新高考生物一轮复习精品讲义第3讲 组成细胞的有机化合物（含解析）

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[高中生物一轮复习教学讲义 必修1]第3讲  组成细胞的有机化合物考点一 蛋白质的结构和功能1．蛋白质的结构注意说明：(1)必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共有8种(婴儿有9种)，它们是：甲(甲硫氨酸)缬(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)来(赖氨酸)。(婴儿还有组氨酸)。非必需氮基酸：人体细胞能够合成的氨基酸，共有12种(婴儿11种)。(2)盐析与变性：盐析(可逆)，向蛋白质溶液中加入无机盐后，蛋白质便从溶液中沉淀析出，当除去引起蛋白质沉淀的因素后，被盐析的蛋白质仍可重新溶于水，其天然性质不发生改变。变性(不可逆)，蛋白质在重金属盐、高温、强酸、强碱和紫外线等理化因素的影响下，空间结构发生改变而生物活性丧失的过程。 
2．比较归纳蛋白质的类型、功能、分布和特点蛋白质类型功能与分布特点载体执行运输功能，该类蛋白往往位于细胞膜上，与特定物质结合进行转运，与细胞膜的控制物质进出功能密切相关具有特异性，只能与特定的一种或一类物质结合发挥相应的功能受体执行信息交流功能，该类蛋白大都位于细胞膜上，少数位于细胞内，与相应的信号分子结合，实现细胞间信息交流抗体执行免疫功能，大都分布于组织液或血浆中，与相应的抗原结合(少数黏附于细胞膜上，会引起过敏反应)酶执行催化功能，主要分布于细胞内，可附着于膜表面，也可以游离于基质中。少数位于体液中，如溶菌酶血红蛋白执行运输功能，位于红细胞内，与氧结合运输氧气3．氨基酸缩合与相关计算(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－  肽链数  ；②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－ 脱去水分子数×18 。(不考虑形成二硫键)肽链数目氨基酸数目肽键数目脱去水分子数多肽链相对分子量氨基数目羧基数目1条mm－1m－1αm－18(m－1)至少1个至少1个n条mm－nm－nαm－18(m－n)至少n个至少n个注：氨基酸平均分子质量为α。(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数×1。②游离氨基或羧基数目＝肽链数×1＋R基中含有的氨基或羧基数。(3)利用原子守恒法计算肽链中的原子数①N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数。②O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数。考点二 核酸的结构和功能1．核酸的结构层次
2．核酸的种类：核酸包括两类，一类是脱氧核糖核酸(DNA)，一类是核糖核酸(RNA)(1)DNA与RNA的比较分类脱氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)组成单位成分碱基A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)T(胸腺嘧啶)U(尿嘧啶)五碳糖脱氧核糖核糖磷酸磷酸分子结构一般为规则的双螺旋结构一般为单链结构初步水解4种脱氧核糖核苷酸4种核糖核苷酸彻底水解磷酸、脱氧核糖、4种含氮碱基(A、T、C、G)磷酸、核糖、4种含氮碱基(A、U、C、G) 功能是主要的遗传物质，携带遗传信息，并决定蛋白质的合成①是RNA病毒的遗传物质；②在遗传信息表达中起作用：mRNA—蛋白质合成的直接模板，tRNA—携带特定的氨基酸，rRNA—核糖体的组成成分；③催化作用：极少数酶属于RNA分布①真核生物：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体②原核生物：拟核、质粒主要分布于细胞质中结构多样性核苷酸的数目和排列顺序注意说明：病毒：只含四种核苷酸(四种核糖核苷酸或四种脱氧核苷酸)只含一种核酸(RNA或DNA)只含四种含氮碱基(A、U、C、G或A、T、C、G)只含一种五碳糖细胞生物：含8种核苷酸(4种核糖核苷酸＋4种脱氧核苷酸)含2种核酸(DNA＋RNA)含5种碱基(A、T、C、G、U)含两种五碳糖3．