【生物】2021届新高考生物一轮复习人教版细胞中的元素和化合物　细胞中的无机物教案

【生物】2021届新高考生物一轮复习人教版细胞中的元素和化合物　细胞中的无机物教案

第2讲　细胞中的元素和化合物　细胞中的无机物 单科命题 备考导航 核心素养解读 命题趋势 ‎(1)说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成,其中以碳链为骨架形成复杂的生物大分子 ‎(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)检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 ‎(1)从结构和功能相适应的视角出发,解释细胞由多种多样的分子组成,以及这些分子是执行各项生命活动的物质基础 ‎(2)通过检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质,掌握几种有机物的检测方法 ‎◆题型内容:水和无机盐作用、有机物的检测 ‎◆考查形式:多通过选择题直接考查 考点一　细胞中的元素和化合物 ‎　　1.细胞中的元素 ‎(1)元素的来源、分类依据和存在形式 ‎(2)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系 ‎2.细胞中的化合物 ‎3.正确区分鲜重、干重的元素和化合物的含量 ‎1.活细胞中含量最多的化学元素是碳元素。(✕)‎ ‎2.细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要。(✕)‎ ‎3.因为C是细胞干重中含量最多的元素,所以其是最基本的元素。　(✕)‎ ‎4.主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定。(√)‎ ‎5.细胞中的一种元素的作用能被其他元素替代。(✕)‎ ‎6.在占细胞干重百分比中,因为脂质中脂肪是储能物质,所以脂质最多。(✕)‎ ‎7.淀粉、脂肪、蛋白质和核酸4种生物分子都含C、H、O、N这4种元素。(✕)‎ ‎8.细胞中的脱氧核糖核酸和脂肪酸都不含氮元素。(✕)‎ ‎　　如图A是组成人体细胞的主要元素及其占细胞鲜重的百分比,图B是细胞中几种化合物的含量,据图分析下列问题:‎ ‎(1)如果图A表示的是活细胞中的元素含量比例,则甲~丁依次为　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)若按干重计,图B中②应为　　　　,按鲜重计②应为　　　。 ‎ ‎(3)C、H、N三种元素在人体的化学成分中,质量分数共占73%左右(占细胞干重的百分比),而在岩石圈的化学成分中,质量分数不到1%,这一事实说明　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)O、H、C、N　(2)蛋白质　水 ‎(3)生物界与非生物界具有差异性 考向一　细胞中元素含量、种类及作用 ‎1.(2020陕西榆林二中期中)下列有关组成生物体细胞的化学元素的叙述中,正确的是(　　)‎ A.农作物种植中主要施加氮肥、磷肥、钾肥,因此植物生长发育中可以不需要B等微量元素 B.H1N1病毒和桃树共有的元素有C、H、O、N、P C.人体细胞中含量最多的元素是C D.常吸入汽车尾气,可能在体内积累Pb等元素,因此Pb是人体需要的 ‎1.答案　B　B虽然是微量元素,但也是生命活动必需的,A错误;H1N1病毒和桃树均含有核酸,二者共有的元素有C、H、O、N、P,B正确;人体细胞中含量最多的元素是O,C错误;Pb不是人体需要的,D错误。‎ ‎2.(2019江西奉新高级中学月考)关于生物体内的化学元素,下列说法中正确的是(　　)‎ A.组成生物体的化学元素的种类和含量大体相同 B.生物体内的化学元素在非生物界都可以找到,说明生物界和非生物界具有统一性 C.生物体内的C元素是最基本的元素,含量总是最多的 D.微量元素在生物体内含量很少,缺少时对人体影响不大 ‎2.答案　B　组成生物体的化学元素的种类基本相同,含量不一定相同,A错误;生物体内的化学元素在非生物界都可以找到,说明生物界和非生物界具有统一性,B正确;生物体内的C元素是最基本的元素,含量不一定是最多的,C错误;微量元素在生物体内含量很少,但是缺少时对人体影响较大,D错误。