细胞中的元素和化合物
一、组成细胞的元素
1．生物界与非生物界的统一性和差异性
(1)统一性：组成生物体的各种元素在无机自然界中都能找到。
(2)差异性：细胞与非生物相比，各种元素的相对含量不同。
2．元素的种类和含量
(1)分类依据：根据各种元素的含量不同。
(2)分类
(3)人体细胞含量最多的元素
二、组成细胞的化合物
1．种类
(1)无机化合物：有水和无机盐。
(2)有机化合物：主要有糖类、蛋白质、脂质、核酸等。
2．含量
(1)占细胞鲜重最多的化合物是水。
(2)占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质。
(3)占细胞干重最多的化合物是蛋白质。
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(连线)
一、组成细胞的元素
1．教材问题分析
分析教材P16[问题探讨]中的组成地壳和组成细胞的部分元素含量表数据，思考并交流下列问题：
(1)同种元素在生物细胞和地壳中含量是否相同？说明什么问题？
提示：不同。说明生物界与非生物界具有差异性。
(2)根据表中所列元素种类，确认细胞中有其特有的元素吗？这说明了什么问题？
提示：没有。生物界和非生物界具有统一性。
2．判断下列说法是否正确
(1)组成生物体的各种物质都来自于生物有选择地从无机自然界的吸收。(√)
(2)生物界和非生物界的统一性体现在所含化学元素的种类上。(√)
(3)大量元素在细胞内作用重大，微量元素在细胞中的作用微小。(×)
(4)占细胞干重含量最多的化学元素是C。(√)
二、组成细胞的化合物
1．思考
(1)有机化合物与无机化合物有什么区别？
提示：有机化合物和无机化合物的区别主要在于分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由C、H、O三种元素组成；水是无机化合物，由H、O两种元素组成。但这并不是严格意义上的区别，严格来说，有机化合物是指除了CO2、碳酸及碳酸盐以外的含碳化合物。另外，有机化合物氧化分解可为生命活动提供能量，无机化合物一般不作为能源物质。
(2)细胞处于鲜重和干重时化合物含量有什么变化？
提示：
(3)不同细胞中化合物的含量都一样吗？
提示：不一样。如植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质；禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多；花生、芝麻种子中含脂质较多；大豆种子中含蛋白质较多等。
2．判断正误
(1)组成细胞的元素全部以化合物的形式存在。(×)
(2)无机化合物有水和无机盐，糖类、脂质、蛋白质和核酸是组成细胞的有机化合物。(√)
(3)占细胞鲜重最多的化合物是水。(√)
(4)占细胞干重最多的化合物是脂质。(×)
3．连线
将下列试剂与相应的待测样品及实验结果用线连起来
一、组成生物体的化学元素
1．种类
2．作用
3．特点
二、斐林试剂与双缩脲试剂的比较
斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
成分 0.1 g/mL NaOH溶液 0.05 g/mL CuSO4溶液 0.1 g/mL NaOH溶液 0.01 g/mL CuSO4溶液
鉴定物质 还原糖 蛋白质
添加顺序 甲、乙两液等量混合后立即使用 先加入A液1 mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀
反应条件 50 ℃～65 ℃温水加热 不需加热，摇匀即可
反应现象 浅蓝色→棕色→砖红色沉淀 浅蓝色→紫色
[特别提醒]
正确使用斐林试剂和双缩脲试剂，关键是要明确鉴定的原理：
(1)斐林试剂甲液(0.1 g/mL的NaOH溶液)与乙液(0.05 g/mL的CuSO4溶液)混合后生成Cu(OH)2，然后在水浴加热条件下，还原糖中的醛基(—CHO)将Cu(OH)2中的Cu2＋还原成
Cu＋，从而生成砖红色的Cu2O沉淀。
(2)只有在双缩脲试剂A液(0.1 g/mL NaOH溶液)的强碱环境下，肽键才能与双缩脲试剂B液(0.01 g/mL的CuSO4溶液)中的Cu2＋结合成紫色络合物。
由此可见，斐林试剂的实质是现配制的Cu(OH)2，而双缩脲试剂的实质是碱性环境下的CuSO4。
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．实验原理
生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂产生特定的颜色反应。
(1)糖类
(2)脂肪＋
(3)蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色
2．实验流程
(1)还原糖的检测：
(2)淀粉的检测：
马铃薯匀浆
马铃薯匀浆样液中含有淀粉
(3)脂肪的检测：
eq \x(制片)eq \a\vs4\al(\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(①取最理想的薄片,②在薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液?3 min?,③去浮色?用体积分数为50%的酒精溶液?,④制成临时装片)))
(4)蛋白质的检测：
3．注意事项
(1)材料选择、处理的科学性
①应根据需要，选择待测物质含量高的器官或组织，如还原糖的检测用苹果或梨，脂肪的检测用花生种子，蛋白质的检测用蛋清液。
②采用恰当的方法处理材料：还原糖、蛋白质存在于细胞内，要采用破碎细胞的方法将这些物质提取出来用于检测；脂肪的鉴定则要采用切片染色的方法。不同的材料用于不同的实验，应采用不同的方法对材料进行处理。
(2)实验条件控制的适宜性
还原糖的检测需要在盛有50 ℃～65 ℃温水的大烧杯中加热约2 min，而蛋白质的鉴定不需要加热。
(3)试剂加入的精确性
斐林试剂宜现配现用。双缩脲试剂应先加入A液，造成碱性环境，只有在碱性环境中，蛋白质才容易与Cu2＋发生颜色反应；后加入B液，只能加入3～4滴，因为若加入过量的B液，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2沉淀，会遮蔽实验中蛋白质反应所产生的紫色，影响观察结果。
(4)显色反应的对照性
检测还原糖、蛋白质、脂肪是利用其与特殊试剂的显色反应来进行鉴定的。做鉴定实验时，在鉴定之前要留取一些组织样液，与显色反应后的颜色作对比，增强说服力。选材时选择颜色较浅的材料，就是为了避免原色对显色反应的遮盖作用。
[例1] 表1是组成地壳和组成细胞的部分元素含量(%)。请据图回答下列问题：
表1
O Si C N H
地壳 48.60 26.30 0.087 0.03 0.76
细胞 65.0 极少 18.0 3.0 10.0
(1)组成细胞的化学元素在地壳中都普遍存在，没有一种化学元素是细胞所特有的，这一事实说明____________________________________________________________________。
(2)由表中数据可知，同一元素在地壳和细胞中含量相差甚远，这一事实说明________________________________________________________________________。
(3)由表1数据可知，组成细胞的元素中C、H、O含量最多，请据表2分析原因：
表2
细胞中的 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类和 核酸
质量分 数(%) 85～90 1～1.5 7～10 1～2 1～1.5
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
[研析] 本题依托表格信息，考查组成生物体的化学元素种类及特点，具体分析如下：
[审]——提取信息
信息a：由表1信息可以看出，组成细胞的C、H、O、N、Si等化学元素与组成地壳的化学元素的种类完全相同，含量上存在明显差异。
信息b：表2数据显示，在组成细胞的无机物中，水的含量最高，占85%～90%。有机物蛋白质、脂质、糖类等含量占到10%左右。
[联]——联系基础
设问(1)可联系：无机自然界和生物界的化学元素种类相同，说明生物界和非生物界具有统一性。
设问(2)可联系：同一种元素在地壳和细胞中含量不同，说明生物界和非生物界具有差异性。
设问(3)可联系：水在细胞中含量最高，由H、O两种元素组成，而组成细胞的蛋白质、脂质、糖类等都含有C、H、O三种元素，故C、H、O三种元素含量最多。
[答]——解题规范
设问(1)(2)：答题时应总结出生物界与非生物界的统一性和差异性，答“地壳和细胞具有统一性和差异性”不给分。
设问(3)：答题时应明确说明细胞中H2O的含量最多，细胞中有机物的元素组成都含有C、H、O三种元素。
[答案] (1)生物界和非生物界具有统一性 (2)生物界和非生物界具有差异性 (3)①构成细胞的化合物中含量最多的是水，占85%～90% ②构成细胞的有机物都含有C、H、O三种元素
细胞中元素的记忆方法
(1)大量元素：
谐音记忆“他请杨丹留人盖美家”(C、H、O、N、S、P、Ca、Mg、K)。
(2)微量元素：谐音记忆 “铁猛碰新木桶”(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。
[例2] 某同学对一待测物质进行如下实验，假设实验步骤均正确，其进行的实验及观察到的现象如表所示。那么他鉴定的物质及试剂A分别是( )
实验 1 2 3 4
检测试剂 双缩脲 试剂 试剂A 苏丹Ⅲ 染液 试剂B
检测结果 淡紫色 无砖红色 沉淀 未观察到 橘黄色 蓝色
A．鸡蛋清 斐林试剂 B．鸡蛋清 碘液
C．劣质奶粉 碘液 D．劣质奶粉 斐林试剂
[解析] 生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测实验原理是：蛋白质＋双缩脲试剂→紫色；还原糖＋斐林试剂 砖红色沉淀；淀粉＋碘液→蓝色；脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。由检测结果推知，鉴定的物质中含有蛋白质和淀粉，因此不可能是鸡蛋清，试剂A是斐林试剂，试剂B是碘液。
[答案] D
?[网络构建]
填充：①统一 ②差异 ③C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
④Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等 ⑤水 ⑥无机盐
?[关键语句]
1．组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
2．组成人体细胞的主要元素依次是O、C、H、N、P、S等。
3．组成细胞的化合物中占鲜重最多的是水，占干重最多的是蛋白质。
4．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。
5．脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色(或被苏丹Ⅳ染液染成红色)。
6．蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。
1．人体内的微量元素的含量甚微，但是对人体的健康却起着重要作用。下列各组元素全部是微量元素的是( )
A．I、K、O、S B．B、Mo、Fe、Zn、Cu
C．N、H、O、P、C D．Fe、Ca、Cu、Mg、C
解析：选B 观察比较可知，选项A中有O、S、K三种大量元素，选项B中全部都是微量元素，选项C中全部为大量元素，选项D中有C、Mg、Ca三种大量元素。
2. 如图是由4个椭圆所构成的元素概念的关系图，其中④为最大椭圆，③②①依次减小。试判断符合这种关系的是( )
A．①大量元素、②主要元素、③基本元素、④最基本元素
B．①基本元素、②最基本元素、③大量元素、④主要元素
C．①最基本元素、②基本元素、③主要元素、④大量元素
D．①主要元素、②大量元素、③最基本元素、④基本元素
解析：选C 大量元素通常有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，其中C、H、O、N、P、S为主要元素，而C、H、O、N为基本元素，C为最基本元素。
3．下列物质的溶液能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀的是 ( )
①葡萄糖 ②淀粉 ③蔗糖
④麦芽糖 ⑤果糖 ⑥纤维素
A．①④⑤ B．②③④
C．①⑤⑥ D．①②④
解析：选A 葡萄糖、麦芽糖、果糖是还原糖，能与斐林试剂在加热(50 ℃～65 ℃)条件下发生反应生成砖红色Cu2O沉淀；淀粉、纤维素和蔗糖属于非还原糖，不能与斐林试剂反应。
4．用斐林试剂检测还原糖时，其溶液的颜色变化过程为( )
A．浅蓝色→无色→棕色 B．浅蓝色→棕色→砖红色
C．棕色→浅蓝色→砖红色 D．棕色→砖红色→绿色
解析：选B 实验中，刚加入的斐林试剂中CuSO4和NaOH反应生成Cu(OH)2，呈浅蓝色，随后，还原糖与Cu(OH)2 反应生成Cu2O沉淀，随着Cu2O的逐渐积累，颜色就由棕色(蓝色和砖红色的混合色)变成砖红色。
5．根据“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，回答下列问题。
(1)鉴定成熟苹果果肉中存在还原糖所用的试剂是________，该试剂与细胞内还原糖发生作用，形成__________沉淀，因此，可用该试剂检验糖尿病病人尿液中是否存在____________。
(2)在鉴定花生子叶细胞中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是______________，用其染色时，要用酒精来冲洗浮色，这是因为__________________________。
(3)鉴定黄豆组织中是否存在蛋白质时，向组织液中加入双缩脲试剂A液摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B液摇匀。其中双缩脲试剂B液的量只有4滴，而不能过量，为什么？________________________________________________________________________。
