2023届一轮复习人教版细胞中的元素及无机化合物学案

第2讲细胞中的元素及无机化合物考情研读·备考定位(对应学生用书学案P8)课标要求核心素养1.能说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成的。2．学会检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的方法。3．了解水的存在形式并理解水在生命中具有重要作用。4．举例说明无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。1.分析细胞中的各种化合物的常见元素组成，分析水、无机盐在细胞中的作用，建立生命的物质观。2.理解组成生物体元素的统一性和差异性，建立科学的生命观并学会进行科学思维。3．结合检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的方法，进行科学探究。4．通过阐述水是生命活动的基础，号召同学们保护水源，增强社会责任。必备知识·夯实基础(对应学生用书学案P8)eq\x(知)eq\x(识)eq\x(巩)eq\x(固)1．完成“细胞中的元素”知识填空：(1)(2)细胞干重时元素含量：C>O>N>H。2．细胞中化合物的填空：(1)分类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无机化合物：水和无机盐。,有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸等。))(2)细胞中化合物的比较鲜重含量最多的有机化合物蛋白质鲜重含量最多的化合物水干重含量最多的化合物蛋白质不含N的化合物糖类和脂肪含有N，同时含有S的有机物蛋白质含有N，同时含有P的有机物核酸、磷脂、ATP等3.水(1)写出A、B、C、D表示的图示中两种水的功能：A．组成细胞结构；B．许多生物化学反应需要水的参与；C．提供细胞生活的液体环境；D．运输营养物质和代谢废物。(2)自由水与结合水的转换：一定限度内，温度升高，结合水可转换为自由水，自由水与结合水的比例会升高，新陈代谢会增强。4．无机盐(1)在细胞中的存在形式：主要是离子形式。(2)生理功能①组成某些复杂的化合物[连线]eq\x(无机盐) eq\x(参与形成的化合物)ⅰ.N(NOeq\o\al(－,3)) a．甲状腺激素ⅱ.P(POeq\o\al(3－,4)) b．某些蛋白质的特征元素ⅲ.S(SOeq\o\al(2－,4)) c．蛋白质、ATP、叶绿素、核酸ⅳ.I－ d．ATP、磷脂、核酸[答案]ⅰ—cⅱ—dⅲ—bⅳ—a②维持细胞和生物体的正常生命活动，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HCOeq\o\al(－,3)、HPOeq\o\al(2－,4)，维持细胞外液渗透压稳定的Na＋、Cl－。5.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(1)实验原理某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。还原糖＋斐林试剂eq\o(→,\s\up7(50～65℃),\s\do5(水浴加热))砖红色沉淀脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色蛋白质＋双缩脲试剂→紫色(2)实验步骤与实验结论①还原糖的检测②脂肪的检测eq\x(取材)将花生种子(浸泡3～4h)去掉种皮，子叶切成薄片eq\x(制片)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.取最薄的切片,b.在薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液染色3min,c.洗去浮色用体积分数为50%的酒精溶液,d.制成临时装片))eq\x(观察)在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移到视野中央，将物像调节清晰，然后用高倍镜观察eq\x(结论)圆形小颗粒呈橘黄色，说明花生子叶中含有脂肪③蛋白质的检测eq\x(思)eq\x(维)eq\x(辨)eq\x(析)易错整合，判断正误。1．生物界和非生物界在元素组成上具有统一性，因此地壳中的元素在生物体内都能找到(×)2．因为O是活细胞中含量最多的元素，所以O是最基本的元素(×)3．在沙漠植物仙人掌的活细胞中含量最多的化合物是蛋白质(×)4．细胞中的微量元素因含量极少从而不如大量元素重要(×)5．贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态(×)6．Mg参与构成叶绿体中的各种色素(×)7．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿等(×)8．