2020版新一线高考生物（人教版）一轮复习教学案：第1单元第2讲细胞中的元素及无机化合物

  第2讲　细胞中的元素及无机化合物

[考纲展示]　1.水和无机盐的作用(Ⅰ)　2.实验：检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质

考点一| 组成细胞的元素和化合物

1．组成细胞的元素

2．组成细胞的化合物

(1)上图中①表示水，②表示蛋白质，③表示脂质，④表示糖类和核酸，⑤表示无机盐。

(2)化合物的种类(填序号)：

(3)化合物的含量(填序号)：

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1) 在人体活细胞中氢原子的数目最多。(√)

(2)细胞中的一种元素的作用能被其他元素替代。(×)

提示：细胞中每种元素的作用是不相同的。

(3)细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要。(×)

提示：微量元素对维持生命活动是不可缺少的。

(4)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。(×)

提示：生物界和非生物界的元素组成种类相同，含量差别很大。

(5)沙漠植物中含量最多的化合物是水。(√)

2．思考回答(规范表述)

(1)组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同？

提示：细胞是有生命的，它可以主动地有选择地从无机环境中获取生命活动需要的元素，因此细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同。

(2)细胞中含量最多的两种化合物是水和蛋白质，这对细胞的生命活动有什么意义？

提示：水是生命之源，生命活动离不开水，离开水生命活动就无法进行。蛋白质是生命活动的主要承担者。两种化合物含量高有利于细胞生命活动的正常进行。

考法1　考查组成细胞和生物体的化学元素

1．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．每种大量元素在不同的生物体内的含量都是相同的

C．组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类

D．组成生物体的大量元素中，碳元素是最基本的元素，在细胞鲜重中含量总是最多的

C　[微量元素在生物体内含量很少，却是维持正常生命活动不可缺少的，若缺乏，则会出现微量元素缺乏症，如缺锌、缺碘都会出现相应的病症。每种元素在不同的生物体内的含量是不相同的，如氧元素在玉米和人的细胞中占细胞干重的质量分数分别为44.43%和14.62%。生物体内的碳元素是最基本的元素，但在细胞鲜重中，氧元素的含量是最多的。]

2．(2019·湖北重点中学联考)下列关于组成生物体的化学元素的叙述正确的是(　　)

A．占细胞鲜重百分比最多的元素是C

B．组成DNA、磷脂分子的元素种类相同

C．非生物界与生物界的元素种类相同

D．组成生物体的化学元素多以离子形式存在

B　[占细胞鲜重百分比最多的元素是O，A项错误；组成DNA、磷脂分子的元素都是C、H、O、N、P，种类相同，B项正确；组成生物界的元素种类在非生物界中都能找到，但非生物界与生物界的元素种类存在差异，C项错误；组成生物体的化学元素多以化合物的形式存在，D项错误。]

考法2　考查细胞内化合物的组成元素

3．(2019·河北正定中学期末)下列各组化合物中，由相同元素组成的是(　　)

A．叶绿素、类胡萝卜素　　B．胰岛素、性激素

C．脂肪、核苷酸   D．纤维素、丙酮酸

D　[叶绿素中含有镁元素，与类胡萝卜素的元素组成不同，A错误；性激素只含有C、H、O，胰岛素含有C、H、O、N，B错误；脂肪只含有C、H、O，核苷酸含有C、H、O、N、P，C错误；纤维素和丙酮酸都只含有C、H、O，D正确。]

4．下列关于细胞中化合物的元素组成说法错误的是  (　　)

A．组成叶绿素、血红蛋白特有的元素分别是Mg、Fe，其中Fe为微量元素

B．P是构成生物膜必不可少的元素

C．胰岛素、抗体、脂肪的合成过程中需要供给氮源

D．在细菌的组成成分中，P元素存在于DNA、RNA及磷脂等分子中

C　[Mg参与叶绿素的合成，Fe参与血红蛋白的合成，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo；生物膜的主要组成成分是蛋白质和磷脂，磷脂的组成元素是C、H、O、N、P，因此P是构成生物膜必不可少的元素；脂肪的组成元素是C、H、O，合成过程中不需要供给氮源；DNA、RNA、磷脂分子中都含有P元素。]

考点二| 水和无机盐的作用

1．细胞中的水

(1)细胞中水的存在形式和功能

(2)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系

2．无机盐的存在形式及功能(巧记一、一、二)

