1、第1章 组成细胞的分子本章主要介绍了组成细胞的化学元素和化合物的种类、结构及其生理功能。其中高考考查的重点内容包括糖类、脂质的种类和作用，蛋白质、核酸的结构和功能，水和无机盐的作用，以及两个实验(糖类、脂质、蛋白质的鉴定和观察核酸在细胞中的分布)。关于本章的高考命题，细胞化学成分是其重点内容，除此之外，主要涉及蛋白质、核酸的基本组成单位，蛋白质的结构和功能的多样性的原因，以及对实验中相关试剂的考查等复习细胞的分子组成时，可以将各种有机物从元素组成、基本组成单位、种类、功能等方面列表比较，对一些物质的鉴定也可从物质种类、鉴定试剂和颜色变化等方面比较掌握。第一课时 细胞中的水和无机物 附：组成生物
2、体的化学元素的种类及作用【基础知识整合】一、组成细胞的元素细胞中常见的化学元素有种，是生物体从中获取的。1元素的分类(1)按元素在生物体内的含量可分为：大量元素，如等。微量元素，如等。(2)按元素在生物体内的作用可分为：最基本的元素是。主要元素，如。20多无机自然界C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoCC、H、O、N、P、S2元素的含量特点(1)占细胞鲜重最多的元素是。(2)占细胞干重最多的元素是。(3)细胞中含量最多的四种元素是。3元素的存在形式：大多以的形式存在。OCC、H、O、N化合物二、组成细胞的化合物组成细胞的化合物分为无机化合物和，前者中的含量是最
3、多的，后者中含量最多的是。有机化合物水蛋白质【知识拓展】1组成生物体的化学元素的种类及含量组成生物体的化学元素常见的主要有20多种。其组成、分类及含量如下图所示：其中主要元素：指含量占原生质总量97%以上的元素。大量元素：指含量占生物体总重量的万分之一以上的元素。微量元素：指生物体生活所必需的，含量虽少但作用非常重要的元素。(1)组成生物体的化学元素在不同的生物体内种类大体相同；但不同的生物体内各种化学元素的含量一般相差很大。(2)元素分类是根据其在生物体内的含量，而不是其生理作用。因此对于细胞内的各种元素，不能以其含量的多少来衡量其重要或不重要。微量元素虽含量少，但其生理作用却不可替代，如Z
4、n是DNA聚合酶和RNA聚合酶的辅助因子，缺Zn将导致DNA复制和RNA合成不能正常进行；Zn还有助于人体细胞的分裂，促使生长发育(如大脑发育和性成熟等)。(3)碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种生物大分子，正是由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用，科学家才说“碳是生命的核心元素”，“没有碳，就没有生命”，这与其在生物体内的含量无关。(4)生物体鲜重中含量最多的元素为O，干重最多的元素为C。植物因糖类较多，蛋白质相对较少，故干重中O元素较多，而动物相反，干重中C、N比例较高，且Ca、P等元素因骨骼、牙齿中大量积累而含量较多。(5)糖类、脂肪和蛋白质的组成元素都
5、有C、H、O，可推知其代谢产物中都有CO2和H2O，蛋白质中还含有N，故其代谢产物中还含有尿素。(6)脂肪分子中氧的含量远少于糖类，而碳和氢的含量则比糖类多，因此等质量的脂肪彻底氧化时所消耗的氧气比糖类多，释放的能量也多于糖类，约为糖类或蛋白质的二倍。(7)由于蛋白质中通常含有S，而DNA中含P，因此在实验方法上可分别用放射性同位素35S和32P示踪以证明DNA是遗传物质或证明光反应过程中产生的物质中的O来自原料中的水。2化学元素的存在形式及功能(1)化学元素的存在形式组成生物体的各种化学元素，在生物体内主要以无机盐离子或化合态形式存在，生物体获得各种元素的方式以主动运输为主。(2)生物体内化
6、学元素的功能生物体内的化学元素组成多种多样的化合物，这些化合物和化学元素是生物体生命活动的物质基础。化学元素能够影响生物体的生命活动。S是甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分，因此也是蛋白质的特征元素。Ca在原生质中一般以磷酸盐和碳酸盐的形式存在，对保持原生质胶体的稳定性和调节膜的通透性是不可缺少的。动物血液和组织液中的钙离子，对血液的凝固和肌肉的收缩有调节作用。缺钙，老年人患骨质疏松症，成年人患骨质软化病，儿童患佝偻病；血钙含量低，易导致肌肉抽搐；血钙高导致肌无力。Mg是叶绿素的组成成分，是一切绿色植物光合作用不可缺少的。Fe是细胞色素(线粒体内一种与有氧呼吸有关的蛋白质)、血红蛋白和许