‎ 题后悟道·方法 ‎　　1.判断元素与化合物分子的四个“明确”‎ ‎2.从特征元素推测化合物种类 考向二　利用图表分析细胞中的元素及化合物 ‎3.如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,下列说法正确的是(　　)‎ A.若甲表示组成人体细胞的元素含量,则a、b、c依次是O、H、C B.若乙表示细胞干重,则A化合物是蛋白质 C.若乙表示细胞鲜重,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 ‎3.‎ 答案　B　若甲表示组成人体细胞的元素含量,则a、b、c依次是O、C、H,A错误;若乙表示细胞干重,则A化合物是蛋白质,B正确;若乙表示细胞鲜重,则A化合物为水,在细胞内主要存在于细胞内液中,C错误;生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类上,而不是元素的含量上,D错误。‎ ‎4.构成细胞的有机化合物及其组成元素如表,下列叙述中正确的是　(　　)‎ 有机化合物 组成元素 甲 C、H、O 乙 C、H、O,有的还含有N和P 丙 C、H、O、N,有的还含有S 丁 C、H、O、N、P A.基因中不含甲类化合物 B.肺炎双球菌中肯定有乙类化合物 C.叶绿体中不含丙类化合物 D.丁类化合物只存在细胞核中 ‎4.答案　B　甲表示糖类,基因是有遗传效应的DNA片段,脱氧核糖是DNA的组成成分之一,A错误;乙表示脂质,细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层,肺炎双球菌具有细胞膜,B正确;丙表示蛋白质,叶绿体膜的主要成分就是蛋白质和磷脂,C错误;丁表示核酸,DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中,D错误。‎ 题后悟道·归纳 有关生物体内元素的错误认识 ‎ ‎(1)误以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。‎ ‎(2)误以为细胞内含量最多的元素是C 活细胞内含量最多的元素是O而不是C,在细胞干重中含量最多的元素是C。‎ 考点二　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)自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系 ‎2.细胞中的无机盐 ‎3.举例说明细胞中常见无机盐的作用及含量异常情况 无机盐 作用 含量异常 ‎　I-　 ‎ 甲状腺激素的组成成分 缺乏时患地方性甲状腺肿;婴、幼儿缺乏患呆小症 Fe2+‎ ‎　血红蛋白　的组成成分 ‎ 缺乏时患缺铁性贫血 Ca2+‎ 降低神经系统的兴奋性 血钙过　低　时,会出现抽搐现象;血钙过　高　时,会患肌无力 ‎ Mg2+‎ ‎　叶绿素　的组成成分 ‎ 缺乏会导致叶片发黄 K+‎ 促进植物体内淀粉的运输;维持动物细胞内液的渗透压 缺乏时植物抗逆能力减弱,易受病害侵袭 ‎　Na+　 ‎ 维持细胞外液的渗透压 缺乏会导致细胞外液渗透压下降 ‎1.入冬后气温下降,植物体内自由水含量相对增多。(✕)‎ ‎2.贮藏中的种子不含水分,以保持休眠状态。(✕)‎ ‎3.同种植物萌发种子的含水量与休眠种子的相同。(✕)‎ ‎4.活细胞中无机盐含量最少,作用也最小。(✕)‎ ‎5.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。(✕)‎ ‎6.植物缺Mg引起光反应和暗反应强度均减弱。(√)‎ ‎7.适应高渗环境的动物可排出体内多余的盐。(√)‎ ‎8.水和无机盐都可以作为细胞的能源物质。(✕)‎ ‎　　如图是某同学设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐的构思,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。‎ ‎(1)实验中的自变量、因变量分别是　无机盐X的有无　、　植物的生长状况　。 ‎ ‎(2)两次对照中属于实验组的依次是　乙组　、　乙组实验后　。 ‎ ‎(3)实验培养过程中,需要不断通入空气(或不断更换等量新鲜培养液),目的是　为植物根细胞提供O2　,由此可见,植物根细胞对无机盐的吸收方式是　主动运输　。 ‎ 考向一　考查细胞中水的存在形式及功能 ‎1.(2020海南东方高三月考)水是生命之源,下列关于生物体内水的叙述,正确的是(　　)‎ A.参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水 B.自由水与结合水的比例大小和新陈代谢的强弱关系不大 C.肽键的断裂、ATP的形成、基因的表达过程均有水的产生 D.在洋葱根尖细胞中能产生水的细胞器有线粒体、叶绿体、核糖体等 ‎1.答案　A　参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水,A正确;自由水与结合水的比例和新陈代谢的强弱关系很大,B错误;肽键的断裂属于水解过程,需要消耗水,C错误;洋葱根尖细胞中没有叶绿体,D错误。‎ ‎2.(2019内蒙古包头模拟)互花米草是一种沿海滩涂草本盐沼植物,对水淹的生态环境有很强适应能力。如图中甲、乙两条曲线分别表示互花米草体内自由水与结合水的比值、K+吸收速率与潮汐水淹时间的关系。下列叙述中正确的是(　　)‎ A.在进行水淹处理时实验用水应为自来水 B.互花米草在水淹时间为3 h·d-1的环境下,抗逆性最强 C.水淹时间为24 h·d-1的互花米草长势最差的主要原因是光照不足 D.随着水淹时间的延长,K+吸收速率逐渐下降,主要与细胞膜上载体数量不足有关 ‎2.答案　B　为确保实验结果的可靠性,该实验应选用取自互花米草采样地点的海水,A错误;在水淹时间为24 h·d-1时,植物因缺氧而长时间进行无氧呼吸,导致供能不足和酒精毒害,C错误;随着水淹时间的延长,K+吸收速率逐渐下降,主要与植物被水淹后无氧呼吸供能不足有关,D错误。‎ 题后悟道·归纳 ‎　　衍射法归纳细胞中的水 考向二　考查细胞中无机盐的功能及其实验分析 ‎3.(2019湖北武汉期末)下列关于生物体内无机盐的相关说法正确的是(　　)‎ A.碘元素摄取不足可引起甲亢、地方性甲状腺肿等疾病 B.细胞吸收无机盐离子的速率主要取决于膜内外离子的浓度差 C.植物体内含有镁元素的类胡萝卜素和叶绿素都可吸收蓝紫光 D.神经细胞内外K+分布不均衡是产生和维持静息电位的主要原因 ‎3.答案　D　碘是合成甲状腺激素的重要元素,碘元素摄取不足可引起地方性甲状腺肿,但不会引起甲亢,A错误;细胞吸收无机盐离子的方式主要是主动运输,主动运输的速率主要与载体和能量有关,B错误;叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收蓝紫光,但只有叶绿素含镁元素,类胡萝卜素不含镁元素,C错误;静息电位时,神经细胞膜对钾离子的通透性大,钾离子大量外流,形成内负外正的静息电位,神经细胞内外K+分布不均衡是产生和维持静息电位的主要原因,D正确。‎ ‎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(　　)‎ 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 ‎4.答案　C　该实验中对照组是甲组、乙组实验前;此实验的无关变量有选一些相同的植物、每组中的植物数量、培养条件等;由于培养的是植物,故需在光照下进行。‎ 题后悟道·方法 ‎　　生物体内无机盐(X)生理功能的实验验证 ‎(1)对照组:植物+含X完全培养液正常生长。‎ ‎(2)实验组:‎ 分析:①实验中应保证实验材料的统一性,即材料的种类、生长状况等要一致。‎ ‎②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。‎ 实验　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 ‎　　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)还原糖的检测步骤 ‎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 ‎4.实验成功关键点 ‎(1)三个实验中都不宜选取　颜色深　的材料,否则会干扰实验结果的颜色观察。 ‎ ‎(2)由于苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液易溶于酒精,故可用体积分数为　50%　的酒精洗去浮色。 ‎ ‎(3)蛋白质鉴定中,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。‎ ‎(4)物质鉴定实验一般可预留部分样液作对照实验,若需进一步设立对照实验,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溶液。‎ ‎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——脂肪的检测。‎ ‎(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。‎ ‎1.(2019黑龙江哈尔滨期中)有关下表的分析错误的是(　　)‎ 溶液 溶质的元素组成 检测试剂 颜色反应 溶质的基本单位 甲 C、H、O ‎①‎ 砖红色 葡萄糖 乙 C、H、O、N等 双缩脲试剂 ‎②‎ ‎③‎ A.甲液可能是麦芽糖溶液 B.乙液可能是一种酶溶液 C.①是斐林试剂,使用时需水浴加热 D.②是紫色,③是核苷酸 ‎1.答案　D　甲液有砖红色反应说明甲是还原糖,A正确;乙能与双缩脲试剂反应,说明乙是蛋白质,而绝大多数酶的本质是蛋白质,B正确;检测还原糖呈现砖红色的试剂①是斐林试剂,需要水浴加热,C正确;双缩脲试剂检测蛋白质的颜色反应是②紫色,蛋白质的基本单位是③氨基酸,D错误。‎ ‎2.(2019北京石景山期末)下列关于“可溶性还原糖、蛋白质和脂肪的鉴定”实验的叙述,正确的是(　　)‎ A.常用番茄、苹果等作为鉴定植物组织内还原糖的实验材料 B.脂肪鉴定中,花生子叶切片细胞间不能观察到橘黄色油滴 C.脂肪鉴定中,50%的酒精用于溶解组织中的脂肪 D.蛋白质鉴定中,加入的0.1 g/mL NaOH溶液可为反应提供碱性环境 ‎2.答案　D　番茄的红色会影响还原糖鉴定实验中对实验现象的观察,A错误;切片时,被破坏的子叶细胞会释放出少量脂肪,因此染色后细胞间会出现橘黄色小颗粒,B错误;脂肪鉴定实验中50%的酒精主要作用是洗去浮色,C错误;鉴定蛋白质实验中,双缩脲试剂的NaOH溶液作用是为反应提供碱性环境,蛋白质的肽键在碱性溶液中能与CuSO4络合成紫色的化合物,D正确。‎ ‎1.(2019海南单科)植物细胞中水和矿质元素离子会表现出某些特点。下列叙述错误的是(　　)‎ A.根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中 B.矿质元素离子在细胞内积累可引起外界溶液中的水进入细胞 C.根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中 D.叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子属于结合水 ‎1.答案　D　根细胞中的K+不能以自由扩散的方式进入土壤溶液中,因为钾离子跨膜运输需要载体,自由扩散不需要载体,A正确;矿质元素离子在细胞内积累会引起细胞液浓度增大,进而发生吸水,故会引起外界溶液中的水进入细胞,B正确;细胞内无机盐大多以离子形式存在,根细胞吸收的矿质元素能够以离子的形式贮存在液泡中,C正确;叶肉细胞中参与光合作用光反应阶段的水分子属于自由水,D错误。‎ ‎2.(2019海南单科)下列检测生物分子的实验中,关于颜色变化的叙述错误的是(　　)‎ A.淀粉遇碘液可显蓝色 B.葡萄糖与斐林试剂反应呈砖红色 C.蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色 D.脂肪被苏丹Ⅳ染液染成橘黄色 ‎2.答案　D　淀粉遇碘液会出现蓝色,A正确;葡萄糖与斐林试剂经水浴加热,会呈砖红色,B正确;蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色,不需要水浴加热,C正确;脂肪被苏丹Ⅳ染液染成红色,脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,D错误。‎ ‎3.(2017课标全国Ⅰ,2,6分)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 ‎3.答案　B　本题主要考查试剂的颜色反应及应用。