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高考一轮复习第2讲 细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物课件PPT
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这是一份高考一轮复习第2讲 细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物课件PPT，共60页。
考点一 细胞中的元素和化合物
1.细胞中的元素(1)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系
(2)元素的来源、分类依据和存在形式
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、B、Zn、M、Cu
2.组成细胞的化合物
1.组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能够找到。(必修1 P16正文) ( )2.细胞中的微量元素因含量极少从而不如大量元素重要。(必修1 P16思考· 讨论) ( )3.玉米和人体细胞干重中含量占前四的元素均是C、O、N、H。(必修1 P16 思考·讨论) ( )4.Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素。(必修1 P17正文) ( )5.组成细胞的各种元素都是以化合物的形式存在的。(必修1 P17正文) ( )6.梨的果实和叶片的细胞中化合物的种类和含量大体是相同的。(必修1 P17 旁栏思考) ( )
1.(必修1 P16问题探讨拓展)分析表格数据可知,地壳和细胞中的元素构成的 相同点是 ;不同点是 。
2.(必修1 P16思考·讨论拓展)玉米细胞干重中含量最多的元素是O,人体细胞 干重中含量最多的元素是C。玉米细胞和人体细胞中含量最多的四种元素 是C、H、O、N。分析玉米细胞和人体细胞中的元素构成特点是 。
组成地壳和细胞中的元素的种类基本相同
同种元素的含量相差很大
组成人体细胞和玉米细胞中的元素的种类基本相同,元素含量相差很大
3.(必修1 P19拓展应用2拓展)干燥的大豆种子,在温暖、潮湿的环境下能正常 萌发成幼苗,但将大豆磨碎后加水,在相同的温度下则不能萌发,原因是 。
组成生物体的化合物不能单独完成各项生命活动,只有以一定的方式形成细
胞这一最基本的生命系统,才能体现生命特征
1.(2020陕西榆林二中期中)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病毒和桃树共有的元素有C、H、O、N、PC.人体细胞中含量最多的元素是CD.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
考向一 围绕细胞中元素的含量、种类及作用,考查生命观念
解析 B虽然是微量元素,但也是生命活动必需的,A错误;人体细胞中含 量最多的元素是O,C错误;Pb不是人体需要的,D错误。
2.如图甲是有活性的细胞中元素含量的柱形图,图乙是细胞中化合物含量的 扇形图,下列说法正确的是 ( )A.若甲表示组成人体细胞的元素含量,则a、b、c依次是O、H、CB.若乙表示细胞干重,则A化合物是蛋白质C.若乙表示细胞鲜重,则A化合物在细胞内主要存在于细胞液中D.地壳与活细胞中含量最多的元素都是a,因此说明生物界与非生物界具有 统一性
解析 若甲表示组成人体细胞的元素含量,则a、b、c依次是O、C、H,A 错误;若乙表示细胞鲜重,则A化合物是水,在成熟植物细胞内主要存在于细胞 液中,C错误;生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类上,而不是元素的 含量上,D错误。
题后悟道·易错有关生物体内元素的错误认识 (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、微量元素是根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非常重要的 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。
考向二 围绕细胞中的元素和化合物,考查归纳与概括等科学思维能力3.(2020黑龙江鹤岗一中月考)图中表示部分化合物的元素组成,其中数字表 示元素。下列相关叙述中不正确的是 ( )A.图中所示①②为大量元素,③④为微量元素B.人体缺③会影响正常的有氧呼吸功能C.甲状腺激素、血红蛋白等从细胞中分泌到细胞外的方式是胞吐D.图示化合物合成过程都需要消耗能量
解析 血红蛋白为胞内蛋白,不需要胞吐释放,C错误。
4.(2020陕西咸阳高三模拟改编)N是生物体内必需的大量元素。下列有关N 的说法中,不正确的是 ( )A.人体细胞干重中,N所占百分比仅低于C和OB.氨基酸中的N存在于氨基中C.N可参与ATP、叶绿素和磷脂分子的组成D.N在动物、植物体内的含量存在差异
解析 氨基酸的氨基含有N,有些氨基酸的R基中也可能含有N,B错误。
题后悟道·归纳含氮元素的物质及其功能
考点二 细胞中的水和无机盐
1.细胞中的水(1)水的含量生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别。水是活细胞中含量最多的化合物。(2)水的特性①水分子具有 ,是良好的溶剂。②水分子之间的 不断地断裂,又不断地形成,使水具有 性。③水具有较高的 ,水的温度相对不容易改变。
