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2024届高考生物考前冲刺素能提升1细胞微专题1细胞的分子组成课件
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这是一份2024届高考生物考前冲刺素能提升1细胞微专题1细胞的分子组成课件，共60页。PPT课件主要包含了知识联网，重点突破，吸收和运输，NADPH和ATP，双缩脲，创新情境，生物分子的生活情境等内容，欢迎下载使用。
注重学科基础·倡导回归教材
①差异性 ②维持生命活动 ③参与生化反应 ④运送营养物质和代谢废物 ⑤主要能源物质;构成细胞结构 ⑥储能 ⑦生物膜 ⑧脂质 ⑨钙和磷 ⑩催化、调节、免疫、运输
1.(必修1 P17正文)组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。2.(必修1 P17旁栏思考)梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类大体相同,但含量相差很大。
3.(必修1 P21小字)每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。氢键比较弱,易被破坏,只能维持极短时间,这样氢键不断地断裂,又不断地形成,使水在常温下能够维持液体状态,具有流动性。同时,由于氢键的存在,水具有较高的比热容,这就意味着水的温度相对不容易发生改变,水的这种特性,对于维持生命系统的稳定性十分重要。
4.(必修1 P21正文)在正常情况下,细胞内自由水所占的比例越大,细胞的代谢就越旺盛;而结合水越多,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。5.(必修1 P22思考·讨论)叶绿素的组成元素有C、H、O、N、Mg;血红素的组成元素有C、H、O、N、S、Fe。6.(必修1 P24正文)生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。
7.(必修1 P25正文)几丁质也是一种多糖,又称为壳多糖。广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合,因此可用于废水处理;可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂;可以用于制作人造皮肤。8.(必修1 P25正文)脂质分子中氧的含量远远低于糖类,而氢的含量更高。9.(必修1 P27正文)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。
10.(必修1 P27正文)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。11.(必修1 P30与社会的联系)组成人体蛋白质的氨基酸中有8种氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中获取,因此,被称为必需氨基酸。另外13种氨基酸是人体细胞能够合成的,叫作非必需氨基酸。
12.(必修1 P32与社会的联系)蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。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、熟肉容易消化。13.(必修1 P34正文)真核细胞的DNA主要分布在细胞核中,线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。
14.(必修1 P35正文)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。15.(必修1 P37本章小结)多糖、蛋白质和核酸分别以单糖、氨基酸和核苷酸为单体组成多聚体,相对分子质量很大,称为生物大分子。生物大分子以碳链为骨架。
深化学科思维·体现知识运用
1.厘清水与细胞代谢的关系
重点1 水和无机盐的作用及实验探究
2.归纳概括无机盐及其在稳态维持中的作用
[特别提醒] 植物矿质元素吸收和水分吸收的关系
考向1 围绕水和无机盐的存在形式及与代谢的关系,考查理解能力1.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
解析:人体内的Ca2+不可自由通过细胞膜的磷脂双分子层,需要载体蛋白的协助。
2.(2023·广东梅州二模)水是生命之源,一切生命活动都离不开水。下列有关水的叙述,正确的是( )A.细胞中的结合水可以结合、溶解、运输无机盐B.自由水作为一种良好溶剂的原因是水为非极性分子C.手有时会磨出水泡,水泡中的液体主要是组织液D.水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物
解析:细胞中的水包括自由水和结合水,其中自由水既可溶解无机盐,也可运输无机盐;水分子是极性分子,易与带正电荷或负电荷的分子(或离子)结合,因此水是良好的溶剂;手有时会磨出水泡,主要原因是由于挤压和摩擦使局部毛细血管壁通透性增大,血浆穿过毛细血管壁进入组织液的液体增加,在局部形成水泡,因此水泡中的液体主要是指组织液;无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精或乳酸,不产生水。
(1)MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收。(2018·海南卷)( )(2)细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。( )(3)结合水是植物细胞结构的重要组成成分;自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动。( )