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。4．核酸与蛋白质比较(1)DNA、RNA及与蛋白质的比较①区别项目核酸蛋白质DNARNA元素C、H、O、N、PC、H、O、N等组成单位核苷酸(8种)(元素：C、H、O、N、P)氨基酸(20种)(元素：C、H、O、N等)形成场所主要在细胞核中复制产生主要在细胞核中转录生成核糖体 检测试剂甲基绿(绿色)吡罗红(红色)双缩脲试剂(紫色反应)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、排列顺序及蛋白质的空间结构②联系DNA、RNA和蛋白质三者之间的关系：(3)核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”(4)DNA、RNA、蛋白质的水解产物的比较项目DNARNA蛋白质基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸初步水解产物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(5)DNA、RNA、ATP及核苷酸中“A”的含义
考点三 细胞中的糖类和脂质1．细胞中的糖类(1)糖类的种类   二糖多糖葡萄糖(2)糖类的功能①糖类是生物体的主要能源物质；淀粉和糖原分别是植物、动物细胞内的储能物质；而纤维素为结构物质，非储能物质。②糖类是细胞和生物体的重要结构成分：五碳糖是构成核酸的主要成分；纤维素是植物细胞壁的主要成分；③细菌的细胞壁主要由肽聚糖组成。③糖类是细胞通讯、识别作用的基础，也是细胞膜的成分；在细胞膜上糖类常与蛋白质结合在一起构成糖蛋白，糖蛋白在细胞与细胞之间的相互识别、信息传递过程中起着非常重要的作用。    2．细胞中的脂质种类功能分布脂肪(C、H、O)①细胞内良好的储能物质②是一种很好的绝热体，皮下的脂肪层起到保温作用③分布在内脏周围的脂肪具有缓冲和减压作用，能保护内脏器官大量存在于某些植物的种子、果实及动物体的脂肪组织中
类脂磷脂(C、H、O、N、P)构成细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜等多种膜结构的重要成分在动物的脑和卵细胞以及大豆的种子中含量较多糖脂(C、H、O)与细胞组织的免疫及细胞识别有关固醇类胆固醇(C、H、O)构成动物细胞膜的重要成分，在人体内参与血液中脂质的运输在许多动物性食物中含量丰富性激素(C、H、O)促进生殖器官发育及生殖细胞的形成，激发并维持第二性征由动物的性腺分泌，进入血液、组织液维生素D(C、H、O)促进人和动物肠道对钙、磷的吸收在动物的卵黄中含量较多；在人的表皮细胞中有胆固醇，在日光照射下能变成维生素D3．糖类与脂质的区别及联系比较项目糖类脂质区别元素组成C、H、OC、H、O，有的还含有N、P种类单糖、二糖、多糖等脂肪、磷脂、固醇等合成部位淀粉：叶绿体纤维素：高尔基体糖原：主要是肝脏、肌肉主要是内质网生理作用①主要的能源物质②构成细胞结构，如糖被、细胞壁③核酸的组成成分，如核糖、脱氧核糖①生物体的储能物质，如脂肪②构成生物膜的重要成分，如磷脂③调节新陈代谢和生殖，如性激素联系糖类脂肪4．比较细胞中的能源物质(1)细胞中的能源物质是糖类、脂肪、蛋白质，三者供能顺序是：糖类→脂肪→蛋白质。(2)细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。(3)细胞生命活动的直接能源物质：ATP。(4)细胞的储能物质：脂肪、淀粉、糖原。考点四 (实验)　观察DNA、RNA在细胞中的分布1．实验原理(1)甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同：甲基绿＋DNA→ 绿色；吡罗红＋RNA→红色。显示DNA和RNA在细胞中的分布(2)盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时可使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA和染色剂结合。2．选材：人的口腔上皮细胞、无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞，不能用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞或叶肉细胞，以防止颜色的干扰。3．实验步骤
 

