细胞中的元素和化合物
一、知识网络
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基本的元素
大量元素
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水
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糖类
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蛋白质
核酸
生物与非生物都是由化学元素组成的
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组成部分生物体化学元素的重要作用
生物界与非生物界的统一性/多样性
建立者:施莱登和施旺
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B细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对其他细胞共同组成的整体的生命起作用
C新细胞可以从老细胞中产生
意义:揭示细胞和生物体结构统一性
(3)构成生物体各种化合物比较:
| 项目 | 组成元素 | 种类或存在形式 | 主要功能 | |
| 无机物 | 水 | H、0 | 结合水 自由水 | 结合水:是细胞结构的重要组成成分。 自由水:是细胞内的良好溶剂；是各种反应的介质；参与许多生化反应。 |
| 无机盐 | K、Na、Ca、Fe等 | —般以离子形式存在。 含量较多的阳离子：Na+、 K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 含量较多的阴离子：SO42-、Cl-、PO43-、HC03-等 | 有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分，如Mg2+、Fe2+、CaC03。 维持细胞内的酸碱平衡，调节渗透压，维持细胞形态和功能等。如Na+、K+、Ca2+、P043-、HC03-。 | |
| 项目 | 组成元素 | 种类或存在形式 | 主要功能 | |
| 有机物 | 糖类 | C、H、O | 单糖/双糖/多糖 | 构成生物体的重要成分 生物进行生命活动的主要能源物质 |
| 脂质 | C、H、O、（N、P） | 脂肪 类脂 固醇 | 脂肪是生物体内贮藏能量的物质，在高等动物和人体内，还有减少热量散失，维持体温恒定，减少摩擦，缓冲压力的作用。 磷脂是细胞膜和细胞器膜的重要成分。 固醇对生物体正常的新陈代谢和生殖过程起调节作用。 | |
| 蛋白质 | C、H、0、N(S、P、Fe、Cu、Mn、I、Zn)等。 | 多种多样 | ①结构蛋白：是构成细胞和生物体的重要物质； ②功能蛋白：催化/运输/调节/免疫等； 总之，蛋白质是一切生命活动的体现者。 | |
| 核酸 | C、H、O、N、P等 | 脱氧核糖核酸:(DNA) 核糖核酸:(RNA) | 是遗传信息的载体； 是一切生物的遗传物质； 对遗传，变异和蛋白质的合成有极其重要的作用。 | |
(4)单糖、双糖、多糖的比较
| 概念 | 种类 | 分子式 | 分布 | 主要功能 | |
| 单糖 | 不能水解的糖 | 核糖 | C5H10O5 | 动、植物细胞 | 组成核酸的物质 |
| 脱氧核糖 | C5H10O4 | ||||
| 葡萄糖 | C6H12O6 | 细胞的和重要能源物质 | |||
| 双糖 | 水解后形成二分子单糖的糖 | 蔗糖 | C12H22O11 | 植物细胞 | 能水解成单糖 |
| 麦芽糖 | |||||
| 乳糖 | 动物细胞 | ||||
| 多糖 | 水解后能够形成许多单糖分子的糖 | 淀粉 | (C6H10O5)n | 植物细胞 | 植物细胞中的储能物质 |
| 纤维素 | 植物细胞壁的基本成分 | ||||
| 糖元 | 动物细胞 | 动物细胞中的储能物质 |
(5)蛋白质的基本组成单位—氨基酸
①种类:组成蛋白质的氨基酸大约20种
②结构通式(如右图):
③决定氨基酸种类的因素：R基。
④结构特点:每种氨基酸分子都至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(6)蛋白质的分子结构
①化学结构:许多氨基酸分子通过脱水缩合(如下图所示)，按照一定的次序连接成肽形链:
连接两个氨基酸分子的化学键，叫做肽键，用“-NH-C0-”表示。由3个或3个以上氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物叫做多肽。多肽成键状结构，叫做肽链。
②空间结构:肽链经过螺旋、折叠、缠绕形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
③蛋白质分子结构的多样性:由于构成每种蛋白质的氨基酸的种类不同；每个蛋白质分子中氨基酸的数目不等；氨基酸的排列的顺序变化多端；空间结构千差万别，导致蛋白质分子的结构多种多样。