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态。(×)

提示：贮藏中的种子，自由水与结合水的比值很低，代谢很弱，以保持休眠状态，并非不含水分。

(2)植物根系通过主动运输吸收无机盐离子需要ATP。(√)

(3)细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿。(×)

提示：细胞中的无机盐大多数以离子形式存在。

(4)植物缺Mg引起光反应和暗反应强度均减弱。(√)

(5)在动物体内，Na＋主要维持细胞内液的渗透压，K＋主要维持细胞外液的渗透压。(×)

提示：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。

2．思考回答(规范表述)

(1)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。

(2)小麦幼苗的正常生长需要多种无机盐，你如何设计实验证明某种无机盐A是否为幼苗生长所必需的？请写出实验思路，并根据实验结果作出判断。

提示：对照组将小麦幼苗培养在完全培养液中，小麦幼苗正常生长；实验组将小麦幼苗培养在缺A的完全培养液中，若小麦幼苗正常生长，说明无机盐A不是幼苗生长所必需的无机盐，若小麦幼苗不正常生长，加入无机盐A后又恢复正常生长，说明无机盐A是小麦幼苗生长所必需的无机盐。

考法1　考查水的存在形式、作用及与代谢的关系

1．下列有关生物体内水的叙述，错误的是(　　)

A．水在细胞中以结合水和自由水的形式存在

B．在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生

C．人体衰老细胞中自由水含量减少，代谢缓慢

D．冬季植物体内自由水含量相对增高，以增强植物的抗寒能力

D　[在活细胞中水以自由水和结合水两种形式存在；胰岛素是由氨基酸经过脱水缩合而成，在其形成过程中伴随着水的产生；衰老细胞中自由水含量减少，由于新陈代谢强度与自由水含量有关，导致细胞的新陈代谢减弱；结合水含量与植物的抗寒性有关，冬季植物体内结合水含量相对增高，以增强植物的抗寒能力。]

2．(2018·临沂期中)关于生物体中水的叙述，错误的是(　　)

A．水绵进行光合作用释放的氧气来自H2O

B．酵母菌进行有氧呼吸和酒精发酵均有H2O参与反应

C．氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基

D．液泡中无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水

B　[酵母菌进行酒精发酵(无氧呼吸)的过程中没有H2O参与反应。]

考法2　考查无机盐的作用

3．下列有关无机盐的叙述，错误的是(　　)

A．动物细胞内的无机盐大多数以离子形式存在

B．植物叶肉细胞内Mg可分布在类囊体的薄膜上

C．K＋外流是神经纤维产生静息电位的主要原因

D．过量摄入钠盐会导致血浆中抗利尿激素含量降低

D　[过量摄入钠盐会造成血浆中抗利尿激素分泌增多。]

4．下列关于无机盐在生物体中功能的叙述，错误的是(　　)

A．镁是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素

B．人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能

C．人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状

D．在探究小麦生长发育需要Mg2＋的实验中必须设置对照实验

A　[镁是构成叶绿素的元素之一。人体缺铁会影响血红蛋白的合成，从而影响氧的运输，进而影响有氧呼吸功能。人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状。在探究小麦生长发育需要Mg2＋的实验中要设置实验组和对照组。]

考点三| 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(实验)

1．糖类的检测

(1)原理

①还原糖＋斐林试剂砖红色沉淀。

②淀粉＋碘液―→蓝色。

(2)检测步骤

2．脂肪的检测

(1)检测原理：脂肪＋

(2)检测步骤

方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液―→橘黄色(红色)

方法二：

3．蛋白质的检测

(1)检测原理：蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色。

(2)检测步骤

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)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%的酒精的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液易溶于酒精。

(3)物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，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，对照组可加入稀释的鸡蛋清。

1．下列实验中，加入试剂后不能产生特定颜色的是(　　)

A．取成熟香蕉匀浆，用斐林试剂检测还原糖

B．黑暗中生长24 h的天竺葵叶片，用碘液检测淀粉

C．玉米根尖经甲基绿染色后，在显微镜下观察细胞核

D．花生子叶经苏丹Ⅲ染色后，在显微镜下观察脂肪颗粒

B　[黑暗中生长24 h的天竺葵叶片中的淀粉已经消耗掉了，不能与碘液产生特定的颜色反应。]

