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1、专题一专题一 细胞的物质与结构基础细胞的物质与结构基础第一讲构成细胞的元素和化合物元素元素同位素示踪同位素示踪1 1同位素示踪法：是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。常用的标记元素有：(1)14C(1)14C：常用于标记CO2CO2、葡萄糖、生长素等物质中的碳，也可用于标记生长素来研究生长素的运输方向；(2)18O(2)18O：常用于标记光合作用和呼吸作用过程中的H2OH2O、CO2CO2、O2O2、葡萄糖等；(3)3H(3)3H：常用于标记核苷酸，示踪DNADNA、RNARNA的分布；(4)15N(4)15N：常用于标记无机盐，示踪其在自然界中的物质循环，也可用来标记
2、氨基酸等；(5)32P(5)32P：常用于标记核酸，标记32P32P的无机盐可示踪无机盐在植物体内的利用状况，也可用来标记DNADNA的复制情况；(6)35S(6)35S：标记蛋白质，在研究遗传的物质基础实验中标记噬菌体。有关同位素标记法的实例归纳及应用有关同位素标记法的实例归纳及应用一蛋白质、核酸的结构和功能 蛋白质、DNA和RNA的比较蛋白质蛋白质DNARNA组成组成元素元素 等等组成组成单位单位分子分子结构结构氨基酸氨基酸多肽链多肽链蛋白蛋白质分子质分子规则的规则的 结结构构一般是单链一般是单链C、H、O、NC、H、O、N、P双螺旋化合物化合物结构结构多样多样性的性的原因原因氨基酸的氨基
3、酸的 、不同不同多肽链的多肽链的 不同不同组成核酸的核苷酸组成核酸的核苷酸(碱基对碱基对)的的 、不同不同合成合成场所场所肽链在核糖体上合成，肽链在核糖体上合成，蛋白经内质网、高尔蛋白经内质网、高尔基体加工基体加工DNA主要在细主要在细胞核内复制，胞核内复制，少量在线粒体少量在线粒体和叶绿体合成和叶绿体合成RNA主要在细胞核内转主要在细胞核内转录，少量在线粒体和叶绿录，少量在线粒体和叶绿体合成体合成功能功能 ：如肌肉、：如肌肉、毛发、蛛丝毛发、蛛丝 (催化、催化、调节、运输、免疫等调节、运输、免疫等)主要的遗传物主要的遗传物质质某些生物的遗传物质某些生物的遗传物质少数具有催化功能少数具有催化功
4、能传递遗传信息传递遗传信息(mRNA)，运输氨基酸，运输氨基酸(tRNA)，构成核糖体构成核糖体(rRNA)检测检测蛋白质蛋白质 紫色反应紫色反应DNA 绿色绿色RNA吡罗红染液吡罗红染液相关相关联系联系种类数目和排列顺序空间结构数量比例及排列顺序结构物质功能物质双缩脲试剂甲基绿染液红色高中生物学中涉及的蛋白质及其功能调节垂体的分泌活动 调节内分泌腺的分泌活动 促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长 抗利尿激素 降低血糖 胰高血糖素 促进T T淋巴细胞的分化 绝大多数酶 免疫作用 增强特异性免疫功能 运输作用 细胞膜表面的受体蛋白(糖蛋白)指发酵工程中生产的微生物菌体 1核酸对生物性状的控
5、制是通过控制蛋白质的合成实现的：2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，但mRNA、蛋白质不相同。3核酸是生命活动的控制者，蛋白质是生命活动的体现者，生物性状多样性的根本原因是DNA的多样性。4蛋白质、核酸的结构和种类具有物种的差异性，因而可以从分子水平上来区分不同物种的亲缘关系。5RNA与ATP的关系(1)元素组成都是C、H、O、N、P。(2)ATP去掉二个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一的腺嘌呤核糖核苷酸。6、ATP、DNA、RNA和核苷酸中的和核苷酸中的“A”的含义的含义 ATP中的A是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；DNA中的A是腺嘌呤脱氧核苷酸；RNA中的
