1组成细胞的分子和细胞的基本结构

001 组成细胞的分子和细胞的基本结构本讲内容本专题的内容主要包括人教版模块一分子与细胞中第一章、第二章、第三章的相关内容。该部分内容主要包括细胞的多样性和统一性、组成细胞的元素和化合物、细胞的基本结构相关内容。一 高考预测作为新课改的目标之一，提高学生的生物科学素养，就需要让学生掌握生物科学的基本概念，培养学生的科学探究能力，包括理解科学技术与社会的相互关系，理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。本专题作为高中生物的基础部分，属于历年高考的必考内容，同时对于学生形成科学的学习态度也具有承前启后的作用。因此本专题在高中生物中具有不可替代的地位，虽然知识点相对较多，但试题难度普遍不大。本专题知识可以与其他专题相结合，如细胞的亚显微结构与适宜条件下的代谢过程的联系、细胞的化学组成与相关代谢的联系、蛋白质和核酸与基因表达的关系等。本专题多以选择题和识图分析题形式出现，在解题时要用生物体的结构和功能相适应的观点，用普遍联系的观点，来分析图形，准确提取信息、处理信息，科学地解决问题，并要注意与其他专题的联系。近年高考的命题趋势正在由知识立意向能力立意转变，考查学生创新能力和实践能力的题目会有增多的趋势。二 考点归纳突破1、自由水、结合水和代谢水水在生物体细胞内的存在有两种形式：自由水和结合水。自由水在细胞内、细胞之间、生物体内可以自由流动，是良好的溶剂，可溶解许多物质；可以参与物质代谢，如输送新陈代谢所需物质和代谢废物。自由水的含量会影响细胞代谢强度，含量越大，新陈代谢越旺盛，如在贮藏种子时晒干主要损失自由水，降低了细胞的代谢强度，从而有利于有机物的保存。结合水在生物体内或细胞内与蛋白质、多糖等物质相结合，失去流动性。结合水是细胞结构的重要组成成分，不能溶解其他物质，不参与代谢作用。结合水赋予各种组织、器官一定形状、硬度和弹性，因此某些组织器官的含水量虽多，仍呈现坚韧的状态。自由水和结合水在一定条件下可以相互转化，如血液凝固时，部分自由水转变成结合水。代谢水是指生物土体内的糖类、脂类和蛋白质等有机物在机体内进行新陈代谢过程中通过氧化产生的水，代谢水在人和动物体内具有重要作用，如成人每天约排出300毫升的代谢水，以维持内环境的平衡。又如鸟胚胎在封闭的卵壳内发育成雏鸟所需的水，就是靠鸟蛋中贮藏的营养物质氧化产生的水。2、糖类的功能 狭义的糖类是指单纯碳水化合物，元素组成是C、H、O。但在生物体内有许多糖类还与蛋白质和脂类结合在一起，形成糖蛋白和糖脂，在生物体内执行一些特殊的生理功能。糖蛋白和糖脂主要在生物膜上，特别是细胞膜，在细胞识别、免疫等方面有重要功能。糖类的基本功能有两点：一是生命活动的主要能源物质，生物体进行生命活动的所需能量的70以上是由糖类提供的；二是构成细胞和生物体的结构成分，如五碳糖是核酸的成分，纤维素是细胞壁的成分等。3、与能量有关的化合物在细胞中，糖类、脂肪、蛋白质都是有机物且含量较多，贮存着大量的化学能。当其被氧化分解时，这些化学能就释放出来，供生命活动所利用，因此它们都是能源物质。但在正常情况下，糖类分解供能约占总能量的70以上，因此，糖类是生命活动的主要能源物质。具体地说，葡萄糖是细胞内的重要能源物质，糖类中的淀粉是植物细胞中贮存能量的物质，糖元是动物细胞中贮存能量的物质。脂肪分子中贮存的能量多(每克糖类或蛋白质完全氧化时放出17.15KJ的能量，每克脂肪完全氧化时放出3891KJ的能量，是同质量的糖类、蛋白质的2倍还多)，是理想的贮能物质，所以脂肪主要是生物体的贮能物质。