7、多含铁酶类的成分，与氧气的运输以及许多物质代谢有关。植物缺铁，叶绿素形成受阻，易产生黄化苗。微量元素B(硼)能促进花粉的萌发和花粉管的伸长；I是合成甲状腺激素的成分。【典例精析】【例1】下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是()A组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量最高B人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大C组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到D不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似C【解析】生物界与非生物界之间存在着统一性和差异性，统一性体现在它们所含的元素种类基本相同，差异性体现在所含元素的含量显著不同。碳元素在生物界中含量较高，而在非生物界中含量很少，
8、非生物界中含量最多的元素是O，所以A项不对；动植物之间所含元素的种类相差不大，但各种化学元素的含量不同，所以B、D两项不对。【方法归纳】在组成生物体的化学元素中，常见的大量元素有9种，微量元素有6种。对于微量元素，可以用这么一句口诀来记忆：铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。考点一 组成生物体的无机物水和无机盐【基础知识整合】1细胞中的水(1)存在形式：和。(2)功能：是的重要组成成分，是细胞内的，运送，参与许多，为细胞提供环境。2细胞中的无机盐(1)存在形式：绝大多数以的形式存在，少部分是细胞内的组成成分。(2)功能：维持的生命活动，维持细胞的平衡等。结合水自由水细胞
9、结构良好溶剂营养生物化学反应液体离子复杂化合物细胞和生物体酸碱【知识拓展】1细胞中的水(1)水的含量在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多，一般为80%90%。不同的生物体内水的含量差别很大。例如，生物体的含水量一般为60%95%，而生活在海洋中的水母的身体里的水的含量约为97%。同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期成年时期；幼嫩部分老熟部分。同一生物不同器官水的含量也不同，如心肌含水79%，血液含水82%。(3)水的含量与代谢的关系一般情况下，代谢活跃时，生物体含水量在70%以上。含水量降低，生命活动不活跃或进入休眠。当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，如干种子内所含
10、的主要是结合水，干种子只有吸足水分获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有较强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。2细胞中的无机盐(1)存在形式：主要是以离子形式存在。(2)生理功能是细胞的结构成分，有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分，如Mg2是叶绿素分子必需的成分；Fe2是血红蛋白的主要成分；PO43是生物膜的主要成分磷脂的组成成分，也是ATP、NADPH的主要组成成分。参与并维持生物体的代谢活动，如哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2，如果血液中钙盐的含量过低就会出现肌肉抽
11、搐。维持生物体内的平衡：体内平衡使细胞能有稳定的结构和功能，是生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。a渗透压的平衡：Na、Cl对细胞外液渗透压调节起重要作用，K则对细胞内液渗透压平衡起决定作用。b酸碱平衡(即pH平衡)：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响细胞内发生的一切反应，其平衡的维持就依赖于某些无机盐离子的调节，如人血浆中HCO3、HPO42等的调节。【典例精析】【例2】下面关于生物体内水、自由水、结合水的联系以及与生物新陈代谢、抗性的关系，有关叙述正确的是()A细胞中自由水只存在于细胞液中，相对含量越大，生物新陈代谢越旺盛B自由水和结合水在不同时期作用相同C种子贮存前，晒干是