(4)本实验注意事项：
①斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需____________________________________，使用时再临时混合均匀后用于实验。
②双缩脲试剂的使用，应先加_______________，造成碱性环境，再加_________________。
③在还原糖的鉴定中，对试管中溶液加热时，试管底部不要触及________，试管口不要朝向____________________________，以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。
④蛋白质的鉴定样品液浓度不能_________________，以免实验后粘住试管壁，洗不干净。
解析：本题是对糖类、脂肪、蛋白质的鉴定原理与操作的考查。其中一些细节需要注意，如鉴定蛋白质实验，向组织液中加入双缩脲试剂A液摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B液时，要少量，否则双缩脲试剂B液会与A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。
答案：(1)斐林试剂 砖红色 葡萄糖 (2)苏丹Ⅲ染液 苏丹Ⅲ能溶解在酒精中 (3)过量的双缩脲试剂B液会与A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色 (4)①分别配制、储存 ②0.1 g/mL NaOH溶液 0.01 g/mL CuSO4溶液 ③烧杯底部 实验者或其他人 ④太大
(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．以下对组成细胞的化学元素的叙述，错误的是( )
A．组成细胞的化学元素常见的有20多种
B．组成不同生物体细胞的化学元素种类是大体相同的
C．在同种生物体细胞中，不同化学元素的含量相差很大
D．组成不同生物体细胞的化学元素是完全一样的
解析：选D 组成细胞的化学元素常见的有20多种，各种化学元素都是生物体从外界环境中同化而来的，因此各种生物体细胞中的化学元素种类是大体相同的，但含量是不同的。由于不同生物体生活的具体无机环境有差异，其生命活动方式也不尽相同，所以不同生物细胞中的化学元素是不完全一样的。
2．科学家在利用无土栽培法培养一些名贵的花卉时，培养液中添加了多种必需化学元素，其配方如表所示：
离子 K＋ Na＋ Mg2＋ Ca2＋ NO H2PO SO Zn2＋
培养液浓度mmol/L 1 1 0.25 1 2 1 0.25 1
其中植物根细胞吸收量最少的离子是( )
A．Ca2＋ B．SO
C．Zn2＋ D．H2PO
解析：选C 因Zn属于微量元素，因此花卉对它的吸收量最少。
3．大海中的水母、海带，沙漠中的仙人掌，陆地上的蜥蜴、小草等生物，都是由细胞组成的。这些生物的细胞中含量最多的化合物、含量最多的有机物分别是( )
A．水 蛋白质 B．糖类 水
C．糖类 蛋白质 D．水 脂质
解析：选A 不论生物生活在什么样的环境中，一般来说，其细胞中鲜重含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。
4．现提供新配制的斐林试剂甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)、蒸馏水，若充分利用这些试剂及必需的实验用具，能鉴别出下列哪些物质( )
①葡萄糖 ②蔗糖 ③胰蛋白酶 ④DNA
A．①和③ B．①和②
C．只有① D．②、③和④
解析：选A 斐林试剂和双缩脲试剂的成分中，都是NaOH溶液和CuSO4溶液，但是两种成分的浓度是不同的，由于题干中提供了蒸馏水，就可以配制不同浓度的溶液，提供了必要的器材，就可以鉴定出葡萄糖和胰蛋白酶两种物质，蔗糖是非还原糖，不能用斐林试剂鉴定，DNA的鉴定需要甲基绿或二苯胺。
5．某些单子叶植物，如菠菜、鸢尾等的叶子内含有大量的还原糖，但这些植物的叶子不宜作鉴定还原糖的实验材料，原因是( )
A．这些植物的叶片不易磨碎
B．在研磨时糖类易被破坏
C．叶片中的叶绿素颜色较深，会掩盖所发生的颜色反应
D．叶片中光合作用的产物以淀粉的形式存在
解析：选C 鉴定还原糖实验材料的颜色应是白色或无色，而题干中的材料因含有叶绿素，颜色较深，易遮盖所发生的颜色反应。
6．将小麦种子分别置于20 ℃和30 ℃培养箱中培养4天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉液，然后按图所示加入等量的提取液和蒸馏水，55 ℃水浴保温5分钟，立即在3支试管中加入等量的斐林试剂并加热2分钟，摇匀，观察试管中的颜色。结果是( )
A．甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色
B．甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色
C．甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色
D．甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色
解析：选D 20 ℃和30 ℃培养条件下相比较，30 ℃时产生淀粉酶量较多，相同条件下淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖的速率更快，产生的麦芽糖更多。麦芽糖属于还原糖，与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，麦芽糖越多显色越明显。斐林试剂本身为蓝色。
7．下列有关图示的分析中，不正确的是( )
A．如果该图为组成细胞的化合物，则A中含有的元素为H、O
B．如果该图表示的是组成细胞的化合物，则A是蛋白质
C．如课该图表示的是组成活细胞的元素，则A是氧元素
D．如果该图表示的是活细胞中的元素，则其中Mo的含量很少
解析：选B 由图可知，A含量最高。如果该图表示的是组成细胞的化合物，则A表示水，其组成元素是H、O，A项正确，B项错误。如果该图表示的是活细胞中的元素，则A是氧元素，C项正确。因为Mo是微量元素，所以在细胞中含量很少，D项正确。
8．人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，消化吸收后，其中的成分大多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是( )
A．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到
B．在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物的种类大体相同
C．组成生物体细胞的基本元素是碳
D．不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量有差异
解析：选B 生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换，有选择地从自然界获取各种物质来满足自身的需要，不管相同生物还是不同生物，组成它们的细胞的化学元素和化合物种类大体是相同的，因此不同生物间可进行物质转换。A、C、D项本身正确，但不符合题干要求。
二、非选择题(共26分)
9．(10分)地球上非生命物质是由百余种元素构成的，生物体内常见的元素约有20多种，试问：
(1)构成生物体的主要元素有___________________________________________。
(2)构成生物体的元素与天然元素的关系是___________________________________。
(3)生物体内的元素和天然元素的关系说明了_________________________________。
(4)细胞内的各种化学元素主要以________形式构成细胞，它们相互结合，以________、________、________等具体结构形式共同构建细胞。
解析：(1)C、H、O、N、P、S是构成生物体的主要元素。(2)、(3)是生物界与非生物界的关系：组成生物体的化学元素在自然界中都可以找到，这个事实说明生物界与非生物界具有统一性；生物界和非生物界又存在着本质的区别，组成生物体的化学元素，在生物体内和自然界中含量相差很大，即又有差异性。(4)细胞内的各种化学元素主要以化合物的形式存在，各种化合物再构建成细胞膜、细胞质、细胞核等具体结构，最后构建成细胞。
答案：(1)C、H、O、N、P、S等 (2)生物体内的元素没有一种是生物体特有的，都能在无机环境中找到，但各元素在生物体和无机环境中的含量差异很大 (3)生物界与非生物界具有统一性和差异性 (4)化合物 细胞膜 细胞质 细胞核
10．(16分)某校生物兴趣小组设计两个实验：
实验1：检测尿液中是否含有葡萄糖。
实验2：证明血液中存在葡萄糖。
实验用品：新取尿液样品、加有柠檬酸钠的鸡血、清水、试管、离心机、三脚架、大烧杯、火柴、酒精灯、石棉网等。回答下列问题：
(1)在实验1过程中还需要一种试剂是 ，所依据的实验原理是________________________________________________________________________。
(2)写出实验1可能的现象和结论。
①现象________________，结论________________。
②现象________________，结论________________。
(3)实验2比实验1复杂，结果不容易判断，其原因是
________________________________________________________________________。
(4)写出实验2的实验步骤及观察到的现象。
步骤：①取加有柠檬酸钠的鸡血5 mL，用离心机离心，获得上清液。
②取2 mL上清液，加入____________，并温水浴加热。
现象：_____________________________________________________。
解析：(1)检验葡萄糖的存在，可将待测液与斐林试剂温水浴加热，观察是否出现砖红色沉淀。(2)尿液中可能含有葡萄糖，也可能没有，则对应的实验现象为出现砖红色沉淀或不出现砖红色沉淀。(3)证明血液中存在葡萄糖，不能直接把血液与斐林试剂温水浴加热，因为血液为红色，即使出现砖红色沉淀，也不容易观察。(4)血液离心后的上清液加入斐林试剂后，需水浴加热，才会出现砖红色沉淀。
答案：(1)斐林试剂 葡萄糖是还原糖，与斐林试剂在温水浴加热条件下生成砖红色沉淀 (2)①出现砖红色沉淀 说明尿液中含葡萄糖 ②不出现砖红色沉淀 说明尿液中无葡萄糖 (3)血液呈红色，若直接用斐林试剂检验还原糖，则产生的颜色反应与血液颜色相近，而尿液的颜色不会干扰显色反应 (4)②斐林试剂1 mL 有砖红色沉淀出现
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生命活动的主要承担者——蛋白质
一、氨基酸特点及其种类
1．作用
是组成蛋白质的基本单位。
2．结构特点
(1)主要元素组成：C、H、O、N。
(2)结构通式：
①写出字母所代表的结构：a.氨基，b.羧基。
②a和b连接方式的特点是：都连接在同一个碳原子上。
③各种氨基酸之间的区别在于R基不同。
3．种类
(1)分类依据：能否在人体内合成。
(2)
二、蛋白质的结构及其多样性
1．蛋白质的结构层次
氨基酸
脱水缩合
二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物
多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的化合物，通常呈链状结构
盘曲、折叠
蛋白质：具有一定的空间结构
2．脱水缩合的过程
。
3．蛋白质结构多样性的原因
(1)氨基酸方面
(2)肽链方面
三、蛋白质的功能
1．一切生命活动离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
2．蛋白质功能举例：
功能 举例
构成细胞和生物体 羽毛、肌肉、蛛丝、头发等
催化作用 绝大多数的酶
运输作用 血红蛋白(能运输氧气)
信息传递作用 胰岛素等蛋白质类激素
免疫作用 抗体(可抵御抗原的侵害)
一、氨基酸的结构特点
1．教材问题探讨
观察并分析教材P20[思考与探讨]给出的几种氨基酸结构，结合教材P21图2－3，讨论并交流下列问题：
(1)“组成蛋白质的氨基酸中至少含有一个氨基和一个羧基”，你对“至少”是怎样理解的？
提示：因为R基上也可能含有氨基或羧基。
(2)判断构成蛋白质的氨基酸的依据有哪些？
提示：构成蛋白质的氨基酸必须具备两个条件：
①至少含有一个氨基和一个羧基；
②都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(3)试判断下列有机酸中，哪些是组成生物体内蛋白质的氨基酸？并说出判断理由。
(4)谷氨酸的R基为—C3H5O2，在一个谷氨酸中，碳和氧的原子数分别是多少？
提示：碳和氧的原子数分别是5和4。
2．判断下列说法是否正确
(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。(√)
(2)所有氨基酸都能合成生物蛋白质。(×)
(3)组成生物蛋白质的氨基酸只含有一个氨基和一个羧基。(×)
二、蛋白质的结构
1．教材问题探讨分析
阅读教材P22内容并仔细观察分析图2－5，交流并回答下列问题：
(1)如果把一个氨基酸比作一个同学，四个同学手牵手形成的3个“手结”就相当于肽键，如图所示：，那么10个氨基酸(同学)形成一条肽链时，脱掉几个水分子？如果是n个氨基酸形成m条肽链呢？
提示：9个。n个氨基酸形成一条肽链时脱掉的水分子数是n－1；形成m条肽链时，脱掉的水分子数是n－m。
(2)若20个氨基酸(同学)脱水缩合形成的是环状多肽(即首尾的两个同学手牵手形成环状)，试讨论此时氨基酸数与肽键数之间的数量关系。