6、A 是腺嘌呤核糖核苷酸；核苷酸中的A是腺嘌呤。1、氨基酸脱水缩合过程的相关数量计算(仅直链多肽)(1)脱水数肽键数氨基酸数肽链数；(2)游离氨基数肽链数R基上的氨基数；(3)游离羧基数肽链数R基上的羧基数；(4)N原子数肽键数肽链数R基上的N原子数；(5)O原子数肽键数2肽链数R基上的O原子数；(6)蛋白质相对分子质量各氨基酸平均相对分子质量氨基酸数18脱水数(有时需再减去其他化学键形成时脱掉原子的量)；(7)基因的碱基数mRNA上的碱基数氨基酸数631。mRNA DNADNA蛋白质 核糖体 核酸蛋白质 二糖类、脂质的种类和作用 糖类和脂质的比较糖类糖类脂质脂质元素元素组成组成主要由主要由 组
7、成组成种类种类单糖、二糖、多糖单糖、二糖、多糖作用作用主要的能源物质主要的能源物质组成其他化合物，如：组成其他化合物，如：细胞结构的组成成分，细胞结构的组成成分，如：如：储存能量，维持体温储存能量，维持体温(脂肪脂肪)构成细胞膜，如构成细胞膜，如促进性器官发育和生殖细胞形成，促进性器官发育和生殖细胞形成，激发并维持激发并维持 (性激素性激素)促进人体对促进人体对Ca、P的吸收的吸收(维生素维生素D)检测检测还原糖斐林试剂还原糖斐林试剂 脂肪苏丹脂肪苏丹()染液染液C、H、OC、H、O脂肪、磷脂、固醇核糖和脱氧核糖纤维素磷脂和胆固醇第二性征砖红色沉淀橘黄色(红色)1糖类的种类及相互关系2有关糖类
8、的综合分析(1)葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原性糖。(2)多糖的单体都是葡萄糖，但二糖并不都是由葡萄糖组成的，如蔗糖是由葡萄糖和果糖组成。(3)并非所有的糖都能作能源物质，如纤维素。彻底水解、初步水解与消化产物、水解产物、氧化分解产物的概念辨析(1)彻底水解与初步水解物质物质彻底水解彻底水解初步水解初步水解DNA磷酸、脱氧核糖、碱基磷酸、脱氧核糖、碱基脱氧核苷酸脱氧核苷酸RNA磷酸、核糖、碱基磷酸、核糖、碱基核糖核苷酸核糖核苷酸核酸核酸磷酸、五碳糖、碱基磷酸、五碳糖、碱基核苷酸核苷酸(2)消化产物、水解产物、代谢终产物(氧化分解产物)物质物质消化产物消化产物水解产物水解产物代谢产物代谢产物淀粉淀
9、粉葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖CO2H2O脂肪脂肪甘油脂肪酸甘油脂肪酸甘油脂肪酸甘油脂肪酸CO2H2O蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸CO2H2O尿素尿素酶酶氨基酸或核糖核苷氨基酸或核糖核苷酸酸氨基酸或磷酸、核糖、氨基酸或磷酸、核糖、碱基碱基CO2H2O尿素或尿素或CO2H2O尿酸尿酸三水和无机盐的作用 水和无机盐的比较水水无机盐无机盐存在存在形式形式自由水、结合水自由水、结合水主要以主要以 形式存在形式存在主要主要功能功能细胞的组成成分细胞的组成成分构成构成 ，维持维持 平衡和平衡和 平衡平衡自由水 结合水：组成细胞的成分良好 ,各种生化反应的介质,参与 ,，离子溶剂生化反应物质运输复杂化合
10、物酸碱渗透压1水(1)自由水/结合水的比值与新陈代谢、生物抗逆性有关：比值越大，生物新陈代谢越旺盛，但其抗逆性较小；反之，生物新陈代谢缓慢，但抗逆性较强。(2)衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。(3)不同种类的生物，同一生物的不同器官及不同生长发育时期，细胞的含水量不同。(4)水的代谢与调节水的代谢与调节产生水的结构及代谢产生水的结构及代谢叶绿体基质中的暗反应；线粒体内膜上有氧呼吸的第三阶段；核糖体上氨基酸的脱水缩合；植物的高尔基体中合成纤维素；动物的肝脏和肌肉中合成糖原；细胞核、线粒体、叶绿体中的DNA复制和转录；ADP合成ATP时。(5)利用水的代谢过程叶绿体
