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高考一轮复习第3讲 细胞中的蛋白质、核酸、糖类和脂质学案
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这是一份高考一轮复习第3讲 细胞中的蛋白质、核酸、糖类和脂质学案，共29页。
第3讲 细胞中的蛋白质、核酸、糖类和脂质
考点内容
核心素养解读
1.概述糖类有多种类型,它们既是细胞的重要结构成分,又是生命活动的主要能源物质
2.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用
3.阐明组成蛋白质的氨基酸有21种,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成
4.概述核酸由核苷酸聚合而成,是储存与传递遗传信息的生物大分子
1.通过对糖类和脂质的组成和功能、蛋白质功能的举例说明、DNA与RNA的比较,建立起生命的物质性观点(生命观念)
2.通过推导氨基酸的结构通式、脱水缩合的过程;归纳生物种类与碱基、核苷酸种类的关系、蛋白质与核酸的关系图,培养逻辑思维能力和学科间知识的综合应用能力(科学思维)
3.通过对糖类、脂质、蛋白质与人体健康及在疾病治疗等方面的应用问题分析,培养学生关注科技发展,获取信息、应用信息解决实际问题的能力(社会责任)
考点一 糖类、脂质的种类和功能
必备知识·整合
1.细胞中的糖类
(1)元素:一般由 C、H、O (元素)构成。
(2)糖类的种类和功能
2.细胞中的脂质
(1)组成元素:主要是 C、H、O ,有些种类还含有 N、P 。
(2)脂质的特点
①脂质分子中氧的含量远远低于糖类,而氢的含量高于糖类。
②不同的脂质分子结构差异很大,通常都不溶于水,而溶于脂溶性有机溶剂,如丙酮、乙醚、氯仿等。
(3)脂质的种类和功能
(4)脂肪的分类
1.动物细胞培养过程中加入葡萄糖的目的是为动物细胞提供能源物质。(必修1 P23问题探讨) (√)
2.红糖、白糖、冰糖的主要成分都是蔗糖。(必修1 P24正文)(√)
3.糖尿病病人在饮食方面只需要严格限制其对甜味食品的摄取。(必修1 P24旁栏思考) (✕)
4.构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子,但是葡萄糖的连接方式不同。(必修1 P24图2-3) (√)
5.几丁质是一种广泛存在于甲壳类动物和昆虫外骨骼中的脂质。(必修1 P25正文) (✕)
6.人和哺乳动物体内的脂肪主要分布在皮下和内脏器官周围。(必修1 P26思考·讨论) (√)
7.体内脂肪过多将增加内脏器官尤其是心脏的负担,因此脂肪类食物的摄入量越少越好。(必修1 P26思考·讨论) (✕)
8.磷脂均由C、H、O、N、P组成,是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。(必修1 P27正文) (✕)
9.糖类供应充足时可以大量转化为脂肪,糖类代谢发生障碍时,大量脂肪转化为糖类。(必修1 P27正文) (✕)
1.(必修1 P24正文拓展)葡萄糖可以口服,也可以注射,但淀粉、蔗糖只能口服,不能注射,这是为什么?
提示:葡萄糖是不能再水解的单糖,不需要消化就可以直接进入细胞,所以可以口服,也可以静脉注射。淀粉、蔗糖必须经消化分解成单糖才能进入细胞,所以淀粉、蔗糖只能口服,不能静脉注射。
2.(必修1 P24图2-3拓展)如图为几种多糖的分子结构示意图,请思考:
(1)请具体指认甲、乙、丙名称。此三类分子有何共性?
提示:甲为淀粉,乙为糖原,丙为纤维素;三类分子均为多聚体且单体均为葡萄糖。
(2)就功能而言,与另外两种截然不同的是[丙] 纤维素 ,判断理由是 纤维素不可作为储能物质,糖原、淀粉均可作为储能物质 。
(3)淀粉的水解过程是先生成相对分子质量较小的糊精,糊精继续水解生成麦芽糖,最终水解产物是葡萄糖,如何检验淀粉是全部水解还是部分水解?
提示:取一支试管,加入未知水解程度的淀粉液,再滴加少量碘液,如溶液变蓝色,则淀粉未完全水解,如溶液为棕黄色,则已全部水解。
3.(必修1 P25正文拓展)相比于淀粉类作物种子,种植油料作物种子时要播种的浅一些,为什么?
提示:脂肪中氧的含量远远低于糖类,而氢的含量更高。等质量的脂肪与糖类氧化分解时,脂肪释放的能量更多,需要的O2多,产生的H2O多。
关键能力·提升
考向一 借助糖类、脂质的种类与功能,考查生命观念
1.(2020天津翔宇学校高三线上检测)下列关于糖的说法,不正确的是 ( )
A.存在于ATP中而不存在于DNA中的糖是核糖
B.存在于叶绿体中而不存在于线粒体中的单糖是葡萄糖
C.存在于动物细胞中而不存在于植物细胞中的多糖是糖原
D.在体内发生淀粉→麦芽糖→葡萄糖过程的生物一定是植物,而不是动物
1.答案 D 淀粉可在动物体内分解成麦芽糖,然后进一步分解成葡萄糖,D错误。
2.(不定项选择)脂质与人体健康息息相关,下列叙述正确的是 ( )
A.分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲和减压的作用
B.蛇毒中的磷脂酶会因水解细胞膜蛋白而导致溶血
C.摄入过多的胆固醇会增加动脉硬化的风险
D.鱼肝油中的维生素D有助于人体对钙的吸收
2.答案 ACD 酶具有专一性,磷脂酶可催化磷脂水解,但不能催化膜蛋白水解,B错误。
题后悟道·易错
关于糖类和脂质的4个易错点
(1)淀粉、糖原和纤维素的单体都是葡萄糖,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的。
(2)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提供能量。
(3)并非所有的糖都是还原糖,如淀粉、纤维素、蔗糖、糖原都是非还原糖,不能用斐林试剂检测。
(4)脂肪是主要的储能物质,但不构成膜结构,磷脂和胆固醇均参与膜结构的组成。
考向二 围绕糖类与脂质之间的相互转化及人体健康,考查科学思维能力与社会责任
3.(不定项选择)棉花纤维由纤维细胞形成。蔗糖经膜蛋白SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累,在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成。研究人员用普通棉花品系培育了SUT表达水平高的品系F,检测两品系植株开花后纤维细胞中的蔗糖含量,结果如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.纤维素的基本组成单位是葡萄糖和果糖
B.曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量
C.15~18天曲线乙下降的主要原因是蔗糖被水解后参与纤维素的合成
D.提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期延后
3.答案 BC 纤维素的基本组成单位是葡萄糖,A错误;品系F的纤维细胞SUT表达水平高,蔗糖经SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累,在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成,曲线甲的最大值比曲线乙大,说明曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量,B正确;曲线乙表示普通棉花品系纤维细胞中的蔗糖含量,分析可知,15~18天曲线乙下降的主要原因是在纤维细胞的加厚期蔗糖被大量水解,C正确;由题图曲线走势可知,提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期提前,D错误。
4.(2020山东淄博三模)在人体中,胆固醇可与载脂蛋白结合成低密度脂蛋白(LDL)进入血液,然后被运送到全身各处细胞。已知细胞摄取LDL有两种途径:一是LDL与细胞膜上的特异性受体结合后被胞吞,之后受体重新回到细胞膜上;二是LDL随机被胞吞(不需要与受体结合)。如图为体外培养的正常细胞和高胆固醇血症患者的细胞对LDL的摄取速率示意图。下列说法错误的是 ( )
A.动物性食物如肝脏、牛羊肉等红色肉类含胆固醇较高
B.当胞外LDL浓度大于35 μg/mL时,正常细胞的LDL摄取速率改变
C.高胆固醇血症患者可能通过途径二吸收LDL
D.破坏LDL受体后,高胆固醇血症患者摄取LDL的相对速率会受影响
4.答案 D 分析曲线可知,高胆固醇血症患者的细胞吸收LDL速率呈上升趋势,且在实验浓度范围内不存在饱和点,推断高胆固醇血症患者的细胞吸收LDL不需要与受体结合,故破坏LDL受体后,高胆固醇血症患者摄取LDL的相对速率不会受影响,D错误。
题后悟道·归纳
糖脂代谢异常与人体健康
(1)高血糖(糖尿病):长期高血糖会导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管等器官的慢性损伤和功能障碍。
(2)低血糖:血液中葡萄糖含量低会导致身体无力、眩晕等症状。
(3)高血脂:血脂的主要成分是甘油三酯和胆固醇,血脂过高会导致动脉粥样硬化、冠心病、胰腺炎等。
(4)动脉粥样硬化:长期高血脂导致动脉内膜脂质和复合糖类积聚,使动脉壁增厚变硬、血管腔狭窄,由于在动脉内膜积聚的脂质外观呈黄色粥样,因此称为动脉粥样硬化。严重时会导致动脉阻塞,从而使相应组织或器官缺血或坏死,发生在大脑(心脏)部位会导致脑(心)梗塞。
预防以上疾病的最佳途径是控制饮食,维持合理的饮食结构,另外还要多做有氧运动,促进糖脂的消耗。
考点二 蛋白质的结构、功能及相关计算
必备知识·整合
1.蛋白质的功能
2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸
3.蛋白质的结构及其多样性
(1)二肽的形成过程
①过程a为 脱水缩合 ,其场所 一定 (填“一定”或“主要”)在 核糖体 中;物质b为 二肽 ;结构c为 肽键 。
②H2O中H来源于 氨基和羧基 ;O来源于 羧基 。
③肽的名称确定:一条多肽由几个氨基酸分子构成就称为几肽。
④由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有 1 个游离的氨基和 1 个游基的羧基,分别位于肽链的 两端 ;其余的氨基(或羧基)在 R基 上。
(2)蛋白质的形成过程与结构多样性
1.胶原蛋白被分解为氨基酸后才能被人体组织细胞吸收。(必修1 P29正文) (√)
2.组成蛋白质的21种氨基酸之间的区别在于R基的不同。(必修1 P29正文) (√)
3.至少含有一个氨基和一个羧基的化合物,都是构成蛋白质的氨基酸。(必修1 P29正文) (✕)
4.必需氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中获取。(必修1 P30与社会的联系) (√)
5.一个氨基酸分子的羧基和同一个氨基酸分子的氨基相连接,同时脱去一分子水,这种结合方式叫作脱水缩合。(必修1 P30正文) (✕)
6.高温处理过的蛋白质仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。(必修1 P32与社会的联系) (√)
7.一个由20种、500个氨基酸组成的蛋白质的氨基酸排列顺序可能有20500种。(必修1 P33生物科学史话) (√)
1.(必修1 P28图2-8拓展)抗体和头发的主要成分均为蛋白质,但功能却相差极大,请从氨基酸角度分析,原因是什么?
提示:组成抗体和头发的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同,蛋白质的空间结构也不同。
2.(必修1 P30与社会的联系拓展)长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病,请分析原因。
提示:赖氨酸是人体的必需氨基酸,必须从食物中获得,而玉米等谷类食物中缺少赖氨酸。
3.(必修1 P31思考·讨论拓展)现有足量的甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸,它们能形成的三肽最多有几种?包含3种氨基酸的三肽最多有几种?
提示:能形成的三肽最多有27种,包含3种氨基酸的三肽最多有6种。
4.(必修1 P32与社会的联系拓展)在鸡蛋清中加入食盐析出白色絮状物,兑水后絮状物消失,这一现象说明什么?相对于生鸡蛋,煮熟的鸡蛋更容易消化,这是为什么?
