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二轮复习专题组成细胞的元素和化合物


学案 1
[关键处填充 ]

二轮复习专题 01 细胞的分子组成

细胞的分子组成 网络构建
3.水和无机盐的作用Ⅰ

【2014 考纲】1. 蛋白质、核酸的结构和功能Ⅱ 2.糖类、脂质的种类和作用Ⅱ 【知识网络】 大量

差异性

微量 主要的能源物质 脂肪

生物膜

结合水

固醇

主要承担者 DNA 反 应物 遗传信息 RNA

【知识整合】 一、组成细胞的化学元素 1、常见元素的生理作用

元素 P Ca K

参与构成的相关化合物或作用 参与构成体内重要的化合物如 ATP、ADP、磷脂、核酸等 Ca2+与肌肉的收缩有关,碳酸钙是骨骼和牙齿的组成成分。 动物细胞内浓度高,维持细胞内液的渗透压,也与神经的兴奋传导有关(K+外流造成 动作电位) 。 动物细胞外液浓度高,参与维持细胞外液的渗透压、调节酸碱平衡,也与神经的兴奋

Na Fe Mg

传导有关(Na+内流形成静息电位) 。 Fe2+参与构成血红蛋白,与氧气的输送有关。 参与构成叶绿素

2、研究化合物中元素转移方向的方法:同位素标记法 3 3 (1)用 H 标记亮氨酸探究分泌蛋白的形成过程与途径 H 出现的次序为: 核糖体→内质网
14

高尔基体

细胞膜

(2)用 CO2 追踪光合作用暗反应过程 18 18 (3)分别用 H2 O 与 C O2 做原料,探知光合作用过程中释放出的氧全部来自水而不来自 CO2。 32 35 (4)分别用 P 与 S 标记噬菌体 DNA 与蛋白质,探知噬菌体的遗传物质是 DNA 而不是蛋白质。 15 (5)用 N 标记模板 DNA,探知 DNA 复制为半保留复制。 (6)用具放射性或荧光分子标记的 DNA 做探针,进行基因诊断或用于饮用水中病毒检测。 14 (7)用 C 标记生长素探知生长素的极性运输。 例1、 (2012·江苏卷,1)下 列 关 于 细 胞 中 化 学 元 素 的 叙 述 , 正 确 的 是 A. 细胞中一种元素的作用能被其他元素替代 B. 细胞中的脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素 C. 主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定 D. 细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元 素重要 答案:C 例 2、同位素标记法是生物学常用的一种研究方法,下列相关叙述正确的是( ) A.设法让洋葱根尖吸收含 3H 标记的尿嘧啶核糖核苷酸,只能在分生区细胞中检测到放射性 B.给小麦供应 14CO2,14C 不会出现在线粒体中 C.给豚鼠供应 18O2,其呼出气体中不含有 C18O2 D.赫尔希和蔡斯用 35S 标记噬菌体的蛋白质时,标记元素在氨基酸的 R 基中

1

二、蛋白质和核酸 1、结构

2、蛋白质和核酸功能上的联系 DNA 通过指导蛋白质的合成来决定生物的性状

3、蛋白质、核酸多样性与生物多样性关系

蛋白质、核酸的结构和种类具有物种差异性,因而可以从分子水平上用来区分不同物种的亲缘关系。 3.蛋白质和核酸的相关计算
(1)蛋白质的相关计算: ①计算蛋白质中的氨基酸数目: 若已知多肽中氮原子数为 m,氨基个数为 n,则缩合为该多肽的氨基酸数目为 m-n+肽链数。 若已知多肽 中的氮原子数为 m,则缩合成该多肽的氨基酸数目最多为 m。 ②计算蛋白质中的 O、 N 原子数目: O 原子数=各氨基酸中 O 原子的总数-脱去水分子数=R 基上的 O 原子数+氨基酸个数+肽链数。 N 原子数=各氨基酸中 N 原子的总数=R 基上的 N 原子数+肽键数+肽链数。 ③计算形成的肽键数、脱去的水分子数:若由氨基酸脱水缩合形成链状肽,则肽键数=脱去的水分子数=氨基酸个数-肽链数。 若由氨基酸脱水缩合形成环状肽,则肽键数=氨基酸个数=脱去的水分子数。 ④氨基酸数与相应 DNA 及 RNA 片段中碱基数目之间关系 的计算: (DNA)基因的碱基数(至少)∶ mRNA 的碱基数(至少)∶蛋白质中氨基酸的数目=6∶3∶1; 肽键数(得失水数) +肽链数=氨基酸数= mRNA 碱基数/3=(DNA)基因碱基数/6。 (2)核酸的相关计算:①DNA 的种类=4n(n 代表碱基对数); ②DNA 的相对分子质量=脱氧核苷酸数× 脱氧核苷酸平均相对分子质量-(脱氧核苷酸数-2)× 18; ③RNA 的相对分子质量=核糖核苷酸数× 核糖核苷酸平均相对分子质量-(核糖核苷酸数-1)× 18。