11、类囊体薄膜上的光反应；线粒体基质中有氧呼吸的第二阶段；ATP水解；大分子有机物的消化(水解)；糖原分解。2无机盐 3无机盐的生理功能 (1)组成生物体有关结构或化合物 如：Mg2+叶绿素 Fe2+血红蛋白 (2)参与并维持生物体的代谢活动 I：甲状腺激素的成分，幼儿缺乏甲状腺激素会患呆小症，成人缺乏会患地方性甲状腺肿大。Na+：维持细胞外液渗透压的平衡。K+：维持细胞内液渗透压的平衡。Ca2+：缺少Ca2+人体抽搐。例7如图是有关蛋白质分子的简要概念图，对图示分析正确的是()Aa肯定含有PB在真核细胞中，过程发生所需模板和运输b的工具主要是在细胞核中合成的C多肽中b的数目等于c的数目D蛋白质结
12、构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因解析多肽的基本单位b是氨基酸，其元素组成一般不含P。多肽的合成过程是翻译过程，其所需模板即信使RNA和运输b的转运RNA主要是在细胞核中转录形成的，另外，在线粒体和叶绿体中也可以合成部分信使RNA。多肽中肽键的数目一般少于氨基酸的数目，一条肽链中肽键的数目比氨基酸的数目少1。遗传信息多样性是细胞多样性的根本原因，蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因。答案B1细胞中的化学元素与化合物归纳物质名称物质名称元素组成元素组成作用作用ATPC、H、O、N、P细胞内的直接供能物质细胞内的直接供能物质叶绿素叶绿素C、H、O、N、Mg吸收、传递并转化光能吸收、传
13、递并转化光能血红蛋白血红蛋白C、H、O、N、S、Fe主要运输氧气和部分二氧化碳主要运输氧气和部分二氧化碳胰岛素、胰岛素、胰高血糖素胰高血糖素C、H、O、N、S调节血糖浓度调节血糖浓度甲状腺激素甲状腺激素 C、H、O、N、I促进生长发育和新陈代谢、提高神促进生长发育和新陈代谢、提高神经系统的兴奋性经系统的兴奋性2一些特殊物质的元素组成和作用例8(2010年高考江苏卷)下列关于核酸的叙述中，正确的是()ADNA和RNA中的五碳糖相同B组成DNA与ATP的元素种类不同CT2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中D双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数解析构成DNA的五碳糖是脱氧核糖，构成RNA的五碳糖是核糖，A项
14、错误；DNA和ATP均由C、H、O、N、P元素组成，B项错误；T2噬菌体的遗传物质是DNA，C项错误；双链DNA分子中的碱基遵循碱基互补配对原则，所以AT，GC，即AGTC，D项正确。答案D例9以下关于蛋白质及其对应功能的描述，正确的是()A动物激素都是蛋白质，对生命活动具有重要的调节作用B神经递质受体是蛋白质，位于突触前膜，能与递质发生特异性结合，从而改变突触后膜对离子的通透性C抗体由浆细胞分泌，与相应抗原发生特异性结合，该过程属于体液免疫D生长激素由下丘脑分泌，主要促进蛋白质的合成和骨的生长解析：动物激素的化学本质有多种，有蛋白质类，也有固醇类(如性激素)等。神经递质的受体位于突触后膜，与
15、递质结合后改变突触后膜对离子的通透性。生长激素是由垂体分泌的。答案：C例10 在生物体内，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是生物大分子。据图分析不正确的是()A人体中，单体b的种类有4种B导致地球上生物多种多样的根本原因是C的结构具有多样性C人类的白化病基因起源于图中的过程D图中A和C是组成染色体的主要成分解析：解答本题应首先根据化合物的元素组成及其相互关系确定A、B、C的物质名称。对图示分析可知，大分子物质A、B、C分别表示DNA、mRNA和蛋白质，单体a、b、c分别表示脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸，元素X表示N和P，元素Y表示N，过程、分别表示D