蛋白质在细胞内主要是结构物质和调节物质，虽也少量地分解供能，但供能比例小，所以是能源物质，但不是主要能源物质。若动物长时间严重饥饿，就会大量分解蛋白质作为能源物质，但这样会破坏细胞和生物体的基本结构，使生物体不能维持正常的新陈代谢，从而危及生命。细胞中还有高能化合物如ATP，它们的分子中有高能键。ATP水解时可放出较多的能量，直接为生命活动供能，所以ATP是直接能源物质。4、正确区分病毒、原核生物、真核生物（1）病毒(如噬菌体)是没有细胞结构，由蛋白质和核酸(每种病毒只含一种核酸，DNA或RNA)等物质组成的简单生命体。切不要把它们当成原核生物。（2）原核生物种类较少，由原核细胞构成，主要有蓝藻、细菌、放线菌、衣原体等。（3）真核生物种类最多，由真核细胞构成，包括动物界、植物界、真菌界、原生生物界。单细胞的原生动物如常见的草履虫、变形虫、疟原虫(引起人体疟疾的病原体)等是真核生物，单细胞绿藻(如衣藻)、单细胞的真菌(如酵母菌)等都是真核生物，不要把它们误认为是原核生物。 （4）如何判断细菌。凡是“菌”字前面有“杆”字，“球”字，“螺旋”及“弧”字的都是细菌。如大肠杆菌、肺炎球菌、霍乱弧茵等都是细菌。乳酸菌是个特例，它本属杆菌，但往往把“杆”字省略。5、线粒体和叶绿体的比较 线 粒 体叶 绿 体形态呈粒状、棒状是扁平的椭球形、球形结构成分(1)有氧呼吸有关的酶(分布在内膜、嵴、基粒、基质)(2)少量DNA和RNA(1)光合作用有关的酶(分布在基粒及基粒片层结构的薄膜上、基质中)(2)少量DNA和RNA(3)叶绿素和类胡萝卜素功能有氧呼吸的主要场所光合作用的场所相同点双层膜结构 含少量DNA和RNA 都与能量转换有关6、中心体与有丝分裂的关系 中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中，它由两个相互垂直的中心粒及其周围物质组成。在有丝分裂的间期，一个中心体经过复制形成两个中心体，进入分裂前期，一个中心体不动，另一个向细胞的另一极移动。在移动的过程中，中心体的周围发出放射状的星射线，彼此连接形成纺锤体。某些星射线附着在染色体的着丝点上，牵动着染色体从散乱状态到整齐排列在赤道板上，再将着丝点断裂后的染色体平均分配到细胞两极。纺锤体是保证染色体平均分配所必不可少的结构，所以用秋水仙素处理后，会抑制细胞中纺锤体的形成，从而使加倍后的染色体存在于一个细胞中，导致染色体数目的加倍。三 高考真题体验例1（2000年理综卷）细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的A功能及所含有机化合物都相同 B功能及所含有机化合物都不同C功能相同，所含有机化合物不同 D功能不同，所含有机化合物相同考点定位 本题具有一定的综合性，涉及到的相关知识有：细胞质基质、线粒体和叶绿体的化学成分、结构和功能。这既能考查学生对基础知识的掌握程度，也能考查考生运用生物体结构与功能相统一这个基本观点分析问题、解决问题的能力。指点迷津 本题初看上去，有些让人不知所措，因为三种“基质”用词相同，在教材中也没有直接的答案，平时却没注意把它们进行比较和区分。审题后，经过分析判断，只要清楚细胞质基质、线粒体和叶绿体的结构与功能是不同的：线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所；叶绿体是植物细胞光合作用的场所，光合作用的暗反应过程就是在叶绿体基质中完成的；细胞质基质包围在各种细胞器外面，是细胞质中除了细胞器以外的液体部分，是细胞中多种代谢活动的场所。不同的生物化学反应需要不同的酶参与，而且反应物和产物也不相同。