提示:盐析过程中蛋白质的结构没有发生变化,煮熟鸡蛋过程中,高温使蛋白质变性,蛋白质空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。
重点疑难·突破
1.蛋白质的盐析、变性和水解辨析
2.蛋白质形成过程中的相关计算
(1)蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算
①至少含有的游离氨基数或羧基数=肽链数
②游离氨基数或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基数或羧基数。
(2)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子数的关系
①肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数
②蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数×18
(3)蛋白质形成过程中的相关数量关系
肽链
数
氨基
酸数
肽键
数
脱去水
分子数
多肽相对分子质量
氨基
羧基
1
m
m-1
m-1
am-18(m-1)
至少
1个
至少
1个
n
m
m-n
m-n
am-18(m-n)
至少
n个
至少
n个
注:氨基酸平均相对分子质量为a。
[特别提醒] 环状肽是由链状肽首尾氨基酸相连形成的,形成环状多肽时,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数,其相对分子质量=am-18m(可视为n-0)。
(4)利用原子守恒计算肽链中原子数
氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中,若不考虑R基,至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时,要失去部分氢原子和氧原子,但是碳原子、氮原子的数目不会减少。多肽中的相关数量关系如下:
①碳原子数=氨基酸的个数×2+R基上的碳原子数。
②氢原子数=各氨基酸中氢原子的总数-脱去的水分子数×2。
③氧原子数=各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分子数。
④氮原子数=肽链数+肽键数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子的总数。
[注意] 由于R基上的碳原子数不容易确定,且氢原子数较多,因此以氮原子数或氧原子数为突破口,计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
3.几种常见蛋白质的分布和功能
名称
分布或来源
功能
绝大多数酶
细胞内或细胞外
催化作用
全部载体蛋白
细胞膜等生物膜
运输某些物质,如离子、氨基酸等
某些激素(如生长激素、胰岛素)
由内分泌腺细胞合成分泌至内环境中
调节生命活动
抗体
由浆细胞合成并分泌至内环境中
免疫作用
细胞因子
由T细胞合成并分泌至内环境中
促进B细胞增殖、分化为浆细胞或记忆B细胞
血红蛋白
红细胞内
主要运输氧气
糖蛋白
细胞膜外表面
识别等作用
某些信号分子(激素、神经递质等)受体
受体细胞(细胞膜或细胞内)
与信号分子特异性结合,引起受体细胞代谢变化
结构蛋白
细胞膜、肌肉纤维等
构成细胞和生物体的成分
关键能力·提升
考向一 围绕氨基酸的结构与功能,考查生命观念
1.下面是三种化合物的结构简式,下列有关这三种化合物的叙述,错误的是 ( )
A.三种化合物可以用一个结构通式表示
B.三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基
C.三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D.三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同
1.答案 B 图中三种氨基酸的共同点之一应为“至少都含有一个氨基、一个羧基”,B错误。
2.(不定项选择)下列关于氨基酸结构的叙述,正确的是 ( )
A.生物体组成蛋白质的21种氨基酸结构上的不同在于R基的不同
B.半胱氨酸和甲硫氨酸均含有S,S一定位于R基中
C.亮氨酸的R基为—C4H9,则它的分子式为C6H13O2N
D.非必需氨基酸的合成与基因的功能无关
2.答案 ABC 组成蛋白质的氨基酸的不同在于R基的不同,A正确;根据氨基酸的结构通式,氨基酸中的S一定位于R基中,B正确;根据氨基酸的结构通式,若R基是—C4H9,则它的分子式为C6H13O2N,C正确;非必需氨基酸的合成需要酶的催化,该酶是蛋白质,与基因的功能有关,D错误。
题后悟道·归纳
“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
考向二 围绕蛋白质的结构与功能,考查生命观念
3.(2020湖南长郡中学月考)如图表示蛋白质的结构层次示意图,据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.a一定含有的元素是C、H、O、N
B.图中c代表的化学键的数目可能等于b的数目
C.①②为脱水缩合过程,发生的场所是核糖体
D.蛋白质多样性与b的种类、数目、排列顺序和②过程有关,加热时不会发生④过程
3.答案 C ①为脱水缩合过程,发生的场所是核糖体,②表示蛋白质的加工和修饰,发生在内质网和高尔基体中,C错误。
4.(不定项选择)(2020山东菏泽郓城一中二模)图中①②③分别表示生物体内的三个生理过程,其中Q分别代表三种物质,下列有关Q的叙述,正确的是 ( )
A.①中Q是激素
B.②中Q可能是载体
C.③中Q可能是抗体
D.①②③中Q都具特异性
4.答案 BCD 由题图可知,①过程中L与Q结合,L变成其他物质,因此Q的功能是催化功能,Q属于酶,不是激素,A错误;②过程中L与Q结合,L被排出细胞外,Q可能是载体,B正确;③过程中L与Q结合,L被消灭,此时Q起免疫作用,因此Q可能是抗体,C正确;①酶、②载体、③抗体均具有特异性,D正确。
5.(2020安徽六安一中高三测试)胰岛素是在胰岛B细胞中合成的,刚合成的多肽称前胰岛素原,在信号肽酶的作用下,前胰岛素原的信号肽被切除,而成为胰岛素原,最后胰岛素原的C肽段切除后,生成胰岛素,基本过程如图所示。下列有关说法错误的是 ( )
A.合成前胰岛素原需要相应的模板参与
B.加工完成后游离的氨基和羧基可能会增加
C.发生了水解反应,水中的氢用于形成—SH
D.两次切除可能分别是在内质网和高尔基体内完成的
5.答案 C 二硫键的形成是由于R基团脱氢,水中的氢用于形成氨基或羧基,C错误。
考向三 结合蛋白质结构与相关计算,考查科学思维能力
6.(2020江苏南京师大附中高三)有关图中蛋白质的叙述,正确的是 ( )
A.此蛋白质的R基团中共含有22个氨基
B.此蛋白质共有97个肽键,2条肽链
C.翻译此蛋白质时,一共需要99种tRNA
D.形成此蛋白质时,共减少相对分子质量1 764
6.答案 A 分析图示,共有26个游离的羧基,其中R基团上有23个羧基,可知该蛋白质共有3条肽链,又因为该蛋白质共含有25个游离的氨基,所以R基团中共含有22个氨基,A正确;该蛋白质由99个氨基酸组成,含有3条肽链,则共有96个肽键,B错误;转运氨基酸的tRNA最多61种,C错误;该蛋白质由99个氨基酸组成,含有3条肽链,则脱水缩合时脱掉96个水分子,相对分子质量共减少约1 728,D错误。
7.(2020山东郓城一中二模)已知某条肽链由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、82,甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS,以下叙述正确的是 ( )
①合成该多肽的氨基酸一定共有94个N
②若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的肽键会减少10个
③若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的氨基和羧基均分别增加5个
④若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的O会减少1个
A.① B.①②④ C.①④ D.②③
7.答案 D 该多肽链含有88个氨基酸,故含有88-1=87(个)肽键,R基中的氨基有6-1=5(个),故该多肽中N有88+5=93(个),①错误;根据甲硫氨酸的位置可知,去除5个甲硫氨酸需要破坏5×2=10(个)肽键,②正确;若去掉该多肽中的5个甲硫氨酸,会形成6条短肽,这些短肽与原来的多肽相比,氨基和羧基均分别增加6-1=5(个),③正确;若去掉该多肽中的甲硫氨酸,需要破坏10个肽键,即需要10个水分子参与,故会增加10个氧原子,又因为5个甲硫氨酸带走了5×2=10(个)氧原子,故生成的若干肽链中的氧原子数目与原来的多肽相比不变,④错误。综上所述,D符合题意。
考点三 核酸的结构与功能
必备知识·整合
1.核酸的结构层次
2.核酸的种类
(1)分类: 脱氧核糖核酸 和 核糖核酸 。
(2)“三看”法快速区分DNA、RNA
3.核酸分子的多样性和特异性
(1)多样性:构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种,但如果数量不限,在连成长链时, 排列顺序 是极其多样的,所以DNA分子具有多样性。
(2)特异性:每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的,其代表了特定的遗传信息。
4.核酸的功能
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。
5.生物大分子以碳链为骨架
(1)生物大分子是由许多基本组成单位连接而成的,这些基本单位称为 单体 。每一个单体都以 若干个相连的碳原子构成的碳链 为基本骨架,由许多单体连接成多聚体。常见的多聚体是多糖、蛋白质和核酸等,相应的单体是 单糖 、 氨基酸 和 核苷酸 等。
(2)生命的核心元素是 碳 。
1.真核细胞的DNA分布在细胞核中,RNA分布在细胞质中。(必修1 P34正文) (✕)
2.DNA分子一条链中的两个相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。(必修1 P34图2-14) (✕)
3.核苷酸种类不同取决于碱基的不同。(必修1 P35图2-15) (✕)
4.DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链,RNA是由核糖核苷酸连接而成的长链。(必修1 P35正文) (√)
5.脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息,DNA分子是储存、传递遗传信息的生物大分子。(必修1 P35正文)(√)
6.核苷酸是生物体内携带遗传信息的物质。(必修1 P35正文) (✕)
1.(必修1 P34问题探讨)为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息?
