第一讲 细胞的分子组成
[考纲要求]
1．蛋白质、核酸的结构和功能(Ⅱ) 2.糖类、脂质的种类和作用(Ⅱ) 3.水和无机盐的作用(Ⅰ)
[知识主干·系统联网] 理基础 建网络 回扣关键知识
授课提示：对应学生用书第1页
■高考必背——记一记
1．蛋白质和核酸
(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、排列顺序千变万化及蛋白质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。
(2)核酸是生物的遗传物质，在生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有重要作用。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。
(3)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。
2．糖类和脂质
(1)糖类是细胞主要的能源物质，脂肪是细胞内良好的储能物质。
(2)细胞壁的成分：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。
(3)耗氧问题：脂肪中氧元素比例较低，碳和氢元素比例较高，而糖类则相反，脂肪在氧化时比相同质量的糖类耗氧多，产生的能量也多。
■易混易错——判一判
1．判断下列有关蛋白质和核酸叙述的正误
(1)蛋白质结合Mg2形成的血红蛋白参与O2运输。(2018·全国卷Ⅱ)(×)
＋
(2)氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基。(2016·江苏卷)(√) (3)蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化。(2015·全国卷Ⅰ)(√) (4)蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的。(2017·江苏卷)(×) 2．判断下列有关糖类和脂质叙述的正误
(1)膜中的磷脂分子由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成。(2016·全国卷Ⅲ)(×) (2)脂质在核糖体、内质网和高尔基体上合成。(×)
(3)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。(2017·江苏卷)(×) 3．判断下列有关细胞中水叙述的正误
(1)风干种子中结合水与自由水的比值大。(2018·全国卷Ⅱ)(√)
(2)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。(√)
[高频考点·融会贯通] 析考点 做题组 攻破热点难点
授课提示：对应学生用书第2页
考点一 蛋白质、核酸的结构和功能
[真题试做·明考向]
1．(2018·高考全国卷Ⅱ)下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是( ) A．浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原 B．肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程 C．蛋白质结合Mg2形成的血红蛋白参与O2运输
＋
D．细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
解析：浆细胞产生的抗体能与相应的抗原(如病毒抗原)发生特异性结合。肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等参与肌肉收缩的过程。Fe2参与构成血红蛋白，血红蛋白具有运输O2的功能。细胞核中染色体的主要组成成分是蛋
＋
白质和DNA。
答案：C
2．(2018·高考全国卷Ⅰ)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA－蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA－蛋白质复合物
B．真核细胞的核中有DNA－蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有 C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶 D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶
解析：真核细胞的染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成的，都存在DNA－蛋白质复合物。原核细胞无成形的细胞核，DNA裸露存在，不含染色体(质)，但是其DNA会在相关酶的催化下发生复制，DNA分子复制时会出现DNA－蛋白质复合物。DNA复制需要DNA聚合酶，若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能为DNA聚合酶。在DNA转录合成RNA时，需要有RNA聚合酶的参与，故该DNA－蛋白质复合物中含有RNA聚合酶。
答案：B
3．(2015·高考全国卷Ⅰ)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是( )
A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中 B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同 C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化 D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
解析：据题中信息可知朊粒是PrP基因所编码的蛋白质空间结构变化后形成的，因此还属于蛋白质，不可能整合到宿主细胞的基因组中，A错误。细菌增殖方式为二分裂，与朊粒不相同，B错误。由题中信息可知，PrP基因编码的蛋白质与朊粒间因空间结构的不同而功能不同，C正确。PrPc转变为PrPsc只是蛋白质空间结构发生了改变，D错误。
