量增加有利于能源的储备C.酵母菌代谢速率减慢时,细胞内自由水与结合水的比例会升高D.据题分析,干酵母的活化过程中G6P的含量会增多题型02蛋白质和核酸的结构和功能1.二硫键—S—S—是蛋白质中连接两条肽链的一种化学键。下图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图,下列有关叙述错误的是()。D.该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类和排列顺序三方面决定ABD2.下图甲中的物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是()。A.若甲中的a是核糖,则b是丙的基本单位B.若m是胸腺嘧啶(T),则b是乙的基本单位C.在多个b聚合成乙或丙的过程中,都有水产生3．科学家曾在一种叫作S－2L的噬菌体中发现部分碱基A被2－氨基腺嘌呤(Z)取代，Z与碱基T之间的结合力和碱基G与C一样强，并且这种Z－DNA(含有Z的DNA)能够帮助噬菌体更好地抵抗细菌中某些蛋白质的攻击。下列相关叙述错误的是()A．组成S－2L噬菌体的核酸只有一种B．与没有发生替换的原DNA相比，Z－DNA分子结构更稳定C．组成Z－DNA的化学元素有五种，彻底水解可得到7种产物D．Z－DNA中碱基的互补配对方式增加，嘌呤的比例大于嘧啶4.如图表示在细胞内发生的一系列生物大分子的合成过程，其中①、②、③、④表示生物大分子，④是细胞内的储能物质，b、c、d表示组成对应大分子的单体，下列叙述正确的是()A．①主要分布在细胞核中，组成它的单体是核糖核苷酸B．②、③具有多样性是因为b、c种类多样C．c可以起到信息传递的作用，也可以与双缩脲试剂反应显紫色D．在植物细胞和动物细胞内④可代表不同物质，但d代表同一物质5.(不定项)核酸通常与蛋白质结合,以核酸—蛋白质复合体的形式存在。下列叙述正确的是()A.T2噬菌体、HIV和烟草花叶病毒都可以看作是核酸—蛋白质复合体B.紫外线、酒精分别能破坏复合体中的核酸和蛋白质C.原核细胞中的核酸—蛋白质复合体就是核糖体RNA—蛋白质复合体D.真核细胞内遗传信息传递过程中,可出现核酸与相应的酶形成的复合体6.（不定项）科学研究发现，细胞内普遍存在被称为分子伴侣的一类蛋白质，该类蛋白质能够识别并结合不完整折叠或装配的蛋白质，帮助这些多肽正确折叠、转运或防止它们聚集，其本身不参与最终产物的形成（如图），在生物体内发挥着重要的功能。下列关于分子伴侣的叙述错误的是（）A．分子伴侣是由一种基因控制的在核糖体上合成的蛋白质B．分子伴侣在内质网中调节蛋白质的正确折叠和装配，并参与蛋白质的合成C．分子伴侣具有特定的结构，能识别异常折叠的蛋白质，不识别正常折叠的蛋白质D．分子伴侣具有降解异常蛋白质，防止它们聚集的作用元素元素参与形成的物质N蛋白质、ATP、ADP、NADPH、NADH、叶绿素、核酸(DNA、RNA)等PATP、ADP、NADPH、NADH、核酸(DNA、RNA)、磷脂Mg叶绿素S蛋(甲硫)氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸;多数蛋白质Fe血红素I甲状腺激素等2.“核酸—蛋白质”复合物是指由核酸和蛋白质组成的复合物，常见“核酸—蛋白质”复合物：题型03细胞中有机物的推断5.某研究小组测定种子在不同发育时期中相关物质干重的百分含量，结果如图所示。请回答：(1)由上图可知成熟的小麦种子含量最多的有机物是，小麦种子中的还原性糖除麦芽糖外，还有。(2)在上述定量测定之前，进行了还原性糖含量变化的预测实验，请填充实验原理，完成实验步骤，并写出初步的实验结论。实验原理：还原性糖与斐林试剂在水浴加热条件下产生，颜色深浅与还原性糖含量成正比。实验步骤：a。取三等量的分别发育6、12、18天的小麦种子，各加入适量蒸馏水，研碎、提取、定容后离心得到三份还原性糖制备液；b。