提示:人类的遗传信息储存在DNA分子中,而且每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。
2.(必修1 P35图2-15拓展)写出下列DNA、RNA、ATP和核苷酸中“A”的含义。
重点疑难·突破
1.归纳核酸的功能
2.核酸和蛋白质的比较
项目
核酸
蛋白质
DNA
RNA
元素
C、H、O、N、P
C、H、O、N等
组成单位
氨基酸
合成场所
主要在细胞核中复制产生
主要在细胞核中转录产生
核糖体
分子结构
一般为规则的双螺旋结构
一般为单链结构
氨基酸→多肽→蛋白质
结构多样
性的决定
因素
核苷酸的种类、数量及排列顺序
氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链盘曲、折叠形成的空间结构
初步水
解产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
多肽
彻底水
解产物
脱氧核糖、含氮碱基和磷酸
核糖、含氮碱基和磷酸
氨基酸
氧化分
解产物
CO2、H2O、尿素和磷酸盐等
CO2、H2O和尿素等
(1)DNA、蛋白质和生物多样性的关系
①生物多样性的根本原因是基因的多样性。
②生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性。
(2)细胞分化导致DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同”
①同一个体不同的体细胞中,核DNA相同。
②由于基因的选择性表达,同一个体的不同体细胞中mRNA和蛋白质等不完全相同。
关键能力·提升
考向一 借助核酸的结构与功能,考查生命观念
1.(2020云南师大附中高考适应性月考)下列有关DNA的叙述,不合理的是 ( )
A.DNA能够储存、传递、表达遗传信息
B.两个DNA分子的A+T/G+C的值不同,则这两个DNA分子储存的遗传信息不同
C.在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中某个磷酸可能只与一个脱氧核糖相连接
D.组成DNA分子基本骨架的化学元素包括C、H、O、N、P
1.答案 D DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的,所以不含有N,D错误。
2.(不定项选择)关于DNA和RNA的叙述,正确的是 ( )
A.DNA有氢键,RNA没有氢键
B.新冠肺炎病毒的核酸彻底水解产生6种小分子
C.原核细胞的核酸水解产生8种核苷酸
D.叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA和RNA
2.答案 BC DNA有氢键,tRNA中也有氢键,A错误;新冠肺炎病毒的核酸是RNA,其彻底水解产生核糖、磷酸和4种碱基,共6种小分子,B正确;原核细胞的核酸有DNA和RNA,水解会产生4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸,共8种核苷酸,C正确;叶绿体和线粒体中含有DNA和RNA,但核糖体中只有RNA,D错误。
题后悟道·归纳
不同生物的核酸、核苷酸、碱基的归纳
考向二 结合核酸、蛋白质间的内在关系,考查科学思维能力
3.(2020天津实验中学四月测试)对HIV的化学成分进行分析,得到如图所示组成关系,下列叙述正确的是 ( )
A.a与a之间通过“—CO—NH—”相连接
B.甲、乙的合成主要由HIV的线粒体供能
C.乙彻底水解可产生磷酸、核糖和A、G、T、C四种碱基
D.HIV的遗传信息主要储存在大分子甲中
3.答案 A HIV不具有细胞结构,其体内没有线粒体,B错误;RNA中含有碱基U,不含有碱基T,因此RNA彻底水的产物是磷酸、核糖和A、G、U、C四种碱基,C错误;HIV是RNA病毒,遗传信息储存在RNA中,即图中的乙物质,D错误。
4.如图表示生物体内某些有机物的组成关系及其功能,其中C、D、E1、E2为小分子化合物,F、G、H、I、J为大分子化合物。下列分析不正确的是 ( )
A.控制生物性状的物质是F
B.C和D共有的元素有C、H、O、N
C.E1与E2的区别是空间结构不同
D.J具有改变化学反应速率的作用
4.答案 C 依题意并分析图示可知:C为核苷酸,D为氨基酸,E1为脱氧核苷酸,E2为核糖核苷酸,F是DNA,G是RNA,H是蛋白质,I是结构蛋白,J是酶。脱氧核苷酸和核糖核苷酸的区别是含有的五碳糖不同以及含有的碱基不完全相同,C错误。
题后悟道·归纳
DNA、RNA和蛋白质三者间的内在关系
(1)图解
(2)基因表达过程中的数量关系
高考真题再现
1.(2020北京,2,2分)蛋白质和DNA是两类重要的生物大分子,下列对两者共性的概括不正确的是 ( )
A.组成元素含有C、H、O、N
B.由相应的基本结构单位构成
C.具有相同的空间结构
D.体内合成时需要模板、能量和酶
1.答案 C 蛋白质的基本组成元素是C、H、O、N,DNA的基本组成元素是C、H、O、N、P,故两者组成元素都含有C、H、O、N,A正确;蛋白质的基本组成单位是氨基酸,DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,两者都由相应的基本结构单位构成,B正确;蛋白质具有多种多样的空间结构,DNA具有双螺旋结构,C错误;蛋白质和DNA在体内合成时都需要模板、能量和酶,D正确。
2.(2020浙江7月选考,2,2分)下列关于生物体中有机物的叙述,正确的是 ( )
A.淀粉的结构单元是蔗糖
B.胆固醇是人体所需的物质
C.蛋白质是生物体内重要的贮能物质
D.人细胞中储存遗传信息的物质是RNA
2.答案 B 淀粉是植物体内的多糖,水解产物为葡萄糖,所以淀粉的结构单元为葡萄糖,A错误;胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输,所以胆固醇是人体所需的物质,B正确;蛋白质是生命活动的主要承担者,脂肪是细胞内良好的储能物质,C错误;人细胞中储存遗传信息的物质是DNA,D错误。
3.(2019海南单科,2,2分)下列关于淀粉和纤维素的叙述,正确的是( )
A.淀粉是植物细胞壁的主要成分
B.淀粉与纤维素中所含的元素不同
C.分解淀粉与纤维素所需的酶不同
D.纤维素是由果糖聚合而成的多糖
3.答案 C 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,A错误;淀粉与纤维素中所含的元素均为C、H、O,B错误;分解淀粉的酶是淀粉酶,分解纤维素的酶是纤维素酶,C正确;纤维素是由葡萄糖聚合而成的多糖,D错误。
4.(2018江苏单科,1,2分)下列关于糖类的叙述,正确的是( )
A.单糖可以被进一步水解为更简单的化合物
B.构成淀粉、糖原和纤维素的单体均为果糖
C.细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关,与糖链无关
D.糖类是大多数植物体干重中含量最多的化合物
4.答案 D 单糖不能被进一步水解,A错误;构成淀粉、糖原和纤维素的单体均为葡萄糖,B错误;细胞膜上糖类与蛋白质分子结合而成的糖蛋白与细胞识别有着密切关系,C错误;大多数植物体干重中含量最多的化合物是纤维素,D正确。
5.(2018课标全国Ⅱ,1,6分)下列关于人体中蛋白质功能的叙述,错误的是 ( )
A.浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原
B.肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C.蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输
D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
5.答案 C 浆细胞产生的抗体可与相应的病毒抗原特异性结合,A正确;肌细胞内的肌动蛋白和肌球蛋白参与肌肉收缩过程,B正确;蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2运输,C错误;染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质,D正确。
6.(2018课标全国Ⅰ,2,6分)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质复合物
B.真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有
C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶
D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶
6.答案 B 真核、原核细胞中的DNA复制时,与DNA结合的蛋白质可能是解旋酶或DNA聚合酶,故真核细胞的染色体、染色质和原核细胞的拟核中均可能含有DNA-蛋白质复合物,A正确,B错误;若复合物中的某蛋白质参与DNA复制,则该蛋白质可能是解旋酶或DNA聚合酶,C正确;RNA聚合酶催化转录过程,若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶,D正确。
7.(2018江苏单科,3,2分)下列关于DNA和RNA的叙述,正确的是 ( )
A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物
B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成
C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质
D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与
7.答案 D 原核细胞内DNA的合成需要单链DNA或RNA片段作为引物,A错误;真核细胞内DNA和RNA的合成主要在细胞核内完成,B错误;格里菲思的肺炎双球菌(肺炎链球菌)转化实验证明了转化因子的存在,艾弗里的肺炎双球菌(肺炎链球菌)转化实验证实了细胞内的DNA是遗传物质,均未证明RNA是遗传物质,C错误;原核细胞和真核细胞中基因的表达包括转录和翻译两个过程,转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,翻译是在mRNA、tRNA、核糖体的参与下合成蛋白质的过程,故基因的表达需要DNA和RNA的参与,D正确。
8.(2018课标全国Ⅲ,30,10分)回答下列与蛋白质相关的问题:
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是 。在细胞中合成蛋白质时,肽键是在 这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白,如 (填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体,此过程中高尔基体的功能是 。
(2)通常,细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和 结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性,通常,变性的蛋白质易被蛋白酶水解,原因是 。
(3)如果DNA分子发生突变,导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换,但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变,其原因可能是 。
8.答案 (1)氨基酸 核糖体 胃蛋白酶 对蛋白质进行加工、分类和包装 (2)空间 蛋白质变性使肽键暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触,使蛋白质降解 (3)遗传密码具有简并性
解析 (1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸,在核糖体上氨基酸脱水缩合形成肽键;胃蛋白酶属于分泌蛋白;分泌蛋白从合成至分泌到细胞外的过程中,需要高尔基体对来自内质网的蛋白质做进一步的加工、分类和包装。(2)具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和空间结构。蛋白质变性后,肽键得以暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触,使蛋白质降解,所以变性的蛋白质易被蛋白酶水解。(3)由于密码子具有简并性,mRNA中密码子发生变化后,变化后的密码子与变化前的密码子可能决定的是同一种氨基酸,因此血红蛋白中氨基酸序列可能并未改变。
一、单项选择题
1.下列关于糖类和脂质的叙述,正确的是 ( )
A.淀粉、麦芽糖和蔗糖彻底水解的产物都是葡萄糖
B.糖原和几丁质是动物细胞的储能物质
C.多糖的差异与其单体的种类、排列顺序密切相关
D.组成脂肪的元素只有C、H、O
1.答案 D 蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖,A错误;糖原是动物细胞的储能物质,而几丁质不是储能物质,B错误;多糖如淀粉、纤维素、糖原的单体都是葡萄糖,它们的差异与其本身的结构有关,C错误。
2.下列关于脂质的叙述,不正确的是 ( )
A.脂质存在于所有细胞中,是组成细胞和生物体的重要有机化合物
B.日常炒菜用的花生油中的脂肪含不饱和脂肪酸
C.动物脂肪熔点高,常温下呈液态
D.磷脂和胆固醇都参与构成动物细胞膜
2.答案 C 动物脂肪主要含饱和脂肪酸,熔点高,常温下呈固态,C错误。
3.(2020山东菏泽一模)下列关于细胞中糖类、脂质和蛋白质的叙述,错误的是 ( )
A.细胞的脂质能够与糖类结合
B.细胞中的脂质不会含有氮元素
C.细胞膜上糖类与蛋白质的结合物具有识别作用
D.细胞中的糖类不能作为人体的直接能源物质
3.答案 B 脂质中的磷脂含有氮元素,B错误。
4.(2020山东济宁一中二检)研究发现,人体内由色氨酸(分子式为C11H12N2O2)代谢生成的5-羟色胺作为一种神经递质,能抑制中枢神经系统的兴奋性,使人产生困倦感。据此分析下列说法正确的是 ( )
A.色氨酸的R基是—C9H9O
B.饮食中适量添加富含色氨酸的食物有利于睡眠
C.人体需要的色氨酸在体内可以由其他物质转化而来
D.5-羟色胺在突触前膜以主动运输方式进入突触间隙
4.答案 B 参与构成生物体蛋白的氨基酸的结构通式为,色氨酸分子式为C11H12N2O2,结合二者可知其R基为—C9H8N,A错误;根据题意,色氨酸代谢生成的5-羟色胺能抑制中枢神经系统的兴奋性,使人产生困倦感,故饮食中适量添加富含色氨酸的食物有利于睡眠,B正确;色氨酸是必需氨基酸,在体内不能由其他物质转化而来,只能从外界摄取,C错误;5-羟色胺在突触前膜以胞吐方式进入突触间隙,D错误。
