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考点01 细胞中的元素、化合物、水和无机盐
【命题趋势】
该考点高考主要集中在元素种类、化合物含量、水和无机盐的生理功能，高考中常见的考点如下：
① 细胞中元素和化合物的含量在鲜重和干重并不相同
② 自由水和结合水的比值和细胞代谢的关系
③ 无机盐的生理功能
预计2022年的高考仍然会以考查细胞中元素种类、水和无机盐的作用为主，它可能会结合细胞代谢一起进行考查。
【重要考向】
一、细胞中元素含量、种类及作用；
二、利用图表分析细胞中的元素和化合物；
三、水的存在形式、含量及生理功能；
四、无机盐的生理功能。
细胞中元素含量、种类及作用
细胞中的元素

【典例】
1．下列有关组成生物体细胞的化学元素的叙述中，正确的是
A．农作物种植中主要施加氮肥、磷肥、钾肥，因此植物生长发育中可以不需要B等微量元素
B．H1N1和桃树共有的元素是C、H、O、N、P
C．人体细胞中含量最多的元素是C
D．常吸入汽车尾气，可能在体内积累Pb等元素，因此Pb是人体需要的
【答案】B
【解析】N、P、K是组成生物体的大量元素，微量元素和大量元素一样必不可少，只是需要的量少，A项错误；组成H1N1病毒和桃树的共有化合物有核酸和蛋白质，因此共有的元素有C、H、O、N、P，B项正确；人体细胞鲜重中O元素含量最多，C项错误；随着环境污染的加剧，生物体不需要的元素也可能会进入生物体内，D项错误。
2．下列关于化学元素的叙述不正确的是
A．C是构成生物体的最基本元素
B．生物界和非生物界的统一性表现在无机自然界中的元素在生物体中都存在
C．构成生物体的化学元素的重要功能之一是组成细胞的各种化合物
D．构成细胞的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
【答案】B
【解析】C是构成生物体的最基本元素，A正确；生物界和非生物界的统一性表现在生物体中的化学元素在无机自然界中都存在，B错误；构成生物体的化学元素大多数以化合物的形式存在，其重要功能之一是组成细胞中各种化合物，C正确；组成生物体的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，D正确。

利用图表分析细胞中的元素和化合物
细胞中化合物的种类与含量

【典例】
1．观察图示，下列叙述错误的是

A．若该图表示的是细胞中各化学元素的含量，则A应该为碳元素
B．如果该图为组成细胞的化合物，则A中含有的元素为H、O
C．如果该图是已经完全脱水后的细胞的化合物组成情况，则A是蛋白质
D．如果该图表示的是细胞周期，则A时期发生染色体的复制
【答案】A
【解析】若该图表示的是细胞中各化学元素的含量，则干重时A为碳元素，鲜重时A为氧元素；如果该图为组成细胞的化合物，含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质；如果该图表示的是细胞周期，染色体复制发生在间期，间期在细胞周期中所占的时间最长。
2．如图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是

A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C
B．蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N
C．水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N
D．蛋白质、糖类、脂质、水；O、C、N、H
【答案】B
【解析】占细胞鲜重的化合物含量由多到少依次是：水、蛋白质、脂质、糖类；元素由多到少依次是：O、C、H、N，B正确。
【巧学妙记】

利用集合图形巧记元素的分类

水的存在形式、含量及生理功能
细胞中的水

【典例】
1．生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，正确的是
A．ATP转化成ADP的过程会产生水
B．有氧呼吸产生的H2O中的氢来自丙酮酸
C．H2O光解产生的[H]用于C3的还原
D．氨基酸脱水缩合产生的H2O中的氢来自氨基
【答案】C
【解析】ATP水解生成ADP的过程会消耗水，A错误；有氧呼吸产生的H2O中的氢最终来自葡萄糖和H2O，B错误；H2O光解产生的[H]用于暗反应中C3的还原，C正确；氨基酸脱水缩合产生的H2O中的氢来自氨基和羧基，D错误。
2．种子萌发过程中需要大量吸收水分，下列有关分析正确的是
A．风干种子细胞中的水都以结合水的形式存在
B．种子吸水后，自由水与结合水的比值上升，细胞呼吸增强
C．油料作物种子萌发初期干重增加，主要是由碳元素引起的
D．种子萌发初期吸水方式为被动运输，而后期为主动运输
【答案】B
【解析】风干种子细胞中自由水含量降低，但是仍然以自由水为主，A错误；种子吸水后，自由水与结合水的比值上升，细胞呼吸增强，B正确；油料作物种子萌发初期干重增加，是因为吸收了大量的水分，因此主要是由氧元素引起的，C错误；水分进出细胞的方式是自由扩散，属于被动运输，D错误。