提示：环状多肽相当于肽链数为0，则此时氨基酸数＝肽键数。
(3)若两个氨基酸的相对分子质量分别为a、b，则由这两个氨基酸形成的二肽其相对分子质量是多少？试总结蛋白质相对分子质量的计算公式。
提示：①每形成一个肽键，即脱去一分子水，则相对分子质量减少18，二肽是由两个氨基酸分子脱去一个水分子形成的，相对分子质量为(a＋b－18)。
②蛋白质的相对分子质量等于氨基酸相对分子质量总和减去失去的水分子的相对分子质量总和。
2．判断下列说法是否正确
(1)脱水缩合发生在相邻氨基酸的氨基和羧基之间，水中的H来自羧基和氨基，O来自羧基。(√)
(2)氨基酸脱水缩合过程中形成的肽键数目与失去的水分子数相等。(√)
(3)蛋白质的相对分子质量等于组成该蛋白质的所有氨基酸相对分子质量之和。(×)
(4)氨基酸脱水缩合形成蛋白质时，N原子数目缩合前后不变。(√)
三、蛋白质结构及功能的多样性
1．问题分析
蛋白质的结构具有多样性，据下列图示，试分析并说明造成其多样性的原因(图示中：□、○代表氨基酸；“—”代表肽键)。
(1)图示1：A链：—□—□—□—□—□—□—
B链：—○—○—○—○—○—○—
提示：氨基酸种类的不同。
(2)图示2：A链：—□—□—□—□—□—
B链：—□—□—□—□—
提示：氨基酸数目的不同。
(3)图示3：A链：—□—○—○—□—○—
B链：—○—□—○—□—○—
提示：氨基酸排列顺序的不同。
(4)图示4：
提示：肽链空间结构的不同。
2．判断下列说法是否正确
(1)蛋白质结构的多样性只决定于氨基酸的数目和种类。(×)
(2)蛋白质分子结构的多样性决定其功能的多样性。(√)
一、蛋白质的结构层次
二、蛋白质合成过程中的相关计算
1．相关公式：
(1)蛋白质中的肽键数＝缩合产生的水分子数＝水解所需要的水分子数＝氨基酸数－肽链数。
(2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸分子数×氨基酸平均相对分子质量－18×脱去的水分子数。
2．假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链，则：
形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量
1 n－1 n－1 至少1个 至少1个 na－18(n－1)
m n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18(n－m)
[特别提醒]
肽链中氨基、羧基与肽键数目的计算规律
(1)在一条肽链主链的两端分别是：—COOH和—NH2，侧链R基中—COOH和—NH2不参与脱水缩合过程，所以多肽的氨基(或羧基)数目＝R基中的氨基(或羧基)数目＋肽链数。
(2)对于由n个氨基酸构成的环状肽而言，产生的肽键数＝脱去水分子数＝n；所含的氨基(或羧基)只存在于R基中。
[例1] 下列物质中，有的属于构成蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中的能够构成蛋白质的每个氨基酸缩合成多肽，请回答下列问题：
(1)该多肽由________个氨基酸缩合而成，内含_______个肽键，叫________肽。
(2)该多肽中R基共有____种，④的R基是________。
(3)该多肽中共有________个氨基和________个羧基。
(4)该多肽的相对分子质量与组成其氨基酸的相对分子质量相比，减少了________。
[解析] (1)根据构成蛋白质氨基酸结构的共同特点，即每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，将6种物质中属于构成蛋白质氨基酸的选出来，其中②⑥不属于。将①③④⑤缩合形成四肽化合物。(2)根据氨基酸的结构通式，可知①的R基为—H，③的R基为—CH2—COOH，④的R基为—CH2OH，⑤的R基为—(CH2)4—NH2，因R基不参与脱水缩合，故形成的肽链中R基为4种。(3)据(2)分析R基中含有氨基的是⑤，含有羧基的是③，因R基不参与脱水缩合，故该肽链中氨基和羧基数量都为2。(4)该四肽的相对分子质量与组成其氨基酸的相对分子质量相比减少了54(4个氨基酸失去三分子水形成四肽)。
[答案] (1)4 3 四 (2)4 —CH2OH (3)2 2 (4)54
1．“一查二看法”判断氨基酸
(1)“一查”：是否有氨基和羧基。
(2)“二看”：看是否有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。只有两者同时具备才是组成生物体蛋白质的氨基酸。
2．蛋白质形成过程中各元素的变化总结
(1)氨基酸形成蛋白质的过程中，变化的元素：H、O，在此过程中脱去H2O而减少，还有一部分H因形成二硫键而减少。
(2)不变的元素：C、N、S。
[例2] 朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc。PrPsc是由PrPc转变形成的，
a
它们的比较如表所示：
b
朊病毒蛋白 项目 PrPc PrPsc
空间结构 螺旋为主 折叠为主
溶解度 高 低
致病性 不致病 致病
上述两种蛋白质表现出不同性质的直接原因是( )
c
A．构成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同
B．溶解度不同
C．空间结构不同
D．构成蛋白质的氨基酸的数目不同
[研析] 本题以新材料为背景，考查蛋白质结构多样性的原因。解题过程如下：
[审]——提取信息
信息a：PrPsc是由PrPc转变形成的——判断两种蛋白质的肽链的氨基酸排列顺序和数目相同。
信息b：PrPsc与PrPc的空间结构不同、溶解度不同、致病情况不同——即两种蛋白质性质不同，由此确定两种蛋白质表现不同性质的直接原因是其空间结构不同。
信息c：表现出不同性质的直接原因——即两种蛋白质表现出结构和功能多样性的原因，而不是根本原因。
[析]——解读信息
解读a：蛋白质结构多样性的根本原因是控制蛋白质基因的核苷酸排列顺序不同。
解读b、c：蛋白质结构多样性的直接原因是氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链的空间结构不同。
[答案] C
[网络构建]
填充：①C、H、O、N ③肽键 ④功能 ⑤免疫 ⑥信息传递 ⑦种类 ⑧排列顺序 ⑨空间结构
?[关键语句]
1．氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
2．氨基酸的结构通式为
3．每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
4．蛋白质中含有C、H、O、N等元素。
5．蛋白质多样性的原因：组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同及肽链形成的空间结构不同。
6．蛋白质的功能：组成细胞和生物体、催化、运输、调节和免疫等。
1．蚕丝被贴身暖和、轻盈透气，是“健康绿色睡眠”的首选。下列关于组成“蚕丝”主要成分的叙述，正确的是( )
A．它的基本组成单位的通式为－CO－NH－
B．它的形成过程中没有水产生
C．蚕丝的基本组成单位是氨基酸
D．它一定含有的化学元素是C、H、O、N、P、Fe
解析：选C 蚕丝的主要成分是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，蛋白质是通过氨基酸的脱水缩合形成的，蚕丝蛋白中不一定含有P、Fe元素。
2．甲硫氨酸的R基是CH2CH2SCH3，它的分子式是( )
A．C5H11O2NS B．C3H7S
C．C4H11O2S D．C5H10O2N
解析：选A 氨基酸的结构通式为所以甲硫氨酸的分子式为C5H11O2NS。
3．如图为一条肽链的分子结构简式，下列有关分析不正确的是( )
A．这条肽链中的肽键数是2个
B．构成肽链的氨基酸数目是2个
C．合成蛋白质的生理过程称脱水缩合
D．在合成该肽链时形成2个水分子
解析：选B 根据图示结构可知，该肽链中含有肽键(—NH—CO—)两个，说明该多肽是由三个氨基酸脱水缩合形成的，在此过程中形成了2分子水。
4．蛋白质是细胞内的重要物质之一，具有多样性和特异性，其结构与功能是相适应的。下列关于蛋白质类物质与其功能的对应正确的是( )
A．胰岛素与调节
B．抗体与催化
C．唾液淀粉酶与催化蛋白质消化
D．血红蛋白与免疫
解析：选A 胰岛素是蛋白质类激素，对生命活动具调节作用；抗体能与特异性的病毒结合并消灭它们，属于免疫功能；唾液淀粉酶具有消化淀粉作用，不能催化蛋白质水解；血红蛋白存在于成熟的红细胞中，主要运输氧气。
5．在同一草场，牛和羊吃同样的草料，但牛肉和羊肉的味道却不同，这是因为( )
A．同种植物对不同生物的影响不同
B．牛和羊的消化能力不同
C．牛和羊的蛋白质结构存在差异
D．牛和羊的亲缘关系比较远
解析：选C 不同生物体由于遗传物质的差异，合成的蛋白质结构就有所差异。牛肉和羊肉的主要成分为蛋白质，虽然食物来源基本相同，但蛋白质经消化后形成的氨基酸，在不同生物体内合成的蛋白质结构不同。
6．图甲是某物质的结构通式，据图回答问题：
(1)此类物质通称为________，它是构成________的基本单位。
(2)生物体中此类物质约有________种，决定其种类的是通式中的________。若此物质中含有两个氨基，另外一个的位置应在________。
(3)牛胰岛素是由51个此类物质组成的两条多肽链，共有________个肽键，两条肽链至少含有________个氨基和________个羧基，可分别表示为________和________。
(4)当它与另一个同类分子结合时的方式称为________。形成的化学键叫________，可表示为________，反应后的产物是________。
(5)某物质的R基若为—CH2—CO—CH3时，请在上面的图乙方框中写出此物质的结构简式。
解析：生物界中的氨基酸约有20种，决定氨基酸种类的是其通式中的R基。构成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。氨基酸之间脱水缩合形成肽键，所以，两个氨基酸脱水缩合后的产物是二肽和水。若某蛋白质由一条肽链构成，其脱去的水分子数和肽键数为(n－1)个。牛胰岛素由两条肽链构成，其脱去的水分子数和形成的肽键数为n－2＝51－2＝49(个)。每条肽链的两端分别各含有一个氨基和一个羧基，所以若每个氨基酸的R基上不含有氨基或羧基，两条肽链至少就含有2个氨基和2个羧基。如果R基为—CH2—CO—CH3，则可将通式中的R基换成—CH2—CO—CH3即可。
答案：(1)氨基酸 蛋白质 (2)20 R基 R基上
(3)49 2 2 —NH2 —COOH (4)脱水缩合 肽键 —NH—CO— 二肽和水
(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．如果一个氨基酸分子中含有两个氨基，其中一个氨基与羧基连在同一个碳原子上，那么，另一个氨基的位置是( )
A．与氨基端相连 B．与羧基端相连
C．和氢相连 D．在R基上
解析：选D 连在氨基酸中心碳原子上的有一个氨基、一个羧基和一个氢原子，另一个侧链基团用R表示，显然另一个氨基只能在R基上。
2．胰岛素是胰岛素原通过蛋白酶的水解作用而生成的，那么胰岛素原水解所需的水中的氢用于( )
A．形成—COOH和—SH
B．形成—COOH和连接碳的—H
C．形成—SH和—OH
D．形成—NH2和—COOH
解析：选D 氨基酸脱水缩合形成多肽过程中，氨基脱氢，而羧基则脱去羟基，故水解过程中，一个水分子中的一个氢用于形成氨基，另一个氢和氧一起以羟基的形式用于形成羧基。
3．某肽链由51个氨基酸组成，如果用肽酶把其分解成1个二肽、2个五肽、3个六肽、3个七肽，则这些短肽的氨基总数的最小值、肽键总数、分解成这些小分子肽所需水分子总数依次是( )
A．5、50、50 B．9、42、42
C．9、42、8 D．8、42、42
解析：选C 由51个氨基酸组成的肽链，分解为9条肽链，因为每条肽链至少含有一个氨基和一个羧基，则短肽的氨基总数的最小值为9；这些短肽含有的肽键数为：1×(2－1)＋2×(5－1)＋3×(6－1)＋3×(7－1)＝42；分解成这些短肽所需的水分子数为：(51－1)－42＝8。
4．两条肽链分别由360个氨基酸和380个氨基酸组成，若每个氨基酸的平均相对分子质量为a，则两肽链之间相差的肽键数和相对分子质量分别是( )
A．19和19a B．19和19a－19×18
C．20和20a D．20和20a－20×18
解析：选D 由360个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时形成的肽键数是360－1＝359,380个氨基酸脱水缩合形成一条肽链时形成的肽键数是380－1＝379，二者之差是379－359＝20；相对分子质量之差是(380a－379×18)－(360a－359×18)＝20a－20×18。
5．如图是某多肽化合物的示意图，下列有关该化合物的叙述不正确的是( )
A．氨基酸的种类主要由②、④、⑥、⑧决定
B．③、⑤、⑦的形成与R基无关
C．该多肽链游离的羧基多于游离的氨基
D．该多肽链在形成过程中，相对分子质量减少了36
解析：选D 从题图可知，①是氨基，②、④、⑥、⑧是R基，③、⑤、⑦是肽键，⑨是羧基。该多肽链中游离的羧基有3个，游离的氨基有2个。由于该肽链有3个肽键，故在合成时失去3个水分子，相对分子质量减少了3×18＝54，所以D项错误。
6．如图是某蛋白质分子的结构示意图，图中“▲、★、■、●”等表示不同种类的氨基酸，图中A链由21个氨基酸组成，B链由19个氨基酸组成，图中“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中，错误的是( )
A．形成该蛋白质分子时脱去38分子的水
B．该蛋白质分子中至少含有两个羧基
C．图中“－”表示肽键，可简写为CO－NH
D．形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了686
