2022《金版新学案》高考生物大一轮复习讲义：第1单元-第2讲-细胞中的元素和化合物细胞中的无机物.docx

第2讲　细胞中的元素和化合物　细胞中的无机物

[基础回扣]
一、组成细胞的元素和化合物
1．种类
(1)含量：
①大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
②微量元素：生物生活必需但需要量却很少的元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
(2)作用：
①最基本元素：C。
②基本元素：C、H、O、N。
2．组成细胞的化合物
(1)种类：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸。
(2)含量：
①鲜重含量最多的化合物：水。
②鲜重含量最多的有机物蛋白质。
③占细胞干重最多的化合物：蛋白质。
二、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测　[连线]
　①葡萄糖　　　A．苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液　　　a．砖红色沉淀
②马铃薯汁 B．碘液 b．橘黄色(红色)
③花生子叶 C．双缩脲试剂 c．蓝色
④豆浆 D．斐林试剂 d．紫色
答案：　①—D—a　②—B—c　③—A—b　④—C—d
三、细胞中的无机物
1．细胞中的水
(1)存在形式：自由水和结合水。
(2)功能：①结合水是细胞结构的重要组成成分。
②自由水是细胞内的良好溶剂；参与细胞内的很多生物化学反应；为细胞供应液体环境；运送养分物质和代谢废物。
2．细胞中的无机盐
(1)存在形式：主要以离子形式存在。
(2)功能：
①细胞的重要组成成分；
②维持细胞和生物体的生命活动；
③维持细胞内的酸碱平衡。
自由水参与细胞内的哪些生化反应？
提示：　水参与光反应、有氧呼吸其次阶段、ATP、蛋白质等物质水解。,[力气排查]
一、理解力气
1．推断有关细胞中元素和化合物说法的正误。
(1)细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要(×)
(2)在人体活细胞中氢原子的数目最多(2021·重庆卷T1A)(√)
(3)同时含有磷和氮元素的是核苷酸(2022·上海卷，10B)(√)
(4)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素(×)
(5)细胞干重中C含量最多(达到55.99%)，所以C是最基本的元素(×)
(6)占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质(√)
2．推断下列有关糖类、脂肪和蛋白质检测说法的正误。
(1)斐林试剂、双缩脲试剂都是由0.1 g/mL的NaOH和0.01 g/mol的CuSO4配制(×)
(2)还原性糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖(√)
(3)还原糖的鉴定试验中，在组织样液中加入斐林试剂后液体呈现无色，加热后变成砖红色(2022·江苏卷，22C)(×)
(4)葡萄糖遇碘变为蓝色(2021·广东卷，1B)(×)
3．推断下列有关水和无机盐的说法的正误。
(1)贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态(2021·江苏卷，16A)(×)
(2)不同细胞内自由水与结合水的比例基本相同(×)
(3)植物根系通过主动运输吸取无机盐离子需要ATP(√)
(4)同种植物萌发种的含水量与休眠种子相同(2022·海南卷，5D)(×)
二、识图析图
　组成人体细胞的主要元素含量饼状图

(1)鲜重条件和干重条件下，组成细胞的主要元素中，从多到少的前四种元素分别是什么？
提示：　鲜重条件下，由多到少的前四种依次是：O>C>H>N；干重条件下由多到少的前四种依次是：C>O>N>H。
(2)组成人体细胞的元素种类和含量与玉米完全相同吗？
提示：　组成人体和玉米细胞的元素种类大体相同，含量相差很大。

(2021·安徽黄山一模)下列有关组成生物体细胞化学元素的叙述中，错误的是(　　)
A．组成生物的最基本元素是C
B．H7N9病毒和桃树共有的元素是C、H、O、N、P
C．占人体细胞干重百分比最多的元素是O
D．Cu、Mn、Mo、B都是组成生物体的微量元素
[自主解答]　________
解析：　组成生物体细胞中最基本元素是C，A正确；病毒和桃树共有元素是C、H、O、N、P、S，B正确，占人体细胞干重百分比最多的元素是C，C错误。
答案：　C

1．细胞中的元素种类

组成生物体的化学元素的种类大体相同，同一生物体内不同元素的含量也相差很大。
无论是大量元素还是微量元素，都是细胞中不行缺少的，其划分的依据是它们在细胞中的含量而非作用。
2．生物界与非生物界在元素种类和含量上的关系

