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专题 01 细胞的物质基础
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高考感知：明考向知规律 长难句突破
命题趋势：知己知彼 满分技巧
知识必备：重点讲解（全面梳理） 易错点拨
难点突破1.验证某种矿质元素的生理功能 1.关于糖类和脂质的4点辨析
2.关于蛋白质的5个易错点
难点突破2.蛋白质相关的计算规律
3.有关核酸的4个易错点
限时检测： 30mi n：及时训练与检测
（压缩包中含有单独的检测卷，方便练习使用）
高考感知
课标要求——明考向 近年考情——知规律
（2023.全国乙卷.T1）蛋白质的结构及多样
1.1 说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，
性、核酸的元素组成及基本单位
它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。
（2023.湖北卷.T3）脂质的种类及功能，内环
1.2 指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的
境的理化性质
形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重
（2023.湖北卷.T2）蛋白质的变性
要作用。
（2023.北京卷.T1）糖类的功能
1.3 举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动
（2023.湖南卷.T5）细胞中的水、细胞的吸水
密切相关。
和失水
1.4 概述糖类有多种类型，它们既是细胞的重要结构成
（2023.湖南卷.T1）组成细胞的元素，脂质的
分，又是生命活动的主要能源物质。
种类及功能
1.5 举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有
（2022全国甲卷）无机盐的存在形式及功能﹔
重要作用。
主动运输;
1.6 阐明蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能
（2021全国甲卷）生物大分子的基本骨架及形
取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主
成原因﹔蛋白质的结构及多样性﹔核酸的功
要由蛋白质完成。
能﹔糖类的功能﹔
1.7 概述核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信
（2021全国乙卷）细胞中水的存在形式及功能;
息的生物大分子。
有氧呼吸过程﹔
命题趋势
1.重点是组成细胞的四种有机物及相关实验、组成细胞的无机物，该部分内容的命题以选择题为主。
2.试题情境主要选自大学教材中的相关知识，要求学生在题干信息提取加工的基础上，结合教材原型知识
进行作答，通常是考查学生已学知识在新情境中的迁移应用。核心素养的考查主要是生命观念和科学思维
的考查，引导学生用模型认知与建构等科学思维深入理解相关概念，形成结构与功能等生命观念。知识必备
重点：
一、细胞中的元素和化合物
1．组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有，这说明了生物
界与无机自然界具有 ；但是，细胞与无机自然界相比，各种元素的 又大不相同，这说明
了生物界与无机自然界具有 。(P16)
2．组成细胞的各种元素大多以 的形式存在。细胞中含量最高的化合物是 ，它同时
也是含量最高的 ，含量最高的有机物是 。(P17)
3．组成细胞的主要化合物及相对含量示意图(P17)：
4．用化学试剂检测生物组织中的化合物或观察结构(P18)
还原糖 脂肪 蛋白质 淀粉
试剂 斐林试剂 苏丹Ⅲ 双缩脲试剂 碘液
现象 砖红色沉淀 橘黄色 紫色 蓝色
需要加热的是 的鉴定，需要借助显微镜的是 鉴定。常见的还原糖有 、 、
。
5．脂肪的检测和观察实验中，切片后，从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片的中央；在
花生子叶薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min，用吸水纸吸去染液，再用 洗去浮色；先在低
倍镜下观察，再换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的 清晰可见。(P19“探究·实践”)
6．蛋白质的检测和观察实验中，加入组织样液2 mL后，先注入双缩脲试剂 1 mL，摇匀，再注
入双缩脲试剂 4滴，摇匀，可见组织样液变成紫色。(P19“探究·实践”)
二、细胞中的无机物