(4)自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系
(3)水的存在形式和功能
2.细胞中的无机盐(1)含量:细胞中含量很少,仅占细胞鲜重的1%~1.5%。(2)无机盐的存在形式及功能
3.验证某种矿质元素生理功能的实验方案(1)实验设计①对照组:植物+含X完全培养液 正常生长。②实验组:
①实验中应保证实验材料的统一性,即材料的种类、生长状况等相同。②实验组加入X的目的是二次对照,使实验组前后形成对照,以增强说服力。③该方案也可用于检测某种矿质元素是否是植物正常生长的必需元素。
1.自由水和结合水都可以参与细胞内的生物化学反应。(必修1 P21正文) ( ) 2.水分子具有极性的原因是水分子的空间结构及电子的不对称分布。(必修1 P21小字部分) ( )3.水在常温下能够维持液体状态是由于水分子之间的氢键不断地断裂,又不 断地形成。(必修1 P21小字部分) ( )4.储藏中的种子不含水分以保持休眠状态。(必修1 P21正文) ( )
5.入冬后气温下降植物体内自由水含量相对增多。(必修1 P21正文) ( ) 6.小麦种子烧尽后留下的灰白色灰烬是无机盐。(必修1 P21正文) ( )7.缺铁会导致血红素合成障碍,引起缺铁性贫血。(必修1 P22思考·讨论) ( )8.哺乳动物血液中钙离子含量太低,会出现抽搐症状。(必修1 P22正文) ( )
1.(必修1 P22拓展应用1拓展)对于患急性肠胃炎的病人,治疗时经常需要输入 生理盐水,这是为什么?提示:患急性肠胃炎的病人因腹泻而丢失水的同时也丢失了大量的无机盐,为 了维持体内水盐平衡,需要补充生理盐水。
2.(必修1 P22思考·讨论拓展)为什么植物缺少N、Mg、P会影响植物的光合 作用?提示:N、Mg是组成叶绿素的成分,N、P是组成叶绿体类囊体膜和ATP的成 分,N也是组成光合酶的成分,因此植物缺少N、Mg、P会影响植物的光合作 用。
1.衍射法归纳细胞中的水
2.举例说明细胞中常见无机盐的作用及含量异常情况
考向一 围绕细胞中水的特点与功能,考查生命观念与科学思维能力1.(2020四川南充高级中学高三月考)下列关于生物体内水的叙述,错误的是 ( )A.水分的跨膜运输可能会借助通道蛋白B.成年男性体内的含水量一般高于成年女性的C.DNA复制和转录时不会产生水,但翻译时要产生水D.水在动植物细胞内参与的反应不完全相同
解析 DNA复制为脱氧核糖核苷酸的脱水聚合,转录为核糖核苷酸的脱 水聚合,翻译为氨基酸的脱水缩合,均会产生水,C错误。
2.(不定项选择)(2020北京延庆模拟)“有收无收在于水,收多收少在于肥。” 某生物兴趣小组以玉米幼苗为实验材料进行了如下探究实验。下列叙述中,不正确的是 ( )A.步骤一损失的水具有较高的比热容与水分子内含有氢键有关B.步骤二损失的水与细胞内其他物质相结合,在细胞内的含量稳定C.步骤三损失的主要是无机盐,它们在细胞中主要以离子形式存在D.干旱环境中生长的玉米,其细胞中结合水与自由水比值相对较高
解析 玉米幼苗在晾晒过程中损失的主要是自由水,水分子内不含有 氢键,A错误;构成细胞的有机物容易燃烧,步骤三损失的是构成细胞的有机 物,C错误。
考向二 围绕无机盐的功能,考查生命观念与科学探究能力3.(2020黑龙江牡丹江一中高三模拟)研究表明,长期大量施用铵态氮肥,会引 发一系列的土壤环境问题。如一些植物的根系在吸收无机盐时,吸收的N 多于吸收的阴离子,为维持体内的电荷平衡,植物会通过根系释放H+到土壤 中,土壤pH下降,导致土壤酸化。下列相关叙述不正确的是 ( )A.在酸化土壤中,无机盐多以离子形式存在,有利于农作物的生长和发育B.农作物吸收的含氮物质可用于合成蛋白质、叶绿素、磷脂等物质C.农田中农副产品被大量输出,因此需要长期施加氮肥D.在减少铵态氮肥施用的同时,合理的轮作可能对土壤酸化有一定的改善作用
解析 酸化土壤影响植物根细胞的代谢活动,不利于农作物的生长和发 育,A错误。
4.(不定项选择)设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐,某同学的 构思大致如下:本实验采用甲、乙组之间的空白对照;以及乙组中实验前(无 X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述正确的是 ( )A.对照组是甲组、乙组实验前B.此实验的无关变量只是选一些相同的植物C.此实验如果是无土栽培,则实验前营养液要灭菌D.为防止外界影响,此实验需在黑暗密闭条件下进行
解析 该实验中对照组是甲组、乙组实验前,A正确;此实验的无关变 量有选一些相同的植物、培养条件等,B错误;若实验是无土栽培,则实验前营 养液要灭菌,C正确;由于培养的是植物,故需在光照下进行,D错误。
实验 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.实验步骤(1)还原糖的检测
体积分数为50%的酒精
1.斐林试剂使用时需提前按比例配好。(必修1 P18探究·实践)( )2.向盛有2 mL苹果匀浆的试管中加入1 mL现配的斐林试剂,2 min后试管中会 呈现砖红色。(必修1 P18探究·实践)( )3.向某试管内无色液体中加入斐林试剂,经加热若出现砖红色沉淀,则表明试 管内含有葡萄糖。(必修1 P18探究·实践)( )4.观察花生子叶中脂肪时,需用蒸馏水洗去浮色,再进行观察。(必修1 P18探 究·实践) ( )
5.斐林试剂与双缩脲试剂的组成成分完全相同,浓度不同。(必修1 P18探究· 实践) ( ) 6.双缩脲试剂A、B先后加入待测溶液,水浴加热后显示紫色。(必修1 P18探 究·实践) ( )
