高考生物提分秘籍：专题01《细胞的分子组成》教学案（含答案）教案

【高考考纲解读】高考考纲考纲解读命题规律命题趋势1.蛋白质、核酸的结构和功能  Ⅱ1.本专题知识难度较低，基础性强，多为结合实验分析与探究考查生物有机分子检测的原理及应用。2.水和无机盐的作用大都直接考查，有时也会结合具体的问题情境要求考生做出分析判断。3.高考试题中经常挖掘教材中易被考生忽略的小考点对有机物进行考查，以综合应用题居多，例如蛋白质的元素组成和特征元素、蛋白质与代谢、蛋白质与核酸的关系、糖与生命活动的关系等。1.常考内容：近五年课标高考试题对有机物的考查尤为突出。 2.考查题型：以选择题为主，单科卷每题分值1～3分，理综卷每题分值4分或6分；非选择题主要涉及糖类、脂肪和蛋白质的鉴定。3.能力要求：本专题试题的能力考查集中在理解和实验探究探究层次，相关考题的难度中等偏低。1.命题趋势：有机物的元素组成、功能与检测趋向于以材料分析和实验探究的角度进行。2.热点预测：预计年高考对细胞分子组成的考查，还将集中在细胞中有机物的功能理解与检测上，水分、无机盐考点也不容忽视。2.糖类、脂质的种类和作用  Ⅱ3.水和无机盐的作用   Ⅰ4.实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布5.实验：检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质【网络构建】【重点、难点剖析】一、蛋白质、核酸1．蛋白质与核酸的结构和功能2．DNA、RNA和蛋白质的关系3．理清蛋白质和核酸的多样性与特异性的关系(1)多样性之间的关系图(2)特异性关系：特定的核苷酸序列―→特定的遗传信息―→遗传物质的特异性―→蛋白质的特异性―→物种的特异性。 (糖基团)、高尔基体(纤维素)、肝脏(肝糖原)和肌肉(肌糖原)。2．脂质的合成场所、种类及生理功能（1）脂肪：每分子脂肪由1分子甘油和3分子脂肪酸组成（2）磷脂：每分子磷脂由1分子甘油、1分子磷酸和2分子脂肪酸组成（3）固醇：包括胆固醇、性激素和维生素D3．组成细胞中重要有机物的初步水解、彻底水解产物及代谢终产物(氧化分解产物)物质初步水解产物彻底水解产物代谢终产物淀粉低聚糖、麦芽糖葡萄糖CO2＋H2O脂肪甘油＋脂肪酸CO2＋H2O蛋白质小分子多肽氨基酸CO2＋H2O＋尿素核酸核苷酸磷酸、五碳糖、碱基 ATPADP、AMP、Pi磷酸、核糖、碱基 酶氨基酸或核糖核苷酸氨基酸或磷酸、核糖、碱基 注意　①ATP、酶、核酸一般不考虑代谢终产物；必须要求考虑时，核酸(核苷酸)、ATP的代谢终产物为“CO2＋H2O＋尿酸”。②脂肪分子因C、H含量高(含O少)，氧化分解时需氧多、释放能量多。三、水和无机盐及化学元素1．水的代谢与调节2．特征元素及同位素标记在实验中的应用特征元素：S―→蛋白质，Fe―→血红蛋白，Mg―→叶绿素，I―→甲状腺激素。同位素标记法在实验中的应用：①利用放射性14C、18O示踪光合作用和细胞呼吸中碳、氧原子的去向。②利用放射性15N示踪分泌蛋白的合成、运输和分泌途径。③35S标记蛋白质外壳，32P标记DNA在噬菌体侵染细菌实验中，证明DNA是遗传物质。④利用15N标记证明DNA分子的半保留复制方式。⑤利用15N或3H标记用于基因诊断和DNA分子杂交。【题型示例】题型一　蛋白质、核酸的结构与功能例1. 浙江卷，13）蛋白质在生物体内具有重要作用。下列叙述正确的是（　　）A．蛋白质化学结构的差异只是R基团的不同B．某些化学物质可使蛋白质的空间结构发生改变C．蛋白质控制和决定着细胞及整个生物体的遗传特性D．“检测生物组织中的蛋白质”需同时加入双缩脲试剂A和B【答案】B【变式探究】（年海南卷，1）有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是（　　）A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构【答案】C【变式探究】(·江苏卷，4)蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是(　　) A.细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质 B.氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基 C.细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与 D.蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团有关 解析　细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质，细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是tRNA，A错误；氨基酸之间脱去的水分子中氢来自氨基和羧基，B正确；细胞内蛋白质水解时需蛋白酶催化，蛋白酶属于蛋白质，C正确；蛋白质的基本性质与碳骨架有关，也与功能基团有关，D正确。 答案　A 【变式探究】(·北京卷，2)下列对各种生物大分子合成场所的叙述，正确的是(　　)A.酵母菌在高尔基体中合成膜蛋白B.肌细胞在细胞核中合成mRNAC.T2噬菌体在细菌细胞核内合成DNAD.叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉解析　在真核细胞的高尔基体中加工膜蛋白而不是合成膜蛋白，A错误；细菌为原核生物，没有细胞核，而且T2噬菌体在侵染细菌后，是在细菌的细胞质中来完成了DNA分子的复制，C错误；叶绿体是光合作用的场所，在暗反应阶段形成了淀粉、脂肪等有机物，暗反应的场所是在叶绿体基质中完成的，D错误；在真核细胞中，转录形成mRNA是在细胞核中完成的，B正确。答案　B【变式探究】(·福建卷，1)人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质(　　)A.都含有20种氨基酸B.都是在细胞内发挥作用C.都具有一定的空间结构D.都能催化生物化学反应解析　本题考查蛋白质的结构和功能相关知识，考查识记和理解能力。难度较小。人体中组成蛋白质的氨基酸大约有20种，但每种蛋白质不一定都含有20种氨基酸，A错误；人体中的蛋白质有些在细胞内发挥作用(如血红蛋白)，有些在细胞外发挥作用(如抗体、消化酶)，B错误；人体中的蛋白质都具有一定的空间结构才能承担各种各样的功能，C正确；人体中只有充当酶的蛋白质才能催化生化反应，D错误。答案　C【举一反三】(·海南卷，11)关于蛋白质的叙述，错误的是(　　)A.rRNA能参与蛋白质的生物合成B.DNA和蛋白质是染色体的组成成分C.人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质D.核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用答案　D题型二　糖类、脂质的种类和作用例2. （年江苏卷）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【答案】D【解析】本题考查糖类的种类和作用。单糖是最简单的糖类，不能水解为更简单的糖类，A错误；淀粉、纤维素和糖原都属于多糖，它们的单体都是葡萄糖，B错误；细胞识别与细胞膜外侧的糖蛋白有关，而糖蛋白是由蛋白质和多糖组成的，C错误；植物利用空气中的二氧化碳和水为原料，通过叶绿体合成糖类等有机物，即光合作用的产物主要是糖类，且细胞壁的结构成分也是糖类，因此大多数植物体干重中含量最多的化合物是糖类，D正确。【易错点睛】与糖类和脂质相关的易错易混点(1)多糖的单体都是葡萄糖，但二糖并不都是由葡萄糖脱水缩合而成的，如蔗糖是由葡萄糖和果糖脱水缩合而成的。(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供给能量。(3)并非所有的糖都是还原糖，如淀粉、纤维素、蔗糖都是非还原糖，不能用斐林试剂检测。(4)脂肪是主要的储能物质，但不参与构成膜结构，磷脂是构成生物膜的重要成分，胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分。(5)等质量的脂肪和糖相比，脂肪中“C”“H”含量高，“O”的含量低，故脂肪氧化分解释放的能量多，需要O2多，产生H2O多。【变式探究】（年海南卷，3）关于哺乳动物体内脂质与糖类的叙述，错误的是（　　）A．固醇在动物体内可转化成性激素B．C、H、O、P是构成脂质和糖原的元素C．脂肪与糖原都是细胞内储存能量的物质D．胆固醇是细胞膜的组分，也参与血脂运输【答案】B【变式探究】（·江苏卷，5）关于生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定实验，下列叙述正确的是（　　） A.还原糖、DNA的鉴定通常分别使用双缩脲试剂，二苯胺试剂 B.鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热 C.二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色 D.