1、第2讲 细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物 1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成。2.指出水在细胞中的含量、存在形式和作用。3.举例说出无机盐在细胞中的含量和作用。4.活动:检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。-3-必备知识梳理 关键能力突破 细胞中的元素和化合物 1.细胞中的元素(1)元素的来源、分类和存在形式-4-必备知识梳理 关键能力突破(2)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系 -5-必备知识梳理 关键能力突破 2.细胞中的化合物 -6-必备知识梳理 关键能力突破 3.正确区分鲜重、干重的元素和化合物的含量 -7-必备知识梳理 关键能力突破 凝练核心素养 1.生命
2、观念通过对组成细胞的化学元素和化合物的分析,建立起生命的物质性观念。2.科学思维运用归纳与概括的方法比较不同生物、细胞中的各元素、化合物含量上的共性;根据不同物质、元素的含量多少,运用演绎与推理的方法,推测它们在生物体内的重要作用。-8-必备知识梳理 关键能力突破 1.(生命观念)下列有关组成生命的物质的叙述正确的是()A.正是由于生物大分子中碳元素的含量最高,所以“没有碳就没有生命”B.分解等质量的糖类比脂肪释放的能量更多 C.DNA是所有生物的遗传物质,说明生物具有统一性 D.构成哺乳动物细胞膜的化学成分除蛋白质、磷脂外还有多糖、胆固醇等 答案 解析 解析 关闭多糖、蛋白质和核酸都是生物大
3、分子,这些生物大分子都是以碳链为基本骨架,因此碳元素在生物大分子中的重要作用并不体现在碳元素的含量上而是体现在物质构成上,A项错误;等质量的脂肪与糖类比较,脂肪分子中O的含量少、C、H的含量多,因而在氧化分解时需要消耗更多的氧气,释放出更多的能量,B项错误;DNA是主要的遗传物质,细胞生物的遗传物质为DNA,但部分病毒(如HIV、SARS病毒、烟草花叶病毒等)的遗传物质为RNA,C错误;构成哺乳动物细胞膜的化学成分主要是磷脂和蛋白质,此外还含有少量的糖类、胆固醇,D项正确。答案 解析 关闭D-9-必备知识梳理 关键能力突破 2.(科学思维)(2018河北石家庄二检)如图为实验测得的小麦、大豆、
4、花生种子中三类有机物的含量比例,据图分析错误的是()A.同等质量的种子中,大豆所含的N最多,小麦所含的最少 B.三种种子中有机物均由光合作用的产物转化而来,含量的差异与所含基因有关 C.萌发时,三种种子都会不同程度地吸水,为细胞呼吸创造条件 D.相同质量的三种种子萌发需要O2的量相同,所以种植深度一致 答案 解析 解析 关闭与等质量的糖类相比,脂肪中C、H的比例大,O的比例小,因此脂肪氧化分解耗氧量大,种植富含脂肪的花生要浅一些,D项错误。答案 解析 关闭D-10-必备知识梳理 关键能力突破 考向1 以文字信息为载体考查构成细胞的元素与化合物 1.(2018河北衡水冀州中学期中)下列有关组成细
5、胞的元素的说法,正确的是()A.组成生物体的大量元素中,C是最基本的元素,在细胞鲜重中含量总是最多的 B.微量元素在生物体内含量很低,但不可缺少,如叶绿素的合成离不开Mg C.生物体内携带氨基酸进入核糖体的有机物一定不含S D.P是磷脂、蛋白质、ATP和核糖等多种化合物的组成元素 答案 解析 解析 关闭组成生物体的大量元素中,C是最基本的元素,在细胞鲜重中含量最多的是O,A项错误;叶绿素的合成离不开Mg,但Mg是大量元素,B项错误;携带氨基酸进入核糖体的有机物是tRNA,其组成元素只有C、H、O、N、P,C项正确;磷脂和ATP的组成元素是C、H、O、N、P,蛋白质中一定含有C、H、O、N,有的
6、含有S等,核糖的组成元素只有C、H、O,D项错误。答案 解析 关闭C-11-必备知识梳理 关键能力突破(1)判断元素与化合物的四个“明确”(2)碳是最基本元素不是因为干重含量最多,而是因为碳链构成基本骨架,是大分子物质形成的基础。(3)活细胞含量最多的元素是O而不是C,组成细胞干重含量最多的元素是C;无论干重、鲜重氢原子的数量最多。(4)生物体内大量元素和微量元素都是生物体生命活动必需的元素。-12-必备知识梳理 关键能力突破 考向2 以图表信息为载体考查构成细胞的元素及化合物 2.(2018河北正定中学月考)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
