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第2讲细胞中的元素和化合物细胞中的无机物考点1考点2栏目导航考点3[随堂巩固•达标检测]考纲要求核心素养1.水和无机盐的作用Ⅰ2.实验：检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质科学思维通过整合水的生理功能及其与细胞代谢的关系，形成归纳与概括的科学思维方法。科学探究结合实验相关操作，初步形成分析实验现象的能力及动手能力。考点1细胞中的元素和化合物[基础突破——抓基础，自主学习]1．组成细胞的元素2．生物界与非生物界的统一性和差异性3．组成细胞的化合物[重难突破——攻重难，名师点拨]1．据特征元素推测化合物的种类2．从化合物的元素组成分析代谢终产物：糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢终产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，其代谢终产物中还含有尿素。3．从化合物的元素组成分析氧化分解释放能量的多少：脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪氧化分解时消耗氧气和释放能量都多于糖类。[特别提醒](1)易混淆元素与化合物的干重与鲜重。①在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：OCHN；占干重百分比：CONH。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；占干重百分比中，蛋白质最多。(2)误认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。(3)易混淆“数量”和“含量”。人体活细胞中氧的含量最多，但氢原子的数量最多。[题型突破——练题型，夯基提能]题型1判断细胞中的元素含量、分类及作用[方法技巧]判断元素与化合物分子的4个“明确”1．微量元素在生物体内含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。这可通过下面的哪一实例得到证实？()A．缺镁时叶片变黄B．油菜缺硼时只开花不结果C．动物血液中钙盐的含量太低会抽搐D．缺磷会影响ATP的合成解析：镁是大量元素，不是微量元素，A错误；硼是微量元素，且硼能促进花粉管伸长和萌发进而影响受精作用，导致油菜缺硼只开花不结果，B正确；钙属于大量元素，不是微量元素，C错误；磷是大量元素，不是微量元素，D错误。答案：B2．(2018·辽宁葫芦岛一模)下列关于细胞内含磷化合物的叙述，错误的是()A．为生命活动直接供能的“通货”是含磷化合物B．对细胞代谢具有催化作用的酶都是含磷化合物C．组成细胞膜、核糖体、染色体都有含磷化合物D．人体维持内环境pH的稳定有含磷化合物参与解析：为生命活动直接供能的“通货”是ATP，ATP含磷元素，A正确；对细胞代谢具有催化作用的酶大多数是蛋白质，极少数是RNA，蛋白质主要含有C、H、O、N四种元素，RNA含有C、H、O、N、P，B错误；细胞膜中含磷脂，核糖体中含RNA，染色体中含DNA，这些化合物均有磷元素，C正确；人体维持内环境pH的稳定的缓冲物质有磷酸二氢钠和磷酸氢二钠，D正确。答案：B题型2元素与其构成的化合物的综合分析3．(2018·广西来宾一模)下列有关细胞成分及其生命活动的叙述，正确的是()A．细胞中的微量元素不参与有机物的合成B．脂肪是动物细胞内主要的能源物质C．有氧呼吸合成ATP的过程与放能反应相联系D．与细胞代谢有关的酶都是在核糖体中合成的解析：细胞中的微量元素可参与有机物的合成，如碘是组成甲状腺激素的必需元素，A错误；糖类是动物细胞内主要的能源物质，B错误；有氧呼吸合成ATP的过程与放能反应相联系，C正确；酶是蛋白质或RNA，其中蛋白质的合成场所是核糖体，而RNA的合成场所主要是细胞核，D错误。答案：C4．如表所示是两种生物干重中有关元素的质量分数(%)。根据该表，有人得出以下结论，其中正确的是()元素CHONPS生物甲43.576.2444.431.460.200.17生物乙55.997.4614.629.333.110.78A.如果它们是动物和植物，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。故题中甲为植物，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。[图表突破——析图表，融会贯通]图1为细胞中化合物含量的扇形图，图2为活细胞中元素含量的柱形图，请分析：(1)若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是________。若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物具有多样性，其必含的元素是________。(2)若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是________。(3)在元素组成上，生物界和非生物界具有统一性，为什么元素含量会存在差异？______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)尝试分析鲜重、干重两种状态下细胞中O元素含量差异的原因。______________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)水、蛋白质C、H、O、N(2)O、C、H(3)因为组成细胞的元素是细胞有选择地从无机自然界中吸收获得的(4)鲜重中水是细胞中含量最多的化合物，而水分子中O的含量远大于H，因此组成生物体的元素中，O元素占细胞鲜重百分比最多考点2细胞中的水和无机盐[基础突破——抓基础，自主学习]1．细胞中的水(1)存在形式：和。(2)自由水结合水2．无机盐的存在形式及功能[重难突破——攻重难，名师点拨]1．