2023届高考生物二轮复习专题1微专题1细胞的分子组成学案

微专题1　细胞的分子组成

概念线索 网络构建

蛋白质和核酸

1．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应。 (×)

提示：变性蛋白质中的肽键没有断裂，仍能与双缩脲试剂发生紫色反应。

2．组成蛋白质、核酸、糖原的单体都具有多样性。 (×)

提示：组成糖原的单体是葡萄糖，不具有多样性。

3．细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质。 (×)

提示：细胞膜上转运氨基酸的载体是蛋白质，但细胞质基质中负责转运氨基酸的是tRNA，tRNA属于核酸。

4．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的。 (×)

提示：组成DNA分子的五碳糖是脱氧核糖而不是核糖，DNA分子一条链上的磷酸与脱氧核糖通过磷酸二酯键相连。

5．同一个体不同体细胞中核DNA、mRNA和蛋白质都不相同。 (×)

提示：同一个体不同体细胞中核DNA相同，由于基因选择性表达，mRNA和蛋白质不完全相同。

6．DNA具有多样性的主要原因是碱基排列顺序和空间结构不同。 (×)

提示：DNA具有多样性的主要原因是碱基排列顺序不同，双链DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构。

糖类、脂质、水和无机盐

1．等质量的脂肪和糖类相比，脂肪中H含量高，O含量低。 (√)

2．脂质中只有磷脂参与了生物膜的构成。 (×)

提示：胆固醇也是构成动物细胞膜的重要成分。

3．ATP、脱氧核糖核酸和核酶中都含有单糖。 (√)

4．失去结合水的小麦种子，用水充分浸泡后仍能萌发。 (×)

提示：失去结合水的小麦种子已死亡，用水充分浸泡后不能萌发。

5．钾是构成细胞的微量元素，在神经细胞维持静息电位的过程中有重要作用。                            (×)

提示：钾是细胞中的大量元素，在神经细胞维持静息电位的过程中有重要作用。

1．人体缺Fe会导致贫血，植物缺N、Mg等元素时，叶片会发黄，请分析原因。(必修1　P22“思考·讨论”)

提示：人体内血红蛋白减少会导致贫血，Fe是构成血红素的元素，缺Fe会导致血红蛋白的合成受阻，从而引起贫血；N、Mg是构成叶绿素的元素，植物缺乏N、Mg会导致叶绿素合成受阻，进而使叶片发黄。

2．为什么人体内Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低？(必修1　P22“中间文字”)

提示：Na＋主要存在于人体的细胞外液中，人体内Na＋缺乏引起神经细胞、肌肉细胞的动作电位的峰值变小。

3．北方冬小麦在冬天来临之前，自由水的比例逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，这一变化的意义是什么？(必修1　P21“中间文字”)

提示：避免气温下降时，自由水过多导致结冰而损害自身，这是植物适应环境的一种表现。

4．为什么长胖容易，瘦下来却很难？(必修1　P27“文字信息”)

提示：糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。

1．大量出汗应补充淡盐水的原因是________________________________

______________________________________________________________。

提示：大量出汗排出过多的无机盐，导致体内水盐平衡和酸碱平衡失调

2．头发和肌肉的主要成分均为蛋白质，但功能相差极大，从氨基酸角度分析是由于____________________________________________________________

___________________________________________________________________；

从DNA的角度分析是由于________________________________________

______________________________________________________________。

提示：组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同　DNA中碱基排列顺序的不同

3．长期以玉米为主食的人容易缺乏赖氨酸而患病，其原因是_________

______________________________________________________________

______________________________________________________________。

提示：赖氨酸是人体必需的氨基酸，在人体内不能合成，必须从外界环境中获得，而玉米等谷类食物中缺乏赖氨酸

4．熟鸡蛋更容易消化的原因是____________________________________

______________________________________________________________。

提示：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

考点1　蛋白质和核酸

1．核酸与蛋白质之间的关系

2．DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系

3．常见蛋白质的种类、分布及功能

1．蛋白质磷酸化和去磷酸化是调节和控制蛋白质活力和功能的最重要的机制。某些蛋白质在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的作用下，可在特定氨基酸位点发生磷酸化和去磷酸化，参与细胞信号传递，调控蛋白质的活性和功能，如图所示。