【归纳总结】

无机盐的生理功能
细胞中的无机盐

【典例】
1．无机盐能维持生物体正常的生命活动。下面列出了若干确定无机盐X是否是植物必需的实验方案，其中正确的设计是
①以土壤为基质盆栽，浇缺少无机盐X的“完全培养液”
②以沙土为基质盆栽，浇缺少无机盐X的“完全培养液”
③只用缺少无机盐X的“完全培养液”，不用基质
④以土壤为基质盆栽，浇蒸馏水
⑤以沙土为基质盆栽，浇完全培养液
⑥不用基质，只用完全培养液
⑦不用基质，只用含无机盐X的培养液
⑧不用基质，只用蒸馏水
A．以③为实验组，⑥为对照组
B．以④为实验组，①为对照组
C．以②为实验组，⑤为对照组
D．以⑦为实验组，⑧为对照组
【答案】A
【解析】本实验的自变量是植物生活的环境是否含有该无机盐。植物正常生长需要多种无机盐，缺少无机盐或只用含无机盐X的培养液培养植物，植物均不能正常生长，不能作为对照组；土壤、沙土中都可能含有这种无机盐，也不能作为对照组。因此对照组应该用完全培养液，而实验组为缺少无机盐X的“完全培养液”，通过观察植物的生长状况来确定实验结论。
2．下列有关无机盐的说法，错误的是
A．菠菜中铁的含量较高，所以缺铁性贫血患者可以多吃些菠菜
B．含氮的无机盐能促进植物细胞的分裂和生长，使枝叶长得繁茂
C．玉米与人体比，人体内钙含量较高，主要原因是人体骨骼、牙齿的重要成分是钙盐
D．用含有少量钙的生理盐水灌注，蛙心脏可持续跳动数小时，否则，蛙心脏则不能维持收缩，说明钙盐为蛙心脏的持续跳动提供能量
【答案】D
【解析】菠菜中铁的含量较高，所以缺铁性贫血患者可以多吃些菠菜，利于合成血红蛋白，A正确；含氮的无机盐能促进植物细胞的分裂和生长，使枝叶长得繁茂，氮是大量元素，B正确；玉米与人体比，人体内钙含量较高，主要原因是人体骨骼、牙齿的重要成分是钙盐，缺钙会出现肌肉抽搐等症状，C正确；用含有少量钙的生理盐水灌注，蛙心脏可持续跳动数小时，否则，蛙心脏则不能维持收缩，说明钙盐可以维持细胞和生物体正常的生命活动，无机盐不能供能，D错误。故选D。

1．下列关于组成细胞的元素和化合物的叙述正确的是
A．C是构成细胞的最基本元素，生物大分子都以碳为骨架
B．纤维素是细胞壁的主要成分，它由C、H、O 3种元素组成
C．植物体缺镁会影响光合作用，因为镁是光合色素的重要成分
D．DNA、ATP、磷脂3种物质虽然功能不同，但元素组成却相同
2．下表是两种生物干重中有关元素的质量分数(%)。根据下表，有人得出下面结论，其中正确的是
元素
C
H
O
N
P
S
生物甲
43.57
6.24
44.43
1.46
0.20
0.17
生物乙
55.99
7.46
14.62
9.33
3.11
0.78
A．如果它们分别是动物和植物，则甲是动物，乙是植物
B．等质量的组织中，甲所含的热量少于乙
C．两者体细胞中，乙的染色体(质)比甲多
D．两者的含水量比较，可推测甲比乙多
3．下列关于生物体内元素和化合物的叙述中，错误的是
A．糖蛋白、抗体、限制酶、载体都是具有特异性作用的物质
B．淀粉、肝糖原、纤维素和麦芽糖彻底水解后得到的产物相同
C．甲状腺激素受体和溶菌酶不可能在人体同一个细胞中产生
D．C、H、O、N、P是核苷酸、ATP、染色质、核糖体共有的化学元素
质、核糖体共有的化学元素，D正确。
4．下列有关水与生命活动的说法，不正确的是
A．细胞发生癌变，其结合水含量较正常细胞的高
B．正在休眠的种子中结合水与自由水的比值升高
C．DNA分解为脱氧核苷酸的过程需要消耗水
D．自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化