脂肪、蛋白质鉴定时分别可见橘黄色颗粒、砖红色沉淀 解析　还原糖鉴定试剂是斐林试剂，DNA鉴定试剂是二苯胺试剂，A错误；鉴定还原糖和DNA需进行水浴加热，蛋白质鉴定不需进行水浴加热，B错误；二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色，C正确；脂肪鉴定时可见橘黄色颗粒，蛋白质鉴定时呈紫色，D错误。 答案　C 【变式探究】(·江苏卷，1)下列关于淀粉、脂肪、蛋白质和核酸4种生物分子的叙述，正确的是(　　)A.都能被相应的酶水解B.都是水溶性物质C.都含C、H、O、N这4种元素D.都是人体细胞中的能源物质解析　本题主要考查四种生物分子，意在考查识记和理解能力。难度较小。A项对，四种生物分子分别能被相应酶水解；B项错，脂肪为脂溶性物质，不溶于水；C项错，淀粉和脂肪都只含有C、H、O三种元素；D项错，核酸是与遗传有关的物质，不是能源物质。 和高尔基体上合成答案　A【举一反三】有关糖的叙述，正确的是(　　)A.葡萄糖在线粒体中合成B.葡萄糖遇碘变为蓝色C.纤维素由葡萄糖组成D.胰岛素促进糖原分解解析　本题综合考查了光合作用、还原糖的鉴定、多糖的组成及胰岛素的作用等知识，意在考查考生的综合运用知识的能力。光合作用的场所是叶绿体；淀粉遇碘变为蓝色；胰岛素的作用是降低血糖含量。答案　C题型三　组成细胞的元素、水和无机盐的作用例3. 下列有关生物体内水和无机盐的叙述，错误的是(　 )A．只有成熟的植物细胞才可以通过渗透作用吸水，而动物细胞则不能B．人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能C．无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用D．镁是构成叶绿素的必需成分，植物缺乏镁时会导致叶片发黄【答案】 A【解析】当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，成熟的植物细胞可以通过渗透作用吸水，当细胞质浓度大于外界溶液浓度时，不成熟的植物细胞和动物细胞也能通过渗透作用吸水，A项错误。铁是血红蛋白的重要组成成分，而血红蛋白具有运输氧气的功能，所以人体缺铁会影响到血红蛋白的合成，进而影响正常的有氧呼吸功能，B项正确。无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用，C项正确。镁是构成叶绿素的必需成分，植物缺镁，会导致叶绿素的合成减少，进而引起叶片发黄，D项正确。【易错点睛】与水、无机盐相关的错混点(1)不同种类的生物、同一生物的不同器官及不同生长发育时期，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，生物新陈代谢越缓慢，但抗逆性越强。(3)衰老的细胞内自由水含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。(4)萌发种子或癌变细胞中，自由水与结合水的比值上升，代谢增强。(5)若不作特别说明，无机盐离子进出细胞的方式为主动运输，但神经调节中静息电位维持时K＋外流及动作电位形成时Na＋内流均为协助扩散(不耗能)。【变式探究】（年海南卷，4）无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是（　　）A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降C．和ATP一样，KH2PO4也能为生物体提供能量D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐【答案】C【变式探究】（·海南卷，26）水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题：  （1）植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在。风干种子细胞中的水主要以　　　　的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以　　　　的形式存在。 （2）在阶段Ⅱ，种子吸水速率　　　　（填“大于”、“小于”或“等于”）阶段Ⅰ，呼吸速率　　　　（填“大于”、“小于”或“等于”）阶段Ⅰ。 （3）从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的　　　　、　　　　从细胞外进入细胞内。 答案　（1）结合水　自由水　（2）小于　大于　（3）磷脂（或脂质）双分子层　水通道 【变式探究】(·山东卷，4)下列有关细胞内物质含量比值的关系，正确的是(　　)A.