探寻细胞的生命结构-从细胞的化学组成中溯源-备战2023年高考生物母题题源解密(全国通用)(解析版).docx

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专题01探寻细胞的生命结构，从细胞的化学组成中溯源
考向一 细胞中的无机化合物

【母题来源】2022年全国甲卷
【母题题文】钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是(       )
A．细胞中有以无机离子形式存在的钙
B．人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层
C．适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收
D．人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象

【试题解析】
无机盐的存在形式与作用：(1)存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在；(2)无机盐的功能：对维持细胞和生物体生命活动有重要作用，如：Fe是构成血红素的元素；Mg是构成叶绿素的元素。
A、细胞中有以无机离子形式存在的钙，也有以化合物形式存在的钙(如CaCO3)，A正确；
B、Ca2+不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层，需要载体协助，B错误；
C、维生素D能有效地促进人体肠道对钙和磷的吸收，故适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收，C正确；
D、哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+，Ca2+的含量太低，会出现抽搐等症状，D正确。
故选B。
【命题意图】本题考查原无机盐的存在形式与作用，主要考查学生的识记能力。
【命题方向】细胞的化学组成高考的重要考点之一，考查的内容为：组成细胞的元素及其化合物，化合物又分成有机化合物与无机化合物。展望2023年高考生物试题呈现仍然会以选择题的形式考查考生对基础知识的识记和相关知识点的延伸。
【得分要点】组成细胞的元素及无机化合物。
1．组成细胞的元素
项目
包含元素
判断依据
根据含量
大量元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
生命活动必需，且占生物体总质量万分之一以上的元素
微量元素
Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等
生命活动必需，但需要量很少的元素
根据
功能
最基本元素
C
构成有机物的基本骨架
主要元素
C、H、O、N、P、S
共占细胞鲜重的97%以上
分类概念模型

2．组成细胞的化学元素大多以化合物的形式存在，组成细胞的主要化合物及其相对含量如下所示:

(1)水的存在形式
生命活动离不开水，水在生物体中以自由水和结合水两种形式存在。
存在形式
自由水
结合水
定义
细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫作自由水
一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水
含量
约占细胞内全部水分的95.5%
约占细胞内全部水分的4.5%
特点
流动性强，可参与物质代谢
不流动，与其他物质结合
功能
①细胞内的良好溶剂；
②参与生化反应；
③为细胞提供液体环境，是生化反应的介质；

④运送营养物质和代谢废物；
是细胞结构的重要组成成分，结合水含量的高低与植物的抗逆性呈正相关
联系
①自由水和结合水在一定条件下可相互转化；
自由水结合水
②自由水与结合水的比值上升时，生物的新陈代谢旺盛，生长迅速；当自由水与结合水的比例下降时，生物的新陈代谢缓慢，但抗逆性增强
(2)无机盐的存在形式
①细胞中的无机盐大多数以离子形式存在。细胞中的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等，阴离子有Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
②少数无机盐离子与其他化合物相结合，如Fe2+是血红蛋白、细胞色素的成分，Mg2+是叶绿素的重要成分。
(3)无机盐在生物体内的存在形式及功能

①B：促进花粉的萌发和花粉管的伸长，油菜缺B时，会出现“花而不实”现象。
②Zn+：某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。
考向二 细胞中的有机化合物
【母题来源】2022浙江卷
【母题题文】生物体中的有机物具有重要作用。下列叙述正确的是(       )
A．油脂对植物细胞起保护作用
B．鸟类的羽毛主要由角蛋白组成
C．糖原是马铃薯重要的贮能物质
D．纤维素是细胞膜的重要组成成分

