生物：第1讲细胞的物质组成教案（wwwks5ucom2013高考）

1 细胞的化学组成细胞的化学组成 提分关键 1 生物体生命活动的物质基础是什么 答 自然界中的任何生物都是由化学元素组成的 在细胞中可找到至少62种元素 其中重要的有24种 这些元素按其在生物体内的 含量不同可以分为大量元素和微量元素 但不管含量的多少 这些必需元素在生物体内都有不可替代的作用 没有这些元素 生物体就 不能表现出相应的生命活动 甚至呈现出一定的病症 从这个方面说 这些化学元素是生物体生命活动的基础 组成生物体的化学元素虽然在生物体内都有一定的生理作用 但是单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能 这些元素只有在 活的生物体的特定结构基础上 有机地结合成各种化合物 这些化合物与其他的物质按照一定的方式有机地结合起来 才能表现出生物 体和细胞的生命现象 如蛋白质 核酸 糖类 脂质等化合物有机地结合在一起才能体现出生物体的生命活动 因此 这些化合物也是 生命活动的物质基础 组成生物体的基本的化学元素和由这些元素构成的化合物是生物体生命活动共同的物质基础 2 如何区分结合水和自由水 答 生物体内大部分水以游离形式存在 可以参与细胞内化学反应 这样的水分子叫自由水 如植物细胞液中的水 动物组织液中 的水 人体血浆中的水 都是自由水 自由水是细胞内良好的溶剂 许多物质都溶解在水中 水溶液在生物体内流动 可以把营养物质 运送到各个细胞 同时 也把细胞代谢中产生的废物运送到排泄器官或直接排出体外 细胞内与亲水性大分子物质 如蛋白质 淀粉 糖元 纤维素等 结合而不能参与细胞内化学反应的水分子 叫结合水 这些物质 的表面有许多亲水性基团 极性基团 带电基团 这些基团对水有吸引力 从而在这些分子表面形成水膜 被亲水性物质的亲水基团吸 附着的水便失去了流动性 如鸡蛋清里所含的水 用水浸过的黄豆中所含的水 都与蛋白质分子结合形成水合蛋白 属于结合水 自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化 如血液凝固时 部分自由水转变为结合水 当生物体内的结合水向自由水转化时 体内自由水比例升高 新陈代谢就越旺盛 而当自由水向结合水转化较多时 自由水比例减小 新陈代谢的强度就会下降 但抗逆性 抗寒 抗热等特性 就会提高 这与结合水沸点高 冰点低的特性有关 可见 生物体内水分的存在状态 对于生命活动有重大的调 控作用 3 如何区分细胞中的能源物质 主要能源物质 直接能源物质和高能化合物 答 在细胞中 糖类 脂肪 蛋白质都是有机物且含量较多 贮存着大量的化学能 当其被氧化分解时 这些化学能就释放出来 供生命活动所利用 因此它们都是能源物质 但在正常情况下 糖类分解供能约占总能量的 70 以上 因此 糖类是生命活动的主要能 源物质 具体地说 葡萄糖是细胞内的重要能源物质 糖类中的淀粉是植物细胞中贮存能量的物质 糖元是动物细胞中贮存能量的物质 脂肪分子中贮存的能量多 每克糖类或蛋白质完全氧化时放出17 15KJ的能量 每克脂肪完全氧化时放出38 91KJ的能量 是同质量 的糖类 蛋白质的2倍还多 是理想的贮能物质 所以脂肪主要是生物体的贮能物质 蛋白质在细胞内主要是结构物质和调节物质 虽 也少量地分解供能 但供能比例小 所以是能源物质 但不是主要能源物质 若动物长时间严重饥饿 就会大量分解蛋白质作为能源物 质 但这样会破坏细胞和生物体的基本结构 使生物体不能维持正常的新陈代谢 从而危及生命 细胞中还有高能化合物如ATP 它们的分子中有高能键 ATP水解时可放出较多的能量 直接为生命活动供能 所以ATP是直接能 源物质 4 如何区分酶 激素 维生素 答 从来源上看 酶和激素都是由活细胞产生的 而维生素在动物体内一般不能合成 主要是从食物中摄取 只有少数种类的维生 素可以在机体内转化而来 如在人体表皮细胞内含有一种胆固醇 