7、是()A.若图甲表示组成人体细胞的元素的含量,则a、b、c依次是O、H、C B.若图乙表示细胞干重,则A化合物是蛋白质 C.若图乙表示细胞鲜重,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 答案 解析 解析 关闭组成人体细胞(有活性)的元素含量OCH,故a、b、c分别为O、C、H;细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质;细胞鲜重中含量最多的化合物是水,在植物细胞中,主要存在于液泡的细胞液中,动物细胞主要存在于细胞质中;生物界和非生物界的统一性体现在生物界的元素均可在非生物界中找到。答案 解析 关闭B-13-必备知识梳理 关键能力突
8、破 用元素分析法判断化合物的种类 -14-必备知识梳理 关键能力突破 细胞中的水和无机盐 1.细胞中的水(1)细胞中水的存在形式和功能(2)水含量的规律 生物种类:水生 生物含水量陆生生物含水量。生长发育阶段:幼儿细胞含水量成年细胞含水量;幼嫩 部分细胞含水量成熟部分细胞含水量。组织器官种类与代谢程度:如牙齿细胞含水量骨骼细胞含水量血液细胞含水量。-15-必备知识梳理 关键能力突破(3)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 自由水结合水 比值高代谢 旺盛,如癌细胞、萌发种子、分生组织细胞比值低代谢强度 弱,但抗逆性增强,如 干种子、越冬植物、细菌芽孢等-16-必备知识梳理 关键能力突破 2.细胞
9、中的无机盐 -17-必备知识梳理 关键能力突破 3.十种常考无机盐功能举例(1)N:参与构成 蛋白质 、ATP、NADP+、叶绿素、核苷酸等。(2)P:参与构成ATP、NADP+、核苷酸、磷脂等。(3)Mg:参与构成叶绿素(与光反应有关)。(4)Ca2+:可调节肌肉收缩和血液凝固,血钙过高会造成肌无力,血钙过低会引起抽搐。(5)S:甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素,故常用35S标记追踪蛋白质去向)。(6)Fe2+:血红蛋白的组成成分(缺Fe2+时,贫血,无氧呼吸加剧,可引发乳酸积累致使酸中毒)。-18-必备知识梳理 关键能力突破(7)I-:甲状腺激素等的组成成分(婴幼
10、儿缺碘时可导致缺乏甲状腺激素,进而引发“呆小症”)。(8)Na+:维持细胞外液渗透压,动作 电位的形成离不开“Na+内流”。(9)K+:维持 细胞内液 渗透压,静息 电位的维持离不开“K+外流”。(10)Cl-:与Na+共同维持细胞外液渗透压细胞外液渗透压90%以上来自Na+和Cl-。教材拾遗(必修1第36页“与生活的联系”改编)剧烈运动大量出汗后,补充水分的首选是凉开水还是淡盐水?为什么这样选择?答案淡盐水。为了保持体内的水盐平衡。-19-必备知识梳理 关键能力突破 凝练核心素养 1.生命观念水是活细胞中含量最多的化合物,与其所发挥的各项生理作用相适应,建立起结构与功能相适应的观念。2.科学
11、思维利用生活中的现象(如新鲜种子晾晒前后),运用演绎与推理的方法,理解自由水与结合水的转化及其与代谢的关系。3.科学探究通过对探究某些无机盐是否是植物生长所必需的实验方案的设计,培养设计实验方案的能力。-20-必备知识梳理 关键能力突破(科学思维)下图为冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化的关系图,据图分析下列问题。-21-必备知识梳理 关键能力突破(1)冬小麦呼吸速率下降的主要原因是 ,总含水量也随之 。(2)随温度降低而上升的曲线a为 水,下降较快的曲线b为 水。(3)综合分析可知,结合水与自由水含量的比值,与植物的抗寒性呈现明显的 相关。答案(1)温度下降 下降(2)结合 自由(3)正-