3．几种重要化合物的组成元素
化合物
糖类
脂质
蛋白质
核酸
ATP
叶绿素
血红
蛋白
脂肪、
固醇
磷脂
组成元素
C、H、O
C、H、O
C、H、O、N、P
C、H、O、N(P、S
等)
C、H、O、N、P
C、H O、N、
P
C、H、O、N、Mg
C、H、O、N、
Fe

1．误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要
大量元素、微量元素是依据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着格外重要的作用。
2．误以为细胞内含量最多的元素是C
活细胞内含量最多的元素是O而不是C，组成细胞干重最多的元素是C，活细胞中原子个数最多的元素是H。

1．(2021·山东试验中学诊断)下列有关组成生物体化学元素的叙述，正确的是(　　)
A．微量元素在生物体内含量很少，所以人体不存在微量元素缺乏症
B．人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大
C．组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到
D．不同生物体内各种化学元素的含量基本相同
答案：　C
2．下图1是细胞中3种化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是(　　)

A．若图1表示正常细胞，则甲、乙化合物共有的元素中含量最多的是a
B．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则甲化合物中含量最多的元素为图2中的b
C．图2中含量最多的元素是a，这与细胞中含量最多的化合物无关
D．若图1表示正常细胞，则乙化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
解析：　正常细胞中含量最多的是水，其次是蛋白质。有活性的细胞中元素含量最多的是氧，其次是碳，再者是氢。因此甲、乙分别为H2O和蛋白质，a、b、c分别为氧、碳、氢。H2O和蛋白质共有元素为H、O，而O在活细胞中含量最多；细胞脱水后含量最多的是蛋白质，因此在脱水的细胞中甲为蛋白质，蛋白质是以碳元素为骨架建立的大分子物质，其中碳含量最多；细胞中含量最多的元素是氧，这与细胞中水的含量有关；蛋白质具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N。
答案：　C

(2022·海南卷)下列关于植物体内水分的叙述，错误的是(　　)
A．植物体内的水分参与养分物质的运输
B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一
C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物
D．同种植物萌发种子的含水量与休眠种子的相同
解题流程：　
—
↓

—结合水是细胞结构的组成成分，自由水参与运送养分物质，参与光反应、有氧呼
吸；萌发种子代谢旺盛，自由水含量多。

↓
—
[自主解答]　________
答案：　D

　细胞内水分变化的推断：
(1)环境恶化——自由水↓，结合水↑。
(2)细胞年轻——自由水↓，结合水↑。
(3)生命活动增加——自由水↑，结合水↓。

1．细胞中的水
(1)自由水与结合水是可以相互转化的：自由水结合水
(2)自由水与结合水比值与抗逆性的关系：

年轻的细胞内水分含量削减，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。癌细胞中代谢增加，水分含量增加。
(3)水与细胞代谢的关系：

2．细胞中无机盐的生理功能
(1)组成某些简洁的化合物：
Mg2＋—叶绿素，Fe2＋—血红蛋白，I－—甲状腺激素
P(PO)—ATP(ADP)、磷脂、核酸(DNA或RNA)、NADPH。
(2)维持正常的生命活动，如血液中Ca2＋含量过低就会毁灭抽搐。
(3)维持酸碱平衡和渗透压平衡，如血浆中H2CO3/NaHCO3缓冲液。Na＋主要维持细胞外液的渗透压，K＋主要维持细胞内液的渗透压。

3．(2021·莱芜模拟)下列关于生物体内水分和无机盐的叙述，错误的是(　　)
A．干种子内结合水的相对含量较低，不能进行旺盛的生命活动
B．旱生植物比水生植物具有较强的抗旱力气，其缘由之一是结合水的相对含量较高
C．镁离子是叶绿素的重要成分，缺镁会造成叶片发黄
D．生理盐水能维持人体渗透压的平衡，防止细胞过度吸水而涨破
解析：　干种子内结合水的相对含量高，自由水的相对含量低，因此不能进行旺盛的生命活动。
答案：　A
4．下列有关叙述错误的是(　　)
A．细胞中的无机盐有些以化合物的形式存在，如铁是合成血红蛋白不行缺少的成分
B．植物缺镁会影响光合作用，食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿
C．各种生物体的生命活动不能离开水
D．休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值上升，正在萌发的种子中结合水和自由水的比值则下降
解析：　铁是合成血红蛋白的重要成分；镁是叶绿素的重要组成元素，缺镁会导致光合速率下降；碘是甲状腺激素合成的重要元素，缺碘会造成地方性甲状腺肿。代谢旺盛的生物体内(如萌发的种子)自由水与结合水的比值较高，而休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值较低。
答案：　D