经日光照射后能转变成维生素 D 从化学本质上看 绝大多数酶的化学本质是蛋白质 少数是 RNA 激素的种类很多 有的是蛋白质类激素 如胰岛素 有的是固醇类 如性激素 而维生素是可溶性的小分子有机物 从功能上看 酶是生物催化剂 起催化作用 激素对生物体的新陈代谢 生长发育等生命活动起着调节作用 维生素主要是维持人 体的正常生长发育 这三类物质尽管它们的来源不同 结构和功能各异 但它们在人体内的含量都很少 对正常的生命活动都起着重要的作用 它们都 是高效能的物质 名师点拨 例例1 2002年天津理综卷 磷是存在于自然界和生物体内的重要元素 磷在叶绿体的构成和光合作用中的作用有 1 2 3 考点分析考点分析 本题考查的重点是组成细胞的主要元素及其功能 这种直接考元素的题型高考题出现次数不多 主要是因为单纯考 2 元素显得单调呆板 但这部分知识通常会与其它知识点如组成细胞的化合物 新陈代谢 遗传与变异等方面结合起来考 不能忽视 如 写出3种与光合作用有关的矿质元素的符号以及它们在光合作用中的作用 解题思路解题思路 本题中磷是细胞内磷酸和磷脂的组成元素 而磷酸又是合成ATP和核苷酸所必需的 磷脂是合成细胞膜的成分 再 结合叶绿体的功能及在其内部发生的生化反应来思考 不难发现光合作用也与磷元素有关 光合作用的光反应阶段水被分解成氢与 氧 氧以分子状态释放 而氢被 NADP 携带以参与暗反应中的还原过程 解这种题要学会思考 联系 归纳 总结 还要学会组织 合适的语言进行表达才能得高分 本题正确答案是 1 磷是叶绿体双层膜和基粒膜系统的构成成分 2 磷是叶绿体 DNA的组成成 分 3 磷是ATP的成分 而ATP是叶绿体内能量转换的重要工具 4 磷在光合作用的物质转运方面有重要作用 以上 4点答其中3 条即可 失分陷阱失分陷阱 错误原因主要是考虑不周全 复习中没有建立完善的知识网络结构 例例2 下列植物细胞中结合水的相对含量最大的是 A 休眠的蚕豆子叶细胞 B 玉米的胚乳细胞 C 洋葱根尖分生区的细胞 D 成熟柑橘的果肉细胞 考点分析考点分析 本题考查生物体内结合水和自由水的相互关系 解题思路解题思路 结合水是水与细胞内的其他物质相结合形成的 能与水结合的主要是一些亲水性物质 结合水是细胞结构的主要组成成 分 大约占细胞内全部水分的 4 5 由此可见 结合水在细胞内的含量是较少的 题目中提供的四个选项中 蚕豆由于处于休眠状态 其细胞内的自由水大量散失 因此结合水的相对含量就增加了 而其他结构的细胞都是处于正常状态的活细胞 其细胞内自由水的含量 都远高于休眠细胞中的含量 而结合水的相对含量就比较低了 本题正确答案是 A 失分陷阱失分陷阱 错选 B 误以为胚乳细胞中淀粉含量高 亲水性强形成的结合水多 实际上 正常状态下的活细胞中结合水的含量都大 致相同 错选 C 误以为分生区细胞内没有大液泡 自由水含量少 结合水含量多 不是只有液泡内才含有自由水 例例 3 3 2001 年全国理综 卷 种子萌发的需氧量与种子所贮藏有机物的元素组成和元素比例有关 在相同条件下 消耗同质量的有 机物 油料作物种子 如花生 萌发时需氧量比含淀粉多的种子 如水稻 萌发时的需氧量 A 少 B 多 C 相等 D 无规律 考点分析考点分析 本题综合性强 主要考查了种子的成分 脂肪和淀粉的元素组成和元素比例 种子萌发与呼吸作用的关系 同时考查推 理能力 解题思路解题思路 首先要弄清楚O2的作用是与细胞呼吸过程中产生的H结合生成H2O 并释放出大量能量 为生命活动提供能量 其次要知 道油料作物种子含脂肪较多 水稻等谷类种子含淀粉多 因此答题关键是计算氢碳比 脂肪分子的分子式为C57H110O6 氢碳比 H C 为 1 93 淀粉的分子式为 C6Hl0O5 n 氢碳比 H C 为1 67 脂肪分子的H C的值比淀粉分子的H C的值大 有氧呼吸时 O2的作用是与H结合 生成H2O 因此 消耗同质量的有机物 H C的值大的物质需氧量大 