1．一种母乳分析仪可以用于测量母乳中的营养成分，包括脂肪、碳水化合物、蛋白质等。它将帮助新手妈妈更合理地对婴儿进行营养管理。下列有关说法合理的是              (　　)A．新生儿体内不能合成8种氨基酸B．胆固醇、脂肪是构成动物细胞膜的重要成分C．钙、铁、锌、硒等微量元素都是婴儿所必需的D．母乳中的乳糖与核糖的组成元素相同[答案]D．[解析]新生儿体内不能合成的氨基酸有9种，比成人多的一种是组氨酸，A错误；胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，脂肪不是细胞膜的成分，B错误；钙是大量元素，C错误；母乳中的乳糖是二糖，核糖是单糖中的五碳糖，二者都是由C、H、O三种元素组成的，D正确。2．2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家，以表彰他们在细胞感知和适应氧气变化机制领域的贡献。低氧诱导因子-1(HIF-1，一种由两条肽链组成的蛋白质)在此机制中充当重要角色，细胞中的HIF-1只有在缺氧条件下才稳定存在。下列有关叙述不正确的是              (　　)A．细胞中的HIF-1至少含有两个游离的氨基B．HIF-1功能的发挥离不开其两条肽链形成的空间结构C．人体剧烈运动时，细胞中的HIF-1含量减少D．血液中氧气浓度变化使细胞中HIF-1含量改变属于体液调节[答案]C．[解析]本题以2019年诺贝尔生理学或医学奖为背景，引导考生关注社会热点中的生物学议题，体现了生命观念和社会责任等核心素养。HIF-1是由两条肽链组成的蛋白质，每条肽链至少含有一个游离的氨基，A正确；蛋白质具有一定的空间结构是其所具有功能的基础，若蛋白质的结构发生变化，则其功能丧失，B正确；人体剧烈运动时，肌肉细胞消耗大量氧气，部分细胞处于缺氧状态，细胞中的HIF-1含量增多，C错误；氧气作为调节因子通过体液传送的方式对生命活动进行调节属于体液调节，D正确。3．近年来的研究初步表明，Aβ(β-淀粉样蛋白)沉积是阿尔茨海默病发生的病理学基础之一。Aβ是由其前体蛋白APP(一种含695个氨基酸的跨膜蛋白)水解得到的。由APP形成Aβ的过程如图所示。下列根据上述信息所作的推论，错误的是              (　　)A．用双缩脲试剂检测Aβ，会产生紫色反应B．Aβ中至少含有38个肽键C．Aβ的作用效果可能是引起大脑功能异常D．β-分泌酶在此过程中体现了其调节作用
[答案]D．[解析]Aβ是一种蛋白质，可与双缩脲试剂发生紫色反应，A正确；由图可知，Aβ分子中的氨基酸数目=695-596-(695-635)=39，则至少含有的肽键数=氨基酸数-肽链数=38(个)，B正确；Aβ沉积是阿尔茨海默病发生的病理学基础之一，可见Aβ的作用效果可能是引起大脑功能异常，C正确；β-分泌酶是一种具有催化功能的酶，不具有调节作用，D错误。4．胰腺合成的胰蛋白酶原进入小肠后，在肠激酶作用下形成有活性的胰蛋白酶，该激活过程如图所示(图中数字表示氨基酸位置)，下列分析不正确的是(　　)A．胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了5个肽键B．胰蛋白酶与胰蛋白酶原空间结构不同C．肠激酶与限制酶具有相似的作用特性D．激活过程可避免胰蛋白酶破坏自身细胞[答案]A [解析]由于1～7号氨基酸之间有6个肽键，所以胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了6个肽键，A错误；由于胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了一段六肽化合物，所以空间结构不同，B正确；由图中可以看出，肠激酶可以识别特定的氨基酸序列，并在特定的位点进行切割，这个作用特点与限制酶非常相似，C正确；胰蛋白酶以酶原的形式在胰腺细胞中合成，可避免胰蛋白酶将胰腺细胞自己水解掉，因此，激活过程可避免胰蛋白酶破坏自身细胞，D正确。