1．自由水的作用：水是细胞内良好的 ，许多种物质能够在水中溶解；细胞内的许多 也都需要水的参与。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。水在生物体内流动，
可以把 运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物，运送到排泄器官或者直接
排出体外。(P20)
2．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去 和 ，成
为生物体的构成成分。(P21)
3．在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越 ；而结合水越多，细胞抵抗干
旱和寒冷等不良环境的能力就 。(P21)
4．细胞中大多数无机盐以 的形式存在。(P21)
5．无机盐的作用有：
①某些 的组成部分，如Mg是构成 的元素，Fe是构成 的元素。②对于维持
有重要作用，如缺钙时哺乳动物会 。③对维持 非常重要。④维持正常 ，即
。(P22)
6．医用生理盐水是质量分数为 的氯化钠溶液。(P22“练习与应用”，二、拓展应用)
7．一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图(P22“思考·讨论”)
三、细胞中的糖类和脂质
1．糖类是主要的 物质。糖类大致可以分为 。(P23)
2．常见植物二糖有 和 ，动物二糖为 。蔗糖可水解为 和 ，麦芽糖可
水解成2分子 ，乳糖可水解成 和 。(P24)
3．生物体内的糖类绝大多数以 的形式存在。植物体内的多糖有 (储能多糖)和
(结构多糖)，动物体内的多糖有 ，其主要分布在人和动物的 和 中，是人和动物细
胞的储能物质。淀粉、纤维素、糖原的基本单位是 分子。(P24)
4．几丁质也是一种 ，又称壳多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的 中。(P25)
5．组成脂质的化学元素主要是 ，有些脂质(磷脂)还含有 。(P25)
6．常见的脂质有 、 和 等。其中磷脂是构成 的重要成分；固醇类物质包括 、
和 等。胆固醇是构成动物 的重要成分，在人体内还参与血液中 的运输。性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及 的形成。维生素D能有效地促进人和动物肠道对
的吸收。(P25～27)
7．脂质分子中氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高，所以氧化分解时，需氧量更 ，释放的能量更
。(P25)
8．脂肪是由三分子 与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油(又称甘油三酯)。植物脂肪大多
含有 脂肪酸，在室温时呈液态，如日常炒菜用的食用油(花生油、豆油和菜籽油等)；大多数动物脂
肪含有 脂肪酸，室温时呈固态。(P26)
9．脂肪不仅是储能物质，还是一种很好的绝热体。皮下厚厚的脂肪层起到 的作用。分布在内脏
器官周围的脂肪还具有 的作用，可以保护内脏器官。(P26)
四、蛋白质是生命活动的主要承担者
1．蛋白质是生命活动的主要 ，也是主要的体现者。其功能包括： (1) ，如 ；
(2) ，如 ；(3)运输，如 ；(4)信息传递作用，如 ；(5)防御作用，如 。
(P28～29)
2． 是组成蛋白质的基本单位。在人体中组成蛋白质的氨基酸有 种。其中有8种是人体细胞不
能合成的，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋(甲硫)氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸，这
些氨基酸必须从外界环境中获取，因此，被称为 氨基酸。另外13种氨基酸是人体细胞能够合成的，
叫作 氨基酸。(P30“与社会的联系”)
3．氨基酸分子的结构通式是：
在结构上具有的特点是：每种氨基酸分子至少都含有一个 (—NH )和一个 (—COOH)，并且都
2
有一个 和一个 连接在同一个 上。各种氨基酸之间的区别在于 的不同。(P29)
4．由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的化合物，叫作 。多肽通常呈链状结构，叫作 。肽
链能盘曲、折叠，形成有一定 的蛋白质分子。(P30)
5．蛋白质种类繁多的原因是组成蛋白质的氨基酸的 不同以及 千差万别。(P31)
6．蛋白质经高温后变性失活，这是因为高温破坏了蛋白质的 ，但未破坏 。 ，因此吃熟鸡蛋、熟肉容易消化。(P32“与社会的联系”)
五、核酸是遗传信息的携带者
1．核酸包括两大类：一类是 ，简称DNA；另一类是 ，简称RNA。(P34)