参考答案 B例2（2004年上海卷）下列物质中，在核糖体上合成的是肾上腺素 突触后膜上的受体 淀粉 唾液淀粉酶 纤维素 胰高血糖素A B C D考点定位 本题主要考查核糖体的功能和相关物质的化学本质。指点迷津 核糖体是细胞内把氨基酸合成蛋白质的场所，其中突触后膜上的受体、唾液淀粉酶和胰高血糖素的化学本质是蛋白质；淀粉和纤维素是植物多糖；而肾上腺素是固醇类物质。参考答案 C例3（2005天津理综1）下列有关细胞结构和功能的叙述，正确的是（ ）A、人的肾小管上皮细胞中没有胰岛素基因 B、人体内不再分裂的体细胞中共有46个DNA分子C、性激素的合成与内质网有关 D、内质网与细胞膜相连，不与核膜相连考点定位 本题考查的知识点一方面是细胞中DNA分子含量和基因的分布，另一方面是生物膜结构上的联系及内质网的有关功能。指点迷津 人体的体细胞如肾小管上皮细胞均是由受精卵分化而来的，每一个体细胞中都含有相同的全套的遗传物质（基因），因此肾小管上皮细胞中应含有胰岛素基因，但不同的基因在不同的细胞中表达具有选择性。人体内不再分裂的体细胞的细胞核中含有46条染色体（质），每条染色体（质）上含有1个DNA分子，因此细胞核中共有46个DNA分子，但是在细胞质中的线粒体上也含有少量的DNA分子，因此不再分裂的体细胞中DNA分子的数量应多于46个。在细胞中各种生物膜在结构上存在直接或间接的联系，内质网膜向内与外层核膜相连通，向外与细胞膜相连通。内质网在功能上与蛋白质、脂类和糖类的合成有关，具体地说内质网能合成脂类和固醇，固醇类物质主要包括胆固醇、性激素和维生素D等，因此性激素的合成与内质网有关。参考答案 C例4（2006年江苏省高考综合考试理科综合试卷生物部分）纤维素被称为第七营养素食物中的纤维素虽然不能为人体提供能量，但能促进肠道蠕动、吸附排出有害物质从纤维素的化学成分看，它是一种（ ）A二糖B多糖C氨基酸D脂肪 考点定位 本题主要考察糖类化合物的种类指点迷津 糖类物质是生物体的主要能源物质，包括多糖、二糖、单糖等。单糖主要是五碳糖和六碳糖，主要参与生物体的结构组成和能量供应；二糖则是某些生物体内的一类特定产物，如发芽小麦中的麦芽糖，动物乳汁中的乳糖等；多糖中淀粉和糖原分别是动植物体内的贮存能量的物质，而纤维素则主要参与植物细胞壁的构成，但有些时候也可以被某些微生物分解利用，如植食性动物牛、羊体内一般都具有分解纤维素的微生物与之共生。同时纤维素进入人体消化道后，也有助于营养物质的消化。参考答案 B例5 （2006 年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）下图为人体内两种重要化合物A与B的化学组成关系，相关叙述中正确的是Aa的种类约有20种，b的种类有8种Ba的结构通式可表示为 CB是人的遗传物质DA的种类在神经细胞与表皮细胞中相同，B则不同考点定位 本题主要考察蛋白质和核酸的区别与联系指点迷津 对于生物体内的化合物的判断可以从基本组成元素和特征组成元素入手。从题干中可知，A、B都含有C、H、O元素，因此肯定为有机物，又因为是染色体的主要成分，可推知二者是蛋白质和核酸。A中只含有N元素，而B中还含有P元素，因此A是蛋白质，B是核酸。a是氨基酸，约有20种，b是脱氧核苷酸，应当有4种。对于同一生物而言，各体细胞细胞核中的核酸相同，即B相同，而细胞中的蛋白质不同，即A不同参考答案 BC四 实验探究讨论1用显微镜观察叶绿体和细胞质流动请回答：（1）为什么选用黑藻的幼嫩叶片而不是幼根为材料观察细胞质流动?（2）如果先用高倍镜观察，可能会出现什么情况?