2．下列有关实验的操作，正确的是(　　)

A．花生子叶脂肪的鉴定：取材→切片→染色→洗去浮色→滴蒸馏水→制片→显微镜观察

B．观察根尖分生组织细胞的有丝分裂：取材→解离→染色→漂洗→制片→显微镜观察

C．还原糖的鉴定：取待鉴定溶液→加入现配的斐林试剂→摇匀后观察

D．蛋白质的鉴定：取待鉴定溶液→加入双缩脲试剂混合液→摇匀后观察

A　[观察根尖分生组织细胞的有丝分裂：取材→解离→漂洗→染色→制片→显微镜观察，B项错误；利用斐林试剂进行还原糖的鉴定需要水浴加热，C项错误；双缩脲试剂使用时先注入A液1 mL，摇匀，再注入B液4滴，摇匀，D项错误。]

3．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制成匀浆后检测，结果正确的是(　　)

C　[A项，分析曲线可知，油菜种子在成熟过程中，可溶性糖和淀粉不断转化为脂肪储存起来。第10天时仍然存在较多的可溶性糖，可溶性糖中的还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下会出现砖红色沉淀。B项，蛋白质是生物体生命活动的体现者，在整个种子成熟过程中都能检测到蛋白质的存在。C项，在第30天时，脂肪含量较高，脂肪与苏丹Ⅲ试剂发生反应呈现橘黄色。D项，在第40天时，淀粉已经消耗殆尽，用碘液检测不会发生显色反应。]

4．将小麦种子分别置于20 ℃和30 ℃培养箱中培养4天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉液，然后按如图加入等量的提取液和蒸馏水，水浴保温5分钟，立即在3支试管中加入等量斐林试剂摇匀并水浴加热，观察试管中的颜色。结果是(　　)

A．甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色

B．甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色

C．甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色

D．甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色

D　[本题考查可溶性还原糖的鉴定，意在考查考生的理解及实验分析能力。萌发的小麦种子可产生淀粉酶，能将淀粉分解成可溶性还原糖。在不同的温度条件下，产生淀粉酶的量不同，30 ℃时淀粉酶产生量大于20 ℃时，因此提取液Ⅱ中淀粉酶的量大于提取液Ⅰ，故乙试管中产生的还原糖多于甲试管，丙试管中无还原糖，因此用斐林试剂鉴定，甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色，即Cu(OH)2的颜色。]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2017·全国卷Ⅰ)下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是

(　　)

A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测

B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色

C．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色

D．斐林试剂是含有Cu2＋的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色

B　[本题考查有机物检测实验的颜色反应。台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性与细胞的存活率，是组织和细胞培养中最常用的细胞活性鉴定染色剂，A正确；双缩脲试剂的作用原理是Cu2＋在碱性条件下与肽键发生反应生成紫色络合物，因为氨基酸中没有肽键，故不会与双缩脲试剂发生反应，也就不能用双缩脲试剂检测氨基酸的含量，B错误；染色体可被碱性染料染成深色，常用的碱性染料为龙胆紫溶液或醋酸洋红液，C正确；斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1  g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，应现配现用，可溶性还原糖中含有的醛基或酮基具有弱还原性，在水浴加热的条件下可与氢氧化铜发生氧化还原反应，把Cu2＋还原成砖红色的Cu2O(氧化亚铜)沉淀，D正确。]

2．(2017·海南高考)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

C　[细胞中无机盐的生理功能：组成细胞中的某些重要化合物；维持生物体的正常的生命活动；维持生物体内的酸碱平衡。蔬菜中的草酸与食物中钙结合形成草酸钙，不利于机体对食物中钙的吸收，A正确；Fe2＋是血红蛋白的必需成分，而血红蛋白主要参与氧气的运输，B正确；KH2PO4是缓冲物质用于维持酸碱平衡，不作为能源物质，C错误；植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，D正确。]

3．(2014·海南高考)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营养物质的运输

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和休眠种子的相同

D　[植物体内的水分具有运输功能，能参与无机盐、有机物等营养物质的运输，A正确；水是构成细胞的重要化合物之一，即为叶肉细胞的重要化合物之一，B正确；自由水可作为反应物参与光合作用、呼吸作用等许多化学反应，C正确；一般情况下，种子萌发时需要吸收水分，故同种植物萌发种子与休眠种子相比，含水量不相同，D错误。]