專題1細胞的分子組成

專題1細胞的分子組成高考生物（江蘇省專用）考點1組成細胞的元素和無機物一、組成細胞的元素1.細胞中的必需元素知識清單元素的分類

元素種類按作用分最基本元素

C

基本元素C、H、O、N

主要元素

C、H、O、N、S、P

按含量分

大量

元素C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg等

微量

元素

Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo

、Cl等[巧學巧記]組成細胞的微量元素

2.存在形式:大多以

化合物

的形式存在。組成細胞的化合物的種類和含量可表示如下:

名師點睛元素和化合物的含量和種類(1)占細胞鮮重最多的元素和化合物分別是O和水。(2)占細胞干重最多的元素和化合物分別是C和蛋白質(zhì)。(3)構(gòu)成生物大分子的基本骨架的元素是C。3.元素的統(tǒng)一性和差異性二、細胞中的無機物1.水的存在形式和生理作用2.細胞中的水與細胞代謝、抗逆性的關(guān)系

存在形式含量特點生理作用結(jié)合水約

4.5%

在細胞中與其他物質(zhì)結(jié)合在一起是組成

細胞結(jié)構(gòu)

的重要成分,與細胞的抗逆性有關(guān)自由水約

95.5%

以

游離

的形式存在,可以自由流動,易蒸發(fā)(1)是良好的

溶劑

;(2)各種生物化學反應的介質(zhì)或直接作為反應物參與反應;(3)運輸營養(yǎng)物質(zhì)和運走

代謝廢物

;(4)為細胞提供

液體

環(huán)境[知能拓展]細胞內(nèi)水的產(chǎn)生和利用3.無機鹽的存在形式和生理作用

元素功能含量異常時的癥狀I(lǐng)甲狀腺激素的組成元素缺乏時患地方性甲狀腺腫Fe血紅蛋白的組成元素缺乏時患缺鐵性貧血Ca降低神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性哺乳動物血鈣過低時,會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象;血鈣過高時,會患肌無力Mg組成葉綠素的元素之一缺乏時葉片變黃,無法進行光合作用B促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長油菜缺硼時,會出現(xiàn)“花而不實”K促進植物體內(nèi)淀粉的運輸;動物細胞內(nèi)滲透壓的維持缺乏時植物抗逆能力減弱,易受病害侵襲[知能拓展]細胞中無機鹽的作用及無機鹽含量異常時的癥狀的分析4.驗證某種無機鹽的生理作用的實驗思路①實驗組

②對照組正常植物+完全培養(yǎng)液→正常生長例1

(2013江蘇單科,16,2分)下列關(guān)于生物體與水分的關(guān)系,敘述正確的是

()A.貯藏中的種子不含水分,以保持休眠狀態(tài)B.水從根系向地上部分的運輸與細胞壁無關(guān)C.適應高滲環(huán)境的動物可排出體內(nèi)多余的鹽D.缺水時,動物體的正反饋調(diào)節(jié)能促使機體減少水的散失解析貯藏中的種子自由水含量低,以保持休眠狀態(tài);水沿著由死亡細胞的細胞壁圍成的導管從

植物的根系向地上部分運輸;適應高滲環(huán)境的動物細胞外液滲透壓相對較高,但仍要排出體內(nèi)多

余的鹽,以維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài);缺水時,動物體的負反饋調(diào)節(jié)能促使機體減少水的散失。答案

C考點2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能一、蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸1.元素組成:

C、H、O、N

等。2.種類:構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸約有

20

種;3.結(jié)構(gòu)通式:

;

5.結(jié)構(gòu)特點:都至少含有一個

氨基

和一個

羧基

,并且都有一個氨基和一個羧基連接在

同一個碳原子

上。4.氨基酸的結(jié)構(gòu)通式解讀[巧學巧記]氨基酸的結(jié)構(gòu)通式若把一個氨基酸分子與人體對比(如圖),則軀干——中心碳原子頭部——R基(—R)右手——氨基(—NH2)左手——羧基(—COOH)下肢——H原子二、蛋白質(zhì)的形成1.方式:脫水縮合

(1)上述合成的物質(zhì)是

二肽

和水。(2)生成物中虛線框中的結(jié)構(gòu)稱為

肽鍵

,其結(jié)構(gòu)簡式為

—NH—CO—

。(2)氨基酸經(jīng)脫水縮合形成的H2O中的H來自—COOH中的

—OH

和—NH2中的

H

,而O只

來自于

—COOH

中的O。名師點睛氨基、羧基及肽鍵的書寫形式2.合成場所:

