第一单元 走近细胞和组成细胞的分子（教师用书）-【新高考方案】2025版高考生物Ⅰ一轮总复习

第一单元|走近细胞和组成细胞的分子 第1讲　走近细胞 【学习目标】　1.说明有些生物体只有一个细胞，而有的由很多细胞构成，这些细胞形态和功能多样，但都具有相似的基本结构；　 2.描述原核细胞与真核细胞的最大区别是原核细胞没有由核膜包被的细胞核；　 3.实验活动：使用显微镜观察各种细胞。 建构知识体系 　 主题研习(一)　细胞是生命活动的基本单位(基础·自学型) 1．细胞学说的建立过程、内容和意义 (1)建立过程(连线) (2)主要内容 ①细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成； ②细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用； ③新细胞是由老细胞分裂产生的。 (3)意义 细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。细胞学说对于生物学的发展具有重大的意义。 2．科学方法——归纳法 (1)定义：归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。 (2)类型 类型 特点及结论可信度 不完全 归纳法 考察了某类事物的部分对象，结论很可能是可信的，但存在例外的可能 完全 归纳法 考察了某类事物的所有对象，结论是真实可靠的 3．生命活动离不开细胞 (1)不同生物类型与细胞的关系 单细胞 生物 一个细胞就是一个个体，单个细胞能够独立完成生命活动 多细胞 生物 依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成复杂的生命活动 病毒 无细胞结构，必须寄生在活细胞中才能生活 (2)动植物生命活动的基础 生命活动 基础 各种生理活动 细胞代谢 生长发育 细胞增殖、分化 遗传与变异 细胞内基因的传递和变化 4．生命系统的结构层次 [微点判断] (1)(2023·广东卷)新细胞产生方式的发现是对细胞学说的修正。(√) (2)细胞学说从不同方面揭示了生物界的多样性和统一性。(×) (3)完全归纳法得出的结论是可信的，不完全归纳法得出的结论是不可信的。(×) (4)一株冷箭竹无系统层次，人体皮肤和迎春花的叶属于器官层次。(√) (5)单细胞生物在生命系统中只有细胞这一个结构层次。(×) 1．(2024·南昌一模)细胞学说的建立经历了一个漫长而曲折的过程，下列相关叙述错误的是(　 ) A．细胞学说的建立者主要是来自德国的科学家施莱登和施旺 B．“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”是对细胞学说的重要补充 C．显微镜的发明和应用为细胞学说的建立奠定了基础 D．原核、真核细胞都有细胞膜、细胞质等结构，这属于细胞学说所体现的细胞之间的统一性 解析：选D　原核、真核细胞都有细胞膜、细胞质等结构，这是真核细胞和原核细胞的统一性，不属于细胞学说所体现的细胞之间的统一性，D错误。 2．(2024·东营月考)北宋周敦颐在《爱莲说》中描写莲花“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”。下列有关叙述正确的是(　 ) A．莲花属于生命系统的组织层次 B．池塘中所有的鱼构成一个种群 C．池塘之中的淤泥不参与生命系统的组成 D．莲和池塘中的鱼具有的生命系统结构层次不完全相同 解析：选D　莲花属于生命系统的器官层次，A错误；池塘中不止有一种鱼，因此池塘中所有的鱼能构成多个种群，B错误；池塘之中的淤泥属于生态系统的非生物的成分，参与生命系统的组成，C错误；莲具有的生命系统的结构层次包括细胞→组织→器官→个体，池塘中的鱼具有的生命系统的结构层次有细胞→组织→器官→系统→个体，二者生命系统结构层次不完全相同，D正确。 3．(2024·营口模拟)2023年某些国家爆发了由猴痘病毒(一种含包膜的双链DNA病毒)感染引发的疫情。人感染该病毒后通常会出现发烧、头痛、皮疹等症状。84消毒液、75%酒精等家用消毒剂可以杀死猴痘病毒。下列相关叙述正确的是(　 ) A．猴痘病毒在体外环境可存活数月，说明病毒的生命活动与细胞无关 B．猴痘病毒和大肠杆菌同属于生命系统结构层次中的个体层次 C．猴痘病毒化学组成有核酸、蛋白质、脂质等 D．75%酒精可以杀死猴痘病毒的原因是酒精破坏了病毒蛋白的肽键 解析：选C　猴痘病毒的增殖过程必须在活细胞中进行，即生命活动离不开细胞，A错误；猴痘病毒没有细胞结构，不属于生命系统结构层次，大肠杆菌在生命系统结构层次中既属于个体层次，也属于细胞层次，B错误；根据题意可知，猴痘病毒的主要成分是核酸和蛋白质，包膜中还含有脂质，C正确；75%酒精可以杀死猴痘病毒的原因是酒精破坏了病毒蛋白的空间结构，未破坏蛋白质的肽键，D错误。 1．归纳总结细胞学说的2个“两” 两个 未涉及 ①未涉及原核细胞、真菌、病毒； ②未涉及生物或细胞间的差异性 两个 统一性 ①动、植物细胞的统一性； ②生物体结构的统一性 2.明辨生命系统结构层次的四个易误点 (1)并非所有生物都具有生命系统的各个层次，如植物无系统层次。 (2)生命系统的结构层次中可含“非生物成分”，如生态系统中的非生物环境。 (3)单细胞生物既属于细胞层次，又属于个体层次。 (4)病毒不能独立完成生命活动，不属于生命系统的结构层次。 3．病毒相关知识整合 主题研习(二)　细胞的多样性与统一性(深化·提能型)　　 |情|境|探|究| 识图并比较原核细胞与真核细胞。 (1)图1属于原核细胞，图2属于真核细胞。(填“原核细胞”或“真核细胞”) (2)图1代表的细胞与图2代表的细胞最主要的区别是图1代表的细胞内没有以核膜为界限的细胞核。 (3)图1代表的细胞与图2代表的细胞都具有相似的细胞膜、细胞质、核糖体以及和遗传有关的DNA。 (4)图1蓝细菌细胞中无图2细胞中的叶绿体，但也能进行光合作用的原因是其细胞中含有藻蓝素和叶绿素及光合作用所需的酶。 |认|知|生|成| 1．归纳原核细胞和真核细胞的七个差异 项目 原核细胞 真核细胞 根本区别 无真正的细胞核 有以核膜为界限的真正细胞核 细胞壁 主要成分为肽聚糖 植物细胞壁主要成分为纤维素和果胶，真菌细胞壁主要成分则为几丁质 细胞器 仅有核糖体 有核糖体、线粒体、高尔基体等多种细胞器 分裂方式 二分裂 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂 是否遵循孟 德尔遗传定律 不遵循 进行有性生殖生物的核基因遵循、质基因不遵循 变异类型 基因突变(广义上包括基因重组) 可发生基因突变、染色体变异及基因重组 DNA 存在形式 拟核：大型环状 质粒：小型环状 细胞核：染色质 细胞质：在线粒体、叶绿体中裸露存在 2.细胞多样性的两个原因 [典例]　丰富多彩的生物世界具有高度的统一性。以下对于原核细胞和真核细胞统一性的表述，不正确的是(　 ) A．细胞膜的基本支架是磷脂双分子层 B．DNA是它们的遗传物质 C．在核糖体上合成蛋白质 D．通过有丝分裂进行细胞增殖 [解析]　原核细胞和真核细胞细胞膜的基本支架都是磷脂双分子层，A正确；真核细胞和原核细胞都含有DNA和RNA，但以DNA作为遗传物质，B正确；真核细胞和原核细胞均在核糖体上合成蛋白质，C正确；真核生物的细胞增殖方式有有丝分裂、无丝分裂和减数分裂，原核生物如细菌，通过二分裂方式进行增殖，原核生物不能进行有丝分裂，D错误。 [答案]　D |认|知|生|成|　细胞统一性的五个表现 结构 都有细胞膜、细胞质、核糖体 组成 组成细胞的元素和化合物种类基本相同 遗传 遗传物质均为DNA，几乎所有生物共用一套遗传密码 增殖 都以细胞分裂的方式进行增殖 能量 一般都以ATP作为直接能源物质 1．(2023·海南高考)衣藻和大肠杆菌都是单细胞生物。下列有关二者的叙述，正确的是(　 ) A．都属于原核生物 B．都以DNA作为遗传物质 C．都具有叶绿体，都能进行光合作用 D．都具有线粒体，都能进行呼吸作用 解析：选B　衣藻属于真核生物，大肠杆菌属于原核生物，二者的遗传物质都是DNA，A错误，B正确；大肠杆菌既没有叶绿体，也没有线粒体，C、D错误。 2．(2024·长沙期末)有关下列5种生物之间共同特征的叙述，正确的是(　 ) ①烟草花叶病毒　 ②酵母菌　 ③硝化细菌　 ④蓝细菌　 ⑤烟草 A．①和②都是原核生物 B．①②③都有细胞结构，都是原核生物 C．②③④⑤都具细胞结构，且都有细胞壁 D．③④⑤都是原核、自养生物 解析：选C　烟草花叶病毒是病毒的一种，病毒没有细胞结构，酵母菌属于真核生物中的真菌，二者均不属于原核生物，A、B错误；酵母菌(真菌)、硝化细菌(细菌)、蓝细菌、烟草(植物)都属于细胞生物，均具有细胞结构，且都有细胞壁，C正确；烟草属于真核生物中的植物，D错误。 3．(2024·郑州一模)组成生物体的细胞虽然多种多样，但也具有统一性。下列对原核细胞和真核细胞统一性的叙述，错误的是(　 ) A．都能发生基因突变 B．都以ATP为直接能源物质 C．都经过转录和翻译合成蛋白质 D．都具有完全相同的细胞器 解析：选D　原核细胞和真核细胞都以DNA为遗传物质，都能发生基因突变，A正确。具有细胞结构的生物都能进行细胞呼吸，细胞呼吸可以产生ATP，为生命活动提供能量，所以原核细胞和真核细胞都以ATP为直接能源物质，B正确。原核细胞和真核细胞都有核糖体，都经过转录和翻译合成蛋白质，C正确。原核细胞中只含有核糖体1种细胞器；真核细胞含有核糖体、内质网等多种细胞器，所以原核细胞和真核细胞含有的细胞器不完全相同，D错误。 主题研习(三)　使用显微镜观察多种多样的细胞(实验·探究型) 1．掌握显微镜的使用方法 2．显微镜的成像特点和物像移动规律 (1)成像特点 (2)物像移动规律 (3)物像转动规律 3．“两步法”判断污物存在的位置 [思考探究] 针对下图，请思考下面的问题： (1)如何区分显微镜的目镜和物镜？ 提示：有螺纹的是物镜(③和④)，无螺纹的是目镜(①和②)。 (2)怎样调节显微镜使视野(图乙)中的叶肉细胞转为丙？ 提示：正确的调节顺序是：移动玻片标本→转动转换器→调节光圈→转动细准焦螺旋。 (3)使用显微镜时，视野中出现一半亮一半暗；观察花生切片标本材料时，一半清晰一半模糊不清，出现上述两种情况的可能原因分别是什么？ 提示：前者可能是反光镜的调节角度不对；后者可能由于花生切片厚薄不均匀造成的。 1．(2022·重庆高考)以蚕豆根尖为实验材料，在光学显微镜下不能观察到的是(　 ) A．中心体 B．染色体 C．细胞核 D．细胞壁 解析：选A　中心体属于亚显微结构，光学显微镜下无法观察到，A正确；用光学显微镜观察染色体时，利用碱性染料着色，便能够进行观察，B错误；细胞核体积较大，在显微镜下很容易找到，C错误；细胞壁位于细胞的最外面，具有保护、支持细胞的功能，在显微镜下很容易找到，D错误。 2．(2024·豫南九校联考)下列有关显微镜操作的说法，正确的是(　 ) A．若高倍镜下细胞质的流向是逆时针，则实际上细胞中细胞质的流向应是顺时针 B．要观察低倍镜下位于视野左下方的细胞，应将装片向右上方移动，再换用高倍镜 C．用显微镜的凹面镜反光，观察到的细胞数目更多，细胞更小 D．如果在低倍镜下看到的物像清晰，换用高倍镜后物像模糊，正确的操作是调节细准焦螺旋 解析：选D　若在显微镜下观察到细胞质逆时针方向流动，其实际情况也是逆时针方向流动，A错误；要将位于视野左下方的细胞移至视野中央，需向左下方移动装片，B错误；使用凹面镜反光，只是使视野变亮，细胞的数目和大小都不变，C错误。 3．(2024·华南师大附中调研)下列有关显微镜的叙述正确的是(　 ) A．①中的a、b表示目镜，镜头a的放大倍数大于镜头b B．若要放大②中c处的细胞，应将装片左移 C．③中放大的是物像的面积，其中X应为4 D．③中换用高倍物镜前应先提升镜筒，以免镜头压坏装片 解析：选B　①中a、b有螺纹，属于物镜，物镜的长短和放大倍数呈正比，因此，镜头a的放大倍数小于镜头b，A错误；显微镜视野中物像的移动方向与装片中实物的运动方向相反，所以要放大②中c处的细胞，应将装片左移，B正确；显微镜的放大倍数是指长度或宽度的放大倍数，而非面积的放大倍数，由于视野中充满细胞，放大后视野中的细胞数与放大倍数的平方呈反比，放大倍数为之前的4倍时，所观察到的细胞数目应为原先的1/16，所以X应为16×64＝1 024，C错误；在换用高倍物镜前无需提升镜筒，D错误。 [反思·收获] 放大倍数的变化与视野范围内细胞数量变化的规律 　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(2024年1月·河南高考适应性演练)(必修1 P12“拓展应用T2”P14“练习 T3”素材加工)甲型流感病毒和肺炎支原体都是引发急性呼吸道传染病的常见病原体。甲型流感病毒是单链RNA病毒，肺炎支原体是原核生物。下列叙述错误的是(　 ) A．甲型流感病毒和肺炎支原体的正常生命活动都离不开细胞 B．甲型流感病毒和肺炎支原体的遗传物质都集中在拟核区域 C．甲型流感病毒易发生变异可能导致原疫苗的保护效果减弱 D．肺炎支原体细胞膜上的蛋白质在侵染过程中发挥重要作用 解析：选B　甲型流感病毒需要寄生在宿主细胞中，利用宿主细胞中的物质生活和增殖；肺炎支原体是原核细胞，正常生命活动也离不开细胞，A正确。肺炎支原体是原核生物，遗传物质集中在拟核区域；甲型流感病毒没有细胞结构，故不存在拟核区域，B错误。甲型流感病毒是单链RNA病毒，易发生变异导致抗原成分发生一定的改变，因此原疫苗的保护效果减弱，C正确。肺炎支原体侵染过程中需要特异性识别的蛋白质分子，因此细胞膜上的蛋白质在侵染过程中发挥重要作用，D正确。 2. (必修1 P14“复习与提高二、T3”变式应用)用人工合成的脊髓灰质炎病毒感染小鼠的实验证明，人工合成的病毒能引发小鼠脊髓灰质炎，只是毒性比天然病毒小得多。下列有关叙述错误的是(　 ) A．病毒是一类没有细胞结构的特殊生物，离开了活细胞，病毒就无法进行生命活动 B．人工合成了脊髓灰质炎病毒，说明人工制造了生命 C．人工合成病毒有利于研制抵抗病毒的药物和疫苗，从而更好地为人类的健康服务 D．人工合成病毒的研究也可能会合成某些对人类有害的病毒，给人类带来灾难 解析：选B　生命系统最基本的结构层次是细胞，病毒没有细胞结构，不属于生命系统，因此人工合成了脊髓灰质炎病毒，并不能说明人工制造了生命，B错误。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修1 P11“旁栏思考”延伸思考)从命名分析，原核生物和真核生物进化上的联系是真核生物由原核生物进化而来。推测原核细胞和病毒出现的先后顺序及其依据：先出现原核细胞，后出现病毒，因为病毒必须寄生在活细胞中才能存活。 4．(必修1 P11“图1-6”解读分析)从细胞生命活动的角度分析，细胞都具有核糖体的原因是蛋白质是细胞生命活动的主要承担者，核糖体是合成蛋白质的场所。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．项圈藻是蓝细菌的一种，能进行光合作用。单个项圈藻的形状接近正球体，它通过分裂产生的子代互不脱离，经过多次分裂后，形状如项圈的集合，故名项圈藻。下列叙述正确的是(　 ) A．一个池塘里的全部蓝细菌构成一个种群 B．项圈藻的光合色素分布在类囊体薄膜上 C．形成“项圈集合”是细胞有丝分裂的结果 D．项圈藻分裂过程中会发生遗传物质的复制 解析：选D　池塘里不止有一种蓝细菌，因此一个池塘里的全部蓝细菌能构成多个种群，A错误；项圈藻属于原核生物，其光合色素分布在光合片层上，B错误；项圈藻属于原核生物，原核生物不能进行有丝分裂，C错误。 2．(2024·惠州模拟)研究人员在酿造厂没有光线和氧气、水温高达60 ℃的废水沟中发现了渣腐稀有杆菌，这种细菌能够直接吸收周围污水中放射性物质的能量，其体内的碳元素来自可溶解性CO2，氮元素来自周围的废水。