查缺补漏 | 1.1 组成细胞的分子
提纲
核心点拨
1．蛋白质和核酸的结构与功能及5个易失分点
(1)DNA两条链之间的碱基通过氢键相连，而单链上相邻碱基之间通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连，单链上单体间通过磷酸二酯键相连。
(2)ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分为腺嘌呤核糖核苷酸。
(3)氨基酸脱水缩合的方式只有一种，而其排列方式有多种。
(4)同一个体的不同细胞中核DNA相同、mRNA和蛋白质不完全相同。
(5)“5”类常见蛋白质的分布和功能
①糖蛋白：位于细胞膜的外表面，起保护、润滑、识别、黏着作用。②载体蛋白：镶嵌或贯穿于生物膜的磷脂双分子层中，参与物质的跨膜运输。③受体蛋白：一般位于细胞膜的外表面，完成细胞间的信息传递。④激素、抗体：形成于细胞，分布于体液，有利于传递信息、清除抗原。⑤通道蛋白：贯穿于生物膜的磷脂双分子层中，参与物质的被动运输。
2．糖类的种类与分布
(1)并非所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素等不参与氧化分解，因此不能提供能量。
(2)可溶性还原糖有葡萄糖、麦芽糖、果糖、乳糖、半乳糖等。
(3)二糖和多糖都能水解，而单糖不能水解。
(4)糖类的合成场所有差异：叶绿体(葡萄糖、淀粉)、内质网(糖基团)、高尔基体(纤维素)、肝脏(肝糖原)和肌肉(肌糖原)。
3．脂质的种类、从属关系及功能
(1)脂肪中C、H含量较多，氧化分解时耗氧量较多，释放的能量也较多。
(2)糖类和脂肪都可以作为储能物质，但两者又有区别：糖类是生物体中主要的能源物质，脂肪是生物体中主要的储能物质。糖类中的糖原是动物细胞中的储能物质，淀粉是植物细胞中的储能物质。糖类、脂肪和蛋白质都可以作为能源物质。
4．理清水和细胞代谢的关系
(1)不同种类的生物、同一生物的不同器官及不同的生长发育时期，细胞的含水量不同。
(2)自由水与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，但其抗逆性较弱；反之，生物新陈代谢缓慢，但抗逆性较强。
(3)衰老细胞内的水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。
5．熟记无机盐的吸收、存在形式和生理功能
例题
题组一 蛋白质、核酸的结构与功能
1．Ca2＋泵是细胞膜上重要的载体蛋白，由1 100个氨基酸组成。下列关于Ca2＋泵的描述正确的是(多选)()
A．Ca2＋泵的合成场所是核糖体
B．Ca2＋泵合成的直接模板是控制该分子的基因模板链
C．高温会破坏Ca2＋泵的空间结构，进而影响其正常功能
D．Ca2＋泵的分子中氧原子和氢原子均多于1 100个
答案 ACD
解析 Ca2＋泵是细胞膜上重要的载体蛋白，蛋白质的合成场所是核糖体，合成的直接模板是mRNA，A正确，B错误；Ca2＋泵是细胞膜上重要的载体蛋白，高温会破坏蛋白质的空间结构，进而影响其正常功能，C正确；Ca2＋泵是细胞膜上重要的载体蛋白，由1 100个氨基酸组成，则该蛋白质至少含有的氧原子数＝1 100个氨基酸中至少含有的氧原子总数－脱去水分子数＝1 100×2－(1 100－肽链数)＝1100＋肽链数，至少含有的氢原子数＝1 100个氨基酸中至少含有的氢原子总数－脱去水分子数×2＝1 100×4－(1 100－肽链数)×2＝2200＋肽链数×2，则Ca2＋泵的分子中氧原子多于1100个、氢原子多于2 200个，D正确。
2．下列关于核酸的叙述错误的是()
A．细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与
B．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制
C．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的
D．核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用
答案 C
解析 细胞核中发生的转录过程是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，需要RNA聚合酶的参与，A项正确；植物细胞中DNA复制的场所有细胞核(主要)、线粒体和叶绿体，B项正确；DNA中含有的五碳糖是脱氧核糖，且双链DNA分子中一条链上的磷酸和脱氧核糖之间是通过碳原子上的羟基与磷酸基团之间形成的共价键连接的，C项错误；核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用，D项正确。
3．如图表示真核细胞某些结构的主要组成成分(图中字母是元素符号)，下列叙述错误的是(多选)()
