专题02 细胞中的元素及无机化合物（知识点串讲）-2021-2022学年高一生物上学期期末考点大串讲（人教版2019必修1）学案

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重难点索引：
1.细胞中的化学元素
2.细胞中的水和无机盐
3.生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的鉴定
重点1：细胞中的化学元素
1.细胞中的化学元素
巧记：微量元素和大量元素
(1)微量元素：铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(M)桶(Cu)。
(2)大量元素：洋人探亲，单留人盖美家，即C(探)、O(洋)、H(亲)、N(单)、S(留)、P(人)、Ca(盖)、Mg(美)、K(家)。
2．细胞中元素与化合物的含量解读
(1)在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：O>C>H>N；占干重百分比：C>O>N>H，这是因为细胞内自由水的含量不同。
(2)在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比：水>蛋白质>脂质>糖类，但在干重百分比中，蛋白质最多。
(3)动物、植物干重相比，由于植物含糖类较多，动物含脂肪、蛋白质较多，故植物体中含氧元素较多，动物体中含氮、氢元素较多，另外动物含Ca、P元素也比植物多。
3．主要有机物的元素构成
例1．（2021秋•金溪县校级月考）如图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是活细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是（ ）
A．若图1表示细胞鲜重，则A、B依次是H2O、蛋白质
B．若图2表示组成人体细胞的元素含 量，则a、b、c依次是O、C、H
C．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此a是最基本的化学元素
D．活细胞中，数量最多的元素是图2中的c
例2．（2021秋•博爱县校级月考）茶叶生产在中国已有几千年的历史，下列关于茶叶的说法，错误的是（ ）
A．茶叶细胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素
B．采摘的新鲜茶叶细胞中含量最多的有机物是蛋白质
C．茶叶细胞和人体细胞所含元素种类大致相同但含量差异很大
D．地壳与新鲜茶叶细胞中含量最多的元素都是氧，说明生物界与无机自然界具有统一性
例3．（2021秋•霍邱县校级月考）下列关于组成人体细胞的化学元素的说法，正确的是（ ）
A．无机自然界中的元素，在细胞中都能找到
B．人体红细胞中含有较多的铁元素，参与形成血红素，是微量元素
C．人体中的钙元素主要存在与骨骼、牙齿等器官中，属于微量元素
D．人体干重时，细胞中含量最多的元素是碳元素，其次依次是氧、氢、氮等元素
重点2：细胞中的水和无机盐
水的存在形式
1.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系
比值高时，代谢旺盛，生长迅速；比值低时，代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强。
2．细胞中无机盐的生理功能
(1)组成某些复杂的化合物：
(2)维持细胞和生物体的正常生命活动。例如，哺乳动物血液中Ca2＋含量过低就会出现抽搐。
(3)维持生物体的平衡，如维持血浆pH稳定的HCO3—、
HPO42—；维持细胞外液渗透压稳定的Na＋、Cl－。
例4．（2021春•南阳期中）下列关于生物体内水分和无机盐的叙述，错误的是（ ）
A．旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其原因之一是结合水的相对含量较高
B．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
C．镁离子是叶绿素的重要成分，缺镁会造成叶片发黄，缺磷会影响ATP的合成
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
例5．（2021春•临汾期末）给农作物施肥的同时，往往需要适当浇水。下列有关叙述错误的是（ ）
A．肥料中的矿质元素需要溶解在水中才能被农作物根系吸收
B．土壤溶液的浓度过高会造成农作物缺水萎蔫，甚至死亡
C．农作物对水的吸收与对无机盐的吸收是同一个生理过程
D．细胞内的许多生化反应都需要水的参与
例6．（2018秋•宁县期末）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能力，其原因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
重点3：生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的鉴定