下列关于渣腐稀有杆菌的叙述，错误的是(　 ) A．渣腐稀有杆菌属于生态系统成分中的生产者 B．渣腐稀有杆菌可能通过无氧呼吸分解有机物 C．渣腐稀有杆菌内酶的最适温度可能在60 ℃左右 D．渣腐稀有杆菌与绿藻都只含核糖体一种细胞器 解析：选D　渣腐稀有杆菌能利用废水中的能量将无机物合成有机物，说明其属于生态系统成分中的生产者，A正确；渣腐稀有杆菌生活在没有氧气的环境下，因此其可能通过无氧呼吸分解有机物，B正确；渣腐稀有杆菌生活在水温高达60 ℃的废水沟中，因此其细胞中有关酶的最适温度可能在60 ℃左右，C正确；渣腐稀有杆菌是原核生物，只有核糖体一种细胞器，绿藻是真核生物，含有多种细胞器，D错误。 3．(2024·南平模拟)如图是流感病毒侵染细胞过程示意图，①②表示过程，PB1-F2、NS1是流感病毒的辅助蛋白，NS1可减弱干扰素对病毒的抑制作用，有助于病毒逃脱免疫系统的攻击；PB1-F2引起线粒体凋亡，从而导致细胞凋亡。下列叙述错误的是(　 ) A．PB1-F2可加速流感病毒在机体中的扩散 B．流感病毒的核酸经过程①②完成自我复制 C．PB1-F2、NS1参与子代流感病毒的组成 D．阻断流感病毒与细胞膜上受体的结合可预防流感 解析：选C　PB1-F2引起线粒体凋亡，从而导致细胞凋亡，组装形成的新病毒可趁机在机体中扩散，A正确；①表示以RNA(－)为模板合成RNA(＋)；②表示以RNA(＋)为模板合成RNA(－)的过程，流感病毒的核酸经过程①②完成自我复制，B正确；据题图可知，PB1-F2、NS1不参与子代流感病毒的组成，C错误；流感病毒与细胞膜上的受体结合后侵入细胞，故阻断流感病毒与细胞膜上受体的结合可预防流感，D正确。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．细胞学说建立的过程是一个科学家探究、开拓、继承、修正和发展的过程，充满了耐人寻味的曲折。下列说法正确的是(　 ) A．英国科学家罗伯特·胡克最终建立了细胞学说 B．细胞学说揭示了生物的统一性和多样性 C．德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者 D．德国科学家魏尔肖对细胞学说的补充是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞” 解析：选D　英国科学家罗伯特·胡克是细胞的发现者和命名者，德国科学家施莱登和施旺是细胞学说的建立者，A、C错误；细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性，未揭示生物的多样性，B错误；德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”，D正确。 2．下列关于细胞的说法，正确的是(　 ) A．原核细胞和真核细胞均以DNA作为主要的遗传物质 B．细胞的多样性指不同细胞的结构完全不同 C．原核生物主要包括各种细菌，既有自养型也有异养型 D．哺乳动物成熟红细胞、高等植物成熟筛管细胞无细胞核，所以均属于原核细胞 解析：选C　原核细胞和真核细胞均以DNA作为遗传物质，A错误；细胞的多样性即不同细胞的结构不完全相同，B错误；原核生物主要包括各种细菌，既有自养型也有异养型，如硝化细菌为自养型细菌，结核分枝杆菌为异养型细菌，C正确；哺乳动物成熟红细胞、高等植物成熟筛管细胞均是由具有细胞核的未成熟细胞由于功能需求，导致细胞核等结构退化而发育来的，故均属于真核细胞，D错误。 3．(2024·贵阳一模)肺炎支原体感染叠加流感等多种病毒可能会加重感染者症状，如持续高热、恶心呕吐、意识障碍等。下列有关肺炎支原体和流感病毒的叙述正确的是(　 ) A．均是最基本的生命系统 B．蛋白质的合成场所均相同 C．遗传物质均是脱氧核苷酸 D．增殖方式均与噬菌体相似 解析：选B　流感病毒没有细胞结构，不属于生命系统，A错误；蛋白质的合成场所均相同，都是核糖体，B正确；肺炎支原体的遗传物质是DNA，流感病毒的遗传物质是RNA，C错误；肺炎支原体的增殖方式与噬菌体不相同，前者是二分裂，可自行增殖，后者必须在寄主体内复制增殖，D错误。 4．(2024·汕头期末)生物圈中存在着众多的单细胞生物，如支原体、大肠杆菌、颤蓝细菌、草履虫、衣藻等。下列关于上述单细胞生物的叙述，错误的是(　 ) A．单细胞生物既属于生命系统的细胞层次，又属于个体层次 B．大肠杆菌、颤蓝细菌属于原核生物，草履虫和衣藻属于真核生物 C．支原体属于原核生物，且具有细胞壁、细胞膜、细胞质和拟核 D．水体富营养化导致的水华可能与蓝细菌和衣藻等浮游生物大量繁殖有关 解析：选C　单细胞生物只由一个细胞构成，因此，单细胞生物既属于生命系统的细胞层次，又属于个体层次，A正确；大肠杆菌(细菌)、颤蓝细菌(蓝细菌)都属于原核生物，草履虫(原生动物)和衣藻(植物)都属于真核生物，B正确；支原体属于原核生物，但支原体没有细胞壁，C错误；水体富营养化(含大量的N、P等)导致水体中的蓝细菌和衣藻等浮游生物大量繁殖，从而导致水华，D正确。 5．(2024·天水一模)自然界的细胞具有统一性，不同细胞又具有多样性。下列有关说法正确的是(　 ) A．根据有无叶绿素可以区分自养生物和异养生物 B．人类细胞与鼠细胞融合实验支持了“细胞膜结构具有统一性”的观点 C．核糖体与线粒体是原核生物与真核生物共有的细胞器 D．不同生物细胞膜的功能复杂程度取决于膜蛋白的数量 解析：选B　自养生物可以分为光能自养生物和化能自养生物，化能自养生物(如硝化细菌)无叶绿素，A错误；人、鼠细胞融合实验验证了细胞膜结构的统一性以及细胞膜具有一定的流动性，B正确；原核细胞和真核细胞共有的细胞器是核糖体，C错误；不同生物细胞膜的功能复杂程度取决于膜蛋白的种类和数量，D错误。 6．(2024·宁德月考)某同学在归纳细菌、松树、松鼠的生命系统结构层次时，列出了如表内容，表中“√”表示具有，“×”表示不具有。下列对该同学归纳内容的分析，错误的是(　 ) 细胞 组织 器官 系统 个体 细菌 √ √ × × √ 松树 √ √ √ × √ 松鼠 √ √ √ √ √ A.对细菌的归纳有误，因为细菌的生命系统结构层次中没有组织这一层次 B．松鼠的细胞可以完成一定的生命活动，而其组织、器官、系统不能 C．在自然界中，生物个体都不是单独存在的，还有比表格概括更高的层次 D．细胞是最基本的生命系统，凡是具有生命系统的生物都有细胞这一层次 解析：选B　细菌属于单细胞生物，一个细胞就是一个个体，因此没有题表中组织、器官和系统这三个结构层次，A正确；生命系统的每个层次都能完成一定的生命活动，能完整地表现出生命活动的最基本生命系统是细胞，B错误；在自然界中，生物个体都不是单独存在的，还有比表格概括更高的层次，如种群、群落、生态系统等，C正确；细胞是最基本的生命系统，凡是具有生命系统的生物都有细胞这一层次，D正确。 7．(2024·武汉模拟)有科学家在海洋红树林中发现了一种长达9.66毫米的巨型单细胞生物，后经鉴定，该巨型单细胞生物为细菌。下列不能作为鉴定依据的是(　 ) A．没有以核膜为界限的细胞核 B．细胞膜外有一层细胞壁 C．只有唯一的细胞器核糖体 D．遗传物质为环状DNA分子 解析：选B　细菌属于原核生物，原核生物细胞与真核生物细胞相比，没有以核膜为界限的细胞核、细胞器只有核糖体一种，没有染色体，遗传物质为环状的DNA分子，这些可作为鉴定依据，A、C、D不符合题意；细胞膜外包裹着一层细胞壁的不一定是细菌，如真菌、植物细胞也有细胞壁，因此这不能作为鉴定依据，B符合题意。 8．(2024·襄阳模拟)丙型肝炎病毒(HCV)是一种单链＋RNA病毒(＋RNA作为翻译的模板合成多种病毒蛋白)，感染肝细胞可导致肝脏发生炎症。目前较为有效的治疗方案是将PSI-7977(一种核苷酸类似物)与干扰素、病毒唑联合使用进行治疗。下列叙述错误的是(　 ) A．HCV能将自身基因直接整合到肝细胞染色体上 B．HCV比T2噬菌体更容易发生基因突变 C．该病毒＋RNA含有与反密码子互补配对的碱基序列 D．PSI-7977治疗丙肝的机理可能是抑制RNA的合成 解析：选A　HCV是一种单链＋RNA病毒，不能将自身基因直接整合到肝细胞染色体(含DNA)上，A错误；HCV是单链RNA病毒，T2噬菌体是双链DNA病毒，单链RNA结构不稳定，因此HCV更容易发生基因突变，B正确；该病毒＋RNA可作为翻译的模板合成多种病毒蛋白，即具有mRNA的功能，含有与反密码子互补配对的碱基序列，C正确；PSI-7977是一种核苷酸类似物，治疗丙肝的机理可能是作为原料替代核苷酸参与RNA合成，进而抑制RNA的合成，D正确。 9．(2024·南阳模拟)阿奇霉素是一种抗生素，它可通过与细菌50S核糖体的亚单位结合及阻碍细菌转肽(肽的一部分和其他肽的一部分或氨基酸的交换转移反应)过程，从而抑制细菌蛋白质的合成。除细菌外，支原体、衣原体等也可以被阿奇霉素有效地抑制。下列相关叙述正确的是(　 ) A．支原体无细胞核，也无线粒体、核糖体等细胞器 B．细菌、支原体、衣原体的遗传物质都主要是DNA C．使用阿奇霉素时，细菌的基因转录过程仍能进行 D．人体患病毒性流感时，也宜服用阿奇霉素进行治疗 解析：选C　支原体是原核生物，其细胞中只有核糖体一种细胞器，A错误；细菌、支原体、衣原体都具有细胞结构，遗传物质都是DNA，B错误；阿奇霉素只影响翻译过程，因此使用阿奇霉素时，细菌的转录过程仍能进行，C正确；病毒性流感的病原体是流感病毒，病毒没有细胞结构，没有核糖体，所以阿奇霉素不能对病毒起作用，D错误。 10．(2024·重庆一模)细胞作为生命活动的基本单位，其结构和功能高度统一。下列有关叙述正确的是(　 ) ①卵细胞体积较大有利于和周围环境进行物质交换，为胚胎早期发育提供所需养料　②哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大，有利于提高气体交换效率　③小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有助于物质运输的能量供应　④哺乳动物成熟精子中细胞质较少，有利于精子运动 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：选B　细胞体积越大，其相对表面积越小，物质运输能力越低，①错误；哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大，有利于提高气体交换效率，②正确；线粒体是“动力车间”，小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有利于为物质运输提供能量，③正确；哺乳动物成熟精子中细胞质较少，体积小有利于精子运动，④正确。 11．(2024·洛阳一模)噬藻体是入侵蓝细菌的DNA病毒，其侵染细胞的方式与噬菌体侵染大肠杆菌相似。下列有关叙述，错误的是(　 ) A．噬藻体的蛋白质在蓝细菌的核糖体上合成 B．在防治蓝细菌类水华方面，噬藻体具有重要价值 C．噬藻体以自身DNA为模板，在宿主的细胞核中合成DNA D．噬藻体和蓝细菌的遗传物质的基本组成单位相同 解析：选C　噬藻体是病毒，利用蓝细菌中的核糖体、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的蛋白质合成，A正确；噬藻体感染蓝细菌，使其裂解死亡，所以噬藻体可以在一定程度上控制蓝细菌的数量，可以防治蓝细菌类水华，B正确；蓝细菌是原核生物，没有细胞核，噬藻体在蓝细菌的细胞质内合成DNA，C错误；噬菌体和蓝细菌的遗传物质都是DNA，基本组成单位都是脱氧核苷酸，D正确。 二、非选择题 12．(2024·阆中期中)据图回答下列相关问题。 (1)图甲～丁中属于原核生物的有________，乙在结构上不同于丁的显著特点是________________________。甲、乙、丙、丁细胞的统一性表现在都有______________________ (写两点即可)。 (2)图甲所示生物过量繁殖会引起“水华”，此生物是自养生物，因为细胞中含有______________和____________，能进行光合作用。 (3)从生命系统的结构层次来看，一个草履虫是__________________层次。 (4)光学显微镜是中学生常用的实验仪器，图戊中7 mm、0.5 mm表示物像观察清楚时物镜与载玻片之间的距离。请回答下列问题： ①在“观察花生子叶细胞里的脂肪”实验中，应先用图戊中________(填“A”或“B”)镜头观察。 ②图己是某同学用显微镜观察到的一个视野，向__________移动载玻片可使箭头所指细胞移至视野中央。 解析：(1)根据题图分析，图中属于原核生物的有甲、乙，乙在结构上不同于丁(草履虫)的显著特点是无以核膜为界限的细胞核。原核细胞(甲、乙)和真核细胞(丙、丁)的统一性表现在都有细胞膜、细胞质、核糖体、DNA。(2)图甲所示生物(蓝细菌)过量繁殖会引起“水华”，蓝细菌具有叶绿素和藻蓝素，可以进行光合作用，是自养生物。(3)从生命系统的结构层次来看，一个草履虫既属于细胞层次，又属于个体层次。(4)①在“观察花生子叶细胞里的脂肪”实验中，应先用低倍镜即图中A镜头观察。②根据显微镜的成像特点，要将物像移动到视野的中央，就应该按照“偏哪移哪”的原则进行移动。图中物像偏右，所以向右移动载玻片可使箭头所指细胞移至视野中央。 答案：(1)甲、乙　乙无以核膜为界限的细胞核　细胞膜、细胞质、核糖体、DNA(写两点即可)　 (2)藻蓝素　叶绿素　(3)细胞层次和个体　 (4)①A　②右 13．肺炎支原体(MP)是一种原核生物，其黏附于宿主细胞膜表面后可模仿宿主细胞膜结构，逃逸机体的免疫应答，引起慢性感染和无症状携带。如图为MP的结构示意图，请回答下列问题： (1)MP中含有RNA的细胞器是____(填序号)。 (2)广谱青霉素可抑制细菌的增殖，但MP对其并不敏感，推测青霉素对细菌的作用位点为______。作用于核糖体小亚基的四环素类抗生素可抑制MP和细菌的增殖，却不会抑制人体细胞的增殖，原因可能是____________________________________________________　 ________________________________________________________________________。 (3)MP与病毒在结构上最大的差别是__________________________________________。有学者认为，MP感染人体后，产生的抗体也会引发脑、肝、肾等脏器组织的损伤，人体抗体基因表达过程与MP中基因表达过程的不同之处在于___________________________。 解析：(1)MP中含有RNA的细胞器是④核糖体。(2)MP与细菌都是原核生物，区别在于MP无细胞壁，据此推测青霉素对细菌的作用位点为细胞壁。人是真核生物，作用于核糖体小亚基的四环素类抗生素可抑制MP和细菌的增殖，却不会抑制人体细胞的增殖，是因为真核细胞(人)和原核细胞(MP、细菌)的核糖体(小亚基)不同。(3)MP是原核生物，病毒是非细胞结构生物，二者结构上最大的区别是有无细胞结构(MP有细胞结构，而病毒无细胞结构)；真核生物转录主要在细胞核中进行，翻译主要在细胞质中进行，有时间和空间上的区分，原核生物无细胞核，可以边转录边翻译，即MP中是边转录边翻译，人体内是先转录后翻译。 答案：(1)④　(2)细胞壁　真核细胞(人)和原核细胞(MP、细菌)的核糖体(小亚基)不同　(3)有无细胞结构(MP有细胞结构，而病毒无细胞结构)　MP中是边转录边翻译，人体内是先转录后翻译 第2讲　细胞中的无机物、糖类和脂质 【学习目标】　1.指出水大约占细胞重量的2/ 3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用；　 2.