學(xué)案1《細(xì)胞的分子組成》

學(xué)案 細(xì)胞的分子組成細(xì)胞內(nèi)有機物的組成元素列舉細(xì)胞中糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸的元素組成，并從各化合物的特點分析：為什么在組成細(xì)胞的化學(xué)元素中C、H、O的含量最多？核心術(shù)語——(記準(zhǔn)、寫準(zhǔn)、理解透，把握內(nèi)涵和外延)1.元素（大量元素、微量元素）;2.蛋白質(zhì)（氨基酸、脫水縮合、肽鍵）;3.核酸（DNA、RNA、核苷酸）。核酸——C、H、O、N、P。C、H、O含量多的原因有以下兩點：(1)構(gòu)成細(xì)胞的化合物中含量最多的是H2O，占85～90%；（2）構(gòu)成細(xì)胞的有機物中都含有C、H、O三種元素。（改編題）下列有關(guān)組成生物體的化學(xué)元素和化合物的敘述，正確的是 （ ）A.組成脫氧核糖、ATP和核糖核苷酸的化學(xué)元素完全相同B.肌肉細(xì)胞中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)C.人、動物和植物所含有化學(xué)元素的含量和種類差異很大答案糖類和脂肪——C、H、O；脂質(zhì)——C、H、O（N、P）；蛋白質(zhì)——C、H、O、N（P、S等）；D.胰島素、酶、血紅蛋白、抗體和核酸都是含有氮元素的生物大分子答案D關(guān)鍵信息“化學(xué)元素”、“化合物”、“脫氧核糖”、“核糖核苷酸”、“肌肉細(xì)胞”、“蛋白質(zhì)”、“含量和種類”、“胰島素”、“血紅蛋白”、“抗體和核酸”知識依據(jù)常見化合物的元素組成特點和細(xì)胞中化合物含量。完整分析元素和化合物的知識是生物學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容。糖類的元素組成只有C、H、O，核糖核苷酸和ATP 的元素組成為C、H、O、N、P，所以A錯；肌肉細(xì) 胞中含量最多的化合物是水，最多的有機物才是蛋 白質(zhì)，所以B錯；人、動物和植物所含有的化學(xué)元素種類基本相同，含量差異很大，這正體現(xiàn)了生物界既有統(tǒng)一性又有差異性。胰島素、酶、血紅蛋白、抗體和核酸都共有的元素是C、H、O、N，所以D正確。蛋白質(zhì)和核酸的知識整合完成下面表格并回答相關(guān)問題：比較項目蛋白質(zhì)核酸元素組成

基本組成單位

C、H、O、NC、H、O、N、P氨基酸（20種）核苷酸（DNA：4種脫氧核苷酸；RNA：4種核糖核苷酸）結(jié)構(gòu)通式形成場所功能聯(lián)系核糖體細(xì)胞核、線粒體、葉綠體生命活動的主要承擔(dān)者，生命活動的體現(xiàn)者遺傳信息的攜帶者，控制生物性狀DNA主要通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來決定生物的性狀，即（1）用圖示分析元素、脫氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、染色體和核糖體的關(guān)系。答案（2）用圖示分析蛋白質(zhì)多樣性和DNA多樣性的原因以及DNA多樣性、蛋白質(zhì)多樣性與生物多樣性之間的關(guān)系。（3）試分析DNA、RNA和蛋白質(zhì)能夠為生物進化、親子鑒定和案件偵破提供證據(jù)的原因？水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、氨基酸和核苷酸是否也可以呢？答案因為DNA、RNA和蛋白質(zhì)均存在物種特異性，所以可以從分子水平上為生物進化、親子鑒定、案件偵破提供證據(jù)；不可以，因為水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、氨基酸和核苷酸均不具有物種特異性。答案（4）有關(guān)計算①蛋白質(zhì)中肽鍵數(shù)＝