【试题解析】
组成细胞的糖类和脂质：
化合物
分   类
元素组成
主要生理功能
糖类
单糖
二糖
多糖
C、H、O
①供能(淀粉糖原、葡萄糖等)
②组成核酸(核糖、脱氧核糖)
③细胞识别(糖蛋白)
④组成细胞壁(纤维素)
脂质
脂肪
磷脂(类脂)
固醇
C、H、O
C、H、O、N、P
C、H、O
①供能(贮备能源)
②组成生物膜
③调节生殖和代谢(性激素、VD)
④保护和保温
A、油脂是植物细胞良好的储能物质，植物蜡对植物细胞起保护作用，A错误；
B、鸟类的羽毛主要成分是蛋白质，主要由角蛋白组成，B正确；
C、糖元是动物细胞特有的多糖，淀粉是马铃薯重要的贮能物质，C错误；
D、纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，细胞膜的组成成分主要是磷脂和蛋白质，D错误。
故选B。
【命题意图】本题考查细胞中有机物的存在形式与作用，题型较为基础，主要考查糖类、脂质，和蛋白质的结构与功能。考查学生的识记与理解能力。
【命题方向】细胞的化学组成高考的重要考点之一，考查的内容为：组成细胞的元素及其化合物，化合物又分成有机化合物与无机化合物。其中对各种有机物结构和功能的考查更是重中之重，不仅限于识记课本上的基础知识，还要求学生要更理解有机物在细胞生命结构中的运用，会联系实际生活，运用所学知识分析解决生活中遇到的问题。展望2023年高考生物试题，仍然会以选择题的形式考查考生对基础知识的识记也可能联系实际生活提出问题分析问题、解决问题。
【得分要点】组成细胞的有机化合物。
1．蛋白质的结构

2．比较归纳蛋白质的类型、功能、分布和特点
蛋白质类型
功能与分布
特点
载体
执行运输功能，该类蛋白往往位于细胞膜上，与特定物质结合进行转运，与细胞膜的控制物质进出功能密切相关
具有特异性，只能与特定的一种或一类物质结合发挥相应的功能
受体
执行信息交流功能，该类蛋白大都位于细胞膜上，少数位于细胞内，与相应的信号分子结合，实现细胞间信息交流
抗体
执行免疫功能，大都分布于组织液或血浆中，与相应的抗原结合(少数黏附于细胞膜上，会引起过敏反应)
酶
执行催化功能，主要分布于细胞内，可附着于膜表面，也可以游离于基质中。少数位于体液中，如溶菌酶
血红蛋白
执行运输功能，位于红细胞内，与氧结合运输氧气
3．核酸的结构层次

4．核酸的种类：核酸包括两类，一类是脱氧核糖核酸(DNA)，一类是核糖核酸(RNA)
(1)DNA与RNA的比较
分类
脱氧核糖核酸(DNA)
核糖核酸(RNA)
组成单位

成分
碱基
A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
五碳糖
脱氧核糖
核糖
磷酸
磷酸
分子结构
一般为规则的双螺旋结构
一般为单链结构
初步水解
4种脱氧核糖核苷酸
4种核糖核苷酸
彻底水解
磷酸、脱氧核糖、4种含氮碱基(A、T、C、G)
磷酸、核糖、4种含氮碱基(A、U、C、G)

功能
是主要的遗传物质，携带遗传信息，并决定蛋白质的合成
①是RNA病毒的遗传物质；
②在遗传信息表达中起作用：mRNA—蛋白质合成的直接模板，tRNA—携带特定的氨基酸，rRNA—核糖体的组成成分；
③催化作用：极少数酶属于RNA
分布
①真核生物：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
②原核生物：拟核、质粒
主要分布于细胞质中
结构多样性
核苷酸的数目和排列顺序
(2)核酸的功能：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。
5．细胞中的糖类
(1)糖类的种类

二糖
多糖

葡萄糖
(2)糖类的功能
①糖类是生物体的主要能源物质；淀粉和糖原分别是植物、动物细胞内的储能物质；而纤维素为结构物质，非储能物质。
②糖类是细胞和生物体的重要结构成分：五碳糖是构成核酸的主要成分；纤维素是植物细胞壁的主要成分；③细菌的细胞壁主要由肽聚糖组成。
③糖类是细胞通讯、识别作用的基础，也是细胞膜的成分；在细胞膜上糖类常与蛋白质结合在一起构成糖蛋白，糖蛋白在细胞与细胞之间的相互识别、信息传递过程中起着非常重要的作用。
6．细胞中的脂质
种类
功能
分布
脂肪(C、H、O)
①细胞内良好的储能物质
②是一种很好的绝热体，皮下的脂肪层起到保温作用
③分布在内脏周围的脂肪具有缓冲和减压作用，能保护内脏器官
大量存在于某些植物的种子、果实及动物体的脂肪组织中
类脂
磷脂(C、H、O、N、P)
构成细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜等多种膜结构的重要成分
在动物的脑和卵细胞以及大豆的种子中含量较多
糖脂(C、H、O)
与细胞组织的免疫及细胞识别有关
固
醇
类
胆固醇(C、H、O)
构成动物细胞膜的重要成分，在人体内参与血液中脂质的运输
在许多动物性食物中含量丰富
性激素(C、H、O)
促进生殖器官发育及生殖细胞的形成，激发并维持第二性征
由动物的性腺分泌，进入血液、组织液
维生素D(C、H、O)
促进人和动物肠道对钙、磷的吸收
在动物的卵黄中含量较多；在人的表皮细胞中有胆固醇，在日光照射下能变成维生素D
7．核酸与蛋白质比较
(1)DNA、RNA及与蛋白质的比较
①区别
项目
核酸
蛋白质
DNA
RNA
元素
C、H、O、N、P
C、H、O、N等
组成单位
核苷酸(8种)
(元素：C、H、O、N、P)
氨基酸(20种)
(元素：C、H、O、N等)
形成场所
主要在细胞核中复制产生
主要在细胞核中转录生成
核糖体