举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关；　 3.概述糖类有多种类型，它们既是细胞的重要结构成分，又是生命活动的主要能源物质；　4.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用。 建构知识体系 　 主题研习(一)　细胞中的元素、化合物及无机物(基础·自学型) (一)组成细胞的元素和化合物 1．元素的来源、分类和存在形式 2．生物界和非生物界在元素方面的关系 3．组成细胞的化合物 (二) 细胞中的水和无机盐 1．细胞中的水 (1)水的性质 (2)细胞中水的存在形式和功能 2．细胞中的无机盐 [微点判断] (1)(2023·湖南卷)帝企鹅的核酸、多糖和蛋白质合成过程中都有水的产生。(√) (2)(2022·江苏卷)O、P、N大量参与组成线粒体的内膜。(√) (3)(2024·浙江1月选考)植物体内的水能降低酶促反应的活化能。(×) (4)(2021·天津卷)磷是组成藻类细胞的微量元素。(×) (5)(2020·江苏卷)无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成。(×) (6)与风干前相比，风干种子中结合水与自由水的比值高。(√) (7)水在常温下能够维持液体状态是由于水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成。(√) (8)Mg2＋参与构成叶绿体中的各种色素。(×) 题点(一)　细胞中的元素和化合物 1．(2024·南宁模拟)广泛存在于各种细胞中且含有大量元素N、P的化合物是(　 ) A．脂肪　　　　　　　　　 B．腺苷三磷酸 C．几丁质 D．纤维素 解析：选B　脂肪的组成元素为C、H、O；腺苷三磷酸即ATP，组成元素是C、H、O、N、P；几丁质由C、H、O、N四种元素组成；纤维素的组成元素是C、H、O。故选B。 2．(2024·广州期末)下图①～⑤表示某些化学元素所组成的化合物，下列相关叙述正确的是(　 ) A．若②是构成细胞膜的主要成分，则具有物种的特异性 B．若④存在于皮下等部位，则④这类物质只存在于动物细胞 C．若⑤为人体某种蛋白质，则①中可能含有硒元素 D．若⑥主要在人体肝脏和肌肉内合成，则③只存在于动物细胞 解析：选C　分析题图，②是由C、H、O、N、P五种元素组成，若②是构成细胞膜的主要成分，则为磷脂，其无物种的特异性，A错误；④由C、H、O组成，若④存在于皮下等部位，则④为脂肪，动植物细胞中均含有，B错误； 若⑤为人体某种蛋白质，则①为氨基酸，其R基中可能含有硒元素，C正确；⑥由C、H、O组成，若⑥主要在人体肝脏和肌肉内合成，则⑥为糖原，③为葡萄糖，而葡萄糖是动植物细胞共有的糖类，D错误。 题点(二)　细胞中的水和无机盐 3．(2024·泉州模拟)某研究机构报告称，水分子约占木星大气分子的0.25%，这个占比几乎是太阳的三倍，进一步为外星生命体存在的可能性提供了证据，这与水的性质和功能相关。下列有关叙述错误的是(　 ) A．水是一种良好的溶剂，几乎所有带极性基团的分子或带电离子都能溶解于水中 B．结合水能结合许多亲水大分子，干旱环境中植物的结合水/自由水比值升高 C．水是反应的原材料，ATP等生物大分子的水解反应需要水 D．自由水能运输营养物质和代谢废物，代谢旺盛的细胞自由水/结合水比值升高 解析：选C　水参与生物大分子的水解反应，是反应的原材料，但ATP不是生物大分子，C错误。 4．无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是(　 ) A．植物缺少Mg2＋会影响光合作用 B．HCO对体液pH起着重要的调节作用 C．血液中Ca2＋含量过高，人体易出现肌肉抽搐 D．适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症 解析：选C　Mg2＋是叶绿素的重要组成成分，植物缺少Mg2＋会影响光合作用，A正确；HCO对体液pH起着重要的调节作用，B正确；血液中Ca2＋含量过低，人体易出现肌肉抽搐，C错误；碘是组成甲状腺激素的重要元素，因此适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症，D正确。 5．适宜温度和光照下，在缺少某无机盐的“完全培养液”中培养水稻幼苗，植物叶片显出缺绿症状，当补充镁盐时，培养一段时间后，上述症状消失，下列有关叙述错误的是(　 ) A．补充镁盐后该幼苗叶肉细胞内NADPH的合成速率降低 B．该实验说明镁是构成水稻幼苗叶绿素分子的必需元素 C．该实验说明无机盐对于维持生物体的生命活动有重要意义 D．该实验的对照组可用含该无机盐的完全培养液培养植株 解析：选A　补充镁盐后有利于叶绿素的合成，叶绿素吸收光能，促进光反应中水的光解，因此该幼苗叶肉细胞内NADPH的合成速率升高，A错误。 1．判断化合物种类和功能的两种方法 (1)元素组成分析法 (2)特征元素提示法 2．水与细胞代谢的关系 (1)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 (2)水参与的生理过程归纳 3．对照法探究某元素是不是植物生长发育的必需元素 (1)实验设计思路 ①对照组：植物＋完全培养液→正常生长。 ②实验组： (2)注意事项 ①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 ②实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水作空白对照。 ③实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照(自身对照)，以增强说服力。 主题研习(二)　糖类、脂质的种类和作用(深化·提能型) 1．细胞中的糖类 [微提醒] (1)糖类的元素组成并不都是C、H、O，如几丁质中还有N。 (2)多糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的终产物是葡萄糖；糖氧化分解的终产物是CO2和H2O等。 2.细胞中的脂质 (1)脂质的种类和作用 脂肪 细胞内良好的储能物质；保温、缓冲和减压 磷脂 构成生物膜的重要成分(主要在内质网合成) 固醇 胆固醇 构成动物细胞膜的重要成分，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 促进人和动物肠道对钙和磷的吸收 (2) 细胞中糖类与脂质的关系 ①糖类在供应充足时，可以大量转化为脂肪。 ②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。 比较项目 糖类 脂质 元素组成 C、H、O(一般情况) C、H、O(N、P) 种类 单糖、二糖、多糖 脂肪、磷脂、固醇 合成 部位 淀粉：叶绿体 纤维素：高尔基体 糖原：主要是肝脏、肌肉 主要是内质网 生理 作用 ①主要的能源物质 ②构成细胞结构，如糖被、细胞壁 ③核酸的组成成分，如核糖、脱氧核糖 ①生物体的储能物质，如脂肪 ②构成细胞膜的重要成分，如磷脂 ③调节新陈代谢和生殖，如性激素 相同质量 的物质 分解情况 耗O2少，产H2O少，释放能量少 耗O2多，产H2O多，释放能量多 [典例]　(2024·粤北六校联考)糖类和脂质都是细胞的重要组成成分，其中糖类是细胞的主要能源物质，某些脂质则是细胞中重要的储能物质。下列有关叙述正确的是(　 ) A．真核细胞中的糖类分子有多种类型且都能为细胞提供能源 B．因构成多糖的单糖种类、数目和排列顺序不同，所以多糖功能不同 C．植物细胞中的磷脂、固醇和脂肪都是由C、H、O构成的 D．固醇类物质可参与细胞构成，又可作为细胞间的信号分子 [解析]　细胞中的糖类多种多样，其中五碳糖参与核苷酸的构成，不能为细胞提供能量，A错误；多糖大都是由葡萄糖脱水缩合形成的，多糖种类的不同是由单糖的数目及排列方式决定的，与单糖的排列顺序基本无关，B错误；磷脂由C、H、O、N、P构成，而固醇和脂肪是由C、H、O构成的，C错误；固醇分为胆固醇、维生素D和性激素等，胆固醇参与动物细胞膜的构成，性激素作为细胞间的信号分子调节细胞的代谢活动，D正确。 [答案]　D (二)糖类和脂质的转化及与能量代谢的关系 |情|境|探|究| 下表分析了同质量的脂肪和糖类在氧化分解时的差异，曲线图甲、乙是某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件均适宜的黑暗环境中培养，定期检查萌发种子(含幼苗)的脂肪、蔗糖、葡萄糖的含量和干重变化。 物质 各元素比例 氧化分解时 C O 耗氧量 释放能量 产生的水 脂肪 75% 13% 较多 较多 较多 糖类 44% 50% 较少 较少 较少 据以上材料分析回答有关问题： (1)1 g糖原氧化分解释放约17 kJ的能量，而1 g脂肪可以释放约39 kJ的能量。等量脂肪比糖类氧化分解释放能量多的原因是与糖类相比，等量的脂肪含C、H更多，氧化分解释放的能量多。 (2)相比于淀粉类作物种子，种植油料作物种子时要播种浅一些，原因是等质量的脂肪与糖类氧化分解时，脂肪需要的O2多。 (3)等量的脂肪比糖类含能量多，却不是生物体利用的主要能源物质，请说明原因。 提示：与糖类氧化相比，脂肪在细胞内的氧化速率慢，耗氧量大，此外，糖类在有氧和无氧条件下均可以进行分解。 (4)摄食大量含糖高的食物容易使人发胖，人一旦肥胖，减肥却相对较难。请分析其中的原因。 提示：糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；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。 (5)据图乙可知，导致种子萌发初期干重增加的主要元素是什么？请从脂肪和糖类的元素组成及比例角度分析其原因。 提示：主要元素是氧元素。原因是种子中的脂肪不断转变成糖类等，而糖类分子中氧的含量远高于脂肪。 |认|知|生|成| 种子形成和萌发过程中的相关物质变化 (1)糖类和脂质 种子类型 非油料作物种子 油料作物种子 (如小麦) (如大豆) 种子 形成时 可溶性糖(还原糖)→淀粉 糖类→脂肪 种子 萌发时 淀粉→可溶性糖(还原糖) 脂肪→甘油、脂肪酸→糖类 (2)干重和鲜重 种子形成时，光合作用产物的输入导致其干重增加。种子萌发时，吸收水分导致其鲜重增加，非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少，油料作物种子萌发初期干重有所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素)，然后再减少。 　　　　　　　　　　　　　　　　 题点(一)　糖类和脂质及其与人体健康 1．(2024·青岛调研)左旋肉碱能够促进脂肪水解的产物——脂肪酸穿过线粒体膜进行氧化供能，因此在运动时可以促进身体内脂肪的燃烧来提供能量，下列相关叙述错误的是(　 ) A．脂肪酸和葡萄糖的组成元素都是C、H、O，都能进入线粒体分解供能 B．线粒体的内膜上蛋白质的种类和数量多于外膜 C．人体细胞中的储能物质有脂肪、肝糖原和肌糖原 D．运动能够使左旋肉碱促进脂肪酸进入线粒体的速率增强 解析：选A　脂肪酸和葡萄糖的组成元素都是C、H、O，据题干信息，脂肪酸能进入线粒体分解供能，但是葡萄糖不能进入线粒体分解供能，A错误；线粒体内膜向内凹陷形成嵴，其膜上有与有氧呼吸有关的酶，因此其蛋白质的种类和数量多于外膜，B正确；据题干信息，运动时左旋肉碱可以促进身体内脂肪的燃烧，因此运动过程中，左旋肉碱促进脂肪酸进入线粒体的速率增强，D正确。 2．(2024·广州模拟)研究发现脂肪的过度堆积会使脂肪组织中维生素D的浓度降低且活性减弱。低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的甲状旁腺激素(PTH)和钙含量升高，从而刺激脂肪生成，抑制脂肪分解，加剧肥胖。在肥胖人群中，维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高。下列说法错误的是(　 ) A．维生素D和PTH都属于蛋白质类物质 B．维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关 C．在肥胖人群中，维生素D缺乏可能会引起糖尿病 D．低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖 解析：选A　维生素D是固醇类物质，A错误；由题意可知，低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的PTH和钙含量升高，从而刺激脂肪生成，抑制脂肪分解，加剧肥胖，在这一过程中维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关，因此，低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖，B、D正确；由题意可知，在肥胖人群中，维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高，故维生素D缺乏可能会引起糖尿病，C正确。 题点(二)　糖类和脂质的关系 3．如图是食物被人体消化吸收后，通过一系列代谢途径为人体提供营养的示意图。下列相关叙述错误的是(　 ) A．人小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖 B．人体内脂肪和糖类之间的转化程度有明显的差异 C．人成熟的红细胞能完成图中“”内的全部过程 D．细胞呼吸能为人体提供能量，也是物质代谢的枢纽 解析：选C　人小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，需要载体和能量，A正确；人体内脂肪和糖类之间的转化程度有明显的差异，糖类可以大量转化成脂肪，脂肪不能大量转化成糖类，B正确；题图中虚线框内的过程为葡萄糖经过有氧呼吸可最终转化为CO2和水，人成熟的红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，C错误；细胞呼吸能为人体提供能量，形成的中间产物能转化成其他物质，即细胞呼吸也是物质代谢的枢纽，D正确。 4．糖类和脂肪是人体的能源物质，随着运动强度的变化，脂肪与糖类的供能比例如图所示，下列有关叙述正确的是(　 ) A．脂肪和糖类是生命活动的主要承担者 B．细胞中糖类与脂肪能相互转化 C．中等运动强度时，脂肪和糖类的供能比例相同，消耗量也相同 D．运动强度越高，越有利于减肥 解析：选B　生命活动的主要承担者是蛋白质，A错误；分析曲线图可知，中等强度运动时，糖类和脂肪的供能比例相等，但由于等量的糖类与脂肪中，糖类储存的能量比脂肪少，所以消耗糖类的量多于脂肪，C错误；运动强度越高，脂肪供能比例越低，糖类供能比例越高，说明高强度运动不利于减肥，D错误。 主题研习(三)　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(实验·探究型) (一)三类有机物检测的原理和操作方法 1．还原糖的检测 (1)检测原理：还原糖中的醛基(—CHO)在加热条件下能将Cu(OH)2中的Cu2＋还原成Cu＋，从而生成砖红色的Cu2O沉淀。 (2)检测步骤 2．脂肪的检测 (1)检测原理： (2)检测步骤 3．蛋白质的检测 (1)检测原理 (2)检测步骤 (二)实验操作注意事项 1．检测还原糖时使用的斐林试剂要现配现用的原因：斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀。 