(1)某种信号到达和信号减弱时发挥作用的酶分别是什么酶？体现了酶的什么特性？

(2)①②过程属于吸能反应的是哪一过程？

(3)蛋白质特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会造成什么结果？

提示：(1)蛋白激酶和蛋白磷酸酶；酶的专一性。

(2)①属于吸能反应。

(3)特定磷酸化位点的氨基酸缺失，会影响细胞信号传递，影响蛋白质功能发挥。

2．蛋白质和核酸是最重要的两类生命物质，由蛋白质和核酸结合形成的结构有哪些？由蛋白质和核酸结合完成的生命过程有哪些？

提示：

蛋白质和核酸结合而构成的结构：病毒、染色体、核糖体；蛋白质和核酸结合完成的代谢过程：DNA复制、RNA复制、转录、逆转录。

——蛋白质和核酸的结构和功能

1．(2021·江苏选择性考试)核酸和蛋白质都是重要的生物大分子，下列相关叙述错误的是(　　)

A．组成元素都有C、H、O、N

B．细胞内合成新的分子时都需要模板

C．在细胞质和细胞核中都有分布

D．高温变性后降温都能缓慢复性

D　[核酸的组成元素为C、H、O、N、P，蛋白质的组成元素为C、H、O、N，故组成元素都有C、H、O、N，A正确；核酸和蛋白质的合成都需要模板，合成DNA以DNA分子的两条链为模板，合成RNA以DNA分子的一条链为模板，合成蛋白质以mRNA为模板，B正确；核酸和蛋白质在细胞质和细胞核中都有分布，DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，C正确；DNA经高温变性后降温能缓慢复性，蛋白质经高温变性后，降温不能复性，D错误。]

——蛋白质和核酸的综合考查

2．细胞内的RNA具有多种功能，下列有关RNA的叙述中，正确的是(　　)

A．细胞质中能转运氨基酸的RNA分子不含氢键

B．mRNA上任意三个相邻的碱基都能决定一个氨基酸

C．细胞内某些RNA具有降低化学反应活化能的作用

D．细菌细胞内的tRNA可与蛋白质结合构成核糖体

C　[本题主要考查RNA的功能，考查学生的理解能力。tRNA分子中存在部分碱基对，含有氢键，A项错误；mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，B项错误；rRNA可与蛋白质结合构成核糖体，D项错误。]

3．(2022·厦门质检)如图表示在细胞内发生的一系列生物大分子的合成过程，其中A、B、C、D表示生物大分子，D是细胞内的储能物质，b、c、d表示组成对应大分子的单体，下列叙述正确的是(　　)

A．A主要分布在细胞核中，组成它的单体是核糖核苷酸

B．B、C具有多样性是因为b、c种类多样

C．c可以起到信息传递的作用，也可以与双缩脲试剂反应显紫色

D．在植物细胞和动物细胞内D可代表不同物质，但d代表同一物质

D　[A是DNA，主要分布在细胞核中，组成它的单体是脱氧核苷酸，A错误；B是RNA，RNA具有多样性是因为核糖核苷酸排列顺序具有多样性，b的种类有4种，C是蛋白质，蛋白质具有多样性是因为组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构具有多样性，B错误；c是氨基酸，不能起到信息传递的作用，也不可以与双缩脲试剂反应显紫色，C错误；D是细胞内的储能物质，在植物细胞内和在动物细胞内D可代表不同物质，前者是淀粉，后者是糖原，但d代表同一物质葡萄糖，D正确。]

——蛋白质在医学上的应用

4．(2022·华南师大附中月考)抗体酶是具有催化能力的免疫球蛋白，又称为催化性抗体。如下图所示，某些抗体酶可以特异性地识别癌细胞表面的特殊抗原，并催化无活性药物前体的转化反应，可用于靶向治疗癌症。则下列叙述正确的是(　　)

A．抗体酶在核糖体上合成，经内质网和高尔基体加工后才能发挥作用

B．温度过高或过低均会使抗体酶变性失活

C．将抗体酶和双缩脲试剂混合，需要水浴加热后才出现紫色反应

D．抗体酶的专一性仅体现在抗体结构域与抗原的结合

A　[抗体酶属于分泌蛋白，在核糖体上合成后需要经过内质网和高尔基体加工后才能发挥作用，A正确；低温会抑制酶的活性，但不会使酶变性失活，B错误；抗体酶的化学本质是蛋白质，蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色，该过程不需要水浴加热，C错误；抗体酶具有专一性，既体现在抗体结构域与抗原的结合，又体现在底物结合的部位，D错误。]