解析：选C 图中“－”代表肽键，表示为－CO－NH－；而在形成该蛋白质分子的过程中脱去38分子的水，同时形成一个二硫键，失去2个H，相对分子质量减少38×18＋2＝686；通过分析肽链分子的结构，不难发现每条多肽链至少含有一个羧基(－COOH)和一个氨基(－NH2)。
7．(江苏高考)下面关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是( )
A．不同的蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同
B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能
C．组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合
D．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
解析：选D 不同的蛋白质分子中氨基酸的数量、种类和排列顺序都不尽相同，A、C项正确；有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，如血红蛋白和载体蛋白都具有运输作用，B项正确；组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式相同，D项错误。
8．如图表示有关蛋白质分子的简要概念图，下列对图示分析正确的是( )
A．甲中肯定含有S元素
B．①过程会有水产生
C．多肽中乙的数目等于丙的数目
D．蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的根本原因
解析：选B 甲为构成氨基酸的元素，可能含有S元素，也可能不含。①过程为脱水缩合过程，每形成1个肽键，就会有1分子水产生。环状肽中，乙的数目等于丙(肽键)的数目，但是链状肽中乙的数目不等于丙的数目。蛋白质结构和功能的多样性是细胞多样性的直接原因。
二、非选择题(共26分)
9．(10分)如图所示的几种符号代表不同种类的氨基酸，请据图完成有关问题。
(1)它们结构的差别在于________________不同。
(2)7种氨基酸通过________的方式形成一条肽链，此过程可形成________个肽键，脱去________个水分子，相对分子质量减少了________。
(3)如果上述肽链原长度不变，改变其中的 ，就可改变该肽链的性质。
(4)若两个蛋白质分子均由两条(2)中的肽链构成，那么这两个蛋白质分子的功能是否一定相同？________，原因是________________________________________________。
解析：题目以不同的符号代表不同种类的氨基酸，将蛋白质结构这一抽象的知识形象化、直观化。构成天然蛋白质的20种氨基酸均为α?氨基酸，它们有共同的结构通式，其中R基的不同是决定氨基酸种类的唯一因素。氨基酸分子通过脱水缩合形成肽链，相邻两个氨基酸缩合后通过肽键相连接并失去一个水分子，因此减少的相对分子质量为失去的水分子的相对分子质量之和。肽链中氨基酸的种类、数目、排列顺序的不同决定了蛋白质结构的不同，而不同的蛋白质分子的空间结构也各不相同，蛋白质分子结构的复杂性决定了其功能的多样性。
答案：(1)R基 (2)脱水缩合 6 6 108 (3)氨基酸的排列顺序 (4)不一定 分别由相同的两条肽链经盘曲折叠可形成空间结构不同的两个蛋白质分子
10．(16分)脑啡肽的合成采用的是蛋白质工程技术，这是生物技术在分子水平上的又一突破。
请根据此化合物的结构分析回答：
(1)该化合物中有________个氨基和________个羧基。
(2)该化合物是由________个氨基酸失去________分子水而形成的，这种方式叫做________，该化合物叫______肽。在形成时，相对分子质量减少了________。
(3)该化合物水解后可产生_____种氨基酸，造成氨基酸种类不同的原因是____________。
(4)现有质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液、鸡蛋、人的口腔唾液(含淀粉酶)、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶。请设计实验证明“脑啡肽是多肽”。
①实验原理：在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。
②方法步骤：___________________________________________________________。
③预期结果：___________________________________________________________。
④实验结论：________________________________________________________。
解析：该多肽含有4个肽键，是由5个氨基酸脱水缩合而成的，在形成多肽时，共脱去4个水分子，相对分子质量减少了4×18＝72。该多肽中有一个氨基和一个羧基；从结构上可以看出，左起第二个氨基酸的R基和第三个氨基酸的R基相同，应为同一种氨基酸，因此脑啡肽水解后产生4种氨基酸。脑啡肽是多肽，在碱性溶液中，多肽与CuSO4反应产生紫色物质。在设计实验时应注意空白对照。
答案：(1)1 1 (2)5 4 脱水缩合 五 72 (3)4 R基不同 (4)②取2支试管分别编号A、B，在A中加入2 mL脑啡肽液，在B中加入2 mL清水；在2支试管中各加入1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液，振荡；在2支试管中各加入4滴 0.01 g/mL的CuSO4，振荡 ③A试管中出现紫色，B试管中不出现紫色 ④脑啡肽是一种多肽
[知识归纳整合]
1．链状肽
(1)脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数。
(2)氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数。
(3)羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数。
(4)蛋白质相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数。
(5)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。
(6)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子总数－脱去水分子数。
(7)H原子数＝各氨基酸中H的总数－2×脱去水分子数(不考虑二硫键)。
2.环状肽
环状多肽主链中无氨基和羧基，环状肽中氨基或羧基数目取决于构成环状肽的氨基酸R基中的氨基和羧基的数目，如图所示。(Aa表示氨基酸)
由图示可知：肽键数＝脱去的水分子数＝氨基酸数。
[强化针对训练]
1．肽链在合成后，进一步形成蛋白质时需要进行加工，在加工时常常要切去一部分氨基酸，再构成蛋白质。现有一条含100个氨基酸的肽链，其中含游离的氨基14个，加工时共切去氨基酸16个，则加工后多肽链所含的游离氨基至少还有( )
A．0个 B．1个
C．2个 D．14个
解析：选B 加工之前该肽链R基中含有游离的氨基13个，去掉16个氨基酸后形成的该多肽链至少含有一个氨基和一个羧基，位置分别位于肽链两端。
2．现有氨基酸100个，其中氨基总数为102个，羧基总数为101个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质中，含有氧原子的数目是( )
A．101 B．102
C．103 D．104
解析：选D 这个蛋白质分子中有98个肽键(每个肽键含有1个氧原子)，3个羧基(每个羧基含有2个氧原子)，故多肽中氧原子数目为98×1＋3×2＝104。
3．现有氨基酸800个，其中氨基总数为810，羧基总数为808，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次为( )
A．798、2和2 B．798、12和10
C．799、1和1 D．799、11和9
解析：选B 800个氨基酸中有氨基810个和羧基808个，则说明10个氨基和8个羧基在R基中。800个氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质，其肽键数目＝800－2＝798，氨基数目＝10＋2＝12，羧基数目＝8＋2＝10。
4．某蛋白质的结构示意图如下，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫键。若该蛋白质由m个氨基酸构成，则每摩尔该蛋白质在形成时生成的水分子摩尔数和减少的相对分子质量分别为( )
A．m 18m
B．(m－4) 18(m－4)
C．(m－3) 18(m－3)＋4
D．(m－2) 18(m－2)＋4
解析：选D 通过识图可知，含有3条肽链，其中一条是环状结构。对于环状结构来说，失水数等于氨基酸数。图中还有2个二硫键，所以还要失去4个H。
5. (上海高考)某蛋白质由124个氨基酸组成，其中有8个—SH，在肽链形成空间结构(如图)时，生成4个二硫键(—S—S—)，若各氨基酸平均相对分子质量为125，则该蛋白质的相对分子质量约为( )
A．13 278 B．13 286
C．13 294 D．15 500
解析：选A 蛋白质的相对分子质量＝氨基酸数×各氨基酸平均相对分子质量－(脱去水的分子质量＋脱去H的分子质量)＝124×125－(123×18＋2×4)＝13 278。
6．某致病细菌分泌的外毒素，为无色细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等，甚至死亡。该外毒素为环状肽，结构式如图所示。
请据图分析并回答问题：
(1)该化合物中含有游离的氨基______个，羧基_______个。
(2)该化合物是由________个氨基酸组成的，区别这些氨基酸的种类是依靠其结构中的________。
(3)组成该化合物的氨基酸有________种，其中有________个氨基酸的R基相同，这个R基是________。
(4)该化合物称为________肽化合物，含有________个肽键。
(5)填写虚线框内结构的名称：A.________，B.______(从氨基酸结构通式的角度分析)。
(6)该化合物具有8个氮原子，其中________个位于肽键上，________个位于R基上。
(7)该化合物具有10个氧原子，其中________个位于肽键上，________个位于R基上。
(8)该外毒素在环状肽形成过程中失去了________个水分子，相对分子质量减少了________。
解析：解答第(1)～(5)小题可据图分析，该外毒素为环状七肽，具有7个肽键，由5种不同的氨基酸组成，其中有1种氨基酸出现3次，其R基为－CH3。区别氨基酸的种类依靠其结构中的R基。该化合物没有游离的氨基和羧基。虚线框内结构A、B的名称依次是肽键和R基。解答第(6)、(7)小题可据图计数。每个肽键中各有1个氮原子和1个氧原子，7个肽键所含氮原子和氧原子均为7个，R基上的氮原子和氧原子分别为1个和3个。第(8)问，形成1条环状肽时，有多少个氨基酸参与缩合，即形成多少个肽键，脱掉多少个水分子。
答案：(1)0 0 (2)7 R基 (3)5 3 －CH3 (4)环状七 7 (5)肽键 R基 (6)7 1 (7)7 3 (8)7 126
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遗传信息的携带者——核酸
一、核酸的种类和功能
1．种类
2．功能
(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质。
(2)核酸在生物体内的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
二、核酸的分子结构
1．核酸的基本组成单位——核苷酸
(1)元素组成：主要是C、H、O、N、P。
(2)种类：依据五碳糖不同，分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸两种。
(3)分子组成：
2．核酸的组成
核苷酸核酸
3．核酸的信息贮存
(1)绝大多数生物其遗传信息贮存在DNA分子中。
(2)部分病毒的遗传信息直接贮存在RNA中。
一、核酸在细胞中的分布
阅读教材P26～P27实验内容，分析并交流实验中几个问题：
1．填表比较实验中下列操作的目的
实验操作 目的
制片时使用0.9%生理盐水 保持口腔上皮细胞的形态
烘干时来回移动玻片 防止玻片受热不均匀而破裂
利用8%盐酸水解 盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA和染色剂结合
利用蒸馏水缓水流冲洗 冲洗掉载玻片上的盐酸
染色 使细胞中DNA、RNA着色，显示其在细胞中的分布位置
2.该实验能否选用植物细胞、人成熟的红细胞作为实验材料？
提示：可以选用植物细胞作为实验材料，但要注意选用无色的细胞，不适宜选用叶肉细胞。人的成熟红细胞没有细胞核，不能选用。
二、核酸是由核苷酸连接而成的长链
1．观察教材P28图2－8、2－9，回答下列问题
(1)核酸由哪些化学元素组成？
提示：C、H、O、N、P。
(2)组成DNA和RNA的五碳糖和碱基有哪些区别？
提示：组成DNA的五碳糖是脱氧核糖，碱基有A、T、G、C四种，特有碱基是T；组成RNA的五碳糖是核糖，碱基有A、U、G、C四种，特有碱基是U。
(3)观察图2－9，连接相邻的两个核苷酸的化学键形成于哪两种组成成分之间？
提示：磷酸与五碳糖。
2．判断下列说法是否正确
(1)病毒的遗传信息贮存在RNA中。(×)
(2)核酸分子中，五碳糖∶磷酸∶含氮碱基＝1∶1∶1。(√)
(3)一切生物的DNA都是由两条核苷酸链构成的，RNA都是由一条核苷酸链构成的。(×)
(4)所有生物体内都含有5种碱基、8种核苷酸、2种核酸。(×)
3．将下列成分进行归类
①脱氧核糖 ②磷酸 ③腺嘌呤 ④胸腺嘧啶
⑤胞嘧啶 ⑥尿嘧啶 ⑦鸟嘌呤 ⑧核糖
(1)组成DNA的成分有①②③④⑤⑦。
(2)组成RNA的成分有②③⑤⑥⑦⑧。
一、DNA与RNA的比较