a.氨基酸的种类不同，构成的肽链不同；
b.氨基酸的数目不同，构成的肽链不同；
c.氨基酸的排列顺序不同，构成的肽链不同；
d.氨基酸的种类不同，数目不同，排列顺序不同，形成的肽链更不同。
二、例题分析
1.下图表示细胞中四种有机物的组成及功能，请分析回答：
（1）A是__________，E在动物体内是指___________，在植物体内主要指___________。
（2）F是___________，它是由B（脂肪酸和甘油）形成的，除此之外，脂类还包括___________和___________等。
（3）C是___________，通式是___________，C形成G的反应叫___________。
（4）D是___________，H是___________。
2.根据下面图解，回答下列问题
（1）该化合物是由___________个氨基酸分子失去___________个分子的水而形成的，这种反应叫做___________，该化合物称为___________。在这个过程中，相对分子质量减少了___________。
（2）图中表示R基的字母是___________，表示肽键的字母是___________。
（3）图中有___________个肽键，有___________个氨基和___________个羧基。
（4）该化合物是由___________种氨基酸组成的。
（5）该化合物水解成氨基酸的过程中需要___________个分子的水，此过程除了需要水分子外，还需要___________参与。
3.用氨基酸自动分析仪测定几种肽化合物的氨基酸数目如下：
| 肽化合物名称 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ |
| 催产素 | 牛加血压素 | 血管舒缓素 | 平滑肌舒张素 | 猪促黑色素细胞激素 | 人促黑色素细胞激素 | |
| 氨基酸数目 | 9 | 9 | 9 | 10 | 13 | 22 |
（1）上表中①、②和③的氨基酸数目虽然相同，但其生理作用彼此不同，这是因为它们的___________不同。
（2）上表中③与④或⑤与⑥虽然功能相似，但各自具有专一性。它们之间的差异主要取决于___________。
（3）这些实例表明蛋白质的分子结构具有___________，这种特点对于生物体乃至生物界的重要意义是___________。
4、2006年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷) 组成蛋白质的氨基酸之间的肽键结构式是
A. NH--CO B. --NH--CO-- C. --NH2--COOH-- D. NH2—COOH
5、（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
三、基础训练
一、选择题
1.遗传物质的基本单位中都有的是
A.核糖 B.脱氧核糖 C.磷酸基团 D.嘧啶
2.下列有关核酸的叙述，正确的是
A.除病毒外，一切生物都有核酸存在 B.核酸是由C、H、O、P等元素组成的化合物
C.核酸是一切生物的遗传物质 D.组成核酸的基本单位是脱氧核苷酸
3.有广告称某种牌号的八宝粥（含桂圆、红豆、糯米等）不加糖，比加糖还甜，最适合糖尿病人食用。你认为下列关于病人能否食用此八宝粥的判断不正确的是
A.糖尿病人应少吃含糖的食品
B.这个广告有误导喜爱甜食消费者的嫌疑，不甜不等于没有糖
C.不加糖不等于没有糖，糖尿病人食用需慎重
D.不能听从厂商或广告商的宣传，应询问医生
4.下面关于生物体共同的物质基础和结构基础的描述，正确的是
A.除病毒外，基本组成的物质都是蛋白质和核酸
B.细胞是一切生物体的结构单位
C.地衣能在岩石上生长，又能腐蚀岩石
D.一般说来，细胞是生物体结构和功能的基本单位
5. 病毒作为生物的主要理由是
A.能使其他生物致病 B.具有细胞结构
C.由有机物组成 D.能繁殖后代
6.食物中的蛋白质经消化后的最终产物是
A.多种氨基酸 B.各种多肽和氨基酸
C.CO2、H2O和尿素 D.多种氨基酸、CO2、Ｈ2O和尿素
7.植物从土壤中吸收并运输到叶肉细胞的氨和磷，主要用于合成
①淀粉 ②葡萄糖 ③脂肪 ④磷脂 ⑤蛋白质 ⑥核酸
A.①④⑥ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②④⑤
8.艾滋病（HIV）研究者发现这么一种怪现象：有1%～2%HIV感染者往往感染HIV但不会发病。旅美中国学者张林琦博士及其同事为这一现象找到了初步答案，这些感染者在感染HIV前体内存在3种名为“阿尔法—防御素”的小分子蛋白质，这可能就是少数HIV感染者可以长期健康存活而不发病的原因。下列对“阿尔法—防御素”的认识不可能成立的是
A.它们是在核糖体上合成的
B.组成这3种“阿尔法—防御素”的小分子蛋白质都有20种氨基酸
C.氮是构成“阿尔法—防御素”的特征元素