5.(2020湖南湘潭三模)医学上常从某些动物组织中提取出胶原蛋白作为手术缝合线,手术后这种缝合线可以被人体组织细胞消化、吸收,从而避免拆线的痛苦。下列相关叙述错误的是 ( )
A.可用盐析的方法使胶原蛋白从溶液中沉淀出来
B.动物组织细胞中的胶原蛋白是在核糖体上合成的
C.手术缝合线经吸收后可在细胞内检测到这种胶原蛋白
D.使用的手术缝合线需要避免人体组织产生免疫排斥反应
5.答案 C 手术缝合线经水解被人体吸收后,以氨基酸的形式进入人体细胞,故在细胞内检测不到这种胶原蛋白,C错误。
6.(2020山东枣庄八校期中)下列四图代表生物体内的四种化合物,有关叙述错误的是 ( )
A.图甲为人体内的某种氨基酸,X、Y中至少有一个是—NH2
B.图丁为磷脂分子,其头部为亲水端,排列在膜中磷脂双分子层的外侧
C.图丙可能是由两个葡萄糖分子构成的二糖
D.图乙所示物质名称为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
6.答案 D 组成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基,且二者连在同一个碳原子上,图甲X、Y中至少有一个是—NH2,A正确;磷脂分子头部为亲水端,细胞膜的两侧均有水存在,磷脂分子的头部排列在膜中磷脂双分子层的外侧,B正确;图丙含有12个C可能是由两个葡萄糖分子构成的二糖,C正确;图乙所示物质名称为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸,D错误。
7.(2020山东滕州一中月考)下列是与蛋白质、核酸相关的一些描述,其中正确的是 ( )
A.只有DNA是生物的遗传物质
B.核酸中的N存在于碱基中,蛋白质中的N主要存在于氨基中
C.氨基酸分子互相结合的方式与mRNA中碱基排列顺序无关
D.磷酸和五碳糖的连接方式在单链RNA和双链DNA的一条链中是不同的
7.答案 C 细胞生物的遗传物质是DNA,某些病毒的遗传物质是RNA,A错误;核酸中的N存在于碱基中,蛋白质中的N主要存在于—CO—NH—中,B错误;磷酸和五碳糖的连接方式在单链RNA和双链DNA的一条链中是相同的,D错误。
8.(2020湖南长沙一中高三月考)某多肽有20个氨基酸,其中天门冬氨酸有4个,分别位于第5、6、15、20位(如图所示);肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键,肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键,下列相关叙述正确的是 ( )
A.该二十肽含有的氨基酸最多有16种
B.该二十肽游离的氨基和羧基至少各为1个和4个
C.肽酶Y完全作用后产生的多肽共含有19个氨基酸
D.肽酶X完全作用后产生的多肽中的氧原子比二十肽少了1个
8.答案 D 题述多肽是由20个氨基酸脱水缩合形成的,天门冬氨酸有4个,剩下的16个氨基酸可能种类均不相同,所以最多有17种氨基酸,A错误;多肽链形成时,相邻两氨基酸之间的氨基和羧基之间发生脱水缩合,形成一个肽键并失去一分子的水,在此过程中R基(每个天门冬氨酸的R基中含1个羧基)不参与反应,故该二十肽含游离的氨基或羧基数目=肽链条数+R基中含有的氨基或羧基数,则氨基至少有1个,羧基至少有4+1=5(个),B错误;肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键,完全作用后第5位和第20位氨基酸脱离,因此产生的多肽共含有18个氨基酸,C错误。
二、不定项选择题
9.(2020江苏南京六校联考)糖类是生物体生命活动的主要能源物质,下图为糖类的概念图,有关叙述正确的是 ( )
A.若某种单糖为果糖,则①为蔗糖
B.若构成②的碱基是尿嘧啶,则物质②构成的核酸不含氢键
C.若④是构成DNA的基本单位,则某种单糖为脱氧核糖
D.多糖③一定是细胞内的储能物质
9.答案 AC 如果图中的某种单糖为果糖,它与葡萄糖可以形成蔗糖,A正确;若构成②的碱基是尿嘧啶,尿嘧啶是RNA特有的碱基,所以②是RNA,RNA包括tRNA,mRNA和rRNA,其中,tRNA含有氢键,B错误;若④是构成DNA的基本单位,则④是脱氧核苷酸,含有的单糖是脱氧核糖,C正确;③是多糖,而多糖中的纤维素、几丁质不是细胞内的储能物质,D错误。
10.呼吸商(RQ)是指生物体在同一时间内,氧化分解时释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值。下图是部分有机物完全氧化分解时的呼吸商。下列叙述正确的是 ( )
A.长期多食而肥胖的人,RQ接近于1
B.与正常人相比,长期患糖尿病的人RQ会增大
C.叶肉细胞缺氧时的RQ高于氧气充足时的RQ
D.脂肪中的O含量低而C、H含量高,故其RQ低于1
10.答案 ACD 长期多食而肥胖的人,其营养过剩,体内糖类过多,部分糖类转化为脂肪,但主要由葡萄糖供能,RQ接近于1,A正确;糖尿病患者葡萄糖的利用发生障碍,机体脂肪降解供能比正常人多,因此RQ值会减小,B错误;植物叶肉细胞进行无氧呼吸只释放二氧化碳,不吸收氧气,RQ非常高,而进行有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖,RQ为1,C正确;呼吸商是释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值,而脂肪的碳、氢比例高于葡萄糖的,氧比例低于葡萄糖的,同质量的脂肪氧化分解消耗的氧气多于葡萄糖,因此呼吸商更低,D正确。
11.(2020山东潍坊高三模拟)下图为细胞质基质中合成的前体蛋白进入线粒体基质并成为成熟蛋白的过程。下列有关判断正确的是 ( )
A.高尔基体是前体蛋白加工的主要场所
B.肽酶切割信号肽的过程中消耗水
C.成熟蛋白可催化脱氢反应及CO2的产生
D.有氧呼吸有关的酶均以图示方式进入线粒体
11.答案 BC 由图可知,前体蛋白进入线粒体加工为成熟蛋白,A错误;肽酶切割信号肽是水解过程,消耗水,B正确;成熟蛋白发挥作用的场所是线粒体,线粒体基质中可进行有氧呼吸的第二阶段,所以成熟蛋白可能催化脱氢反应及CO2的产生,C正确;有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质,该阶段的酶不进入线粒体,D错误。
12.如图表示部分有机物的组成及相关功能。下列说法正确的是 ( )
A.A、B、C、D、E共有的化学元素是C、H、O、N
B.F1、F2、F3……Fn说明组成⑤的E种类具有多样性
C.①②分别指糖原、脂肪,③④的单体都是核苷酸
D.⑤是生物大分子,生物大分子都在核糖体上合成
12.答案 C 分析图示可知:A、B、C、D、E分别表示葡萄糖、甘油和脂肪酸、核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸,其中,葡萄糖、甘油和脂肪酸都只含有C、H、O三种元素,核糖核苷酸和脱氧核苷酸由C、H、O、N、P五种元素组成,氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N,A错误;⑤为蛋白质,F1、F2、F3……Fn分别表示具有不同功能的蛋白质,蛋白质的功能与其结构相适应,由此说明蛋白质的结构具有多样性,B错误;①②分别指糖原、脂肪,③④分别表示RNA、DNA,RNA和DNA的单体都是核苷酸,C正确;⑤为蛋白质,属于生物大分子,除此之外,生物大分子还包括RNA、DNA和多糖等,只有蛋白质是在核糖体上合成的,D错误。
三、非选择题
13.(2020山东聊城联考)下图是细胞内某些重要化合物的元素组成及其相互关系的概念图,其中X、Y代表元素,a、b、c、d代表小分子,A、B、C代表生物大分子,请据图分析回答下列问题:
(1)若A为存在于植物细胞中的储能物质,则A表示的物质是 ,人体摄入的A,必须经过消化分解成 ,才能被细胞吸收利用。
(2)B是细胞内含量最多的有机物,由多个b通过 的方式形成,进入人体消化道的B,要经过 酶的作用才能分解成氨基酸。
(3)C是携带遗传信息的物质,包括两大类:一类是 ;另一类是 。二者在化学组成上的区别是
。
(4)若d是由一分子甘油与三分子脂肪酸发生反应而形成的酯,则d是 ,若甘油的一个羟基与磷酸及其他衍生物结合,则d是 。
13.答案 (1)淀粉 葡萄糖 (2)脱水缩合 蛋白 (3)脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 组成的五碳糖不同,DNA含有脱氧核糖,RNA含有核糖;碱基种类不同,DNA碱基为A、G、C、T,RNA的碱基为A、G、C、U (4)脂肪 磷脂
14.(2020山东日照莒县期中)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为两类,下图为这两类病毒的化学组成,其中b、c、d均为大分子物质,据图回答下列问题:
(1)图中具有规则双螺旋结构的是物质 (填字母),该物质能精确复制的原因是 。
(2)赫尔希和蔡斯用实验证明了DNA是遗传物质时,选用了图中 (填“病毒e”或“病毒f”)对应的病毒类型;为实现其设计思路,他们用35S、32P分别标记了图中的 (填序号)部位。
(3)为确定新冠病毒属于病毒e类型还是f类型,在不考虑在宿主细胞内发生碱基之间的相互转换的条件下,以体外培养的宿主细胞为材料,设计了如下实验方案:
组别
实验处理
统计并记录
甲
培养在含放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中
分别接种新冠病毒一段时间后,检测其放射性
乙
上述实验中,乙组应做的处理为 。
若 ,则新冠病毒为病毒f类型。
14.答案 (1)b DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板且遵循碱基互补配对原则 (2)病毒e ①② (3)培养在含放射性标记的尿嘧啶的培养基中 甲组病毒无放射性而乙组病毒具有放射性
15.(2020山东菏泽一模)海藻糖是由两个葡萄糖(G)结合而成的非还原性二糖,其结构稳定、耐高温,能帮助酵母菌克服极端环境。在无压力状态下,葡萄糖的代谢产物G6P和UDPG可抑制海藻糖合成酶基因(TPS复合体)的表达,胞内海藻糖水解酶(Nth1)水解已经存在的海藻糖,分解膜外海藻糖的水解酶(Ath1)处于小液泡中(如图所示)。在有压力状态下,TPS复合体激活,Nth1失活,转运蛋白(Agt1)将细胞内的海藻糖运至膜外,结合在磷脂上形成隔离保护,酵母菌进入休眠状态以度过恶劣的环境。回答下列相关问题:
无压力状态下酵母海藻糖代谢图
(1)与大肠杆菌细胞相比,酵母菌细胞最主要的结构特征是 。在无压力状态下下,细胞内海藻糖含量低的原因有
。
(2)在有压力状态下,TPS复合体激活,胞内产生大量海藻糖,此时磨碎酵母菌制成溶液,加入斐林试剂,在水浴加热条件下, (填“出现”或“不出现”)砖红色沉淀,原因是 。
(3)发面时所用的干酵母因海藻糖的保护而表现为代谢 ,对其活化的过程中,酵母菌内的变化有 、 ,由于海藻糖被分解为葡萄糖,葡萄糖的代谢产物G6P和UDPG抑制TPS复合体基因的活性,在这种调节机制下,酵母菌迅速活化,从而适应环境。
15.答案 (1)具有成形的细胞核(具有以核膜为界限的细胞核) 海藻糖合成酶基因的表达受抑制,海藻糖的合成受影响;Nth1水解胞内已存在的海藻糖 (2)出现 酵母菌细胞内除了含有海藻糖,还有葡萄糖等还原糖 (3)缓慢 Nth1活化分解胞内海藻糖 Ath1转运到膜外分解膜外海藻糖
解析 (1)大肠杆菌是原核生物,酵母菌是真核生物,二者主要的区别是酵母菌细胞具有成形的细胞核(具有以核膜为界限的细胞核);根据题干信息可知,在无压力状态下,葡萄糖的代谢产物G6P和UDPG可抑制海藻糖合成酶基因(TPS复合体)的表达,胞内海藻糖水解酶(Nth1)水解胞内已经存在的海藻糖。(2)在有压力状态下,胞内产生大量海藻糖,同时细胞内还存在葡萄糖等还原糖,所以在磨碎酵母菌制成的溶液中加入斐林试剂,在水浴加热条件下,会出现砖红色沉淀。(3)干酵母因海藻糖的保护而表现为代谢缓慢,在其活化过程中,实质是没有压力状态下,Nth1活化分解胞内海藻糖,Ath1转运到膜外分解膜外海藻糖,酵母菌迅速活化,从而适应环境。
第3讲 细胞中的蛋白质、核酸、糖类和脂质
考点内容
核心素养解读
1.概述糖类有多种类型,它们既是细胞的重要结构成分,又是生命活动的主要能源物质
2.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用
3.阐明组成蛋白质的氨基酸有21种,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成
4.概述核酸由核苷酸聚合而成,是储存与传递遗传信息的生物大分子
1.通过对糖类和脂质的组成和功能、蛋白质功能的举例说明、DNA与RNA的比较,建立起生命的物质性观点(生命观念)
2.通过推导氨基酸的结构通式、脱水缩合的过程;归纳生物种类与碱基、核苷酸种类的关系、蛋白质与核酸的关系图,培养逻辑思维能力和学科间知识的综合应用能力(科学思维)
3.通过对糖类、脂质、蛋白质与人体健康及在疾病治疗等方面的应用问题分析,培养学生关注科技发展,获取信息、应用信息解决实际问题的能力(社会责任)
考点一 糖类、脂质的种类和功能
必备知识·整合
1.细胞中的糖类
(1)元素:一般由 C、H、O (元素)构成。
(2)糖类的种类和功能
2.细胞中的脂质
(1)组成元素:主要是 C、H、O ,有些种类还含有 N、P 。
(2)脂质的特点
①脂质分子中氧的含量远远低于糖类,而氢的含量高于糖类。
②不同的脂质分子结构差异很大,通常都不溶于水,而溶于脂溶性有机溶剂,如丙酮、乙醚、氯仿等。
(3)脂质的种类和功能
(4)脂肪的分类
1.动物细胞培养过程中加入葡萄糖的目的是为动物细胞提供能源物质。(必修1 P23问题探讨) (√)
2.红糖、白糖、冰糖的主要成分都是蔗糖。(必修1 P24正文)(√)
3.糖尿病病人在饮食方面只需要严格限制其对甜味食品的摄取。(必修1 P24旁栏思考) (✕)
4.构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子,但是葡萄糖的连接方式不同。(必修1 P24图2-3) (√)
5.几丁质是一种广泛存在于甲壳类动物和昆虫外骨骼中的脂质。(必修1 P25正文) (✕)
6.人和哺乳动物体内的脂肪主要分布在皮下和内脏器官周围。(必修1 P26思考·讨论) (√)
7.体内脂肪过多将增加内脏器官尤其是心脏的负担,因此脂肪类食物的摄入量越少越好。(必修1 P26思考·讨论) (✕)
8.磷脂均由C、H、O、N、P组成,是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。(必修1 P27正文) (✕)
9.糖类供应充足时可以大量转化为脂肪,糖类代谢发生障碍时,大量脂肪转化为糖类。(必修1 P27正文) (✕)
1.(必修1 P24正文拓展)葡萄糖可以口服,也可以注射,但淀粉、蔗糖只能口服,不能注射,这是为什么?