(4)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出1点即可)。(5)(经典高考题)为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素,应采用的方法是 。
肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
观察含全部营养的培养液中去掉该矿质元素前、后植株生长发育状况
考向2 围绕水和无机盐在农业生产中的应用及实验,考查科学探究能力3.(2023·湖北襄阳模拟)镉(Cd)是一种毒性很大的重金属元素,会对植物的生长造成伤害。现以洋葱为材料探究外源钙(Ca)能否缓解Cd的毒害。在25 ℃培养洋葱鳞茎,待刚长出叶片后将幼苗平均分组、编号。每组镉处理和钙处理的浓度组合如表,其他培养条件相同且适宜。两周后,测定植株高度,结果如图。以下实验结果分析或推测错误的是( )
A.镉能抑制洋葱生长,在一定范围内随镉浓度的升高,抑制作用逐渐加强B.在低镉浓度条件下,外源钙对洋葱生长无明显影响C.在中、高镉浓度条件下,外源钙能部分缓解镉对洋葱生长造成的抑制作用D.若Ca2+与Cd2+竞争细胞表面数量有限的离子通道,当溶液中Ca2+和Cd2+同时存在时,Ca2+浓度越高,越有利于植株生长
解析:A1、B1、C1、D1四组是在无钙处理时进行的,因此自变量只有镉浓度,实验结果说明:镉能抑制洋葱生长,且在一定范围内随镉浓度的升高,抑制作用逐渐加强;A组无镉,B组低镉,A1、B1组无外源钙,A2～A4、B2～B4组有外源钙,对比可知,在低镉浓度条件下,外源钙对洋葱生长无明显影响;在中、高镉浓度条件下,随钙浓度升高,平均株高逐渐增加,说明外源钙能部分缓解镉对洋葱生长造成的抑制作用;Ca2+浓度过高,可能会导致细胞失水,不利于植株生长。
4.(2021·河北卷)为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组,在限制水肥的条件下做如下处理:(1)对照组;(2)施氮组,补充尿素(12 g·m-2);(3)水+氮组,补充尿素(12 g·m-2)同时补水。检测相关生理指标,结果见下表。
注:气孔导度反映气孔开放的程度。
回答下列问题:(1)植物细胞中自由水的生理作用包括 等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的 ,提高植株氮供应水平。
是细胞内的良好溶剂;参与细胞内的某些生化反应;为细胞提供液体环境;运送营养物质和代谢废物
解析:(1)自由水是细胞内的良好溶剂,许多种物质溶解在自由水中;细胞内的许多生化反应也需要水的参与,如光合作用、细胞呼吸等;植物的大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中;自由水在植物体内的流动还可以运送营养物质和代谢废物。氮肥可溶解在水中,补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收和运输,从而提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动 两种物质的合成以及 的分解;RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到 分子上,反应形成的产物被还原为糖类。
解析:(2)镁是组成叶绿素的重要元素,在叶绿体类囊体薄膜上,利用色素捕获的光能可进行水的光解,产生NADPH和ATP。暗反应进行时,CO2在RuBP羧化酶的作用下与C5结合形成C3,C3最终被还原成糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率,这需要足量的CO2供应。据实验结果分析,叶肉细胞CO2供应量增加的原因是 。
叶绿体吸收光能的能力加强,水的光解速率加快,使得光反应速率加快,固定CO2的速率加快;施氮同时补充水分使气孔导度增大,有利于外界CO2进入叶肉细胞,为暗反应提供原料
解析:(3)叶绿体吸收光能的能力加强,水的光解速率加快,使得光反应速率加快,固定CO2的速率加快;施氮同时补充水分使气孔导度增大,有利于外界CO2进入叶肉细胞,为暗反应提供原料。
识表:表中第一行展示了实验分组:对照组、施氮组、水+氮组;第一列则展示检测的各项生理指标:自由水/结合水、气孔导度、叶绿素含量、RuBP羧化酶活性、光合速率,其他各列依次对应不同分组对应的指标数值。析表:该实验的目的是探究水和氮对光合作用的影响。分析数据:自由水/结合水的值:对照组<施氮组<水+氮组。气孔导度:施氮组<对照组<水+氮组。叶绿素含量:对照组<施氮组<水+氮组。RuBP羧化酶活性:对照组<施氮组<水+氮组。光合速率:对照组<施氮组<水+氮组。
联表:施氮的同时补充水分使气孔导度增加,CO2吸收量增多,同时RuBP羧化酶活性增大,使固定CO2的效率增加,植物有足量的CO2供应,从而增加了光合速率。
1.归纳概括糖类和脂质的种类和功能
重点2 深入理解细胞中各有机物的功能
2.归纳概括蛋白质的结构和功能
3.构建蛋白质和核酸的结构与功能关系模型
4.常见的核酸—蛋白质复合体
[特别提醒] 厘清与蛋白质和核酸相关的3个易错点(1)高温使蛋白质变性的原因不是破坏了肽链上的肽键,而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构,所以变性后的蛋白质还可以与双缩脲试剂发生反应。(2)低温和盐析未破坏蛋白质的空间结构; 温度过高、过酸、过碱、重金属盐都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的改变。