1．（2020年江苏省高考生物试卷·1）下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是（ ）
A．自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应
B．结合水是细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中
C．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成
D．无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用
2．（2020年江苏省高考生物试卷·2）下列关于细胞中生物大分子的叙述，错误的是（ ）
A．碳链是各种生物大分子的结构基础
B．糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子
C．细胞利用种类较少的小分子脱水合成种类繁多的生物大分子
D．细胞中生物大分子的合成需要酶来催化
3．（2018·新课标II卷）有些作物的种子入库前需要经过风干处理，与风干前相比，下列说法错误的是
A. 风干种子中有机物的消耗减慢
B. 风干种子上微生物不易生长繁殖
C. 风干种子中细胞呼吸作用的强度高
D. 风干种子中结合水与自由水的比值大

1. 下列有关生物体内化学元素的叙述,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
2．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能找到
D．不同生物体内各种化学元素的含量基本相同
3．下列有关细胞中的化合物及细胞结构的说法，正确的是
A．自由水含量显著减少的细胞必定处于衰老状态
B．在ATP、RNA、质粒和叶绿体中均含有核糖
C．水的特性决定了水是一切生命活动的体现者，是生命的摇篮
D．生物体中的核酸具有携带遗传信息、催化、参与细胞器的构成等多种功能
4．无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是
A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
C．和ATP一样，KH2PO4也能为生物体提供能量
D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐
5．水在生物体内是一种良好的溶剂，是各种化学反应的介质。下列有关水的说法正确的是
A．水同糖类、油脂、蛋白质一样为人体提供能量
B．核糖体中进行的化学反应需要水作为反应物参与
C．水在细胞内的存在形式为自由水和结合水
D．构成生物膜的主要成分是蛋白质、磷脂和水
6．下列有关生物体内水和无机盐的叙述，正确的是
A．不同细胞的自由水和结合水的比值相同，它们的代谢强度也相同
B．癌变细胞和衰老细胞内的水分减少，新陈代谢速率减慢
C．给水中毒患者注射质量分数1.8%的盐水，可增强细胞的吸水能力
D．正常人的血浆pH能维持相对稳定，与血浆中的某些无机盐有关
7．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可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，其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
8．C、H、O、N、P、S在玉米和人细胞(干)以及活细胞中的含量(%)如下表，请分析回答问题：
元素
O
C
H
N
P
S
玉米细胞(干)
44.43
43.57
6.24
1.46
0.20
0.17
人细胞(干)
14.62
55.99
7.46
9.33
3.11
0.78
活细胞
65.0
18.0
10.0
3.0
1.40
0.30
（1）以上元素在活细胞中的含量明显比人细胞(干)多的是氧元素和氢元素，发生差异的原因是活细胞中含量最多的化合物是 。这两种元素在人体细胞干物质中主要存在于 中。
（2）由表中数据可以看出在玉米细胞(干)中所占比例明显高于人细胞(干)的元素是氧，发生这种差异的一个主要原因是组成玉米细胞的化合物中 较多，此类化合物由 (元素)组成。
（3）水在生命活动中有极其重要的作用，细胞内含水量的多少直接影响细胞的代谢。
①大豆收获后，要进行晾晒才能入仓储存，所除去的水分主要是细胞中的 。如果大豆细胞内的水分过多，会使细胞的 加强。
②浸泡约一周时间，黄豆芽已长得又白又粗，1 kg的黄豆能长出5 kg的黄豆芽。在这个过程中，黄豆细胞内的有机物含量 ，种类 ，其原因是黄豆 。
9．现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起的，有人认为是土壤中缺镁引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，证实上面的猜测哪个正确。
（1）材料用具：30株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
（2）实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状。根据全素培养液和相应缺锌、缺镁的培养液对苹果生长发育的比较，判断小叶病的病因。
（3）方法步骤：
①首先配制全素培养液和相应的缺锌培养液和______培养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。
②将30株长势相同的幼苗分成三等份，分别培养在上述三种培养液中。
③放在适宜的条件下培养一段时间，观察苹果幼苗的生长发育状况。
（4）结果预测和分析：
①______缸内的苹果幼苗正常生长。
②若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有，则说明______；若C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有，则说明______；若B、C两缸内的幼苗都表现为小叶病，则说明______；若B、C两缸内幼苗都不表现为小叶病，则说明______。
（5）若实验证明苹果小叶病是由缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是：______。增加步骤后的实验结果是______。

