组成细胞的有机化合物-高考生物一轮复习讲义（人教版）解析版

［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

i1番石窟两部“

含量：占细胞鲜重的7%〜10%.占细胞严重的50%以I：

组成元素：C、H、（）、N・有的含有Fc、S

必需氨基酸：在体内不能自我

种类：I合成

约20种］非必需氨基酸：在体内能自我

合成

基本单位：

R

氨基酸I

通式：

脱H2N—c—COOH

水（场所：

络核糖体）H

合特点：至少有一个氨基和一个竣基，并且

多肽链一个氨基和一个竣基连在同一个

特定

盘曲

空间

折叠场所：内质网、高尔基体、细胞质基质

结构

直接原因：尔基酸的种类不同、数目

不同，排列顺序变化多

结构

端，肽涟盘曲折叠形成的

多样性

空间结构千差万别

根本原因：基因的多样性

决定

蛋白质＜

构成细胞和生物体结构：胶原蛋白、毛

发中的角蛋白

功能

催化作用：多数醐

多样＜

调节作用（乂叫信息传递作用）：某些激素

性

运输作用：血红蛋白、载体蛋白

免疫作用：抗体、淋巴因子

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）缀（缄氨酸）一（异凫氨酸）本（苯丙氨酸）凫（亮氨酸）色（色氨酸）书（刃、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II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卜，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

执行运输功能，该类蛋白往往位;细胞膜上，与特定物质

载体

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,

执行信息交流功能，该类蛋白大都位于细胞膜上，少数位

受体只能与特定

于细胞内，与相应的信号分子结合，实现细胞间信息交流

的一种或一

执行免疫功能，大都分布于组织液或血浆中，与相应的抗

抗体类物质结合

原结合(少数黏附「细胞膜上，会引起过敏反应)

发挥相应的

执行催化功能，主要分布于细胞内，可附着于膜表面，也

功能

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=氨基酸数一」ML；

②蛋白质相对分子质量=量基酸数Fix寂基酸平均相对分子质量一脱去水分水数xi8。(不考虑形成二

硫键)

肽链数目敏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粉基数目

1条mm—1m—1。m-18(m—1)至少1个至少1个

n条mm—nm—n«m—18(m—n)至少n个至少n个

注：氨基酸平均分;质量为

(2)蛋白质中游离氨基或粉基数目的计算

①至少含有的游离氨基或粉基数=肽链数XI。

②游离氨基或镣基数目=肽链数Xl+R基中含有的氨基或谈基数。

(3)利用原子守恒法计算肽链中的原子数

®N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。

@0原子数=肽键数+2x肽链数+R基上的0原子数=各氨基酸中0原子总数一脱去水分子数。

考点二核酸的结构和功能

1.核酸的结构层次

元索

小分T物质

K1

4招

脱

水

缩

合

争

叱

一

条

构

或

两

成

条

核

酸旗|帆燃或

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）

（l）DNA与RNA的比较

分类脱氧核糖核酸（DNA）核糖核酸（RNA）

9«『9»

0=1OTjH整圉0=届p-0-C＜H2ra

组成单位加明

脱氧核糖核甘酸核糖核年酸

A（腺噂吟）、C（胞喀喔卜G（鸟喋吟）

碱基

T（胸腺喘胸）U（尿喘喔）

成分

五碳糖脱氧核糠核糖

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种脱氧核糖核甘酸4种核糖核苛酸

磷酸、脱氧核糖、4种含氮碱磷酸、核糖、4种含氮碱基（A、U、C、G）

彻底水解

基（A、T、C、G）

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

是主要的遗传物质，携带遗传

功能合成的直接模板，IRNA—携带特定的氨基酸，

信息，并决定蛋白质的合成

rRNA—核糖体的组成成分；

③催化作用：极少数酣属于RNA

①真核生物：细胞核（主要）、

分布线粒体、叶绿体主要分布于细胞质中

②原核生物：拟核、质粒

结构多样性核甘酸的数目和排列顺序

注意说明：病毒：只含四种核普酸（四种核糖核甘酸或四种脱氧核昔酸）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种核昔酸（4种核糖核甘酸+4种脱氧核苔酸）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

（l）DNAsRNA及与蛋白质的比较

①区别

核酸蛋白质

项目

DNARNA

元素C、H、0、N、PC、H、O、N等

氨基酸（20种）

核昔酸（8种）

组成单位（元素：C、H、

（元素：C、H、0、N、P）

0、N等）

主要在细胞核主要在细胞核中核糖体

形成场所

中复制产生转录生成

日基绿毗罗红双缩眼试剂

检测试剂

（绿色）（红色）（紫色反应）

一般为规则的氨基酸一多肽

分子结构一般为单链结构

双螺旋结构■*蛋白质

氨基酸的种类、

核苜酸的种类、数量、排列顺序

结构多样性的决定因素

数量及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”

司种生物的不同体细胞中，核DNA相同

由于基因的选择性表达，同种生物的不

同体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同

（4）DNA、RNA、蛋白质的水解产物的比较

项目DNARNA蛋白质

基木单位脱氧核甘酸核糖核甘酸氨基酸

初步水解产物4种脱氧核普酸4种核糖核昔酸多肽

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及核昔酸中“A”的含义

3P~P~P

①腺甘脱策核糖

除瞟吟+核精)(2滁嗦吟③&隙吟

ACGT

中

④腺嗓吟脱氧核甘酸⑤腺嚓吟核糖核甘酸

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

核糖(C5H10O5)：RNA、ATP组’