2．在还原糖检测实验中，若待测组织样液中不含还原糖，加入斐林试剂水浴加热后出现的现象是呈蓝色，即Cu(OH)2自身的颜色。 3．检测蛋白质时，加入双缩脲试剂B液后，如果没有产生明显的紫色反应，可能的原因是加入的双缩脲试剂B液过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的Cu(OH)2产生蓝色絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察效果。 [思考探究] 1．蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？B液为什么不能过量？ 提示：蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成大量的Cu(OH)2蓝色沉淀，进而掩盖实验生成的紫色。 2．为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质？ 提示：斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液的大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可鉴定蛋白质。 3．现有两瓶没有标记的糖尿病患者(尿液中含有葡萄糖)和肾小球肾炎患者(尿液中含有蛋白质)的尿液样品，如何进行区分？ 提示： 用斐林试剂对两瓶尿样进行检测，水浴加热条件下，有砖红色沉淀生成的是糖尿病患者的尿样；另一瓶是肾小球肾炎患者的尿样。(或用双缩脲试剂来检测，有紫色产生的是肾小球肾炎患者的尿样，另一瓶是糖尿病患者的尿样。) 1．区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同四不同” 成分 相同 都含有NaOH和CuSO4两种成分，且NaOH溶液的质量浓度都为0.1 g/mL CuSO4 浓度 不同 斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的质量浓度分别为0.05 g/mL、0.01 g/mL 添加 顺序 不同 检测还原糖时，需将斐林试剂甲液和乙液等量混匀后立即使用；检测蛋白质时，先加双缩脲试剂A液再加双缩脲试剂B液 反应条 件不同 检测还原糖时，加入斐林试剂后需水浴加热；检测蛋白质时，加入双缩脲试剂后不需要加热 检测 原理 不同 斐林试剂检测还原糖的原理是新配制的斐林试剂中Cu2＋被还原糖还原成Cu＋，从而生成砖红色的Cu2O沉淀；双缩脲试剂检测蛋白质的原理是先加入双缩脲试剂A液营造碱性环境，在此环境中Cu2＋与肽键形成紫色络合物 2．实验成功的四个关键点 (1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验的颜色反应及观察效果。 (2)脂肪检测的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精的目的是洗去浮色。 (3)物质检测实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。 (4)实验中，在加相应试剂之前可留出部分组织样液，以便与反应后的样液颜色作对比，增强实验的说服力。 题点(一)　三类有机物的检测原理与基本操作 1．(2024·武汉模拟)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，是利用某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定颜色反应的原理。下列说法错误的是(　 ) A．梨匀浆与斐林试剂混合，水浴加热至50～65 ℃将出现砖红色沉淀 B．向鸡蛋清稀释液中加入双缩脲试剂，摇匀后样液呈现紫色 C．斐林试剂与双缩脲试剂都由NaOH溶液和CuSO4溶液组成，且使用方法也相同 D．花生子叶临时切片用苏丹Ⅲ染液染色，在显微镜下观察到橘黄色颗粒 解析：选C　斐林试剂与双缩脲试剂都由NaOH溶液和CuSO4溶液组成，但两者的使用方法不同：斐林试剂是甲、乙液混合后再使用，双缩脲试剂则是先向待检测材料加入A液摇匀后，再加入B液，C错误。 2．(2024·绵阳模拟)某生物兴趣小组在野外发现一种组织颜色为白色的不知名野果，该小组把这些野果带回实验室欲检测其中是否含有还原糖、脂肪和蛋白质，下列叙述正确的是(　 ) A．观察该野果细胞中的脂肪颗粒需要使用显微镜 B．若向该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的葡萄糖 C．进行蛋白质的检测时可用斐林试剂的甲液和乙液代替双缩脲试剂A液和B液，因为它们的成分相同 D．还原糖检测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 解析：选A　观察该野果细胞中的脂肪颗粒，属于细胞水平的研究，需要使用显微镜，A正确；向该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的还原糖，但不能确定是否含葡萄糖，B错误；双缩脲试剂和斐林试剂的成分虽然相同，但CuSO4溶液的质量浓度不同，不能用斐林试剂的乙液代替双缩脲试剂的B液，C错误；斐林试剂使用时需现用现配，不能长期放置，D错误。 题点(二)　与物质检测相关的科学探究 3．(2022·重庆高考)在一定条件下，斐林试剂可与葡萄糖反应生成砖红色沉淀，去除沉淀后的溶液蓝色变浅，测定其吸光值可用于计算葡萄糖含量。如表是用该方法检测不同样本的结果。下列叙述正确的是(　 ) 样本 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 吸光值 0.616 0.606 0.595 0.583 0.571 0.564 葡萄糖含量/ (mg/mL) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 A.斐林试剂与样本混合后立即生成砖红色沉淀 B．吸光值与样本的葡萄糖含量有关，与斐林试剂的用量无关 C．若某样本的吸光值为0.578，则其葡萄糖含量大于0.4 mg/mL D．在一定范围内葡萄糖含量越高，反应液去除沉淀后蓝色越浅 解析：选D　用斐林试剂检测还原糖时，斐林试剂与样本混合，在水浴加热的条件下，出现砖红色沉淀，A错误；吸光值与样本的葡萄糖含量和斐林试剂的用量均有关，B错误；由题表分析可知，吸光值越小，葡萄糖含量越高，若某样本的吸光值为0.578，则其葡萄糖含量为0.3～0.4 mg/mL，C错误；在一定范围内葡萄糖含量越高，生成的砖红色沉淀(氧化亚铜)越多，反应液去除沉淀后蓝色越浅，D正确。 4．玉米发芽过程中胚乳中的淀粉逐渐减少，为了验证淀粉逐渐减少是淀粉酶作用的结果，某同学设计了如下实验：在1～4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如图所示)，40 ℃温育30 min后，分别加入斐林试剂并60 ℃水浴加热，观察试管内颜色变化。试管4未出现预期结果，其他试管中结果符合预期。下列有关说法不正确的是(　 ) A．设置试管1主要目的是排除淀粉溶液中含有还原糖 B．试管2中应加入的X是发芽前玉米的提取液 C．预测试管3中的颜色变化是蓝色→砖红色 D．试管4未出现预期结果，则最可能的原因是淀粉已水解 解析：选D　设置试管1缓冲液＋淀粉溶液，经斐林试剂检测没有砖红色，主要目的是排除淀粉溶液中含有还原糖，A正确；试管3是发芽玉米提取液，根据实验目的，试管2中应加入的X是发芽前玉米的提取液，B正确；预测试管3中的颜色变化是蓝色(加入斐林试剂但还未加热)→砖红色(60℃水浴加热后)，C正确；淀粉水解会出现还原糖，故试管4未出现预期结果的原因，最可能是淀粉酶已经失活，不能催化淀粉水解，没有出现还原糖，D错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P20、21“楷体字”素材挖掘)水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间可以靠氢键相互作用在一起，氢键易于断裂和形成，水分子的上述结构特点决定了它具有多种功能。下列相关叙述错误的是(　 ) A．带有正、负电荷的分子或离子都易与极性水分子结合，因此，自由水是细胞内良好的溶剂 B．氢键的存在使水具有较高的比热容，对于维持生命系统的稳定性十分重要 C．水可以与细胞中的蛋白质、多糖等相结合，成为生物体的构成成分 D．自由水与结合水的比值相对稳定 解析：选D　细胞内自由水和结合水比值时刻处于动态变化中，这与细胞的代谢强度和所处环境有关，有利于生物体适应不同的环境，D错误。 2．(必修1 P26“楷体字”素材挖掘)反式脂肪又称反式脂肪酸，是一种不饱和脂肪酸。世界卫生组织发布报告：有超过50亿人的食物中含有工业生产的有害反式脂肪。下列相关说法错误的是(　 ) A．脂肪酸的“骨架”是一条由碳原子组成的长链 B．三分子脂肪酸与一分子甘油反应，生成生物大分子——三酰甘油 C．反式脂肪酸的长链中存在碳碳双键，需要时可以分解供能 D．生活采购时，应看配料表，尽量选择不含有反式脂肪酸的食品 解析：选B　三酰甘油不是大分子物质，B错误。 3．(必修1 P27“正文内容”迁移应用)研究表明，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。根据这一理论，以下说法或做法正确的是(　 ) A．糖尿病人因糖类代谢发生障碍，引起脂肪分解供能，其皮下脂肪一般会变薄 B．只要运动和多吃瘦肉类食物就可以减少脂肪的堆积，从而达到控制体重的目的 C．因为脂肪不能大量转化为糖类，所以糖尿病人不必限制脂肪的摄入量 D．糖类和脂肪之间可以相互转化，所以它们的组成元素和单体完全相同 解析：选A　糖尿病人因糖类代谢发生障碍，糖类随尿液排出体外，人体通过脂肪分解供能，其皮下脂肪一般会变薄，A正确；细胞内的糖类、脂肪和蛋白质在体内可以相互转化，不摄入脂肪的情况下，人体也可以通过物质转化形成脂肪，所以只运动和多吃瘦肉类食物不一定能减少脂肪的堆积，B错误；虽然脂肪不能大量转化为糖类，但过多摄入会造成脂肪在体内堆积，引发健康问题，所以糖尿病人也需要限制脂肪的摄入量，C错误；糖类一般由C、H、O组成，单体是葡萄糖等单糖，脂肪由甘油和脂肪酸构成，组成元素为C、H、O，D错误。 (二)科学思维“融会通” 4．(必修1 P16“思考·讨论”材料分析)玉米细胞干重中含量最多的元素是O，人体细胞干重中含量最多的元素是C。玉米细胞和人体细胞中含量最多的四种元素都是C、H、O、N。分析玉米细胞和人体细胞中的元素构成特点是组成人体细胞和玉米细胞的元素的种类基本相同，具有统一性；元素含量相差很大，具有差异性。 5．(必修1 P24“图2-3”延伸思考)淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，为什么它们在化学性质上有很大差距？ 提示：虽然三种多糖的基本单位都是葡萄糖，但是葡萄糖连接的方式、数量等不同，因此它们具有不同的化学性质。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·重庆模拟)很多运动员在运动时喝一大口水后会立马吐出来，这种现象在足球场上更为常见。就像用漱口水漱口一样，把水喝到嘴里然后吐出来，并不下咽。这种喝水方式有一个专业的名称是“碳水化合物漱口”。碳水化合物漱口所用溶液多为运动饮料或自行配制的溶液。下列说法错误的是(　 ) A．组成糖类的元素主要是C、H、O B．糖类是细胞的能源物质，所有糖类均可供能 C．高糖饮食容易引起肥胖，糖类在供应充足的情况下可以大量转化为脂肪 D．“碳水化合物漱口”可能是因为口腔中的受体接受刺激后，会激发与奖赏相关的大脑区域，提振人的情绪和精神 解析：选B　并不是所有糖类均可供能，如纤维素是植物细胞壁的组成成分，不能供能，B错误。 2．(2024·贵阳一模)尿糖试纸是用来检测尿糖情况的专用试纸，试纸将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶以及显色剂固定在纸条上，根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水和原子氧，以及原子氧可以将某种无色的化合物氧化成有色物质的原理，测定尿液中葡萄糖的相对含量。下列叙述正确的是(　 ) A．该尿糖试纸的检测原理与斐林试剂检测还原糖的原理相同 B．显色剂变色的原因是H2O2将无色化合物氧化为有色化合物 C．尿液中葡萄糖被葡萄糖氧化酶分解后会影响测量的准确性 D．使用尿糖试纸检测糖尿病患者的尿液一定会产生显色反应 解析：选D　由题意可知，该尿糖试纸的检测原理是最终由原子氧将某种无色的化合物氧化成有色的化合物，与斐林试剂检测还原糖的原理不相同，A错误；显色剂变色的原因是原子氧将无色化合物氧化为有色化合物，B错误；尿液中葡萄糖被葡萄糖氧化酶催化形成葡萄糖酸和过氧化氢，再进行下一步的反应，不影响测量结果，C错误；糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，使用尿糖试纸检测糖尿病患者的尿液一定会产生显色反应，D正确。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．(2023·北京高考)PET-CT是一种使用示踪剂的影像学检查方法。所用示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来，进入细胞后不易被代谢，可以反映细胞摄取能源物质的量。由此可知，这种示踪剂是一种改造过的(　 ) A．维生素 B．葡萄糖 C．氨基酸 D．核苷酸 解析：选B　分析题意可知，该示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来，应是糖类，且又知该物质进入细胞后不易被代谢，可以反映细胞摄取能源物质的量，则该物质应是被改造过的葡萄糖。B符合题意。 2．(2024·湘潭模拟)磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。下列有关磷的叙述，错误的是(　 ) A．磷是人骨细胞膜和牙齿细胞膜的重要成分 B．磷是人体所有细胞中DNA和RNA的成分 C．磷在ADP与ATP的转化中起着重要的作用 D．磷是细胞内许多化学反应的催化剂 解析：选D　磷脂除了含有C、H、O外，还含有P和N，是构成膜的主要成分，因此磷是人骨细胞膜和牙齿细胞膜的重要成分，A正确；DNA和RNA的组成元素是C、H、O、N、P，B正确；ADP和Pi结合生成ATP，ATP水解生成ADP和Pi，可见磷在ADP与ATP的转化中起着重要的作用，C正确；细胞内许多化学反应的催化剂是酶，大多数酶的化学本质是蛋白质，而蛋白质的组成成分中一般不含磷，D错误。 3．(2024年1月·吉林适应性演练)有机物分子参与生物体的结构组成，也参与生命活动的调节。下列叙述正确的是(　 ) A．糖类物质不参与细胞间的信息传递 B．固醇类物质不参与细胞结构的组成 C．基因的表达会受环境因素的影响 D．改变二硫键不影响蛋白质的空间结构 解析：选C　细胞膜上由糖类和蛋白质构成的糖蛋白，具有识别作用，能参与细胞间的信息传递，A错误；固醇包括胆固醇、性激素和维生素D，其中胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，B错误；基因的表达会受环境因素的影响，如植物由于光敏色素的存在，使得其能够感受到光照的变化，光照又能调节植物体内有关基因的表达，进而调节植物的生命活动，C正确；蛋白质中二硫键的断裂会导致其空间结构改变，进而使其功能改变，D错误。 