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第1讲细胞的分子组成[考纲要求] 1.蛋白质的结构和功能(B)。
2.核酸的结构和功能(B)。
3.糖类的种类和作用(B)。
4.脂质的种类和作用(A)。
5.水和无机盐的作用(A)。
1．蛋白质(1)分布和摄取①肉、蛋、奶和大豆制品中蛋白质含量丰富，常用作蛋白质鉴定的材料。
谷类蛋白质如玉米的蛋白质中缺少必需氨基酸——赖氨酸。
②蛋白质在消化道中消化成为各种氨基酸后，才能被人体吸收和利用；蛋白质也可被细胞内溶酶体水解。
(2)结构和功能①蛋白质中的化学键除了肽键外，还有氢键、二硫键等。
②蛋白质不一定只由一条肽链组成，如胰岛素由2条肽链组成，血红蛋白和抗体由4条肽链组成。
③鸡蛋清＋食盐→白色的絮状物，此过程是盐析，蛋白质结构没有发生变化。
高温会导致蛋白质空间结构遭到破坏，生物活性丧失，导致蛋白质变性。
④蛋白质也可以作为能源物质，但不是主要能源物质。
2．核酸(1)核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
细胞生物中含DNA和RNA，核苷酸8种，碱基5种，病毒中含DNA或RNA，核苷酸4种，碱基4种。
(2)同一个体的不同体细胞中核DNA、mRNA与蛋白质的关系是：①核DNA相同：不同体细胞都是由一个受精卵通过有丝分裂和细胞分化形成的，所以核DNA相同。
②mRNA和蛋白质不完全相同：由于基因的选择性表达，不同细胞表达的基因不完全相同，产生的mRNA、蛋白质也就有所不同。
3．糖类和脂质(1)脂肪是细胞内良好的储能物质。
多糖也可以储存能量，如植物种子中的淀粉，人和动物体内的糖原。
(2)多糖中的纤维素是构成植物细胞细胞壁的主要成分，而原核细胞的细胞壁不含纤维素，因此能否被纤维素酶除去细胞壁，是区分植物细胞和原核细胞的依据之一。
1．蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参与O2运输()2．氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基()3．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化()4．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的()5．细胞膜中的磷脂分子由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成()6．细菌等原核生物的核糖体、中心体不含磷脂分子()7．蔗糖是淀粉的水解产物之一，麦芽糖是纤维素的水解产物之一()8．风干种子中结合水与自由水的比值大()9．水不仅是细胞代谢所需的原料，也是细胞代谢的产物，如有氧呼吸、蛋白质与DNA的合成过程中都有水的生成()答案 1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.×7.×8.√9.√1．蛋白质结构多样性的直接原因是组成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目成百上千、排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别；蛋白质多样性的根本原因是基因的多样性。
细胞是生命的基本单位，它们在生物体内发挥着各种功能。
下面是关于细胞的分子组成和结构的复习内容：
1. 细胞膜（细胞质膜）：细胞膜是细胞的外层包裹物，由双层磷脂分子组成。
它具有选择性通透性，控制物质的进出。
2. 细胞质：细胞膜内部的胶状物质，包括细胞器、细胞骨架和溶质等。
细胞质中含有水、离子、蛋白质、核酸等。
3. 细胞核：大多数真核生物细胞中的细胞器，包含遗传物质（DNA），控制细胞的生命活动。
4. 线粒体：能量生产的主要场所，通过细胞呼吸过程中的氧化反应，将有机物转化为能量。
5. 内质网（ER）：由连续的膜片和管状结构组成，分为粗面内质网和平滑内质网。
粗面内质网上有核糖体，负责蛋白质的合成。
平滑内质网参与脂类和蛋白质的代谢。
6. 高尔基体：由扁平的囊泡和管状结构组成，参与蛋白质的修饰、分类和运输。
7. 核糖体：细胞中蛋白质合成的场所，由RNA和蛋白质组成，分布于细胞质中。
8. 溶酶体：含有多种水解酶的囊泡，参与细胞内物质的降解和废物的清除。
9. 细胞骨架：由微丝（actin filament）、中间丝（intermediate filament）和微管（microtubule）组成，提供细胞形态的支持和细胞器的定位。
10. 核糖核酸（RNA）：分为信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA），参与蛋白质的合成和调控。
这些是细胞的主要分子组成和结构，它们相互协作，共同完成细胞的生命活动。
细胞的分子组成和结构对于理解细胞功能和生物体内的各种生物过程至关重要。
一、细胞的分子组成和结构必读：1．糖类、脂质、蛋白质和核酸共有的元素是C 、H 、O ，除此之外，蛋白质中还含有N 等元素，核酸中还含有N 、P 元素。
2．在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种，不同氨基酸理化性质差异的原因在于R 基不同。
3．DNA 和RNA 在分子组成上的差异表现为DNA 中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶，而RNA 中含有核糖和尿嘧啶。
4．DNA 多样性的原因主要是碱基(脱氧核苷酸)的排列顺序不同；而蛋白质多样性的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的空间结构不同。
5．乳糖和糖原只分布于动物(动物、植物)细胞；蔗糖、麦芽糖、淀粉和纤维素只分布于植物(动物、植物)细胞。
6．脂质主要包括脂肪、磷脂和固醇，其中固醇又包括胆固醇、性激素和维生素D 等。
7．脂肪的含氢量高于糖类，因此氧化分解时，耗O 2多，释放能量也多。
8．自由水/结合水的比值越大，生物新陈代谢越旺盛，但其抗逆性相对较低。
9．相关实验中的颜色反应(1)蛋白质＋双缩脲试剂→紫色；(2)DNA ＋甲基绿染液→绿色；(3)RNA ＋吡罗红(派洛宁)染液→红色；(4)还原糖＋斐林试剂――→加热砖红色；(5)脂肪＋苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液→橘黄色(红色)；(6)线粒体＋健那绿染液→蓝绿色。