12、22-必备知识梳理 关键能力突破 考向1 以代谢为基础考查细胞中的水 1.(2018吉林长春八校期中)水是生命之源,下列有关生物体内水的叙述,不合理的是()A.结合水是细胞的组成成分,越冬植物体内结合水的比例会升高 B.人体细胞中的内质网、线粒体和核糖体都会产生水 C.胰岛素在肝脏细胞发挥作用的过程中只产生水,不消耗水 D.绿色植物暗反应所需的还原剂最终来自叶绿体中的水的光解 答案 解析 解析 关闭结合水的比例升高,植物抗逆性增强,A项正确;人体细胞中的内质网中脂质的合成、线粒体内膜上有氧呼吸第三阶段和核糖体中蛋白质的合成都会产生水,B项正确;促进血糖的氧化分解是胰岛素的作用之一,该过程中既有
13、水的消耗也有水的产生,C项错误;绿色植物暗反应所需的还原剂是H,其是光反应中水的光解产生的,D项正确。答案 解析 关闭C-23-必备知识梳理 关键能力突破 2.(2018安徽六安一中月考)显微镜下分别观察小麦的叶肉细胞和干种子的胚细胞,发现叶肉细胞的细胞质中有明显的细胞质流动现象,而胚细胞则无此现象,原因是()A.叶肉细胞是活细胞,而胚细胞是死细胞 B.叶肉细胞中有自由水,胚细胞没有自由水 C.叶肉细胞的自由水与结合水的比值大 D.干种子胚细胞的自由水与结合水的比值大 答案 解析 解析 关闭种子在晒干的过程中,自由水大量蒸发,胚细胞中有自由水但含量较少,结合水的相对比值增大,代谢不活跃,所以细
14、胞质流动不明显。答案 解析 关闭C-24-必备知识梳理 关键能力突破 衍射法归纳细胞中的水 -25-必备知识梳理 关键能力突破 考向2 结合细胞代谢考查无机盐的功能及其实验设计 3.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:本实验中采用甲组、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、乙组实验后 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 答案 解析 解析 关闭该实验中对照组是甲组、乙组实验前;此实验的无
15、关变量是选一些相同的植物、每组中的植物数量、培养条件相同等;由于培养的是植物,故需在光照下进行。答案 解析 关闭C-26-必备知识梳理 关键能力突破 生物体内无机盐生理功能的实验验证(1)对照组 植物+完全培养液正常生长。(2)实验组 分析: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。实验组加入X盐的目的是二次对照,使实验组前后对照,以增强说服力。-27-必备知识梳理 关键能力突破 检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质 1.实验原理(3)蛋白质+双缩脲 试剂紫色 (1)还原糖+斐林 试剂砖红色沉淀(2)脂肪+苏丹 染液橘黄色苏丹染液红色-28-必备知识梳理 关键能力突破 2.实验步骤
16、-29-必备知识梳理 关键能力突破 3.实验结果与结论(1)还原糖的检测实验:试管中出现 砖红色沉淀,说明组织样液中含有还原糖。(2)脂肪的检测实验:显微镜下可观察到 橘黄色 或 红色 的圆形小颗粒,说明组织材料中含有脂肪。(3)蛋白质的检测实验:试管中溶液变为 紫色,说明组织样液中含有蛋白质。-30-必备知识梳理 关键能力突破 凝练核心素养 科学探究通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,掌握检测相关物质的实验原理、方法和操作注意事项。-31-必备知识梳理 关键能力突破(科学探究)红薯和土豆都富含淀粉,但红薯吃起来比土豆甜。某兴趣小组猜测土豆中可能不含 酶,所以淀粉不能被分解成甜度比较高的还
17、原糖。为验证这一说法,他们进行了相关实验,请帮助其完成以下实验。实验原理:淀粉能被淀粉酶水解为还原糖;。备选材料与用具:去掉淀粉与还原糖的红薯提取液,去掉淀粉的土豆提取液;双缩脲试剂A液,双缩脲试剂B液,斐林试剂甲液,斐林试剂乙液,苏丹染液,质量分数为3%的淀粉溶液,质量分数为3%的蔗糖溶液等。-32-必备知识梳理 关键能力突破 实验步骤:(请补充完整)第一步第二步向 A、B 两支试管中分别加入等量的 ,60 水浴,保温 5 min第三步将 注入 C 试管混合均匀后,向 A、B 试管中各加入 2 mL,然后 实验结果预测:该实验最可能的结果是 。-33-必备知识梳理 关键能力突破 答案 淀粉