核糖體

。3.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次氨基酸

二肽

多肽

蛋白質(zhì)

正確錯誤(舉例)氨基—NH2NH2或—NH3羧基—COOHCOOH

肽鍵—CO—NH—CO—NH

[巧學巧記]利用四個“一”記住蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形成過程三、蛋白質(zhì)的多樣性名師點睛蛋白質(zhì)和多肽的區(qū)別與聯(lián)系

蛋白質(zhì)多肽結(jié)構(gòu)具空間結(jié)構(gòu)具平面結(jié)構(gòu)多樣性原因四個方面只有三個方面,無空間結(jié)構(gòu)的差異聯(lián)系蛋白質(zhì)可由一條或幾條肽鏈盤旋、折疊而成

名稱確定翻譯的直接產(chǎn)物是多肽,還不能叫蛋白質(zhì),必須再加工后,形成一定的空間結(jié)構(gòu)才叫蛋白質(zhì)

例2

(2015福建理綜,1,6分)人體內(nèi)含有多種多樣的蛋白質(zhì),每種蛋白質(zhì)

()A.都含有20種氨基酸B.都是在細胞內(nèi)發(fā)揮作用C.都具有一定的空間結(jié)構(gòu)D.都能催化生物化學反應解析組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種,但并不是每種蛋白質(zhì)都含有20種氨基酸;有些蛋白質(zhì)

可以在細胞外發(fā)揮作用,如消化酶;每種蛋白質(zhì)均有其獨特的空間結(jié)構(gòu);蛋白質(zhì)的功能具有多樣

性,如有些蛋白質(zhì)具有催化作用,有些蛋白質(zhì)具有免疫、運輸或調(diào)節(jié)作用。答案

C考點3核酸、糖類與脂質(zhì)一、核酸的結(jié)構(gòu)與功能1.核酸的結(jié)構(gòu)層次

[巧學巧記]

(1)DNA的結(jié)構(gòu)可以歸納為“5、4、3、2、1”來理解記憶

(2)利用圖形理解記憶核苷酸的組成:[巧學巧記]

(1)DNA的結(jié)構(gòu)可以歸納為“5、4、3、2、1”來理解記憶3.DNA和RNA的比較分類

脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)組成單位

成分堿基A(

腺嘌呤

)、C(胞嘧啶)、G(

鳥嘌呤

)

T(

胸腺嘧啶

)U(尿嘧啶)

五碳糖

脫氧核糖

核糖

磷酸磷酸功能

是主要的遺傳物質(zhì),攜帶和

復制

遺傳信息,并決定蛋白質(zhì)的合成①RNA是某些病毒的遺傳物質(zhì)②在遺傳信息表達中起作用:

mRNA

——蛋白質(zhì)合成的直接模板tRNA——運輸

特定

氨基酸rRNA——核糖體的組成成分③催化作用:極少數(shù)酶屬于RNA存在

①真核生物:

細胞核

(主要)、線粒體、葉綠體②原核生物:

擬核

、質(zhì)粒主要存在于

細胞質(zhì)

中名師點睛堿基種類與核苷酸種類的關(guān)系二、糖類的種類和生理作用1.元素組成:

C、H、O

。2.糖類的種類、功能及分布名師點睛對還原性糖和糖類水解產(chǎn)物的分析(1)并不是所有的糖都是還原性糖①葡萄糖、果糖、麥芽糖是還原性糖。②蔗糖、淀粉、糖原、纖維素等屬于非還原性糖。(2)并非所有的二糖水解的產(chǎn)物都一樣①一分子蔗糖可水解為一分子果糖與一分子葡萄糖。②一分子麥芽糖可水解為兩分子葡萄糖。③一分子乳糖可水解為一分子葡萄糖和一分子半乳糖。三、細胞中的脂質(zhì)1.元素組成:

主要是C、H、O,有的含有N、P

。2.種類及作用種類

功能脂肪

(1)細胞內(nèi)良好的

儲能物質(zhì)

(2)保溫、緩沖和減壓作用類脂(如磷脂)