分子數(shù)=

分子數(shù)=

數(shù)－

數(shù)。②蛋白質(zhì)的相對分子量=

數(shù)×

平均相對分子量－18×脫去的

分子數(shù)。③氨基酸與相應(yīng)RNA、DNA中的堿基數(shù)（核苷酸）的對應(yīng)關(guān)系：

。④蛋白質(zhì)中至少含有游離氨基或羧基數(shù)=

數(shù)；游離的氨基或羧基數(shù)目=

數(shù)+

中含有的氨基或羧基數(shù)。脫水縮合產(chǎn)生的水水解所需水氨基酸肽鏈氨基酸氨基酸水1∶3∶6肽鏈肽鏈R基（09·聊城模擬改編）下圖表示有關(guān)蛋白質(zhì)分子的簡要概念圖，對圖示分析正確的是（ ）CA.A中肯定含有S元素，如果組成血紅蛋白，肯定含F(xiàn)e元素B.多肽中B的數(shù)目等于C的數(shù)目C.在真核細(xì)胞中，①過程是在核糖體上完成的，而該過程發(fā)生所需模板和運輸B的工具主要是在細(xì)胞核中合成的D.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的多樣性是生物多樣性的根本原因關(guān)鍵信息“基本單位”、“化學(xué)鍵名稱”、“蛋白質(zhì)”、“多樣性”知識依據(jù)蛋白質(zhì)的元素組成，相關(guān)計算，合成場所和條件，蛋白質(zhì)多樣性與生物多樣性之間的關(guān)系完整分析氨基酸的組成元素中都有的是C、H、O、N，而S元素不是共有元素，如丙氨酸（C3H7NO2）就不含S元素。鏈狀多肽中肽鍵數(shù)=氨基酸總數(shù)-肽鏈條數(shù)；蛋白質(zhì)的合成過程發(fā)生在核糖體中，而合成過程中所需的模板mRNA和運載工具tRNA主要是在細(xì)胞核中合成；蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的多樣性是生物多樣性的直接原因，DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性才是生物多樣性的根本原因。細(xì)胞內(nèi)的能源物質(zhì)及應(yīng)用所有的糖類都是細(xì)胞內(nèi)的能源物質(zhì)嗎？請判斷分析？答案不是。糖類分為單糖、二糖和多糖。在單糖中，葡萄糖是重要的能源物質(zhì)，而核糖和脫氧核糖是核酸的成分；在二糖中，麥芽糖、蔗糖、乳糖都能提供能量，但必須水解形成單糖后才能釋放其中的能量；在多糖中，淀粉可以儲存能量，纖維素可以構(gòu)成細(xì)胞壁，糖原是人和動物體內(nèi)儲存能量的物質(zhì)。 （改編題）在生物體內(nèi)，某些重要化合物的元素組成和功能關(guān)系如圖所示。其中X、Y代表元素，A、B、C代表生物大分子。據(jù)圖分析正確的是 （ ）①在噬菌體中也可以發(fā)生過程Ⅰ ②原核生物中能發(fā)生過程Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，并且上述過程中所需的ATP都是由線粒體提供③人類的白化病基因起源于圖中的Ⅰ過程中④導(dǎo)致組成某生物個體的細(xì)胞出現(xiàn)穩(wěn)定性差異的根本原因是由于其核內(nèi)A分子中基因的選擇性表達(dá)⑤人體中，單體a的種類有4種⑥X代表的元素是N、P，而Y代表的元素一定有N⑦圖中A和C是組成染色體的主要成分⑧若C是由n個單體c脫水縮合形成的，則相應(yīng)的A片段中至少有6n個堿基對A.①②③④⑤⑥⑦⑧ B.③⑤⑥⑦C.③④⑦⑧ D.②③④⑤⑦⑧答案B關(guān)鍵信息“X、Y代表元素”、“”、“堿基對”知識依據(jù)DNA、RNA和蛋白質(zhì)的關(guān)系、DNA、蛋白質(zhì)與生物多樣性的關(guān)系、染色體組成完整分析由圖可知，大分子物質(zhì)A、B、C分別表示DNA、mRNA和蛋白質(zhì)；單體a、b、c分別表示脫氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸；元素X表示N和P，元素Y表示N，過程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。