18、实验原理:还原糖与斐林试剂反应能生成砖红色沉淀 实验步骤:第二步:质量分数为3%的淀粉溶液 第三步:等量(或等体积)的斐林试剂甲液和斐林试剂乙液 5065 水浴加热2 min 实验结果预测:A试管内液体为蓝色,B试管内出现砖红色沉淀 解析 该实验中还原糖的鉴定原理:淀粉能被淀粉酶水解为还原糖;还原糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。由还原糖的鉴定步骤可得该实验步骤:第一步:将A、B试管的提取液在60 条件下保温备用;第二步:需加实验材料;第三步:加斐林试剂,其作用条件为5065 水浴加热2 min。实验现象:有还原糖的试管出现砖红色沉淀,无还原糖的试管为蓝色(斐林试剂的颜色)。-34-必备知识梳理
19、 关键能力突破 1.(2018河南新野一高月考)下列关于检测生物组织中糖类和蛋白质的叙述,正确的是()A.大豆种子蛋白质含量多,是检测蛋白质的理想材料 B.用双缩脲试剂检测蛋白质的实验需要水浴加热处理 C.甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根含有较多糖且近乎白色,可用于鉴定还原糖 D.检测蛋白质的双缩脲试剂A液必须和双缩脲试剂B液混合后,再加入含样品的试管中 答案 解析 解析 关闭大豆种子富含蛋白质,且颜色浅,是检测蛋白质的理想材料;用双缩脲试剂检测蛋白质的实验不需要水浴加热处理;甘蔗和甜菜块根中所含的蔗糖不是还原糖,不能用于鉴定还原糖;用双缩脲试剂检测蛋白质时,应先加双缩脲试剂A液摇匀后,再滴加双缩
20、脲试剂B液。答案 解析 关闭A-35-必备知识梳理 关键能力突破 2.(2018广西钦州三中开学考试)如图是鉴定生物组织中某种成分的操作流程图。下列相关叙述正确的是()A.图中的某试剂也可以用于鉴定蛋白质 B.可用菠菜叶片替代苹果 C.石英砂的作用是使研磨更充分 D.某试剂由甲、乙两种液体组成,使用时先加甲液再加乙液 答案 解析 解析 关闭根据选材及颜色变化可知该实验测定的是还原糖,其中某试剂是斐林试剂,斐林试剂不能用于鉴定蛋白质,A项错误;由于菠菜叶片呈绿色,会影响对实验结果的观察,且其不富含还原糖,所以不能用菠菜叶替代苹果,B项错误;石英砂的作用是使研磨更充分,C项正确;斐林试剂由两种液体
21、(甲液和乙液)组成,使用时应先将甲、乙两液混合后再加入生物组织样液中,D项错误。答案 解析 关闭C-36-必备知识梳理 关键能力突破 1.检测三类有机物在操作步骤上的差异(1)唯一需要加热还原糖的检测,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)唯一需要显微镜植物组织中脂肪颗粒的检测。-37-必备知识梳理 关键能力突破 2.斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”-38-1 2 3 4 51.下列有关元素和化合物的叙述,正确的是()A.酶和激素都直接参与细胞中的多种代谢 B.等质量的糖原和脂肪相比,前者体积小而储能多 C.C、H、O、N、P是ATP、核苷酸、磷脂共有的
22、组成元素 D.蛋白质遇高温变性时,其空间结构被破坏,肽键数减少 答案 解析 解析 关闭激素不直接参与细胞代谢,既不参与组成细胞结构,也不提供能量,更不起催化作用,A项错误;等质量的糖原和脂肪相比,前者体积大而储能少,B项错误;ATP、核苷酸、磷脂都有C、H、O、N、P五种组成元素,C项正确;蛋白质遇高温变性时,其空间结构被破坏,肽键数不变,D项错误。答案 解析 关闭C-39-1 2 3 4 52.下列有关生物体内水和无机盐的叙述,错误的是()A.只有成熟的植物细胞才可以通过渗透作用吸水,而动物细胞则不能 B.人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能 C.无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要