1.实验原理及步骤
2．实验注意的问题
(1)还原糖鉴定实验材料要求：
①浅色：不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料，防止颜色的干扰。
②还原糖含量高：不能用马铃薯(含淀粉)、甘蔗、甜菜(含蔗糖)。
(2)唯一需要加热——还原糖鉴定，且必需水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。
(3)非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂eq \(――→,\s\up15(水浴),\s\d15(加热))现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。
(4)唯一需要显微镜——脂肪鉴定，实验用体积分数为50%的酒精溶液的作用——洗掉浮色。
(5)记准混合后加入——斐林试剂，且现配现用；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。两者成分相同，但CuSO4的浓度不同，所以不能混用。
(6)若用大豆做材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其粘在试管壁上不易涮洗；且该实验应预留部分组织样液做对比。
(7)易写错别字提示：“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”；双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。
(8)斐林试剂与双缩脲试剂比较：
①浓度不同。斐林试剂中CuSO4溶液质量浓度为0.05 g/mL，双缩脲试剂中CuSO4溶液质量浓度为0.01 g/mL。
②原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液；双缩脲试剂实质是Cu2＋，能和肽键在碱性条件下反应生成络合物。
③使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液混合后再使用；双缩脲试剂是先加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液。
例7．（2021秋•金溪县校级月考）下列关于鉴定实验操作步骤的叙述中，正确的是（ ）
A．用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液可直接用于蛋白质的鉴定
B．蛋白质高温处理后用双缩脲试剂鉴定会产生紫色反应
C．鉴定还原糖时，要在加入斐林试剂甲液摇匀后，再加乙液
D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液混合均匀后，再加入到含样液的试管中，且需现用现配
例8．（2021秋•临川区校级月考）下列各项物质鉴定实验中，实验材料的选择、所选试剂及颜色反应都正确的是（ ）
A．检测生物组织中的还原糖﹣﹣甘蔗汁﹣﹣斐林试剂﹣﹣砖红色
B．检测生物组织中的脂肪﹣﹣花生种子﹣﹣苏丹Ⅲ﹣﹣橘黄色
C．检测生物组织中的蛋白质﹣﹣鸡蛋清﹣﹣双缩脲﹣﹣紫色
D．检测生物组织中的淀粉﹣﹣马铃薯﹣﹣碘液﹣﹣紫色
例9．（2021秋•博爱县校级月考）下列关于斐林试剂与双缩脲试剂的叙述错误的是（ ）
A．斐林试剂的实质是新配制的Cu（OH）2
B．双缩脲试剂检测蛋白质的实质是碱性环境中的Cu2+与蛋白质中的肽键发生反应
C．往梨汁样液中加入斐林试剂，会立即出现砖红色沉淀
D．往豆浆中加入双缩脲试剂，可出现紫色反应
例10．（2021秋•辛集市校级月考）现提供可配制斐林试剂的溶液：甲液、乙液以及蒸馏水。如果充分利用上述试剂及必需的实验用具，可灵活地鉴别出的物质有（ ）
①蔗糖
②麦芽糖
③蛋白质
④淀粉
A．①③B．②③C．①②③D．②④
一、单项选择题（共16小题，每小题3分，共48分）
1．（2021秋•青铜峡市校级月考）温泉中有正常生命活动必不可少的微量元素。下列选项全部是微量元素的是（ ）
A．Fe、Mn、Zn、MgB．Zn、Cu、Mn、Ca
C．Zn、Cu、B、MnD．S、Mn、Cu、M
2．（2021秋•五华区校级月考）下列关于细胞中元素和化合物的说法，错误的是（ ）
A．碳是细胞干重中占比最大的元素，也是构成细胞的最基本元素
B．核酸、ATP、叶绿素、脂肪酶和生长素都含有N元素
C．洋葱根尖细胞内含有磷脂的细胞器有液泡、线粒体、叶绿体等
D．胆固醇参与血液中脂质的运输，还是构成动物细胞膜的重要成分
3．（2021秋•射洪市校级月考）人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分大多数被转化为人体自身的一部分，其根本原因是（ ）
A．在不同生物的细胞内的化学元素和化合物种类大体相同
B．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界中都能够找到
C．组成不同生物体细胞的最基本元素都是碳