检测试剂
甲基绿
(绿色)
吡罗红
(红色)
双缩脲试剂
(紫色反应)
分子结构
一般为规则的
双螺旋结构
一般为单链结构
氨基酸→多肽
→蛋白质
结构多样性的决定因素
核苷酸的种类、数量及排列顺序
氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构
②联系
DNA、RNA和蛋白质三者之间的关系：

(3)核DNA、mRNA、蛋白质的“相同”与“不同”

(4)DNA、RNA、蛋白质的水解产物的比较
项目
DNA
RNA
蛋白质
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
氨基酸
初步水解产物
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
多肽
彻底水解产物
脱氧核糖、含氮碱基和磷酸
核糖、含氮碱基和磷酸
氨基酸
(5)DNA、RNA、ATP及核苷酸中“A”的含义

8．糖类与脂质的区别及联系

比较项目
糖类
脂质
区别
元素组成
C、H、O
C、H、O，有的还含有N、P
种类
单糖、二糖、多糖等
脂肪、磷脂、固醇等
合成部位
淀粉：叶绿体
纤维素：高尔基体
糖原：主要是肝脏、肌肉
主要是内质网
生理作用
①主要的能源物质
②构成细胞结构，如糖被、细胞壁
③核酸的组成成分，如核糖、脱氧核糖
①生物体的储能物质，如脂肪
②构成生物膜的重要成分，如磷脂
③调节新陈代谢和生殖，如性激素
联系
糖类脂肪
9．比较细胞中的能源物质
(1)细胞中的能源物质是糖类、脂肪、蛋白质，三者供能顺序是：糖类→脂肪→蛋白质。
(2)细胞生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
(3)细胞生命活动的直接能源物质：ATP。
(4)细胞的储能物质：脂肪、淀粉、糖原。