参考答案
跟踪训练
1．【答案】D
【解析】生物大分子都是以“碳链”为骨架而不是“碳”，A错误；植物细胞的细胞壁的主要成分是纤维素，但大多数原核细胞也具有细胞壁，其组成成分不含纤维素，B错误；并非所有的光合色素都含有镁，镁只是叶绿素的重要组成元素，C错误；DNA是生物体的遗传物质、ATP是生命活动的直接能源、磷脂是构成生物膜的重要成分，可见3种物质功能不同，但它们都是由C、H、O、N、P 5种元素组成的，D正确。
2．【答案】B
【解析】动物和植物干重相比较，植物含糖类较多，动物含脂肪、蛋白质较多，由于脂肪的元素构成特点是含C、H较多而含O少，蛋白质的特征元素是N，故植物体中含O较多，动物体中含H、N元素较多，另外动物含Ca、P元素也比植物多。题中甲为植物，乙为动物，A项错误；等质量的脂肪和糖类相比较，脂肪含热量较多，生物甲含糖量高，生物乙含脂肪多，B项正确；生物干重中有关元素的含量不能作为判断其含水量和染色体(质)多少的依据，C、D项均错误。
3．【答案】C
【解析】细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，抗体能识别抗原并与抗原结合消灭抗原，限制酶能识别特定的位点并在特定的位点发挥作用，载体只能识别和运输特定的物质，因
此糖蛋白、抗体、限制酶、载体都是具有特异性作用的物质，A正确；淀粉、肝糖原、纤维素和麦芽糖彻底水解后得到的产物都是葡萄糖，B正确；人体中的多种细胞均可产生溶菌酶，而人体全身细胞的表面均有甲状腺激素受体，所以甲状腺激素受体和溶菌酶可以在人体同一个细胞中产生，C错误；ATP的组成元素是C、H、O、N、P，染色质是由蛋白质和DNA组成，核糖体是由蛋白质和rRNA组成的，核酸（DNA、RNA）和核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，因此，C、H、O、N、P是核苷酸、ATP、染色
4．【答案】A
【解析】癌细胞能够无限增殖，细胞代谢比正常细胞旺盛，因此自由水含量较正常细胞的高；正在休眠的种子，代谢较弱，自由水含量较低，结合水与自由水的比值升高；DNA分解为脱氧核苷酸是水解过程，需要消耗水；自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化。

真题再现
1.【答案】D
【解析】 A、自由水是生化反应的介质，有些水还直接作为反应物参与生物化学反应，如有氧呼吸，A错误；B、结合水是组成细胞结构的重要成分，主要存在形式是水与蛋白质、多糖等物质结合，成为生物体的构成成分，而液泡中的水属于自由水，B错误；CD、细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，能参与维持细胞的酸碱平衡，也能参与有机物的合成，如Mg2+是合成叶绿素的原料，C错误、D正确。
2.【答案】B
【解析】A、生物大分子都是以碳链为基本骨架，A正确；B、糖类中的单糖、二糖和脂质不属于生物大分子，B错误；C、细胞中利用种类较少的小分子（单体）脱水缩合成种类繁多的生物大分子（多聚体），如许多氨基酸分子脱水缩合后通过肽键相连形成蛋白质，C正确；D、生物大分子的合成过程一般需要酶催化，D正确。
3.【答案】C
【解析】风干的种子中自由水含量极少，细胞呼吸作用强度非常弱，因此有机物消耗减慢，A正确，C错误；风干的种子含水量少，不利于微生物的生长繁殖，B正确；风干的种子中自由水含量极少，导致结合水与自由水的比值增大，D正确。