16、NA分子的复制、转录和翻译过程。核糖核苷酸共有四种，选项A正确；生物多样性的根本原因是DNA分子的多样性，蛋白质是生命活动的直接承担者，其多样性是生物多样性的直接体现，故选项B错误；人类白化病基因是由基因突变产生的，基因突变发生在DNA复制时，故选项C正确；染色体的主要成分是DNA和蛋白质，选项D正确。答案：B例11 海地地震发生后，我国本着救死扶伤的精神，在第一时间把许多急需的药品和食品运送到地震灾区。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)自由水的生理作用：_。(2)人每天都要补充一定数量的蛋白质，尤其是救出的婴幼儿，
17、如果蛋白质摄入不足会导致抵抗力下降，原因是_。(3)市场上出售的少数劣质奶粉中掺有植物淀粉，请问如何鉴定奶粉是否含淀粉？_。(4)被运送的牛奶、奶粉中含量较多的二糖是_。(5)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的重要组成部分，铁是血红蛋白的主要成分，这说明无机盐的生理作用是_；被运送的大量药品之一是0.9%的生理盐水，它对维持细胞内外渗透压非常重要，这说明无机盐的生理作用是_。解析：(1)生物体内的水包括自由水和结合水，自由水的生理作用有：是细胞内的良好溶剂，参与多种生物化学反应，运送营养物质和代谢废物。(2)人体的免疫能力依靠体内的抗体消灭病原体，而抗体的本质
18、是蛋白质。因此蛋白质摄入不足会导致抗体的合成受阻，进而导致抵抗力下降。(3)鉴定淀粉所用的试剂是碘液，碘液遇淀粉变蓝，如果奶粉中含有淀粉，则会变蓝色。(4)动物细胞中特有的二糖是乳糖。(5)由“碳酸钙是人体骨骼和牙齿的重要组成部分，铁是血红蛋白的主要成分”的信息可知，无机盐是细胞内某些化合物的重要组成成分。由“对维持细胞内外渗透压非常重要”的信息可知，无机盐可以维持生物体的生命活动。答案：(1)是细胞内的良好溶剂；参与多种生物化学反应；运送营养物质和代谢废物(2)蛋白质摄入量不足，会影响抗体的合成(3)滴加碘液，观察其是否变蓝，若变蓝，则说明其含有淀粉(4)乳糖(5)构成细胞内某些复杂化合物维
19、持生物体的生命活动例12(2011年高考海南卷)关于核酸的叙述，正确的是()A只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质BDNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的C分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同D用甲基绿和吡罗红混合染色SARS病毒可观察到DNA和RNA的分布解析：对有细胞结构的生物，核酸是细胞内携带遗传信息的物质，而没有细胞结构的病毒，其携带遗传信息的物质也是核酸，但其核酸不在细胞内；DNA分子的两条链通过碱基之间的氢键连接；DNA分子的碱基种类、数量、排列顺序决定了DNA的多样性；SARS病毒只有RNA，不含DNA。答案：B例13(2011年高考
20、福建卷)下列关于人体细胞代谢场所的叙述，正确的是()A乳酸产生的场所是线粒体B雌性激素合成的场所是核糖体C血红蛋白合成的场所是高尔基体D胰岛素基因转录的场所是细胞核解析：人体细胞无氧呼吸产生乳酸的场所是细胞质基质，A项错误；雌性激素属于脂质，而脂质的合成场所是内质网，B项错误；血红蛋白的合成场所是核糖体，C项错误；胰岛素基因存在于细胞核中，其复制与转录过程都是在细胞核中完成的，D项正确。答案：D例14(2010年高考海南卷)下列关于糖的叙述，正确的是()A葡萄糖和果糖分子均有还原性B葡萄糖和麦芽糖可被水解C构成纤维素的单体是葡萄糖和果糖D乳糖可以被小肠上皮细胞直接吸收解析：糖类分还原糖和非还原