种子萌发时 呼吸作用 主要是有氧呼吸 增强 因此 相比之下 脂肪彻底氧化分解时 产水多 需氧多 可以放出更多的能量 油料作物种子 如花生 萌发时需氧量比含淀粉多的种子 如水稻 萌 发时的需氧量多 因此 本题正确答案是B 失分陷阱失分陷阱 本题的知识综合得比较紧密 关系复杂 条件隐蔽 难度较大 失分原因主要在审题时对于题干中给出的信息挖掘不够 没有把种子萌发的 需氧量 与已知的细胞呼吸内容联系起来 没有把两种种子所贮藏葡萄糖和脂肪的元素组成和元素比例进行比较 例例4 一个由n条肽链组成的蛋白质分子共有m个氨基酸 该蛋白质分子完全水解共需水分子 A n个 B m个 C m n 个 D m n 个 考点分析考点分析 本题考查氨基酸通过缩合反应生成多肽的过程 同时考查构建模型的能力 解题思路解题思路 首先要明确氨基酸缩合的方式 在氨基酸分子缩合成蛋白质过程中 每两个氨基酸分子缩合失去一分子水而形成一个肽 键 若某蛋白质只有一条肽链 含有 m 个氨基酸 则脱去 m 1 个水分子 形成 m 1 个肽键 若某蛋白质含两条肽链 含有 m 个氨基酸 则脱去 m 2 个水分子 形成 m 2 个肽键 依次类推 某蛋白质含 n 条肽链 共含 m 个氨基酸 则脱去 m n 个水分子 形成 m n 个肽键 反过来 由蛋白质完全水解成氨基酸的化学反应过程中需要水分子参与 每个肽键 一 C0 一 NH 一 水解成一 COOH 和一 NH2需一分子水 蛋白质分子中含多少肽键 就要加多少水分子才能使之完全水解 故蛋白质中含 m n 个肽键 就需水分子 m n 个 也就是说缩合时脱去 m n 个水分子 蛋白质水解时就需要 m n 个水分子 本题正确答案是 D 失分陷阱失分陷阱 不理解氨基酸缩合成多肽链的过程与多肽链完全水解为氨基酸之间的内在联系 例例 5 5 由 DNA 分子蕴藏的信息所支配合成的RNA 在完全水解后 得到的化学物质是 A 氨基酸 葡萄糖 碱基 B 氨基酸 核苷酸 葡萄糖 C 核糖 碱基 磷酸 D 脱氧核糖 碱基 磷酸 考点分析考点分析 本题考查的是 RNA 的组成单位及其组成单位的化学组成 属于理解性题目 同时考查审题能力 解题思路解题思路 RNA 是由许多核糖核苷酸分子连接而成的长链结构 每个核糖核苷酸分子由一分子核糖 一分子磷酸和一分子含氮 碱基组成 RNA 分子水解后形成许多核苷酸 核苷酸分子继续水解可形成核糖 磷酸和含氮碱基 本题正确答案是C 失分陷阱失分陷阱 该题中有两处容易误解 即 由 DNA 分子蕴藏的信息 容易误认为是 DNA 水解 完全水解 只认为 RNA 分 解为核糖核苷酸 不再继续水解 因此 要注意仔细审题 理解题意 例例 6 6 2001 年广东卷 对细胞中某些物质的组成进行分析 可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段 一般不 采用的物质是 A 蛋白质 B DNA C RNA D 核苷酸 3 考点分析考点分析 本题主要考查蛋白质 DNA 和 RNA 分子的多样性和特异性 解题思路解题思路 蛋白质 DNA RNA 具有多样性和特异性 不同种生物的蛋白质 DNA RNA 不同 可以作为鉴别真核生物的不同个 体是否为同一物种的辅助手段 而所有真核生物的核苷酸都相同 共 8 种 不能作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手 段 同理 组成不同生物体蛋白质的氨基酸都相同 约 20 种 一般也不能作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段 本 题正确答案是 D 失分陷阱失分陷阱 失分的原因在于混淆了核酸与核苷酸之间的关系 没有认识到核酸的基本组成单位 核苷酸在不同种真核生物中并无 特异性 基础练习基础练习 1 2004 年江苏卷 下列有关组成生物体化学元素的论述 正确的是 A 