Question

14．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N和P，Y代表的化学元素是N．
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．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．
Ⅳ．已知某种化合物B由n条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的分子量约为（ab/3）-（b/3-n）×18  ．
Ⅴ．B物质具有多种功能的原因是B具有多样性．B具有多样性的原因在于：
①从b角度分析是由于组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同．
②从A角度分析是由于DNA的多样性（或不同DNA的碱基排列顺序不同）．

Answer 1

分析 1、分析题图可知，B是蛋白质，b是氨基酸，Y是N元素；A是DNA，a是脱氧核苷酸，X是N、P元素．
2、组成蛋白质的氨基酸都至少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；
3、图中的肽链片段中含有2个肽键（-CO-NH-），因此含有3个氨基酸，是三肽化合物；
4、蛋白质结构的多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和蛋白质的空间结构有关，根本原因是DNA分子的多样性．

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．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．
Ⅳ．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．
解：转录和翻译的过程中碱基对和氨基酸的比例是3：1可以推出氨基酸的个数是$\frac{b}{3}$，氨基酸的总分子量为$\frac{ab}{3}$，脱水缩合中失去的水分子个数为$\frac{b}{3}$-n，水的分子量（$\frac{b}{3}$-n）×18，该蛋白质的分子量约为$\frac{ab}{3}$-（$\frac{b}{3}$-n）×18．
Ⅴ．蛋白质多样性从氨基酸水平分析是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同；从DNA分子水平分析是DNA分子的多样性．
故答案为：
（1）降低       
 （2）无机盐
（3）
Ⅰ．N和P    N
Ⅱ．糖类（糖类和脂肪）
Ⅲ．细胞质基质    ①⑤9
Ⅳ．（ab/3）-（b/3-n）×18
Ⅴ．①组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同
②DNA的多样性（或不同DNA的碱基排列顺序不同）

点评 本题是知识点是蛋白质的组成元素、基本单位和功能，氨基酸的结构通式和氨基酸的脱水缩合反应，DNA的组成元素、基本单位和功能，DNA与蛋白质的关系，分析题图获取信息是解题的突破口，对于相关知识点的综合应用是解题的关键．