取三支试管，编号1、2、3，分别加入等量的上述还原性糖制备液；c。在上述试管中各加入的斐林试剂d。将三支试管水浴加热50～65℃，观察颜色变化。(3)实验结论：在测定的时间范围内，随着小麦种子发育时间的延长，含量逐渐减少。(4)干种子吸水后，水比例大幅度增加，会导致细胞中新陈代谢速率明显加快，原因是自由水是细胞内的良好溶剂，自由水还参与生物体内的运输。抗逆性方面，越多，细胞抵抗不良环境的能力就越强。(5)细胞中无机盐多以的形式存在。无机盐在细胞中含量很少，但是对细胞有非常重要的作用，一些无机盐是细胞内复杂化合物的成分，如Fe是组成的重要成分，哺乳动物的血液中钙的含量太低会出现抽搐等症状，许多种无机盐对于维持细胞的形态、酸碱度、渗透压有非常重要的作用。6.家族性高胆固醇血症(FH)是一种表现为血浆总胆固醇和低密度脂蛋白均增高的常染色体显性遗传病。患者常早发冠心病,以皮肤黄色瘤、脂性角膜弓、心前区疼痛等为特征性表现。主要通过控制饮食、调脂药物治疗,患者可因突发的心肌梗死致命。(1)胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,此外还有的作用,所以内环境中胆固醇含量的稳定是机体进行正常生命活动的必要条件。

(2)胆固醇合成酶(HMGCoA)的活性直接影响胆固醇的含量,研究脂蛋白(LDL)对HMGCoA活性的影响,培养液中分别加入无LDL的血清、含LDL的血清,培养取自健康个体成纤维细胞,结果如图甲。该实验结果表明。(3)进一步研究LDL对FH患者体内HMGCoA活性的影响,研究人员将健康人和FH患者的成纤维细胞在血清培养液中培养六天(相当于图乙中的0h)后,转入去除LDL的血清培养液中培养,结果如图乙。①由图乙可知,LDL对FH患者HMGCoA的活性。②培养液中LDL通过的方式被吸收进入健康人成纤维细胞发挥作用,但不能进入FH患者成纤维细胞,推测可能的原因是,导致LDL不能被识别。细胞中有机物的推断：1.元素组成分析法：蛋白质的元素构成主要为C、H、O、N；糖类、脂肪、固醇元素构成C、H、O（糖类中几丁质元素组成为C、H、O、N）；磷脂、核酸、ATP元素构成C、H、O、N、P。2.特征元素提示法：叶绿素中含有Mg，血红蛋白中含有Fe，核酸、ATP中含有P,甲状腺激素中含有I。3.代谢产物推理法：蛋白质的代谢产物有CO细胞中有机物的推断：1.元素组成分析法：蛋白质的元素构成主要为C、H、O、N；糖类、脂肪、固醇元素构成C、H、O（糖类中几丁质元素组成为C、H、O、N）；磷脂、核酸、ATP元素构成C、H、O、N、P。2.特征元素提示法：叶绿素中含有Mg，血红蛋白中含有Fe，核酸、ATP中含有P,甲状腺激素中含有I。3.代谢产物推理法：蛋白质的代谢产物有CO2、H2O和尿素,糖类、脂肪的代谢产物CO2、H2O。4.中心法则推理法：①参与构成细胞中某些复杂的化合物；②维持细胞和生物体正常的生命活动；③具有调节机体渗透压和酸碱平衡的作用回答无机盐功能时要用到以上长句例1．当发生山体塌方，为了救出被掩埋人员，要迅速打通生命通道，向被困人员输送水和营养液。人体所需要的营养物质主要是水、无机盐、维生素、糖类、脂质和蛋白质。这些营养物质在人体细胞中有着重要的作用。（1）被运送的牛奶、奶粉中都添加钙、铁等元素。其中碳酸钙是人体骨骼和牙齿中的重要组成部分，铁是血红蛋白的重要成分，这说明无机盐的生理作用是；（2）如果钙离子的含量太低，会出现肌肉抽搐现象，这说明无机盐的生理作用是。例同生物组织细胞中的各种化合物的含量是有差别的。如图为生物体内某些化合物的部分模式图，请据图回答问题：

(1)镁是构成叶绿素的元素，铁是构成血红素的元素，说明无机盐的作用是。例3.在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，则形成碱中毒。该实例体现了无机盐的作用是___________。2.蛋白质多样性的原因：（1）直接原因：氨基酸的