第一单元第2讲细胞中的元素和化合物

第2讲细胞中的元素和化合物课程标准解读知识网络概览【课标要求】1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成,它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。2.指出水是活细胞中含量最多的化合物,以自由水和结合水的形式存在,赋予了细胞许多特性,在生命活动中具有重要作用。3.举例说出无机盐在细胞内含量虽少,但与生命活动密切相关。4.活动:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。【能力要求】1.理解能力:通过比较认同生物界和非生物界在元素组成上具有统一性。2.实验探究能力:通过选择合适的实验材料和试剂,检测生物组织中不同的有机物,提升实验操作和结果分析能力。考点一细胞中的元素和无机物【精梳攻教材】1.组成细胞的元素:(1)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系:(2)种类:常见的有20多种。大量元素(3)存在形式:大多以化合物的形式存在。2.细胞中的化合物:3.细胞中的水:(1)水的结构和性质:①图示:②结构和性质:(2)水的存在形式和功能:(3)自由水/结合水的值与代谢、抗逆性的关系:4.细胞中的无机盐:【自测强化】1.辨易错(1)生物体内含量很少的元素都是微量元素。 (×)分析:微量元素是生物体内含量很少但又不可缺少的元素。生物体内还有一些元素(如Pb)含量少,但不是生物体必需的,这些元素不属于微量元素。(2)玉米细胞和人体细胞干重中含量较多的四种元素都是C、H、O、N。 (√)(3)活细胞中,氢原子数目多于氧原子数目。 (√)(4)种子入仓前通过充分晾晒丢失全部自由水,以减少有机物消耗。 (×)分析:种子入仓前充分晾晒丢失大部分自由水,没有全部丢失。(5)将作物秸秆充分烘干后,其体内剩余的物质主要是无机盐。 (×)分析:将作物秸秆充分烘干后,其体内剩余的物质主要是有机物。(6)用含钙的生理盐水灌注蛙心,可跳动数小时,因为钙盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用。 (√)2.练表达(1)(必修1P19“拓展应用”)组成细胞的元素追根溯源来自无机环境,但细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同的原因是细胞是有生命的,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。(2)(必修1P22“思考·讨论”)植物缺少N、Mg、P会影响光合作用的原因是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酶的成分。【精练提能力】1.(2024·贵州高考)种子萌发形成幼苗离不开糖类等能源物质,也离不开水和无机盐。下列叙述正确的是 ()A.种子吸收的水与多糖等物质结合后,水仍具有溶解性B.种子萌发过程中糖类含量逐渐下降,有机物种类不变C.幼苗细胞中的无机盐可参与细胞构建,水不参与D.幼苗中的水可参与形成NADPH,也可参与形成NADH【解析】选D。本题考查组成细胞的化合物。种子吸收的水与多糖等物质结合后,这部分水成为结合水,失去了溶解性,A错误;种子萌发过程中糖类含量逐渐下降,有机物种类增加,B错误;水与无机盐一样也参与细胞构成,如结合水是细胞的重要组成成分,C错误;幼苗中的水可参与光合作用形成NADPH,也可通过有氧呼吸第二个阶段,与丙酮酸反应生成NADH,D正确。【方法技巧】根据特征元素推测化合物的种类2.(2025·济宁模拟)科学家在加利福尼亚州东部的莫诺湖里发现了一种被称作GFAJ-1的独特细菌,这种细菌能利用剧毒化合物——砒霜中的砷来代替磷元素构筑生命分子,进行一些关键的生化反应。根据上述材料进行预测,下列说法错误的是 ()A.GFAJ-1细菌体内含量较多的六种元素可能是碳、氢、氧、氮、砷、硫B.GFAJ-1细菌体内只有核糖体这一种细胞器C.砷元素存在于GFAJ-1细菌细胞膜、糖类等结构或物质中D.该发现使人类对生命的认识发生重大改变,拓宽了在极端环境寻找生命的思路【解析】选C。细胞内含量较多的元素是C、H、O、N、P、S,由于GFAJ-1细菌中的砷来代替磷元素构筑生命分子,因此GFAJ-1细菌体内含量较多的六种元素可能是碳、氢、氧、氮、砷、硫,A正确;GFAJ-1细菌是原核生物,其细胞中只含有一种细胞器——核糖体,B正确;依据题干信息,GFAJ-1细菌能利用剧毒化合物——砒霜中的砷来代替磷元素构筑生命分子,而糖类的元素组成是C、H、O,不含有P,故砷元素不存在于糖类中,C错误;结合题干信息,该发现使人类对生命的认识发生重大改变,拓宽了在地球极端环境寻找生命的思路,D正确。