脂肪检测时，用蒸馏水洗去苏丹Ⅲ染液的浮色(×)eq\x(延)eq\x(伸)eq\x(探)eq\x(究)1．为什么组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，而又与无机自然界的含量大不相同呢？[提示]因为组成细胞的化学元素归根结底是从无机自然界中获取的，而生物体获取自然界中的化学元素又是有选择性的。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。3．植物在缺少N、Mg、P等营养物质时会出现各种症状，影响光合作用，因此在生产过程中需要给植物施肥。为什么植物缺少N、Mg、P会影响光合作用？[提示]N、Mg是组成叶绿素的成分，N、P是组成叶绿体类囊体薄膜和ATP的成分，N也是组成与光合作用有关的酶的成分，因此植物缺少N、Mg、P会影响光合作用。4．鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用？[提示]因为斐林试剂甲液和乙液混合后形成蓝色的Cu(OH)2，Cu(OH)2很不稳定，容易产生沉淀，所以应将甲液和乙液分别配制，使用时现配现用。关键能力·考点突破(对应学生用书学案P9)知识点一细胞和生物体的组成元素及作用例1研究表明缺硒可导致克山病。克山病是一种地方性心肌病，临床表现主要有心脏增大，急性或慢性心功能不全和各种类型的心律失常，急重病人可发生猝死。营养学和流行病学界认为，成人每天硒的摄取量约在40—100μg就可满足人体需要。根据资料，下列解释不正确的是(B)A．硒是人体必需的微量元素B．硒的作用重大，只要有了硒人体就能正常生长发育C．硒在人的生长发育过程中的作用不可替代D．某些微量元素和人体的健康关系密切[解析]缺硒可导致克山病，说明硒是人体所必需的，是不可替代的，而人体需要硒的量很少，所以硒是微量元素。虽然硒的作用重大，并不是只要有了硒，人体就能正常生长发育。┃┃归纳提示►组成细胞的元素项目包含元素判断依据根据含量大量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg生命活动必需，且占生物体总质量万分之一以上的元素微量元素Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等生命活动必需，但需要量很少的元素根据功能最基本元素C构成有机物的基本骨架主要元素C、H、O、N、P、S共占细胞鲜重的97%以上分类概念模型〔变式训练〕1．一种植物和一种哺乳动物细胞中某些化学元素的含量(占细胞干重的百分比/%)如下表，下列有关叙述正确的是(A)元素CHONPCaS植物43.576.2444.431.460.200.230.17动物55.997.4614.629.333.114.670.78A．C的含量能说明有机物是动植物体内干物质的主要成分B．由表可知，两种生物体内所含化学元素的种类和含量差异很大C．测定该动物体内的某种小分子物质含有C、H、O、N、S，此小分子物质不可能是氨基酸D．N、S含量说明动物组织含蛋白质较多，H、O的含量说明植物体内含水多[解析]据表格中数据可知，无论动物细胞还是植物细胞，它们的干重中C含量均较多，原因是动物细胞和植物细胞中均含有大量的蛋白质和糖类等有机物，表中C的含量能说明有机物是动植物体内干物质的主要成分，A正确；生物体内所含化学元素的种类基本相同，B错误；有些氨基酸的R基中含有S，C错误；细胞干重中H、O的含量不能作为判断生物体内含水量多少的依据。知识点二细胞中各类化合物的组成元素及与代谢的联系例2(不定项)如图是构成细胞的某些化合物的元素组成情况。则对①、②、③所表示的物质及其所能表现的生理功能，推测错误的是(AD)A．①可能是叶黄素，能吸收光能进行光合作用B．②可能是血红蛋白，有运输氧的作用C．③可能是磷脂，是细胞膜的主要成分D．①、②、③必为同一类物质[解析]叶绿素中含有Mg，所以①可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用，A错误；血红蛋白中含有Fe，所以②可能是血红蛋白，有运输氧的作用，B正确；磷脂含有的元素是C、H、O、N、P，所以③可能是磷脂，是细胞膜的主要成分，C正确；①、②、③不为同一类物质，D错误。┃┃归纳提示►1．几种重要化合物的元素组成2．从化合物的元素组成分析代谢产物糖类、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，故其代谢产物中还含有尿素。〔变式训练〕2．如图表示不同化学元素所组成的化合物，以下说法错误的是(C)A．若①为某种大分子物质的基本组成单位，则①最可能是氨基酸B．若②是细胞中重要的储能物质，则②可能是脂肪C．若③为能储存遗传信息的大分子物质，则③一定是DNAD．