名称 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
元素组成 C、H、O、N、P
基本组成单位 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种)
化学组成 五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 T(胸腺嘧啶) U(尿嘧啶)
A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
无机酸 磷酸
一般结构 由两条脱氧核苷酸链构成 由一条核糖核苷酸链构成
存在 主要在细胞核中 主要在细胞质中
[特别提醒]
(1)DNA或RNA作为遗传物质时，遗传信息就蕴含在脱氧核苷酸或核糖核苷酸的排列顺序中。
(2)细胞生物的RNA虽然不是遗传物质，但可携带DNA传递的遗传信息。
二、核酸分子的多样性和特异性
1．多样性的原因
核酸(DNA或RNA)分子具有多样性
2．特异性的原因
每个核酸(DNA或RNA)中核苷酸(脱氧核苷酸或核糖核苷酸)的种类、数目和排列顺序是特定的，决定了每个核酸(DNA或RNA)分子具有特异性。
三、细胞生物与病毒的遗传物质
生物类别 核酸种类 遗传物质 生物举例
细胞生物 DNA和RNA DNA 细菌、蓝藻、杨树、人等
病毒 只含DNA DNA T2噬菌体等
只含RNA RNA HIV、SARS病毒等
观察DNA与RNA在细胞中的分布
1．实验原理
(1)DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。
(2)甲基绿和吡罗红两种染色剂对DNA和RNA的亲和力不同，甲基绿对DNA的亲和力强，使DNA呈现绿色，而吡罗红对RNA的亲和力强，使RNA呈现红色。用甲基绿、吡罗红的混合染色剂将细胞染色，可同时显示DNA和RNA在细胞中的分布。
(3)盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使DNA与蛋白质分离，利于DNA与染色剂结合。
2．目的要求
初步掌握观察DNA和RNA在细胞中分布的方法。
3．材料用具
材料 仪器 试剂
人的口腔上皮细胞、洋葱鳞片叶内表皮细胞 烧杯、滴管、温度计、酒精灯、显微镜等 质量分数为0.9%的NaCl溶液、质量分数为8%的盐酸、吡罗红甲基绿染色剂等
4.方法步骤
eq \a\vs4\al(染色)eq \a\vs4\al(\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(吸：用吸水纸吸去载玻片上多余的水分,染：将2滴吡罗红甲基绿染色剂滴在载玻片上，染, 色5 min,吸：吸去多余染色剂，盖上盖玻片,)))
5．实验结论
6．注意事项
(1)制片：
①用质量分数为0.9%的NaCl溶液而不是蒸馏水。原因是保持口腔上皮细胞形态，细胞在蒸馏水中会吸水涨破。
②取口腔上皮细胞时必须漱口。原因是防止混杂食物碎屑。
(2)水解：
要注意掌握水温(30 ℃)和保温时间(5 min)，才能达到水解的目的。
(3)冲洗：
缓水流以防止细胞被水流冲走。
(4)染色：
①吡罗红甲基绿染色剂的配制要用蒸馏水。
②吡罗红甲基绿染色剂是混合染色剂，要现配现用。
③甲基绿与DNA的亲和力强，吡罗红与RNA的亲和力强。
[例1] 如图是生物体内核酸的基本组成单位——核苷酸的模式图，相关叙述正确的是( )
A．若a为核糖，则m有4种，分别是A、T、G、C
B．若m为鸟嘌呤，则b的名称是鸟嘌呤核糖核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸
C．构成人体的遗传物质的b共有8种，a有2种，m有5种
D．在HIV和SARS病毒中共可检测到2种a,5种m,8种b
[研析] 本题主要考查核苷酸的种类和名称，具体分析如下：
[审]——提取信息
信息①：题干中图示结构b为核苷酸，是组成核酸(DNA和RNA)的基本组成单位，其中a表示五碳糖，m表示含氮碱基。
信息②：a包括核糖、脱氧核糖2种，m有A、T、C、G、U 5种，b的种类共有8种。
[析]——解读信息
解读①：若a为核糖，则b为核糖核苷酸，m有A、U、G、C 4种。
解读②：若m为鸟嘌呤，而a可以是核糖或脱氧核糖，则b为鸟嘌呤核糖核苷酸或鸟嘌呤脱氧核苷酸。
解读③：人的遗传物质为DNA，b有4种，m有4种，a有1种；HIV和SARS病毒均为RNA病毒，因此可以检测到1种a,4种m,4种b。
[联]——联系基础
(1)明确构成不同核酸的核苷酸的种类。
(2)明确不同核苷酸中五碳糖和碱基的差异。
(3)准确判断常见生物体内核酸和遗传物质的种类。
[答案] B
判断某一核酸分子是DNA还是RNA的方法
(1)依据五碳糖种类判断：若该核酸分子含有脱氧核糖，则一定是DNA分子；若含有核糖，则是RNA分子。
(2)依据碱基种类判断：该核酸分子若含有碱基T，则一定是DNA；若含有碱基U，则一定是RNA。
[例2] DNA指纹法在案件侦破工作中有着重要用途。刑侦人员将从案发现场得到的血液、头发样品中提取的DNA，与犯罪嫌疑人的DNA进行比较就可能为案件的侦破提供证据。
(1)DNA侦破的准确率非常高，原因是绝大多数的生物，其遗传信息储存在________中，而且每个个体DNA的________各有特点。
(2)DNA是由脱氧核苷酸连接成的长链，是细胞内携带_______________________的物质，它的信息量非常大，原因是______________________________________________。
(3)核酸包括________和________，其基本组成单位分别是________和________。
[解析] 所有具有细胞结构的生物其遗传物质都是DNA，每个个体各不相同的根本原因是所含有的遗传信息不同，即DNA不同，这些DNA不同的原因是脱氧核苷酸的排列顺序不同。
[答案] (1)DNA 脱氧核苷酸序列 (2)遗传信息 组成DNA的脱氧核苷酸虽然只有四种，但数量不限，排列顺序极其多样化 (3)DNA RNA 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
核酸种类及其单位的记忆——前缀法
(1)核酸的种类决定于组成中的五碳糖种类，因此核酸的名称前加上所含有的五碳糖种类即为核酸种类。如：
(2)组成核酸的核苷酸的名称：碱基名称＋五碳糖＋核苷酸。如：“腺嘌呤＋脱氧核糖＋核苷酸”，则读为：腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。
[网络构建]
填充：①五碳糖 ②磷酸 ③碱基 ④遗传信息 ⑤蛋白质 ⑥DNA ⑦RNA
?[关键语句]
1．核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物的遗传、变异和蛋白质合成中具有重要作用。
2．真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，少量分布于线粒体和叶绿体中，RNA主要分布在细胞质中。
3．核酸的基本单位是核苷酸，一分子核苷酸由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
4．DNA和RNA共有的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)，胸腺嘧啶(T)是DNA特有的碱基，尿嘧啶(U)是RNA特有的碱基。
5．甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。
6．盐酸能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；也能使染色质中的DNA与蛋白质分离，利于DNA与染色剂结合。
1．组成DNA结构的基本成分是( )
①核糖 ②脱氧核糖 ③磷酸 ④腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶 ⑤胸腺嘧啶 ⑥尿嘧啶
A．①③④⑤ B．①②④⑤
C．②③④⑤ D．②③④⑥
解析：选C 脱氧核苷酸是组成DNA的基本单位，它是由五碳糖(脱氧核糖)、磷酸和四种含氮碱基组成的，这四种含氮碱基分别是A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。
2. 如图表示某种大分子物质的基本单位，关于它的叙述中错误的是( )
A．该物质是核糖核苷酸
B．该物质含有C、H、O、N、P等元素
C．该物质聚合形成的大分子物质是RNA，它只分布在细胞质中
D．在T2噬菌体中找不到这种物质
解析：选C 根据五碳糖是核糖及图中所示元素判断，A、B项正确。RNA可以分布在细胞质的线粒体和叶绿体中，细胞核中也有少量分布，C项错误。由于T2噬菌体为DNA病毒，D项正确。
3．观察用甲基绿吡罗红染色剂染过的蟾蜍血涂片，可看到绿色主要集中在( )
A．叶绿体和线粒体 B．细胞质
C．细胞核 D．内质网
解析：选C 甲基绿易与DNA分子结合，使DNA显绿色，而DNA主要分布在细胞核中。叶绿体和线粒体中只有少量的DNA，且蟾蜍血细胞中没有叶绿体。
4．在下列所示的核苷酸中，DNA不可能具有的是( )
解析：选B 组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，有四种，分别是腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶脱氧核苷酸，没有尿嘧啶核糖核苷酸。
5．如图是核酸片段图示，据图回答下列有关问题：
(1)DNA大多是由________条________链构成，RNA通常是由________条________链构成。
(2)若图中为脱氧核苷酸链，则从碱基组成上看，还应有的碱基是________；图中①是________，②是________，③是________，④是________。
(3)若图中为核糖核苷酸链，则从碱基组成上看，还应有的碱基是________。图中②是________，④是________。
(4)核酸分子的多样性由________________________________________决定，蛋白质分子的多样性由________________________________________决定。
解析：从碱基组成上看，组成DNA的碱基有A、G、C、T四种，组成RNA的碱基有A、G、C、U四种。DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，一个脱氧核苷酸由一分子含氮碱基、一分子脱氧核糖、一分子磷酸组成；绝大多数DNA由两条脱氧核苷酸链构成；RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，一个核糖核苷酸由一分子含氮碱基、一分子核糖和一分子磷酸组成。核酸分子的多样性由核苷酸的种类、数目和排列顺序三个因素决定，而蛋白质分子的多样性由氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构四个因素决定。
答案：(1)两 脱氧核苷酸 一 核糖核苷酸 (2)T 磷酸 脱氧核糖 腺嘌呤 鸟嘌呤脱氧核苷酸 (3)U 核糖 鸟嘌呤核糖核苷酸 (4)核苷酸的种类、数目和排列顺序 氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构
(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下列有关遗传信息携带者——核酸的说法正确的是( )
A．“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中的步骤：制作涂片→水解冲洗→染液染色→酒精速浸→晾干
B．在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”时，应将吡罗红和甲基绿先后滴在载玻片上
C．与甲基绿发生结合的核酸分子只分布在细胞核中
D．核酸携带的遗传信息储存于核苷酸的排列顺序中
解析：选D 在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验时，A项中应在染色后直接观察。所用的染色剂是甲基绿吡罗红混合染液，其中甲基绿易与DNA结合使之呈现绿色，结果发现DNA主要分布在细胞核中，也有少量DNA分布在细胞质中。
2．在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验中没有涉及的试剂是( )
A．质量分数为0.9%的生理盐水
B．质量分数为8%的盐酸
C．斐林试剂甲液
D．吡罗红甲基绿染色剂
解析：选C 在实验中，用质量分数为0.9%的生理盐水制作装片主要是为了保持口腔上皮细胞的正常形态；用质量分数为8%的盐酸处理细胞的目的有二点：一是改变细胞膜的通透性；二是使染色体中的DNA和蛋白质分离；吡罗红甲基绿染色剂主要是对细胞中的DNA和RNA进行染色。实验中不涉及斐林试剂甲液。
3．德伦(Dren)是科幻惊悚片《人兽杂交》的主角，它是一个有着啮齿目动物特征，但是又长着巨大双眼、长尾巴和细胳膊的怪物，而且它还会发出鸟类的叫声。它是由两位反叛科学家将人类和动物的DNA进行杂交创造出的一个生物。下列有关该生物DNA的叙述错误的是( )
A．主要存在于细胞核内
B．基本单位是脱氧核苷酸
C．含有A、T、G、C 4种碱基
D．不是该生物的遗传物质
解析：选D DNA是核酸的一类，由4种脱氧核苷酸构成，含有A、T、G、C 4种碱基。由题干信息可知，该生物为真核生物，其遗传物质是DNA，主要存在于细胞核内。
4．核酸是细胞内携带遗传信息的物质，以下关于DNA与RNA特点的比较，叙述正确的是( )
A．在细胞内存在的主要部位相同
B．构成的五碳糖不同
C．核苷酸之间的连接方式不同
D．构成的碱基相同
解析：选B DNA和RNA在细胞内的存在位置不同，前者主要存在于细胞核内，后者主要存在于细胞质内；构成两者的五碳糖不同，前者为脱氧核糖，后者为核糖。DNA的碱基由A、T、C、G构成，RNA的碱基由A、U、C、G构成。
5．根据概念图，下列叙述正确的是( )
A．甲表示的碱基有5种
B．乙表示的是核糖
C．丙表示的是核糖核苷酸