(3)DNA一般是双链结构,质粒DNA、线粒体和叶绿体中的DNA是环状的。RNA一般是单链结构。双链DNA的碱基对间含氢键,某些RNA(如tRNA)中也含氢键。
考向1 围绕糖类和脂质与人体健康、生活生产中的应用,考查社会责任1.(2023·福建厦门期中)肥胖与长期糖摄入超标有关,培养健康的饮食习惯,控制高糖类副食的摄入,是防止肥胖发生的有效手段。下列认识正确的是( )A.糖是细胞内主要的储能物质,常被形容为“生命的燃料”B.糖在生产生活中有广泛的用途,某些糖可用于废水处理、制作人造皮肤等C.糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪,在糖类代谢发生障碍时,脂肪也能大量转化为糖类D.糖尿病是一种常见的糖代谢异常疾病,病人饮食中不能含任何糖类
解析:葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质,常被形容为“生命的燃料”;糖在生产生活中有广泛的用途,几丁质是一种多糖,可用于废水处理、制作人造皮肤等;糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪,在糖类代谢发生障碍时,脂肪也不能大量转化为糖类;糖尿病是一种常见的糖代谢异常疾病,病人饮食不应该含有过多的糖类,但并不意味着不能含任何糖类。
2.(2023·湖北卷)维生素D3可从牛奶、鱼肝油等食物中获取,也可在阳光下由皮肤中的7-脱氢胆固醇转化而来,活化维生素D3可促进小肠和肾小管等部位对钙的吸收。研究发现,肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化。下列叙述错误的是( )A.肾功能下降可导致机体出现骨质疏松B.适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育C.小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降D.肾功能障碍时,补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降
解析:肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化,肾功能下降会导致维生素D3的活性下降,进而减少小肠和肾小管等部位对钙的吸收,导致机体出现骨质疏松;因为阳光下皮肤中的7-脱氢胆固醇可转化成维生素D3,而维生素D3又能促进钙的吸收,因此适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育;细胞外液渗透压主要与无机盐和蛋白质的含量有关,在组成细胞外液的各种无机盐离子中,含量上有明显优势的是Na+和Cl-,细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-,因此小肠吸收钙减少并不会导致细胞外液渗透压明显下降;肾功能障碍时,维生素D3的活化受阻,只有活化的维生素D3才能促进钙的吸收,因此补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降。
(1)纤维素和蔗糖的基本组成单位都是葡萄糖和果糖。(2020·山东卷改编)( )(2)纤维素是植物和蓝藻细胞壁的主要成分,不易溶于水,在人体内不被消化。(2021·海南卷改编)( )(3)性激素属于固醇类物质,能维持人体第二性征;维生素D能促进小肠对钙、磷的吸收,缺乏维生素D会影响骨骼发育。(2020·海南卷改编)( )(4)糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子。(2020·江苏卷)( )
(5)女性皮下脂肪厚,在没有食物和饮水的条件下,女性的生存期限会比男性长。请从脂肪的元素组成及主要作用角度分析出现上述现象的原因: 。
脂肪是良好的储能物质,其含氢量高于糖类,氧化分解时释放的能量多,产生的水多
考向2 围绕蛋白质和核酸在生活、生产实践和医学上的应用,考查科学思维能力3.(2022·湖南卷)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外,加热也能使碱性蛋白酶失活,如图所示。下列叙述错误的是( )A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染
解析:由题“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知,碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活;由题图可知,加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠,部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态,因此一定条件下加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的;碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,而且加热也能使碱性蛋白酶失活,从而降低添加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果,故添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果;酶具有高效性,碱性蛋白酶能催化蛋白质水解成多肽和氨基酸,可有效清除汗渍、奶渍、酱油渍等污渍,故添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染。