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，但抗逆性差比值低⇒代谢强度降低，但抗寒、抗旱等抗逆性强2．自由水与结合水的存在及其功能的探究(1)鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻⇒自由水散失。(2)干种子用水浸泡后仍能萌发⇒失去自由水的种子仍保持其生理活性。(3)干种子不浸泡则不萌发⇒自由水减少，代谢缓慢。(4)失去结合水的种子浸泡后不萌发⇒失去结合水的细胞失去生理活性。[题型突破——练题型，夯基提能]题型1细胞内水的存在形式与功能分析1．下列关于水的叙述，错误的是()A．结合水一般不直接参与代谢作用，它是细胞结构的重要成分B．种子萌发初期，结合水/自由水的比值不断增大，细胞代谢也随之增强C．生物体内的水主要以自由水形式存在D．冬天，雪松体内的结合水含量增多，自由水含量减少，抗冻能力提高解析：结合水使各种组织器官有一定形状、硬度，一般不直接参与代谢作用，A正确；种子萌发初期，自由水/结合水的比值不断增大，细胞代谢也随之增强，B错误；生物体内的水主要以自由水形式存在，C正确；冬天针叶树体内结合水的含量会增多，自由水含量减少，以提高抗冻的能力，D正确。答案：B2．(2018·四川遂宁模拟)小麦干种子用蒸馏水浸泡，其萌发初期，代谢加强、干重增加。相关叙述正确的是()A．自由水含量增加，淀粉水解，干重增加B．吸收N、P等元素，为种子萌发做准备C．光合速率大于呼吸速率导致其干重增加D．脱落酸含量增加，诱导淀粉酶基因表达解析：浸泡在蒸馏水中的种子从外界吸收水分，使细胞内自由水含量增加，代谢增强，淀粉水解，干重增加，A正确；蒸馏水中不含矿质元素，所以种子不能从外界溶液中吸收N、P等元素，B错误；种子只进行细胞呼吸，不进行光合作用，C错误；促进种子萌发的是赤霉素，其含量增加，诱导淀粉酶基因表达。脱落酸具有促进叶和果实的衰老和脱落的作用，D错误。答案：A题型2无机盐的功能及其实验分析3．无机盐在细胞中的作用非常重要，下列关于无机盐的叙述，正确的是()A．无机盐在细胞中含量较多B．无机盐能维持细胞的浓度恒定C．血液中钙盐含量过高会出现抽搐现象D．用缺镁的培养液培养绿色花卉，叶片会变黄解析：无机盐含量较少，只占细胞鲜重的1%～1.5%，A错误；无机盐能维持细胞的浓度相对稳定，并非恒定，B错误；血液中钙盐含量过低会出现抽搐现象，C错误；镁是构成叶绿素的核心元素，所以缺镁会导致植物叶片变黄，D正确。答案：D4．为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是()A．检测正常叶片中该矿质元素的含量B．分析根系对该矿质元素的吸收过程C．分析环境条件对该矿质元素吸收的影响D．观察在完全培养液中去掉该矿质元素前后植株生长发育情况解析：判断元素是否是必需元素通常用溶液培养法。在人工配制的完全培养液中，除去某种矿质元素，然后观察植物的生长发育情况：如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育又恢复正常(症状消失)，说明该元素是植物生长必需的矿质元素。答案：D[方法规律]验证某种无机盐在植物体中生理功能的实验方案1．实验思路(1)实验组(2)对照组：正常植物＋完全培养液→正常生长2．实验相关说明(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，使实验组前后对照，以增强说服力。(3)该方案也可用于探究某种无机盐是否是植物正常生长所必需的。考点3检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(实验)1．实验原理(1)还原糖＋―――――――――→50～65℃水浴加热砖红色沉淀(2)脂肪＋→橘黄色苏丹Ⅳ染液→红色(3)蛋白质＋试剂→紫色斐林试剂苏丹Ⅲ染液双缩脲2．实验步骤1．斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”2．实验中的四个注意点(1)三个实验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)蛋白质鉴定过程中，若用大豆作材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗；且该实验应预留部分组织样液作对比。(4)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，对照组可加入稀释的鸡蛋清。[深度思考](1)选取含糖量高的甘蔗作实验材料，没产生砖红色沉淀，而是黑色，为什么？提示：甘蔗中所含的蔗糖不是还原糖，Cu(OH)2高温加热的情况下产生黑色的氧化铜。(2)鉴定蛋白质时，加入双缩脲试剂B液后，没有产生紫色反应，为什么？提示：可能加入的双缩脲试剂B液过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。1．下面是一组探究有机物存在与否的鉴别实验，按表中编号顺序对应下列各项中的内容，正确的是()待测物试剂颜色反应条件胰岛素双缩脲试剂①—脂肪②橘黄色—③斐林试剂砖红色水浴加热A.紫色、苏丹Ⅳ染液、蔗糖B．红色、苏丹Ⅲ染液、蔗糖C．紫色、苏丹Ⅲ染液、葡萄糖D．红色、苏丹Ⅲ染液、果糖解析：胰岛素是蛋白质，与双缩脲试剂反应产生紫色络合物；脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色；还原糖与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原糖，蔗糖无还原性。答案：C2．下列关于“可溶性还原糖、蛋白质和脂肪鉴定”实验的叙述，不正确的是()A．还原糖鉴定中组织样液中加入斐林试剂后液体呈无色，加热后变砖红色B．脂肪鉴定中加入苏丹Ⅳ染液后，可以用显微镜在花生子叶切片细胞间观察到红色小颗粒C．脂肪鉴定中加入体积分数为50%的酒精是为了洗去浮色D．蛋白质鉴定中加入的0.