D．丁表示的是脱氧核糖核苷酸
解析：选D 从概念图中可以看出，考查的是组成DNA的基本单位，组成DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸。
6．水稻叶肉细胞中的DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。若将水稻的遗传物质彻底水解后，可以得到( )
A．一种五碳糖 B．五种含氮碱基
C．四种核糖核苷酸 D．八种核苷酸
解析：选A 水稻的遗传物是DNA，组成它的基本单位是脱氧核糖核苷酸，而脱氧核糖核苷酸彻底水解后得到的是一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基(只有四种：A、T、G、C)。
7．将用放射性同位素标记的某种物质注入金丝雀体内后，经检测，新产生细胞的细胞核具有放射性。注入的物质可能是( )
A．脱氧核糖核苷酸 B．核糖核苷酸
C．脱氧核糖核酸 D．核糖核酸
解析：选A DNA主要存在于细胞核中，DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸。
8．不同生物体内含有的核酸种类不同。真核生物和原核生物体内同时含有DNA和RNA，病毒体内只含有DNA或RNA。下列关于各种生物细胞或病毒中含有的碱基、核苷酸种类的描述正确的是( )
选项 A 人口腔 上皮细胞 B 洋葱叶肉 细胞 C SARS 病毒 D 大肠杆菌 细胞
碱基 5种 5种 4种 8种
核苷酸 5种 8种 8种 8种
解析：选B 组成DNA的碱基有4种：A、G、C、T，组成RNA的碱基有4种：A、G、C、U，所以共有碱基5种；核苷酸是组成DNA或RNA的单体，组成DNA的单体是4种脱氧核糖核苷酸，组成RNA的单体是4种核糖核苷酸；由于DNA和RNA含有不同的五碳糖，因而同时含DNA和RNA的生物，其体内碱基虽然只有5种，但核苷酸却有8种。
二、非选择题(共26分)
9．(10分)如图表示生物体内的某种物质，请分析回答：
(1)A包括________________等元素。
(2)B的名称叫________，一分子的B是由__________、__________、__________组成的。
(3)C的作用是_____________________________________________________。
(4)可利用__________________________________对细胞进行染色，在显微镜下观察到D、E在细胞中的分布，物质D被________染成______色，物质E被________染成______色。
解析：核酸的元素组成是C、H、O、N、P，基本单位是核苷酸，一分子核苷酸是由一分子磷酸、一分子五碳糖和一分子含氮碱基组成。核酸是遗传信息的携带者。DNA能被甲基绿染成绿色，RNA能被吡罗红染成红色。
答案：(1)C、H、O、N、P (2)核苷酸 一分子五碳糖 一分子磷酸 一分子含氮碱基 (3)遗传信息的携带者，对生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成具有重要作用 (4)甲基绿和吡罗红混合染色剂 甲基绿 绿 吡罗红 红
10．(16分)请根据以下实验分析回答有关问题：
(一)实验过程：
(1)切取洋葱根尖2 mm～3 mm，浸在质量分数为8%的盐酸中，在30 ℃的条件下水解10 min。
(2)用清水冲洗根尖，再将其放入吡罗红甲基绿染色剂中染色10 min。
(3)取出根尖，放在载玻片上，用镊子尖捣碎，放上盖玻片，再放上载玻片，用手指轻压玻片，以分散细胞。
(4)取下盖玻片上面的载玻片，镜检。
(二)根据以上实验，回答问题：
(1)在显微镜下会看到根尖细胞中的________被染成绿色，原因是__________________；________被染成红色，原因是_______________________________________。
(2)通过该实验能得出什么结论？
________________________________________________________________________。
(3)用人的血液制作血涂片观察红细胞，能看到上述现象吗？为什么？
________________________________________________________________________。
解析：(1)DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。甲基绿可使DNA呈绿色，吡罗红可使RNA呈红色，因此有DNA和RNA分布的结构被吡罗红甲基绿染色剂染色后会呈现出相应的颜色。(2)通过颜色反应可推知DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中。(3)洋葱根尖细胞有细胞核，而人成熟红细胞无细胞核，也无RNA的合成，所以不能看到相应的颜色反应。
答案：(1)细胞核 甲基绿使细胞核中的DNA呈现绿色 细胞质 吡罗红使细胞中的RNA呈现红色 (2)DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中 (3)不能。因为人的成熟红细胞中无细胞核
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细胞中的糖类和脂质
一、细胞中的糖类
1．作用及元素组成
糖类是细胞中主要的能源物质；糖类都是由C、H、O三种元素构成的。
2．种类
(2)二糖
(3)多糖
二、细胞中的脂质
1．元素组成：主要是C、H、O，有的含有P和N。
2．特点
3．种类和功能
种类 功能
脂肪 ①细胞内良好的储能物质②很好的绝热体，有隔热、保温作用③具有缓冲和减压作用，保护内脏器官
磷脂 构成细胞膜和细胞器膜的重要成分
固 醇 胆固醇 ①构成动物细胞膜的重要成分②在人体内参与血液中脂质的运输
性激素 促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成
维生素D 能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
三、生物大分子以碳链为骨架
每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
一、细胞中的糖类
1．读教材P31～P32内容，尝试利用集合形式归纳动植物特有和共有的糖类。
提示：
2．判断下列说法是否正确
(1)糖类是主要的能源物质，主要由C、H、O等元素组成。(×)
(2)被形容为“生命燃料”的物质是葡萄糖，它是细胞生命活动的主要能源物质。(√)
(3)麦芽糖、蔗糖、乳糖水解后都能得到葡萄糖。(√)
(4)淀粉和纤维素都是植物细胞内储存能量的多糖。(×)
(5)人和动物细胞的储能物质是糖原，都分布在肝脏中。(×)
3．根据糖的作用及单糖与二糖、多糖的关系，分析下列问题：
(1)在学校举行的秋季运动会上，长跑运动员在进行比赛之前往往喝一些葡萄糖液，请讨
论运动员这样做的原因。
提示：长跑过程中需要消耗大量的能量，而葡萄糖是主要的能源物质，被称为“生命的燃料”。运动员服用葡萄糖能够满足机体对能量的大量需求。
(2)糖尿病病人的饮食受到严格限制，受限制的并不仅仅是甜味食品，米饭和馒头等主食都需定量摄取，试分析其原因。
提示：米饭和馒头等主食的主要成分为淀粉，淀粉是一种多糖，经消化水解后生成的是葡萄糖。
二、细胞中的脂质
1．判断下列说法是否正确
(1)脂质是组成细胞和生物体的重要有机化合物，存在于所有细胞中。(√)
(2)人和动物皮下含量丰富的储能物质是脂肪。(√)
(3)性激素和维生素都属于脂质。(×)
2．根据脂质的功能，分析“胖子怕热，瘦子怕撞”的原因。
提示：脂肪不仅是细胞内良好的储能物质，还是很好的绝热体。脂肪还具有保温作用，对于内脏器官具有缓冲和减压的作用。
三、生物大分子以碳链为骨架
1．填空
(1)生物大分子是由许多基本组成单位连接而成的，这些基本单位称为单体，这些生物大分子又称为单体的多聚体。常见的多聚体是多糖、蛋白质和核酸等，相应的单体是单糖、氨基酸和核苷酸等。
(2)每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
(3)碳是生命的核心元素。
2．将下列各单体和多聚体正确地连起来
一、糖的种类、分布及关系
二、葡萄糖与脂肪的比较
脂肪 葡萄糖
相同 元素 C、H、O
作用 氧化分解，释放能量
不同 H所占比例较高，氧化分解释放能量多 H所占比例较低，氧化分解释放能量少
三、生物体内的能源物质及供能顺序
1．三大能源物质：在细胞中，糖类、脂肪、蛋白质等有机化合物中储存有大量化学能，当其被氧化分解时，这些化学能就释放出来，供生命活动利用。
2．三大能源物质的供能顺序：先是糖类供能；当糖类供能不足时，依次是脂肪和蛋白质供能。
四、生物界中的蛋白质、核酸的种类非常多，而多糖种类有限的原因
1．多糖只是单体单调的连接，所以种类较少。
2．蛋白质由于氨基酸种类、数目、排列顺序及肽链空间结构的不同，决定了其种类的多样性。
3．核酸由于核苷酸的种类、数目、排列顺序不同，导致其种类具有多样性。
[特别提醒]
正确认识糖类物质的几个特性
(1)并非所有的糖类都是能源物质，如纤维素、核糖、脱氧核糖一般不作为能源物质。
(2)并不是所有的糖类都能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，如蔗糖、淀粉、糖原、纤维素等不具有还原性，不能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀。
[例1] 如图所示：分析细胞内4种重要有机物的组成及功能，回答问题：
(1)A一般是指________；E在动物细胞中是指________，在植物细胞中主要是________。
(2)F是指________；它是由B脂肪酸和甘油形成的，除此之外，脂质还包括________和________。
(3)C是指________，G是________。
(4)D是指________。生物体内的H分为________和________两大类。
[解析] 解题时，从物质的功能入手，首先要确定出E、F、G、H分别代表的是淀粉和糖原、脂肪、蛋白质、核酸，然后根据已有的知识分别确定其他各项物质。生物体内的能源物质是糖类，糖类的基本单位(A)是葡萄糖，由葡萄糖组成的有机大分子且作为能源物质的(E)有淀粉和糖原；结构物质(G)是蛋白质，其基本单位(C)是氨基酸；遗传物质(H)是核酸，其基本单位(D)是核苷酸。储能物质除了脂肪外，还有淀粉(植物体内的储能物质)和糖原(动物体内的储能物质)，由于E是淀粉或糖原，所以F应是脂肪，其基本单位B在题目中已给出。
[答案] (1)葡萄糖 糖原 淀粉 (2)脂肪 固醇 磷脂 (3)氨基酸 蛋白质 (4)核苷酸 DNA RNA
(1)根据元素组成判断细胞内的有机物种类：
①只含C、H、O→糖类、脂肪或固醇类。
②除C、H、O外，还含有S→蛋白质。
③不仅含有C、H、O、N，还含有P→磷脂或核酸。
(2)根据功能判断细胞内有机物的种类：
①主要能源物质→糖类。
②主要储能物质→脂肪、淀粉、糖原。
③主要结构物质→蛋白质。
④贮存遗传信息的物质→DNA或RNA。
[例2] 生命科学常用图示表示微观物质的结构，图1～3分别表示植物细胞中常见的三种有机物，则图1～3可分别表示( )
A．多肽、RNA、淀粉
B．DNA、RNA、纤维素
C．DNA、蛋白质、糖原
D．蛋白质、核酸、糖原
[解析] 从图示看出，图1可能为多肽，其单体氨基酸有7种，图2可能为RNA或DNA，其单体是4种核糖核苷酸或4种脱氧核糖核苷酸，图3可能是淀粉、纤维素或糖原，其单体都是葡萄糖。
[答案] A
[网络构建]
填充：①C、H、O ②二糖 ③淀粉、纤维素、糖原等 ④磷脂⑤胆固醇 ⑥性激素
⑦维生素D
?[关键语句]
1．糖类是主要的能源物质。
2．蔗糖、麦芽糖、淀粉和纤维素只分布于植物细胞中，乳糖和糖原只分布于动物细胞中。
3．脂肪具有储能、保温、缓冲和减压的作用。
4．磷脂是构成细胞膜的重要成分。
5．胆固醇参与构成动物细胞膜，参与血液中脂质的运输；性激素促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成；维生素D能促进钙和磷的吸收。
6．脂质分子中氧的含量少于糖类，而氢的含量则多于糖类。
1．下列糖类中属于植物体内单糖的是( )
A．蔗糖、麦芽糖 B．核糖、葡萄糖
C．糖原、乳糖 D．淀粉、纤维素
解析：选B 核糖和葡萄糖属于单糖；蔗糖和麦芽糖属于植物细胞中的二糖；乳糖属于动物细胞中的二糖；糖原、淀粉、纤维素均属于多糖。
2．X内的食物储存形式是( )
①脂质 ②淀粉 ③糖原
A．只有② B．只有①和②
C．只有①和③ D．①、②和③
解析：选B 玉米种子中储存的物质有淀粉和脂质。糖原是动物细胞中的储存物质。
3．下列各种糖类物质中，既存在于动物细胞内又存在于植物细胞内的是( )
A．淀粉和核糖 B．葡萄糖、核糖和麦芽糖
C．核糖、脱氧核糖和葡萄糖 D．糖原、乳糖、蔗糖
解析：选C 核糖、脱氧核糖是组成RNA和DNA不可缺少的五碳糖，动植物体内都含DNA和RNA，所以动植物细胞中都含有核糖和脱氧核糖。葡萄糖是动植物细胞的重要供能物质。植物细胞中最重要的二糖是蔗糖和麦芽糖；动物的细胞中最重要的二糖是乳糖。植物细胞中最重要的多糖是淀粉和纤维素，前者是储能物质，后者是细胞壁的基本组成成分；动物细胞中最重要的多糖是糖原，它在肝脏和肌肉细胞中含量最多。
4．脂质不具有的功能是( )
A．参与生物膜的构成 B．调节代谢
C．携带遗传信息 D．储存能量
解析：选C 脂质包括脂肪、磷脂和固醇，脂肪是细胞内良好的储能物质，磷脂是细胞膜、各种生物膜的重要成分，固醇中的性激素、维生素D具有调节作用；携带遗传信息是核酸的功能。
5．淀粉、淀粉酶、控制淀粉酶合成的遗传物质都是高分子化合物，它们的基本单位依次是( )
A．葡萄糖、蛋白质、DNA
B．蔗糖、氨基酸、核糖核苷酸
C．葡萄糖、氨基酸、脱氧核苷酸
D．麦芽糖、多肽、核苷酸
解析：选C 淀粉属于多糖，基本组成单位是葡萄糖；淀粉酶是蛋白质，基本组成单位是氨基酸；控制合成淀粉酶的核酸是DNA片段，基本组成单位是脱氧核苷酸。