例 3.胰岛素的 A、B 两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述,正确的是 ( ) A.胰岛素基因的两条 DNA 单链分别编码 A、B 两条肽链 B.沸水浴加热之后,构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂 C.胰岛素的功能取决于氨基酸的序列,与空间结构无关 D.核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素 答案: D 解析:一个基因控制合成一种蛋白质时只以其中的一条链为模板,故胰岛素的两条肽链是以胰岛素基因 的一条链为模板合成的;高温可破坏蛋白质的空间结构,但不会导致肽链的断裂;胰岛素的功能取决于胰岛素的分

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子结构,而胰岛素的分子结构除取决于氨基酸的序列外,与其空间结构也有关系。核糖体合成的一条多肽链需在蛋 白酶的作用下水解为两条不同的多肽链,再经加工形成胰岛素。 【变式 1】下图甲、乙、丙为组成生物体的相关化合物,乙为一个由 α、β、γ 三条多肽链形成的蛋白质分子,共含 271 个氨基酸,图中每条虚线表示由两个巯基(—SH)脱氢形成一个二硫键(—S—S—)。下列相关叙述不 正确的是 . A.甲为组成乙的基本单位,且乙中最多含有 20 种甲 B.由不同的甲形成乙后,相对分子量比原来少了 4 832 C.丙主要存在于细胞核中,且在乙的生物合成中具有重要作用 D.如果甲中的 R 为 C3H5O2,则由两分子甲形成的化合物中含有 16 个 H

答案:C 例 4、 (2012 山东潍坊三县市联考 17)某条多肽的相对分子质量为 2778,若氨基酸的 平均相对分子质量为 110,如 考虑终止密码子,则编码该多肽的基因长度至少是 A.75 对碱基 B.78 对碱基 C.90 对碱基 D.93 对碱基 答案:D 三 水和无机盐的作用 1.生物体内水的存在、来源和利用 2.水分含量与新陈代谢、生物抗性的关系 (1)细胞中 自由水/结合水的比值越大, 生物新陈代谢越旺盛, 其抗性越小;该比值越小,生物新陈代谢越缓慢,其抗性越大。 (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。 3.无机盐 (1)主要存在形式:离子。 (2)吸收的主要方式:主动运输(转运)。 例 5、(2012·海南卷,7)关于植物细胞中元素的叙述,错误 的是 .. A.番茄和水稻根系吸 Si 元素的量相等 C.植物根系通过主动运输吸收无机离子需要 ATP B.细胞中含量最多的四种元素是 C、O、H 和 N D.与豆科植物共生的根瘤菌可为豆科植物生长提供 N 元素

答案:A 例 6、下列有关水的叙述正确的是 A.不同种生物细跑的 S 由水和结合水的比值相同,它们的代谢强度就相同 B.在有氧呼吸过程中,线粒体既消耗水又产生水 C.酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均产生水 D.线粒体、核糖体、中心体在其活动中都可以产生水 答案:B 【易混易错知识总结】一、化合物元素的组成
命题热点 命题角度 (1)糖类、脂质、蛋白质和核酸的元素组成(2)蛋白质和核酸之间的关系 此类问题,常有两种考查形式:一是列举几种化合物,比较元素组成的差异;二是根据元素组成判断化合物的种类

1.有机化合物的元素组成 (1)必含元素: (2)特征元素: S→蛋白质,Fe→血红蛋白, Mg→叶绿素,I→甲状腺激素。 2.常见结构或生物的化合物组成

3

结构或生物 HIV 病毒、核糖体 T2 噬菌体、染色体 抗体、受体、载体

化合物 RNA 和蛋白质 DNA 和蛋白质 蛋白质

3.有机物水解产物和代谢产物总结 物质 DNA RNA 蛋白质 多糖 脂肪 基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸 葡萄糖 甘油、 脂肪酸 初步水 解产物 4 种脱氧核苷酸 4 种核糖核苷酸 多肽 二糖 甘油、脂肪酸 彻底水 解产物 磷酸、脱氧 核糖、含氮碱基 磷酸、核糖 、含氮碱基 氨基酸 葡萄糖 甘油、 脂肪酸
糖类