4．(2024·重庆一模)科研人员在重庆三峡地区发现一种植物新物种，中国科学院武汉植物园和重庆自然博物馆、重庆五里坡国家级自然保护区联合发表并将其命名为——三峡白前。若想对其组织中的糖类、脂肪和蛋白质进行检测，有关实验操作步骤的叙述，正确的是(　 ) A．检测还原糖的斐林试剂与检测蛋白质的双缩脲试剂的成分不相同 B．用双缩脲试剂检测蛋白质时，需水浴加热2 min才能看到颜色变化 C．用斐林试剂检测还原糖时，在高倍镜下能看到橘黄色脂肪颗粒 D．在制作检测脂肪所需的装片时，利用苏丹Ⅲ染液染色后可用50%的酒精溶液洗去浮色 解析：选D　检测还原糖的斐林试剂与检测蛋白质的双缩脲试剂的成分相同，都是NaOH溶液和CuSO4溶液，A错误；用双缩脲试剂检测蛋白质时，不需要水浴加热，B错误；用斐林试剂检测还原糖时，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色(沉淀)，C错误；脂肪可用苏丹Ⅲ染液检测，制作装片时，利用苏丹Ⅲ染液染色后可用50%的酒精溶液洗去浮色，D正确。 5．(2024·榆林一模)当土壤中缺乏N、P等无机盐或水分时，植物根系会改变其生长模式，通过增加根系大小、增加根系密度、促进根系伸展等方式来吸收更多的水和其他养分，这就是植物根系的“觅食反应”。下列叙述正确的是(　 ) A．N是构成纤维素、蛋白质、核酸等大分子物质的基本元素 B．P参与根细胞中ATP、叶绿体等的合成，有利于根系生长 C．干旱环境中植物根系的“觅食反应”比湿润环境中的弱 D．“觅食反应”是植物对环境的一种适应，有助于植物获取资源 解析：选D　纤维素属于多糖，不含有N，A错误；根细胞中没有叶绿体，B错误；干旱环境中植物根系为了吸收更多的水分，“觅食反应”更强，C错误；“觅食反应”是植物对环境的一种适应，是长期进化的结果，有助于植物获取资源，D正确。 6．太空的失重环境会引起航天员骨无机盐的代谢紊乱，从而引起骨质疏松。天宫三号货运飞船需要给航天员输送必要的食物以保证航天员生命活动的正常进行。下列相关叙述正确的是(　 ) A．食物中含有的纤维素属于多糖，需经人体消化道分解为葡萄糖后，才能被吸收利用 B．食物中应富含钙等无机盐，同时适当补充鱼肝油，可在一定程度上预防骨质疏松 C．若航天员没有及时补充水分，脱水会造成其内环境渗透压升高，继而引起细胞吸水 D．若航天员没有及时进食，糖代谢发生障碍，供能不足时，脂肪会大量转化为糖类 解析：选B　食物中含有的纤维素属于多糖，但人体不能产生分解纤维素的酶，因此食物中的纤维素不能被人体消化吸收，A错误；食物中应富含钙等无机盐，同时适当补充鱼肝油，鱼肝油中富含维生素D，能够促进肠道对钙、磷的吸收，因而可在一定程度上预防骨质疏松，B正确；若航天员没有及时补充水分，脱水会造成其内环境渗透压升高，会刺激下丘脑细胞外液渗透压感受器，从而促进抗利尿激素的分泌，促进肾小管和集合管对原尿中水分的重吸收，从而调节内环境的渗透压平衡，不会引起细胞吸水，C错误；若航天员没有及时进食，糖代谢发生障碍，供能不足时，脂肪会转化为糖类，但并不是大量转化为糖类，D错误。 7．几丁质是广泛存在于自然界的一种多糖类物质，主要来源为甲壳类动物、昆虫的外骨骼以及某些真菌的细胞壁等。下列有关叙述错误的是(　 ) A．糖类是重要的能源物质，但不是都能为细胞的生命活动提供能量 B．纤维素、几丁质的组成元素相同，均可以简写为(CH2O) C．几丁质用途广泛，可用于废水处理、制作食品添加剂、制造人造皮肤等 D．几丁质被酶催化分解后，能为某些生物提供能量和营养 解析：选B　几丁质的元素组成含有N元素，不能简写为(CH2O)，B错误。 8．(2024年1月·甘肃高考适应性演练)作物种子贮藏过程中的损耗是影响粮食安全的重要因素，抑制作物种子的呼吸作用是减少损耗的有效手段。研究表明，作物种子呼吸速率与其含水量密切相关，如下图所示，下列叙述正确的是(　 ) A．种子含水量低时，呼吸速率微弱的原因是种子的自由水含量较少，细胞发生了质壁分离 B．种子含水量高时，呼吸速率增强的原因是种子的自由水含量增加，细胞代谢水平增强 C．种子含水量降至14%以下时，呼吸速率微弱的原因是种子的结合水含量较少，细胞线粒体损伤 D．种子含水量升至16%左右时，作物1种子较作物2种子更耐贮藏 解析：选B　种子含水量低时，呼吸速率微弱的原因是种子的自由水含量较少，细胞代谢缓慢，但细胞并未发生质壁分离，A错误；种子含水量高时，呼吸速率增强的原因是种子的自由水含量越高，细胞新陈代谢越旺盛，B正确；种子含水量降至14%以下时，呼吸速率微弱的原因是种子的结合水含量相对较少，细胞代谢较慢，C错误；种子含水量升至16%左右时，作物2种子呼吸速率较低，更耐贮藏，D错误。 9．(2024·铜陵模拟)合成生物学是生物科学的一个新兴分支学科，其研究成果有望破解人类面临的健康、能源、环境等诸多问题，比如为食品研发赋能：开发多种功能的替代蛋白、糖类和脂质等。下列有关蛋白质、糖类和脂质的叙述正确的是(　 ) A．脂肪分子中C、H的比例高，O的比例低，是细胞的主要能源物质 B．糖原和淀粉的功能不同是因为其单体的排列顺序不同 C．细胞中各种蛋白质的合成过程都需要核糖体和线粒体参与 D．细胞膜、细胞质、细胞核中均含有由糖类参与形成的化合物 解析：选D　脂肪是细胞的主要储能物质，细胞中的主要能源物质是糖类，A错误；组成糖原和淀粉的单体都是葡萄糖，二者的功能不同是因为其空间结构不同，B错误；原核细胞中只有核糖体没有线粒体，故不是所有蛋白质的合成都需要线粒体参与，C错误；细胞膜上有糖蛋白，细胞质和细胞核中都有RNA，RNA中有五碳糖，因此，细胞膜、细胞质、细胞核中均含有由糖类参与形成的化合物，D正确。 10．(2024·南昌模拟)采摘后的香蕉果实在自然成熟过程中，淀粉、葡萄糖的含量变化如图所示。将不同成熟阶段的果实去皮并研磨成匀浆后检测，下列叙述不正确的是(　 ) A．将第10 d的果实匀浆与碘液混合后不会出现蓝色反应 B．将第25 d的果实匀浆与双缩脲试剂混合后会出现紫色反应 C．若要鉴定第15 d的果实活细胞中是否含有脂肪，一定要用显微镜观察 D．将第15 d的果实匀浆与斐林试剂混合后需水浴加热才会出现砖红色沉淀 解析：选A　第10 d的果实匀浆淀粉含量较高，与碘液混合后会出现蓝色反应，A错误；第25 d的果实匀浆存在蛋白质(如酶)，与双缩脲试剂混合后会出现紫色反应，B正确；若要鉴定第15 d的果实活细胞中是否含有脂肪，需要制作临时装片，则需要用显微镜观察，C正确；第15 d的果实匀浆含还原糖，与斐林试剂混合后需水浴加热才会出现砖红色沉淀，D正确。 二、非选择题 11．花生种子中储藏的物质以脂肪(油)为主，并储藏在细胞的油体(植物细胞的一种细胞器)中。种子萌发时，脂肪水解成脂肪酸和甘油，其脂肪酸和甘油又分别在多种酶的催化作用下，形成葡萄糖，最后转变成蔗糖，并转运至胚轴，供给胚的生长和发育(如图)。请回答下列问题： (1)油料种子细胞中含量最多的化合物是________，花生种子中促进脂肪水解成脂肪酸和甘油的酶是________。 (2)油料种子萌发初期(真叶长出之前)，干重先增加、后减少，导致种子干重增加的主要元素是________(填“C”“N”或“O”)。真叶长出之后，干重增加，原因是____________________________。与萌发前相比，萌发中的花生种子细胞内，有机物种类________(填“增多”“不变”或“减少”)。 (3)实验证明，相同质量的脂肪彻底氧化分解所释放的能量比糖类多。在有氧呼吸过程中，释放能量最多的阶段是第三阶段。因此，相同质量的脂肪和糖类在化学元素含量上最主要的不同点是________________________________________。 (4)在脂肪储存和转变成蔗糖的过程中，先后依赖于油体、乙醛酸循环体、线粒体等多种细胞器。该实例可以说明，多种细胞器之间作用的特点是________________________。 解析：(1)种子细胞中含量最多的化合物是水。脂肪酶能促进脂肪水解成脂肪酸和甘油。(2)油料种子萌发初期(真叶长出之前)，干重先增加、后减少，其原因是萌发初期大量脂肪转变为蔗糖，蔗糖的氧元素含量高于脂肪，导致干重增加。真叶长出之后，幼苗通过光合作用制造有机物，使干重增加。与萌发前相比，萌发中的花生种子细胞内，由于细胞呼吸作用产生了一些中间产物，因此有机物种类增多。(3)相同质量的脂肪和糖类在化学元素含量上最主要的不同点是相同质量的脂肪中所含的氢元素比糖类的多。(4)题述实例可以说明，多种细胞器之间作用的特点是分工合作(或协调配合)。 答案：(1)水　脂肪酶　(2)O　真叶通过光合作用制造了有机物　增多　(3)相同质量的脂肪中所含的氢元素比糖类多　(4)分工合作(或协调配合) 12．草本、木本植物体内含有大量的纤维素，耐高温纤维素酶可以加速催化纤维素的水解，为酵母菌进行酒精发酵提供大量廉价原料。某研究小组将纤维素分解菌通过诱变和高温处理获得新菌株(甲)，制作出菌株甲培养基的滤液，进行了下列实验： 项目 试管A 试管B 步骤1 加入适量缓冲液 加入用①配制的菌株甲滤液 步骤2 在80 ℃条件下水浴保温30 min 步骤3 加入适量的②，80 ℃水浴保温10 min 步骤4 加入适量的③，60 ℃水浴加热 2 min，观察溶液颜色 (1)该实验小组的实验目的是______________________________________________。 (2)该实验步骤1～4中，①②③处加入的物质分别是________________、__________、__________。 (3)对该实验结果及结论作出预期：若________________________________________，则表明该纤维素酶能耐受80 ℃高温；若______________________________________________，则表明该纤维素酶不能耐受80 ℃高温。 (4)食草动物不能分泌纤维素酶，却能吸收大量糖类，主要原因是___________ _______________________________________________________________。 解析：(1)分析题意可知，本实验的目的是探究菌株甲分泌的纤维素酶能否耐受80 ℃高温。(2)试管A中加入了适量的缓冲液，那么试管B中应该加入等量的缓冲液配制的菌株甲滤液，因此①应该是等量的缓冲液；②应该是两个试管内都加入适量的纤维素液；纤维素本身是非还原糖，但是会被纤维素酶分解为还原糖，所以③应该是加入检测还原糖的斐林试剂。(3)斐林试剂本身是蓝色，试管A中未加入纤维素酶，所以没有还原糖生成，因此试管A溶液呈蓝色，若该纤维素酶能耐受80 ℃高温，能够将纤维素分解为还原糖，因此试管B溶液呈砖红色；若该纤维素酶不能耐受80 ℃高温，说明其不能够将纤维素分解为还原糖，因此试管B溶液呈现斐林试剂本身的颜色，即蓝色。(4)食草动物不能分泌纤维素酶，却能吸收大量糖类，主要原因是在食草动物肠道内的微生物分泌纤维素酶，将食物中的纤维素分解成可被吸收的小分子糖类(葡萄糖)。 答案：(1)探究菌株甲分泌的纤维素酶能否耐受80 ℃高温　(2)等量的缓冲液　纤维素液　斐林试剂　(3)试管A溶液呈蓝色(不呈砖红色)，试管B溶液呈砖红色　试管A和B溶液均呈蓝色(不呈砖红色)　(4)在食草动物肠道内的微生物分泌纤维素酶，将食物中的纤维素分解成可被吸收的小分子糖类(葡萄糖) 第3讲　蛋白质和核酸 【学习目标】　1.阐明蛋白质由氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成；　 2.概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子；　 3.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 建构知识体系　 主题研习(一)　蛋白质的结构和功能(深化·提能型)　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 (一)掌握组成蛋白质的氨基酸的元素、结构与种类 1．氨基酸的结构 (1)写出图中序号代表的结构名称 ①为氨基；②和④为R基；③为羧基。 (2)各种氨基酸共有的元素是C、H、O、N，其中半胱氨酸和甲硫氨酸还含有__S__元素，硒代半胱氨酸还含有__Se__元素。 (3)比较图中的氨基酸，写出氨基酸分子的结构通式。 2．氨基酸的结构特点 (1)组成蛋白质的氨基酸至少都含有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)。 (2)从位置上看组成蛋白质的氨基酸都有一个氨基(—NH2)和一个羧基(—COOH)连接在同一个碳原子上。 (3)各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。 3．氨基酸的种类 1．氨基酸的脱水缩合 (1)肽的名称确定：一条多肽链由几个氨基酸缩合而成就称为几肽。 (2)H2O中的H来自—COOH和—NH2，O来自—COOH。 (3)一条肽链上氨基数或羧基数的确定：一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基或羧基在R基上。 2．蛋白质的结构层次(以形成血红蛋白为例) 类型1　氨基酸脱水缩合基本规律相关计算 [例1]　如图为由A、B、C三条链共81个氨基酸构成的胰岛素原，需切除C链才能成为有活性的胰岛素。下列相关叙述错误的是(　 ) A．C链的切除需要消耗2分子的水 B．胰岛素原中至少含有1个游离的氨基 C．参与构成该蛋白质分子的氨基酸共有81个羧基 D．有活性的胰岛素分子中含有2条肽链、49个肽键 [解析]　由题图可知，C链分别以肽键与A、B链相连(30和31号氨基酸、60和61号氨基酸之间为肽键相连)，C链的切除需要消耗2分子的水，A正确；由题图可知，胰岛素原是一条肽链，所以至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，B正确；由题意分析可知，参与构成该蛋白质分子的氨基酸至少含有81个羧基，C错误；由题图分析可知，有活性的胰岛素分子是由51个氨基酸形成的2条肽链，形成的肽键数是49个，同时含有3个二硫键，D正确。 [答案]　C |认|知|生|成| 1．蛋白质中游离氨基或羧基数的计算 (1)至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数； (2)游离氨基或羧基数＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。 2．蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系 (1)肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数； (2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18(不考虑形成二硫键)。假设氨基酸数为m，氨基酸平均相对分子质量为a，则有如下关系： 肽链 数目 氨基 酸数 肽键 数目 脱去水 分子数 蛋白质相 对分子质量 氨基 数目 羧基 数目 1条 m m－1 m－1 am－18(m－1) 至少1个 至少1个 n条 m m－n m－n am－18(m－n) 至少n个 至少n个 提醒：①环状肽特点是肽键数与氨基酸数相同，即肽键的数目＝脱去的水分子的数目＝氨基酸的数目。 ②如果形成二硫键，需考虑每形成一个二硫键需去掉两个H。 类型2　利用“原子守恒”计算蛋白质(多肽)中的原子数 [例2]　经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一个二硫键(—S—S—)。