2．真核细胞的DNA主要分布在 中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。RNA主要分布在
中。(P34)
3．一个核苷酸是由一分子含氮的碱基、一分子 和一分子 组成的。根据 的不同，可以将核苷
酸分为脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸。(P34)
4．DNA和RNA都含有的碱基是 、 和 ，DNA特有的碱基是 ，RNA特有的碱基是 。(P35)
5．DNA水解的产物是 ，彻底水解的产物是 、 、 。
6．有细胞结构的生物包括 生物和 生物，遗传物质是 ；没有细胞结构的病毒，遗传物质大多数
是 ，少数是 。例如 是RNA病毒。
7．脱氧核苷酸和核糖核苷酸(P35)
8．DNA与RNA在化学组成上的异同(P35)
9．生物体内各种物质的元素组成：
纤维素： ；脂肪： ；
磷脂： ；酶： ；
DNA： ；RNA： ；
ATP： 。
难点：
1.验证某种矿质元素的生理功能(1)实验设计
②实验组
(2)实验成功关键点
①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。
②实验组用只缺X的培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水作对照。
③实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。
2.蛋白质相关的计算规律
(1)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
①至少含有的游离氨基或羧基数＝肽链数；
②游离氨基或羧基数目＝肽链数＋R基中含有的氨基或羧基数。
(2)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数；
②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18(不考虑形成二硫
键)。
蛋白质相
肽链 氨基 肽键 脱去水 氨基 羧基
对分子质
数目 酸数 数目 分子数 数目 数目
量
am－ 至少 至少
1条 m m－1 m－1
18(m－1) 1个 1个
am－ 至少 至少
n条 m m－n m－n
18(m－n) n个 n个
注：假设氨基酸平均相对分子质量为a。
(3)利用原子守恒计算肽链中原子数
氨基酸的结构通式是解答此类题目的突破口。在一个氨基酸中，若不考虑 R基，至少含有2个碳原子、2
个氧原子、4个氢原子和1个氮原子。在脱水缩合形成多肽时，要失去部分氢原子和氧原子，但是碳原子、
氮原子的数目不会减少。多肽中的相关数量关系如下：
①碳原子数＝氨基酸的个数×2＋R基上的碳原子数。
②氢原子数＝各氨基酸中氢原子的总数－脱去的水分子数×2。
③氧原子数＝各氨基酸中氧原子的总数－脱去的水分子数。④氮原子数＝肽链数＋肽键数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中氮原子的总数。
长难句突破
1. 植 物 根 系 既 能 从 土 壤 中 吸 收 水 分 也 能 吸 收 无 机 盐 。 根 细 胞 内 水 分 的 作 用 有
。(答2点)
2.某运动饮料广告词“解口渴，更解体渴”，其中的“解体渴”主要指 。
3. 缺 Fe 会 导 致 贫 血 的 原 因 ：
。
4.呼吸熵是物质氧化分解时释放CO 与消耗O 的比值，糖类的呼吸熵等于1，而脂肪的呼吸熵却小于1，
2 2
请从糖类和脂肪的元素组成方面分析原因 。
5.哺乳动物体内胆固醇并非有害无益，原因是 。
6.胰岛素在核糖体上合成后还不具有降低血糖的生物活性，请从蛋白质的结构方面分析原因：
。
7. 长 期 以 玉 米 为 主 食 的 人 容 易 因 赖 氨 酸 缺 乏 而 导 致 疾 病 ， 请 分 析 原 因 ：
。
8. 蛋 白 质 变 性 后 还 可 用 双 缩 脲 试 剂 检 测 吗 ？ 请 说 明 理 由 。
。
满分技巧
1.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同四不同”
2.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”(1)唯一需要水浴加热——还原糖检测。若不加热，则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜——脂肪颗粒的观察。
(3)唯一使用酒精——脂肪的鉴定，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。
3.实验成功的4个关键点
(1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的观察。