组成生物体和组成无机自然界的化学元素中 碳元素的含量最多 B 人 动物与植物所含的化学元素的种类差异很大 C 组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到 D 不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似 2 关于生物体中的水 下列叙述不正确的是 不同物种 含水量不同 同一物种 同一年龄的不同个体 含水量大致相同 C 同一个体的不同器官 含水量不同 D 同一器官的不同组织 含水量一致相同 3 请根据表 1 1 表 1 2 回答问题 表 1 1 生物体的含水量 生物 水母 鱼类 哺乳动物 藻类 高等植物 含水量 97 80 85 65 90 60 8C1 表 1 2 人体组织器官的含水量 组织器官牙齿骨骼骨骼肌心脏血液脑 含水量 102276798384 1 从表 1 1 中可以看出不同种类的生物体中 水的含量 水生生物的含水量比陆生生物 2 从表 1 2 中可以看出同种生物在不同的组织器官中 水的含量 从脑含水量最高说明 3 骨细胞中含量最多的化合物是 4 心脏是坚实的 血液是流动的 但两者的含水量仅相差 4 这说明 4 已知 Mn2 是许多酶的激活剂 例如能激活硝酸还原酶 缺 Mn2 的植物就无法利用硝酸盐 这说明无机盐离子 A 对维持生物的生长发育有重要作用 B 对维持生物体的生命活动有重要作用 C 对酶的活性起重要作用 D 对调节生物的生命活动起决定作用 5 英国医生塞达尼 任格在对离体蛙心进行的实验中发现 用不含钙的生理盐水灌注蛙心 收缩不能维持 用含有少量钙和钾的钠盐溶液灌流时 蛙心可持续跳动数小时 实验说明钙盐 A 是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分 B 对维持生物体的生命活动有重要作用 C 对维持细胞的形态有重要作用 D 为蛙心的持续跳动提供能量 6 2004 年上海卷 下列物质中 动物细胞内不具有的是 A 葡萄糖 B 糖元 C 核糖 D 纤维素 7 冬季 某些植物细胞内淀粉含量减少而可溶性糖增加 原因是 4 细胞冻伤 可溶性糖有防冻作用 光合作用增强而淀粉合成减弱 有利于控制水分平衡 A B C D 8 经化学分析后断定某有机物不含有任何矿质元素 则下列推断正确的是 A 该物质肯定能吸收光能 B 该物质对血糖的调节没有作用 C 该物质可能是构成蛋白质或核酸的基本单位 D 该物质可能是生物体内的贮能物质 9 下列属于人体构建和修复机体组织的物质 最全的一组是 水 脂类 糖类 蛋白质 纤维素 无机盐 维生素 A B C D 10 旅美中国学者章蓓和美国 瑞典 西班牙的科学家们最近联合发现了一种功能类似于胰岛素的真菌化合物 这一 发现为治疗糖尿病的研究 开启了一个全新之门 它有可能使糖尿病患者将来只通过服药而不必注射胰岛素进行 治疗 关于上述资料中的 真菌化合物 的推测 肯定错误的一项是 A 该化合物具有降低血糖浓度的功能 B 该化合物应该不是蛋白质 C 该化合物应该是分子量较小的有机物 D 该化合物应该是蛋白质 11 人体的肌肉主要是由蛋白质构成 但骨骼肌 心肌 平滑肌的收缩功能却各有特色 这是因为 A 肌细胞形状不同 B 支配其运动的神经不同 C 在人体的分布不同 D 构成肌细胞的蛋白质分子结构不同 12 如图 1 2 是小麦种子形成过程中 胚乳内葡萄糖 蔗糖 淀粉 蛋白质的变化 曲线 其中代表蛋白质的是 A B C D 13 20 种氨基酸的平均相对分子质量为 128 现有一蛋白质分子由两条多肽链组成 具有肽键 98 个 此蛋白质的相对分子质量是 A 12800 B 12544 C 11036 D 12288 14 分子式为 C63H103O45N17S2的多肽化合物 最多能有几个肽键 A 63 个 B 17 个 C 62 个 D 16 个 15 在人体的各类细胞中 