已知该多肽是由下列氨基酸中的其中几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列关于该多肽的叙述错误的是(　 ) A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是苯丙氨酸、亮氨酸和天冬氨酸 B．该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5 C．该多肽形成过程中至少需要3种tRNA D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了56 [解析]　多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个S，所以水解产物中有2个半胱氨酸。题中每个氨基酸中都只有1个N，所以该多肽由三种氨基酸组成。根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸，A错误；该多肽形成过程中脱去3分子水、形成一个二硫键脱去2个氢，所以多肽中氧为8－3＝5(个)，氢为38－6－2＝30(个)，B正确；该多肽由3种氨基酸组成，形成过程中至少需要3种tRNA，C正确；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，相对分子质量减少18×3＋2＝56，D正确。 [答案]　A |认|知|生|成| 氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑R基，至少含有2个碳原子、2个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢原子和氧原子，但是碳原子、氮原子的数目不会减少。多肽中的相关原子数量关系如下： ①碳原子数＝氨基酸的个数×2＋R基上的碳原子数。 ②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2－二硫键数×2。 ③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。 ④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。 提醒：由于R基上的碳原子数不容易确定，且氢原子数较多，因此以氮原子数或氧原子数为突破口，计算氨基酸的分子式或氨基酸个数最为简便。 类型3　多肽中除去氨基酸的有关计算 [例3]　(2024·南阳五校联考)某多肽含20个氨基酸，其中天冬氨酸有4个，分别位于5、6、15、20位(如图所示)；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20肽至少含有22个肽键 B．该20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20肽多了4个 [解析]　由题图可知，该多肽是一条肽链，根据肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数，故20肽含有肽键数目应是19个，A错误；该20肽含游离的氨基或羧基数目＝肽链条数＋R基中含有的氨基或羧基数，则该肽链游离的氨基数目至少为1个，由于每个天冬氨酸R基上含有1个羧基且天冬氨酸个数为4个，所以该肽链游离的羧基数目至少为5个，B错误；肽酶X专门作用于天冬氨酸羧基端的肽键，完全作用后形成3条多肽链和1个氨基酸，则产生的多肽链中共含有19个氨基酸，C正确；肽酶Y专门作用于天冬氨酸氨基端的肽键，肽酶Y完全作用该多肽链后，共断开4个肽键，其中的第5位和第20位天冬氨酸会脱离肽链，每断开一个肽键消耗1分子水而增加1个氧原子，故增加4个氧原子，又因为第5位和第20位天冬氨酸的脱离(每个天冬氨酸中含有4个氧原子)，共减少8个氧原子，所以肽酶Y完全作用后产生的多肽中，氧原子数目比20肽少8－4＝4(个)，D错误。 [答案]　C |认|知|生|成| (1)若除去多肽内部的一个氨基酸，需水解掉两个肽键；若除去多肽一端的一个氨基酸，需水解掉1个肽键。 (2)每水解1个肽键，则需要1分子水参与，肽键数减少1个，生成物与原多肽相比氧原子增加1个，氢原子增加2个，氨基增加1个，羧基增加1个。 1．归纳总结蛋白质结构多样性与功能多样性的关系 2．实例分析蛋白质结构多样性与功能多样性的关系 名称 分布或来源 功能 绝大多数酶 细胞内或细胞外 催化作用 转运蛋白 生物膜 运输某些物质 某些激素 (如生长激素、 胰岛素) 由内分泌腺(细胞)合成分泌至内环境中 调节生命活动 抗体 由浆细胞合成并分泌至内环境中 免疫作用 细胞因子 由辅助性T细胞等合成并分泌至内环境中 促进B细胞及细胞毒性T细胞的增殖、分化 血红蛋白 红细胞内 主要运输O2 糖蛋白 细胞外表面 保护、润滑、识别等作用 结构蛋白 细胞膜、肌纤维等 构成细胞和生物体的成分 题点(一)　组成蛋白质的氨基酸的种类与结构 1．(2024·聊城期末)硒代半胱氨酸的结构与半胱氨酸类似，只是其中的硫原子被硒取代。下列相关叙述错误的是(　 ) A．硒代半胱氨酸的硒元素位于氨基酸的R基上 B．硒代半胱氨酸能与双缩脲试剂在常温下发生紫色反应 C．发生脱水缩合时，水中的氢既可来自硒代半胱氨酸的氨基也可来自其羧基 D．构成硒代半胱氨酸的元素是C、H、O、N、Se 解析：选B　氨基酸种类的不同在于R基的不同，硒元素位于硒代半胱氨酸的R基上，A正确；双缩脲试剂检测的是蛋白质中的肽键，硒代半胱氨酸没有肽键，不能与双缩脲试剂发生紫色反应，B错误；脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水，脱去的水分子中的氢来自一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基，故发生脱水缩合时，水中的氢既可来自硒代半胱氨酸的氨基也可来自其羧基，C正确；根据氨基酸通式及题干信息可知，构成硒代半胱氨酸的元素是C、H、O、N、Se，D正确。 2．(2024·黔东南州一模)氨基酸是构建生物机体的众多生物活性大分子的原料之一，是构建细胞、修复组织的基础材料，在生物体内具有重要的作用。下列关于氨基酸的叙述，错误的是(　 ) A．人体细胞不能合成亮氨酸，只能从食物中获得 B．氨基酸构成的大分子物质以碳链为骨架 C．翻译过程中，终止密码子一般不编码氨基酸 D．某些氨基酸是信息分子，以主动运输的方式释放 解析：选D　人体内的亮氨酸是必需氨基酸，自身细胞不能合成，只能从食物中获得，A正确；氨基酸参与构成的大分子物质以碳链为骨架，B正确；翻译过程中，终止密码子一般不编码氨基酸，C正确；某些氨基酸是信息分子，可作为神经递质，以胞吐的方式释放，D错误。 题点(二)　蛋白质的结构和功能 3．(2024年1月·甘肃高考适应性演练)手抓羊肉是西北地区餐桌上常见的美食，其味道鲜美，含有丰富的蛋白质。下列有关蛋白质的叙述，错误的是(　 ) A．煮熟后蛋白质变性，更容易被人体消化 B．蛋白质可分解成氨基酸被人体细胞吸收 C．人体细胞的生命活动主要由蛋白质承担 D．蛋白质的功能主要取决于氨基酸的种类 解析：选D　煮熟后蛋白质变性，此时蛋白质分子的空间结构变得伸展、松散，容易被蛋白酶水解，因此更容易被人体消化，A正确；蛋白质的基本单位是氨基酸，蛋白质可分解成氨基酸被人体细胞吸收，B正确；蛋白质是生命活动的主要承担者，具有催化、运输、免疫等功能，人体细胞的生命活动主要由蛋白质承担，C正确；蛋白质的结构决定其功能，蛋白的结构与氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链盘曲、折叠形成的空间结构等都有关，D错误。 4．(2023·海南高考)科学家将编码天然蜘蛛丝蛋白的基因导入家蚕，使其表达出一种特殊的复合纤维蛋白，该复合纤维蛋白的韧性优于天然蚕丝蛋白。下列有关该复合纤维蛋白的叙述，正确的是(　 ) A．该蛋白的基本组成单位与天然蜘蛛丝蛋白的不同 B．该蛋白的肽链由氨基酸通过肽键连接而成 C．该蛋白彻底水解的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 D．高温可改变该蛋白的化学组成，从而改变其韧性 解析：选B　该蛋白的基本组成单位是氨基酸，与天然蜘蛛丝蛋白的基本组成单位相同，A错误；氨基酸是组成蛋白质的基本单位，该蛋白的肽链由氨基酸经过脱水缩合反应形成的肽键连接而成，B正确；该蛋白彻底水解的产物为氨基酸，氨基酸不能与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，C错误；高温可改变该蛋白的空间结构，从而改变其韧性，但不会改变其化学组成，D错误。 题点(三)　与蛋白质有关的计算 5．血管紧张素原是血浆中的一种球蛋白。如图为血管紧张素原在①②作用位点被酶切后转变为血管紧张素Ⅰ、Ⅱ的示意图，图中氨基酸名称均为略写，如天冬氨酸略写为“天冬”。以下叙述不正确的是(　 ) A．血管紧张素原在加热后将失去其特定的功能 B．血管紧张素Ⅱ分子中有7个肽键 C．若将血管紧张素Ⅰ水解，能产生10种氨基酸 D．无论血管紧张素Ⅰ还是血管紧张素Ⅱ都至少含有一个氨基和一个羧基 解析：选C　血管紧张素原加热后，其特定的空间构象被破坏，从而导致变性，失去其特定的功能，A正确；血管紧张素Ⅱ(H2N—天冬—精—缬—酪—异亮—组—脯—苯丙—COOH)由8个氨基酸组成，含有7个肽键，B正确；根据题图可知，血管紧张素Ⅰ(H2N—天冬—精—缬—酪—异亮—组—脯—苯丙—组—亮—COOH)由10个氨基酸组成，但只有9种氨基酸，C错误；血管紧张素Ⅰ和血管紧张素Ⅱ都含有一条多肽链，都至少含有一个氨基和一个羧基，D正确。 6．(2024·宜宾模拟)下图为某蛋白质(含有110个氨基酸)天然状态与非折叠状态的转化条件，下列相关叙述错误的是(　 ) 　 A．此蛋白质由110个氨基酸脱水缩合而成，有109个肽键 B．此蛋白质分子至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基 C．用尿素处理时，蛋白质中的肽键断裂导致该蛋白生物活性丧失 D．此蛋白质的催化功能取决于其复杂的空间结构 解析：选C　分析题图可知，该蛋白质是一条含有110个氨基酸的肽链，脱水缩合形成的肽键数目＝氨基酸数目－肽链条数＝110－1＝109(个)，A正确；分析题图可知，此蛋白质含有一条肽链，在不考虑R基的情况下，至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基，分别位于肽链的两端，B正确；分析题图可知，尿素处理后，该蛋白质由天然状态转变成非折叠状态，二硫键断裂，空间结构发生改变，但肽键没有断裂，C错误；蛋白质功能的多样性是由其复杂多样的空间结构所决定的，D正确。 主题研习(二)　核酸的结构和功能及生物大分子(深化·提能型) 1．核酸的组成和结构 (1)核酸的结构层次 (2)DNA和RNA的组成成分 ①相同成分：含氮碱基A、G、C和磷酸。 ②不同成分 2．核酸的功能与分布 3．DNA分子的特性 多样性 构成DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序是极其多样的，所以DNA分子具有多样性(没有种类和空间结构多样性，注意与蛋白质多样性的原因进行区别) 特异性 每个DNA分子的4种脱氧核苷酸的比例和排列顺序是特定的， 其特定的脱氧核苷酸排列顺序代表了特定的遗传信息 4.生物大分子以碳链为骨架 (1) 组成多糖、蛋白质、核酸的基本单位分别是单糖、氨基酸、核苷酸，这些基本单位称为单体。生物大分子是由许多单体连接成的多聚体。 (2)碳是“生命的核心元素”的原因是生物大分子以碳链为基本骨架，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。 [例1]　(2024·海口模拟)由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示，下列叙述正确的是(　 ) A．若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸 B．在禽流感病毒、幽门螺杆菌体内b均为4种 C．若a为核糖，则由b构成的核酸在HIV中能携带遗传信息 D．若a为脱氧核糖，则由b构成的核酸完全水解，得到的化合物最多有8种 [解析]　若m为腺嘌呤，则b可能为腺嘌呤脱氧核苷酸，也可能为腺嘌呤核糖核苷酸，A错误；幽门螺杆菌同时含有DNA和RNA两种核酸，因此其体内b(核苷酸)有8种，B错误；若a为核糖，则由b构成的核酸为RNA，是HIV的遗传物质，C正确；若a为脱氧核糖，则b为脱氧核苷酸，由b构成的核酸(DNA)完全水解的产物最多有6种(磷酸、脱氧核糖、腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶)，D错误。 [答案]　C |认|知|生|成| 不同生物的核酸、核苷酸、碱基和五碳糖 [例2]　如图为C、H、O、N、P等元素构成大分子物质甲、乙、丙及结构丁的示意图。下列相关叙述错误的是(　 ) A．若图中物质甲能与碘液发生蓝色反应，则单体3为葡萄糖 B．若图中丁是核糖体，则单体1为氨基酸，单体2为核糖核苷酸 C．若图中丁能被碱性物质染成深色，则物质丙可控制物质乙的合成 D．物质甲、乙、丙为生物大分子，都有物种特异性 [解析]　若物质甲能与碘液发生蓝色反应，则其为淀粉，单体3为淀粉的组成单位——葡萄糖，A正确；若图中丁是核糖体，其由核酸和蛋白质构成，则单体1为氨基酸，单体2为核糖核苷酸，B正确；若图中丁能被碱性物质染成深色，则丁为染色体(质)，物质丙为DNA，物质乙为蛋白质，DNA可控制蛋白质的合成，C正确；若物质甲是多糖，则没有物种特异性，D错误。 [答案]　D |认|知|生|成|　蛋白质与核酸的相互关系 (1)DNA、RNA和蛋白质三者间的内在关系 (2)DNA、蛋白质和生物多样性的关系 题点(一)　核酸的结构、功能及其与蛋白质的关系 1．(2024·黄冈模拟)下列关于SARS病毒、乳酸菌、酵母菌和家兔体内核酸中的五碳糖、碱基、核苷酸的叙述，错误的是(　 ) A．乳酸菌细胞中的核酸有2种，碱基和核苷酸各有8种 B．SARS病毒的遗传物质中的五碳糖只有1种，碱基和核苷酸各有4种 C．酵母菌的遗传物质是DNA，其遗传物质中的碱基和核苷酸各有4种 D．家兔神经细胞中的核酸及五碳糖都有2种，其细胞核和细胞质中都有核酸分布 解析：选A　乳酸菌属于原核生物，其细胞中的核酸有2种，碱基有5种(A、T、U、C、G)，核苷酸有8种(4种核糖核苷酸和4种脱氧核苷酸)，A错误；SARS病毒的遗传物质是RNA，其五碳糖只有1种(核糖)，碱基(A、U、C、G)和核苷酸(4种核糖核苷酸)各有4种，B正确；酵母菌属于真核生物，其遗传物质是DNA，DNA中的碱基(A、T、C、G)和核苷酸(4种脱氧核苷酸)各有4种，C正确；家兔神经细胞中含有DNA和RNA，所以核酸及五碳糖都有2种，其细胞核和细胞质中都有核酸分布，D正确。 2．(2024·烟台期末)无论在细胞结构中还是在细胞的生命活动中，蛋白质常常与其他物质结合形成复合物来发挥作用。下列相关叙述错误的是(　 ) A．蛋白质与多糖结合形成的复合物可能具有信息传递作用 B．蛋白质与DNA结合形成的复合物可能存在于大肠杆菌中 C．脂质—蛋白质—脂质组成的三层复合物参与构成了几乎所有的生物膜 D．宿主细胞的RNA—蛋白质复合物中的蛋白质可能来自病毒 解析：选C　蛋白质和多糖结合形成糖蛋白，分布在细胞膜的外侧，可能具有信息交流的功能，A正确；大肠杆菌虽然不具有染色体，但是在DNA复制过程中，DNA聚合酶(蛋白质)与DNA结合可以形成复合物， B正确；生物膜主要是由磷脂分子层和蛋白质分子参与构成的，C错误；有些逆转录病毒侵染细胞的过程中，其逆转录酶(属于蛋白质)会进入宿主细胞参与逆转录过程，D正确。 