模拟检测
1．【答案】A
【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;多数酶是蛋白质,少数酶是RNA,它们都含有C、H、O、N元素;蛋白质中的S元素存在于氨基酸的R基中;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。
2.【答案】C
【解析】大量元素与微量元素都是生物体的必需元素，缺乏其中任何一种都会表现出相应的缺乏症，A项错误；各种生物以及生物界与非生物界的元素组成具有统一性，即组成各种
生物的元素种类大致相同，组成生物体的元素没有一种是生物特有的，都来自于非生物界，B项错误，C项正确；生物界与非生物界的元素组成具有差异性，即各种化学元素的含量差别较大，D项错误。
3．【答案】D
【解析】自由水含量显著减少的细胞未必处于衰老状态，例如种子在成熟过程中，细胞内自由水含量显著减少，但细胞没有处于衰老状态，A错误；叶绿体中含有DNA和RNA，质粒是小型环状的DNA分子，DNA含有脱氧核糖，RNA含有核糖，ATP中的“A”代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，可见，在ATP、RNA和叶绿体中均含有核糖，B错误；蛋白质是生命活动的体现者，C错误；核酸是遗传信息的携带者，包括DNA和RNA，具有催化作用的少数酶是RNA，核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，因此生物体中的核酸具有携带遗传信息、催化、参与细胞器的构成等多种功能，D正确。
4．【答案】D
【解析】自由水含量显著减少的细胞未必处于衰老状态，例如种子在成熟过程中，细胞内自由水含量显著减少，但细胞没有处于衰老状态，A错误；叶绿体中含有DNA和RNA，质粒是小型环状的DNA分子，DNA含有脱氧核糖，RNA含有核糖，ATP中的“A”代表腺苷，由核糖和腺嘌呤组成，可见，在ATP、RNA和叶绿体中均含有核糖，B错误；蛋白质是生命活动的体现者，C错误；核酸是遗传信息的携带者，包括DNA和RNA，具有催化作用的少数酶是RNA，核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，因此生物体中的核酸具有携带遗传信息、催化、参与细胞器的构成等多种功能，D正确。
5．【答案】C
【解析】水不能为人体提供能量，A错误；核糖体是合成蛋白质的场所，发生脱水缩合反应，有水的生成，B错误；水在细胞内主要以自由水的形式存在，少数以结合水的形式存在，C正确；构成生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，没有水，D错误。
6．【答案】D
【解析】不同细胞的自由水和结合水的比值可能不同，即使不同细胞中自由水与结合水的比值相同，它们的代谢强度也不一定相同，A项错误；癌细胞内水分增多，代谢速率加快，B项错误；给水中毒患者注射质量分数为1.8%的盐水，是为了增加细胞外液的渗透压，C项错误；血浆中的HCO3-、HPO42-等离子可中和酸碱，能维持血浆pH相对稳定，D项正确。
7．【答案】C
【解析】衰老的细胞中自由水含量减少，细胞内自由水与结合水的比值也将减小，A正确；细胞内自由水与结合水的比值升高后，代谢增强，细胞呼吸速率应加强，当超过一定的比值时，细胞呼吸速率达到相对稳定，B正确；玉米种子被烘干的过程中所含水分越来越少，其内的无机盐相对含量逐渐增加，最后达到一恒定值，C错误；幼儿体内的含水量高于成年人身体内水的含量，幼儿水的含量约为77%，随年龄增加，体内含水量逐渐减小，D正确。
8．【答案】（1）水　　 蛋白质　
（2）糖类　 C、H、O　
（3）①自由水　 细胞呼吸　 ②减少　 增多　 进行细胞呼吸，消耗有机物，产生许多中间代谢产物
【解析】（1）活细胞中含量最多的化合物是水，因此活细胞中氧和氢的含量比干细胞中高。人体细胞干物质中含量最多的化合物是蛋白质。（2）玉米细胞含糖类较多，糖
类由C、H、O组成。（3）①大豆晾晒除去的水分主要是细胞中的自由水。细胞内的水分过多会使细胞呼吸加强。②在黄豆芽生长的过程中，因为细胞呼吸消耗有机物，并产生了中间产物，使细胞内有机物的含量减少，种类增多。
9．【答案】（3）①缺镁
（4）①A ②苹果小叶病是由缺锌引起的 苹果小叶病是由缺镁引起的 苹果小叶病与缺锌和缺镁都有关 苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关
（5）在缺锌的完全培养液B中加入一定量的含锌的无机盐 一段时间后小叶病消失，幼苗恢复正常生长
【解析】该实验为探究性实验，实验的自变量是培养液中矿质元素的不同，因变量是苹果幼苗生长发育状况，设计实验时，利用全素培养液作为对照，设置缺锌和缺镁的培养
液为实验组，其他培养条件都相同，通过比较苹果幼苗的生长发育状况即可得出结论。（3）①由实验目的分析出实验的自变量是培养液中是否含有锌元素和是否含有镁元素，实验还应遵循对照原则，因此实验分为三组，一组是完全营养液作为对照，一组是缺锌的营养液，一组是缺镁的营养液。（4）①A缸是完全营养液，因此A中的苹果幼苗长成生长。②如果苹果小叶病是由缺锌引起的，则B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C