(必修1 P18探究·实践拓展)(1)鉴定还原糖时使用的斐林试剂为什么要现配现用?提示:因为斐林试剂很不稳定,容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀,所以应将甲液和 乙液分别保存,使用时现用现配。(2)蔗糖溶液中加入斐林试剂后呈现什么颜色?提示:蔗糖属于非还原糖,不与斐林试剂发生颜色反应。观察到的颜色是斐林试剂本身的蓝色。
(3)利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能鉴定蛋白质吗?请说明理由。提示:斐林试剂的甲液、乙液的成分与双缩脲试剂的A液、B液相同,只是斐 林试剂的乙液的质量分数比双缩脲试剂的B液大,故只需将斐林试剂乙液用 蒸馏水稀释即可。
1.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
2.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”(1)唯一需要加热——还原糖检测,且必须水浴加热,不能用酒精灯直接加 热。若不加热,则无砖红色沉淀出现。(2)唯一需要显微镜——脂肪检测。(3)唯一使用酒精——脂肪的检测,实验用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。
3.实验中的三个注意点(1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料,否则会干扰实验结果的颜色变化。(2)脂肪鉴定的过程中滴加1~2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮 色,原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。(3)物质鉴定实验一般不设置对照实验,若需设置对照实验,对照组应加入成 分已知的物质,如验证唾液淀粉酶是蛋白质,对照组可加入鸡蛋清稀释液。
考向一 围绕教材基础实验,考查实验原理与基本技能1.(2020山东菏泽郓城一中二模)下列关于生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 鉴定实验的叙述,正确的是 ( )A.还原糖、蛋白质的鉴定,可用酒精灯直接加热B.脂肪鉴定的操作步骤依次是切片→制片→染色→洗去浮色→观察C.苏丹Ⅲ染液可将脂肪颗粒染成橘黄色D.常用番茄、苹果等作为鉴定植物组织内还原糖的实验材料
解析 用斐林试剂鉴定还原糖的实验中,需采用50~65 ℃水浴加热的方 式,通过观察试管中出现的颜色变化判断组织样液中是否含有还原糖;用双缩 脲试剂检测蛋白质不需要加热,A错误。脂肪鉴定的操作步骤为切片→制片 →观察,B错误。番茄的红色会影响还原糖鉴定实验中对实验现象的观察,D 错误。
2.(2020山西应县一中期中)某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测 的实验(如图),下列叙述正确的是 ( )A.在实验材料选择方面,用苹果比用植物叶片的效果要好B.在制备生物组织样液时,加入石英砂的主要目的是促进还原糖的溶解C.题述方法不适用于检测生物组织中的脂肪D.由于斐林试剂不稳定,在使用斐林试剂时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液,后 加入0.05 g/mL的CuSO4溶液
解析 在制备生物组织样液时,加入石英砂的主要目的是使研磨充分,而 不是促进还原糖的溶解,B错误;检测生物组织中的脂肪时可以用切片法,也可 以用图中的组织样液法,C错误;由于斐林试剂不稳定,应现配现用,而不是在 使用斐林试剂时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液,后加入0.05 g/mL的CuSO4溶 液,D错误。
考向二 围绕拓展实验,考查科学探究能力3.(2020河南高三期末)请回答下列有关物质检测的问题:(1)向适宜浓度的蔗糖溶液中加入斐林试剂,水浴加热后溶液呈 色。(2)现有失去标签的0.3 g/mL的蔗糖溶液、3%的淀粉溶液和2%的淀粉酶(最 适温度55 ℃左右)溶液,请用现配的斐林试剂、水浴加热装置、试管、温度 计等将它们鉴别出来。请简述鉴定步骤: 。
答案 (1)蓝 (2)①各取适量的两种溶液加到同一试管,混匀后得到三种组 合,55 ℃条件下保温一段时间后,各加入适量斐林试剂检测,水浴加热后出现 砖红色沉淀的是淀粉和淀粉酶组合,于是鉴别出蔗糖溶液;②取未鉴定出的两 种溶液中的一种加热煮沸、冷却后再与适量的另一种溶液混合55 ℃条件下 保温一段时间后,加入适量斐林试剂检测,水浴加热后若出现砖红色沉淀,则 被煮沸的是淀粉溶液;若不出现砖红色沉淀,则被煮沸的是淀粉酶溶液
4.为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化,研究小组利用下列供 选材料用具进行了实验。材料用具:玉米籽粒;斐林试剂,双缩脲试剂,碘液,缓 冲液,淀粉,淀粉酶等;研钵,水浴锅,天平,试管,滴管,量筒,容量瓶,显微镜,玻片, 酒精灯等。请回答下列问题:(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化,在不同发芽阶段玉 米提取液中,分别加入 ,比较颜色变化。该实验需要选用的器具有 (填序号)。①试管 ②滴管 ③量筒 ④酒精灯 ⑤显微镜
(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化,将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切,滴加 ,进行观察。结果显示,胚乳呈蓝色块状,且随着发芽时 间的延长,蓝色块状物变小。由此可得出的结论是 。(3)为了验证上述蓝色块状物变小是种子萌发过程中产生了淀粉酶作用的结 果,请设计实验证明,要求写出实验思路 。