4.(2023·浙江高三适应性考试)牛胰核糖核酸酶是一种能催化核糖核酸降解的蛋白质分子,而物质X会导致该酶去折叠而失去活性,当去除物质X后,它又会重新折叠恢复活性。下列叙述正确的是( )A.组成牛胰核糖核酸酶和核糖核酸的元素相同B.牛胰核糖核酸酶和核糖核酸均由各自基本单位连接形成C.物质X可能破坏了牛胰核糖核酸酶中的肽键而使其失去活性D.该实例表明高温下变性失活的蛋白质通过一定处理也能恢复活性
解析:牛胰核糖核酸酶属于蛋白质分子,由C、H、O、N等元素构成,而核糖核酸的元素组成为C、H、O、N、P,元素组成不完全相同;牛胰核糖核酸酶是由氨基酸连接而成,核糖核酸是由核糖核苷酸连接而成;根据题意分析,加入物质X会导致牛胰核糖核酸酶去折叠而失去活性,去除物质X后,该酶又会重新折叠并恢复活性,因此物质X没破坏牛胰核糖核酸酶中的肽键;该实例表明物质X导致的蛋白质的去折叠失活,去除物质X后能恢复活性,不能说明高温下变性失活的蛋白质通过一定处理也能恢复活性。
(1)胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中。(2022·湖南卷)( )(2)蛋白质和DNA的组成元素都含有C、H、O、N,具有相同的空间结构。(2020·北京卷)( )(3)核酸和蛋白质高温变性后降温都能缓慢复性。(2021·江苏卷)( )
(4)变性的蛋白质易被蛋白酶水解,原因是 。
蛋白质变性使肽键暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触,使蛋白质降解
考向3 以新的科研成果等为信息载体考查蛋白质和核酸5.(2023·湖南联考)科学研究发现,细胞内普遍存在被称为分子伴侣的一类蛋白质,如图所示,该类蛋白质能够识别并结合异常折叠或装配的蛋白质,帮助其正确折叠、转运或防止它们聚集,其本身不参与最终产物的形成。下列关于分子伴侣的叙述正确的是( )A.分子伴侣是由一种基因控制的在核糖体上合成的蛋白质B.分子伴侣在内质网中调节蛋白质的正确折叠和装配,并参与蛋白质的合成C.分子伴侣具有特定的结构,能识别异常折叠的蛋白质,也能识别正常折叠的蛋白质D.分子伴侣具有降解异常蛋白质,防止它们聚集的作用
解析:分子伴侣是一类蛋白质,不是由一种基因控制合成的;分子伴侣能识别并结合异常折叠或装配的蛋白质,帮助其正确折叠、转运或防止它们聚集,该过程发生在内质网中,但其本身不参与蛋白质的合成;分子伴侣具有特定的结构,能识别异常折叠的蛋白质,正常折叠的蛋白质没有识别位点;结合图示可知,分子伴侣具有降解异常蛋白质,防止它们聚集的作用。
6.(2023·河北衡水检测)一个蛋白质分子与其他蛋白质(或其他物质)结合后,其空间结构发生改变,使它适应于生命活动的需要,这一类变化称为别构效应。如血红蛋白四个亚基中,第1个亚基结合O2后引起血红蛋白分子的构象变化,使其他亚基更加容易与O2结合。下列有关叙述错误的是( )A.血红蛋白发生别构效应时不需要消耗线粒体产生的ATPB.别构效应会使酶的活性增强,使其降低活化能的效率更显著C.有些载体蛋白在跨膜转运某些分子或离子时会发生别构效应D.若DNA也能发生别构效应,则可能会影响细胞内基因的表达
解析:血红蛋白存在于红细胞中,细胞中无线粒体,而且血红蛋白发生别构效应时不需要消耗ATP;别构效应使酶空间结构改变,可能会使酶的活性增加,也可能使酶的活性降低;载体蛋白在跨膜转运某些分子或离子时,需要与运输物质结合,进而改变空间结构,发生别构效应;若DNA也能发生别构效应,则该效应可能会影响细胞内基因的表达。
拓展新视野·培养新思维
情境材料 衡量食品中蛋白质成分营养价值高低的一个很重要的指标是看必需氨基酸的种类和含量,很多人喜欢吃豆腐,就是因为豆腐中含有一些人类必需的氨基酸。制作豆腐时,在煮熟的豆浆中加入熟石膏或盐卤(俗称卤水)即可制作豆腐,因此有“卤水点豆腐,一物降一物”之说。
问题探究 (1)有的同学偏食,从蛋白质营养角度分析这种饮食习惯为什么不合理?提示:偏食可能会导致某些必需氨基酸摄入不足,影响细胞内蛋白质的合成,引起营养不良。(2)利用熟石膏或盐卤制作豆腐是利用了什么原理?该过程中有无肽键的断裂?提示:利用了熟石膏或盐卤中的金属离子使蛋白质变性的原理;蛋白质空间结构改变的过程不会发生肽键的断裂。
(3)当人、畜误食铜盐、汞盐等重金属盐中毒后,你认为应采取什么措施解毒?提示:重金属盐中毒后,可以立即服用大量的豆浆、牛奶或蛋清,它们中的蛋白质可以和重金属离子反应,从而在一定程度上保护人、畜。
1.(2023·山东德州模拟)硫酸软骨素是一种广泛分布于软骨及结缔组织中的硫酸化多糖,该多糖是由氨基化单糖聚合而成的,能降低脂质合成相关酶的活性,在临床上可有效降低血清中的胆固醇、三酰甘油含量。下列说法正确的是( )A.硫酸软骨素的元素组成有C、H、O、S四种B.硫酸软骨素作为能源物质参与细胞的生命活动C.胆固醇含量过低可影响动物细胞膜结构的稳定D.胆固醇和三酰甘油是在相同酶的催化下合成的
解析:硫酸软骨素是由氨基化单糖聚合而成的硫酸化多糖,元素组成有C、H、O、N、S五种;该多糖可降低某些酶的活性,不作为能源物质;胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,所以胆固醇含量过低可影响动物细胞膜结构的稳定;酶具有专一性,胆固醇和三酰甘油是在不同酶的催化下合成的。