23、作用 D.镁是构成叶绿素的必需成分,植物缺乏镁时会导致叶片发黄 答案 解析 解析 关闭当细胞液浓度大于外界溶液浓度时,成熟的植物细胞可以通过渗透作用吸水,当细胞质浓度大于外界溶液浓度时,动物细胞也能通过渗透作用吸水,A项错误;铁是血红蛋白的重要组成成分,而血红蛋白具有运输氧气的功能,所以人体缺铁会影响到血红蛋白的合成,进而影响正常的有氧呼吸功能,B项正确;无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用,C项正确;镁是构成叶绿素的必需成分,植物缺镁,会导致叶绿素的合成减少,进而引起叶片发黄,D项正确。答案 解析 关闭A-40-1 2 3 4 53.(2018辽宁一模)牛通过吃草从草中获得化
24、合物和元素,那么,牛和草体内的各种化学元素()A.种类差异很大,含量大体相同 B.种类和含量差异都很大 C.种类和含量都是大体相同的 D.种类大体相同,含量差异很大 答案 解析 解析 关闭牛通过吃草从草中获得化合物和元素,因此,牛和草体内的各种化学元素种类大体相同,但含量差异较大,D项正确。答案 解析 关闭D-41-1 2 3 4 54.某科研小组将选自同一海滩的长势相同、生长良好的互花米草幼苗平均分成5组,每天分别以0 h、3 h、6 h、12 h和24 h进行水淹处理。处理50 d后,测定植株自由水与结合水含量,并计算二者的比值(曲线甲),测定K+吸收速率(曲线乙)。下列有关分析判断中,错
25、误的是()A.实验中应该用互花米草采样地点的海水进行水淹处理 B.互花米草在水淹时间为3 h/d的环境下抗逆性最强 C.互花米草在水淹时间为6 h/d的环境下,代谢活动最旺盛 D.互花米草以主动运输方式吸收K+答案 解析 解析 关闭互花米草为一种滩涂草本盐沼植物,实验用水应该采用此植物实际生活环境中的海水,A项正确;自由水与结合水的比值越小,植物的代谢活动越弱,抗逆性越强,结合坐标曲线甲可知水淹时间为3 h/d时,抗逆性最强,B项正确;水淹时间为0 h/d时,自由水与结合水比值最大,故此时代谢活动最旺盛,C项错误;读坐标曲线知,处理时间越长,该植物的代谢强度越弱,供能越少,植物吸收K+的速率越
26、低,即吸收K+时需消耗能量,为主动运输,D项正确。答案 解析 关闭C-42-1 2 3 4 55.(2018安徽淮北检测)不同植物种子中所含营养成分有差异,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。请回答下列问题。-43-1 2 3 4 5(1)下表是用碘液、苏丹染液和双缩脲试剂测得的甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物的颜色反应,其中“+”的数量代表颜色反应深浅程度,有关说法不正确的是()试剂种类 碘液苏丹染液双缩脲试剂甲+乙+丙+A.乙种子中含蛋白质最多 B.碘液、苏丹染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色 C.在观察颜
27、色时有可能用到光学显微镜 D.这三种试剂使用时均不需要水浴加热-44-1 2 3 4 5(2)某玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米,请用所学的方法设计实验加以验证。实验原理:。材料用具:新鲜的普通玉米籽粒,新鲜的新品种玉米籽粒,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:将两种等质量的玉米籽粒分别进行 ,制备等浓度的组织样液。取A、B两支试管,向A中加入新品种玉米组织样液2 mL,B中加入普通玉米组织样液2 mL。向A、B两支试管中分别加入1 mL ,摇匀,再分别加入4滴 ,摇匀。观察。预期结果:。-45-1 2 3 4 5答案(1)A(2)蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应,蛋白质含量越高,颜色越深 研磨 双缩脲试剂A液 双缩脲试剂B液 颜色变化并比较紫色的深浅 新品种玉米组织样液(A试管)紫色较深