12、为了减少自由水含量，降低种子的代谢速率，以延长寿命D越冬作物减少灌溉，便于结合水与细胞中某些物质结合在一起存在C【解析】自由水主要存在于细胞液、细胞质基质及某些细胞器基质中，细胞中自由水相对含量越大，生物新陈代谢越旺盛；自由水相对含量越少，生物新陈代谢越缓慢。自由水和结合水在生物体内所起作用不能相互代替，在不同时期作用各有侧重。种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量，降低种子的代谢速率，以延长寿命。越冬作物减少灌溉，可增加结合水的相对含量，提高作物对低温的抗性。【例3】英国人塞达尼任格在进行离体蛙心实验中发现，用不含钙和钾的生理盐水灌注蛙心，其收缩不能维持；用含有少量钙和钾的生理盐水灌注时，蛙心
13、可持续跳动数小时。该实验说明钙盐和钾盐()A是细胞中某些复杂化合物的组成成分B对维持细胞的生命活动有重要作用C对维持细胞的正常形态有重要作用D能够为蛙心的持续跳动提供部分能量B【解析】A、B、C都是无机盐的功能，但从题意可看出钙盐和钾盐有维持心脏持续跳动的功能，而心脏持续跳动显然是生物体的生命活动。【方法归纳】无机盐的主要功能有：是细胞中许多重要化合物的组成成分；对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用；维持细胞的渗透压，从而维持细胞的正常形态；调节pH、维持细胞及动物和人体体液的酸碱平衡。课时练习一一、选择题(每小题只有一个正确选项)1根据表中生物体含水量(%)的数据，不能得出的结论是()A
14、.上述表中生物体内都有一定的含水量B水生生物体内的含水量相对较高C生命活动处于极微弱状态的休眠种子也不能没有水D代谢越旺盛的生物或器官含水量越高水母鱼类蛙 哺乳动物 藻类高等植物休眠种子 978085 78 65 906080 10D2细胞内的某些代谢过程可以产生水。请判断下列生理过程中能产生水的是()合成抗体淀粉消化成麦芽糖人体骨骼肌进行无氧呼吸DNA转录为mRNA叶肉细胞的光合作用ABCDC3关于水和无机盐的叙述，不正确的是()A极性分子或离子易溶于水，水是生物体内物质运输的良好介质B多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中C无机盐在生物体内含量不高，多数以离子形式存在
15、D维持血浆的正常浓度、酸碱平衡等需要保持恒定的无机盐浓度D4人类一直在探索地球外生命的存在，尤其是在找到火星表面存在水冰的证据后，更加继续探索火星上是否存在过生命。下面与水相关的叙述正确的是()A火星表面存在水冰也就有可能存在过生命，因为生化反应必须在水溶液中进行B生成抗体的化学反应要消耗水C叶绿体中有水的光解，但没有水的生成D越冬或休眠的植物体内自由水与结合水的比值上升A【解析】B错误：抗体是蛋白质，生成抗体的化学反应是氨基酸脱水缩合反应，该过程产生水，而不是消耗水；C错误：叶绿体中有水的光解(光反应)，也有水的生成(暗反应)；D错误：越冬或休眠的植物体内结合水的相对含量增加，因此自由水与结
16、合水的比值下降。5“红柳可以生长在茫茫沙漠和戈壁滩上。它与胡杨树一并被我国西北人民称作“沙漠英雄”。沙丘埋它一次，它就生长一节，总是站在沙丘之上。下面有关红柳的叙述正确的是()A红柳生长环境缺水，所以依靠叶子从空气中吸收水分B红柳根毛细胞的细胞液浓度大于土壤溶液的浓度C红柳根毛细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质、细胞核D沙漠中富含无机盐，无机盐可以自由扩散到根细胞内，为红柳生长提供必需元素B【解析】虽然沙漠和戈壁上极度缺水，但在长期的适应过程中，红柳却形成了极度发达的根系，它只能用这些根系从沙漠、戈壁的深处吸收水分。既然是用根系吸水，那么，根毛细胞的细胞液浓度就必然大于土壤溶液
17、的浓度。6下列各种物质的元素组成差异最小的一组是()A脂肪酸、氨基酸、核苷酸B脱氧核糖、淀粉、纤维素CATP、DNA、IAAD血红蛋白、磷脂、叶绿素B7人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，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大体相同B8下列有关生物体内水和无机盐的叙述错误的是()A细胞代谢过程中，叶绿体、核糖体和中心体中都有水生成B水既是细胞内良好的溶剂，又是生物体内物