2.(2023·河北邯郸二模)科学研究者发现了一种特殊的分子机制,即蛋白质PCSK9能降解低密度脂蛋白(LDL)的受体,而低密度脂蛋白是血液中最丰富的胆固醇颗粒,LDL在血液中积累会导致动脉粥样硬化和心脏病的发生。下列叙述错误的是( )A.胆固醇在人体内参与血液中脂质的运输B.PCSK9增多会导致高胆固醇血症C.实验中可用32P标记人体中的胆固醇成分D.LDL通过受体以胞吞方式进入肝脏细胞
注重学科基础·倡导回归教材
①差异性 ②维持生命活动 ③参与生化反应 ④运送营养物质和代谢废物 ⑤主要能源物质;构成细胞结构 ⑥储能 ⑦生物膜 ⑧脂质 ⑨钙和磷 ⑩催化、调节、免疫、运输
1.(必修1 P17正文)组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。2.(必修1 P17旁栏思考)梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类大体相同,但含量相差很大。
3.(必修1 P21小字)每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。氢键比较弱,易被破坏,只能维持极短时间,这样氢键不断地断裂,又不断地形成,使水在常温下能够维持液体状态,具有流动性。同时,由于氢键的存在,水具有较高的比热容,这就意味着水的温度相对不容易发生改变,水的这种特性,对于维持生命系统的稳定性十分重要。
4.(必修1 P21正文)在正常情况下,细胞内自由水所占的比例越大,细胞的代谢就越旺盛;而结合水越多,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。5.(必修1 P22思考·讨论)叶绿素的组成元素有C、H、O、N、Mg;血红素的组成元素有C、H、O、N、S、Fe。6.(必修1 P24正文)生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。
7.(必修1 P25正文)几丁质也是一种多糖,又称为壳多糖。广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合,因此可用于废水处理;可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂;可以用于制作人造皮肤。8.(必修1 P25正文)脂质分子中氧的含量远远低于糖类,而氢的含量更高。9.(必修1 P27正文)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。
10.(必修1 P27正文)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。11.(必修1 P30与社会的联系)组成人体蛋白质的氨基酸中有8种氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中获取,因此,被称为必需氨基酸。另外13种氨基酸是人体细胞能够合成的,叫作非必需氨基酸。
12.(必修1 P32与社会的联系)蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏,从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。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、熟肉容易消化。13.(必修1 P34正文)真核细胞的DNA主要分布在细胞核中,线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。
14.(必修1 P35正文)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。15.(必修1 P37本章小结)多糖、蛋白质和核酸分别以单糖、氨基酸和核苷酸为单体组成多聚体,相对分子质量很大,称为生物大分子。生物大分子以碳链为骨架。
深化学科思维·体现知识运用
1.厘清水与细胞代谢的关系
重点1 水和无机盐的作用及实验探究
2.归纳概括无机盐及其在稳态维持中的作用
[特别提醒] 植物矿质元素吸收和水分吸收的关系
考向1 围绕水和无机盐的存在形式及与代谢的关系,考查理解能力1.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
解析:人体内的Ca2+不可自由通过细胞膜的磷脂双分子层,需要载体蛋白的协助。
2.(2023·广东梅州二模)水是生命之源,一切生命活动都离不开水。下列有关水的叙述,正确的是( )A.细胞中的结合水可以结合、溶解、运输无机盐B.自由水作为一种良好溶剂的原因是水为非极性分子C.手有时会磨出水泡,水泡中的液体主要是组织液D.水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物
解析:细胞中的水包括自由水和结合水,其中自由水既可溶解无机盐,也可运输无机盐;水分子是极性分子,易与带正电荷或负电荷的分子(或离子)结合,因此水是良好的溶剂;手有时会磨出水泡,主要原因是由于挤压和摩擦使局部毛细血管壁通透性增大,血浆穿过毛细血管壁进入组织液的液体增加,在局部形成水泡,因此水泡中的液体主要是指组织液;无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精或乳酸,不产生水。
(1)MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收。(2018·海南卷)( )(2)细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。( )(3)结合水是植物细胞结构的重要组成成分;自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动。( )