（3）叶绿体的形态和分布随 的强度和方向的改变而改变。2萝卜贮藏根组织细胞中是否存在蛋白质和DNA？某生物小组对此进行研究，他们从网上查阅资料得知：蛋白质在10%NaCl溶液中可沉淀析出；在蛋白质溶液中，加入双缩脲试剂，溶液呈现特有的颜色；DNA溶于10%NaCl溶液但在95%酒精中呈白色絮状沉淀，析出。实验材料：白萝卜。实验用具：粉碎机、烧杯、漏斗、试管、滤纸、玻棒、镊子、载玻片、天平、纱布。药品及试剂：蒸馏水、NaCl、95%酒精、甲基绿染液、双缩脲试剂、蛋白质标准样品。请你根据所提供的条件参与实验设计并完成实验。一、材料处理：二、提取：三、鉴定及结果：四、讨论：1、蛋白质在萝卜贮藏根组织细胞中所起的作用是 2、DNA主要来自萝卜贮藏根组织细胞的 五 综合能力检测一、选择题1在以下描述中，可以将病毒与其他微生物相区别的是A能够使人或动、植物患病B没有细胞核，仅有核酸C具有寄生性D由核酸和蛋白质装配进行增殖2催产素、牛加压素、血管舒张素是氨基酸数目相同的蛋白质，但其生理功能不同。主要原因是A氨基酸种类不同 B蛋白质合成场所不同C蛋白质合成时期不同 D氨基酸排列顺序不同3下列生命活动过程中高尔基体参与的是A植物细胞壁的形成 B分解葡萄糖产生ATPC以氨基酸为原料合成肽链 D以核苷酸为原料合成核酸4 某人从事高温下的剧烈体力劳动过久，突然腿部肌肉痉挛，主要原因是A剧烈劳动使血糖降低 B高温使人的新陈代谢不正常C大量排汗，使体内水分损失过多 D大量排汗使体内盐分损失过多5细胞膜上与细胞的识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的物质是 A糖蛋白 B磷脂 C脂肪 D核酸6变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病毒，这些生理活动的完成，都依赖于细胞膜的 A选择透过性 B主动运输 C一定的流动性 D保护作用7连接沟通细胞膜、高尔基体膜、核膜，使三者相互联系，构成一个有机整体的结构是A中心体 B线粒体 C内质网 D质体8科学研究发现，附着在内质网上的核糖体，主要是合成某些专供运输到细胞外面的分泌蛋白，下列哪种物质是由这种核糖体合成的A血红蛋白 B有氧呼吸酶 C胃蛋白酶原 D性激素9在奶牛的乳腺细胞中与酪蛋白的合成与分泌密切相关的是A核糖体、线粒体、中心体、染色体 B线粒体、内质网、高尔基体、纺锤体C核糖体、线粒体、高尔基体、中心体D核糖体、线粒体、高尔基体、内质网10用显微镜的一个目镜分别与4个不同倍数的物镜组合来观察血细胞涂片。当成像清晰时，每一物镜与载玻片的距离如图所示。如果载玻片位置不变，用哪一物镜在一个视野中看a物镜载玻片b物镜载玻片c物镜载玻片d物镜载玻片到的细胞最多Aa Bb Cc Dd11下列细胞器在蓝藻细胞中存在的是A高尔基体 B线粒体和叶绿体C内质网 D核糖体12在鉴定可溶性糖的实验中，加入斐林试剂时必须要A先加入斐林试剂甲液，后加入乙液 B先加入斐林试剂乙液，后加入甲液C将斐林试剂甲液和乙液混合均匀后再加入 D以上A、B、C三项操作方法都正确13胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质以自由扩散的方式能优先通过细胞膜，这是因为A细胞膜具有一定的流动性 B细胞膜是选择透过性膜C细胞膜是以磷脂双分子层为基本骨架的 D细胞膜上镶嵌有各种形态的蛋白质分子14一分子的CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是A5 B6 C7 