提示:葡萄糖是不能再水解的单糖,不需要消化就可以直接进入细胞,所以可以口服,也可以静脉注射。淀粉、蔗糖必须经消化分解成单糖才能进入细胞,所以淀粉、蔗糖只能口服,不能静脉注射。
2.(必修1 P24图2-3拓展)如图为几种多糖的分子结构示意图,请思考:
(1)请具体指认甲、乙、丙名称。此三类分子有何共性?
提示:甲为淀粉,乙为糖原,丙为纤维素;三类分子均为多聚体且单体均为葡萄糖。
(2)就功能而言,与另外两种截然不同的是[丙] 纤维素 ,判断理由是 纤维素不可作为储能物质,糖原、淀粉均可作为储能物质 。
(3)淀粉的水解过程是先生成相对分子质量较小的糊精,糊精继续水解生成麦芽糖,最终水解产物是葡萄糖,如何检验淀粉是全部水解还是部分水解?
提示:取一支试管,加入未知水解程度的淀粉液,再滴加少量碘液,如溶液变蓝色,则淀粉未完全水解,如溶液为棕黄色,则已全部水解。
3.(必修1 P25正文拓展)相比于淀粉类作物种子,种植油料作物种子时要播种的浅一些,为什么?
提示:脂肪中氧的含量远远低于糖类,而氢的含量更高。等质量的脂肪与糖类氧化分解时,脂肪释放的能量更多,需要的O2多,产生的H2O多。
关键能力·提升
考向一 借助糖类、脂质的种类与功能,考查生命观念
1.(2020天津翔宇学校高三线上检测)下列关于糖的说法,不正确的是 ( )
A.存在于ATP中而不存在于DNA中的糖是核糖
B.存在于叶绿体中而不存在于线粒体中的单糖是葡萄糖
C.存在于动物细胞中而不存在于植物细胞中的多糖是糖原
D.在体内发生淀粉→麦芽糖→葡萄糖过程的生物一定是植物,而不是动物
1.答案 D 淀粉可在动物体内分解成麦芽糖,然后进一步分解成葡萄糖,D错误。
2.(不定项选择)脂质与人体健康息息相关,下列叙述正确的是 ( )
A.分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲和减压的作用
B.蛇毒中的磷脂酶会因水解细胞膜蛋白而导致溶血
C.摄入过多的胆固醇会增加动脉硬化的风险
D.鱼肝油中的维生素D有助于人体对钙的吸收
2.答案 ACD 酶具有专一性,磷脂酶可催化磷脂水解,但不能催化膜蛋白水解,B错误。
题后悟道·易错
关于糖类和脂质的4个易错点
(1)淀粉、糖原和纤维素的单体都是葡萄糖,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的。
(2)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提供能量。
(3)并非所有的糖都是还原糖,如淀粉、纤维素、蔗糖、糖原都是非还原糖,不能用斐林试剂检测。
(4)脂肪是主要的储能物质,但不构成膜结构,磷脂和胆固醇均参与膜结构的组成。
考向二 围绕糖类与脂质之间的相互转化及人体健康,考查科学思维能力与社会责任
3.(不定项选择)棉花纤维由纤维细胞形成。蔗糖经膜蛋白SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累,在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成。研究人员用普通棉花品系培育了SUT表达水平高的品系F,检测两品系植株开花后纤维细胞中的蔗糖含量,结果如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.纤维素的基本组成单位是葡萄糖和果糖
B.曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量
C.15~18天曲线乙下降的主要原因是蔗糖被水解后参与纤维素的合成
D.提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期延后
3.答案 BC 纤维素的基本组成单位是葡萄糖,A错误;品系F的纤维细胞SUT表达水平高,蔗糖经SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累,在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成,曲线甲的最大值比曲线乙大,说明曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量,B正确;曲线乙表示普通棉花品系纤维细胞中的蔗糖含量,分析可知,15~18天曲线乙下降的主要原因是在纤维细胞的加厚期蔗糖被大量水解,C正确;由题图曲线走势可知,提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期提前,D错误。
4.(2020山东淄博三模)在人体中,胆固醇可与载脂蛋白结合成低密度脂蛋白(LDL)进入血液,然后被运送到全身各处细胞。已知细胞摄取LDL有两种途径:一是LDL与细胞膜上的特异性受体结合后被胞吞,之后受体重新回到细胞膜上;二是LDL随机被胞吞(不需要与受体结合)。如图为体外培养的正常细胞和高胆固醇血症患者的细胞对LDL的摄取速率示意图。下列说法错误的是 ( )
A.动物性食物如肝脏、牛羊肉等红色肉类含胆固醇较高
B.当胞外LDL浓度大于35 μg/mL时,正常细胞的LDL摄取速率改变
C.高胆固醇血症患者可能通过途径二吸收LDL
D.破坏LDL受体后,高胆固醇血症患者摄取LDL的相对速率会受影响
4.答案 D 分析曲线可知,高胆固醇血症患者的细胞吸收LDL速率呈上升趋势,且在实验浓度范围内不存在饱和点,推断高胆固醇血症患者的细胞吸收LDL不需要与受体结合,故破坏LDL受体后,高胆固醇血症患者摄取LDL的相对速率不会受影响,D错误。
题后悟道·归纳
糖脂代谢异常与人体健康
(1)高血糖(糖尿病):长期高血糖会导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管等器官的慢性损伤和功能障碍。
(2)低血糖:血液中葡萄糖含量低会导致身体无力、眩晕等症状。
(3)高血脂:血脂的主要成分是甘油三酯和胆固醇,血脂过高会导致动脉粥样硬化、冠心病、胰腺炎等。
(4)动脉粥样硬化:长期高血脂导致动脉内膜脂质和复合糖类积聚,使动脉壁增厚变硬、血管腔狭窄,由于在动脉内膜积聚的脂质外观呈黄色粥样,因此称为动脉粥样硬化。严重时会导致动脉阻塞,从而使相应组织或器官缺血或坏死,发生在大脑(心脏)部位会导致脑(心)梗塞。
预防以上疾病的最佳途径是控制饮食,维持合理的饮食结构,另外还要多做有氧运动,促进糖脂的消耗。
考点二 蛋白质的结构、功能及相关计算
必备知识·整合
1.蛋白质的功能
2.蛋白质的基本组成单位——氨基酸
3.蛋白质的结构及其多样性
(1)二肽的形成过程
①过程a为 脱水缩合 ,其场所 一定 (填“一定”或“主要”)在 核糖体 中;物质b为 二肽 ;结构c为 肽键 。
②H2O中H来源于 氨基和羧基 ;O来源于 羧基 。
③肽的名称确定:一条多肽由几个氨基酸分子构成就称为几肽。
④由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有 1 个游离的氨基和 1 个游基的羧基,分别位于肽链的 两端 ;其余的氨基(或羧基)在 R基 上。
(2)蛋白质的形成过程与结构多样性
1.胶原蛋白被分解为氨基酸后才能被人体组织细胞吸收。(必修1 P29正文) (√)
2.组成蛋白质的21种氨基酸之间的区别在于R基的不同。(必修1 P29正文) (√)
3.至少含有一个氨基和一个羧基的化合物,都是构成蛋白质的氨基酸。(必修1 P29正文) (✕)
4.必需氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中获取。(必修1 P30与社会的联系) (√)
5.一个氨基酸分子的羧基和同一个氨基酸分子的氨基相连接,同时脱去一分子水,这种结合方式叫作脱水缩合。(必修1 P30正文) (✕)
6.高温处理过的蛋白质仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。(必修1 P32与社会的联系) (√)
7.一个由20种、500个氨基酸组成的蛋白质的氨基酸排列顺序可能有20500种。(必修1 P33生物科学史话) (√)
1.(必修1 P28图2-8拓展)抗体和头发的主要成分均为蛋白质,但功能却相差极大,请从氨基酸角度分析,原因是什么?
提示:组成抗体和头发的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同,蛋白质的空间结构也不同。
2.(必修1 P30与社会的联系拓展)长期以玉米为主食的人容易因赖氨酸缺乏而导致疾病,请分析原因。
提示:赖氨酸是人体的必需氨基酸,必须从食物中获得,而玉米等谷类食物中缺少赖氨酸。
3.(必修1 P31思考·讨论拓展)现有足量的甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸,它们能形成的三肽最多有几种?包含3种氨基酸的三肽最多有几种?
提示:能形成的三肽最多有27种,包含3种氨基酸的三肽最多有6种。
4.(必修1 P32与社会的联系拓展)在鸡蛋清中加入食盐析出白色絮状物,兑水后絮状物消失,这一现象说明什么?相对于生鸡蛋,煮熟的鸡蛋更容易消化,这是为什么?