成成分构成核酸

五碳糖脱氧核糖(C5HH)0"：DNA组成与ATP

单

糖成分

•六碳糖|前萄糖：细胞的重要能源物质

脱(C6Hl2。6)1果糖、半乳精等

水

水

解

缩

合

(麦芽糖2邂2分子葡萄糖

糖

二

植物水解

I蔗糖3T分子果糖+1分子葡萄糖

脱

水

水

缩■动物：乳糖用邂7分子半乳糖+1分子葡萄糖

合

多糖(淀粉：植物细胞的储能物质

植物纤维素：植物细胞壁的成分

1(不提供能量)永典葡萄糖

动物：糖原：动物细胞的储能物质

(如肝糖原和肌糖原)

(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•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

①细胞内良好的储能物质

②是一种很好的绝热体，皮下的脂肪大量存在于某些植物的种

脂肪（C、H、0）层起到保温作用子、果实及动物体的脂肪组

③分布在内脏周围的脂肪具有缓冲和织中

减压作用，能保护内脏器官

磷脂(C、H、构成细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜等

类O、N、P)多种膜结构的重要成分在动物的脑和卵细胞以及

脂糖脂(C、H、大豆的种子中含量较多

与细胞组织的免疫及细胞识别有关

0)

胆固醇(C、构成动物细胞膜的重要成分，在人体在许多动物性食物中含量

H、O)内参与血液中脂质的运输丰富

固性激素(C、促进生殖器官发育及生殖细胞的形由动物的性腺分泌，进入血

醇H、0)成，激发并维持第二性征液、组织液

类在动物的卵黄中含量较多；

维生素D(C、在人的表皮细胞中有胆固

促进人和动物肠道对钙、磷的吸攻

H、0)醇，在日光照射下能变成维

生素D

3.糖类与脂质的区别及联系

二较项目糖类脂质

元素组成C、H、OC、H、0,有的还含有N、P

种类亘糖、二糖、多糖等脂肪、磷脂、固醇等

淀粉：叶绿体

区合成部位纤维素：高尔基体主要是内质网

别糖原：主要是肝脏、肌肉

①主要的能源物质①生物体的储能物质，如脂肪

生理作用②构成细胞结构，如糖被、细胞壁②构成生物膜的重要成分，如磷脂

③核酸的纽成成分，如核糖、脱氧核糖③调节新陈代谢和生殖，如性激素

联系糖类□匚脂肪

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：糖类一脂肪一蛋白质。

(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：ATPo

(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)甲基绿和毗罗红对DNA和RNA的亲和力不同：甲基绿+DNA-绿色：哦罗红+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

固

刮取

在洁净的载片中央漱口，防止混将细胞置于定

口腔

滴一滴质量分数为杂食物碎屑质量分数为细

上皮

胞

0.9%NaQ溶液0.9%的NaCl

细胞

溶液中

⑵水解市|烘干的载玻片

9蚪—30mL质量分数为8%的盐酸

-30霓的温水，保温5min

(3)冲洗用蒸谯水的缓水流冲洗载玻片10s

防止细胞被水流冲走

(4)染色用毗罗红甲基绿染色剂染色5min

I

必须现用现配|

(5)胸先用低倍镜，再用高倍镜

(6)结果细胞核部分被染成绿色，细胞质部分被染成红色

II

⑺结论DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中

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、。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-MHIF-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「勺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含最减少

D.血液中氧气浓度变化使细胞中HIF-I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米白质，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些础，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，Ap（p・淀粉样蛋白）沉积是阿尔茨海默病发生的病理学基础之一。Ap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Ap的过程如图所示。下列根据上述信

息所作的推论，错误的是（）

59663660512596636695

I1-1—►1111)

B4泌春7f洌WAB好AB寡聚合物

用双缩胭试剂检测AP，会产生紫色反应

A0中至少含有38个肽键

Ap的作用效果可能是引起大脑功能异常

D.0-分泌酶在此过程中体现了其调节作用

［答案］D.［解析］Ap是一种蛋白质，可与双缩胭试剂发生紫色反应，A正确：由图可知，Ap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；Ap沉积是阿

尔茨海默病发生的病理学基础之一，可见A0的作用效果可能是引起大脑功能异常，C正确；。-分泌前是一

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，在肠激酶作用下形肠激博识别序列

12345674690

成存活性的胰蛋白酶，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（）

腆蛋白僭原

A.胰蛋白酶比胰蛋白酶原少了5个肽键六肤发挥催化作用的特定结构

123436一''4084

B.胰蛋白酶与胰蛋白酶原空间结构不同

C.肠激酶与限制酹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腆蛋白脚

［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，肠激酣可

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；胰蛋白前

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，柞关叙述中错误的是（）

N----

—►a（小分子）-*A-|

C、H、O―L-1卜核糖体

fb（小分子）一」

N、P—

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、0、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甘，即腺噂吟核糖核甘酸，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

由氨基酸和核糖核苜酸脱水缩合形成的，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、馁头等可随意食用

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。胆固静是构成动物细

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数，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.仔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］Fc属于微鼠元素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（）

单体a-4A

单体C―►C

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