D．不同生物细胞中的化学元素含量一定相同
4．（2021秋•娄底月考）科学家认为，碳是生命的核心元素，没有碳就没有生命。其主要依据是（ ）
A．组成细胞的化合物中都含有碳元素
B．在细胞干重中碳元素的含量最多
C．生物大分子及其单体以碳链为骨架
D．含碳的化合物能为生命活动提供能量
5．（2021秋•鱼台县校级月考）某种植物和某种哺乳动物体内细胞的某些化学元素含量（占细胞干重的质量分数%）如下表所示，下列相关叙述中正确的是（ ）
A．碳元素的含量说明有机物是干物质的主要成分
B．这两种生物体内所含的化学元素的种类差异很大
C．对比N、S含量说明动物组织比植物组织含脂肪多
D．经测定该植物某有机物含C、H、O、N、S，该化合物可能是磷脂
6．（2021秋•博爱县校级月考）如图所示为细胞中水的两种存在形式及其作用。下列相关叙述错误的是（ ）
A．图中①指的是结合水，该部分水较少，丢失不会导致细胞死亡
B．图中②指的是自由水，细胞代谢旺盛时该部分水的含量会增多
C．存在形式②转变成①有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性
D．图中甲表示“组成细胞结构”，乙可表示运输营养物质和代谢废物
7．（2021秋•霍邱县校级月考）下列有关水的特性与水的生理功能相互对应关系的叙述不正确的是（ ）
A．水在低温下结冰，利于细胞处于休眠状态从而度过不利环境条件
B．水分子间弱吸引力氢键决定其具有流动性，是物质运输所必需
C．水具有较高的比热容，为细胞创造舒适的液体环境
D．水是极性分子决定其是细胞内良好溶剂，为生物化学反应所必需
8．（2021秋•涟水县校级月考）绿色植物叶片发黄，叶绿素合成不足，土壤中最可能缺少的元素是（ ）
A．CaB．IC．MgD．Fe
9．（2021秋•让胡路区校级月考）在低温冰冻天气中，植物细胞中自由水与结合水的比值以及植物的抗寒性分别发生了怎样的变化（ ）
A．升高；升高B．降低；不变C．不变；升高D．降低；升高
10．（2021秋•绿园区校级月考）临床常给病人输生理盐水（0.9%NaCl溶液）。下列输入生理盐水的理由正确的是（ ）
A．无机盐能为细胞提供能量
B．无机盐是细胞必不可少的重要化合物的成分
C．无机盐离子对维持细胞的形态和功能有重要作用
D．无机盐离子维持细胞的酸碱平衡
11．（2021秋•赣县区校级月考）下列有关实验操作步骤的叙述中，正确的是（ ）
A．用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．脂肪的鉴定实验中可能需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒
C．鉴定还原糖时，要先加入斐林试剂甲液摇匀后再加入乙液
D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现用现配
12．（2021秋•海原县校级月考）关于生物组织中可溶性还原性糖、脂肪的鉴定实验，下列叙述错误的是（ ）
A．甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多的糖且近于白色，因此可以用于进行可溶性还原性糖的鉴定
B．花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料
C．脂肪的鉴定实验中，需用质量分数为50%的乙醇溶液洗去浮色
D．斐林试剂应该现用现配，且需要水浴加热
13．（2021秋•二道区校级月考）在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，关于实验材料选择的叙述中，错误的是（ ）
A．甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等都含有较多的糖且近于白色，因此可以用于进行还原糖的实验
B．花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料
C．大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质实验鉴定的理想植物组织材料
D．鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的理想材料
14．（2021秋•萨尔图区校级月考）下列哪一实例能证明微量元素是生命活动所必需的（ ）
A．Mg是叶绿素的组成部分
B．油菜缺少B时只开花不结果
C．哺乳动物血液中Ca2+含量太低，会抽搐
D．缺P会影响ATP的合成
15．（2021秋•三水区校级月考）下列说法正确的是（ ）
A．西瓜含有大量的糖，常被用于还原糖的鉴定
B．通过对双缩脲试剂B液进行稀释可获得斐林试剂乙液
C．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定葡萄糖和尿液中的蛋白质
D．脂肪鉴定中使用50%的酒精目的是提取花生子叶中的脂肪颗粒
16．（2021秋•霍邱县校级月考）关于还原糖、淀粉、脂肪和蛋白质的鉴定实验，下列叙述正确的是（ ）