構(gòu)成

細胞膜

的重要成分固醇膽固醇(1)構(gòu)成動物細胞膜的重要成分(2)參與血液中

脂質(zhì)

的運輸(3)還可轉(zhuǎn)化成

維生素D

性激素促進人或動物生殖器官的發(fā)育和生殖細胞的形成,維持第二性征

維生素D促進人和動物腸道對

鈣和磷

的吸收3.糖類與脂質(zhì)的比較比較項目

糖類脂質(zhì)區(qū)別元素組成C、H、O主要是C、H、O,有的還含有N、P

種類

合成部位淀粉:葉綠體纖維素:高爾基體糖原:主要是肝臟、肌肉內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

生理作用①主要的能源物質(zhì)②構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu),如糖被、細胞壁③核酸的組成成分,如核糖、脫氧核糖①生物體的儲能物質(zhì),如脂肪②構(gòu)成生物膜的重要成分,如磷脂③調(diào)節(jié)新陳代謝和生殖,如性激素聯(lián)系

糖類

脂肪

②組成元素的比例不同:脂肪中氧的含量遠遠少于糖類,而碳和氫的含量比糖類高。因此,同等

質(zhì)量的糖和脂肪氧化分解,脂肪所消耗的氧氣遠遠多于糖類,所釋放的能量也明顯多于糖類。例3

(2013江蘇單科,1,2分)下列關(guān)于生物體內(nèi)有機物的敘述正確的是

()A.脂質(zhì)不參與生命活動的調(diào)節(jié)B.蛋白質(zhì)是生物體主要的能源物質(zhì)C.核酸是生物體儲存遺傳信息的物質(zhì)D.糖類不參與細胞識別和免疫調(diào)節(jié)解析脂質(zhì)中的固醇參與生命活動的調(diào)節(jié);糖類是生物體主要的能源物質(zhì);核酸是生物體儲存遺

傳信息的物質(zhì);細胞膜上的糖蛋白參與細胞的識別和免疫調(diào)節(jié),糖蛋白中含有糖,因此糖類參與

細胞識別和免疫調(diào)節(jié)。答案

C名師點睛糖類與脂肪的不同①對生物體的作用側(cè)重點不同:糖類是生物體的主要能源物質(zhì);脂肪則是主要儲能物質(zhì)?？键c4生物組織中有機物的鑒定1.原理生物組織中某些有機化合物能與某些化學試劑產(chǎn)生特定的

顏色反應

。2.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)(1)實驗原理①糖類的檢測:糖類

②脂肪的檢測:

③蛋白質(zhì)的檢測:蛋白質(zhì)+

雙縮脲試劑

紫色

方法步驟還原性糖的檢測(1)制備組織樣液

(2)鑒定樣液:

脂肪的檢測制作切片→染色→

去浮色

→制片→鏡檢(50%乙醇)蛋白質(zhì)的檢測(1)制備樣液(豆?jié){)

(2)鑒定樣液

(2)檢測步驟(3)斐林試劑與雙縮脲試劑的比較名師點睛(1)鑒定還原性糖,應選擇可溶性還原糖含量高、組織顏色淺或近于白色的植物,如白蘿

卜、梨等。(2)鑒定脂肪的材料,最好選擇富含脂肪的種子,如花生種子。(3)鑒定蛋白質(zhì)的實驗材料最好選擇富含蛋白質(zhì)的生物組織(或器官),如大豆、雞蛋蛋清或稀釋

的豆?jié){。

斐林試劑

雙縮脲試劑

甲液乙液A液B液成分0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO4溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO4溶液鑒定物質(zhì)可溶性還原糖

蛋白質(zhì)

添加順序甲乙兩液等量混勻后立即使用

先加入A液2mL,搖勻;再加入B液3~4滴,搖勻

反應條件50~65℃水浴加熱

不需加熱,搖勻即可

反應現(xiàn)象樣液出現(xiàn)磚紅色沉淀

樣液變紫色

二、觀察DNA和RNA在細胞中的分布1.實驗原理(1)甲基綠和吡羅紅對DNA和RNA的

親和力

不同

顯示DNA和RNA在細胞中的分布2.實驗試劑——鹽酸的作用鹽酸能改變細胞膜的

通透性

→加速染色劑進入細胞,同時使染色質(zhì)中的DNA和

蛋白質(zhì)

分離→有利于

DNA

與染色劑結(jié)合。3.