5．下列关于DNA和RNA的说法错误的是(　　)A．绝大多数生物的DNA为双链结构，RNA为单链结构B．DNA和RNA彻底水解得到的小分子化合物完全不相同C．原核细胞中存在环状的DNA分子D．真核细胞的叶绿体和线粒体中也有少量的DNA[答案]B．[解析]绝大多数生物的DNA为双链结构，RNA为单链结构，A正确；DNA和RNA彻底水解得到的小分子化合物，磷酸相同，五碳糖不同，碱基不完全相同，B错误；原核细胞中存在环状的DNA分子，C正确；真核细胞的DNA主要存在于细胞核中，叶绿体和线粒体中也有少量的DNA，D正确。6．如图表示人体内两种重要化合物A和B的化学组成关系，相关叙述中错误的是(　　)A．人体中构成B的元素只有图示5种，构成A的元素除图示外还有Fe、S等B．ATP脱去2个磷酸基团后可作为B的基本组成单位之一C．B彻底水解产生的单糖，可与半乳糖脱水缩合成乳糖D．由a形成A、b形成B的过程中均有水生成
[答案]C [解析]图中A、B分别代表蛋白质和RNA，蛋白质的元素组成是C、H、O、N，有的含有P、S、Fe等元素，A项正确；ATP脱去2个磷酸基团后是一磷酸腺苷，即腺嘌呤核糖核苷酸，B项正确；乳糖是由葡萄糖和半乳糖各一分子脱水缩合形成的，RNA彻底水解产生的单糖是核糖，C项错误；蛋白质和RNA分别是由氨基酸和核糖核苷酸脱水缩合形成的，D项正确。7．下列与生活相联系的生物学知识中，说法正确的是(　　)A．胆固醇是动物细胞膜的重要成分，参与血液中脂质的运输，过多摄入有益无害B．糖尿病患者的饮食虽然受到严格限制，但不具甜味的米饭、馒头等可随意食用C．患急性肠炎的病人脱水时，需要及时补水，同时也需要补充体内丢失的无机盐D．鸡蛋煮熟后，蛋白质发生了变性，不容易被蛋白酶水解，因此，吃熟鸡蛋难消化[答案]C．[解析]本题考查胆固醇的生理作用等知识，意在考查考生的理解能力。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，饮食中如果过多地摄入胆固醇，会在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞，危及生命，因此，要注意限制胆固醇类食物的摄入，A项错误；不具有甜味的米饭、馒头等富含淀粉，淀粉在人体的消化道中被水解成葡萄糖，葡萄糖被吸收进入血液，会使血糖含量升高，因此，糖尿病患者不能随意食用米饭、馒头等，B项错误；患急性肠炎的病人脱水时，需要及时补充水分，同时也需要补充体内丢失的无机盐，C项正确；鸡蛋煮熟后，蛋白质发生变性，由于高温使蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此，吃熟鸡蛋容易消化，D项错误。8．下列关于人体内有机物的叙述，错误的是(　　)A．糖原彻底水解的产物可作为细胞呼吸的底物B．某些脂类物质可对人体的生命活动进行调节C．肾小管细胞膜上的蛋白质都能识别抗利尿激素D．人体各种淋巴细胞中都有DNA和RNA两种核酸[答案]C．[解析]糖原彻底水解的产物是葡萄糖，而葡萄糖是细胞呼吸的常用底物，A项正确；性激素属于脂类物质，性激素具有调节作用，B项正确；肾小管细胞膜上的蛋白质种类较多，只有抗利尿激素的受体才能识别抗利尿激素，C项错误；人体各种淋巴细胞都有细胞核，因此这些细胞内都有DNA和RNA两种核酸，D项正确。9．阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。下列有关生物大分子核酸和蛋白质的叙述正确的是(　　)A．血红蛋白的功能与其分子组成中的大量元素Fe有关B．胰岛素和抗体的差异与组成它们的氨基酸数目、种类和氨基酸之间的连接方式有关C．伞藻细胞主要的遗传物质是DNA