3．生物体内某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示。其中X、Y代表元素，a、b、c是组成A、B、C三种生物大分子的单体，这三种单体的结构可用d或e表示。据图分析，下列叙述正确的是(　 ) A．人体细胞中单体a、b的结构可用d表示，人体中d的种类有4种 B．人体细胞内单体c的结构可用e表示，e的种类有21种 C．a、b是生物体内遗传信息的携带者，C是生命活动的主要承担者 D．A、B的多样性由d中的n充分体现，C的多样性由e中的R基充分体现 解析：选B　由题图分析可知，A是DNA，B是RNA，C是蛋白质，X是N元素和P元素，Y是N元素等；故a是脱氧核苷酸，b是核糖核苷酸，c是氨基酸，d是核苷酸，e是氨基酸，f是五碳糖，m是磷酸，n是含氮碱基。人体细胞含有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸，共有8种核苷酸(d)，A错误。在人体中，组成蛋白质的氨基酸有21种，B正确。核酸是生物体内遗传信息的携带者，而a、b是核酸的基本单位，C错误。DNA和RNA的多样性主要取决于核苷酸的排列顺序，而非含氮碱基的种类，蛋白质(C)的多样性与氨基酸(c)的种类、数目和排列顺序以及蛋白质的空间结构有关，D错误。 题点(二)　以碳链为骨架的生物大分子 4．(2023·全国乙卷改编)生物体内参与生命活动的生物大分子可由单体聚合而成。构成蛋白质等生物大分子的单体和连接键，以及检测生物大分子的试剂等信息如下表。根据表中信息，下列叙述错误的是(　 ) 单体 连接键 生物大分子 检测试剂或染色剂 葡萄糖 — ① — ② ③ 蛋白质 ④ ⑤ — 核酸 — A．①可以是淀粉或糖原 B．②是氨基酸，③是肽键，⑤是碱基 C．②和⑤都含有C、H、O、N元素 D．④可以是双缩脲试剂，与蛋白质反应呈紫色 解析：选B　淀粉、糖原均是生物大分子，均由葡萄糖聚合而成，A正确；蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子，连接两个氨基酸分子的化学键为肽键，核苷酸聚合形成核酸，故⑤是核苷酸，B错误；②和⑤分别是氨基酸、核苷酸，二者均含有C、H、O、N元素，C正确；可用双缩脲试剂检测蛋白质，与蛋白质反应呈紫色，D正确。 5．(2024·菏泽期中)如图表示有关生物大分子的简要概念图，下列叙述正确的是(　 ) A．若B为葡萄糖，则C在动物细胞中可能为糖原 B．若C为RNA，则B为核糖核苷酸，A为C、H、O、N C．若C具有信息传递、运输、催化等功能，则B为氨基酸 D．若B为脱氧核苷酸，则C只存在于线粒体、叶绿体、细胞核中 解析：选A　若B为葡萄糖，则C在动物细胞中可能为糖原，A正确；若C为RNA，则B为核糖核苷酸，A为C、H、O、N、P，B错误；若C具有信息传递、运输、催化等功能，则C为蛋白质或RNA，B为氨基酸或核糖核苷酸，C错误；若B为脱氧核苷酸，则C为DNA，DNA也可存在于原核细胞的拟核和细胞质中，D错误。 　　 [反思·收获] “三看”法判断细胞有关的物质或结构 　　 |考|教|衔|接|——教材隐性命题点发掘 (一)教材素材“深加工” 1．(必修1 P30“图2-11”分析应用)胰岛素分子有A、B两条链，A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸(如图所示)，图中的—S—S—是由两个—SH脱去两个H形成的。下列相关说法不正确的是(　 ) A．各种氨基酸之间的差异主要是其R基不同 B．构成胰岛素分子的氨基酸来自外界吸收和体内转化 C．胰岛素分子形成过程中相对分子质量减少882 D．如果蛋白质的空间结构改变，可能会影响蛋白质的功能 解析：选C　胰岛素形成过程中产生了49个肽键和3个二硫键，则形成过程中相对分子质量减少(51－2)×18＋6＝888，C错误。 2．(必修1 P33“科学史话”探究运用)继1965年人工合成结晶牛胰岛素和1982年人工合成酵母丙氨酸tRNA之后，我国又在人工合成淀粉方面取得了突破性进展，在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的合成。下列关于三种合成物质的叙述，错误的是(　 ) A．牛胰岛素由氨基酸脱水缩合而成，含有游离的氨基和羧基 B．酵母丙氨酸tRNA是一条核糖核苷酸链，碱基间不形成氢键 C．淀粉由葡萄糖脱水缩合而成，是植物体内的主要储能物质 D．三种物质都是以碳链为骨架的生物大分子，但组成元素不完全相同 解析：选B　牛胰岛素由氨基酸脱水缩合而成，由两条肽链构成，每条肽链的一端有一个游离的氨基，另一端有一个游离的羧基，A正确；tRNA分子中存在双链部位，该部位可进行碱基互补配对形成氢键，B错误；淀粉由葡萄糖脱水缩合而成，是植物体内的主要储能物质，C正确；三种物质都是以碳链为骨架的生物大分子，但组成元素不完全相同，淀粉组成元素为C、H、O，酵母丙氨酸tRNA组成元素为C、H、O、N、P，结晶牛胰岛素组成元素为C、H、O、N、S，D正确。 (二)科学思维“融会通” 3．(必修1 P32“与社会的联系”原理分析)熟鸡蛋更容易消化的原因是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。 4．(必修1 P32“图2-13及相应文字”思考)结合镰状细胞贫血的致病原理说明蛋白质结构与功能的关系：每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。 |应|用|创|新|——新情境问题的建模训练 1．(2024·长沙期末)二硫键异构酶(PDI)参与蛋白质氧化折叠形成二硫键的过程。通常PDI在哺乳动物细胞衰老组织中表达过量，敲除PDI能够延缓干细胞的衰老。PDI缺失会导致内质网向细胞核释放的H2O2量显著减少，进而下调与细胞衰老相关的SERPINE1基因的表达量。下列说法错误是(　 ) A．蛋白质氧化折叠形成二硫键的过程可能会产生H2O2 B．二硫键可以在一条肽链内部形成，也可以形成于不同肽链之间 C．PDI可以通过减少H2O2含量来影响SERPINE1基因的表达，进而延缓细胞的衰老 D．阻断H2O2向细胞核的运输过程，可作为抗衰老药物研究的一种思路 解析：选C　结合题干“二硫键异构酶(PDI)参与蛋白质氧化折叠形成二硫键的过程”“PDI缺失会导致内质网向细胞核释放的H2O2量显著减少”推测蛋白质氧化折叠形成二硫键的过程可能会产生H2O2，A正确；二硫键可以在一条肽链内部形成，也可以形成于不同肽链之间，B正确；结合题干，通常PDI在哺乳动物细胞衰老组织中表达过量，敲除PDI能够延缓干细胞的衰老，故PDI可以通过增加H2O2含量来影响SERPINE1基因的表达，进而促进细胞的衰老，C错误；PDI缺失会导致内质网向细胞核释放的H2O2量显著减少，进而下调与细胞衰老相关的SERPINE1基因的表达量，故阻断H2O2向细胞核的运输过程，可作为抗衰老药物研究的一种思路，D正确。 2．(2024·福州模拟)多肽链必须折叠成具有独特三维结构的蛋白质才能发挥功能。肽链离开核糖体几分钟后才能被折叠，若在这期间被氧化，将会影响其后续的折叠。Hsp60伴侣蛋白GroEL及其辅因子GroES能帮助活细胞内已被氧化的多肽链进行折叠，CnoX是一种与GroEL结合的蛋白质，参与该过程。如图为大肠杆菌中某多肽链的折叠过程。下列分析错误的是(　 ) A．多肽链的折叠发生在大肠杆菌的细胞质中 B．CnoX与多肽链形成二硫键，能防止多肽链被氧化 C．GroES与GroEL的结合引发CnoX的释放和多肽链的折叠 D．CnoX、GroES在与GroEL结合时可能存在竞争关系 解析：选B　由图可知，已氧化的多肽链与CnoX之间形成二硫键后，二硫键断裂，已氧化的多肽链去氧化，B错误。 [课时跟踪检测] 一、选择题 1．在生物体内合成氨基酸时，硒(Se)取代丝氨酸(C3H7O3N)R基团上羟基(—OH)中的氧原子，形成的氨基酸叫作硒代半胱氨酸。硒代半胱氨酸参与形成的蛋白质称为硒蛋白。下列说法错误的是(　 ) A．硒蛋白可能具有催化作用 B．硒蛋白与双缩脲试剂反应呈紫色 C．硒代半胱氨酸的R基团为—CH3 D．硒代半胱氨酸为非必需氨基酸 解析：选C　绝大多数酶的化学本质是蛋白质，所以硒蛋白可能具有催化作用，A正确；硒蛋白含有肽键，能与双缩脲试剂反应呈紫色，B正确；硒代半胱氨酸的R基团为—CH2—SeH，C错误；丝氨酸为非必需氨基酸，硒(Se)取代丝氨酸(C3H7O3N)R基团上羟基(—OH)中的氧原子形成硒代半胱氨酸，说明硒代半胱氨酸为非必需氨基酸，D正确。 2．蛋白质与核酸一直是科学家研究的热点领域之一。下列相关叙述错误的是(　 ) A．细胞质基质、线粒体、叶绿体和细胞核中均有蛋白质和核酸 B．细胞中的遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA C．蛋白质的合成需要mRNA、rRNA及tRNA三种核糖核酸参与 D．氨基酸合成蛋白质会产生水，核苷酸合成核酸不产生水 解析：选D　氨基酸合成蛋白质会发生脱水缩合反应，有水生成，核苷酸合成核酸也属于脱水缩合过程，产生水，D错误。 3．(2024年1月·贵州高考适应性演练)鸡枞菌是贵州省常见的珍稀菌种。对鸡枞菌中蛋白质的氨基酸种类进行分析，测得所含的氨基酸有16种(甲硫氨酸只存在于菌盖)。下列叙述正确的是(　 ) A．鸡枞菌的蛋白质发生变性可使肽键断裂 B．鸡枞菌含组成人体蛋白质的全部氨基酸 C．鸡枞菌的菌柄与菌盖蛋白质的种类相同 D．鸡枞菌的多肽链的合成场所位于核糖体 解析：选D　蛋白质变性时空间结构改变，而肽键没有断裂，A错误；鸡枞菌中测得所含的氨基酸仅有16种，而组成人体的氨基酸有21种，B错误；由题可知，组成蛋白质的甲硫氨酸只存在于菌盖，因此鸡枞菌的菌柄与菌盖蛋白质的种类不完全相同，C错误；多肽链的合成场所位于核糖体，D正确。 4．(2024·襄阳模拟)蛋白质在人体大脑发育、骨骼生长等过程中发挥着重要作用。适当增加蛋白质的摄入，有利于青少年提高免疫力，增长肌肉和身高。下列有关叙述错误的是(　 ) A．蛋白质在细胞有机物组成中是含量最多的化合物 B．蛋白质作为直接能源物质可提高肌肉细胞的收缩力 C．蛋白质的长期缺乏会导致机体对疾病的免疫力减弱 D．食物蛋白的营养价值主要取决于必需氨基酸的种类和含量 解析：选B　蛋白质是细胞中含量最多的有机化合物，A正确；细胞中的直接能源物质是ATP，B错误；适当增加蛋白质的摄入，有利于青少年提高免疫力，说明蛋白质的长期缺乏会导致机体对疾病的免疫力减弱，C正确；人体不能合成必需氨基酸，需要从食物中摄取，故食物中蛋白质的营养价值主要取决于必需氨基酸的种类和含量，D正确。 5．人的血红蛋白是由一个珠蛋白分子结合4个血红素构成的，珠蛋白分子包括4条链：2条α链，每条链由141个氨基酸构成；2条R链，每条链由146个氨基酸构成。每条链中含有一个血红素，每个血红素中心有一个亚铁离子，每个亚铁离子能携带一个氧分子。但亚铁离子与一氧化碳的亲和力更高，即使在分压很低的情况下，一氧化碳也能取代氧与血红蛋白结合。下列叙述正确的是(　 ) A．血红蛋白的合成由附着型核糖体完成 B．血红蛋白的α链在合成过程中，至少产生145个水分子 C．只要环境中存在氧气，血红蛋白就能运输氧 D．每个血红蛋白最多携带4个氧分子 解析：选D　血红蛋白属于胞内蛋白，其合成由游离型核糖体完成，A错误；由于血红蛋白的每条α链都是由141个氨基酸构成，所以每条α链在合成过程中，至少产生140个水分子，B错误；由于亚铁离子与一氧化碳的亲和力更高，即使在分压很低的情况下，一氧化碳也能取代氧与血红蛋白结合，所以即使环境中存在氧气，血红蛋白也不一定能运输氧，C错误；人的血红蛋白是由一个珠蛋白分子结合4个血红素构成的，每个血红素中心有一个亚铁离子，而每个亚铁离子只能携带一个氧分子，所以每个血红蛋白最多携带4个氧分子，D正确。 6．(2024·广东六校联考)如图是构成核酸的两种核苷酸及它们形成的核苷酸链(N表示某种碱基)。下列有关叙述正确的是(　 ) A．动物细胞的核酸中碱基种类有8种 B．若丙中N为T，则丙的基本组成单位是乙 C．若丙中N为U，则不可储存遗传信息 D．颤蓝细菌的遗传信息储存在甲的排列顺序中 解析：选D　动物细胞内含有DNA和RNA两种核酸，DNA和RNA中碱基种类共有5种(A、T、C、G、U)，A错误；若丙中N为T，则该链属于DNA链，DNA的基本组成单位是甲(脱氧核苷酸)，B错误；若丙中N为U，则该链属于RNA链，RNA链也可储存遗传信息，如HIV的遗传信息储存于其RNA分子中，C错误；颤蓝细菌的遗传物质为DNA，DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序储存着遗传信息，D正确。 7．多聚体是由许多相同或相似的基本单位组成的生物大分子，如图表示细胞利用基本单位合成生物大分子的示意图，下列说法正确的是(　 ) A．若该生物大分子的基本单位中含有胸腺嘧啶，则该生物大分子是DNA B．若该生物大分子具有催化作用，则该生物大分子一定是蛋白质 C．若该生物大分子的基本单位中含有尿嘧啶，则该生物大分子是原核生物的遗传物质 D．若该生物大分子是糖原，则该生物大分子是动植物细胞内的储能物质 解析：选A　胸腺嘧啶是DNA特有的碱基，若该生物大分子的基本单位(核苷酸)中含有胸腺嘧啶，则该生物大分子一定是DNA，A正确；若该生物大分子具有催化作用，则该生物大分子是酶，酶可以是蛋白质或RNA，B错误；若该生物大分子的基本单位中含有尿嘧啶，则该生物大分子是RNA，而原核生物的遗传物质是DNA，C错误；糖原是动物细胞中特有的多糖，若该生物大分子是糖原，则该生物大分子是动物细胞内的储能物质，D错误。 8．科研人员给小鼠饲喂13C标记的葡萄糖或者果糖，1分钟后检 测部分氨基酸分子中13C的相对含量，结果如图所示。下列叙述错误的是(　 ) A．结果表明天冬氨酸和丝氨酸是小鼠的必需氨基酸 B．天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸的区别在于R基团 C．单糖转变为氨基酸的过程中会添加含N的基团 D．相比于葡萄糖，果糖转变为氨基酸的速度更快 解析：选A　从图中可知，天冬氨酸和丝氨酸可以在小鼠体内由果糖转化而来，属于小鼠的非必需氨基酸，A错误；各种氨基酸的区别在于R基团的不同，B正确；结合题干信息，葡萄糖和果糖的基本组成元素是C、H、O，氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N，单糖转变为氨基酸的过程中会添加含N的基团，C正确；由图可知，1分钟内葡萄糖没有转化成天冬氨酸和丝氨酸，而果糖转化成了天冬氨酸和丝氨酸，且1分钟内果糖转化成谷氨酸的量更多，所以果糖转变为氨基酸的速度更快，D正确。 9．(2024·广州模拟)糖类能与蛋白质结合形成糖蛋白、与脂质结合形成糖脂，该过程称为糖基化。有研究发现，糖类还能与细胞中的RNA结合形成glycoRNA。下列叙述错误的是(　 ) A．多糖结合RNA形成glycoRNA的过程需要酶的催化 B．glycoRNA的基本骨架是碳原子构成的长链 C．RNA与glycoRNA在元素组成上存在差异 D．多糖可以分布于细胞膜，也可以分布于细胞质 解析：选C　多糖结合RNA形成glycoRNA的过程需要酶的催化形成相应的化学键，A正确；多糖、RNA等生物大分子的基本骨架是碳链，则两者结合形成的glycoRNA的基本骨架是碳原子构成的长链，B正确；glycoRNA是由多糖和RNA结合形成的，元素组成为C、H、O、N、P，RNA的元素组成也是C、H、O、N、P，C错误；多糖可以分布于细胞膜，如与蛋白质结合形成糖蛋白，也可以分布于细胞质，D正确。 