18、质运输的主要介质C无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用D镁是构成叶绿素的必需成分，植物缺乏镁时会导致叶片发黄A【解析】叶绿体是光合作用的场所，光合作用中有水的光解而没有水生成，中心体中没有水生成，核糖体中发生的蛋白质合成过程有水的生成。9下列关于生命物质基础的叙述正确的是()A胞嘧啶脱氧核糖核苷酸由C、H、O、N四种元素组成B组成活细胞的主要元素中O的含量最高C大肠杆菌细胞壁的主要组成成分是纤维素DC、H、O、N、P是组成生物大分子物质所共有的元素B【解析】A项：胞嘧啶脱氧核糖核苷酸是核苷酸的一种，是由胞嘧啶(含N碱基的一种)、脱氧核糖、磷酸组成的，含有C、H、O、N、P五种元
19、素；B项：组成细胞的主要元素有C、H、O、N、P、S，在活细胞中含量最多的元素是O；C项：大肠杆菌属于原核生物，其细胞壁的主要成分是由糖类和多肽组成的化合物，纤维素是高等植物细胞壁组成成分；D项：组成生物的大分子物质有多糖、蛋白质和核酸等，它们共有的元素有C、H、O。10组成生物体的单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能，只有在生物体特定的结构基础上，有机地结合成各种化合物，这些化合物与其他的物质相互作用才能体现出相应的生理功能。下列有关组成生物体的化学元素的说法中，不正确的是()A马铃薯植株缺K，将会造成其产量下降BMg是叶绿体中的色素分子必不可少的组成元素C缺铁可能使人患上缺铁性贫血症D
20、P是磷脂、ATP、H等多种重要有机物的组成元素B【解析】叶绿体中的色素有叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素中都含有Mg，但类胡萝卜素中不含Mg。11下列物质都含有N的一组是()A脱氧核糖和脱氧核糖核酸B胰岛素和核糖核酸C丙酮酸和丙氨酸D脂肪和脂肪酶B【解析】题干中“下列物质都含有N”，因此明确各化合物的元素组成是解答本题的金钥匙。脱氧核糖是一种单糖，只含C、H、O；丙酮酸只含C、H、O；脂肪只含C、H、O。脱氧核糖核酸、胰岛素和核糖核酸、丙氨酸、脂肪酶中都含有N。12生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种生物大分子，可以说，地球
21、上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。以上事实说明()AC元素组成各种各样的化合物BC元素是最基本的元素CC元素是各种生物大分子中含量最多的元素DC元素比其他的元素重要B【解析】碳元素是最基本的元素，它是各种有机化合物的骨架。13保证生物体正常生活所必需的微量元素是()AK、Fe、Mn、Zn、Cu、BBFe、Mn、Zn、Cu、B、MoCCa、Fe、Mn、Zn、Cu、MoDMg、Fe、Mn、Zn、B、MoB【解析】A项中的K属于大量元素，C项中的Ca属于大量元素，D项中的Mg属于大量元素。14下列化合物的组成中，由相同元素组成的是()A纤维素、胰岛素、性激素BADP、tRNA、质粒C脂肪、丙酮酸
22、、核苷酸D抗体、酶、生长素B【解析】纤维素为多糖，胰岛素为蛋白质含有N、S元素，性激素为脂质；ADP、tRNA、质粒都由C、H、O、N、P构成；脂肪、丙酮酸、核苷酸中核苷酸还含有N、P；抗体、酶、生长素中生长素是小分子有机物不含有S元素。15关于生物体内水和无机盐的叙述，不正确的是()A体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水B某些无机盐是组成ATP、RNA和纤维素的必需成分C生物体内无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水D自由水和结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化B【解析】纤维素是一种多糖，只能由C、H、O三种元素组成，不含无机盐。16下列关于无机盐的叙述，错误的是()A缺铁性贫血是因