答案 (1)双缩脲试剂 ①②③ (2)碘液 玉米发芽过程中胚乳中的淀粉含 量逐渐减少(或分解) (3)取三支试管,分别加入(等量的或适量的)淀粉溶液, 再分别向各试管加入(等量的或适量的)发芽前玉米提取液、发芽玉米提取 液及淀粉酶溶液,40 ℃保温一段时间后分别加入斐林试剂(或滴加碘液检验) 并60 ℃(或50~65 ℃或适宜温度)水浴加热(约2分钟),观察试管中出现的颜色 变化
解析 (1)检测蛋白质或多肽应该用双缩脲试剂;该实验需要用量筒量取一定 量的玉米提取液、双缩脲试剂A液,需要用滴管滴加双缩脲试剂B液,但是该 实验不需要加热,也不需要用显微镜观察,故选①②③。(2)检测淀粉应该用 碘液;胚乳呈现蓝色块状,说明胚乳含有大量的淀粉,而随着时间的延长,蓝色 块状变小了,说明玉米发芽的过程中胚乳中的淀粉含量逐渐减少(或分解)。 (3)该实验的目的是验证题述蓝色块状物变小是种子萌发过程中产生淀粉酶 作用的结果,可依据淀粉酶能催化淀粉水解的特点,利用发芽前与发芽中的种 子提取液分别催化淀粉溶液,同时设置淀粉酶组进行对照。
1.(2020江苏单科,1,2分)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
解析 细胞内的许多生物化学反应都需要水的直接参与,如蛋白质水解 成氨基酸、光反应等,A错误;结合水是细胞结构的重要组成成分,而液泡中的 液体是细胞液,里面的水可以自由流动,以游离的形式存在,为自由水,B错误; 无机盐也可参与有机物的合成,如Mg2+是叶绿素的组成成分,Fe2+是血红蛋白 的组成成分,C错误;无机盐多以离子形式存在,对维持生命活动有重要作用, 如哺乳动物血液中缺钙离子会出现抽搐等症状,D正确。
2.(2019海南单科,8,2分)植物细胞中水和矿质元素离子会表现出某些特点。 下列叙述错误的是 ( )A.根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中B.矿质元素离子在细胞内积累可引起外界溶液中的水进入细胞C.根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中D.叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子属于结合水
解析 根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中,因为钾离 子跨膜运输需要载体,自由扩散不需要载体,A正确;矿质元素离子在细胞内积 累会引起细胞液浓度增大,进而发生吸水,故会引起外界溶液中的水进入细 胞,B正确;细胞内无机盐大多以离子形式存在,根细胞吸收的矿质元素能够以 离子的形式贮存在液泡中,C正确;叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水 分子属于自由水,D错误。
3.(2019海南单科,6,2分)下列检测生物分子的实验中,关于颜色变化的叙述错 误的是 ( )A.淀粉遇碘液可显蓝色B.葡萄糖与斐林试剂反应呈砖红色C.蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色D.脂肪被苏丹Ⅳ染液染成橘黄色
解析 淀粉遇碘液会显蓝色,A正确;葡萄糖与斐林试剂经水浴加热会呈 砖红色沉淀,B正确;蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色,C正确;脂肪被苏丹Ⅳ染 液染成红色,脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,D错误。
4.(2018课标全国Ⅱ,4,6分)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
解析 种子风干后细胞内的自由水含量减少(结合水含量基本不变),使细 胞呼吸减弱,有机物的消耗减慢,A、D正确,C错误;风干种子的水分减少,在缺 水环境中,微生物不易生长繁殖,B正确。
5.(2017海南单科,4,2分)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
解析 草酸与食物中的钙结合形成沉淀物,不利于钙的吸收,A正确;铁是 血红蛋白的主要组成成分,血红蛋白的主要作用是运输氧气,缺铁会导致哺乳 动物血液运输O2的能力下降,B正确;无机盐不能为生物体提供能量,C错误;植 物秸秆燃烧过程中有机物被分解,剩下的灰烬是无机物,D正确。
6.(2019课标全国Ⅲ,29,11分)氮元素是植物生长的必需元素,合理施用氮肥可 提高农作物的产量。回答下列问题。(1)植物细胞内,在核糖体上合成的含氮有机物是 ,在细胞核中合成 的含氮有机物是 ,叶绿体中含氮的光合色素是 。(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(N )和硝态氮(N )。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源) 中 N 和 N 的吸收具有偏好性(N 和 N 同时存在时,对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证,要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