例4

(2014江蘇單科,22,3分)關(guān)于生物組織中還原糖的鑒定,下列敘述正確的是(多選)

()A.量取2mL斐林試劑時應優(yōu)先選用5mL量筒而不用10mL量筒B.隔水加熱時,試管中液體的液面應低于燒杯中水的液面C.在組織樣液中加入斐林試劑后試管內(nèi)液體呈現(xiàn)無色,加熱后變成磚紅色D.實驗結(jié)束時將剩余的斐林試劑裝入棕色瓶,以便長期保存?zhèn)溆媒馕隽咳≡噭r宜選用適度容量量筒,不應選用過大容量量筒,A正確;為使反應液均勻受熱,

水浴加熱時,試管內(nèi)液體液面應低于燒杯中水的液面,B正確;斐林試劑是NaOH溶液和CuSO4溶

液生成的Cu(OH)2懸濁液,Cu(OH)2呈藍色,C錯誤;Cu(OH)2易分解,故斐林試劑必須現(xiàn)配現(xiàn)用,D錯

誤。答案

AB題型1數(shù)量計算類——蛋白質(zhì)形成過程中的相關(guān)計算<方法詮釋>1.蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量、氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)、肽鍵數(shù)和失去水分子數(shù)的關(guān)系肽鍵數(shù)=失去水分子數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù);蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量=氨基酸數(shù)目×氨基酸平均相對分子質(zhì)量-脫去水分子數(shù)×18。2.蛋白質(zhì)中游離氨基或羧基數(shù)目的計算(1)至少含有的游離氨基或羧基數(shù)=肽鏈數(shù)。(2)游離氨基或羧基數(shù)目=肽鏈數(shù)+R基中含有的氨基或羧基數(shù)。題型突破肽鏈數(shù)目氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)目脫去水分子數(shù)多肽鏈相對分子質(zhì)量氨基數(shù)目羧基數(shù)目1條mm-1m-1am-18(m-1)至少1個至少1個n條mm-nm-nam-18(m-n)至少n個至少n個注:氨基酸平均相對分子質(zhì)量為a。3.蛋白質(zhì)中含有N、O原子數(shù)的計算N原子數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)+R基上的N原子數(shù)=各氨基酸中N原子總數(shù)。O原子數(shù)=肽鍵數(shù)+2×肽鏈數(shù)+R基上的O原子數(shù)=各氨基酸中O原子總數(shù)-脫去水分子數(shù)。4.氨基酸的排列與多肽種類的計算(1)倘若由n種氨基酸形成一個三肽,那么形成三肽的種類:

n3種。(2)倘若n種氨基酸形成一個m肽,則形成的多肽種類為nm種。(3)倘若由n種氨基酸形成一個三肽,且每種氨基酸只有一個,則形成三肽的種類:

n×(n-1)×(n-2)種。(4)倘若由n種氨基酸形成一個n肽,且每種氨基酸只有一個,則形成n肽的種類:n×(n-1)×(n-2)×…×

1=n!。DNA(基因)

mRNA

蛋白質(zhì)(性狀)堿基數(shù)6∶堿基數(shù)3∶氨基酸數(shù)15.氨基酸與相應DNA、RNA片段中堿基數(shù)目之間的關(guān)系<易錯易混>1.若形成的多肽是環(huán)狀:氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)=失去水分子數(shù)。2.在蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計算中若通過圖示或其他形式告知蛋白質(zhì)中含有二硫鍵時,要考慮

脫去氫的質(zhì)量,每形成一個二硫鍵,脫去2個H。例1

(2016江蘇宿遷三校高三學情調(diào)研,5)有關(guān)圖中蛋白質(zhì)的敘述,正確的是

()