提示:盐析过程中蛋白质的结构没有发生变化,煮熟鸡蛋过程中,高温使蛋白质变性,蛋白质空间结构变得伸展、松散,容易被蛋白酶水解。
重点疑难·突破
1.蛋白质的盐析、变性和水解辨析
2.蛋白质形成过程中的相关计算
(1)蛋白质中游离氨基数或羧基数的计算
①至少含有的游离氨基数或羧基数=肽链数
②游离氨基数或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基数或羧基数。
(2)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和脱去的水分子数的关系
①肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数
②蛋白质相对分子质量=氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量-脱去的水分子数×18
(3)蛋白质形成过程中的相关数量关系
肽链
数
氨基
酸数
肽键
数
脱去水
分子数
多肽相对分子质量
氨基
羧基
1
m
m-1
m-1
am-18(m-1)
至少
1个
至少
1个
n
m
m-n
m-n
am-18(m-n)
至少
n个
至少
n个
注:氨基酸平均相对分子质量为a。
[特别提醒] 环状肽是由链状肽首尾氨基酸相连形成的,形成环状多肽时,肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数,其相对分子质量=am-18m(可视为n-0)。
(4)利用原子守恒计算肽链中原子数
氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中,若不考虑R基,至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时,要失去部分氢原子和氧原子,但是碳原子、氮原子的数目不会减少。多肽中的相关数量关系如下:
①碳原子数=氨基酸的个数×2+R基上的碳原子数。
②氢原子数=各氨基酸中氢原子的总数-脱去的水分子数×2。
③氧原子数=各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分子数。
④氮原子数=肽链数+肽键数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子的总数。
[注意] 由于R基上的碳原子数不容易确定,且氢原子数较多,因此以氮原子数或氧原子数为突破口,计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。
3.几种常见蛋白质的分布和功能
名称
分布或来源
功能
绝大多数酶
细胞内或细胞外
催化作用
全部载体蛋白
细胞膜等生物膜
运输某些物质,如离子、氨基酸等
某些激素(如生长激素、胰岛素)
由内分泌腺细胞合成分泌至内环境中
调节生命活动
抗体
由浆细胞合成并分泌至内环境中
免疫作用
细胞因子
由T细胞合成并分泌至内环境中
促进B细胞增殖、分化为浆细胞或记忆B细胞
血红蛋白
红细胞内
主要运输氧气
糖蛋白
细胞膜外表面
识别等作用
某些信号分子(激素、神经递质等)受体
受体细胞(细胞膜或细胞内)
与信号分子特异性结合,引起受体细胞代谢变化
结构蛋白
细胞膜、肌肉纤维等
构成细胞和生物体的成分
关键能力·提升
考向一 围绕氨基酸的结构与功能,考查生命观念
1.下面是三种化合物的结构简式,下列有关这三种化合物的叙述,错误的是 ( )
A.三种化合物可以用一个结构通式表示
B.三种化合物的共同点之一是都含有一个氨基、一个羧基
C.三种化合物都不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D.三种化合物两两结合形成的物质的游离氨基数相同
1.答案 B 图中三种氨基酸的共同点之一应为“至少都含有一个氨基、一个羧基”,B错误。
2.(不定项选择)下列关于氨基酸结构的叙述,正确的是 ( )
A.生物体组成蛋白质的21种氨基酸结构上的不同在于R基的不同
B.半胱氨酸和甲硫氨酸均含有S,S一定位于R基中
C.亮氨酸的R基为—C4H9,则它的分子式为C6H13O2N
D.非必需氨基酸的合成与基因的功能无关
2.答案 ABC 组成蛋白质的氨基酸的不同在于R基的不同,A正确;根据氨基酸的结构通式,氨基酸中的S一定位于R基中,B正确;根据氨基酸的结构通式,若R基是—C4H9,则它的分子式为C6H13O2N,C正确;非必需氨基酸的合成需要酶的催化,该酶是蛋白质,与基因的功能有关,D错误。
题后悟道·归纳
“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
考向二 围绕蛋白质的结构与功能,考查生命观念
3.(2020湖南长郡中学月考)如图表示蛋白质的结构层次示意图,据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.a一定含有的元素是C、H、O、N
B.图中c代表的化学键的数目可能等于b的数目
C.①②为脱水缩合过程,发生的场所是核糖体
D.蛋白质多样性与b的种类、数目、排列顺序和②过程有关,加热时不会发生④过程
3.答案 C ①为脱水缩合过程,发生的场所是核糖体,②表示蛋白质的加工和修饰,发生在内质网和高尔基体中,C错误。
4.(不定项选择)(2020山东菏泽郓城一中二模)图中①②③分别表示生物体内的三个生理过程,其中Q分别代表三种物质,下列有关Q的叙述,正确的是 ( )
A.①中Q是激素
B.②中Q可能是载体
C.③中Q可能是抗体
D.①②③中Q都具特异性
4.答案 BCD 由题图可知,①过程中L与Q结合,L变成其他物质,因此Q的功能是催化功能,Q属于酶,不是激素,A错误;②过程中L与Q结合,L被排出细胞外,Q可能是载体,B正确;③过程中L与Q结合,L被消灭,此时Q起免疫作用,因此Q可能是抗体,C正确;①酶、②载体、③抗体均具有特异性,D正确。
5.(2020安徽六安一中高三测试)胰岛素是在胰岛B细胞中合成的,刚合成的多肽称前胰岛素原,在信号肽酶的作用下,前胰岛素原的信号肽被切除,而成为胰岛素原,最后胰岛素原的C肽段切除后,生成胰岛素,基本过程如图所示。下列有关说法错误的是 ( )
A.合成前胰岛素原需要相应的模板参与
B.加工完成后游离的氨基和羧基可能会增加
C.发生了水解反应,水中的氢用于形成—SH
D.两次切除可能分别是在内质网和高尔基体内完成的
5.答案 C 二硫键的形成是由于R基团脱氢,水中的氢用于形成氨基或羧基,C错误。
考向三 结合蛋白质结构与相关计算,考查科学思维能力
6.(2020江苏南京师大附中高三)有关图中蛋白质的叙述,正确的是 ( )
A.此蛋白质的R基团中共含有22个氨基
B.此蛋白质共有97个肽键,2条肽链
C.翻译此蛋白质时,一共需要99种tRNA
D.形成此蛋白质时,共减少相对分子质量1 764
6.答案 A 分析图示,共有26个游离的羧基,其中R基团上有23个羧基,可知该蛋白质共有3条肽链,又因为该蛋白质共含有25个游离的氨基,所以R基团中共含有22个氨基,A正确;该蛋白质由99个氨基酸组成,含有3条肽链,则共有96个肽键,B错误;转运氨基酸的tRNA最多61种,C错误;该蛋白质由99个氨基酸组成,含有3条肽链,则脱水缩合时脱掉96个水分子,相对分子质量共减少约1 728,D错误。
7.(2020山东郓城一中二模)已知某条肽链由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、82,甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS,以下叙述正确的是 ( )
①合成该多肽的氨基酸一定共有94个N
②若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的肽键会减少10个
③若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的氨基和羧基均分别增加5个
④若去掉该多肽中的甲硫氨酸,生成的若干肽链中的O会减少1个
A.① B.①②④ C.①④ D.②③
7.答案 D 该多肽链含有88个氨基酸,故含有88-1=87(个)肽键,R基中的氨基有6-1=5(个),故该多肽中N有88+5=93(个),①错误;根据甲硫氨酸的位置可知,去除5个甲硫氨酸需要破坏5×2=10(个)肽键,②正确;若去掉该多肽中的5个甲硫氨酸,会形成6条短肽,这些短肽与原来的多肽相比,氨基和羧基均分别增加6-1=5(个),③正确;若去掉该多肽中的甲硫氨酸,需要破坏10个肽键,即需要10个水分子参与,故会增加10个氧原子,又因为5个甲硫氨酸带走了5×2=10(个)氧原子,故生成的若干肽链中的氧原子数目与原来的多肽相比不变,④错误。综上所述,D符合题意。
考点三 核酸的结构与功能
必备知识·整合
1.核酸的结构层次
2.核酸的种类
(1)分类: 脱氧核糖核酸 和 核糖核酸 。
(2)“三看”法快速区分DNA、RNA
3.核酸分子的多样性和特异性
(1)多样性:构成DNA分子的脱氧核苷酸虽然只有4种,但如果数量不限,在连成长链时, 排列顺序 是极其多样的,所以DNA分子具有多样性。
(2)特异性:每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的,其代表了特定的遗传信息。
4.核酸的功能
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。
5.生物大分子以碳链为骨架
(1)生物大分子是由许多基本组成单位连接而成的,这些基本单位称为 单体 。每一个单体都以 若干个相连的碳原子构成的碳链 为基本骨架,由许多单体连接成多聚体。常见的多聚体是多糖、蛋白质和核酸等,相应的单体是 单糖 、 氨基酸 和 核苷酸 等。
(2)生命的核心元素是 碳 。
1.真核细胞的DNA分布在细胞核中,RNA分布在细胞质中。(必修1 P34正文) (✕)
2.DNA分子一条链中的两个相邻碱基通过“—磷酸—脱氧核糖—磷酸—”相连。(必修1 P34图2-14) (✕)
3.核苷酸种类不同取决于碱基的不同。(必修1 P35图2-15) (✕)
4.DNA是由脱氧核苷酸连接而成的长链,RNA是由核糖核苷酸连接而成的长链。(必修1 P35正文) (√)
5.脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息,DNA分子是储存、传递遗传信息的生物大分子。(必修1 P35正文)(√)
6.核苷酸是生物体内携带遗传信息的物质。(必修1 P35正文) (✕)
1.(必修1 P34问题探讨)为什么DNA能够提供犯罪嫌疑人的信息?