若④是主要在动物肝脏和肌肉中合成的储能物质，则④是糖原[解析]由图示可知，①的组成元素为C、H、O、N，若①为某种大分子物质的组成单位，则①最可能是蛋白质的基本组成单位——氨基酸，A正确；②的组成元素只有C、H、O三种，可能是糖类、脂肪等，若②是细胞中重要的储能物质，则②可能是脂肪，B正确；③的组成元素为C、H、O、N、P，若③是能储存遗传信息的大分子物质，则③可能是DNA或RNA，C错误；④只含C、H、O三种元素，若④是主要在动物肝脏和肌肉中合成的储能物质，则④是糖原，D正确。知识点三细胞中的水例3水是细胞中含量最多的化合物。下列相关叙述正确的是(C)A．动物细胞发生渗透吸水时，其细胞液的浓度会逐渐减小B．硝化细菌能够利用光能将水和CO2合成为糖类C．核糖体、线粒体都是可以产生水的细胞器D．强光引起叶片气孔关闭，导致光合速率下降的主要原因是细胞缺水[解析]植物细胞液泡中的液体称为细胞液，动物细胞没有细胞液，A错误；硝化细菌能够利用化学能将水和CO2合成为糖类，不能利用光能，B错误；核糖体上发生氨基酸的脱水缩合、线粒体内膜上O2和[H]结合生成水，C正确；强光引起叶片气孔关闭，CO2吸收减少，从而导致光合速率下降，D错误。┃┃归纳提示►细胞中的水

〔变式训练〕3．“绵绵的春雨，是她润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”小草被润醒了，杨树被润绿了，报春花被润开的过程中，细胞内自由水与结合水的变化，下图表示正确的是(B)[解析]生物体内含有一定量的水分，并以自由水和结合水两种形式存在。春雨过后，植物体内自由水相对含量增多，结合水相对含量减少，细胞代谢逐渐旺盛，打破休眠开始复苏。知识点四细胞中的无机盐例4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(C)A．对照组是甲组、乙组实验后B．控制此实验的无关变量只需选一些相同的植物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项错误；此实验的无关变量有植物的种类、生长状况和培养条件等，B项错误；若此实验是无土栽培，则实验前营养液要灭菌，C项正确；由于培养的是植物，故此实验需在光照条件下进行，D项错误。方法点拨生物体内无机盐生理功能的实验验证：(1)实验设计①对照组：植物＋完全培养液→正常生长。②实验组：(2)注意事项①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。②实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水作对照。③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。〔变式训练〕4．图1表示甲、乙两种无机盐离子处于不同浓度时与作物产量的关系；图2表示不同浓度的钙对某种植物花粉萌发和花粉管生长的影响。下列相关描述错误的是(B)A．同一种作物对甲、乙两种无机盐离子的需求量不同B．乙的浓度为d时，对提高产量最有利C．适宜浓度的钙有利于花粉管的生长D．在一定范围内，钙的浓度对花粉萌发率无影响[解析]分析题图1可知，当甲的浓度为a，而乙的浓度在c～d范围内时，作物的产量相对较高，所以A项正确、B项错误；分析题图2可知，钙的浓度对花粉管的生长有影响，适宜浓度的钙有利于花粉管的生长，所以C项正确；从花粉萌发率来看，在一定范围内，钙的浓度对其没有影响，所以D项正确。知识点五还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定例5亳州“古井贡酒”生产发酵中需用麦芽浆，对萌发且带有小芽的大麦充分研磨后，过滤得到组织样液。在组织样液中加入下列试剂后振荡摇匀，有关实验现象及结论的叙述不正确的是(B)A．加入苏丹Ⅲ染液，溶液呈橘黄色，证明发芽的大麦中含有脂肪B．加入斐林试剂并水浴加热，溶液出现砖红色沉淀，说明发芽的大麦中含有麦芽糖C．加入碘液，溶液呈蓝色，说明发芽的大麦中含有淀粉D．如果发芽的大麦中含有蛋白质，那么加入双缩脲试剂，溶液会呈紫色[解析]脂肪可被苏丹Ⅲ染成橘黄色，因此加入苏丹Ⅲ染液，溶液呈橘黄色，证明发芽的大麦中含有脂肪，A正确；加入斐林试剂并水浴加热后，溶液呈现砖红色，说明发芽的大麦中含有还原糖，但不能说明发芽的大麦中含有麦芽糖，B错误；淀粉遇碘变蓝色，加入碘液后溶液呈蓝色，说明发芽的大麦中含有淀粉，C正确；蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，加入双缩脲试剂后溶液呈紫色说明发芽的大麦种子中含有蛋白质，D正确。┃┃归纳提示►斐林试剂与双缩脲试剂的“一同、三不同”：一同——都含有NaOH和CuSO4两种成分，且NaOH溶液的质量浓度都为0.1g/mL注意：在还原糖的检测实验中，若检测对象为非还原糖，加入斐林试剂，水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色，即Cu(OH)2的颜色。〔变式训练〕5．(不定项)下列关于可溶性还原糖、蛋白质和脂肪检测实验的叙述，正确的是(BD)A．常用番茄、苹果等组织样液作为检测植物组织内还原糖的实验材料B．