代谢产物

CO2、H2O 尿素 CO2、H2O
2.完善下面四大有机化合物之间关系的网络图

CO2、H2O
脂质

完善下列四大类有机化合物之间关系的网络图

N

N、 P

例 7、下列有关人体内元素和化合物的叙述,正确的是 ( ) A A.纤维素和脂肪都是由 C、H、O 三种元素组成的 B.ATP、磷脂、抗体、DNA 的组成元素中都有 C、H、O、N、P C.蛋白质分子中的 N 主要存在于氨基中,核酸中的 N 主要存在于碱 基中 D.人体内参与信息传递的分子都是蛋白质

蛋白质

翻译

转录 RNA 逆转录 DNA

【变式 2】图示中 a、b 为小分子生命物质,甲、乙、丙代表大分子生命物质。下列相关 叙述不 正确的是 ( ) D . A.在噬菌体、HIV 和 SARS 病毒体内,a 都只有 4 种 B.甲、乙可共存于大肠杆菌的细胞质基质中 C.连接两个 a 和两个 b 之间的化学键不同 D.在某人的神经细胞和浆细胞中,甲、乙一般相同,丙不同

2. RNA 和 ATP 的关系 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。

例 8、在下列四种化合物的化学组成中,与圆圈中“A”所对应的名称相符合的是( ) A.①——腺嘌呤核糖核苷酸 B.②——腺苷 C.③——腺嘌呤脱氧核苷酸 D.④——腺嘌呤
答案:D 解析:② 为双链结构,含 T,为 DNA;③ 是单链结构, 为 RNA。① ② ③ ④ 四种化合物中的“A”依次为腺苷(腺嘌呤+核糖) 、腺嘌呤脱氧核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤。

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【专项练习】 1、下列 关于无机盐在生物体内所起作用的叙述中,错误的是( ) A.合成 ATP、DNA、RNA 、NADPH、脂肪等物质时,都需要磷酸盐作原料 B.根瘤菌的固氮酶中含有钼、铁,说明某些金属元素可以成为一些复杂蛋白质的构成元素 C. 观察人的口腔上皮细胞时要用浓度为 0.9%的生理盐水,观察蛙的肠系膜中血液流动时使用的生理盐水浓度为 0.65%,这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用 D.人缺碘会患大脖子病,是因为碘是合成甲状腺激素的重要原料 答案:A 2、 (苏北四市 2012 二调 1)元素和化合物是细胞的物质基础,下列叙述正确的是 A.ATP、染色体中含有的五碳糖都是核糖 B.磷脂、质粒都含有的元素是 C、H、O、N、P C.具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的 D.性激素和胰岛素与双缩脲试剂反应均呈紫色

答案:B 3、(2010·高考江苏卷)下列关于核酸的叙述中,正确的是( ) A.DNA 和 RNA 中的五碳糖相同 B.组成 DNA 和 ATP 的元素种类不同 C.T2 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 答案:D
嘧啶数

4、(唐山一中 2013 高三第一次月考 14)若右图中的各部分彻底水解,得到产物种类最多的是 A.① B.② C.③ D.④ 答案:B 解析:由图①是 mRNA,③tRNA 水解产物是磷酸、核糖、碱基,④是蛋白质,水解产物是氨基酸,②是 核糖体,由 RNA 和蛋白质构成,水解产物最多。 5、(2012·海南卷,1)关于生物体内组成蛋白质的氦基酸的叙述,错误 的是 .. A.分子量最大的氨基酸是甘氨酸 C.氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键 B.有些氨基酸不能在人体细胞中合成 D.不同氨基酸之间的差异是由 R 基引起的

答案:A 6、 (浙江十校联合体 2013 高三期初联考 1)仔细观察下面四幅图,下列叙述错误 的是( ..

)

A.图甲中共有 8 种核苷酸 B.组成人体的化合物乙的 R 基种类有 20 种 C.组成丙化合物的单糖是脱氧核糖 D.在松鼠体细胞内检测到的化合物丁很可能是蔗糖 答案:D 解析:甲图是转录图一条链是 DNA 链,一条是 RNA 链,所以图中有8种核苷酸;乙是氨基酸结构通式,其 R 基有20种;丙是胸腺嘧啶脱氧核苷酸,所以其组成的单糖是脱氧核糖;松鼠是动物其体内细胞不会有蔗糖,D 错。 7.(2010·高考上海卷)下列选项中,含有相同元素的一组化合物是( ) A.纤维素和尿素 B.油脂酸和磷脂 C.腺苷三磷酸和核糖核酸 D.胆固醇和血红蛋白