噬菌體的DNA分子復(fù)制必須在宿主細(xì)胞中才能進行；原核生物中能發(fā)生過程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，但ATP并非來自線粒體，因為其沒有線粒體細(xì)胞器；人類白化病基因來源于基因突變，基因突變發(fā)生在DNA分子復(fù)制過程中；組成某生物個體的細(xì)胞出現(xiàn)穩(wěn)定性差異是因為細(xì)胞分化，其原因是基因的選擇性表達(dá)；人體中有4種脫氧核苷酸；若C是由n個單體c脫水縮合形成，則相應(yīng)的A片段中至少有6n個堿基，而堿基對至少為3n個。（改編題）下列關(guān)于糖類物質(zhì)對應(yīng)正確的是：①存在于DNA而不存在于RNA的糖類；②植物細(xì)胞中不能提供能源的多糖；③存在于葉綠體而不存在于線粒體內(nèi)的糖類；④存在于動物乳汁而不存在于肝臟細(xì)胞的糖類 （）A.核糖、纖維素、葡萄糖、糖原B.脫氧核糖、葡萄糖、葡萄糖、乳糖C.核糖、葡萄糖、脫氧核糖、糖原D.脫氧核糖、纖維素、葡萄糖、乳糖關(guān)鍵信息“DNA”、“RNA”、“不提供能源”、“植物細(xì)胞”、“葉綠體”、“線粒體”、“乳汁”、“肝臟”知識依據(jù)糖類的種類、分布和作用D完整分析①DNA中的糖為脫氧核糖，故DNA稱為脫氧核糖核酸；RNA中的糖為核糖，故RNA稱為核糖核酸。②植物細(xì)胞內(nèi)的纖維素參與細(xì)胞壁的構(gòu)成，不能提供能源。③葡萄糖存在于葉綠體，而不存在于線粒體。因為葉綠體經(jīng)過光合作用可以制造葡萄糖，而葡萄糖首先在細(xì)胞質(zhì)中分解形成丙酮酸，然后再進入線粒體進一步氧化分解。④乳糖只存在于動物乳汁中，而糖原存在于肌肉、肝臟中，分別稱為肌糖原、肝糖原。1.常見化合物的元素組成化合物糖類、脂肪、固醇DNA、RNA、ATP、NADPH、磷脂蛋白質(zhì)胰島素血紅蛋白秋水仙素甲狀腺激素葉綠素化學(xué)元素C、H、OC、H、O、N、PC、H、O、N等C、H、O、N、SC、H、O、N、FeC、H、O、NC、H、O、N、IC、H、O、N、Mg2.代謝產(chǎn)生和消耗水的生理過程與場所①暗反應(yīng)（葉綠體基質(zhì)）②有氧呼吸第三階段（線粒體內(nèi)膜）③ATP的合成（葉綠體、線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）④單糖合成多糖（細(xì)胞內(nèi)）⑤脫水縮合（核糖體）⑥D(zhuǎn)NA分子復(fù)制、轉(zhuǎn)錄（細(xì)胞核、葉綠體、線粒體）代謝產(chǎn)生水代謝消耗①光反應(yīng)（葉綠體類囊體薄膜）②有氧呼吸第二階段（線粒體基質(zhì)）③ATP水解（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、葉綠體基質(zhì)等）④肝糖原水解（肝細(xì)胞）⑤淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪消化（細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、消化道）⑥D(zhuǎn)NA、RNA的水解3.生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)中的“物質(zhì)”是指組成生物體的化學(xué)元素，如C、H、O、N、P、S等，而不是指由這些元素組成的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等生物體內(nèi)特有的物質(zhì)，也不是單質(zhì)。一、選擇題1.（09·南通調(diào)研）下列有關(guān)細(xì)胞中元素和化合物的敘述，正確的是 （ ） A.C是構(gòu)成細(xì)胞的基本元素，在人體活細(xì)胞中含量最多 B.脂肪是主要的能源物質(zhì) C.氨基酸脫水縮合產(chǎn)生水，水中的氧來自氨基酸中的羧基 D.RNA和DNA的主要組成元素種類不同，堿基種類不完全相同