D．变形虫细胞中DNA与RNA的基本骨架组成成分不同[答案]D．[解析]Fe属于微量元素A错误；胰岛素和抗体的差异与组成它们的氨基酸的种类、数目、排列顺序，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构等有关，组成胰岛素和抗体的氨基酸的连接方式相同，B错误；伞藻为真核生物，其遗传物质是DNA，C错误；DNA的基本骨架由磷酸和脱氧核糖交替连接而成，而RNA的基本骨架由磷酸和核糖交替连接而成，D正确。10．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代表生物大分子，①、②、③代表过程。据图分析错误的是(　　)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．人类的白化病基因主要产生于图中的①过程D．图中A和C是组成染色体的主要成分[答案]B．[解析]根据图示可判断，A代表DNA，B代表RNA，C代表蛋白质，①代表DNA复制，②代表转录，③代表翻译。单体a代表脱氧核苷酸，单体b代表核糖核苷酸，单体c代表氨基酸。人体中单体b的种类有4种，故A正确；导致地球上生物多样性的根本原因主要是A(DNA)具有多样性，直接原因是C(蛋白质)的结构具有多样性，故B错误；人类的白化病基因是由基因突变产生的，基因突变主要发生在DNA复制过程中，即图中的①过程，故C正确；组成染色体的主要成分是A(DNA)和C(蛋白质)，故D正确。11．下列概念除哪项外，均可用下图来表示(　　)A．1表示固醇，2～4分别表示脂质、磷脂、性激素B．1表示核糖核苷酸，2～4分别表示含氮碱基、核糖、磷酸C．1表示糖类，2～4分别表示单糖、二糖、多糖 D．1表示双层膜的细胞结构，2～4分别表示线粒体、叶绿体、细胞核[答案]A [解析]固醇包括胆固醇、性激素和维生素D；核糖核苷酸由含氮碱基、核糖、磷酸组成；糖类包括单糖、二糖、多糖；细胞中含有双层膜的结构有线粒体、叶绿体、细胞核。12．在进行观察DNA和RNA在细胞中分布的实验时．下列操作错误的是(　　)
A．将涂片用质量分数为8%的盐酸处理后就可直接用染色剂染色B．观察时应选择染色均匀、色泽较浅的区域C．用酒精灯烘干载玻片．可迅速杀死细胞．防止溶酶体对核酸的破坏D．甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同[答案]A．[解析]将涂片用质量分数为8%的盐酸处理后，还需用蒸馏水冲洗才能用染色剂染色，A错误；观察时，应选择染色均匀，色泽较浅的区域进行，B正确；用酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏，C正确；观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的原理是甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，D正确。13．利用颜色反应可鉴定特定的化合物，下列所述正确的是(　　)A．利用斐林试剂可以鉴定出特定的还原糖B．利用苏丹Ⅲ鉴定脂肪时必须用到光学显微镜C．在酸性条件下，重铬酸钾溶液能与酒精发生颜色反应D．甲基绿能将DNA染色，而不能将RNA染色[答案]C．[解析]本题考查的生物学科核心素养为科学探究。斐林试剂能用于鉴定还原糖，但利用斐林试剂不能鉴定出特定的还原糖，A项错误；鉴定脂肪时，若使用的是提取液，则向提取液中添加苏丹Ⅲ染液，提取液会呈现出橘黄色，不需要光学显微镜也可以观察，B项错误；在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，C项正确；甲基绿对DNA和RNA的亲和力不同，单独使用甲基绿对DNA和RNA进行染色时，DNA和RNA都能被染成绿色，D项错误。14．下列有关实验材料和试剂的使用，错误的是(　　)A．甜菜的块根虽含有较多的糖且近于无色，但不可用于还原糖的鉴定B．在观察DNA和RNA在细胞中的分布实验中可选用洋葱鳞片叶内表皮作实验材料C．脂肪检测过程中需用质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精1∶1混合D．验证唾液淀粉酶是蛋白质的实验中，常用鸡蛋清作为对照组实验中的材料[答案]C [解析]甜菜的块根虽含有较多的糖且近于无色，但其所含的糖是蔗糖，蔗糖属于非还原糖，因此不可用于还原糖的鉴定，A正确；洋葱鳞片叶内表皮细胞无色，含有DNA和RNA，可以作为观察DNA和RNA在细胞中的分布实验的材料，B正确；脂肪检测过程中需用体积分数为50%的酒精洗去浮色，C错误；鸡蛋清中含有蛋白质，可以作为验证唾液淀粉酶是蛋白质实验中对照组的实验材料，D正确。