D.可以人工合成并用于艾滋病的治疗
9.下列广告语在科学性上没有错误的是
A.没有水就没有生命
B.这种饮料不含任何化学物质
C.这种纯净水绝对纯净，其中不含任何离子
D.这种口服液含有丰富的N、P、Zn等微量元素
10.丙氨酸的R基为—CH3，在一个丙氨酸分子中，含有碳和氧的原子数分别是
A.3，4 B.4，
11.植物种子内所含的物质氧化时，每克物质释放能量最多的是
A.淀粉 B.脂肪 C.蛋白质 D.核酸
12.由丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸组成的三肽有
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
13.蛋白质代谢是在多种酶的参与下完成的，使肽键断裂的酶是
A.呼吸酶 B.蛋白酶 C.转氨酶 D.脱氨基酶
14.生物体内的蛋白质千差万别，其原因不可能是
A.组成肽键的化学元素不同 B.组成蛋白质的氨基酸种类和数量不同
C.氨基酸排列顺序不同 D.蛋白质的空间结构不同
15.已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，现有一蛋白质分子由两条多肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质的相对分子量最接近于
A.12800 B.12544 C.11036 D.12288
16.下列关于细胞中水的功能的叙述，错误的是
A.运输营养物质 B.是细胞结构的重要组成成分
C.运输代谢废物 D.贮藏能量
17.人的红细胞必须生活在一定浓度的溶液中，医生给脱水的病人注射用的都是渗透压与血浆一致的浓度为0.9%的生理盐水。如果将红细胞放入蒸馏水中,红细胞就会因吸水过多而胀破；放入浓盐水中则会因失水过多而皱缩，从而失去运输氧的功能，这说明
A.水分子容易进出细胞 B.无机盐离子容易进出细胞
C.红细胞的特性造成的 D.无机盐对维持细胞的形态和功能具有重要作用
18.已知Mn2+是许多酶的活化剂，例如它能激活硝酸还原酶，缺Mn2+的植物就无法利用硝酸盐，这说明无机盐离子
A.对维持酸碱平衡有重要作用
B.对维持细胞形态有重要作用
C.对调节细胞内的渗透压有重要作用
D.对维持生物体内生命活动有重要作用
19.胰岛素和雄性激素的化学成分分别是
A.蛋白质、固醇类 B.蛋白质、糖类 C.脂质、糖类 D.固醇类、磷脂
20.组成蛋白质、脂质和糖类的共同元素是
A.C、H、O B.C、H、O、N
C.C、H、O、N、S D.C、H、O、N、P
21.下列物质中，构成细胞膜结构的重要物质是
A.胆固醇 B.纤维素 C.磷脂 D.脂肪
22.将500g黄豆生成豆芽后，称重为2000g，在这个过程中，有机物的变化是
A.增多 B.减少
C.没增加也没减少 D.以上都不对
23.下列选项中，属于动植物细胞共有的糖类是
A.葡萄糖、核糖、脱氧核糖 B.葡萄糖、淀粉和果糖
C.淀粉、脱氧核糖、乳糖 D.麦芽糖、果糖、乳糖
24.在大米和面粉中生活的米虫一生都不要“饮水”，也吃不到含水量丰富的食物，可它们仍能正常生活，其原因是
A.米虫的生命活动不需要水 B.米虫体内含有大量水
C.米虫消化淀粉时产生水 D.米虫在代谢中产生水
25.一个蛋白质分子有二条肽链构成，共有266个氨基酸组成，则这个蛋白质分子至少含有的氨基和羧基数目分别是
A.264和266 B.265和264 C.264和3 D.2和2
26.在下列物质中，有的属于构成人体蛋白质的氨基酸，有的不是。若将其中构成人体蛋白质的氨基酸缩合成化合物，则其中含有的氨基、羧基和肽键的数目依次是
A.3,3,2 B.4,3,3 C.2,2,2 D.3,4,2
27.核酸是生物的遗传物质，组成核酸的碱基、五碳糖、核苷酸各有几种
A.5,2,8 B.4,2,2 C.5,2,2 D.4,4,8
28.下列核苷酸中，在DNA结构中不可能具有的是
29.一切生物的遗传物质和生命活动的体现者分别是
①核酸 ②核糖核酸 ③脱氧核糖核酸 ④蛋白质 ⑤脂类 ⑥糖类
A.①④ B.②⑤ C.③⑥ D.②④
30.判断生物的亲缘关系的远近，可以对两种生物细胞中的何种物质进行化学分析
A.糖类 B.磷脂 C.蛋白质 D.脂肪
参考答案
二、例题分析
1.（1）单糖 糖元 淀粉 （2）脂肪 类脂 固醇 （3）氨基酸 缩合 （4）核苷酸 DNA和RNA
2.（1）3 2 缩合反应 三肽 36 （2）B、C、G E、F （3）2 1 2 （4）2 （5）2 酶
3.（1）氨基酸种类和排列顺序 （2）氨基酸种类、数量和排列顺序不同 （3）多样性 决定蛋白质具有多种功能
4.B
5.B
三、基础训练
1.C 2.C 3.A 4.D 5.D 6.A 7.C 8.B 9.A 10.Ｃ 11.Ｂ 12.Ｄ 13.Ｂ 14.A 15.C 16.D 17.D 18.D 19.A 20.A 21.C 22.B 23.A 24.D 25.Ｄ 26.C 27.A 28.B 29.A 30.C