1．(2022·全国·高三专题练习)下列关于细胞内化合物的叙述，正确的是(       )
A．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
B．硝化细菌主要从硝酸还原成氨的过程中获取能量
C．叶肉细胞吸收的氮元素可用于合成叶绿素、ATP、酶和淀粉
D．脂肪、淀粉、纤维素都是生物体内的能源物质
[答案]A
[分析]1、无机盐的功能：
(1)细胞中某些复杂化合物的重要组成成分．如：Fe2+是血红蛋白的主要成分；Mg2+是叶绿素的必要成分。
(2)维持细胞的生命活动．如血液钙含量低会抽搐。
(3)维持细胞的形态、酸碱度、渗透压。
2、光合作用所需的能量来自光能，而化能合成作用所需的能量来自无机物氧化分解释放的能量。
3、糖类是主要的能源物质，脂肪是良好的储能物质。
[解析]A、红细胞中的血红蛋白含有Fe元素，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降，A正确；
B、硝化细菌进行化能合成作用时需要的能量来自氨气氧化成亚硝酸盐和硝酸盐过程中释放的能量，B错误；
C、淀粉是多糖，不需要N元素，C错误；
D、纤维素不能作为生物体内的能源物质，D错误。
故选A。
2．(2022·全国·高三专题练习)下列关于构成生物体的元素和化合物的叙述，错误的是(       )
A．RNA和ATP的元素组成相同
B．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分
C．脂质分子中氢的含量远远多于糖类
D．无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成骨骼和牙齿
[答案]D
[分析]无机盐主要以离子的形式存在，其生理作用有：细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，如Fe2+是血红蛋白的主要成分；Mg2+是叶绿素的必要成分；许多无机盐对维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用；对于维持维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态具有重要作用。
[解析]A、RNA和ATP的元素组成相同，均为C、H、O、N、P，A正确；
B、胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在体内还参与血液中脂质的运输，B正确；
C、与糖类相比，脂质分子中氢的含量多，氧的含量少，C正确；
D、在生物体内无机盐大多数以离子的形式存在，D错误。
故选D。
3．(2022·全国·高三专题练习)新冠肺炎疫情期间，武汉市“方舱医院”内医护人员与患者共同锻炼身体，如打太极、做五禽戏、跳广场舞等。下列有关叙述中，正确的是(       )
A．在医护人员与患者共同锻炼身体时，体内ATP的含量会明显下降
B．医护人员及患者在锻炼过程中细胞呼吸产生的CO2只来自线粒体
C．若是血液中钙离子浓度过高，锻炼过程中可能会出现抽搐现象
D．锻炼产生的汗液在流经汗腺导管排出时，大部分Na+可通过自由扩散被细胞重吸收
[答案]B
[分析]细胞中的ATP的含量比较少，但ATP与ADP转化非常迅速，使得ATP含量保持相对稳定；人体细胞在缺氧条件下进行厌氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2，所以产生的CO2只来自线粒体；血液中钙离子浓度过低会使肌肉抽搐；Na+的重吸收属于主动运输，需要消耗ATP水解释放的能量。
[解析]
A、人体中ATP含量很少，当医护人员与患者共同锻炼身体时，体内ATP的含量不会明显下降，A错误；
B、医护人员及患者在锻炼过程中，无氧呼吸产物是乳酸，不会产生CO2，细胞呼吸产生的CO2只来自于有氧呼吸，故只来自于线粒体，B正确；
C、若是血液中钙离子浓度过低，锻炼过程中可能会出现抽搐现象，过高会肌无力，C错误；
D、锻炼产生的汗液在流经汗腺导管排出时，大部分Na+可通过主动运输被细胞重吸收，离子进出细胞需要蛋白质协助，不能自由扩散，D错误。
故选B。
4．(2022·全国·高三专题练习)下图是构成细胞的某些化合物的元素组成情况。则对①②③所表示的物质及其所能表现的生理功能推测错误的是(       )

A．①可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用
B．②可能是血红蛋白，有运输氧的作用
C．③可能是磷脂，是细胞膜的主要成分
D．①②③必为同一类物质
[答案]D
[分析]叶绿素的组成元素是C、H、O、N、Mg；血红蛋白的组成元素是C、H、O、N、Fe；磷脂和核酸的组成元素是C、H、O、N、P。
[解析]A、含有Mg，可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用，A正确;
B、Fe可能构成的是血红蛋白，运输氧气，B正确;
C、P可能构成的是磷脂，构成生物膜，C正确;
D、②血红蛋白是蛋白质，③磷脂是脂质，不是同一种物质，D错误。
故选D。
5．(2022·河南郑州·高二期末)下列有关无机盐的作用的叙述，错误的是(     )
A．缺铁使血红蛋白合成减少引起贫血，说明无机盐可以参与重要化合物的合成
B．血浆中钙的含量太低会引起抽搐，说明无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用
C．血浆中H2CO3/HCO3-含量相对稳定对于维持细胞酸碱平衡具有重要作用
D．无机盐可以参与细胞呼吸，为生命活动提供能量
[答案]D
[分析]细胞中无机盐的作用：①细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，如铁元素元素是血红蛋白的主要成分、镁离子是叶绿素的必要成分；②维持细胞的生命活动，如钙离子可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐；③维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态。
[解析]A、血红蛋白含有铁，缺铁使血红蛋白合成减少引起贫血，说明无机盐可以参与重要化合物的合成，A正确；
B、钙离子可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐，说明无机盐对维持细胞和生物体正常生命活动有重要作用，B正确；
C、血浆中H2CO3/HCO3-含量相对稳定对于维持细胞酸碱平衡具有重要作用，C正确；
D、无机盐不能为生命活动提供能量，D错误。
故选D。
6．(2022·四川成都·高二期末)下列与生活相联系的生物学知识的说法，正确的是(       )
A．胆固醇既是动物细胞膜的重要成分，又参与血液中脂质的运输，过多摄入有益无害
B．糖尿病患者的饮食虽然受到严格限制，但不具甜味的米饭、馒头等可随意食用
C．患急性肠炎的病人脱水时，需要及时补充水和无机盐，所以需要输入葡萄糖盐水
D．鸡蛋煮熟后，蛋白质发生了变性，不容易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋难消化
[答案]C
[分析]1、胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。
2、高温会破坏蛋白质的空间结构，使其变性。
[解析]A、胆固醇摄入过多会引起血管堵塞，影响人体健康，A错误；
B、米饭与馒头含大量淀粉，可分解为葡萄糖，使血糖浓度升高，因此糖尿病患者不能随意食用米饭、馒头等，B错误；
C、患急性肠炎的病人脱水的同时也丢失了无机盐，因此患急性肠炎的病人脱水时，需要及时补充水和无机盐，需要输入葡萄糖盐水(补充能量)，C正确；
D、蛋白质变性后，空间结构被破坏，易被蛋白酶水解，因此吃熟鸡蛋易消化，D错误。
故选C。
7．(2022·全国·高三专题练习)用同一打孔器在一白萝卜上打出若干萝卜条，切成相同长度，均分为三组，分别置于等体积的I、Ⅱ、Ⅲ三种溶液中一段时间，b点时将三组实验的萝卜条同时放回相应溶液的低浓度溶液中一段时间。实验期间持续观察萝卜条体积的变化，并计算相对体积，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是(     )