A．物质甲、乙、丙的单体分别是核糖核苷酸、氨基酸和脱氧核糖核苷酸
B．结构1功能的复杂程度主要是由图中甲的种类和数量直接决定的
C．萨顿用类比推理的方法证明了基因在结构2上
D．在线粒体、叶绿体中一定含有结构1而不含结构2
答案 ABC
解析 物质甲是磷脂，物质乙、丙的单体分别是氨基酸和脱氧核糖核苷酸，A错误；蛋白质是生命活动的主要承担者，生物膜功能的复杂程度与生物膜上蛋白质的种类和数量有关，所以结构1功能的复杂程度主要是由图中乙蛋白质的种类和数量直接决定的，B错误；萨顿用类比推理的方法提出了基因在染色体上的假说，摩尔根用假说—演绎法证明了基因在染色体上，C错误；线粒体和叶绿体都具有双层膜结构，含有的少量DNA分子不与蛋白质组成染色体，所以在线粒体、叶绿体中一定含有结构1而不含结构2，D正确。
题组二 糖类、脂质的种类和作用
4．下列有关构成细胞的有机化合物的叙述，正确的是()
A．脂质氧化分解的最终产物都是CO2和H2O
B．构成大肠杆菌遗传物质的碱基有5种
C．麦芽糖、蔗糖、乳糖的水解产物均为还原糖
D．蛋白质的多样性与氨基酸缩合方式的多样性有关
答案 C
解析 磷脂的组成元素中含有P，其氧化分解的最终产物不只是CO2和H2O，A错误；大肠杆菌的遗传物质是DNA，组成DNA的碱基有4种，B错误；麦芽糖的水解产物为葡萄糖，蔗糖的水解产物为果糖和葡萄糖，乳糖的水解产物为葡萄糖和半乳糖，果糖、半乳糖和葡萄糖均为还原糖，C正确；蛋白质的多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序以及蛋白质空间结构的多样性有关，氨基酸的缩合方式不具有多样性，只有脱水缩合一种方式，D错误。
5．下列关于糖类的叙述，正确的是()
A．葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，但组成元素不同
B．二糖都由葡萄糖聚合而成，都可与斐林试剂发生颜色反应
C．肌糖原不能水解为葡萄糖，不属于细胞的能源物质
D．糖类是细胞的主要能源物质，也是细胞的重要结构物质
答案 D
解析 葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，组成元素也相同，A错误；二糖不都由葡萄糖聚合而成，也不都能与斐林试剂发生颜色反应，如蔗糖由果糖和葡萄糖聚合而成，蔗糖不是还原糖，不能与斐林试剂发生颜色反应，B错误；肌糖原不能在肌细胞中水解为葡萄糖，但肌糖原可作为细胞的能源物质，为生命活动供能，C错误；糖类是细胞的主要能源物质(如葡萄糖)，也是细胞的重要结构物质(如细胞膜上的多糖)，D正确。
题组三 水和无机盐的作用
6．如图为对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析有关说法正确的是()
A．④和⑤是同一种物质，但是在细胞中存在的形式不同
B．①和②均能萌发形成幼苗
C．③在生物体内主要以化合物形式存在
D．点燃后产生的CO2中的C只来自于种子的糖类
答案 A
解析 据题图可知，④为自由水，⑤为结合水，故④和⑤是同一种物质，但是在细胞中存在的形式不同，A正确；②为种子烘干的过程，结合水被破坏，故②不能萌发形成幼苗，B错误；③为种子燃烧后剩下的灰分，即无机盐，在生物体内主要以离子形式存在，C错误；点燃后产生的CO2中的C来自于种子的糖类、脂质、蛋白质等有机物，D错误。
7．下列关于细胞结构或成分的叙述，正确的是()
A．可用双缩脲试剂检测氨基酸
B．缺铁可能会导致哺乳动物血液中乳酸含量上升
C．溶于NaCl溶液中的抗体一定会丧失其生物活性
D．适宜光照时蓝藻细胞中叶绿体类囊体薄膜上可产生ATP
答案 B
解析 双缩脲试剂与肽键发生反应生成紫色络合物，因此可用于检测蛋白质、多肽，但不能检测氨基酸，A错误；铁是哺乳动物合成血红蛋白必需的原料，血红蛋白是哺乳动物体内运输氧气的载体，缺铁可能会影响哺乳动物体内血红蛋白的合成，导致体细胞相对缺氧，从而使体细胞无氧呼吸加剧，血液中乳酸含量上升，B正确；抗体的化学本质是蛋白质，可溶于NaCl溶液中，溶于一定浓度NaCl溶液中的抗体的生物活性不一定会丧失，C错误；蓝藻属于原核生物，细胞中不含叶绿体，D错误。
题组四 聚焦种子萌发与成熟过程中的原理
8．某油料作物种子中脂肪含量为种子干重的70%。为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪的含量变化，某研究小组将种子置于温度、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)的脂肪含量和干重，结果表明：脂肪含量逐渐减少，到第11 d时减少了90%，干重变化如图所示。
回答下列问题：
(1)为了观察胚乳中的脂肪，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。
(2)实验过程中，导致萌发种子干重增加的主要元素是__________________(填C、N或O)。