答案 (1)蛋白质 核酸 叶绿素 (2)实验思路:配制营养液(以硝酸铵为唯 一氮源),用该营养液培养作物甲,一段时间后,检测营养液中N 和N 剩余量。预期结果和结论:若营养液中N 剩余量小于N 剩余量,则说明作物甲偏好吸收N ;若营养液中N 剩余量小于N 剩余量,则说明作物甲偏好吸收N 。
考点一 细胞中的元素和化合物
1.细胞中的元素(1)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系
(2)元素的来源、分类依据和存在形式
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、B、Zn、M、Cu
2.组成细胞的化合物
1.组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能够找到。(必修1 P16正文) ( )2.细胞中的微量元素因含量极少从而不如大量元素重要。(必修1 P16思考· 讨论) ( )3.玉米和人体细胞干重中含量占前四的元素均是C、O、N、H。(必修1 P16 思考·讨论) ( )4.Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素。(必修1 P17正文) ( )5.组成细胞的各种元素都是以化合物的形式存在的。(必修1 P17正文) ( )6.梨的果实和叶片的细胞中化合物的种类和含量大体是相同的。(必修1 P17 旁栏思考) ( )
1.(必修1 P16问题探讨拓展)分析表格数据可知,地壳和细胞中的元素构成的 相同点是 ;不同点是 。
2.(必修1 P16思考·讨论拓展)玉米细胞干重中含量最多的元素是O,人体细胞 干重中含量最多的元素是C。玉米细胞和人体细胞中含量最多的四种元素 是C、H、O、N。分析玉米细胞和人体细胞中的元素构成特点是 。
组成地壳和细胞中的元素的种类基本相同
同种元素的含量相差很大
组成人体细胞和玉米细胞中的元素的种类基本相同,元素含量相差很大
3.(必修1 P19拓展应用2拓展)干燥的大豆种子,在温暖、潮湿的环境下能正常 萌发成幼苗,但将大豆磨碎后加水,在相同的温度下则不能萌发,原因是 。
组成生物体的化合物不能单独完成各项生命活动,只有以一定的方式形成细
胞这一最基本的生命系统,才能体现生命特征
1.(2020陕西榆林二中期中)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病毒和桃树共有的元素有C、H、O、N、PC.人体细胞中含量最多的元素是CD.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
考向一 围绕细胞中元素的含量、种类及作用,考查生命观念
解析 B虽然是微量元素,但也是生命活动必需的,A错误;人体细胞中含 量最多的元素是O,C错误;Pb不是人体需要的,D错误。
2.如图甲是有活性的细胞中元素含量的柱形图,图乙是细胞中化合物含量的 扇形图,下列说法正确的是 ( )A.若甲表示组成人体细胞的元素含量,则a、b、c依次是O、H、CB.若乙表示细胞干重,则A化合物是蛋白质C.若乙表示细胞鲜重,则A化合物在细胞内主要存在于细胞液中D.地壳与活细胞中含量最多的元素都是a,因此说明生物界与非生物界具有 统一性
解析 若甲表示组成人体细胞的元素含量,则a、b、c依次是O、C、H,A 错误;若乙表示细胞鲜重,则A化合物是水,在成熟植物细胞内主要存在于细胞 液中,C错误;生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类上,而不是元素的 含量上,D错误。
题后悟道·易错有关生物体内元素的错误认识 (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、微量元素是根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非常重要的 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。
考向二 围绕细胞中的元素和化合物,考查归纳与概括等科学思维能力3.(2020黑龙江鹤岗一中月考)图中表示部分化合物的元素组成,其中数字表 示元素。下列相关叙述中不正确的是 ( )A.图中所示①②为大量元素,③④为微量元素B.人体缺③会影响正常的有氧呼吸功能C.甲状腺激素、血红蛋白等从细胞中分泌到细胞外的方式是胞吐D.图示化合物合成过程都需要消耗能量
解析 血红蛋白为胞内蛋白,不需要胞吐释放,C错误。
4.(2020陕西咸阳高三模拟改编)N是生物体内必需的大量元素。下列有关N 的说法中,不正确的是 ( )A.人体细胞干重中,N所占百分比仅低于C和OB.氨基酸中的N存在于氨基中C.N可参与ATP、叶绿素和磷脂分子的组成D.N在动物、植物体内的含量存在差异
解析 氨基酸的氨基含有N,有些氨基酸的R基中也可能含有N,B错误。
题后悟道·归纳含氮元素的物质及其功能
考点二 细胞中的水和无机盐
1.细胞中的水(1)水的含量生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别。水是活细胞中含量最多的化合物。(2)水的特性①水分子具有 ,是良好的溶剂。②水分子之间的 不断地断裂,又不断地形成,使水具有 性。③水具有较高的 ,水的温度相对不容易改变。
(4)自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系
(3)水的存在形式和功能
2.细胞中的无机盐(1)含量:细胞中含量很少,仅占细胞鲜重的1%~1.5%。(2)无机盐的存在形式及功能
3.验证某种矿质元素生理功能的实验方案(1)实验设计①对照组:植物+含X完全培养液 正常生长。②实验组:
①实验中应保证实验材料的统一性,即材料的种类、生长状况等相同。②实验组加入X的目的是二次对照,使实验组前后形成对照,以增强说服力。③该方案也可用于检测某种矿质元素是否是植物正常生长的必需元素。
1.自由水和结合水都可以参与细胞内的生物化学反应。(必修1 P21正文) ( ) 2.水分子具有极性的原因是水分子的空间结构及电子的不对称分布。(必修1 P21小字部分) ( )3.水在常温下能够维持液体状态是由于水分子之间的氢键不断地断裂,又不 断地形成。(必修1 P21小字部分) ( )4.储藏中的种子不含水分以保持休眠状态。(必修1 P21正文) ( )
5.入冬后气温下降植物体内自由水含量相对增多。(必修1 P21正文) ( ) 6.小麦种子烧尽后留下的灰白色灰烬是无机盐。(必修1 P21正文) ( )7.缺铁会导致血红素合成障碍,引起缺铁性贫血。(必修1 P22思考·讨论) ( )8.哺乳动物血液中钙离子含量太低,会出现抽搐症状。(必修1 P22正文) ( )
1.(必修1 P22拓展应用1拓展)对于患急性肠胃炎的病人,治疗时经常需要输入 生理盐水,这是为什么?提示:患急性肠胃炎的病人因腹泻而丢失水的同时也丢失了大量的无机盐,为 了维持体内水盐平衡,需要补充生理盐水。
2.(必修1 P22思考·讨论拓展)为什么植物缺少N、Mg、P会影响植物的光合 作用?提示:N、Mg是组成叶绿素的成分,N、P是组成叶绿体类囊体膜和ATP的成 分,N也是组成光合酶的成分,因此植物缺少N、Mg、P会影响植物的光合作 用。
1.衍射法归纳细胞中的水
2.举例说明细胞中常见无机盐的作用及含量异常情况
考向一 围绕细胞中水的特点与功能,考查生命观念与科学思维能力1.(2020四川南充高级中学高三月考)下列关于生物体内水的叙述,错误的是 ( )A.水分的跨膜运输可能会借助通道蛋白B.成年男性体内的含水量一般高于成年女性的C.DNA复制和转录时不会产生水,但翻译时要产生水D.水在动植物细胞内参与的反应不完全相同
解析 DNA复制为脱氧核糖核苷酸的脱水聚合,转录为核糖核苷酸的脱 水聚合,翻译为氨基酸的脱水缩合,均会产生水,C错误。
2.(不定项选择)(2020北京延庆模拟)“有收无收在于水,收多收少在于肥。” 某生物兴趣小组以玉米幼苗为实验材料进行了如下探究实验。下列叙述中,不正确的是 ( )A.步骤一损失的水具有较高的比热容与水分子内含有氢键有关B.步骤二损失的水与细胞内其他物质相结合,在细胞内的含量稳定C.步骤三损失的主要是无机盐,它们在细胞中主要以离子形式存在D.干旱环境中生长的玉米,其细胞中结合水与自由水比值相对较高
解析 玉米幼苗在晾晒过程中损失的主要是自由水,水分子内不含有 氢键,A错误;构成细胞的有机物容易燃烧,步骤三损失的是构成细胞的有机 物,C错误。
考向二 围绕无机盐的功能,考查生命观念与科学探究能力3.(2020黑龙江牡丹江一中高三模拟)研究表明,长期大量施用铵态氮肥,会引 发一系列的土壤环境问题。如一些植物的根系在吸收无机盐时,吸收的N 多于吸收的阴离子,为维持体内的电荷平衡,植物会通过根系释放H+到土壤 中,土壤pH下降,导致土壤酸化。下列相关叙述不正确的是 ( )A.在酸化土壤中,无机盐多以离子形式存在,有利于农作物的生长和发育B.农作物吸收的含氮物质可用于合成蛋白质、叶绿素、磷脂等物质C.农田中农副产品被大量输出,因此需要长期施加氮肥D.在减少铵态氮肥施用的同时,合理的轮作可能对土壤酸化有一定的改善作用
解析 酸化土壤影响植物根细胞的代谢活动,不利于农作物的生长和发 育,A错误。
4.(不定项选择)设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐,某同学的 构思大致如下:本实验采用甲、乙组之间的空白对照;以及乙组中实验前(无 X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述正确的是 ( )A.对照组是甲组、乙组实验前B.此实验的无关变量只是选一些相同的植物C.此实验如果是无土栽培,则实验前营养液要灭菌D.为防止外界影响,此实验需在黑暗密闭条件下进行
解析 该实验中对照组是甲组、乙组实验前,A正确;此实验的无关变 量有选一些相同的植物、培养条件等,B错误;若实验是无土栽培,则实验前营 养液要灭菌,C正确;由于培养的是植物,故需在光照下进行,D错误。
实验 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.实验步骤(1)还原糖的检测
体积分数为50%的酒精
1.斐林试剂使用时需提前按比例配好。(必修1 P18探究·实践)( )2.向盛有2 mL苹果匀浆的试管中加入1 mL现配的斐林试剂,2 min后试管中会 呈现砖红色。(必修1 P18探究·实践)( )3.向某试管内无色液体中加入斐林试剂,经加热若出现砖红色沉淀,则表明试 管内含有葡萄糖。(必修1 P18探究·实践)( )4.观察花生子叶中脂肪时,需用蒸馏水洗去浮色,再进行观察。(必修1 P18探 究·实践) ( )
5.斐林试剂与双缩脲试剂的组成成分完全相同,浓度不同。(必修1 P18探究· 实践) ( ) 6.双缩脲试剂A、B先后加入待测溶液,水浴加热后显示紫色。(必修1 P18探 究·实践) ( )
(必修1 P18探究·实践拓展)(1)鉴定还原糖时使用的斐林试剂为什么要现配现用?提示:因为斐林试剂很不稳定,容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀,所以应将甲液和 乙液分别保存,使用时现用现配。(2)蔗糖溶液中加入斐林试剂后呈现什么颜色?提示:蔗糖属于非还原糖,不与斐林试剂发生颜色反应。观察到的颜色是斐林试剂本身的蓝色。