D815洋葱和大肠杆菌最显著的区别是A有无核物质 B有无细胞器 C有无染色体 D有无成形的细胞核16水稻叶肉细胞中的DNA存在于A细胞核、叶绿体和线粒体 B细胞核、内质网和线粒体C细胞核、叶绿体和高尔基体 D细胞核、线粒体和核糖体17如果在用显微镜观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，在低倍镜下看到一个正处于分裂中期的细胞在视野的右上方，马上换上高倍镜后，继续观察，你认为观察的结果是A该中期的细胞更大，但光线较暗 B该中期的细胞更清晰，光线较暗C该中期的细胞不见了 D光线较暗，该中期的细胞不太清晰18用显微镜观察葫芦藓叶的装片时，为使视野内看到的细胞数目最多，应选用A目镜5、物镜10 B目镜10、物镜15C目镜5、物镜40 D目镜10、物镜4019下列哪组糖类物质能分别对应：存在于RNA中而不存在于DNA中的糖类；存在于叶绿体中而不存在于线粒体中的糖类；存在于动物细胞中而不存在植物细胞中的糖类A核糖 脱氧核糖 乳糖 B脱氧核糖 核糖 乳糖C核糖 葡萄糖 糖元 D脱氧核糖 葡萄糖 糖元20右图为高等植物细胞亚显微结构模式图，是对各细胞器结构与功能的描述：都有膜结构 的主要功能是增大细胞内膜面积该细胞需要的ATP主要由提供都可产生水内浓度的高低，可影响细胞对水的吸收以上描述正确的一组是A B C D二、非选择题H2NCCNCCNCCOOHHR1OHR2OHR3H1下图为一条肽链的分子结构简式。据图填空回答：这条肽链中的肽键数是_，构成肽链的氨基酸数目是_，合成肽链的细胞器是_，在合成肽链时决定肽链的氨基酸种类和顺序的是_ _。2下图是动物细胞示意图。请据图回答：（1）若这是人体的骨髓细胞，正处在细胞周期间期，则该细胞核内所发生的主要变化是 和 。（2）若这是昆虫的飞行肌细胞，则该细胞中的细胞器 较多，因为该细胞的生理活动需要 多。（3）若这是一个人体的肠腺细胞，那么与其合成功能直接相关的细胞器 的含量会多一些，该细胞器的形成与核内的 有关。（4）洋葱根尖生长点的间期细胞与该动物细胞不同的结构是 。3用一根玻璃针将变形虫切成两半，有核的一半继续生活，无核的一半死亡，如果将变形虫的一个核取出，无核的部分能短期生存，但不能繁殖后代，单独的细胞核则无法生存，如果在去核后3天，给无核部分再植入一个细胞核，这个变形虫能够正常生活（1）上述实验证明，正常细胞中，核质关系是 。（2）去核变形虫仍能生活一段时间是因为 。（3）单独的核无法生存是因为 。4右图是某高等生物细胞局部结构模式图，请分析回答： 请叙述判断该生物是动物的理由： 。一般可认为该图细胞处在 时期，如果甲代表Y染色体，该细胞分裂后产生的子细胞名称是 。图中有_ _个染色体组，该细胞在下一分裂时期中含有的染色单体数是 。该生物体细胞中，染色体数最多有_条。如果图中结构3上某位点有基因B，结构4上相应位点的基因是b，发生这种变化的原因是 或 。5下面为细胞内某类物质合成与转运的示意图，请据图回答：（1）在上合成的物质都是以 作为模板的。若a物质为抗体，则该细胞是 细胞；若a物质为干扰素，则该细胞是 细胞。此类物质从开始合成到分泌出细胞，经过的细胞器顺序是(填标号) ，此过程说明细胞的各种生物膜在结构和功能上具有 。（2）如果a物质为胰岛素，则该细胞为 细胞，此细胞中控制合成该胰岛素的基因在结构上的特点是 。（3）若该细胞通过动物细胞融合技术并经培养产生了单克隆抗体，则该细胞是 细胞。单克隆抗体的特点是 。