细胞膜具有选择透过性,台盼蓝不能把完整的活细胞染成蓝色,但可使细胞膜不完整的细胞着色,故可用台盼蓝染色法检测细胞膜的完整性,A正确;双缩脲试剂可与蛋白质(或多肽)中的肽键发生紫色反应,而氨基酸分子中不含肽键,故不能与双缩脲试剂发生显色反应,B错误;染色体容易被碱性染料(如龙胆紫溶液或醋酸洋红液)染成深色,C正确;斐林试剂使用时需将甲液(质量浓度为0.1‎ ‎ g/mL的NaOH溶液)和乙液(质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液)等量混合,在水浴加热情况下能与还原糖反应生成砖红色沉淀,D正确。‎ ‎4.(2016上海单科,6,2分)诺贝尔奖得主屠呦呦在抗疟药物研发中,发现了一种药效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚,结构如图。下列与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是(　　)‎ A.纤维素 B.胰岛素 C.叶绿素 D.甲状腺激素 ‎4.答案　A　分析题图结构中的元素组成,可知蒿甲醚是由C、H、O三种元素组成的。纤维素的元素组成为C、H、O;胰岛素的元素组成为C、H、O、N等;叶绿素的元素组成为C、H、O、N、Mg;甲状腺激素的元素组成为C、H、O、N、I。由此可见,与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是纤维素。‎ ‎5.香蕉果实在成熟过程中,淀粉会不断转化为还原糖,使香蕉逐渐变甜。甲和乙试管中分别加入2 mL成熟到第2天的香蕉果肉的提取液,丙和丁试管中分别加入2 mL成熟到第4天的香蕉果肉的提取液。然后在乙和丁试管中分别滴加适量斐林试剂,并水浴加热;甲和丙试管中分别滴加适量碘液。预期观察到的实验现象是(　　)‎ A.甲和乙试管内溶液都呈蓝色 B.丙和丁试管内溶液都呈砖红色 C.甲试管内溶液蓝色比丙试管深 D.乙试管内溶液砖红色比丁试管深 ‎5.答案　C　香蕉果实在成熟过程中,淀粉逐渐转化为还原糖,故成熟到第2天的香蕉内淀粉含量高于第4天的,而还原糖含量低于第4天。甲和丙试管中分别滴加适量碘液后,两试管内溶液都呈蓝色,但是由于甲试管中淀粉含量高于丙试管,故甲试管内溶液蓝色更深;乙和丁试管中分别滴加适量斐林试剂,并水浴加热后,两试管内溶液都呈砖红色,由于丁试管中还原糖含量高于乙试管,故丁试管内溶液砖红色更深。‎ ‎6.【不定项选择题】将小麦幼苗在缺少无机盐X的“完全培养液”中培养一段时间后,出现了叶片发黄的现象。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A.与正常幼苗相比,该幼苗叶绿体内的NADPH的合成速率升高 B.对照实验应使用含无机盐X的完全培养液培养小麦幼苗 C.据实验结果推测,无机盐X可能是一种含镁元素的无机盐 D.实验结束时,培养液中某些无机盐离子的浓度可能会增加 ‎6.答案　BCD　将小麦幼苗在缺少无机盐X的“完全培养液”中培养一段时间后,出现了叶片发黄的现象,根据现象推测此无机盐X可能是镁元素,当植物缺镁,叶绿素减少时,光反应减弱,叶绿体内的NADPH的合成速率降低,A错误,C正确。本实验的自变量是无机盐X,实验组缺乏X,则对照组应使用含无机盐X的完全培养液培养小麦幼苗,B正确。植物吸收无机盐具有选择性,若植物吸水强度大于吸收某种元素强度,实验结束时,培养液中某些无机盐离子的浓度可能会增加,D正确。‎ ‎7.【不定项选择题】研究发现,冬小麦在秋冬受低温袭击时,呼吸速率先升高后降低;持续的冷害使根生长迟缓,吸收能力下降,但细胞内可溶性糖的含量有明显的提高。下列推断正确的是(　　)‎ A.冷害初期呼吸作用先增强,有利于抵御寒冷 B.持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱,直接影响ATP的合成 C.低温时细胞内结合水的比例上升,有利于适应低温环境 D.低温使根细胞呼吸减弱,吸收矿质营养能力下降 ‎7.答案　ABCD　冷害初期呼吸作用增强,产热量增加,有利于抵御寒冷;持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱,使呼吸作用减弱,影响ATP的合成;低温时细胞内结合水含量升高,自由水含量降低,有利于适应低温环境,增强抗寒性;低温使酶活性降低,根细胞呼吸减弱,根细胞吸收矿质营养的方式是主动运输,需要消耗能量,因此低温下根吸收矿质营养能力下降。‎