解析A項錯，在人體活細(xì)胞中含量最多的元素是O；B項錯，脂肪是主要的儲存能量的物質(zhì)，主要的能源物質(zhì)是糖類；D項錯，RNA和DNA的主要組成元素種類相同。

答案C2.（創(chuàng)新預(yù)測）下列關(guān)于細(xì)胞化學(xué)成分的敘述，不正確的是 （ ） A.蛋白質(zhì)的多樣性與氨基酸的種類、數(shù)目、排序等有關(guān) B.SARS病毒體內(nèi)沒有染色體，但是存在核酸 C.DNA的多樣性和特異性取決于核糖核苷酸的排列順序 D.動物中的肝糖原和植物細(xì)胞中的纖維素都屬于多糖

解析蛋白質(zhì)的多樣性取決于氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序和肽鏈的空間結(jié)構(gòu)，而DNA的多樣性取決于堿基對（脫氧核苷酸對）的排列順序；病毒體內(nèi)的遺傳物質(zhì)是以核酸分子的形式存在，還沒有形成染色體。C3.（09·杭州質(zhì)檢）某研究人員對玉米組織、小白鼠組 織、T2噬菌體、乳酸菌、酵母菌等五種樣品進行化學(xué) 成分分析。以下分析結(jié)論不正確的是（） A.含有水、DNA、RNA、肝糖原、蛋白質(zhì)等成分的樣品是小白鼠組織 B.只含有蛋白質(zhì)和DNA成分的樣品是T2噬菌體 C.含有水、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、纖維素等成分的 樣品是玉米組織和乳酸菌D.既有DNA，又有RNA的是玉米組織、小白鼠組織、 乳酸菌和酵母菌

解析乳酸菌為細(xì)菌，不含纖維素。C4.(09·廣州質(zhì)檢）下列對組成細(xì)胞的有機物的描述，正確的是 （ ） A.動物乳汁中的乳糖和植物細(xì)胞中的纖維素都屬于 多糖 B.細(xì)胞膜上的脂質(zhì)主要包括磷脂、膽固醇等 C.細(xì)胞核內(nèi)的核酸只含脫氧核糖，細(xì)胞質(zhì)中的核酸 只含核糖 D.質(zhì)量相同的糖、脂肪、蛋白質(zhì)氧化分解所釋放的 能量是相同的

解析動物乳汁中的乳糖屬于二糖；細(xì)胞核中核酸包括DNA和RNA，RNA含核糖，DNA含脫氧核糖；質(zhì)量相同的糖、脂肪、蛋白質(zhì)氧化分解所釋放的能量是不同的，脂肪最多。B項正確。B5.(09·南京調(diào)研）分析一條多肽鏈得到以下結(jié)果（單位：個）：元素或基團CHON—NH2