6．如图表示细胞中由C、H、O三种元素组成的某种化合物的形成，据图回答：
―→
(1)A是指________，有组成核酸的________和________。除上述两种外，还有________、________、________等。
(2)若B是由2分子单体A缩合而成的化合物，则B称为________。植物细胞中最重要的是________和______________，人和动物乳汁中含量最丰富的是__________。
(3)若B是由大量单体A缩合而形成的化合物，则B称为________，在人和动物的肝脏中是指________，在马铃薯块茎中，主要指________，能形成高等植物细胞壁的是__________________。
答案：(1)单糖 脱氧核糖 核糖 葡萄糖 果糖 半乳糖 (2)二糖 蔗糖 麦芽糖 乳糖 (3)多糖 肝糖原 淀粉 纤维素
(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．在植物细胞中最重要的二糖是( )
A．乳糖和葡萄糖 B．蔗糖和麦芽糖
C．乳糖和蔗糖 D．葡萄糖和麦芽糖
解析：选B 乳糖是动物细胞中的二糖，葡萄糖是单糖，蔗糖和麦芽糖是植物细胞中的二糖。
2．下列叙述中，哪项是淀粉、纤维素和糖原的共同特征( )
A．都是细胞内储存能量的主要物质
B．都含C、H、O、N 4种元素
C．基本组成单位都是五碳糖
D．基本组成单位都是六碳糖
解析：选D 纤维素是植物细胞壁的主要化学成分，不是细胞内储存能量的主要物质；淀粉、糖原和纤维素都是多糖，组成元素都是C、H、O；五碳糖是组成核苷酸的基本单位；而这3种多糖的基本单位都是葡萄糖，葡萄糖是六碳糖。
3．麦芽糖、蔗糖、乳糖都是二糖，下列关于它们的叙述正确的是( )
A．它们的基本组成单位都相同
B．它们是动植物细胞中共有的糖类
C．与斐林试剂混合，水浴加热都有砖红色沉淀出现
D．它们的水解产物中都有葡萄糖
解析：选D 麦芽糖由两分子葡萄糖构成；蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖构成；乳糖是哺乳动物特有的二糖，植物细胞中没有，它由一分子葡萄糖和一分子半乳糖构成。其中麦芽糖、乳糖具有还原性，蔗糖无还原性。
4．如果图2表示核酸的结构组成方式，那么符合图1所示结构组成方式的是( )
图1 ○—○—○—○—○—○—○—○—○—○—
图2 △—□—△—◇—◇—○—△—□—◇—△—
①核酸 ②多肽 ③淀粉 ④糖原
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
解析：选C 淀粉、糖原和纤维素一样，都是由葡萄糖(单体)构成的大分子物质。而图2所示为不同的单体(4种或4种以上)构成的化合物。
5．下列是一些有机物和它们水解产物的配对。其中配对不正确的是( )
A．蛋白质—氨基酸 B．DNA—核糖核苷酸
C．蔗糖—果糖、葡萄糖 D．淀粉—葡萄糖
解析：选B DNA的名称为脱氧核糖核酸，其基本组成单位为脱氧核苷酸。蔗糖为二糖，水解产物为果糖和葡萄糖。淀粉为多糖，水解产物为葡萄糖。
6．如图表示糖类的化学组成和种类，则相关叙述正确的是( )
A．①、②、③依次代表单糖、二糖、多糖，它们均可继续水解
B．①、②均属还原糖，在加热条件下与斐林试剂发生反应将产生砖红色沉淀
C．④、⑤分别为纤维素、肌糖原，二者均贮存能量，可作为贮能物质
D．④是植物细胞壁的主要成分
解析：选D 据图分析，①、②、③、④、⑤依次代表单糖、二糖、多糖、纤维素、肌糖原，其中单糖是不能再水解的糖；属于还原糖的是葡萄糖、果糖和麦芽糖，所以并不是所有的单糖和二糖都是还原糖；纤维素不能储存能量；纤维素是植物细胞壁的主要成分。
7．下列对动植物糖类、脂质的分类与比较正确的是( )
解析：选A 核糖、脱氧核糖和葡萄糖是动植物细胞共有的糖类，糖原和乳糖为动物细胞所特有，麦芽糖、淀粉和纤维素为植物细胞所特有。葡萄糖和果糖应为单糖，而不是二糖；蔗糖为非还原糖。性激素属于固醇，但是固醇并不属于脂肪，固醇和脂肪同属于脂质。固醇不是由单体形成的多聚体，故不是生物大分子。
8．生活中经常遇到一些生物学问题，下列认识正确的是( )
A．脂类物质都会使人发胖，最好不要摄入
B．精瘦肉中含量最多的化合物是蛋白质，所以应及时补充
C．无糖八宝粥不添加蔗糖，添加木糖醇，所以不含糖类
D．人体每天需要量最多的化合物是糖类，所以主食应该是粮食制品
解析：选D 脂类物质不都会使人发胖，如磷脂是细胞膜的主要成分；精瘦肉中含量最多的化合物是水；无糖八宝粥虽然不添加蔗糖，但是它本身的材料谷物中就含有大量的淀粉；人体每天需要消耗大量的能量，而糖类是主要的能源物质。
二、非选择题(共26分)
9．(11分)如图所示图解表示构成细胞的元素、化合物，其中a、b、c、d代表不同的小分子物质，A、B、C代表不同的大分子物质。请分析回答下列问题：
(1)如果物质a是葡萄糖，在动物细胞内，与物质A作用最相近的是________。若物质A在动植物细胞中均含有，并可作为细胞内的最理想的储存能量的物质，则A是______________________。
(2)若某种B分子由n个b分子(平均相对分子质量为m)组成的2条链组成，则该B分子的相对分子质量大约为________。
(3)物质c在人体细胞中共有________种，分子中________不同，决定了c的种类不同。
(4)物质C分子结构的特异性是由____________决定的。
(5)d物质是________，属于脂质，除此物质外还有________、________、________和维生素D等也属于脂质。
解析：(1)若a是葡萄糖，A为多糖，储能的多糖在植物细胞内为淀粉，在动物细胞内为糖原。动植物细胞内都有的储能物质为脂肪。(2)B应为蛋白质，其相对分子质量为mn－18(n－2)。(3)由于C是染色体的主要成分，且元素组成为C、H、O、N、P则C应是DNA，物质c为脱氧核苷酸，在人体细胞内共有4种，碱基种类的不同决定了核苷酸的不同。(4)物质C分子结构的特异性由脱氧核苷酸序列(脱氧核苷酸的种类、数目、排列顺序)决定。(5)根据图中d物质的功能判断，d是雄性激素，属于脂质，脂质包括脂肪、磷脂、胆固醇、性激素和维生素D等。
答案：(1)糖原 脂肪 (2)mn－18(n－2) (3)4 碱基种类 (4)脱氧核苷酸序列(脱氧核苷酸的种类、数目、排列顺序) (5)雄性激素 脂肪 胆固醇 磷脂
10．(15分)通常情况下，正常人的尿液中没有葡萄糖。当一次食用大量糖时，尿液中是否有葡萄糖存在？下面利用对照的方法来设计实验方案进行鉴定。
第一步：取3支洁净的相同的试管，分别标号1、2、3；其中3号试管为实验研究试管。
第二步：分别向3支试管加入相应实验液体。
1号：加2 mL正常尿液；2号：加______________；3号：加____________________。
第三步：向3支试管内分别加入刚配制好的斐林试剂2 mL。振荡试管，使溶液混合均匀，并将这3支试管放入盛有50 ℃～65 ℃温水的大烧杯中加热约2 min。
第四步：观察并分析实验结果。
(1)1号试管现象：_______________________________________________________；
(2)2号试管现象：_____________________________________________________；
(3)3号试管若__________________，说明不含葡萄糖；若____________________，说明_____________________________________________。
解析：要严格按照对照实验去操作，在保证单一变量的前提下，提供各种合适的条件以排除无关变量对实验结果的影响。该探究实验可以用于糖尿病病人的初步检测。利用斐林试剂与还原糖——葡萄糖反应呈现砖红色沉淀，来检测尿液中有无葡萄糖。实验设计时要注意对照原则。
答案：第二步：2 mL葡萄糖液 2 mL待检尿液 第四步：(1)不出现砖红色沉淀 (2)出现砖红色沉淀 (3)不出现砖红色沉淀 出现砖红色沉淀 该尿液中含有葡萄糖
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细胞中的无机物
一、细胞中的水
1．水的含量
(1)含量最多，在构成细胞的各种化学成分中，水一般占60%～95%。
(2)生物种类不同，含水量不同。
(3)生物体在不同的生长发育期，含水量不同。
2．水的存在形式和功能
存在 形式 自由水 结合水
含义 细胞中绝大部分以游离的形式存在，是可以自由流动的水 与细胞内其他物质相结合的水
含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5%
功能 ①细胞内的良好溶剂②参与生物化学反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成成分
二、细胞中的无机盐
1．存在形式及含量
(1)细胞中大多数无机盐以离子形式存在。
(2)含量：占细胞鲜重的1%～1.5%。
2.功能
(1)维持细胞和生物体的生命活动，如哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状。
(2)维持细胞的酸碱平衡。
一、细胞中的水
1．分析下列生物现象，回答问题
(1)将少量干燥种子放入干燥的试管内，放在酒精灯火焰上烘烤，试管内壁上出现少量水珠。该水分在细胞中以哪种形式存在？如果用上述烘烤后的种子播种，种子能否萌发？
提示：以结合水形式存在。如果将烘烤后的种子播种下去，种子不能萌发，因为结合水是细胞内的结构物质，失掉结合水，细胞结构被破坏，细胞死亡，导致种子失去活性。
(2)粮食收获以后，为什么要晒干后储存？播种前为什么要浸种？
提示：粮食晒干后，细胞内的自由水含量降低，代谢强度降低，利于粮食的长期储存；播种前浸种可以使细胞内自由水含量增加，使代谢强度增加，从而促进种子萌发。
2．判断下列说法是否正确
(1)沙漠中的仙人掌体内水分含量非常少，也能很好地生长。(×)
(2)新鲜幼嫩的植物组织细胞中只含有自由水，代谢旺盛。(×)
(3)水分在细胞内不参与细胞结构组成。(×)
二、细胞中的无机盐
1．解释下列生活中的现象
(1)人体缺Fe会患贫血症，植物缺Mg叶片会发黄，由此说明无机盐具有什么生理作用？
提示：无机盐是生物体某些重要化合物的组成成分。
(2)激烈的足球比赛场上，运动员有时会出现下肢肌肉抽搐的现象，这是什么原因？
提示：剧烈地运动，运动员大量出汗，随汗液丢失大量的钙盐，造成运动员体内血液中钙含量降低，影响神经、肌肉的兴奋性，而发生抽搐。
2．将下列相应内容正确地连起来
一、自由水与结合水的比例对生物体的影响
1．自由水与结合水的比例与细胞的新陈代谢水平有关。一般情况下，当自由水与结合水的比例增大时，细胞的新陈代谢活跃；反之，新陈代谢减慢。
2．自由水与结合水的比例与植物的抗性有关，结合水的相对比例越高，植物的抗旱、抗寒等抗性越高。如干种子、越冬植物、干旱地区植物的细胞中，结合水的含量高，从而使植物的抗旱、抗寒性能增强，以适应不良环境。
3．自由水与结合水的比例影响到组织、器官的形态特点，如心脏和血液含水量相当，但心脏中结合水含量相对较高，血液中自由水含量相对较高，因此心脏呈坚实形态，而血液呈液态。
二、水的两种存在形式的相互转化
1．转化条件
一般与温度有关，即：
2．转化实例
(1)烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。
(2)水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。
[特别提醒]
活细胞中自由水含量降低时，其代谢会减弱。但当其失去结合水时，会导致细胞结构的破坏，从而使细胞代谢停止。
三、组成生物体内无机盐的作用
1．某些重要化合物的组成成分：
(1)Mg2＋是叶绿素分子必需的成分。
(2)Fe2＋是血红蛋白的重要成分。
(3)碳酸钙是动物和人体的骨、牙齿中的重要成分。
(4)PO是DNA、RNA和生物膜中磷脂的组成成分。
2．维持正常的生命活动：如钙可调节肌肉收缩和血液凝固。血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。
3．维持生物体内的渗透压平衡和酸碱平衡。
[特别提醒]
无机盐在细胞中的含量虽然低，但是其作用非常重要，过多或过少都会影响细胞或生物体的正常生命活动。如植物缺氮或缺镁时，叶片发黄；人体补钙过多，造成骨质硬化。
[例1] 水是生命之源，是一切生命活动的基础。下列关于水的说法，不正确的是( )
A．水生生物和陆生生物活细胞中含量最高的化合物都是水
B．冬眠的青蛙体内结合水与自由水的比值升高
C．植物越冬时，自由水与结合水比值会降低
D．一般而言，抗干旱的植物，体内自由水与结合水的比值比一般植物要高
[解析] 细胞内自由水的含量越高，代谢强度越大，但生物的抗性会越弱。冬眠的青蛙，代谢强度降低，结合水的比例会升高；温度降低时，细胞中酶活性降低，使细胞代谢降低。自由水向结合水转化，使自由水比例降低，抗旱植物的细胞内，自由水比例较低。
[答案] D
自由水与结合水相互转化的原因
(1)水分子与细胞内的亲水性物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以比较弱的化学键——氢键相结合。
(2)温度升高，水分子的动能增加，会逃脱氢键的束缚成为自由水。
[例2] 农科院研究员在指导农民生产的过程中发现一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间试验。除施肥不同外，其他田间处理措施相同，试验结果如下表，从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是( )
地块 甲 乙 丙 丁 戊
施肥 情况 尿素 磷酸二 氢钾 磷酸二 氢铵 硫酸铵 不施肥
小麦收 获量/kg 55.56 65.26 56.88 55.44 55.11
A.K B．N C．P D．S
[解析] 表中的地块戊是对照组，其他地块为实验组，通过比较可发现乙地块的产量最高。再比较各地块所施肥中的化学元素可知，乙地块所施肥中特有的元素是钾，所以该农田最可能缺少的元素是钾。
[答案] A
植物必需无机盐的确定方法
设置完全培养液和缺素培养液分别培养等量长势相同的同一植物幼苗，控制其他条件完全相同，观察植物生长状况。