脂肪检测中观察花生子叶切片细胞间可能出现橘黄色小颗粒C．脂肪检测中50%的酒精是为了溶解组织中的油脂D．蛋白质检测中加入的0.1g/mLNaOH溶液可为反应提供碱性环境[解析]斐林试剂可用于检测还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色(沉淀)，番茄的红色会影响实验结果，A错误；切片时，被破坏的花生子叶细胞会释放出少量脂肪，细胞间会出现橘黄色小颗粒，B正确；脂肪检测中加入50%的酒精，其主要作用是洗去浮色，C错误；蛋白质在碱性环境中和铜离子反应产生紫色络合物，蛋白质检测中加入的0.1g/mLNaOH溶液可为反应提供碱性环境，D正确。素养提升·强化思维(对应学生用书学案P12)eq\x(构)eq\x(建)eq\x(网)eq\x(络)eq\x(真)eq\x(题)eq\x(再)eq\x(现)1.(2020·江苏卷)下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是(D)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]自由水是生化反应的介质，有些水还直接作为反应物参与生物化学反应，如有氧呼吸，A错误；结合水是组成细胞结构的重要成分，主要存在形式是水与蛋白质、多糖等物质结合，成为生物体的构成成分，而液泡中的水属于自由水，B错误；细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，能参与维持细胞的酸碱平衡，也能参与有机物的合成，如Mg2＋是合成叶绿素的原料，C错误、D正确。2．(2017·海南卷)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(C)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]蔬菜中的草酸与钙离子结合形成草酸钙，不利于机体对食物中钙的吸收，A正确；铁是血红蛋白的组成元素，血红蛋白有运输O2的作用，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降，B正确；ATP可以为生物体提供能量，KH2PO4是无机盐，不能为生物体提供能量，C错误；植物秸秆由无机物和有机物组成，无机物包括水和无机盐，有机物包括糖类(主要是淀粉)、脂肪、蛋白质等，燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，D正确。3．(2017·全国卷Ⅰ)下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是(B)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[解析]正常活细胞的细胞膜结构完整，能够排斥台盼蓝，使之不能够进入细胞内，而丧失活性或细胞膜不完整的细胞，可被台盼蓝染成蓝色，A正确；蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应，可以用双缩脲试剂检测生物组织中蛋白质的存在，而氨基酸不能用双缩脲试剂检测，B错误；龙胆紫溶液和醋酸洋红液都属于碱性染料，细胞内的染色体易被碱性染料染色，C正确；斐林试剂实质是新配制的Cu(OH)2溶液，Cu2＋被还原成砖红色的Cu2O沉淀，即可溶性还原糖(如葡萄糖和果糖)与斐林试剂发生反应，可以生成砖红色沉淀，D正确。4．(2018·全国卷Ⅱ)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(C)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]风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸减弱，有机物消耗减慢，A正确、C错误；种子中含水少，微生物在缺水状态下不易生长和繁殖，B正确；种子风干过程中减少的是自由水，结合水与自由水的比值增大，D正确。5．(2019·全国卷Ⅲ)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蛋白质，在细胞核中合成的含氮有机物是核酸，叶绿体中含氮的光合色素是叶绿素。(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NHeq\o\al(＋,4))和硝态氮(NOeq\o\al(－,3))。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中(NHeq\o\al(＋,4))和(NOeq\o\al(－,3))的吸收具有偏好性(NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)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