Question

15．细胞是多种化学元素和化合物构成的生命系统．通过分析这个系统的物质组成有助于认识这个最基本的生命系统．请分析回答下列问题：
（1）细胞中的水以结合水和自由水两种形式存在，当细胞代谢越旺盛时结合水与自由水的比值会降低．
（2）参与细胞内复杂化合物的组成，维持细胞形态、酸碱平衡及其他一些生命活动都具重要作用的物质是无机盐．
（3）如图表示了细胞内某些重要化合物的元素组成及相互关系：

Ⅰ．图中X代表的化学元素是氮和磷，Y代表的化学元素是氮．组成分子a的含氮碱基种类共4种．
Ⅱ．组成细胞的化合物中，分子都是由C、H、O三种元素构成的一类有机化合物是糖类（糖类和脂肪）．
Ⅲ．物质A决定B的合成是通过转录和翻译两个过程来实现．
Ⅳ．现从某种真核细胞中提取出大量核糖体放入培养液里，再加入下列几种有机物：

其中的氮原子已被¹⁵N标记，模拟化合物B的合成．假设培养液里含有核糖体完成其功能所需的一切物质和条件．其中实验中所用的培养液相当于细胞内的细胞质基质．上述五种化合物中能作为原料合成化合物B的是①⑤（填序号）．若实验中检测到某一多肽含20个¹⁵N，则该肽最少有9个肽键．

Answer 1

分析 1、细胞内的水以自由水和结合水的形式存在，自由水与结合水的比值越大细胞代谢越旺盛，反之亦然．
2、许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要功能，有的无机盐还参与维持酸碱平衡和渗透压．
3、构成蛋白质的基本单位是氨基酸，每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢和一个R基，氨基酸的不同在于R基的不同．
4、氨基酸在核糖体中通过脱水缩合形成多肽链，而脱水缩合是指一个氨基酸分子的羧基（-COOH ）和另一个氨基酸分子的氨基（-NH₂）相连接，同时脱出一分子水的过程；连接两个氨基酸的化学键是肽键，其结构式是-CO-NH-；氨基酸形成多肽过程中的相关计算：肽键数=脱去水分子数=氨基酸数一肽链数，游离氨基或羧基数=肽链数+R基中含有的氨基或羧基数，至少含有的游离氨基或羧基数=肽链数，氮原子数=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子总数．
5、分析题图：题图中的B具有调节功能、免疫功能、催化功能、运输功能等，可推测该化合物是蛋白质，决定蛋白质的化合物是DNA（题图中的A），所以分子a和b分别是脱氧核苷酸、氨基酸，组成元素分别是C、H、O、N、P和C、H、O、N，元素X的氮和磷、元素Y是氮．
6、分析题干（3）Ⅳ中几种有机物的结构式：在①②③④⑤五种化合物中，①和⑤符合构成蛋白质的氨基酸的结构通式、是构成蛋白质的氨基酸，②中无羧基、③和④中的氨基和羧基没有连在同一个碳原子上，②③④均不是构成蛋白质的氨基酸．

解答 解：（1）当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，因此细胞代谢越旺盛时，其中结合水与自由水的比值会降低．
（2）无机盐的功能有：参与细胞内复杂化合物的组成，对于维持细胞形态、酸碱平衡及其他一些生命活动都具重要作用．
（3）Ⅰ．由以上分析知，图中X代表的化学元素是氮和磷，Y代表的化学元素是氮；分子a是脱氧核苷酸，其含有的含氮碱基种类共4种（A、T、G、C）．
Ⅱ．组成细胞的化合物中，分子都是由C、H、O三种元素构成的一类有机化合物是糖类（糖类和脂肪）．
Ⅲ．物质A是DNA、物质B是蛋白质，DNA决定蛋白质的合成是通过转录和翻译两个过程来实现的．
Ⅳ．若从某种真核细胞中提取出大量核糖体放入培养液里，再加入该五种化合物，其中的氮原子已被¹⁵N标记，模拟化合物B（蛋白质）的合成，假设培养液里含有核糖体完成其功能所需的一切物质和条件，则实验中所用的培养液相当于细胞内的细胞质基质；上述五种化合物中能作为原料合成化合物B（蛋白质）的是①和⑤；①中只含有1个氨基（氮原子）、⑤中含有2个氨基（氮原子），若实验中检测到某一多肽含20个¹⁵N，则该肽最少含有的氨基酸数=20÷2=10个（此时该肽只有⑤构成）、此时所含有的肽键数（最少）=氨基酸数-肽链数=10-1=9个．
故答案为：
（1）降低
（2）无机盐
（3）Ⅰ氮和磷 氮 4
Ⅱ糖类（糖类和脂肪）
Ⅲ转录 翻译
Ⅳ细胞质基质 ①⑤9

点评 本题考查组成细胞的元素和化合物的知识，考生识记组成细胞的化合物的种类、组成和功能，明确氨基酸脱水缩合过程及相关计算是解题的关键．