(4)农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是 (答出1点即可)。(5)(经典高考题)为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素,应采用的方法是 。
肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
观察含全部营养的培养液中去掉该矿质元素前、后植株生长发育状况
考向2 围绕水和无机盐在农业生产中的应用及实验,考查科学探究能力3.(2023·湖北襄阳模拟)镉(Cd)是一种毒性很大的重金属元素,会对植物的生长造成伤害。现以洋葱为材料探究外源钙(Ca)能否缓解Cd的毒害。在25 ℃培养洋葱鳞茎,待刚长出叶片后将幼苗平均分组、编号。每组镉处理和钙处理的浓度组合如表,其他培养条件相同且适宜。两周后,测定植株高度,结果如图。以下实验结果分析或推测错误的是( )
A.镉能抑制洋葱生长,在一定范围内随镉浓度的升高,抑制作用逐渐加强B.在低镉浓度条件下,外源钙对洋葱生长无明显影响C.在中、高镉浓度条件下,外源钙能部分缓解镉对洋葱生长造成的抑制作用D.若Ca2+与Cd2+竞争细胞表面数量有限的离子通道,当溶液中Ca2+和Cd2+同时存在时,Ca2+浓度越高,越有利于植株生长
解析:A1、B1、C1、D1四组是在无钙处理时进行的,因此自变量只有镉浓度,实验结果说明:镉能抑制洋葱生长,且在一定范围内随镉浓度的升高,抑制作用逐渐加强;A组无镉,B组低镉,A1、B1组无外源钙,A2～A4、B2～B4组有外源钙,对比可知,在低镉浓度条件下,外源钙对洋葱生长无明显影响;在中、高镉浓度条件下,随钙浓度升高,平均株高逐渐增加,说明外源钙能部分缓解镉对洋葱生长造成的抑制作用;Ca2+浓度过高,可能会导致细胞失水,不利于植株生长。
4.(2021·河北卷)为探究水和氮对光合作用的影响,研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组,在限制水肥的条件下做如下处理:(1)对照组;(2)施氮组,补充尿素(12 g·m-2);(3)水+氮组,补充尿素(12 g·m-2)同时补水。检测相关生理指标,结果见下表。
注:气孔导度反映气孔开放的程度。
回答下列问题:(1)植物细胞中自由水的生理作用包括 等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的 ,提高植株氮供应水平。
是细胞内的良好溶剂;参与细胞内的某些生化反应;为细胞提供液体环境;运送营养物质和代谢废物
解析:(1)自由水是细胞内的良好溶剂,许多种物质溶解在自由水中;细胞内的许多生化反应也需要水的参与,如光合作用、细胞呼吸等;植物的大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中;自由水在植物体内的流动还可以运送营养物质和代谢废物。氮肥可溶解在水中,补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收和运输,从而提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与 离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能,用于驱动 两种物质的合成以及 的分解;RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到 分子上,反应形成的产物被还原为糖类。
解析:(2)镁是组成叶绿素的重要元素,在叶绿体类囊体薄膜上,利用色素捕获的光能可进行水的光解,产生NADPH和ATP。暗反应进行时,CO2在RuBP羧化酶的作用下与C5结合形成C3,C3最终被还原成糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率,这需要足量的CO2供应。据实验结果分析,叶肉细胞CO2供应量增加的原因是 。
叶绿体吸收光能的能力加强,水的光解速率加快,使得光反应速率加快,固定CO2的速率加快;施氮同时补充水分使气孔导度增大,有利于外界CO2进入叶肉细胞,为暗反应提供原料
解析:(3)叶绿体吸收光能的能力加强,水的光解速率加快,使得光反应速率加快,固定CO2的速率加快;施氮同时补充水分使气孔导度增大,有利于外界CO2进入叶肉细胞,为暗反应提供原料。
识表:表中第一行展示了实验分组:对照组、施氮组、水+氮组;第一列则展示检测的各项生理指标:自由水/结合水、气孔导度、叶绿素含量、RuBP羧化酶活性、光合速率,其他各列依次对应不同分组对应的指标数值。析表:该实验的目的是探究水和氮对光合作用的影响。分析数据:自由水/结合水的值:对照组<施氮组<水+氮组。气孔导度:施氮组<对照组<水+氮组。叶绿素含量:对照组<施氮组<水+氮组。RuBP羧化酶活性:对照组<施氮组<水+氮组。光合速率:对照组<施氮组<水+氮组。
联表:施氮的同时补充水分使气孔导度增加,CO2吸收量增多,同时RuBP羧化酶活性增大,使固定CO2的效率增加,植物有足量的CO2供应,从而增加了光合速率。
1.归纳概括糖类和脂质的种类和功能
重点2 深入理解细胞中各有机物的功能
2.归纳概括蛋白质的结构和功能
3.构建蛋白质和核酸的结构与功能关系模型
4.常见的核酸—蛋白质复合体
[特别提醒] 厘清与蛋白质和核酸相关的3个易错点(1)高温使蛋白质变性的原因不是破坏了肽链上的肽键,而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构,所以变性后的蛋白质还可以与双缩脲试剂发生反应。(2)低温和盐析未破坏蛋白质的空间结构; 温度过高、过酸、过碱、重金属盐都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的改变。