提示:人类的遗传信息储存在DNA分子中,而且每个个体的DNA的脱氧核苷酸序列各有特点。
2.(必修1 P35图2-15拓展)写出下列DNA、RNA、ATP和核苷酸中“A”的含义。
重点疑难·突破
1.归纳核酸的功能
2.核酸和蛋白质的比较
项目
核酸
蛋白质
DNA
RNA
元素
C、H、O、N、P
C、H、O、N等
组成单位
氨基酸
合成场所
主要在细胞核中复制产生
主要在细胞核中转录产生
核糖体
分子结构
一般为规则的双螺旋结构
一般为单链结构
氨基酸→多肽→蛋白质
结构多样
性的决定
因素
核苷酸的种类、数量及排列顺序
氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链盘曲、折叠形成的空间结构
初步水
解产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
多肽
彻底水
解产物
脱氧核糖、含氮碱基和磷酸
核糖、含氮碱基和磷酸
氨基酸
氧化分
解产物
CO2、H2O、尿素和磷酸盐等
CO2、H2O和尿素等
(1)DNA、蛋白质和生物多样性的关系
①生物多样性的根本原因是基因的多样性。
②生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性。
(2)细胞分化导致DNA、mRNA和蛋白质的“相同”与“不同”
①同一个体不同的体细胞中,核DNA相同。
②由于基因的选择性表达,同一个体的不同体细胞中mRNA和蛋白质等不完全相同。
关键能力·提升
考向一 借助核酸的结构与功能,考查生命观念
1.(2020云南师大附中高考适应性月考)下列有关DNA的叙述,不合理的是 ( )
A.DNA能够储存、传递、表达遗传信息
B.两个DNA分子的A+T/G+C的值不同,则这两个DNA分子储存的遗传信息不同
C.在DNA分子的一条脱氧核苷酸链中某个磷酸可能只与一个脱氧核糖相连接
D.组成DNA分子基本骨架的化学元素包括C、H、O、N、P
1.答案 D DNA分子的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的,所以不含有N,D错误。
2.(不定项选择)关于DNA和RNA的叙述,正确的是 ( )
A.DNA有氢键,RNA没有氢键
B.新冠肺炎病毒的核酸彻底水解产生6种小分子
C.原核细胞的核酸水解产生8种核苷酸
D.叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA和RNA
2.答案 BC DNA有氢键,tRNA中也有氢键,A错误;新冠肺炎病毒的核酸是RNA,其彻底水解产生核糖、磷酸和4种碱基,共6种小分子,B正确;原核细胞的核酸有DNA和RNA,水解会产生4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸,共8种核苷酸,C正确;叶绿体和线粒体中含有DNA和RNA,但核糖体中只有RNA,D错误。
题后悟道·归纳
不同生物的核酸、核苷酸、碱基的归纳
考向二 结合核酸、蛋白质间的内在关系,考查科学思维能力
3.(2020天津实验中学四月测试)对HIV的化学成分进行分析,得到如图所示组成关系,下列叙述正确的是 ( )
A.a与a之间通过“—CO—NH—”相连接
B.甲、乙的合成主要由HIV的线粒体供能
C.乙彻底水解可产生磷酸、核糖和A、G、T、C四种碱基
D.HIV的遗传信息主要储存在大分子甲中
3.答案 A HIV不具有细胞结构,其体内没有线粒体,B错误;RNA中含有碱基U,不含有碱基T,因此RNA彻底水的产物是磷酸、核糖和A、G、U、C四种碱基,C错误;HIV是RNA病毒,遗传信息储存在RNA中,即图中的乙物质,D错误。
4.如图表示生物体内某些有机物的组成关系及其功能,其中C、D、E1、E2为小分子化合物,F、G、H、I、J为大分子化合物。下列分析不正确的是 ( )
A.控制生物性状的物质是F
B.C和D共有的元素有C、H、O、N
C.E1与E2的区别是空间结构不同
D.J具有改变化学反应速率的作用
4.答案 C 依题意并分析图示可知:C为核苷酸,D为氨基酸,E1为脱氧核苷酸,E2为核糖核苷酸,F是DNA,G是RNA,H是蛋白质,I是结构蛋白,J是酶。脱氧核苷酸和核糖核苷酸的区别是含有的五碳糖不同以及含有的碱基不完全相同,C错误。
题后悟道·归纳
DNA、RNA和蛋白质三者间的内在关系
(1)图解
(2)基因表达过程中的数量关系
高考真题再现
1.(2020北京,2,2分)蛋白质和DNA是两类重要的生物大分子,下列对两者共性的概括不正确的是 ( )
A.组成元素含有C、H、O、N
B.由相应的基本结构单位构成
C.具有相同的空间结构
D.体内合成时需要模板、能量和酶
1.答案 C 蛋白质的基本组成元素是C、H、O、N,DNA的基本组成元素是C、H、O、N、P,故两者组成元素都含有C、H、O、N,A正确;蛋白质的基本组成单位是氨基酸,DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,两者都由相应的基本结构单位构成,B正确;蛋白质具有多种多样的空间结构,DNA具有双螺旋结构,C错误;蛋白质和DNA在体内合成时都需要模板、能量和酶,D正确。
2.(2020浙江7月选考,2,2分)下列关于生物体中有机物的叙述,正确的是 ( )
A.淀粉的结构单元是蔗糖
B.胆固醇是人体所需的物质
C.蛋白质是生物体内重要的贮能物质
D.人细胞中储存遗传信息的物质是RNA
2.答案 B 淀粉是植物体内的多糖,水解产物为葡萄糖,所以淀粉的结构单元为葡萄糖,A错误;胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内还参与血液中脂质的运输,所以胆固醇是人体所需的物质,B正确;蛋白质是生命活动的主要承担者,脂肪是细胞内良好的储能物质,C错误;人细胞中储存遗传信息的物质是DNA,D错误。
3.(2019海南单科,2,2分)下列关于淀粉和纤维素的叙述,正确的是( )
A.淀粉是植物细胞壁的主要成分
B.淀粉与纤维素中所含的元素不同
C.分解淀粉与纤维素所需的酶不同
D.纤维素是由果糖聚合而成的多糖
3.答案 C 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,A错误;淀粉与纤维素中所含的元素均为C、H、O,B错误;分解淀粉的酶是淀粉酶,分解纤维素的酶是纤维素酶,C正确;纤维素是由葡萄糖聚合而成的多糖,D错误。
4.(2018江苏单科,1,2分)下列关于糖类的叙述,正确的是( )
A.单糖可以被进一步水解为更简单的化合物
B.构成淀粉、糖原和纤维素的单体均为果糖
C.细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关,与糖链无关
D.糖类是大多数植物体干重中含量最多的化合物
4.答案 D 单糖不能被进一步水解,A错误;构成淀粉、糖原和纤维素的单体均为葡萄糖,B错误;细胞膜上糖类与蛋白质分子结合而成的糖蛋白与细胞识别有着密切关系,C错误;大多数植物体干重中含量最多的化合物是纤维素,D正确。
5.(2018课标全国Ⅱ,1,6分)下列关于人体中蛋白质功能的叙述,错误的是 ( )
A.浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原
B.肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C.蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输
D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
5.答案 C 浆细胞产生的抗体可与相应的病毒抗原特异性结合,A正确;肌细胞内的肌动蛋白和肌球蛋白参与肌肉收缩过程,B正确;蛋白质结合Fe2+形成的血红蛋白参与O2运输,C错误;染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质,D正确。
6.(2018课标全国Ⅰ,2,6分)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质复合物
B.真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有
C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶
D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶
6.答案 B 真核、原核细胞中的DNA复制时,与DNA结合的蛋白质可能是解旋酶或DNA聚合酶,故真核细胞的染色体、染色质和原核细胞的拟核中均可能含有DNA-蛋白质复合物,A正确,B错误;若复合物中的某蛋白质参与DNA复制,则该蛋白质可能是解旋酶或DNA聚合酶,C正确;RNA聚合酶催化转录过程,若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶,D正确。
7.(2018江苏单科,3,2分)下列关于DNA和RNA的叙述,正确的是 ( )
A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物
B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成
C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质
D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与
7.答案 D 原核细胞内DNA的合成需要单链DNA或RNA片段作为引物,A错误;真核细胞内DNA和RNA的合成主要在细胞核内完成,B错误;格里菲思的肺炎双球菌(肺炎链球菌)转化实验证明了转化因子的存在,艾弗里的肺炎双球菌(肺炎链球菌)转化实验证实了细胞内的DNA是遗传物质,均未证明RNA是遗传物质,C错误;原核细胞和真核细胞中基因的表达包括转录和翻译两个过程,转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,翻译是在mRNA、tRNA、核糖体的参与下合成蛋白质的过程,故基因的表达需要DNA和RNA的参与,D正确。
8.(2018课标全国Ⅲ,30,10分)回答下列与蛋白质相关的问题:
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是 。在细胞中合成蛋白质时,肽键是在 这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白,如 (填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体,此过程中高尔基体的功能是 。
(2)通常,细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和 结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性,通常,变性的蛋白质易被蛋白酶水解,原因是 。
(3)如果DNA分子发生突变,导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换,但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变,其原因可能是 。
8.答案 (1)氨基酸 核糖体 胃蛋白酶 对蛋白质进行加工、分类和包装 (2)空间 蛋白质变性使肽键暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触,使蛋白质降解 (3)遗传密码具有简并性
解析 (1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸,在核糖体上氨基酸脱水缩合形成肽键;胃蛋白酶属于分泌蛋白;分泌蛋白从合成至分泌到细胞外的过程中,需要高尔基体对来自内质网的蛋白质做进一步的加工、分类和包装。(2)具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和空间结构。蛋白质变性后,肽键得以暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触,使蛋白质降解,所以变性的蛋白质易被蛋白酶水解。(3)由于密码子具有简并性,mRNA中密码子发生变化后,变化后的密码子与变化前的密码子可能决定的是同一种氨基酸,因此血红蛋白中氨基酸序列可能并未改变。
一、单项选择题
1.下列关于糖类和脂质的叙述,正确的是 ( )
A.淀粉、麦芽糖和蔗糖彻底水解的产物都是葡萄糖
B.糖原和几丁质是动物细胞的储能物质
C.多糖的差异与其单体的种类、排列顺序密切相关
D.组成脂肪的元素只有C、H、O
1.答案 D 蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖,A错误;糖原是动物细胞的储能物质,而几丁质不是储能物质,B错误;多糖如淀粉、纤维素、糖原的单体都是葡萄糖,它们的差异与其本身的结构有关,C错误。
2.下列关于脂质的叙述,不正确的是 ( )