A．蛋白质检测时，先向盛有组织液的试管内注入双缩脲试剂A液4滴，再注入双缩脲试剂B液1mL
B．在小麦种子匀浆中滴加碘液，需经水浴加热才有蓝色反应
C．花生子叶细胞经苏丹Ⅲ染色，显微镜下可见橘黄色颗粒
D．在大豆种子匀浆中加入斐林试剂，溶液由蓝色变成紫色
二、非选择题（共4大题，第17题14分，18题18分，第19题10分，第20题10分，共52分）
17．（2021秋•舒城县校级月考）表1是组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%），表2为人体和玉米所含部分元素占细胞干重的质量分数（%）。请回答下列问题。
表1
表2
（1）组成细胞的化学元素在地壳中都普遍存在，没有一种化学元素是细胞所特有的，这一事实说明 。
（2）由表1中数据可知，同一元素在地壳和细胞中的含量相差甚远，这一事实说明 。
（3）由表2可知不同生物体内所含元素种类 ，不同生物体内每种化学元素的含量 ；同一生物体内不同化学元素的含量 ，其中 四种元素所占比例较大。
（4）生物体内的微量元素包括 等。
18．（2021秋•博爱县校级月考）科学实验表明：生命活动旺盛的细胞中自由水/结合水的值增大，而处于休眠状态的细胞中自由水/结合水的值减小。请分析回答下列问题。
（1）自由水以 的形式存在于细胞中。自由水占细胞鲜重的绝大部分，是细胞内的良好 ，有利于物质的 ，有利于 的顺利进行。生命活动旺盛的细胞内自由水的含量相对 。
（2）干种子内含的主要是 水，抗旱性强的植物细胞中结合水的含量 ，处于休眠状态的细胞，自由水含量 。
（3）结合水和自由水是可以 的。
19．（2021秋•砀山县校级月考）当发生山体塌方，为了救出被掩埋人员，要迅速打通生命通道，向被困人员输送水和营养液。人体所需要的营养物质主要是水、无机盐、维生素、糖类、脂质和蛋白质。这些营养物质在人体细胞中有着重要的作用。
（1）被运送的牛奶、奶粉中都添加钙、铁等元素。其中碳酸钙是人体骨骼和牙齿中的重要组成部分，铁是构成血红蛋白的重要成分，这说明无机盐的生理作用是 ；哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2+，如果Ca2+的含量过高，会出现肌无力、注意力不集中、嗜睡、头晕等现象，这说明无机盐的生理作用是 。
（2）俗话说，“一方水土养一方人”，饮水是提供人体必需的矿物质和微量元素的重要途径之一、在天然无污染的泉水中，含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Fe等人体必需元素，其中属于大量元素的是 。
（3）水在人体内有着重要作用，水在人体细胞中存在形式有自由水和结合水两种，其中自由水的生理作用有：
① ；
② ；
③ ；
④为细胞提供液体环境。
20．（2021秋•安远县校级月考）现有无标签的蔗糖溶液、淀粉酶溶液、稀蛋清溶液、葡萄糖溶液各一瓶，某兴趣小组尝试用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液对四瓶溶液进行鉴定，设计方案如下。
（1）用双缩脲试剂将上述4种溶液区分为两组，其中不发生颜色反应的一组是 溶液和 溶液。
（2）用 （填所给试剂名称）区分不发生颜色反应的一组溶液。
（3）进一步区分（1）中发生颜色反应的一组溶液的方法及流程：
①将 分别与发生颜色反应的两种溶液混合。
②然后将斐林试剂分别加入上述两种混合液，进行水浴加热，观察是否出现砖红色沉淀。
③观察到出现砖红色的溶液是 溶液。
形式
自由水
结合水
定义
细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动
与细胞内的其他物质相结合的水
含量
约占细胞内全部水分的95.5%
约占细胞内全部水分的4.5%
特点
流动性强、易蒸发、加压可分离，可参与物质代谢
不流动、不蒸发、不能分离，与其他物质结合
功能
①细胞内良好的溶剂
②参与生化反应
③为细胞提供液体环境
④运送营养物质和代谢废物
是细胞结构的重要组成成分
联系
自由水和结合水在一定条件下可相互转化
自由水eq \(,\s\up15(代谢缓慢),\s\d15(代谢旺盛))结合水
无机盐
参与形成的化合物
N(NO3—)
蛋白质、ATP(ADP)、叶绿素、核酸(DNA或RNA)
P(PO43—)
ATP(ADP)、磷脂、核酸(DNA或RNA)
Mg2＋
叶绿素组成成分
S(SO42—)
某些蛋白质的特征元素
Fe2＋
动物血红蛋白
I－
甲状腺激素
元素
C
H
O
N
P
Ca
S
植物（%）
43.57
6.24
44.43
1.46
0.20
0.23
0.17
动物（%）
55.99
7.46
14.62
9.33
3.11
4.67
0.78
元素
O
Si
C
N
H
地壳
48.60
26.30
0.087
0.03
0.76
细胞
65.0
极少
18.0
3.0
10.0
元素
C
H
O
N
P
S
K
Ca
Mg
玉米
43.57
6.24
44.43
1.46
0.20
0.17
0.92
0.23
0.18
人
55.99
7.46
14.62
9.33
3.11
0.78
1.09
4.67
0.16