(2)脂肪鉴定的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ易溶于酒精。
(3)物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀
粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。
(4)实验中，在加相应试剂之前要留出部分组织样液，目的是作为对照，以便与鉴定后的样液颜色作对比，
增强实验的说服力。
4.不同生物的核酸、核苷酸、碱基、五碳糖、遗传物质的归纳
生物 核酸 碱基 核苷酸 遗传
五碳糖 实例
种类 种类 种类 种类 物质
细胞 2种(DNA 人、酵母
5种 8种 2种 DNA
生物 和RNA) 菌、细菌等
DNA病毒 1种(DNA) 4种 4种 1种 DNA T2噬菌体等
病 SARS病毒、
RNA病毒 1种(RNA) 4种 4种 1种 RNA
毒 HIV等
5.核酸与蛋白质的比较
(1)DNA多样性、蛋白质多样性和生物多样性的关系
(2)核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不完全相同”
6.有机物初步水解产物、彻底水解产物和代谢终产物易错点拨
1.关于糖类和脂质的4点辨析
(1)多糖和二糖不能直接被吸收，只能水解为单糖才能被人体吸收，这是由细胞膜的选择透过性决定的。
(2)糖类不一定都提供能量：如纤维素是组成植物细胞壁的成分，核糖和脱氧核糖是组成核酸的成分，它们
一般不提供能量。
(3)脂质中构成生物膜的不一定只有磷脂：胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分。
(4)糖类和脂肪均由C、H、O三种元素组成，氧化分解时均产生CO 、H O，同时释放能量。但脂肪中氢的
2 2
含量远远高于糖类，所以同质量的脂肪和糖类氧化分解，脂肪耗氧量多，放能多，产生水多。
2.关于蛋白质的5个易错点
(1)组成蛋白质的元素一定有C、H、O、N，一般还含有S元素。
(2)多肽和蛋白质的区别：多肽没有明显的空间结构，必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定
功能的蛋白质。
(3)煮熟的食物易被人体消化，是因为高温破坏了蛋白质的空间结构，肽链变得松散，易被蛋白酶水解。
(4)高温、过酸、过碱、重金属盐等都会使蛋白质的空间结构发生不可逆的变化，但低温不会。
(5)酒精、加热、紫外线方法消毒、杀菌的原理是使细菌和病毒的蛋白质变性。
3.有关核酸的4个易错点
(1)分清在真核生物细胞DNA和RNA分布中的“主要”和“只”的不同，如真核细胞中，DNA主要分布
于细胞核中，而不是只分布于细胞核中(线粒体和叶绿体中有少量DNA)。
(2)病毒核酸中嘌呤碱基数不一定与嘧啶碱基数不同，如在双链DNA病毒和双链RNA病毒中，其嘌呤碱基
数与嘧啶碱基数相等。
(3)碱基互补配对方式不只存在于双链DNA中，有些RNA病毒是以双链RNA为遗传物质，tRNA中也有局
部双链区。
(4)蛋白质和DNA的分子多样性并不都与空间结构有关，如DNA分子多样性取决于碱基的数目和排列顺序，
其空间结构一般都是双螺旋结构。限时检测 （限时 30 分钟）
一、单选题
1．（2023·辽宁葫芦岛·统考一模）中华绒螯蟹（又名大闸蟹）的生长与季节有很大的关系，俗话说：“秋
风起，蟹脚肥；菊花开，闻蟹来”，此时蟹黄多油满、壳薄、肉质细腻而有香味。蟹肉含有大量的蛋白质、
脂肪、磷脂、维生素等，营养丰富，下列说法错误的是（ ）
A．组成蟹细胞的钙、铁、磷、氮等元素大多以化合物的形式存在
B．蟹壳含有几丁质，能与溶液中的重金属离子有效结合，用于废水处理
C．秋季母蟹因其含量较高的脂肪而黄多油满，因此脂肪是蟹细胞主要的能源物质
D．蟹肉中丰富的蛋白质经高温蒸煮后，会发生变性，易被消化
2．（2023秋·甘肃天水·高三统考阶段练习）二硫键“—S—S”是蛋质中连接两条肽链之间的一种化学键。
如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，对其叙述正确的是（ ）
A．该蛋白质至少有280个氨基
B．形成该蛋白质的过程中脱去了277个水分子
C．该蛋白质至少有2个游离的羧基
D．该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定
3．（2023秋·湖北·高三校联考阶段练习）研究组成细胞的物质，实际上就是在探寻生命的物质基础。下列
关于组成细胞的化合物的叙述，正确的是（ ）
A．果糖、核糖和乳糖均可被细胞直接吸收并分解供能
B．脂肪是由两分子脂肪酸和一分子甘油发生反应而形成的酯
C．若某血浆蛋白的氨基酸序列发生改变，则其原有生理功能可能丧失