——以科研成果为信息载体考查蛋白质和核酸

5．(2022·山东等级考)某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是(　　)

A．细胞核中的APOE可改变细胞核的形态

B．敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老

C．异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解

D．异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用

C　[由“蛋白APOE可作用于细胞核骨架”可知，APOE可改变细胞核的形态，A正确；蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老，所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老，B正确；自噬是在溶酶体(如动物)或液泡(如植物、酵母菌)中进行，不在细胞核内，C错误；异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸，可被再利用，D正确。]

6．(2022·辽宁名校联考)火锅是不可多得的美味，而在众多的火锅菜品中，虾丸更是深受人们的喜爱。虾丸是将精选的虾肉研碎成糜(虾糜)团成丸状，新鲜的虾糜不宜常温放置太久。长期存储时，常采用低温保存，冷冻太久会影响虾丸的口感。请回答下列问题：

(1)虾糜中的蛋白质是________通过脱水缩合方式形成的。虾丸经过加热后，蛋白质的空间结构发生改变，称为________。这时的蛋白质更容易消化，原因是______________________________________________________________

___________________________________________________________________。

(2)低温储存能延长虾糜制品的保存时间。因为低温能够抑制________的活性，降低________(填“微生物”或“虾糜细胞”)的细胞呼吸。

(3)长时间冷冻会影响虾糜制品的凝胶强度，导致口感变差。科研人员将添加了不同浓度海藻糖的虾糜放在－18 ℃下冷冻，检测其凝胶强度的变化。结果如图所示：

由实验结果可知，随着冷冻时间的增加，虾糜蛋白凝胶强度________，且海藻糖可以________(填“减缓”或“加强”)这种变化，但考虑成本以及效果，选择添加浓度为________海藻糖最好。

(4)进一步研究发现，随着冷冻时间的延长，不同氨基酸的________基之间形成的二硫键含量有所上升，破坏原有的网格结构。推测海藻糖的添加可以________二硫键的增加，从而保护网格结构的稳定，维持虾糜制品的口感。

[解析]　(1)氨基酸是组成蛋白质的基本单位，蛋白质是氨基酸经过脱水缩合过程形成的；高温下蛋白质空间结构发生改变，叫作蛋白质的变性；变性后蛋白质的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解。(2)酶活性的发挥需要适宜条件，低温能抑制微生物细胞内酶的活性，降低微生物的细胞呼吸，延长保存期。(3)由图可知，随着冷冻时间的延长，虾糜蛋白凝胶强度下降；加入海藻糖可一定程度上减缓凝胶强度的下降，而使用6%和9%海藻糖的效果基本相同，所以从成本以及效果考虑，使用6%海藻糖最好。(4)不同氨基酸的R基(巯基)，可能会形成二硫键；二硫键增加会破坏网格结构，使凝胶强度下降，海藻糖能减缓凝胶强度下降，推测海藻糖能抑制二硫键的增加，保护网格结构的稳定，维持口感。

[答案]　(1)氨基酸　变性　高温使蛋白质的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解  (2)酶　微生物　(3)下降　减缓　6%　(4)R(巯)　抑制

考点2　糖类、脂质、水和无机盐在代谢中的作用

1．糖类和脂质的种类和功能

2．水和细胞代谢的关系

3．无机盐的存在形式、运输方式及功能

1．呼吸熵是物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值，糖类的呼吸熵等于1，而脂肪的呼吸熵却小于1，请从糖类和脂肪的元素组成方面分析原因。

提示：脂肪分子中氧的含量远远少于糖类，而氢的含量却比糖类多，因此等质量的脂肪与糖类相比，脂肪氧化分解时消耗的O2多于产生的CO2。

2．脂质是细胞内重要的化合物，肝脏对生物体的脂质代谢具有重要的调节作用。小鼠的生物钟R基因与脂肪代谢有关，其主要在肝脏细胞中周期性开启和关闭，R基因的作用机理如图所示。

夜间，小鼠的 R基因开启，对脂肪的合成有什么影响？其生物学意义是什么？

提示：夜间，小鼠的R基因开启，对脂肪的合成有抑制作用。保证小鼠有足够能量供夜晚使用。

——化合物的组成和功能

1．(2022·辽宁名校联考)下列有关细胞内化合物的说法，正确的是(　　)