62005年诺贝尔生理学或医学奖授予澳大利亚学者巴里马歇尔和罗宾沃伦，以表彰他们20年前发现了幽门螺杆菌，并证明该细菌感染胃部会导致胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡。这一成果打破了当时流行不能用抗生素治疗胃病的医学教条。下图所示为幽门螺杆菌细胞模式图，请据图回答下列问题：（1）幽门螺杆菌细胞由于具有结构 ，因此称为 细胞。（2）幽门螺杆菌细胞与植物细胞相比较，共同的结构有 （填序号）。（3）幽门螺杆菌细胞壁的主要成分是 。细胞器的功能是 。 （4）请在用文字与大小不同的圆圈，表示出原核生物、真核生物、乳酸菌、幽门螺杆菌、酵母菌、细菌、噬菌体等生物类群或生物间的从属关系。 参考答案实验探究讨论1解析:（1）观察细胞质流动的实验，可用细胞质中叶绿体的运动为标志，黑藻的幼嫩叶片存在叶绿体，而幼根不存在叶绿体，没有明显的参照。（2）使用显微镜应该先用低倍镜观察再用高倍镜观察，如果先用高倍镜观察，可能会会找不到观察对象，还可能会出现高倍镜镜头压破玻片（损坏镜头）情况。（3）细胞质中的叶绿体是光合作用的场所，光照强度对它的形态、分布、生理功能有重要影响。答案：（1）幼叶中存在叶绿体，便于细胞质流动的观察，幼根中细胞质流动没有明显的参照物，不便于观察；（2）可能会找不到观察对象，还可能会出现高倍镜镜头压破玻片（损坏镜头）；（3）光照。2解析：本题为验证性实验设计题，鉴定萝卜贮藏根细胞组织中是否存在蛋白质和DNA。其关键是分别从萝卜贮藏根细胞组织中提取出蛋白质和DNA，实际上在题干上已非常明确地给出了提取的方法，只要稍加整理即可。然后分别用双缩脲试剂和甲基绿染液进行鉴别，同时在进行实验的过程中要注意对照实验的设置。一、材料处理答：称取50g萝卜冼净切块，加水30ml，粉碎机粉碎，将匀浆经纱布过滤 。二、提取答：1向经纱布过滤得到的滤液中加入10%NaCl，直至沉淀析出。经滤纸过滤，将滤纸上的沉淀物放入试管中，加入1ml蒸馏水，振荡，用于蛋白质鉴定 。2除去蛋白质的滤液中，加入95%酒精，用玻棒轻轻搅拌，见有白色絮状沉淀产生，经滤纸过滤，用镊子将滤纸上的絮状沉淀置于载玻片，用于DNA鉴定 。三、鉴定及结果答：1在用于蛋白质鉴定的试验试管中，加入双缩脲试剂，产生呈色反应，同时将蛋白质标准样品和1ml蒸馏水放入另一试管，加入双缩脲试剂产生呈色反应。观察到两试管中颜色基本一致，说明试验试管中有蛋白质存在 。2在用于DNA鉴定的载玻片上，滴加甲基绿染液，DNA呈现蓝绿色，说明该白色絮状沉淀为DNA 。3通过对白萝卜贮藏根匀浆液的检测，说明有蛋白质和DNA的存在 。四、讨论答：1是细胞膜等生物膜的结构成分，酶等功能蛋白质的组成成分，也是糊粉粒等贮存蛋白质的成分。2细胞核综合能力检测一、选择题15 DDADA 610 CCCDD 1115 DCCBD 1620 ACACD 二、非选择题12 3 核糖体 信使RNA(mRNA)上碱基排列顺序2（1）DNA的复制 蛋白质的合成 （2）1 线粒体 能量 （3）3 核糖体 7 核仁 （4）没有中心体而有细胞壁3（1）相互依存（2）细胞质存在生活所需的蛋白质（3）细胞核没有生活所需的蛋白质4.（1）是高等生物细胞，且有中心体 （缺一不可） （2）减数分裂第二次分裂中期 精细胞（3）1 0 16 基因突变 交叉互换 5（1）mRNA 效应B 效应T 一定的连续性 （2）胰岛B细胞 基因的编码区由外显子和内含子组成，编码区是间隔的不连续的 （3）杂交瘤细胞 化学性质单一、特异性强、灵敏度高6（1）拟核 原核 （2）、（3）糖类和蛋白质结合而成的化合物（或肽聚糖） 合成蛋白质 噬菌体乳酸菌幽门螺杆菌细菌原核生物酵母菌真核生物（4）如图 9