—COOH多肽鏈202348625332推理這條多肽鏈中氨基酸的數(shù)目及這些氨基酸中的羧基、氨基數(shù)目依次是 （ ）A.101 54102 B.62 5355C.53 5453 D.51 5253解析從表中數(shù)據(jù)可知該多肽鏈含有3個游離的氨基，其中有兩個應(yīng)該在R基團上，那么有51個N原子是構(gòu)成氨基酸的氨基中的N原子，因此可推知該多肽由51個氨基酸構(gòu)成；這51個氨基酸中共有53個氨基。從表中所給的數(shù)據(jù)還可看出該多肽鏈中含有2個游離的羧基，其中有1個應(yīng)該在R基團上，所以這51個氨基酸中共有52個羧基。D6.（09·淄博質(zhì)檢）在生物體中，作為生命活動的體現(xiàn)者、遺傳信息的攜帶者、膜結(jié)構(gòu)的支架的分別是 （ ） A.糖類、脂質(zhì)、核酸 B.蛋白質(zhì)、磷脂、核酸 C.蛋白質(zhì)、糖類、核酸 D.蛋白質(zhì)、核酸、磷脂

解析蛋白質(zhì)是生命活動的體現(xiàn)者，其合成受遺傳信息的攜帶者——核酸的控制。膜結(jié)構(gòu)的基本支架是磷脂雙分子層。D7.（09·山東卷改編）智能溫室無土栽培作物，易于管理，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，該項技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。請判斷下列相關(guān)敘述中，正確的是 （ ） A.無土栽培所用營養(yǎng)液中的無機鹽在植物體內(nèi)的作 用只能是細(xì)胞的組成成分，而不能調(diào)節(jié)其生命活 動，調(diào)節(jié)生命活動的只能是植物激素

B.植物因種類和生長發(fā)育階段不同，對無機鹽離子 的需求不同，所以應(yīng)視具體情況調(diào)整營養(yǎng)液中無機 鹽的組成及比例 C.若水稻栽培池內(nèi)較長時間通氣不暢，其根部可能 出現(xiàn)爛根的癥狀，其生理原因是根進行無氧呼吸， 細(xì)胞內(nèi)積累乳酸 D.若某種無機鹽在細(xì)胞內(nèi)含量特別少，在配制培養(yǎng) 液時，可以不加該無機鹽

解析激素調(diào)節(jié)只是植物生命活動調(diào)節(jié)的一部分，在植物生長發(fā)育過程中，根本上是基因在一定時間和空間上程序性表達(dá)的結(jié)果。光照、濕度等環(huán)境因子也會影響生命活動。其中有些無機鹽也能調(diào)節(jié)植物生命活動，譬如說硼能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長，若缺硼會使油菜花而不實，所以A錯；因為植物對無機鹽的吸收是有選擇性的，所以B正確；水稻無氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和CO2，并非乳酸，所以C錯；在配制培養(yǎng)液時，是否加入某種無機鹽，標(biāo)準(zhǔn)不是根據(jù)其含量多少，而是根據(jù)是不是生命活動所必需的，所以D錯誤。

答案B8.（創(chuàng)新預(yù)測）2009年3月22日是第17屆“世界水日”，聯(lián)合國確定的宣傳主題是“跨界水—共享的水，共享的機遇”。下列關(guān)于水的敘述中，正確的是 （ ） A.越冬的植物體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值上升 B.白天用H218O澆花草，周圍空氣中的水、O2、CO2

中都會出現(xiàn)18O C.蘋果樹不適宜在熱帶地區(qū)栽種的主要限制因素是水 D.當(dāng)人體缺水時，血漿滲透壓會升高，從而在下丘腦產(chǎn)生渴覺

解析越冬的植物體內(nèi)結(jié)合水所占的比例增大?？视X 產(chǎn)生的部位不是下丘腦而是大腦皮層。H218O可直接通過蒸騰作用釋放到周圍空氣中；H218O被光解產(chǎn)生18O2；H218O被有氧呼吸的第二個階段利用，6個H218O與兩個丙酮酸分子作用，生成6個CO2和還原氫，這樣，18O就從水中轉(zhuǎn)移到C18O2中。

答案B9.2004年安徽阜陽劣質(zhì)奶粉毒害嬰兒的事件震驚世界?，F(xiàn)在我們要從生物學(xué)的角度來鑒定脫脂奶粉是否屬于假冒偽劣產(chǎn)品，肯定不需