A.脂质存在于所有细胞中,是组成细胞和生物体的重要有机化合物
B.日常炒菜用的花生油中的脂肪含不饱和脂肪酸
C.动物脂肪熔点高,常温下呈液态
D.磷脂和胆固醇都参与构成动物细胞膜
2.答案 C 动物脂肪主要含饱和脂肪酸,熔点高,常温下呈固态,C错误。
3.(2020山东菏泽一模)下列关于细胞中糖类、脂质和蛋白质的叙述,错误的是 ( )
A.细胞的脂质能够与糖类结合
B.细胞中的脂质不会含有氮元素
C.细胞膜上糖类与蛋白质的结合物具有识别作用
D.细胞中的糖类不能作为人体的直接能源物质
3.答案 B 脂质中的磷脂含有氮元素,B错误。
4.(2020山东济宁一中二检)研究发现,人体内由色氨酸(分子式为C11H12N2O2)代谢生成的5-羟色胺作为一种神经递质,能抑制中枢神经系统的兴奋性,使人产生困倦感。据此分析下列说法正确的是 ( )
A.色氨酸的R基是—C9H9O
B.饮食中适量添加富含色氨酸的食物有利于睡眠
C.人体需要的色氨酸在体内可以由其他物质转化而来
D.5-羟色胺在突触前膜以主动运输方式进入突触间隙
4.答案 B 参与构成生物体蛋白的氨基酸的结构通式为,色氨酸分子式为C11H12N2O2,结合二者可知其R基为—C9H8N,A错误;根据题意,色氨酸代谢生成的5-羟色胺能抑制中枢神经系统的兴奋性,使人产生困倦感,故饮食中适量添加富含色氨酸的食物有利于睡眠,B正确;色氨酸是必需氨基酸,在体内不能由其他物质转化而来,只能从外界摄取,C错误;5-羟色胺在突触前膜以胞吐方式进入突触间隙,D错误。
5.(2020湖南湘潭三模)医学上常从某些动物组织中提取出胶原蛋白作为手术缝合线,手术后这种缝合线可以被人体组织细胞消化、吸收,从而避免拆线的痛苦。下列相关叙述错误的是 ( )
A.可用盐析的方法使胶原蛋白从溶液中沉淀出来
B.动物组织细胞中的胶原蛋白是在核糖体上合成的
C.手术缝合线经吸收后可在细胞内检测到这种胶原蛋白
D.使用的手术缝合线需要避免人体组织产生免疫排斥反应
5.答案 C 手术缝合线经水解被人体吸收后,以氨基酸的形式进入人体细胞,故在细胞内检测不到这种胶原蛋白,C错误。
6.(2020山东枣庄八校期中)下列四图代表生物体内的四种化合物,有关叙述错误的是 ( )
A.图甲为人体内的某种氨基酸,X、Y中至少有一个是—NH2
B.图丁为磷脂分子,其头部为亲水端,排列在膜中磷脂双分子层的外侧
C.图丙可能是由两个葡萄糖分子构成的二糖
D.图乙所示物质名称为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸
6.答案 D 组成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基,且二者连在同一个碳原子上,图甲X、Y中至少有一个是—NH2,A正确;磷脂分子头部为亲水端,细胞膜的两侧均有水存在,磷脂分子的头部排列在膜中磷脂双分子层的外侧,B正确;图丙含有12个C可能是由两个葡萄糖分子构成的二糖,C正确;图乙所示物质名称为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸,D错误。
7.(2020山东滕州一中月考)下列是与蛋白质、核酸相关的一些描述,其中正确的是 ( )
A.只有DNA是生物的遗传物质
B.核酸中的N存在于碱基中,蛋白质中的N主要存在于氨基中
C.氨基酸分子互相结合的方式与mRNA中碱基排列顺序无关
D.磷酸和五碳糖的连接方式在单链RNA和双链DNA的一条链中是不同的
7.答案 C 细胞生物的遗传物质是DNA,某些病毒的遗传物质是RNA,A错误;核酸中的N存在于碱基中,蛋白质中的N主要存在于—CO—NH—中,B错误;磷酸和五碳糖的连接方式在单链RNA和双链DNA的一条链中是相同的,D错误。
8.(2020湖南长沙一中高三月考)某多肽有20个氨基酸,其中天门冬氨酸有4个,分别位于第5、6、15、20位(如图所示);肽酶X专门作用于天门冬氨酸羧基端的肽键,肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键,下列相关叙述正确的是 ( )
A.该二十肽含有的氨基酸最多有16种
B.该二十肽游离的氨基和羧基至少各为1个和4个
C.肽酶Y完全作用后产生的多肽共含有19个氨基酸
D.肽酶X完全作用后产生的多肽中的氧原子比二十肽少了1个
8.答案 D 题述多肽是由20个氨基酸脱水缩合形成的,天门冬氨酸有4个,剩下的16个氨基酸可能种类均不相同,所以最多有17种氨基酸,A错误;多肽链形成时,相邻两氨基酸之间的氨基和羧基之间发生脱水缩合,形成一个肽键并失去一分子的水,在此过程中R基(每个天门冬氨酸的R基中含1个羧基)不参与反应,故该二十肽含游离的氨基或羧基数目=肽链条数+R基中含有的氨基或羧基数,则氨基至少有1个,羧基至少有4+1=5(个),B错误;肽酶Y专门作用于天门冬氨酸氨基端的肽键,完全作用后第5位和第20位氨基酸脱离,因此产生的多肽共含有18个氨基酸,C错误。
二、不定项选择题
9.(2020江苏南京六校联考)糖类是生物体生命活动的主要能源物质,下图为糖类的概念图,有关叙述正确的是 ( )
A.若某种单糖为果糖,则①为蔗糖
B.若构成②的碱基是尿嘧啶,则物质②构成的核酸不含氢键
C.若④是构成DNA的基本单位,则某种单糖为脱氧核糖
D.多糖③一定是细胞内的储能物质
9.答案 AC 如果图中的某种单糖为果糖,它与葡萄糖可以形成蔗糖,A正确;若构成②的碱基是尿嘧啶,尿嘧啶是RNA特有的碱基,所以②是RNA,RNA包括tRNA,mRNA和rRNA,其中,tRNA含有氢键,B错误;若④是构成DNA的基本单位,则④是脱氧核苷酸,含有的单糖是脱氧核糖,C正确;③是多糖,而多糖中的纤维素、几丁质不是细胞内的储能物质,D错误。
10.呼吸商(RQ)是指生物体在同一时间内,氧化分解时释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值。下图是部分有机物完全氧化分解时的呼吸商。下列叙述正确的是 ( )
A.长期多食而肥胖的人,RQ接近于1
B.与正常人相比,长期患糖尿病的人RQ会增大
C.叶肉细胞缺氧时的RQ高于氧气充足时的RQ
D.脂肪中的O含量低而C、H含量高,故其RQ低于1
10.答案 ACD 长期多食而肥胖的人,其营养过剩,体内糖类过多,部分糖类转化为脂肪,但主要由葡萄糖供能,RQ接近于1,A正确;糖尿病患者葡萄糖的利用发生障碍,机体脂肪降解供能比正常人多,因此RQ值会减小,B错误;植物叶肉细胞进行无氧呼吸只释放二氧化碳,不吸收氧气,RQ非常高,而进行有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖,RQ为1,C正确;呼吸商是释放二氧化碳量与吸收氧气量的比值,而脂肪的碳、氢比例高于葡萄糖的,氧比例低于葡萄糖的,同质量的脂肪氧化分解消耗的氧气多于葡萄糖,因此呼吸商更低,D正确。
11.(2020山东潍坊高三模拟)下图为细胞质基质中合成的前体蛋白进入线粒体基质并成为成熟蛋白的过程。下列有关判断正确的是 ( )
A.高尔基体是前体蛋白加工的主要场所
B.肽酶切割信号肽的过程中消耗水
C.成熟蛋白可催化脱氢反应及CO2的产生
D.有氧呼吸有关的酶均以图示方式进入线粒体
11.答案 BC 由图可知,前体蛋白进入线粒体加工为成熟蛋白,A错误;肽酶切割信号肽是水解过程,消耗水,B正确;成熟蛋白发挥作用的场所是线粒体,线粒体基质中可进行有氧呼吸的第二阶段,所以成熟蛋白可能催化脱氢反应及CO2的产生,C正确;有氧呼吸第一阶段的场所是细胞质基质,该阶段的酶不进入线粒体,D错误。
12.如图表示部分有机物的组成及相关功能。下列说法正确的是 ( )
A.A、B、C、D、E共有的化学元素是C、H、O、N
B.F1、F2、F3……Fn说明组成⑤的E种类具有多样性
C.①②分别指糖原、脂肪,③④的单体都是核苷酸
D.⑤是生物大分子,生物大分子都在核糖体上合成
12.答案 C 分析图示可知:A、B、C、D、E分别表示葡萄糖、甘油和脂肪酸、核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸,其中,葡萄糖、甘油和脂肪酸都只含有C、H、O三种元素,核糖核苷酸和脱氧核苷酸由C、H、O、N、P五种元素组成,氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N,A错误;⑤为蛋白质,F1、F2、F3……Fn分别表示具有不同功能的蛋白质,蛋白质的功能与其结构相适应,由此说明蛋白质的结构具有多样性,B错误;①②分别指糖原、脂肪,③④分别表示RNA、DNA,RNA和DNA的单体都是核苷酸,C正确;⑤为蛋白质,属于生物大分子,除此之外,生物大分子还包括RNA、DNA和多糖等,只有蛋白质是在核糖体上合成的,D错误。
三、非选择题
13.(2020山东聊城联考)下图是细胞内某些重要化合物的元素组成及其相互关系的概念图,其中X、Y代表元素,a、b、c、d代表小分子,A、B、C代表生物大分子,请据图分析回答下列问题:
(1)若A为存在于植物细胞中的储能物质,则A表示的物质是 ,人体摄入的A,必须经过消化分解成 ,才能被细胞吸收利用。
(2)B是细胞内含量最多的有机物,由多个b通过 的方式形成,进入人体消化道的B,要经过 酶的作用才能分解成氨基酸。
(3)C是携带遗传信息的物质,包括两大类:一类是 ;另一类是 。二者在化学组成上的区别是
。
(4)若d是由一分子甘油与三分子脂肪酸发生反应而形成的酯,则d是 ,若甘油的一个羟基与磷酸及其他衍生物结合,则d是 。
13.答案 (1)淀粉 葡萄糖 (2)脱水缩合 蛋白 (3)脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA) 组成的五碳糖不同,DNA含有脱氧核糖,RNA含有核糖;碱基种类不同,DNA碱基为A、G、C、T,RNA的碱基为A、G、C、U (4)脂肪 磷脂
14.(2020山东日照莒县期中)根据遗传物质的化学组成,可将病毒分为两类,下图为这两类病毒的化学组成,其中b、c、d均为大分子物质,据图回答下列问题:
(1)图中具有规则双螺旋结构的是物质 (填字母),该物质能精确复制的原因是 。
(2)赫尔希和蔡斯用实验证明了DNA是遗传物质时,选用了图中 (填“病毒e”或“病毒f”)对应的病毒类型;为实现其设计思路,他们用35S、32P分别标记了图中的 (填序号)部位。
(3)为确定新冠病毒属于病毒e类型还是f类型,在不考虑在宿主细胞内发生碱基之间的相互转换的条件下,以体外培养的宿主细胞为材料,设计了如下实验方案:
组别
实验处理
统计并记录
甲
培养在含放射性标记的胸腺嘧啶的培养基中
分别接种新冠病毒一段时间后,检测其放射性
乙
上述实验中,乙组应做的处理为 。
若 ,则新冠病毒为病毒f类型。
14.答案 (1)b DNA独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板且遵循碱基互补配对原则 (2)病毒e ①② (3)培养在含放射性标记的尿嘧啶的培养基中 甲组病毒无放射性而乙组病毒具有放射性
15.(2020山东菏泽一模)海藻糖是由两个葡萄糖(G)结合而成的非还原性二糖,其结构稳定、耐高温,能帮助酵母菌克服极端环境。在无压力状态下,葡萄糖的代谢产物G6P和UDPG可抑制海藻糖合成酶基因(TPS复合体)的表达,胞内海藻糖水解酶(Nth1)水解已经存在的海藻糖,分解膜外海藻糖的水解酶(Ath1)处于小液泡中(如图所示)。在有压力状态下,TPS复合体激活,Nth1失活,转运蛋白(Agt1)将细胞内的海藻糖运至膜外,结合在磷脂上形成隔离保护,酵母菌进入休眠状态以度过恶劣的环境。回答下列相关问题:
无压力状态下酵母海藻糖代谢图
(1)与大肠杆菌细胞相比,酵母菌细胞最主要的结构特征是 。在无压力状态下下,细胞内海藻糖含量低的原因有
。
(2)在有压力状态下,TPS复合体激活,胞内产生大量海藻糖,此时磨碎酵母菌制成溶液,加入斐林试剂,在水浴加热条件下, (填“出现”或“不出现”)砖红色沉淀,原因是 。
(3)发面时所用的干酵母因海藻糖的保护而表现为代谢 ,对其活化的过程中,酵母菌内的变化有 、 ,由于海藻糖被分解为葡萄糖,葡萄糖的代谢产物G6P和UDPG抑制TPS复合体基因的活性,在这种调节机制下,酵母菌迅速活化,从而适应环境。
15.答案 (1)具有成形的细胞核(具有以核膜为界限的细胞核) 海藻糖合成酶基因的表达受抑制,海藻糖的合成受影响;Nth1水解胞内已存在的海藻糖 (2)出现 酵母菌细胞内除了含有海藻糖,还有葡萄糖等还原糖 (3)缓慢 Nth1活化分解胞内海藻糖 Ath1转运到膜外分解膜外海藻糖
解析 (1)大肠杆菌是原核生物,酵母菌是真核生物,二者主要的区别是酵母菌细胞具有成形的细胞核(具有以核膜为界限的细胞核);根据题干信息可知,在无压力状态下,葡萄糖的代谢产物G6P和UDPG可抑制海藻糖合成酶基因(TPS复合体)的表达,胞内海藻糖水解酶(Nth1)水解胞内已经存在的海藻糖。(2)在有压力状态下,胞内产生大量海藻糖,同时细胞内还存在葡萄糖等还原糖,所以在磨碎酵母菌制成的溶液中加入斐林试剂,在水浴加热条件下,会出现砖红色沉淀。(3)干酵母因海藻糖的保护而表现为代谢缓慢,在其活化过程中,实质是没有压力状态下,Nth1活化分解胞内海藻糖,Ath1转运到膜外分解膜外海藻糖,酵母菌迅速活化,从而适应环境。
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