答案:C 8.(2010·高考山东卷)区域内水和土壤中某种化学元素过多或过少都可能导致地方病,影响人们的健康。下列说法 正确的是( ) A.龋齿是由于人体内钙含量过高造成的 B.氟骨病是由于人体内氟含量过高造成的 C.人体内硒含量过高会引发克山病 D.饮用低氟水可以预防大骨节病 答案:B 9.(2011·高考上海卷)就物质属性而言,蛋白质、抗原和多糖三者之间的关系是( )

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解析:选 A。蛋白质与多糖是两类不同化合物,没有包含关系,而抗原的物质组成比较复杂,主要包括蛋白质、多 糖等大分子物质。 10.(2009· 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 B.RNA 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 C.DNA 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 答案:A 解析:蛋白质的空间结构改变后,其功能会发生改变。 11、(2012·衡水期末 2)某条肽链由 88 个氨基酸缩合而成,其中共有氨基 6 个,甲硫氨酸 5 个,且在肽链中的位置 为 3、25、56、78、88,甲硫氨酸的分子式为 C5HllO2NS,以下叙述正确的是( ) A.合成该多肽的氨基酸共有 N 原子数目 94 个 B.去掉甲硫氨 酸得到的肽链中,肽键数目会减少 10 个 C.去掉甲硫氨酸得到 6 条肽链,氨基和羧基均分别增加 5 个 D.特殊水解酶水解掉甲硫氨酸后,所得产物中氧原子增加 5 个

答案:D 12、(2012·福州模拟)某致病细菌分泌的外毒素,无色,细针状结晶,对 小鼠和人体有很强的毒性,可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等,以致死亡。 该外毒素为环状肽,结构式如下图所示。请据图分析并回答问题。 (1)该化合物中含有游离的________个氨基,________个 羧基。 (2)该化合物是由________个氨基酸组成的,区别这些氨基酸的种类是 依靠其结 构中的________。 (3)组成该化合物的 氨基酸有________种,其中有________个氨基酸的 R 基相 同,这个 R 基是________。 (4)该化合物称为________肽化合物,含有________个肽键。 (5)填写虚线框内结构的名称:A.________,B.________(从氨基酸结构通式的角度分析)。 (6)该化合物具有 8 个氮原子,其中________个位于肽键上,________个位于 R 基上。 (7)该化合物具有 10 个氧原子,其中________个位于肽键上,________个位于 R 基上。 (8)该外毒素在环状肽形成过程中失去了________个水分子,相对分子质量减少了________。 答案:(1)0 0 (2)7 R 基 (3)5 3 —CH3 (4)环状七 7 (5)肽键 R 基 (6)7 1 (7)7 3(8)7

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解析:据图分析,该外毒素为环状七肽,具有 7 个肽键,由 5 种不同的氨基酸组成,其中有 1 种氨基酸出现 3 次,其 R 基为—CH3。区 别氨基酸的种类依靠其结构中的 R 基。该化合物没有游离的氨基和羧基。虚线框内结构 A、B 的名称依次是肽键和 R 基。解答第(6)、 (7)小题可据图计数。每个肽键中各有 1 个氮原子和 1 个氧原子,7 个肽键所含氮原子和氧原子数均为 7 个,R 基上的氮原子和氧原子分 别为 1 个和 3 个。解答第(8)问,形成 1 个环状肽时,有多少个氨基酸参与缩合,即形成多少个肽键,脱掉多少个水分子。

13、如图所示的图解表示构成细胞的元素、化合物,a、b、c、d 代表不同的小分子物质,A、B、C 代表不同的大分 子物质,请分析回答下列问题: (1)物质 a 是________, 在动物细胞内, 与物质 A 作用最相近的物质 是________。若物质 A 在动物、植物细胞中均可含有,并且作为细 胞内最理想的储能物质,不仅含能量多而且体积较小,则 A 是 ________。 (2) 物 质 b 是 ____________ , 其 分 子 结 构 的 特 点 是 _____________________。 若某种 B 分 子由 n 个 b 分子(平均相对分子质量为 m)组成的 2 条链组成, 则该 B 分子的相对分子质量大约为________。 (3)物质 c 在人体细胞中共有________种,分子中____________的不同决定了 c 的种类不同。 (4)物质 d 是________,d 和________、________都属于固醇类物质。
答案: ( 1)葡萄糖 糖原 脂肪 ( 2)氨基酸 至少含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上 mn-18(n-2) (3)4 含氮碱基 (4)雄性激素 胆固醇 维生素 D

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