3.(不定项)(2025·大庆模拟)为探究干旱胁迫对不同种源赤皮青冈幼苗叶片自由水和结合水含量变化的影响,某科研小组开展了相关研究,结果如表(CK为对照组,T1为轻度干旱胁迫,T2为中度干旱胁迫,T3为重度干旱胁迫)。下列说法正确的是()地区指标CKT1T2T3山东德州自由水含量47.9448.3840.6130.15结合水含量25.6028.4730.6338.97自由水/结合水1.871.701.330.77黑龙江牡丹江自由水含量51.6149.7939.1731.08结合水含量19.7524.2626.2332.43自由水/结合水2.612.051.490.96A.随干旱胁迫加剧,叶片中的部分水分失去流动性和溶解性B.随干旱胁迫加剧,叶片中自由水含量均下降C.随干旱胁迫加剧,叶片中细胞代谢均逐渐减弱D.随干旱胁迫加剧,幼苗对低温的适应能力可能逐渐增强【解析】选A、C、D。由表中信息可知,随干旱胁迫加剧,结合水含量呈上升趋势,因此可推测,叶片中的部分水分失去流动性和溶解性,A正确;由表中信息可知,在山东德州,在轻度干旱胁迫处理下,自由水含量高于对照组,说明随干旱胁迫加剧,叶片中自由水含量并不是都呈现下降趋势,B错误;在正常情况下,细胞内自由水所占的比例越大,细胞的代谢就越旺盛,随干旱胁迫加剧,自由水/结合水的值呈下降趋势,说明自由水含量减少,故叶片中细胞代谢均逐渐减弱,C正确;结合水的含量与植物的抗逆性有关,随干旱胁迫加剧,自由水/结合水的值呈下降趋势,说明结合水含量相对增加,故幼苗对低温的适应能力可能逐渐增强,D正确。【加固训练】(2024·泉州模拟)下列关于生物体内水分和无机盐的叙述,错误的是 ()A.水参与有机物氧化分解,但不能为生命活动提供能量B.无机盐是有些化合物的组成成分,但主要以离子形式存在C.无机盐含量远少于水,但无机盐是生命活动必不可少的成分D.水和无机盐平衡均受神经—体液调节,但调节过程没有相关性【解析】选D。水为无机物,能参与有机物氧化分解,但不能为生命活动提供能量,A正确;无机盐主要以离子形式存在,是某些化合物的组成成分,B正确;无机盐含量远少于水,但无机盐是生命活动必不可少的成分,C正确;水和无机盐平衡均受神经—体液调节,调节过程具有相关性,D错误。考点二检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质【精梳攻教材】1.检测原理:(1)还原糖的检测:还原糖+斐林试剂砖红色沉淀。(2)脂肪的检测:脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色。(3)蛋白质的检测:蛋白质+双缩脲试剂→紫色。2.实验步骤:(1)还原糖的检测:(2)脂肪的检测:【名师点睛】脂肪检测方法的两点提醒(1)用组织样液匀浆进行检测时,不需要使用显微镜。(2)用切片法观察时,需要使用显微镜。(3)蛋白质的检测:【名师点睛】检测三类有机物时操作步骤上的“三个唯一”(1)唯一需要加热:还原糖检测。(2)唯一需要显微镜:切片法检测生物组织中的脂肪。(3)唯一使用酒精:脂肪的检测,用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。【自测强化】1.辨易错(1)斐林试剂在使用时应先加入甲液,摇匀后再加入乙液。 (×)分析:斐林试剂在使用时甲液、乙液应等量混合均匀后再加入。(2)加入斐林试剂并水浴加热,溶液呈砖红色,说明溶液中含有麦芽糖。 (×)分析:加入斐林试剂并水浴加热,出现砖红色沉淀,说明溶液中含有还原糖,不一定是麦芽糖。(3)脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。 (√)(4)利用斐林试剂甲液、乙液和蒸馏水,可用于检测蛋白质。 (√)(5)蛋白质变性后仍可与双缩脲试剂发生紫色反应。 (√)2.练表达(必修1P18“探究·实践”)斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液成分相同,只是斐林试剂乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液的大。【精研强思维】【思维探究】通常情况下,正常人的尿液中没有葡萄糖。当一次性食用大量糖时,尿液中是否可能有葡萄糖存在?某课外活动小组利用对照的方法来设计实验方案进行鉴定。实验材料:葡萄糖溶液、斐林试剂、待测尿液、正常尿液、试管、试管夹、酒精灯。第一步:取3支洁净的相同的试管,分别编号为1、2、3;其中3号试管为实验组。(1)(科学思维)第二步:分别向3支试管内加入等量的相应的液体,1号加2mL葡萄糖;2号和3号分别加入什么物质?提示:2mL正常尿液、2mL待测尿液。