答案：C
4.(2018·高考全国卷Ⅲ)回答下列与蛋白质相关的问题：
(1)生物体中组成蛋白质的基本单位是________。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在________这一细胞器上形成的。合成的蛋白质中有些是分泌蛋白，如________(填“胃蛋白酶”“逆转录酶”或“酪氨酸酶”)。分泌蛋白从合成至分泌到细胞外需要经过高尔基体，此过程中高尔基体的功能是_________________________________________________________。
(2)通常，细胞内具有正常生物学功能的蛋白质需要有正确的氨基酸序列和________结构。某些物理或化学因素可以导致蛋白质变性，通常，变性的蛋白质易被蛋白酶水解，原因是________________________________________________________________________。
(3)如果DNA分子发生突变，导致编码正常血红蛋白多肽链的mRNA序列中一个碱基被另一个碱基替换，但未引起血红蛋白中氨基酸序列的改变，其原因可能是_________________。
解析：(1)组成蛋白质的基本单位是氨基酸。在细胞中合成蛋白质时，肽键是在核糖体上形成的。胃蛋白酶是分
泌蛋白，逆转录酶和酪氨酸酶都是细胞内的蛋白质。分泌蛋白分泌到细胞外需要经过高尔基体的加工、分类和包装。
(2)具有生物活性的蛋白质都有特定的氨基酸序列和空间结构。变性的蛋白质空间结构被破坏，肽键暴露，暴露的肽键容易与蛋白酶接触，使蛋白质降解。
(3)DNA分子发生突变，导致转录产生的mRNA中的碱基序列发生改变，由于密码子具有简并性，所以可能出现虽然密码子已经改变，但仍对应同一种氨基酸的情况。
答案：(1)氨基酸 核糖体 胃蛋白酶 对蛋白质进行加工、分类和包装 (2)空间 蛋白质变性使肽键暴露，暴露的肽键易与蛋白酶接触，使蛋白质降解 (3)遗传密码具有简并性
[融会贯通·析考点]
1．蛋白质与核酸的组成结构和功能
2．核酸与蛋白质之间的关系
[方法技巧·会应用]
1．分析蛋白质与核酸图形题
分析蛋白质与核酸图形题的关键是抓住每种化合物的特征元素。糖类和脂肪的基本元素组成为C、H、O。组成蛋白质的基本元素是C、H、O、N，在R基中还可能有S，S可作为判断蛋白质的标志性元素。在组成生物体的有机化合物中，含S的一定是蛋白质，但蛋白质不一定都含有S。核酸的元素组成是C、H、O、N、P。
2．解答蛋白质相关计算题
在解答蛋白质的相关计算题时，一定要注意以下两点：一是计算蛋白质的相对分子质量时，不要忽视脱水以外的其他物质，如形成二硫键时会脱氢；二是利用原子守恒原理计算氨基酸的种类和数量时，不要忽视所脱水分子中的H和O。
[巩固提升·练题组]
?题组一 蛋白质与核酸的组成、结构及功能的考查
5．(2018·河北衡水调研)科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变
成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去导致酶去折叠的尿素和巯基乙醇；再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现核糖核酸酶活性得以恢复。下列叙述正确的是( )
A．由于巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质中的肽键，故该酶失去了活性 B．该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构 C．这个实验证明结构并不一定决定功能
D．这个实验说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环境决定的
解析：用巯基乙醇和尿素处理，可以将牛胰核糖核酸酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构，说明因破坏了蛋白质的空间结构而导致该酶失去了活性，A项错误；这个实验证明了蛋白质的结构决定其功能，C项错误；这个实验说明外界环境可以影响蛋白质的结构，D项错误。
答案：B
6．如图甲所示物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述中错误的是( )
A．如果图甲中的a是核糖，则b是丙的基本单位 B．如果m是胸腺嘧啶(T)，则b是乙的基本单位 C．在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水 D．乙或丙彻底水解的产物是甲
解析：由题图可知，乙为规则的DNA双螺旋结构，丙为转运RNA。图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位，A正确；T是DNA特有的碱基，所以如果m为T，则b为乙的基本单位，B正确；b聚合成乙或丙的过程中，在核苷酸的磷酸基团和相邻核苷酸的五碳糖的羟基之间脱水缩合形成磷酸二酯键，因此产生水，C正确；核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是组成核苷酸的三种化合物：五碳糖、碱基和磷酸，D错误。
答案：D
?题组二 结合中心法则，综合考查蛋白质、核酸的关系
7．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是组成甲、乙、丙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．大肠杆菌细胞内单体c的结构可用e表示，e的种类约有20种 C．a、b是生物体内遗传信息的携带者，丙是生命活动的主要承担者 D．甲、乙的多样性由d中的n充分体现，丙的多样性由e中的R充分体现
解析：根据图示可判断，甲代表DNA，乙代表RNA，丙代表蛋白质，a、b、c分别代表脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸，d为核苷酸，e为氨基酸，m为磷酸，f为五碳糖，n为碱基。人体中d的种类有8种，脱氧核苷酸