21、糖，其中还原糖指可被氧化充当还原剂的糖。常见的还原糖有葡萄糖、果糖、五碳糖等，所以A对；葡萄糖属于单糖不可以被水解，B错；纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，其单体是葡萄糖，C错；乳糖的分子结构是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合形成，需水解成单糖后再被吸收，D错。答案：A例15(2009年高考福建卷)下列关于组成细胞化合物的叙述，不正确的是()A蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变BRNA与DNA的分子结构相似，由四种核苷酸组成，可以储存遗传信息CDNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性D胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输解析：考查细胞内
22、化合物的特点与功能。蛋白质的特异性不仅与氨基酸的数量、种类和排列顺序有关，而且和肽链的空间结构也有关。蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能一定发生改变。DNA是主要的遗传物质，是由4种脱氧核苷酸组成的结构，RNA是某些病毒的遗传物质，是由核糖核苷酸组成的结构。DNA分子结构中磷酸和脱氧核糖相间排列在外侧构成基本骨架，DNA的差异和特异性体现在其中的碱基排列顺序不同。细胞膜主要由磷脂和蛋白质构成，也含有胆固醇，胆固醇也参与血液中脂质的运输。答案：A例16(2009年高考江苏卷)下列关于细胞内化合物的叙述，正确的是()AATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一B糖原代谢的最终产物是
23、葡萄糖C蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖D脂肪和生长激素是生物体内的能源物质解析：考查构成细胞的化合物。ATP脱去2个磷酸基团后是腺嘌呤核糖核苷酸，为RNA的基本组成单位之一，A项正确；糖原代谢的最终产物是二氧化碳和水，B项错误；蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖，而乳糖水解的产物是葡萄糖和半乳糖，C项错误；生长激素不是生物体内的能源物质，D项错误。答案：A例17(2009年高考山东理综)智能温室无土栽培作物，易于管理，优质高产。该项技术广泛应用于现代农业。营养液中某些无机盐离子浓度比根细胞内的低，植物仍可通过_方式吸收。若栽培池内较长时间通气不畅，作物根部可能出现的症状是_，其生理原因是_。解析：植
24、物对无机盐的吸收具有选择性，不同植物对矿质离子的需求量不同。植物吸收无机盐的方式主要是主动运输，需要载体、消耗能量，无氧呼吸产生的能量较少，且产生的酒精有毒害作用。答案：主动运输根变黑(烂根)根进行无氧呼吸，细胞内积累酒精几种化合物的显色反应几种化合物的显色反应化合物化合物鉴定试剂鉴定试剂颜色反应颜色反应反应条件反应条件蛋白质蛋白质双缩脲试剂双缩脲试剂紫色紫色常温常温脂肪脂肪苏丹苏丹(苏丹苏丹)橘黄色橘黄色(红色红色)切片，显微镜观切片，显微镜观察察还原糖还原糖斐林试剂斐林试剂砖红色砖红色水浴加热水浴加热淀粉淀粉碘液碘液蓝色蓝色常温下常温下DNADNA甲基绿甲基绿绿色绿色温水温水RNARNA吡罗红吡罗红红色红色温水温水组别组别实验材料实验材料实验试剂实验试剂观察记录观察记录A A经稀释的鸡蛋清经稀释的鸡蛋清双缩脲试剂双缩脲试剂颜色反应颜色反应B B 人的口腔上皮细胞人的口腔上皮细胞甲基绿、吡罗红混合染色甲基绿、吡罗红混合染色试剂试剂细胞染色情况细胞染色情况C C紫色洋葱鳞片叶外表紫色洋葱鳞片叶外表皮皮0.3 g/mL0.3 g/mL蔗糖染液蔗糖染液质壁分离现象质壁分离现象D D蔗糖溶液蔗糖溶液斐林试剂斐林试剂是否出现砖红色沉是否出现砖红色沉淀淀E E洋葱根尖洋葱根尖解离液、龙胆紫溶液等解离液、龙胆紫溶液等细胞的有丝分裂细胞的有丝分裂