最可能不含有 DNA 分子的是 A 神经细胞 B 成熟的红细胞 C 上皮细胞 D 小肠绒毛上皮细胞 16 生命活动的物质基础是构成细胞的化合物 下列有关这些化合物功能的叙述 正确的是 A 生命活动由蛋白质调节 B 干种子因缺乏自由水不能萌发 C 多糖是植物细胞的能源物质 D 生物的遗传物质是 DNA 17 图 1 3 所示为油菜种子在成熟和萌发过程中 糖和脂肪的变化曲线 据图回答 1 油菜种子内贮存能量的主要物质是 图 1 2 图 1 3 5 2 从图中曲线的变化可以说明 3 油菜种子入库前必须干燥处理 因为含水量高会导致 4 在种子成熟后 油菜植株的叶片会不断脱落 在这过程中 叶片中含量变化量大的元素是 18 某科研人员对玉米组织 小白鼠组织 T2噬菌体 乳酸菌 致疯牛病的朊病毒等样品 进行化学成分分析 结果忘记了贴标签 请你帮他判断 1 含有水 DNA RNA 糖元和蛋白质等成分的生物是 2 只含有蛋白质和 DNA成分的生物是 3 含有水 DNA RNA 蛋白质和肽聚糖 糖类与蛋白质结合而成的化合物 等成分的生物是 4 仅含有蛋白质成分的生物是 5 含有水 DNA RNA 纤维素和蛋白质等成分的生物是 6 从分析可以看出 以 上生物中除 4 所指外 都含有 两种成分 说明 它们在生物体内占有特殊重要的地位 19 据图1 4所示的化合物结构简式 回答下列问题 1 该化合物的名称是 含有 个肽键 2 该化合物中含有 个氨基 个羧基 3 写出构成该化合物的氨基酸的R基分别是 4 若该化合物进行水解 需要 个水分子 20 蛋白质是一切生命活动的体现者 蛋白质在生物体内执行的具体功能是非常复杂和多样的 但归纳起来 有两个方面 1 是构成细胞和生物体的重要物质 如肌肉中的蛋白质 红细胞中的血红蛋白 除此之外请你再举出三个 例子说明蛋白质是构成细胞和生物体的重要物质 2 蛋白质也是调节细胞和生物体生命活动的重要物质 如某些激素 生长激素 胰岛素 酶等 除此之 外请你再列举出两个例子来说明蛋白质对生命活动的调节作用 二 非选择题 21 某蛋白质分子由四条肽链组成 共 657 年氨基酸 请回答 写出天门冬氨酸和赖氨酸脱水缩合过程 结构式见下面 该蛋白质分子中至少含有游离的氨基 个 游离的羧基 个 该蛋白质分子中 共有 个肽键 在该蛋白质分子形成过程中 相对分子质量减少了 假设该蛋白质分子中的一条肽链为 178 肽 其分子式为 CxHyNzO S z 178 179 并且是由下列五种氨基酸组成的 那么将该 178 肽彻底水解后将会得到 个赖氨酸 结果可含分子式中的未知数 22 下图表示人体内几种化学元素和化合物的相互关系 其中 a b 表示有机小分子物质 A B B1 B2 B3 这些字母代表 有机高分子物质 虚线表示遗传信息的流动方向 请据图分析回答 图 1 4 6 b 的分子结构简式表示为 B 可分为 B1 B2 B3等 其原因是 从 b 分析是由于 与合成 B3有关的 A 片段在人体的肝细胞中是否存在 理由 是 X 的形成在人体细胞中主要发生在 23 根据 观察 DNA 和 RNA 在细胞中的分布 实验 回答下列问题 实验原理 DNA 主要分布在细胞核内 RNA 大部分存在于细胞质中 甲基 绿 毗罗红两种染色剂对 DNA 和 RNA 的 不同 甲基绿 毗罗红 利用甲基绿 毗罗红混合染色剂将细胞染色 可以显示 盐酸能够改变 加速 同时使 与 分离 有利于 把取出的口腔上皮细胞放入 0 9 的生理盐水中 而不是放入蒸馏水中 原因是 在酒精灯上将涂有口腔上皮细胞的载玻片烘干时应注意哪些问题 赏析高考赏析高考 09 上海卷 1 下列有机化合物中 只含有 C H O 三种元素的是 A 氨基酸B 核苷酸 C 脱氧核糖D 磷脂 09 上海卷 15 某蛋白质由 m 条肽链 n 个氨基酸组成 该蛋白质至少有氧原子的个数是 A n mB n 2m C n mD n 2m 09 上海理综卷 17 棉 麻和真