细胞内结合水/自由水的比值，种子萌发时比休眠时高B.人体细胞内O2/CO2的比值，线粒体内比细胞质基质高C.神经纤维膜内K＋/Na＋的比值，动作电位时比静息电位时高D.适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供应CO2后比停止前高解析　本题考查细胞内某些生理活动中物质变化的相关知识，考查学生理解和分析能力。难度适中。代谢旺盛的细胞内自由水/结合水的比值大，故种子萌发时比休眠时结合水/自由水比值低，A错误；人体细胞内，氧气顺浓度梯度从细胞质基质进入线粒体，故O2/CO2这一比值是线粒体比细胞质基质低，B错误；神经纤维静息时膜内K＋浓度高，膜外Na＋浓度高，产生动作电位时Na＋内流，故神经纤维内K＋/Na＋的比值，动作电位时比静息电位时低，C错误；适宜条件下光合作用过程中，停止CO2供应，导致C3减少，C5增多，C5/C3的比值比停止CO2供应前高，D正确。答案　D【变式探究】下列物质中同时含有磷和氮元素的是(　　)A.丙酮酸      B.核苷酸  C.氨基酸      D.脂肪酸解析　本题考查化合物的元素组成。意在考查学生的识记能力。组成丙酮酸和脂肪酸的化学元素均为C、H、O；组成核苷酸的化学元素为C、H、O、N和P；组成氨基酸的基本元素为C、H、O、N，有的氨基酸还含有S等。故B项符合题意。 答案　B【举一反三】下列关于植物体内水分的叙述，错误的是(　　)A.植物体内的水分参与营养物质的运输B.水是构成叶肉细胞的重要化合物之一C.自由水可作为细胞内化学反应的反应物D.同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同答案　D题型四　检测组成细胞的有机物例4. 下列有关细胞的物质组成及其检测的实验描述中，正确的是(　　)A．胆固醇是构成动植物细胞细胞膜的主要成分B．蔗糖与斐林试剂在加热条件下，能产生砖红色的沉淀C．脱氧核糖核苷酸与甲基绿发生作用呈绿色，核糖核酸与吡罗红发生作用呈红色D．蛋白质和蛋白酶在适宜条件下混合放置一段时间，仍能与双缩脲试剂产生紫色反应【答案】D【解析】动物细胞膜中含有胆固醇，植物细胞膜中不含有胆固醇，A项错误；蔗糖不具备还原性，不与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，B项错误；脱氧核糖核酸与甲基绿发生作用呈绿色，脱氧核糖核苷酸是其基本单位，C项错误；蛋白质和蛋白酶在适宜条件下混合放置一段时间，蛋白质会被水解，而蛋白酶的化学本质也是蛋白质，也可与双缩脲试剂产生紫色反应，D项正确。【易错提醒】与有机物检测相关的3个易失分点(1)混淆有机物的鉴定原理，如斐林试剂只能鉴定还原糖，不能与非还原糖产生颜色反应，苏丹Ⅲ染液与脂肪产生橘黄色，苏丹Ⅳ染液与脂肪产生红色，淀粉与碘液产生蓝色(不可写作紫色)，蛋白质遇双缩脲试剂产生紫色(不可写作蓝色)。(2)忽略染色剂本身的颜色，如斐林试剂、双缩脲试剂本身为蓝色，苏丹Ⅲ染液本身为红色。(3)未重视外界条件对实验结果的影响，如检测还原糖时必须进行水浴加热，鉴定蛋白质时必须先加A液再加B液。【变式探究】关于生物组织中还原糖的鉴定，下列叙述正确的是(多选)(　　)A.量取2 mL斐林试剂时应优先选用5 mL量筒而不用10 mL量筒B.隔水加热时，试管中液体的液面应低于烧杯中水的液面C.在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体呈现无色，加热后变成砖红色D.实验结束时将剩余的斐林试剂装入棕色瓶，以便长期保存备用答案　AB【变式探究】油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是(　　)  选项取样时间检测试剂检测结果A第10 d斐林试剂不显色B第20 d双缩脲试剂不显色C第30 d苏丹Ⅲ试剂橘黄色D第40 d碘液蓝色解析　分析曲线可知，油菜种子在成熟过程中，可溶性糖和淀粉不断转化为脂肪储存起来。第10 d时仍然存在较多的可溶性糖，可溶性糖中的还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下会出现砖红色沉淀，A项错误；蛋白质是生物体生命活动的体现者，在整个种子成熟过程中都能检测到蛋白质的存在，B项错误；在第30 d时，脂肪含量较高，脂肪与苏丹Ⅲ试剂发生反应呈现橘黄色，C项正确；在第40 d时，淀粉已经消耗殆尽，用碘液检测不会发生显色反应，D项错误。答案　C【变式探究】在1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1～4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中合理滴加双缩脲试剂，摇匀。