(2)(科学探究)第三步:向3支试管内分别加入什么试剂?(要求写出操作步骤)。提示:分别加入刚配制好的斐林试剂1mL。振荡试管,使溶液混合均匀,并将这3支试管放入盛有50~65℃温水的大烧杯中,水浴加热2min左右。

(3)(生命观念)第四步:观察并分析实验结果。若1号试管出现砖红色沉淀,2号试管不出现砖红色沉淀,3号试管与1号试管相同,则说明什么?提示:当一次性食用大量糖时尿液中含葡萄糖。【思维建构】检测物质时的注意事项(1)检测还原糖时使用的斐林试剂要现配现用的原因:斐林试剂很不稳定,容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀,所以应将甲液和乙液分别保存,使用时现配现用。(2)在还原糖检测实验中,若待测组织样液中不含还原糖,加入斐林试剂水浴加热后的现象不是无色,而是蓝色,即Cu(OH)2自身的颜色。(3)斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液完全相同,将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释5倍后便成为双缩脲试剂B液,可用于蛋白质的检测。【精练提能力】1.如图为检测蛋白质的流程图,其中甲、乙、丙、丁的含义分别是 ()A.黄豆浆、双缩脲、1mL、4滴B.花生种子研磨液、双缩脲、4滴、1mLC.黄豆浆、双缩脲、4滴、1mLD.花生种子研磨液、斐林、1mL、4滴【解析】选A。检测蛋白质既可以用蛋清稀释液,也可以用黄豆浆滤液;检测蛋白质所用的试剂是双缩脲试剂,应先加A液1mL,摇匀,再加B液4滴,振荡摇匀。2.(不定项)(2025·白城模拟)酸奶由于口味独特、营养丰富,越来越受到人们的欢迎。为检测市场上销售的不同酸奶的营养价值,某兴趣小组的同学对甲~戊5种品牌原味酸奶进行还原糖、脂肪和蛋白质的含量检测,结果如图所示。下列叙述正确的是 ()A.不同原味酸奶的还原糖、脂肪和蛋白质含量各不相同B.可利用双缩脲试剂检测不同品牌原味酸奶中是否含有蛋白质C.加入斐林试剂并水浴加热后,可发现乙种酸奶的砖红色最浅D.加入苏丹Ⅲ染液后,丁种酸奶的红色较其他种类酸奶深【解析】选A、B、C。由题图可知,不同原味酸奶的还原糖、脂肪和蛋白质含量各不相同,A正确;双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应,故可利用双缩脲试剂来检测不同品牌原味酸奶中是否含有蛋白质,B正确;5个品种中,乙中的还原糖含量最少,加入斐林试剂并水浴加热后,乙种酸奶的砖红色最浅,C正确;丁中脂肪含量最多,脂肪和苏丹Ⅲ染液反应生成橘黄色,加入苏丹Ⅲ染液后,丁种酸奶的橘黄色较其他种类酸奶深,D错误。【加固训练】(2024·大连模拟)植物的种子中储存足够量的有机物是其萌发的必要条件。下列叙述错误的是 ()A.玉米种子中含有丰富的糖类,向其组织样液中加入碘液可变蓝B.发芽的大麦粒中含有丰富的麦芽糖,可与斐林试剂在水浴条件下反应生成砖红色沉淀C.观察花生种子中的脂肪颗粒时,用苏丹Ⅲ染液染色后还需用体积分数为95%的酒精洗去浮色D.向大豆种子的组织样液中依次加入双缩脲试剂的A液和B液,溶液颜色会变成紫色【解析】选C。玉米种子中含有丰富的糖类,主要是淀粉,向其组织样液中加入碘液可变蓝,A正确;麦芽糖是还原糖,可与斐林试剂在水浴加热条件下反应生成砖红色沉淀,B正确;观察花生种子中的脂肪颗粒时,用苏丹Ⅲ染液染色后还需用体积分数为50%的酒精洗去浮色,C错误;大豆种子的组织样液中含有蛋白质,加入双缩脲试剂的A液和B液,溶液颜色会变成紫色,D正确。【从教材走向高考】【体验高考链接教材】1.(2022·湖北高考)→(必修1P20“本节聚焦”1)水是生命的源泉,节约用水是每个人应尽的责任。下列有关水在生命活动中作用的叙述,错误的是 ()A.水是酶促反应的环境B.参与血液中缓冲体系的形成C.可作为维生素D等物质的溶剂D.可作为反应物参与生物氧化过程【解析】选C。自由水是化学反应的介质,所以水是酶促反应的环境,A正确;血液中的缓冲对是由离子组成的,离子溶解在水中才能形成缓冲体系,B正确;维生素D属于脂质,脂质通常都不溶于水,C错误;自由水能参与化学反应,所以水可作为反应物参与生物氧化过程,D正确。2.(2022·全国甲卷)→(必修1P21旁栏思考)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长,预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是()A.细胞中有以无机离子形式存在的钙B.人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层C.适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收D.人体血液中钙离子浓度过低易