D．细胞中的水大部分与其他物质结合，无机盐大多数以化合物形式存在
4．（2023秋·安徽六安·高三六安一中校考阶段练习）细胞中的大分子物质对于细胞代谢、遗传变异和生命
活动调节等方面都具有重要的意义。下列相关叙述错误的是（ ）
A．肝脏细胞主要通过通道蛋白以协助扩散的方式吸收水分
B．多糖不一定是能源物质，例如纤维素是植物细胞壁的成分，脱氧核糖是DNA的成分C．抗体由浆细胞合成并分泌，可以识别特定的抗原并与之结合
D．烟草花叶病毒的基因是具有遗传效应的RNA片段，将其彻底水解可以得到6种产物
5．（2023秋·宁夏银川·高三银川唐徕回民中学校考阶段练习）甲图中①②③④表示不同化学元素所组成的
化合物，乙图表示由单体构成的化合物（局部）。以下说法错误的是（ ）
A．甲图中所示的化学元素只有大量元素，没有微量元素
B．若甲图中②是储能物质，则其可能是淀粉，也可能是脂肪
C．若乙图表示多肽，则其变性后不能与双缩脲试剂发生紫色反应
D．若乙图表示核糖核酸，则其彻底水解后，产物种类最多可达6种
6．（2023秋·河南·高三漯河高中校联考阶段练习）无机盐在细胞中含量很少，但对于维持细胞和生物体的
生命活动有非常重要的作用。下列关于无机盐的叙述，错误的是（ ）
A．N和Mg的缺乏都会对植物的光合作用产生影响
B．镰刀型细胞贫血症的发生与Fe的供给不足无关
C．P是许多重要化合物（如核酸、ATP）和生物膜的重要组成成分
D．K＋、Na+参与维持神经肌肉的兴奋性，Ca2＋与神经肌肉的兴奋性无关
7．（2023·四川雅安·统考一模）生物体中的无机物主要包括水、无机盐和无机酸碱等。下列关于活细胞中
的无机物叙述正确的是（ ）
A．活细胞中含量最高的无机物是水
B．活细胞中的无机物大都以离子状态存在
C．活细胞中无机物均不参与细胞中能量转换
D．有机物氧化分解产物都是无机物
8．（2023·浙江·高三专题练习）维生素D 可从牛奶、鱼肝油等食物中获取，也可在阳光下由皮肤中的7-脱
3
氢胆固醇转化而来。其化学本质属于（ ）
A．油脂 B．磷脂 C．脂质 D．蛋白质
9．（2023秋·河南·高三漯河高中校联考阶段练习）蛋白质是生命活动的主要承担者。下列有关蛋白质的说
法，正确的是（ ）
A．细胞膜上的蛋白质与物质运输、信息传递等过程有关，与能量转化过程无关
B．组成蛋白质的主要元素是C、H、O、N等，其中N元素主要存在于氨基中C．煮沸消毒的主要原理是高温可引起细菌和病毒的蛋白质发生空间结构的改变
D．同一个体不同细胞中蛋白质种类完全不同是由于基因的选择性表达
10．（2023·河南·襄城高中校联考一模）组成细胞的分子都有与它所承担的功能相适应的独特结构。下列
有关叙述正确的是（ ）
A．蛋白质、多糖、核苷酸等生物大分子均以碳链为基本骨架
B．tRNA分子形似“三叶草”的结构与碱基之间的氢键有关
C．DNA和蛋白质经高温处理后其空间结构均会发生不可逆的破坏
D．组成糖原、淀粉和纤维素的基本单位不同导致功能出现差异
二、综合题
11．（2023·全国·高三专题练习）种子中储藏着大量淀粉、脂质和蛋白质，不同植物的种子中，这些有机
物的含量差异很大。通常根据有机物的含量将种子分为淀粉种子、油料种子和豆类种子。下图是油料种子
成熟和萌发过程中营养物质的含量变化示意图。回答下列问题：
(1)油料种子成熟与萌发过程中，糖类和脂肪是相互转化的，图中给出的依据是 。
(2)相同质量时豆类种子在萌发时吸水量比油料种子 ，理由是 。
(3)谷类种子和油料种子分别以淀粉和脂肪为主要营养物质，种子萌发时这两种物质都氧化分解为CO 和
2
H O。现有谷类种子和油料种子各一组，请根据种子在适宜条件下萌发时O 消耗量与CO 释放量的关系，
2 2 2
设计实验以确定种子的类型：
实验思路：
分别检测这两组种子萌发时O 消耗量和CO 释放量的比值（或CO 释放量和O 消耗量的比值），并比较两
2 2 2 2
组比值的大小。
预期实验结果及结论：
萌发时O 消耗量和CO 释放量的比值 的一组为油料种子。
2 2
请解释：12．（2023·山西运城·校联考模拟预测）胶原在哺乳动物体内含量丰富，是一种由三条肽链拧成的纤维状
蛋白质，部分区域呈螺旋形，下图是前胶原在两种前胶原酶的作用下形成胶原的示意图。回答下列问题：
(1)结合图示分析，胶原至少含有 个游离的—COOH。切除N-前肽，需要断开端肽
（填“氨基端”或“羧基端”）的肽键。
(2)前胶原由3条α链螺旋而成。已知每条α链具有含150个氨基酸残基的N-前肽和含250个氨基酸残基的
C-前肽。C-前肽含三条肽链，且存在2个链内二硫键和5个链间二硫键，则这5个链间二硫键最可能在
（填场所）中形成。合成C-前肽时，相对分子质量将减少 。
(3)去乙酰化酶（SIRT3）可以对NLRC4蛋白进行去乙酰化修饰，其与胶原结构不同的原因是 。
研究团队发现，SIRT3缺失的小鼠，其NLRC4蛋白的激活程度显著降低。该实验说明SIRT3的作用机理是
。