[网络构建]
填充：①溶剂 ②生化反应 ③液体 ④代谢废物 ⑤离子 ⑥渗透压
⑦酸碱度
?[关键语句]
1．生物体的含水量与生物种类及生长发育期有关，一般是水生生物＞陆生生物，幼年＞老年。
2．水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在。
3．结合水是细胞结构的组成成分。
4．自由水的功能有：①细胞内的良好溶剂，②化学反应的介质，③参与化学反应，④运输营养物质和代谢废物。
5．细胞内大多数无机盐以离子形式存在。
6．无机盐对维持细胞和生物体的生命活动及酸碱平衡非常重要。
1．下列有关水的说法错误的是( )
A．自由水在人体内是良好溶剂
B．水能与蛋白质结合
C．人体内废物的排出需要水
D．代谢旺盛时，结合水与自由水的比值升高
解析：选D 自由水的作用有：是细胞内的良好溶剂，运送营养物质和代谢废物，参与化学反应(新陈代谢)，代谢旺盛时，自由水与结合水的比值升高。能与蛋白质结合的水为结合水。
2．磁共振技术可应用于临床疾病诊断。因为许多疾病会导致组织和器官内的水分发生变化，这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。下列有关叙述错误的是( )
A．构成人体的不同组织和器官含水量是不一样的
B．水在细胞中的存在形式及功能是不会改变的
C．组织发生病变，会影响组织内的化学变化
D．发生病变的器官，细胞代谢速率往往会发生改变
解析：选B 不同组织和器官的含水量不同，水在细胞中的存在形式是自由水和结合水，二者可以发生转化，所以功能可以改变。组织发生病变，会影响组织内酶的合成和特性，化学变化会发生改变。
3．现有含水量①10%、②12%、③14%、④16%的小麦分别贮存于条件相同的四个粮仓中，在贮存过程中，有机物损耗最少的是( )
A．① B．② C．③ D．④
解析：选A 活的小麦种子细胞中水的含量高，细胞代谢旺盛，消耗有机物多，细胞中水含量低，细胞代谢缓慢，消耗有机物少。
4．下列关于无机盐的叙述，错误的是( )
A．铁是合成血红蛋白不可缺少的成分
B．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在
C．植物缺Mg2＋会影响光合作用
D．食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿
解析：选B 血红蛋白含有铁；Mg2＋是合成叶绿素的重要成分，缺Mg2＋植物不能合成叶绿素，影响光合作用；碘是合成甲状腺激素的原料，缺碘会使人患地方性甲状腺肿；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在。
5．(上海高考)生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内Na＋参与( )
A．调节渗透压 B．组成体内化合物
C．维持正常pH D．提供能量
解析：选A 液泡内的各种矿质离子、酸、碱等能够参与调节细胞液的渗透压，盐生植物液泡中贮存大量的Na＋，增大了细胞液的渗透压，吸水能力增强。
6．如图是培育的长春冬小麦(品种“吉株”)在不同时期的含水量、自由水量、结合水量和呼吸速率随时间的变化情况。
(1)在9～12月间，随着气温的不断下降，结合水的含量相对________，由于结合水与亲水性物质结合而不易结冰，所以结合水含量的相对增加有利于增强冬小麦的抗________性。
(2)大约从10月9日开始，冬小麦的呼吸____________，植物细胞消耗的糖分少，有利于糖分积累，这样就提高了________浓度，使冰点________。
(3)在9～12月间，自由水与含水量的比值不断______，新陈代谢不断________。
解析：在细胞中水的存在形式有两种：一是自由水，二是结合水；随着气温的不断下降，结合水的含量相对提高，这样可提高植物的抗寒性；由于糖分的消耗减少，可提高细胞液的浓度，降低细胞的冰点。
答案：(1)提高 寒 (2)逐渐减弱 细胞液 降低 (3)降低 减弱
(时间：25分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共24分)
1．下面与水相关的叙述不正确的是( )
A．细胞内的许多化学反应需要水的参与，如光合作用和有氧呼吸
B．生命活动旺盛的细胞，自由水的含量就高，自由水与结合水比值就大
C．生物体内的含水量在不同时期有所差别
D．水是维持人体内环境渗透压的主要物质
解析：选D 维持人体内环境渗透压的主要物质是无机盐和蛋白质，渗透压大小取决于单位体积溶液中溶质的微粒数目。
2．如果各细胞内自由水与结合水的比值用a表示，则下表中正确的是( )
选项 不同生理状态或部位的细胞 比较
A 根尖分生区细胞a1、表皮细胞a2 a1
B 正常细胞a1、衰老细胞a2 a1C 正常洋葱表皮细胞a1、 质壁分离洋葱表皮细胞a2 a1D 休眠种子a1、萌发种子a2 a1解析：选D 一般来说，细胞中自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。根尖分生区细胞代谢较表皮细胞旺盛，正常细胞代谢较衰老细胞旺盛，而质壁分离细胞处于失水状态，失去了较多自由水，故A、B、C错误。种子萌发时，吸收大量水分，代谢增强，细胞内自由水与结合水的比值增加，与休眠种子相比为a13．下列关于水和无机盐的说法，正确的是( )
A．都属于细胞中的无机化合物
B．在活细胞中的含量都很高
C．都以离子形式存在
D．都是生物体的温度调节剂
解析：选A 在活细胞中水约占细胞总质量的60%～95%，无机盐约占细胞总质量的1.5%；细胞中的水以分子状态存在，无机盐常以离子形式存在；水具有比较大的比热和汽化热，是生物体的温度调节剂，而无机盐没有此性质。
4．医生给病人输液时，常把药剂溶解于生理盐水(0.9%的NaCl 溶液)中，而不是溶解于蒸馏水中。这是因为( )
A．无机盐在生物体的生命活动中是不可缺少的
B．蒸馏水不含营养物质
C．蒸馏水可增大细胞中自由水比例，使细胞代谢加快，加剧病情
D．生理盐水能维持人体细胞生活环境的稳定状态，防止细胞过度吸水或失水
解析：选D 0.9%的生理盐水的渗透压，正好与人体细胞生活的液体渗透压相等，在此液体环境中细胞不会因失水或吸水而变形。
5．下列能正确说明水对人体重要性的是( )
A．水和糖类、蛋白质、脂肪一样，为人体提供能量
B．没有水，人体内大部分化学反应就根本不能进行
C．人体缺水时，体内的水全部以结合水的形式存在
D．水只运输人体内的营养物质
解析：选B 糖类、蛋白质、脂肪能为人体提供能量，水是无机物不能为人体提供能量；水在人体细胞内参与生物化学反应，没有水人体内大部分生物化学反应就不能进行；人体缺水时，体内细胞的水分仍然是自由水较结合水多；体内细胞的物质运输离不开水分。
6．下列关于无机盐的叙述，错误的是( )
A．缺铁性贫血是因为体内缺少铁，血红蛋白不能合成
B．细胞中缺乏磷会影响核酸等物质的合成
C．细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如碳酸钙构成骨骼、牙齿的主要成分
D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
解析：选C 细胞中的无机盐大多以离子形式存在。铁是血红蛋白的重要组成元素，缺铁导致贫血。核酸的组成元素是C、H、O、N、P，故缺少P会影响其合成。碘是甲状腺激素的成分，食加碘盐可有效防治地方性甲状腺肿。
7．与完全营养液培养的植物相比，缺铁元素的营养液培养的植物显出缺绿症状，当补充铁盐时，上述症状得以缓解，这说明( )
A．铁是叶绿素合成代谢的必需元素
B．缺绿病症是细胞缺少运输铁离子的载体
C．铁是构成叶绿素分子的必需元素
D．细胞内供能不足会影响铁离子的吸收
解析：选A 判断一种元素是否为植物生长发育的必需元素，采用的方法是通过观察植物在缺乏该元素的培养液中培养一段时间后，是否出现特定的缺素症状。如果出现再加入该元素，观察植物生长是否恢复正常，若能恢复正常，则该元素为植物生长发育的必需元素。植物体的绿色是叶绿体中的叶绿素所表现出的颜色，缺铁影响到叶绿素的含量，所以铁与叶绿素的合成有关。
8．在探索外星球是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为最关键的环节。水在生命中的意义表现为( )
A．水是细胞鲜重中含量最多的化合物
B．水在生物体内可以流动
C．能与蛋白质结合，体现生命活动现象
D．许多生化反应必须在水中进行
解析：选D 水是细胞内良好的溶剂，水直接参与生化反应，水还能运输营养物质和代谢废物。由于水在细胞中的重要作用，使得科学家在探索外部星球世界的生命存在与否时，一般把水的寻找作为关键环节。
二、非选择题(共26分)
9．(14分)植物种子都有一定的寿命，在低温、低湿、低氧的环境下，可适当延长种子的贮藏时间。种子要安全贮藏，首先应晒干。
(1)新收获的种子晒干过程中丢失大量的水分，该部分水分是____________，在生物体内所起的生理作用是_____________________________________________________。
(2)将少量晒干的种子装入洁净的干燥试管中，放到点燃的酒精灯火焰上烘烤，会发现试管壁上有小水珠出现。这部分水分在种子细胞内以________形式存在。
(3)种子贮藏时，种子的含水量是否越低越好呢？现以贮藏期一年为标准，设计实验来证明。
Ⅰ.材料用具：含水量为1%、5%、9%、13%、17%的水稻种子各100粒，恒温箱5个，培养皿，纱布若干，清水等。
Ⅱ.实验步骤：
将五份种子分别置于五个恒温箱中(20 ℃)贮藏一年，其间应注意
________________________________________________________________________。
保存期满后，在相同条件下测定五份种子的发芽率，应提供的条件是
________________________________________________________________________。
Ⅲ.实验结果：
含水量 1% 5% 9% 13% 17%
发芽率 0 30% 95% 88% 0
①含水量为1%的水稻种子的发芽率为零，原因是____________________________。含水量为17%的水稻种子的发芽率也为零，原因是___________________________。
②该实验的结论是_______________________________________________________。
解析：(1)植物鲜种子含有大量水分，在晒干过程中丢失的是自由水。自由水在生物体和细胞内能自由流动，是细胞内的良好溶剂，能运输营养物质和代谢废物，同时为细胞内的新陈代谢提供介质，参与许多生化反应。(2)细胞中的水分一部分与某些物质结合在一起，这部分水称为结合水。自由水和结合水可以相互转化，当升高温度时结合水可转化为自由水后散失。(3)细胞中自由水含量的多少决定细胞代谢强度，含水量越多，细胞代谢越强，种子寿命越短，反之，细胞代谢弱，种子寿命长。根据题中信息，该实验所控制的单一变量是种子的含水量不同。共同贮藏一年，测定种子的发芽率来验证种子寿命与含水量的关系。种子贮藏期间要注意通入氧气，并密封；保证种子的呼吸，又不导致种子含水量变化；测定种子发芽率时，要满足种子萌发所需要的充足空气和水分及适宜温度。分析实验结果：含水量1%时种子全部死亡，说明含水量过低导致种子胚死亡；含水量为17%时种子也全部死亡，说明水分过多，种子代谢旺盛，产生水分和热量，可使种子霉变而死亡。
答案：(1)自由水 细胞内的良好溶剂；运输物质；各种代谢反应的介质；参与新陈代谢 (2)结合水 (3)Ⅱ.①密闭，适时通风 ②充足的水分和空气、适宜的温度 Ⅲ.①含水量过低，胚细胞缺水死亡，种子失去生活力 含水量过高，种子细胞呼吸旺盛，产生水，易霉变，胚失去生活力 ②种子的含水量必须保持在一定的范围内才有利于贮藏，过高或过低都会使种子失去生活力
10．(12分)设计一个实验证明镍盐为植物生活所必需的无机盐，根据提供的实验材料用品，完成实验步骤，并得出相应结论。
(1)材料用品：完全培养液甲，缺镍的完全培养液乙，适当的固定材料，广口瓶若干，长势相似的玉米幼苗，含镍的无机盐。
(2)方法步骤：
①取两个洁净的广口瓶编号A、B，并向A中加入一定量完全培养液甲，向B中加入
________________________________________________________________________。
②取________________分为两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。
③将两广口瓶置于_________________条件下培养一段时间，观察___________________。
(3)实验结果及结论：
A瓶中______________________________________________________________；
B瓶中______________________________________________________________。
说明_______________________________________________________________。
(4)为进一步验证镍盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是
________________________________________________________________________。
解析：根据实验目的，本实验的自变量是营养液中镍的有无，其他条件均应相同。溶液培养法可以用来判定某元素是否是必需元素，运用对照原则，将玉米幼苗随机分为两组，分别放在含镍和不含镍的培养液中培养，观察实验结果，对结果进行分析，得出结论。
答案：(2)①等量的缺镍的完全培养液乙 ②长势相似的玉米幼苗 ③相同的适宜 玉米幼苗的生长状况 (3)玉米幼苗生长正常 玉米幼苗不能正常生长 镍盐是植物生活所必需的无机盐 (4)向B瓶中添加镍盐，观察玉米幼苗能否恢复正常生长
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