(3)实验第11 d后，如果使萌发种子(含幼苗)的干重增加，必须提供的条件是________和__________________。
答案 (1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 橘黄(或红)
(2)O(3)光照 所需的矿质元素离子
解析 (1)欲观察胚乳中的脂肪，可将种子中的胚乳切片，用苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液进行染色，放在显微镜下即可观察到橘黄(或红)色的脂肪颗粒。(2)由题干可知，某油料作物的种子中脂肪占干重的70%。在种子萌发的过程中，脂肪含量逐渐减少，而前一段时间干重却逐渐增加，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、氢含量高，当脂肪转化为糖类时，氧元素增加。(3)实验第11 d时，脂肪减少了90%，种子干重的增加不再来源于脂肪的转化，而来源于光合作用。由于种子处于黑暗环境，并且提供的是蒸馏水，因而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离子。
9．甲、乙两图分别表示某植物种子在吸水萌发过程中重量(干重与鲜重)、O2和CO2的变化示意图。据图回答下列问题：
(1)图甲表示萌发种子干重变化的曲线是___________________________________(填“①”或“②”)。
(2)图乙中，表示O2吸收量变化的曲线是_____________________________(填序号)，另一条曲线纵坐标表示________________。
(3)图甲中曲线A→C变化涉及的主要生理过程是____________；曲线C→D变化的主要原因是种子萌发成幼苗，光合作用______(填“大于”“小于”或“等于”)细胞呼吸。
(4)图乙中e点以前，曲线④低于③的原因是_____________________________________
________________________________________________________________________，
e点以后两曲线重合，表明此时种子细胞呼吸的方式是____________(底物只考虑葡萄糖)。
答案 (1)②(2)④CO2释放量 (3)细胞呼吸 大于
(4)种子进行了无氧呼吸，无氧呼吸不吸收O2，但释放CO2 有氧呼吸
解析 (1)种子萌发过程中吸水，鲜重增加，鲜重大于干重，分析题图甲可知，曲线①表示种子萌发过程中鲜重的变化，曲线②表示干重的变化。(2)种子萌发过程中有氧呼吸的产物是CO2和水，无氧呼吸的产物是酒精和CO2，图乙中③、④表示种子萌发过程中O2和CO2的变化量，其中③刚开始高于④，后来与④重合，因此③是CO2的释放量，④是O2的吸收量。(3)图甲中A→C段，由于种子进行细胞呼吸消耗有机物，使干重减少；C→D段，种子萌发形成幼苗后，幼苗进行光合作用，光合作用合成的有机物多于细胞呼吸消耗的有机物，干重增加。(4)图乙中e点以前，CO2的释放量多于O2的吸收量，底物只考虑葡萄糖，此时细胞既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸，无氧呼吸不吸收O2，但释放CO2；e点之后CO2的释放量与O2的吸收量相等，表明此时细胞只进行有氧呼吸。
归纳总结(1)种子形成和萌发时的物质变化
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比较项目 |
种子形成 |
种子萌发 |
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有机物种类 |
可溶性糖→淀粉等；非蛋白质→蛋白质；糖类→脂肪 |
淀粉→葡萄糖；蛋白质→氨基酸；脂肪→甘油＋脂肪酸 |
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干重 |
增加 |
减少(油料作物先增加后减少) |
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激素变化 |
脱落酸增加，赤霉素、生长素逐渐减少 |
脱落酸下降，赤霉素、生长素逐渐增加 |
(2)种子成熟和萌发时细胞呼吸的变化
①种子成熟时呼吸速率的变化
有机物积累迅速时，呼吸速率加快，但当种子接近成熟时，呼吸速率逐渐减慢。
②种子萌发时细胞呼吸方式的变化
在胚根长出前，种子细胞呼吸产生的CO2大大超过O2的消耗，而当胚根长出后，O2的消耗速率就高于CO2的释放速率，这说明种子萌发的初期主要进行无氧呼吸，而胚根长出后主要进行有氧呼吸。
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