(3)利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能鉴定蛋白质吗?请说明理由。提示:斐林试剂的甲液、乙液的成分与双缩脲试剂的A液、B液相同,只是斐 林试剂的乙液的质量分数比双缩脲试剂的B液大,故只需将斐林试剂乙液用 蒸馏水稀释即可。
1.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
2.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”(1)唯一需要加热——还原糖检测,且必须水浴加热,不能用酒精灯直接加 热。若不加热,则无砖红色沉淀出现。(2)唯一需要显微镜——脂肪检测。(3)唯一使用酒精——脂肪的检测,实验用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。
3.实验中的三个注意点(1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料,否则会干扰实验结果的颜色变化。(2)脂肪鉴定的过程中滴加1~2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮 色,原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。(3)物质鉴定实验一般不设置对照实验,若需设置对照实验,对照组应加入成 分已知的物质,如验证唾液淀粉酶是蛋白质,对照组可加入鸡蛋清稀释液。
考向一 围绕教材基础实验,考查实验原理与基本技能1.(2020山东菏泽郓城一中二模)下列关于生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 鉴定实验的叙述,正确的是 ( )A.还原糖、蛋白质的鉴定,可用酒精灯直接加热B.脂肪鉴定的操作步骤依次是切片→制片→染色→洗去浮色→观察C.苏丹Ⅲ染液可将脂肪颗粒染成橘黄色D.常用番茄、苹果等作为鉴定植物组织内还原糖的实验材料
解析 用斐林试剂鉴定还原糖的实验中,需采用50~65 ℃水浴加热的方 式,通过观察试管中出现的颜色变化判断组织样液中是否含有还原糖;用双缩 脲试剂检测蛋白质不需要加热,A错误。脂肪鉴定的操作步骤为切片→制片 →观察,B错误。番茄的红色会影响还原糖鉴定实验中对实验现象的观察,D 错误。
2.(2020山西应县一中期中)某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测 的实验(如图),下列叙述正确的是 ( )A.在实验材料选择方面,用苹果比用植物叶片的效果要好B.在制备生物组织样液时,加入石英砂的主要目的是促进还原糖的溶解C.题述方法不适用于检测生物组织中的脂肪D.由于斐林试剂不稳定,在使用斐林试剂时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液,后 加入0.05 g/mL的CuSO4溶液
解析 在制备生物组织样液时,加入石英砂的主要目的是使研磨充分,而 不是促进还原糖的溶解,B错误;检测生物组织中的脂肪时可以用切片法,也可 以用图中的组织样液法,C错误;由于斐林试剂不稳定,应现配现用,而不是在 使用斐林试剂时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液,后加入0.05 g/mL的CuSO4溶 液,D错误。
考向二 围绕拓展实验,考查科学探究能力3.(2020河南高三期末)请回答下列有关物质检测的问题:(1)向适宜浓度的蔗糖溶液中加入斐林试剂,水浴加热后溶液呈 色。(2)现有失去标签的0.3 g/mL的蔗糖溶液、3%的淀粉溶液和2%的淀粉酶(最 适温度55 ℃左右)溶液,请用现配的斐林试剂、水浴加热装置、试管、温度 计等将它们鉴别出来。请简述鉴定步骤: 。
答案 (1)蓝 (2)①各取适量的两种溶液加到同一试管,混匀后得到三种组 合,55 ℃条件下保温一段时间后,各加入适量斐林试剂检测,水浴加热后出现 砖红色沉淀的是淀粉和淀粉酶组合,于是鉴别出蔗糖溶液;②取未鉴定出的两 种溶液中的一种加热煮沸、冷却后再与适量的另一种溶液混合55 ℃条件下 保温一段时间后,加入适量斐林试剂检测,水浴加热后若出现砖红色沉淀,则 被煮沸的是淀粉溶液;若不出现砖红色沉淀,则被煮沸的是淀粉酶溶液
4.为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化,研究小组利用下列供 选材料用具进行了实验。材料用具:玉米籽粒;斐林试剂,双缩脲试剂,碘液,缓 冲液,淀粉,淀粉酶等;研钵,水浴锅,天平,试管,滴管,量筒,容量瓶,显微镜,玻片, 酒精灯等。请回答下列问题:(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化,在不同发芽阶段玉 米提取液中,分别加入 ,比较颜色变化。该实验需要选用的器具有 (填序号)。①试管 ②滴管 ③量筒 ④酒精灯 ⑤显微镜
(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化,将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切,滴加 ,进行观察。结果显示,胚乳呈蓝色块状,且随着发芽时 间的延长,蓝色块状物变小。由此可得出的结论是 。(3)为了验证上述蓝色块状物变小是种子萌发过程中产生了淀粉酶作用的结 果,请设计实验证明,要求写出实验思路 。