(3)DNA一般是双链结构,质粒DNA、线粒体和叶绿体中的DNA是环状的。RNA一般是单链结构。双链DNA的碱基对间含氢键,某些RNA(如tRNA)中也含氢键。
考向1 围绕糖类和脂质与人体健康、生活生产中的应用,考查社会责任1.(2023·福建厦门期中)肥胖与长期糖摄入超标有关,培养健康的饮食习惯,控制高糖类副食的摄入,是防止肥胖发生的有效手段。下列认识正确的是( )A.糖是细胞内主要的储能物质,常被形容为“生命的燃料”B.糖在生产生活中有广泛的用途,某些糖可用于废水处理、制作人造皮肤等C.糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪,在糖类代谢发生障碍时,脂肪也能大量转化为糖类D.糖尿病是一种常见的糖代谢异常疾病,病人饮食中不能含任何糖类
解析:葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质,常被形容为“生命的燃料”;糖在生产生活中有广泛的用途,几丁质是一种多糖,可用于废水处理、制作人造皮肤等;糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪,在糖类代谢发生障碍时,脂肪也不能大量转化为糖类;糖尿病是一种常见的糖代谢异常疾病,病人饮食不应该含有过多的糖类,但并不意味着不能含任何糖类。
2.(2023·湖北卷)维生素D3可从牛奶、鱼肝油等食物中获取,也可在阳光下由皮肤中的7-脱氢胆固醇转化而来,活化维生素D3可促进小肠和肾小管等部位对钙的吸收。研究发现,肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化。下列叙述错误的是( )A.肾功能下降可导致机体出现骨质疏松B.适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育C.小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降D.肾功能障碍时,补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降
解析:肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化,肾功能下降会导致维生素D3的活性下降,进而减少小肠和肾小管等部位对钙的吸收,导致机体出现骨质疏松;因为阳光下皮肤中的7-脱氢胆固醇可转化成维生素D3,而维生素D3又能促进钙的吸收,因此适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育;细胞外液渗透压主要与无机盐和蛋白质的含量有关,在组成细胞外液的各种无机盐离子中,含量上有明显优势的是Na+和Cl-,细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-,因此小肠吸收钙减少并不会导致细胞外液渗透压明显下降;肾功能障碍时,维生素D3的活化受阻,只有活化的维生素D3才能促进钙的吸收,因此补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降。
(1)纤维素和蔗糖的基本组成单位都是葡萄糖和果糖。(2020·山东卷改编)( )(2)纤维素是植物和蓝藻细胞壁的主要成分,不易溶于水,在人体内不被消化。(2021·海南卷改编)( )(3)性激素属于固醇类物质,能维持人体第二性征;维生素D能促进小肠对钙、磷的吸收,缺乏维生素D会影响骨骼发育。(2020·海南卷改编)( )(4)糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子。(2020·江苏卷)( )
(5)女性皮下脂肪厚,在没有食物和饮水的条件下,女性的生存期限会比男性长。请从脂肪的元素组成及主要作用角度分析出现上述现象的原因: 。
脂肪是良好的储能物质,其含氢量高于糖类,氧化分解时释放的能量多,产生的水多
考向2 围绕蛋白质和核酸在生活、生产实践和医学上的应用,考查科学思维能力3.(2022·湖南卷)洗涤剂中的碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活。此外,加热也能使碱性蛋白酶失活,如图所示。下列叙述错误的是( )A.碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活B.加热导致碱性蛋白酶构象改变是不可逆的C.添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果D.添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染
解析:由题“部分解折叠后可被正常碱性蛋白酶特异性识别并降解(自溶)失活”可知,碱性蛋白酶在一定条件下可发生自溶失活;由题图可知,加热导致碱性蛋白酶由天然状态变为部分解折叠,部分解折叠的碱性蛋白酶降温后可恢复到天然状态,因此一定条件下加热导致碱性蛋白酶构象改变是可逆的;碱性蛋白酶受到其他成分的影响而改变构象,而且加热也能使碱性蛋白酶失活,从而降低添加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果,故添加酶稳定剂可提高加碱性蛋白酶洗涤剂的去污效果;酶具有高效性,碱性蛋白酶能催化蛋白质水解成多肽和氨基酸,可有效清除汗渍、奶渍、酱油渍等污渍,故添加碱性蛋白酶可降低洗涤剂使用量,减少环境污染。