23、为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成BMg2是叶绿素的成分之一，缺Mg2影响光合作用C细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿D碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘C【解析】细胞中的无机盐绝大多数以离子形式存在。172009年11月，我国北方各地先后迎来了入冬的第一场大雪，此次大雪属罕见暴雪，与历史同期相比，降雪强度之大，致使农作物受灾、房屋倒塌，给各地造成较大的经济损失。下列相关叙述正确的是()A蔬菜遭受冻害时细胞内自由水和结合水都会结冰B自然条件下植物在越冬前细胞内自由水与结合水比例会上升C病毒主要由蛋白质和核酸组成，无论在高温还是低温环境中其生命活动与水无关D人
24、进入寒冷环境中时，体内甲状腺激素和肾上腺素含量会上升D【解析】在对各个选项进行分析比较的基础上直接作出判断。A项中，细胞内的结合水是细胞结构的重要组成成分，它与细胞内的其他物质相结合，不会结冰，发生冻害时结冰的是细胞内游离的自由水；B项中，植物在越冬前为防止冻害的发生，自由水与结合水的比例会下降；C项中，病毒虽然是由蛋白质和核酸组成，但其生命活动必须在活细胞内才能进行，所以其生命活动也离不开水；D项中，在寒冷的环境中，甲状腺激素和肾上腺素的含量会上升。18下列有关生物体内水的叙述，不正确的是()A越冬植物体内自由水与结合水的比值下降B细胞中自由水含量降低是细胞衰老的特征之一C水分子的跨膜运输方
25、向是由高浓度溶液到低浓度溶液D水是细胞中含量最多的化合物C【解析】越冬的植物结合水的含量会上升，故越冬植物体内自由水与结合水的比值会下降；细胞衰老时自由水的含量下降；水的运输是自由扩散，从低浓度运输到高浓度，即从水分子相对含量高的溶液流向相对含量低的溶液；活细胞中含量最多的化合物是水。19科学研究发现，苹果含有锌，锌是形成与记忆力相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺锌就会导致大脑发育不完善。这说明无机盐离子()A对维持生物体的生命活动有重要作用B对维持酸碱平衡有重要作用C对调节细胞内的渗透压有重要作用D对维持细胞形态有重要作用A【解析】从题干可知，此题并没有涉及无机盐离子对细胞渗透压、细胞形态及
26、酸碱度的生理作用。20科学家利用返回式航天器从某个小行星上收集回一些物质样本，经过仪器分析，这些物质中的主要元素组成及含量如下：元素CHONPSFeSiAl含量%0.010.30.90.110.030.695.11.50.5该物质不是生物体的组成物质。理由是地球生物的细胞中所含C、H、O、N、P、S这几种元素所占比例约为97%，而该物质中主要元素的种类和含量与生物体的组成元素差异极大，不 可能是生物体的组成物质。请根据上面内容判断，该物质是不是小行星上的生物体的组成物质。请说明理由：21农民在贮存玉米种子前，需将刚收获的玉米种子晒干后，才收进粮仓存放。如果暴晒的时间不够长，在粮仓中堆存时玉米会
27、产热导致霉烂。根据科学研究，玉米的产热量与种子消耗氧气量成正比。播种玉米时，农民又将玉米种子放在水中浸泡一段时间，随着浸泡时间的延长，种子产热速度也越来越快，种子逐渐变“甜”了，几天后，种子开始发芽，这时玉米种子内的含水量达到峰值。请根据以上事实及所学知识回答下面的问题：(1)农民晒种时玉米种子失去的主要是以的形式存在于细胞中的水。当把种子晒干后放在试管中加热烘烤，直至碳化，此时失去的水分主要是。(2)随着浸泡时间的延长，玉米种子变甜了，这种甜味物质是，可用已学过的试剂进行鉴定，它是由种子中的(物质)水解后生成的。自由水结合水麦芽糖斐林淀粉(3)通过上述事实可以看出，细胞的代谢强弱与细胞的有密
28、切联系。(4)在种子从浸水萌发到长出第一片真叶这段时间，种子内有机物含量的变化为，而在这段时间内种子的鲜重却在。自由水/结合水的比值逐渐下降逐渐增加【解析】(1)在细胞内水的存在形式有两种：自由水和结合水。自由水容易失去；结合水在发生化学变化的过程中易失去，是细胞的基本组成成分之一。(2)当种子在浸泡时，细胞内的淀粉水解为麦芽糖，具有甜味；麦芽糖是还原性糖，能和斐林试剂或班氏试剂在加热时产生砖红色沉淀，因此可以用斐林试剂进行还原糖的鉴定。(3)玉米种子晒干后，代谢速率降低，是因为自由水减少，自由水/结合水的比值降低；种子萌发时自由水含量大量增加，自由水/结合水的比值增大，代谢旺盛。(4)种子从浸水萌发到长出第一片真叶这段时间，只进行呼吸作用，消耗有机物，不进行光合作用，所以有机物的总量减少，但此时由于种子不断吸水，其鲜重不断增加。