A．实验的自变量包括溶液的种类和浓度，观测指标是萝卜条的体积变化
B．随着萝卜条体积减小的同时，萝卜细胞的原生质层逐渐与细胞壁分离
C．初始I溶液浓度小于Ⅱ溶液，I溶液和Ⅱ溶液中的溶质都能进入细胞
D．b点时Ⅱ溶液的渗透压等于细胞液的渗透压，Ⅲ溶液中的细胞已死亡
[答案]C
[分析]分析题图可知，图示中Ⅰ溶液内的细胞先发生质壁分离，但随后复原，说明开始时的外界溶液浓度大于细胞液浓度，且溶质能进入细胞；Ⅱ溶液内的细胞也发生了质壁分离，但需要将细胞置于低渗溶液中才能复原，说明开始时的外界溶液浓度大于细胞液浓度，但溶质不能进入细胞；Ⅲ溶液中的细胞只发生了质壁分离，置于低渗溶液中也没有发生复原，说明细胞过度失水而死亡了。
[解析]A、实验的自变量包括溶液的种类和浓度等，观测指标是萝卜条的体积变化，A正确；
B、萝卜条体积减小是细胞失水所致，细胞失水过程中会发生质壁分离，B正确；
C、由分析可知，初始I溶液的浓度与Ⅱ溶液的浓度相同，I溶液中细胞还没有放回低渗溶液内即复原，说明溶质能进入细胞，但Ⅱ溶液中细胞需要放回低渗溶液内细胞才能复原，说明其溶质不能进入细胞，C错误；
D、由图可知，至b点时，Ⅱ溶液的萝卜条体积不再发生变化，说明在b点时，ⅡⅠ溶液的渗透压等于细胞液的渗透压，否则萝卜条会继续失水；Ⅲ溶液中的细胞放入浓度溶液中，萝卜条体积无变化，说明细胞因失水过多已死亡，D正确。
故选C。
8．(2022·全国·高三专题练习)将番茄幼苗培养在含Mg2＋、Ca2＋、SiO44-的培养液中，一段时间后，发现营养液中Mg2＋、Ca2＋浓度下降，而SiO44-的情况刚好相反，下列叙述不合理的是(　　)
A．Ca2＋通过自由扩散进入根细胞
B．Ca2＋、SiO44-必须溶解在水中才能被根吸收
C．根吸收的Mg2＋可以参与叶绿素的形成
D．降低温度会影响水稻根系对Mg2＋和Ca2＋的吸收
[答案]A
[分析]培养液中某离子浓度小于初始浓度，是因为植物吸收该无机盐离子的速率大于吸收水的速率；培养液中某离子浓度大于初始浓度，说明植物对该无机盐离子的吸收速率小于吸收水的速率。
[解析]A、Ca2＋通过主动运输进入根细胞，A错误；
B、Ca2＋、SiO44-必须溶解在水中，以离子形式，存在才能被根吸收，B正确；
C、Mg 是叶绿素的重要组成元素，所以根吸收的Mg2+可以参与叶绿素的形成，C正确；
D、降低温度会影响膜的流动性和酶的活性，从而影响细胞呼吸，则对 Mg2+和Ca2＋的吸收也会造成影响，D正确。
故选A。

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