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
[试验原理]
(1)糖类

(2)脂肪＋苏丹Ⅲ染液―→橘黄色
脂肪＋苏丹Ⅳ染液―→红色
(3)蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色
[试验步骤]
(1)还原糖的检测与观看：

制备组织样液

结论：组织样液与斐林试剂在加热的过程中生成砖红色沉淀，说明组织样液中有可溶性还原糖。
(2)脂肪的检测：
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
方法二：取材：花生种子(浸泡)，将子叶削成薄片。

制片

观看：先在低倍镜下查找到已着色的颗粒再用高倍镜观看。

结论：圆形小颗粒呈橘黄色，说明有脂肪存在。
(3)蛋白质的检测：
选材与制备：鲜肝提取液或黄豆浆滤液。

结论：说明组织样液中存在蛋白质。

1．选材：三个试验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰试验结果的颜色变化。
2．脂肪的鉴定不愿定都使用显微镜：若要观看被染色的种子细胞中脂肪颗粒，则使用显微镜，但若要通过溶液颜色变化，则不必使用显微镜。
3．双缩脲试剂与斐林试剂的比较
比较项目
斐林试剂
双缩脲试剂
不同点
使用
方法
甲液和乙液混合均匀后方可使用，且现配现用
使用时先加A液，再加B液
反应
条件
需水浴加热
不需加热
颜色
砖红色
紫色
浓度
乙液CuSO4溶液浓度为0.05 g/mL
B液CuSO4溶液浓度为0.01 g/mL
相同点
都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL

1．(2021·湖北武穴中学一模)青苹果汁遇碘液呈蓝色，熟苹果汁能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，这说明(　　)
A．青苹果中只含淀粉不含糖类
B．熟苹果中只含糖类不含淀粉
C．苹果转熟时淀粉水解为还原性糖
D．苹果转熟时单糖聚合成淀粉
解析：　碘液用于检测淀粉，斐林试剂用于检测还原性糖。依据题意知，青苹果中含淀粉，熟苹果中含还原性糖，故苹果转熟时淀粉水解为还原性糖。
答案：　C

细胞中元素、化合物、水的含量图

图1表示细胞中三种化合物含量的扇形图，图2表示有活性的细胞中元素含量的柱形图，图3表示人体细胞中自由水与结合水的比值。

[猎取信息]
(1)若图1表示活细胞，则甲、乙、丙表示水、蛋白质、脂质，若表示细胞干重，则甲表示蛋白质。
(2)图2表示活细胞中元素含量，则a、b、c分别表示O、C、H。
(3)曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线，也可以表示人从幼年到成年体内含水量的变化。

2．结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是(　　)

A．曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线
B．曲线②可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化
C．曲线③可以表示一粒新颖的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，其内无机盐的相对含量变化
D．曲线①可以表示人从幼年到成年体内含水量的变化
解析：　C项中随着新颖的玉米种子在烘箱中被烘干，水分不断削减，无机盐相对含量渐渐增多，C错误，A、D项正确；随着年龄增加，新陈代谢减慢，自由水与结合水比值下降。B项中自由水与结合水比值增加，会导致细胞呼吸速率加快。
答案：　C
3．(2021·吉林榆树一中模拟)试验测得小麦、大豆、花生3种植物干种子中三大类有机物的含量，如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．相同质量的种子，小麦中的N元素最少
B．三类有机物最终都来自光合作用
C．萌发时，3种种子中酶的种类、数量不同
D．萌发时，相同质量的种子需要O2的量和产生CO2的量相同
解析：　小麦种子中蛋白质含量少，所以N元素含量最少；淀粉、脂肪、蛋白质中C、H、O的比例不同，同等质量的三种物质氧化分解耗氧量和产生CO2量不相同，故选D。
答案：　D