A.含有兩條肽鏈B.共有126個肽鍵C.R基中共含17個氨基D.形成該蛋白質(zhì)時共脫掉125個水分子思路導引

解析蛋白質(zhì)中羧基總數(shù)等于R基中羧基數(shù)+肽鏈數(shù),因此該蛋白質(zhì)中含有2條肽鏈,A正確;肽鍵

數(shù)=氨基酸數(shù)-肽鏈數(shù),即含有124個肽鍵,脫掉124個水分子,故B、D均錯誤;蛋白質(zhì)中氨基數(shù)=肽

鏈數(shù)+R基中氨基數(shù),因此R基中含有15個氨基,C錯誤。答案

A1-1

(2014上海單科,28,2分)一條由39個氨基酸形成的環(huán)狀多肽,其中有4個谷氨酸(R基為—CH2—CH2—COOH),則該多肽

()A.有38個肽鍵B.可能沒有游離氨基C.至少有5個游離羧基D.至多有36種氨基酸答案

B解析39個氨基酸形成環(huán)狀多肽,有39個肽鍵,A項錯誤;該環(huán)狀多肽主鏈上沒有游離的氨基,不

能確定側(cè)鏈基團中是否含有游離的氨基,故該多肽可能沒有游離的氨基,B項正確;該多肽為環(huán)

狀,主鏈上沒有游離的羧基,谷氨酸的側(cè)鏈基團中含有游離的羧基,故該多肽至少含有4個游離的

羧基,C項錯誤;組成該多肽的氨基酸最多有20種,D項錯誤。題型2分析判斷類——元素組成、有機物功能和種類的判斷<方法詮釋>1.通過關(guān)系圖記憶有機物的元素組成

2.從元素組成判斷化合物的種類、代謝產(chǎn)物及放能多少(1)根據(jù)特征元素來推斷化合物:

(2)從化合物的元素組成分析代謝產(chǎn)物①糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)都含有C、H、O,故其代謝產(chǎn)物都有CO2和H2O。②蛋白質(zhì)中還有N,其代謝產(chǎn)物中還含有尿素。(3)從化合物的元素含量上分析氧化分解釋放能量的多少。脂肪的含氫量高于糖類,因此等質(zhì)量的脂肪徹底氧化分解時所消耗的O2比糖類多,釋放的能量也

多于糖類。3.由結(jié)構(gòu)(或物質(zhì))推測元素組成首先分析該結(jié)構(gòu)或物質(zhì)的組成成分,再推測其元素組成。如:細胞膜→蛋白質(zhì)+糖類+磷脂→C、H、O、N、P;染色體→蛋白質(zhì)+DNA→C、H、O、N、P;核糖體→蛋白質(zhì)+RNA→C、H、O、N、P;病毒→蛋白質(zhì)+核酸→C、H、O、N、P;糖被→蛋白質(zhì)+糖類→C、H、O、N;甲狀腺激素→氨基酸+I→C、H、O、N、I;血紅蛋白→蛋白質(zhì)+Fe→C、H、O、N、Fe。<易錯易混>1.不是所有的脂質(zhì)都只由C、H、O三種元素組成,如磷脂分子中還含有N、P。2.不是所有的細胞膜都只由蛋白質(zhì)、糖類和磷脂組成,有的還含有膽固醇。3.蛋白質(zhì)不只是由C、H、O、N四種元素組成的,有些蛋白質(zhì)還含有其他元素。4.核糖體和染色體的組成元素相同,都含有C、H、O、N、P。例2

(2013海南單科,1,2分)關(guān)于生物體內(nèi)有機化合物所含元素的敘述,錯誤的是

()A.葉綠素含有鎂元素B.血紅蛋白含有鐵元素C.脫氧核糖含有磷元素D.胰島素含有碳元素思路導引解析脫氧核糖屬于單糖,是五碳糖中的一種,其元素組成為C、H、O,故C項錯誤。答案

C2-1

(2016江蘇鹽城高三期中,21)圖中甲、乙、丙表示某動物細胞中的不同化合物,下列有關(guān)敘

述錯誤的是(多選)

()

A.脫氧核苷酸是構(gòu)成物質(zhì)甲的基本單位B.物質(zhì)甲為該生物的主要遺傳物質(zhì)C.可用蘇丹Ⅲ染液來鑒定物質(zhì)乙D.物質(zhì)丙構(gòu)成生物膜的基本骨架答案

BC解析由題圖可知,甲是DNA,其基本組成單位是脫氧核苷酸,A正確;由題意可知,該生物是動物,

其遺傳物質(zhì)是甲,不能說主要是甲,B錯誤;分析題圖可知,物質(zhì)乙是蛋白質(zhì),用雙縮脲試劑檢測,C

錯誤;分析題圖可知,物質(zhì)丙是磷脂,磷脂雙分子層構(gòu)成生物膜的基本骨架,D正確。題型3實驗探究類——生物材料中有機成分的鑒定<方法詮釋>生物材料中有機成分的確認