A．水是细胞内良好的溶剂是因为水分子靠氢键作用在一起

B．将作物充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐

C．DNA是细胞内的遗传物质，控制蛋白质的合成，蛋白质与DNA的合成无关

D．相同质量的糖原和脂肪氧化分解释放的能量不同，与分子中的原子比例有关

D　[水是良好溶剂的原因是水是极性分子，与带正负电荷的物质都有亲和力，A错误；作物晒干后，剩余的物质大部分是有机物，B错误；DNA控制蛋白质的合成，DNA的合成与蛋白质(酶)有关，C错误；相同质量的糖原和脂肪氧化分解释放的能量不同，是因为脂肪中H的含量高于糖类，D正确。]

——化合物的相互转化及与代谢的综合

2．(不定项)(2022·山东菏泽检测)科学研究表明：花生种子发育过程中，可溶性糖的含量逐渐减少，脂肪的含量逐渐增加；花生种子萌发过程中，脂肪的含量逐渐减少，可溶性糖含量逐渐增加。下列分析正确的是(　　)

A．花生种子发育过程中，可溶性糖转变为脂肪，需要大量的N元素

B．同等质量的花生种子和小麦种子，萌发过程中耗氧较多的是花生种子

C．花生种子发育过程中，可溶性糖转变为脂肪，更有利于能量的储存

D．花生种子萌发过程中脂肪转变为可溶性糖，与细胞内糖类的氧化速率比脂肪快有关

BCD　[可溶性糖和脂肪中都不含N元素，因此可溶性糖转变为脂肪，不需要N元素，A项错误；花生种子中脂肪含量高，脂肪分子中氢的比例高，因此同等质量的花生种子和小麦种子，萌发过程中耗氧较多的是花生种子，B项正确；脂肪分子中储存的能量多，具有疏水性，不形成结合水，在细胞中占的体积小，C项正确；在细胞内糖类的氧化速率比脂肪快，花生种子萌发过程中脂肪转变为可溶性糖，更容易利用，D项正确。]

——化合物与人类的生活和健康

3．(2022·全国甲卷)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是(　　)

A．细胞中有以无机离子形式存在的钙

B．人体内Ca2＋可自由通过细胞膜的磷脂双分子层

C．适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收

D．人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象

B　[细胞中有以无机离子形式存在的钙，也有以化合物形式存在的钙(如CaCO3)，A正确；Ca2＋不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层，需要载体协助，B错误；维生素D能有效地促进人体肠道对钙和磷的吸收，故适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收，C正确；哺乳动物的血液中必须含有一定量的钙离子，钙离子浓度过低，会出现抽搐等症状，D正确。]

4．(2022·黄冈高三调研)胆固醇不溶于水，在血液中主要以脂蛋白颗粒的形式存在，进入组织细胞后，在溶酶体中，胆固醇从脂蛋白颗粒中释放出来，后经NPC1和NPC2蛋白介导，被运输到细胞其他部位发挥功能。如果胆固醇在溶酶体中过量积累，会导致C型尼曼匹克氏症(简称NPC)，NPC临床表现为夭折、智力减退、说话不清、肌张力不全等症状。下列相关分析错误的是(　　)

A．血液中的胆固醇通过自由扩散的方式进入组织细胞

B．膳食中要限制高胆固醇类食物的过量摄入

C．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，参与血液中脂质的运输

D．胆固醇在溶酶体中过量积累，可能与NPC1和NPC2蛋白的功能异常有关

A　[结合题干信息“胆固醇不溶于水，在血液中主要以脂蛋白颗粒的形式存在”可知，胆固醇在血液中的存在形式属于大分子类，故血液中的胆固醇通过胞吞的形式进入组织细胞，A错误；饮食中摄入过多胆固醇会造成血浆中胆固醇含量升高，胆固醇含量过高会在血管壁沉积，造成血管堵塞，因而膳食中要注意限制高胆固醇类食物的过量摄入，B正确；胆固醇属于脂质，可参与构成动物细胞膜，此外在人体内还可参与血液中脂质的运输，C正确；基因控制蛋白质的合成，因“胆固醇从脂蛋白颗粒中释放出来，后经NPC1和NPC2蛋白介导，被运输到细胞其他部位发挥功能”，但若编码NPC1和NPC2蛋白的基因产生突变，则相关蛋白不能合成，最终在溶酶体中积累，D正确。]