10．(2024·潍坊一模)胶原是哺乳动物体内含量最多的一类蛋白质，约占蛋白质总量的1/4。它由三条肽链拧成，肽链间有二硫键，部分区域呈螺旋形。如图是前胶原在两种前胶原酶的作用下形成胶原的示意图。下列选项错误的是(　 ) A．胶原至少含有3个游离的—COOH B．N-前胶原酶作用位点为端肽氨基端的肽键 C．肽链间二硫键最可能在光面内质网中形成 D．胶原蛋白用双缩脲试剂处理，无需加热即会有紫色出现 解析：选C　1条肽链至少含1个游离的羧基(—COOH)，胶原含3条肽链，至少含有3个游离的羧基(—COOH)，A正确；由图可知，图示左侧为氨基端，右侧为羧基端，N-前胶原酶作用位点为端肽氨基端的肽键，B正确；肽链间二硫键最可能在粗面内质网中形成，C错误；蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，胶原蛋白是蛋白质，用双缩脲试剂处理，无需加热即会有紫色出现，D正确。 二、非选择题 11．如图甲所示的分子结构式为某种核苷酸，已知左上角虚线框中表示的结构为碱基腺嘌呤；图乙是某核苷酸链示意图。据图回答相关问题： 　 (1)图甲中核苷酸的生物学名称是__________________________，它____________(填“是”或“不是”)构成图乙物质的原料。 (2)豌豆的叶肉细胞中，含有的碱基有A、G、C、T、U 5种，那么由A、G、C、U 4种碱基参与构成的核苷酸共有____________种。 (3)④代表________________________；与另一种核酸相比，图乙结构中特有的碱基名称是______________(中文名称)，特有的五碳糖是__________(填“核糖”或“脱氧核糖”)。 (4)核酸是________________的携带者，在生物体的________、变异和蛋白质的合成中有重要作用。 (5)DNA具有多样性的原因：脱氧核苷酸的________成千上万，脱氧核苷酸的____________千变万化。 解析：(1)图甲中碱基为腺嘌呤，五碳糖为核糖，故该核苷酸为腺嘌呤核糖核苷酸。图乙中含有碱基T，故为DNA单链片段，由脱氧核苷酸构成，因此甲不是构成乙的原料。(2)豌豆的叶肉细胞中既含有DNA，又含有RNA，由于A、G、C在DNA和RNA中都含有，都可构成2种核苷酸，而U只存在于RNA中，只能构成1种核苷酸，故由A、G、C、U 4种碱基参与构成的核苷酸共有7种。(3)据图乙可知，④是由一分子胞嘧啶、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成的胞嘧啶脱氧核苷酸，⑤为一条DNA单链片段，另一种核酸为RNA，故DNA中特有的碱基为胸腺嘧啶，特有的五碳糖是脱氧核糖。(4)(5)略。 答案：(1)腺嘌呤核糖核苷酸　不是　(2)7　 (3)胞嘧啶脱氧核苷酸　胸腺嘧啶　脱氧核糖　(4)遗传信息　遗传　(5)数量　排列顺序 12．蛋白质结构与功能的研究是理解生命活动的基础。回答下列与蛋白质相关的问题。 (1)人体内胰岛素的生物合成需要经历前胰岛素原→胰岛素原→胰岛素的过程，为上述过程提供能量的细胞器是____________，核糖体以________为模板合成前胰岛素原，胰岛素是通过________ 方式分泌到细胞外。 (2)胰岛素与_______试剂发生作用，产生紫色反应。 (3)氨基酸的氨基与DNFB试剂结合后，能产生独特的黄色荧光，胰岛素与DNFB结合后再用盐酸完全水解，发现每个胰岛素分子中只有一个甘氨酸和一个苯丙氨酸被DNFB标记了：实验结果说明____________________________________________________。分别用胰蛋白酶和木瓜蛋白酶处理胰岛素，产生的多肽种类不同，说明不同蛋白酶的专一性不仅体现在只能催化蛋白质或多肽水解，还体现在能识别________________形成的肽键。 (4)中国科学家率先用人工方法合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素，我国科学家发现：将A、B两条肽链分开，胰岛素失去活性；将分别合成的A、B链在适宜条件下混合，能形成具有活性的胰岛素，这说明______________________________________________________；将牛胰岛素注射进糖尿病患者体内，在初期也能起到降血糖作用，但长期注射会引起人体发生免疫排斥反应，请从氨基酸的角度分析引起免疫排斥的可能原因：____________________________________________。 答案：(1)线粒体　mRNA　胞吐　(2)双缩脲 (3)胰岛素分子由两条肽链组成，两条肽链氨基端的氨基酸分别是甘氨酸和苯丙氨酸　不同氨基酸　(4)只有A、B链结合形成特定的空间结构，胰岛素分子才具有生物活性　牛胰岛素和人胰岛素的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同 第4讲　素养提升课——破译新情境·系统实验知能 一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂 新情境问题 从结构与功能观的角度分析蛋白质与人体健康 [科普科研材料] 阿尔茨海默病是一种多发于老年人群的神经系统退行性疾病，可导致老年性痴呆。此病的重要病理特征之一是β-淀粉样蛋白(Aβ)在大脑聚集沉积形成斑块。Aβ由淀粉样前体蛋白(一种膜蛋白)水解形成，如图1所示，Aβ的空间结构如图2。许多证据表明，Aβ在健康人的大脑中有营养神经的作用。但在遗传因素和环境因素的共同作用下，Aβ产生量过多，可形成不同的Aβ聚集体(图3为含12个Aβ的聚集体)，产生神经毒性并最终使患者出现认知功能障碍和记忆衰退的症状。 [内蕴知识解读] (1)由图1可知，淀粉样前体蛋白先后经过______________的催化作用，切断氨基酸之间的________(填化学键)而形成Aβ。 (2)通过图1、2、3的变化可以看出，蛋白质功能的实现，是以其__________为基础的。 (3)结合材料提出治疗阿尔茨海默病的一种思路： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)β-分泌酶和γ-分泌酶　肽键　(2)空间结构　(3)开发抑制β-分泌酶和γ-分泌酶活性的药物；开发促进Aβ水解或清除的药物；开发抑制Aβ聚集的药物等 [迁移创新训练] 1．(2024·重庆期末)研究表明，引起阿尔茨海默病的β-淀粉样蛋白(Aβ)是由其前体蛋白 APP(一种含 695个氨基酸的跨膜蛋白)在病理状态下异常加工而成的。APP 形成Aβ的过程如图所示。根据上述信息，下列说法正确的是(　 ) A．APP形成Aβ的过程中需要β-分泌酶和γ-分泌酶提供能量 B．Aβ分子中至少含有39个肽键 C．Aβ寡聚合物由多个Aβ分子脱水缩合形成 D．Aβ的作用效果可能是引起大脑功能异常，说明所有蛋白质都可在细胞内发挥作用 解析：选C　酶不能提供能量，而是起到催化作用，A错误；由题图可知，一个Aβ分子含有39个氨基酸，则至少含有38个肽键，B错误；Aβ分子实质上是一种多肽，Aβ寡聚合物是由多个Aβ分子脱水缩合形成，C正确；Aβ的作用效果可能是引起大脑功能异常，但不能说明所有蛋白质都可在细胞内发挥作用，D错误。 2．(2024·广州期末)阿尔茨海默病(AD)主要病理特征为脑部海马区内β-淀粉样蛋白过量产生和异常聚集。研究表明，多年生草本植物虎杖的根和茎的醇提物能改善AD模型小鼠学习记忆能力。欲进一步研究虎杖醇提物对β-淀粉样蛋白含量的影响，请根据提供的实验材料和用具，设计并完善实验过程(要求与说明：以β-淀粉样蛋白水解产物Aβ1-40、Aβ1-42含量为实验检测指标，检测具体方法不作要求)。 材料：8周龄生理状态相同的小鼠若干，虎杖醇提物(0.5%CMC-Na溶液溶解虎杖醇提物)，盐酸多萘齐片溶液(适用于轻度或中度的AD症状的治疗)，生理盐水，Aβ25-35(用于建立AD实验模型)。 (1)实验思路： ①建立AD模型小鼠：给8周龄生理状态相同的若干正常小鼠侧脑注射经老化处理的Aβ25-35，获得AD模型小鼠；保留一部分正常小鼠，侧脑注射______________，称为假手术组。随机抽取各组部分小鼠测定脑内Aβ1-40、Aβ1-42含量并记录。 ②AD模型小鼠分组处理：将若干AD模型小鼠随机均分为3组，其中第一组_____________________________，第二组______________________________________，最后一组与假手术组均给予等量________________。 ③各组小鼠按20 mL/kg剂量注射给药，1次/天，相同且适宜条件下饲养小鼠，每7天测定各组小鼠脑内Aβ1-40、Aβ1-42含量并记录。实验持续21天。 ④统计处理实验所得数据。 (2)绘制记录实验数据的表格。 (3)分析与讨论： ①研究表明，虎杖醇提物能显著降低脑内Aβ的产生，同时也能有效清除Aβ，防止其在脑内________。 ②后续研究发现，Aβ还可通过干扰一种神经营养因子BDNF在突触处的含量，影响记忆功能。结合所学分析，BDNF最可能是神经系统中____________________细胞分泌的。 解析：(1)①正常的小鼠向侧脑注射等量的生理盐水，称为假手术组。②实验目的是研究虎杖醇提物对β-淀粉样蛋白含量的影响，所以自变量是有无虎杖醇提物，因变量是β-淀粉样蛋白水解产物Aβ1-40、Aβ1-42含量，所以将AD模型鼠分为三组，第一组注射适量的盐酸多萘齐片溶液(作为对照)，第二组注射等量的虎杖醇提物，最后一组和假手术组均给予等量的生理盐水。(2)记录实验数据表格见答案。(3)①根据题干信息“阿尔茨海默病(AD)主要病理特征为脑部海马区内β-淀粉样蛋白过量产生和异常聚集”，所以虎杖醇提物能显著降低脑内Aβ的产生，同时也能有效清除Aβ，防止其在脑内过量产生和异常聚集。②根据题干信息“Aβ还可通过干扰一种神经营养因子BDNF在突触处的含量，影响记忆功能”，而在人脑中与记忆有关的是大脑皮层海马区，所以BDNF最可能是神经系统中大脑皮层海马区细胞分泌的。 答案：(1)①等量的生理盐水　②注射适量的盐酸多萘齐片溶液(作为对照)　注射等量的虎杖醇提物　0.5%CMCNa溶液　(2)记录实验数据表格如下 组别 AD鼠＋ 盐酸多萘齐片溶液 AD鼠＋ 虎杖醇提物 AD鼠＋ 生理盐水 假手术鼠＋ 生理盐水 Aβ1-40 Aβ1-42 (3)①异常聚集　②大脑皮层海马区 二、系统实验知能——检测类实验 1．归纳比较五个检测类实验 实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注 淀粉的检测 碘液 蓝色 脱色的叶片等 — 还原糖的 检测 斐林 试剂 砖红色 沉淀 苹果或 梨匀浆等 现配现用 水浴加热 脂肪检测 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 花生子叶切片等 需用高倍镜观察 蛋白质 检测 双缩脲 试剂 紫色 豆浆、 稀蛋清等 先加A液，后加B液，摇匀使用 DNA的粗提取与鉴定 NaCl溶液、体积分数为95%的冷酒精、二苯胺 蓝色 鸡血细胞等 需沸水浴加热 2．检测类实验一般操作流程 [专题提能训练] 1．关于生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质和DNA的检测实验，下列叙述正确的是(　 ) A．在大豆种子的组织样液中加入双缩脲试剂，液体由蓝色变成紫色 B．在花生子叶临时装片上滴加苏丹Ⅲ染液后，可直接在高倍镜下看见橘黄色颗粒 C．在西瓜汁匀浆液中加入斐林试剂，沸水浴后液体由蓝色变成砖红色 D．将DNA粗提取物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后液体由无色变成蓝色 解析：选A　在大豆种子的组织样液中加入双缩脲试剂，由于双缩脲B液呈浅蓝色，组织样液中的蛋白质与双缩脲试剂反应，液体由蓝色变成紫色，A正确；在花生子叶薄片上滴加苏丹Ⅲ染液3 min后，用体积分数为50%的酒精洗去浮色，制成临时装片，之后在低倍镜下找到花生子叶最薄处，再在高倍镜下观察可看到橘黄色颗粒，B错误；含还原糖的溶液中加入斐林试剂，50～65 ℃水浴后液体由蓝色变成砖红色，由于西瓜汁中有红色色素干扰实验现象，会有颜色差异，故无法准确判断，C错误；DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度较高，将DNA粗提取物溶解在2 mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂沸水浴加热后液体由无色变成蓝色，D错误。 2．取大小均匀的某种玉米(富含淀粉)干种子40粒，均分成甲、乙两份，给予甲组种子适宜的条件浸种，乙组仍保持干燥。待甲组种子发芽后，向两组种子中加入蒸馏水、二氧化硅充分研磨成匀浆，过滤，得到等量的提取液。取6支试管分别将两组提取液等量分装入三支试管，如图所示，然后进行如下实验(干种子中的还原性物质忽略不计)： (1)若要检测还原糖，需向A、D两支试管中分别加入适量的___________，水浴加热一段时间，观察两支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是_______，据此可得出的结论是_______________________________________________________________________________。 (2)若向B、E两支试管中分别加入等量的碘液，观察两支试管，发现液体的颜色均是蓝色，且E试管液体的颜色比B试管液体的颜色深，试分析产生这一现象的原因：____________________________________________________________________。 (3)为了验证干种子和发芽的种子均含有蛋白质。某同学利用余下的C、F两支试管内的提取液设计了实验，请补充他的实验方案： ①实验原理：蛋白质与双缩脲试剂发生化学反应呈现紫色。 ②实验步骤：向(C、F)两支试管分别注入等量______________，摇匀。再注入______________，摇匀。(只答试剂名称)　 ③预期结果：__________________________。 解析：(1)种子萌发时，储存的淀粉被水解，产生了麦芽糖、葡萄糖等还原糖，还原糖可以使用斐林试剂进行检测，因此若要检测还原糖，需向A、D两支试管中分别加入适量的斐林试剂，甲组种子萌发产生了还原糖，所以水浴加热的条件下，液体颜色呈砖红色，乙组种子保持干燥条件，种子没有萌发，还原糖含量极少。因此A和D两支试管中A试管会变为砖红色。(2)甲组种子发芽过程中淀粉会部分被分解为麦芽糖、葡萄糖等还原糖，而乙组种子未萌发，仍主要以淀粉形式储存营养，淀粉遇碘液变蓝，玉米干种子中淀粉的含量高于萌发的种子，因此若向B、E两支试管中分别加入等量的碘液，观察到两支试管液体的颜色均是蓝色，且E试管液体的颜色比B试管液体的颜色深。(3)双缩脲试剂是由双缩脲试剂A液(0.1 g/mL氢氧化钠溶液)和双缩脲试剂B液(0.01 g/mL硫酸铜溶液)组成的，使用时先向待测液中加A液再加B液。C、F两支试管中均含有蛋白质，因此，加入双缩脲试剂后，两支试管中溶液的颜色均呈紫色。 答案：(1)斐林试剂　A　种子萌发时，储存的淀粉被水解，产生了还原糖　(2)萌发的玉米种子中，剩余的淀粉遇碘液变蓝，干种子中储存的淀粉遇碘液变蓝(或淀粉遇碘液变蓝，玉米干种子中淀粉的含量高于萌发的种子)　(3)②双缩脲试剂A液(或氢氧化钠溶液或NaOH溶液)　双缩脲试剂B液(或硫酸铜溶液或CuSO4溶液)　③两支试管中溶液的颜色均呈紫色 学科网（北京）股份有限公司 $$