1．(2021·宜春五校联考)下列有关生物体内化学元素的叙述中，错误的是(　　)
A．同一生物体不同组织细胞内化学元素种类和含量大体相同
B．C、H、O、N是组成生物体内酶所必需的元素
C．蛋白质中的S元素存在于氨基酸的R基中
D．核酸中的N存在于碱基中，蛋白质中的N主要存在于肽键中
解析：　同一生物体不同组织细胞中所含的元素种类大体相同，但含量存在差异，A错误。
答案：　A
2．(2021·南昌模拟)下列有关细胞中元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A．C是构成细胞的基本元素，在人体活细胞中含量最多
B．脂肪分子中含H比糖类多，是主要的能源物质
C．氨基酸脱水缩合产生水，水中的氧来自氨基酸的羧基
D．RNA和DNA主要组成元素的种类不同，碱基种类不完全相同
解析：　人体活细胞中含量最多的元素是O，A错误；糖类是主要的能源物质，B错误；RNA和DNA都是由C、H、O、N、P组成的，D错误。
答案：　C

3．(2022·四川卷)生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，错误的是(　　)
A．在最基本生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式
B．由氨基酸形成多肽链时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基
C．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解
D．H2O在光下分解，产生的[H]将固定的CO2还原成(CH2O)
解析：　水在最基本的生命系统中有两种存在形式：自由水和结合水，A正确；在氨基酸脱水缩合形成多肽链的过程中，生成物H2O中的两个氢原子分别来自两个氨基酸中的氨基和羟基，B正确；有氧呼吸第三阶段，O2与第一阶段葡萄糖分解产生的[H]和其次阶段丙酮酸分解产生的[H]结合生成H2O，同时释放出大量能量。线粒体中丙酮酸的分解要利用H2O，产生CO2，C错误；光合作用的光反应阶段发生在叶绿体类囊体薄膜上，H2O在光下被分解成O2和[H]，[H]用于叶绿体基质中暗反应，将固定的CO2还原成(CH2O)，D正确。
答案：　C
4．关于细胞中的无机盐，下列哪项有误(　　)
A．有的可与脂质结合形成磷脂
B．有的可以与蛋白质结合形成结合蛋白
C．有的游离在水中维持细胞的渗透压和pH
D．细胞中无机盐主要以分子状态存在
解析：　磷参与磷脂的形成，A正确；如铁参与血红蛋白的形成，B正确；细胞渗透压的产生与无机盐有关，C正确；细胞中无机盐主要以离子状态存在，D错误。
答案：　D
5．(2022·广东卷)油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是(　　)

选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ试剂
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色
解析：　依据曲线图可知，油菜种子成熟过程中，可溶性糖含量越来越少，淀粉含量越来越少，脂肪含量越来越多。第10天，可溶性糖含量较多，加入斐林试剂，会毁灭砖红色沉淀，A错误；种子萌发过程中，淀粉转变为可溶性糖，催化淀粉分解的酶的化学本质是蛋白质，加入双缩脲试剂后，毁灭紫色反应，B错误；第30天脂肪的含量较高，加入苏丹Ⅲ试剂后，会毁灭橘黄色颗粒，C正确；第40天淀粉含量降至0，加入碘液后，没有颜色反应，D错误。
答案：　C
6．不同植物种子中所含养分成分有差异，如豆类作物中蛋白质含量较高，玉米种子中淀粉含量较高，花生种子中脂肪含量相对较多。某玉米新品种中的蛋白质含量高于一般玉米，请用所学的方法设计试验加以验证。
试验原理：
________________________________________________________________________。
材料用品：新颖的一般玉米子粒、新颖的新品种玉米子粒、研钵、试管、漏斗、纱布、吸管、清水、双缩脲试剂A液、双缩脲试剂B液、量筒。
方法步骤：
(1)将两种玉米子粒分别进行________，制备组织样液。
(2)取A、B两支试管，向A中加入新品种玉米组织样液2 mL，B中加入一般玉米组织样液2 mL。
(3)向A、B两支试管中分别加入2 mL________________，摇匀，再分别加入3滴________________，摇匀。
(4)观看______________________________________________________________。
预期的结果：
________________________________________________________________________。
答案：　试验原理：蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质含量较高颜色越深
(1)研磨　(3)双缩脲试剂A　双缩脲试剂B
(4)颜色变化并比较紫色的深浅　预期结果：新品种玉米子粒组织样液(A试管)紫色较深