预期观察到的实验现象是(多选)(　　)A.1、3、5号试管内都呈蓝色B.3组实验中甲组和乙组的实验结果相同C.4号试管内呈砖红色，其余试管内都呈蓝色D.4号试管内呈砖红色，6号试管内呈紫色答案　AD题型五、巧用守恒，解答与蛋白质有关的计算题例5、某蛋白质的相对分子质量为11935，在合成这个蛋白质分子过程中脱水量为1908，假设氨基酸的平均相对分子质量为127，则组成该蛋白质分子的肽链有…………（   ）A．1条  B．2条  C．3条  D．4条【解析】本题着眼于蛋白质的相对分子质量与脱水数、氨基酸相对分子质量和肽链数之间的关系，依据物质守恒原理，把握蛋白质形成前后的相对分子质量变化关系，即蛋白质的相对分子质量＋氨基酸脱水缩合时脱掉的水分子的分子质量＝氨基酸的相对分子质量之和，是正确解答本题的金钥匙。若用n表示氨基酸数、m表示肽链条数，则：n×127＝11935＋1908，推知：n＝109；脱水数＝n－m＝1908÷18＝106，得m＝109－106＝3，此蛋白质由3条肽链构成。【答案】C【知识链接】1.蛋白质形成过程中的氨基、羧基、脱水数、形成肽键数等的数量关系肽链序数氨基酸数肽键数脱去水分子数氨基酸平均相对分子质量蛋白质平均相对分子质量氨基数目羧基数目1 n1n1－1n1－1bn1b－18（n1－1）至少1个至少1个2 n2n2－1n2－1bn2b－18（n2－1）至少1个至少1个……………………m nmnm－1nm －1bnm b－18（nm －1）至少1个至少1个合计nn－mn－mbnb－18（n－m）至少m个至少m个2．由蛋白质形成前后分子质量总量不变，即反应前氨基酸分子量之和＝形成的蛋白质分子、水分子及其它物质的分子量之和。【方法技巧】解答与蛋白质相关计算题的策略在解答蛋白质的相关计算题时，一定要注意以下两点：一是计算蛋白质的相对分子质量时，不要忽视脱水以外的其他过程，如形成二硫键时也会脱氢；二是利用原子守恒原理计算氨基酸的种类和数量时，不要忽视所脱水分子中的H和O。【易错指导】在蛋白质的相关计算中，解答时，易出现两类错误，应予以注意：一是计算蛋白质的分子质量时，易忽视脱水以外的其它物质，如形成二硫键时的脱氢；二是利用原子守恒原理计算氨基酸的种类和数量时，易忽视所脱水分子中的H和O。【变式探究】胰岛素是一种蛋白质分子，它含有2条多肽链，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，2条多肽链间通过2个二硫键(二硫键是由2个－SH连接而成的)连接，在A链上也形成1个二硫键，如图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图。据此回答:⑴这51个氨基酸形成胰岛素后，分子质量比原来减少了＿＿＿。⑵胰岛素分子中含有肽键＿＿＿个，肽键可表示为＿＿＿＿＿＿＿。⑶从理论上分析，胰岛素分子至少有＿＿＿个－NH2，至少有＿＿＿个－COOH。【答案】⑴888；⑵49   －CO－NH－；⑶2   2【变式探究】某多肽有20个氨基酸，其中天冬氨酸有4个，分别位于5、6、15、20位(如下图所示)；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，下列相关叙述正确的是(　 　)A．该二十肽含有肽键至少有22个B．该二十肽游离的氨基和羧基各为1个和8个C．肽酶X完全作用后产生的多肽共含有氨基酸19个D．肽酶Y完全作用后产生的多肽中氧原子数目比二十肽多了4个【答案】C【解析】根据题干提供的信息，某多肽应是一条肽链，根据肽键数目＝氨基酸数目－肽链数目，该二十肽含有的肽键数应是20－1＝19(个)，A项错误。形成肽键时，相邻两个氨基酸之间的氨基和羧基之间发生脱水缩合，形成1个肽键并失去1分子水，在此过程中R基(每个天冬氨酸的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基中含有氨基或羧基数，则氨基数目至少是1个，而羧基数目至少是4＋1＝5(个)，B项错误。肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，完全作用后第6位氨基酸脱离该多肽链，剩下的多肽链中共含有19个氨基酸，C项正确。肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，完全作用后第5位和第20位氨基酸脱离多肽链，每断开1个肽键增加1个氧原子，共断开4个肽键，故增加4个氧原子，又因为第5位和第20位氨基酸脱离共带走8个氧原子，所以形成的多肽氧原子数目比二十肽少了4个，D项错误。