4.(2023·浙江高三适应性考试)牛胰核糖核酸酶是一种能催化核糖核酸降解的蛋白质分子,而物质X会导致该酶去折叠而失去活性,当去除物质X后,它又会重新折叠恢复活性。下列叙述正确的是( )A.组成牛胰核糖核酸酶和核糖核酸的元素相同B.牛胰核糖核酸酶和核糖核酸均由各自基本单位连接形成C.物质X可能破坏了牛胰核糖核酸酶中的肽键而使其失去活性D.该实例表明高温下变性失活的蛋白质通过一定处理也能恢复活性
解析:牛胰核糖核酸酶属于蛋白质分子,由C、H、O、N等元素构成,而核糖核酸的元素组成为C、H、O、N、P,元素组成不完全相同;牛胰核糖核酸酶是由氨基酸连接而成,核糖核酸是由核糖核苷酸连接而成;根据题意分析,加入物质X会导致牛胰核糖核酸酶去折叠而失去活性,去除物质X后,该酶又会重新折叠并恢复活性,因此物质X没破坏牛胰核糖核酸酶中的肽键;该实例表明物质X导致的蛋白质的去折叠失活,去除物质X后能恢复活性,不能说明高温下变性失活的蛋白质通过一定处理也能恢复活性。
(1)胶原蛋白的氮元素主要存在于氨基中。(2022·湖南卷)( )(2)蛋白质和DNA的组成元素都含有C、H、O、N,具有相同的空间结构。(2020·北京卷)( )(3)核酸和蛋白质高温变性后降温都能缓慢复性。(2021·江苏卷)( )
(4)变性的蛋白质易被蛋白酶水解,原因是 。
蛋白质变性使肽键暴露,暴露的肽键易与蛋白酶接触,使蛋白质降解
考向3 以新的科研成果等为信息载体考查蛋白质和核酸5.(2023·湖南联考)科学研究发现,细胞内普遍存在被称为分子伴侣的一类蛋白质,如图所示,该类蛋白质能够识别并结合异常折叠或装配的蛋白质,帮助其正确折叠、转运或防止它们聚集,其本身不参与最终产物的形成。下列关于分子伴侣的叙述正确的是( )A.分子伴侣是由一种基因控制的在核糖体上合成的蛋白质B.分子伴侣在内质网中调节蛋白质的正确折叠和装配,并参与蛋白质的合成C.分子伴侣具有特定的结构,能识别异常折叠的蛋白质,也能识别正常折叠的蛋白质D.分子伴侣具有降解异常蛋白质,防止它们聚集的作用
解析:分子伴侣是一类蛋白质,不是由一种基因控制合成的;分子伴侣能识别并结合异常折叠或装配的蛋白质,帮助其正确折叠、转运或防止它们聚集,该过程发生在内质网中,但其本身不参与蛋白质的合成;分子伴侣具有特定的结构,能识别异常折叠的蛋白质,正常折叠的蛋白质没有识别位点;结合图示可知,分子伴侣具有降解异常蛋白质,防止它们聚集的作用。
6.(2023·河北衡水检测)一个蛋白质分子与其他蛋白质(或其他物质)结合后,其空间结构发生改变,使它适应于生命活动的需要,这一类变化称为别构效应。如血红蛋白四个亚基中,第1个亚基结合O2后引起血红蛋白分子的构象变化,使其他亚基更加容易与O2结合。下列有关叙述错误的是( )A.血红蛋白发生别构效应时不需要消耗线粒体产生的ATPB.别构效应会使酶的活性增强,使其降低活化能的效率更显著C.有些载体蛋白在跨膜转运某些分子或离子时会发生别构效应D.若DNA也能发生别构效应,则可能会影响细胞内基因的表达
解析:血红蛋白存在于红细胞中,细胞中无线粒体,而且血红蛋白发生别构效应时不需要消耗ATP;别构效应使酶空间结构改变,可能会使酶的活性增加,也可能使酶的活性降低;载体蛋白在跨膜转运某些分子或离子时,需要与运输物质结合,进而改变空间结构,发生别构效应;若DNA也能发生别构效应,则该效应可能会影响细胞内基因的表达。
拓展新视野·培养新思维
情境材料 衡量食品中蛋白质成分营养价值高低的一个很重要的指标是看必需氨基酸的种类和含量,很多人喜欢吃豆腐,就是因为豆腐中含有一些人类必需的氨基酸。制作豆腐时,在煮熟的豆浆中加入熟石膏或盐卤(俗称卤水)即可制作豆腐,因此有“卤水点豆腐,一物降一物”之说。
问题探究 (1)有的同学偏食,从蛋白质营养角度分析这种饮食习惯为什么不合理?提示:偏食可能会导致某些必需氨基酸摄入不足,影响细胞内蛋白质的合成,引起营养不良。(2)利用熟石膏或盐卤制作豆腐是利用了什么原理?该过程中有无肽键的断裂?提示:利用了熟石膏或盐卤中的金属离子使蛋白质变性的原理;蛋白质空间结构改变的过程不会发生肽键的断裂。
(3)当人、畜误食铜盐、汞盐等重金属盐中毒后,你认为应采取什么措施解毒?提示:重金属盐中毒后,可以立即服用大量的豆浆、牛奶或蛋清,它们中的蛋白质可以和重金属离子反应,从而在一定程度上保护人、畜。
1.(2023·山东德州模拟)硫酸软骨素是一种广泛分布于软骨及结缔组织中的硫酸化多糖,该多糖是由氨基化单糖聚合而成的,能降低脂质合成相关酶的活性,在临床上可有效降低血清中的胆固醇、三酰甘油含量。下列说法正确的是( )A.硫酸软骨素的元素组成有C、H、O、S四种B.硫酸软骨素作为能源物质参与细胞的生命活动C.胆固醇含量过低可影响动物细胞膜结构的稳定D.胆固醇和三酰甘油是在相同酶的催化下合成的
解析:硫酸软骨素是由氨基化单糖聚合而成的硫酸化多糖,元素组成有C、H、O、N、S五种;该多糖可降低某些酶的活性,不作为能源物质;胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,所以胆固醇含量过低可影响动物细胞膜结构的稳定;酶具有专一性,胆固醇和三酰甘油是在不同酶的催化下合成的。
2.(2023·河北邯郸二模)科学研究者发现了一种特殊的分子机制,即蛋白质PCSK9能降解低密度脂蛋白(LDL)的受体,而低密度脂蛋白是血液中最丰富的胆固醇颗粒,LDL在血液中积累会导致动脉粥样硬化和心脏病的发生。下列叙述错误的是( )A.胆固醇在人体内参与血液中脂质的运输B.PCSK9增多会导致高胆固醇血症C.实验中可用32P标记人体中的胆固醇成分D.LDL通过受体以胞吞方式进入肝脏细胞
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