答案 (1)双缩脲试剂 ①②③ (2)碘液 玉米发芽过程中胚乳中的淀粉含 量逐渐减少(或分解) (3)取三支试管,分别加入(等量的或适量的)淀粉溶液, 再分别向各试管加入(等量的或适量的)发芽前玉米提取液、发芽玉米提取 液及淀粉酶溶液,40 ℃保温一段时间后分别加入斐林试剂(或滴加碘液检验) 并60 ℃(或50~65 ℃或适宜温度)水浴加热(约2分钟),观察试管中出现的颜色 变化
解析 (1)检测蛋白质或多肽应该用双缩脲试剂;该实验需要用量筒量取一定 量的玉米提取液、双缩脲试剂A液,需要用滴管滴加双缩脲试剂B液,但是该 实验不需要加热,也不需要用显微镜观察,故选①②③。(2)检测淀粉应该用 碘液;胚乳呈现蓝色块状,说明胚乳含有大量的淀粉,而随着时间的延长,蓝色 块状变小了,说明玉米发芽的过程中胚乳中的淀粉含量逐渐减少(或分解)。 (3)该实验的目的是验证题述蓝色块状物变小是种子萌发过程中产生淀粉酶 作用的结果,可依据淀粉酶能催化淀粉水解的特点,利用发芽前与发芽中的种 子提取液分别催化淀粉溶液,同时设置淀粉酶组进行对照。
1.(2020江苏单科,1,2分)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
解析 细胞内的许多生物化学反应都需要水的直接参与,如蛋白质水解 成氨基酸、光反应等,A错误;结合水是细胞结构的重要组成成分,而液泡中的 液体是细胞液,里面的水可以自由流动,以游离的形式存在,为自由水,B错误; 无机盐也可参与有机物的合成,如Mg2+是叶绿素的组成成分,Fe2+是血红蛋白 的组成成分,C错误;无机盐多以离子形式存在,对维持生命活动有重要作用, 如哺乳动物血液中缺钙离子会出现抽搐等症状,D正确。
2.(2019海南单科,8,2分)植物细胞中水和矿质元素离子会表现出某些特点。 下列叙述错误的是 ( )A.根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中B.矿质元素离子在细胞内积累可引起外界溶液中的水进入细胞C.根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中D.叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子属于结合水
解析 根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中,因为钾离 子跨膜运输需要载体,自由扩散不需要载体,A正确;矿质元素离子在细胞内积 累会引起细胞液浓度增大,进而发生吸水,故会引起外界溶液中的水进入细 胞,B正确;细胞内无机盐大多以离子形式存在,根细胞吸收的矿质元素能够以 离子的形式贮存在液泡中,C正确;叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水 分子属于自由水,D错误。
3.(2019海南单科,6,2分)下列检测生物分子的实验中,关于颜色变化的叙述错 误的是 ( )A.淀粉遇碘液可显蓝色B.葡萄糖与斐林试剂反应呈砖红色C.蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色D.脂肪被苏丹Ⅳ染液染成橘黄色
解析 淀粉遇碘液会显蓝色,A正确;葡萄糖与斐林试剂经水浴加热会呈 砖红色沉淀,B正确;蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色,C正确;脂肪被苏丹Ⅳ染 液染成红色,脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,D错误。
4.(2018课标全国Ⅱ,4,6分)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
解析 种子风干后细胞内的自由水含量减少(结合水含量基本不变),使细 胞呼吸减弱,有机物的消耗减慢,A、D正确,C错误;风干种子的水分减少,在缺 水环境中,微生物不易生长繁殖,B正确。
5.(2017海南单科,4,2分)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
解析 草酸与食物中的钙结合形成沉淀物,不利于钙的吸收,A正确;铁是 血红蛋白的主要组成成分,血红蛋白的主要作用是运输氧气,缺铁会导致哺乳 动物血液运输O2的能力下降,B正确;无机盐不能为生物体提供能量,C错误;植 物秸秆燃烧过程中有机物被分解,剩下的灰烬是无机物,D正确。
6.(2019课标全国Ⅲ,29,11分)氮元素是植物生长的必需元素,合理施用氮肥可 提高农作物的产量。回答下列问题。(1)植物细胞内,在核糖体上合成的含氮有机物是 ,在细胞核中合成 的含氮有机物是 ,叶绿体中含氮的光合色素是 。(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(N )和硝态氮(N )。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源) 中 N 和 N 的吸收具有偏好性(N 和 N 同时存在时,对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证,要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
答案 (1)蛋白质 核酸 叶绿素 (2)实验思路:配制营养液(以硝酸铵为唯 一氮源),用该营养液培养作物甲,一段时间后,检测营养液中N 和N 剩余量。预期结果和结论:若营养液中N 剩余量小于N 剩余量,则说明作物甲偏好吸收N ;若营养液中N 剩余量小于N 剩余量,则说明作物甲偏好吸收N 。
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