10．细胞学说的建立过程(1)虎克：细胞发现者。
(2)施莱登：所有植物都是由细胞构成的。
(3)施旺：所有动物也是由细胞构成的。
(4)魏尔肖：所有的细胞都必定来源于先前存在的细胞。
11．各种生物膜都主要由脂质、蛋白质组成，有的还含有少量糖类。
功能越复杂的膜中，蛋白质的种类和数量越多。
12．生物膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。
13．生物膜系统包括细胞膜、核膜及细胞器膜等。
核糖体、中心体(细胞器)不是生物膜系统的组成成分。
14．内质网膜与核膜、细胞膜能直接转化，高尔基体膜与内质网膜、细胞膜通过囊泡发生间接转化。
15．根尖分生区细胞没有叶绿体和大液泡，低等植物细胞有中心体(细胞器)。
种子形成与萌发时的物质和能量变化
(2016·海南节选)水在植物的生命活动中具有重要作用。
风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。
小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。
请回答下列问题：
(1)植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的水主要是以__________的形式存在。
经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以__________的形式存在。
(2)在阶段Ⅱ中，种子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ，呼吸速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ。
答案(1)结合水自由水(2)小于大于
解析(1)风干种子细胞中自由水含量较少，主要以结合水的形式存在。
经阶段Ⅰ吸水后，种子中自由水含量升高，种子中的水主要是以自由水的形式存在。
(2)据图示可知，在阶段Ⅱ中，种子的吸水量没有较大变化，故种子吸水速率小于阶段Ⅰ；而随自由水含量的增加，种子代谢强度大大增加，故呼吸速率大于阶段Ⅰ。
1．种子形成和萌发过程中的物质变化
2.油料作物种子成熟和萌发过程中细胞呼吸的变化
(1)种子成熟时呼吸速率的变化：有机物积累迅速时，呼吸速率加快，但当种子接近成熟时，呼吸速率逐渐减慢。
(2)种子萌发时细胞呼吸方式的变化：在胚根长出前，种子呼吸产生的CO2大大超过O2的消耗，而当胚根长出后，O2的消耗速率就逐渐高于CO2的释放速率，这说明种子萌发的初期主要进行无氧呼吸，而随后逐渐变为有氧呼吸，且作为呼吸底物的除糖类外，还有脂肪。
1．(2019·全国Ⅲ，4)若将n粒玉米种子置于黑暗中使其萌发，得到n株黄化苗。
那么，与萌发前的这n粒干种子相比，这些黄化苗的有机物总量和呼吸强度表现为( )
A．有机物总量减少，呼吸强度增强
B．有机物总量增加，呼吸强度增强
C．有机物总量减少，呼吸强度减弱
D．有机物总量增加，呼吸强度减弱
答案 A
解析种子在黑暗中萌发得到黄化苗，该过程中细胞代谢增强，呼吸强度增加，由于整个过程中不能进行光合作用，而且细胞呼吸需要消耗有机物，所以有机物总量减少，A项正确，B、C、D项错误。
2．如图表示油菜种子在成熟过程中种子内有机物相对含量的变化趋势，下列相关叙述不正确的是( )
A．第36天，种子内含量最高的有机物可用苏丹Ⅲ染液检测
B．细胞代谢利用大量糖类，导致淀粉相对含量降低
C．糖类不断转化为脂肪，导致脂肪相对含量持续增加
D．糖类不转化为蛋白质，导致含氮物质含量不变
答案 D
解析由题图可知，第36天，种子内含量最高的有机物是脂肪，脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，A正确；淀粉是多糖，而细胞代谢需要大量糖类物质，导致淀粉相对含量降低，B正确；由题图可知，种子在成熟过程中，其糖类物质相对含量不断下降，而脂肪的相对含量不断上升，说明糖类不断转化为脂肪，导致脂肪相对含量持续增加，C正确；蛋白质是细胞的结构成分，糖类可以转化为蛋白质，含氮物质相对含量不变，但由于种子干重增加，蛋白质总量实际增加了，D错误。
3．(2019·江苏，30)为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。
材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。
请回答下列问题：
(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入__________试剂，比较颜色变化。
该实验需要选用的器具有________(填序号)。
①试管②滴管③量筒④酒精灯⑤显微镜
(2)为了检验玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，滴加________，进行观察。
结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小。
由此可得出的结论是___________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。
(3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，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30min后，分别加入斐林试剂并60℃水浴加热，观察试管内颜色变化。
请继续以下分析：
①设置试管1作为对照，其主要目的是_______________________________________________ _______________________________________________________________________________。
②试管2中应加入的X是________________的提取液。
③预测试管3中的颜色变化是________________。
若试管4未出现预期结果(其他试管中结果符合预期)，则最可能的原因是_____________________________________________________。
答案(1)双缩脲①②③(2)碘液玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少(3)①排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖②发芽前玉米③蓝色→砖红色淀粉酶已失活。
