【生物】2020届一轮复习人教版组成细胞的元素及化合物学案

【生物】2020届一轮复习人教版组成细胞的元素及化合物学案

‎2020届 一轮复习 人教版 组成细胞的元素及化合物 学案 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命观念 通过分析水与细胞代谢及抗逆性的关系，建立起普遍联系的观点 科学思维 通过识图推断细胞中元素和化合物的含量及化合物的元素组成，培养图文转换能力和判断能力 科学探究 通过探究植物生长必需无机盐的作用，掌握实验设计的对照原则和单一变量原则 考点一　组成细胞的元素和化合物[重难深化类]‎ ‎1．组成细胞的元素 图中：①是最基本元素，②是基本元素，③是主要元素。‎ ‎2．归类组成细胞的化合物 ‎3．区分元素和化合物含量的鲜重、干重 ‎[基础自测]‎ ‎1．判断下列叙述的正误 ‎(1)细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素(√)‎ ‎(2018·全国卷Ⅲ，T2B)‎ ‎(2)硒是人体必需的微量元素，但不宜摄入过多(√)‎ ‎(2017·全国卷Ⅱ，T7D)‎ ‎(3)在人体活细胞中氢原子的数目最多(√)‎ ‎(2013·重庆卷，T‎1A)‎ ‎(4)细胞中一种元素的作用能被其他元素替代(×)‎ ‎(2012·江苏卷，T‎1A)‎ ‎(5)细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要(2012·江苏卷，T1D)(×)‎ ‎(6)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同(×)‎ ‎(7)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素(×)‎ ‎2．据下面无土栽培营养液的主要配方表回答问题 成分 Ca(NO3)2‎ MgSO4‎ KH2PO4‎ KHCO3‎ Fe(NO3)3‎ H2O 含量(g)‎ ‎1.0‎ ‎0.25‎ ‎0.25‎ ‎0.12‎ ‎0.005‎ ‎1 000‎ ‎(1)表中属于大量元素的是C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，属于微量元素的是，除此之外，微量元素还包括Mn、Zn、Cu、B、Mo等。‎ ‎(2)上述元素中，是最基本元素，C、H、O、N是基本元素，C、H、O、N、P、S是主要元素。‎ ‎(3)表中化合物属于组成细胞的无机物(水和无机盐)，除此之外，细胞中还含有糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机物。‎ ‎(4)上述元素在非生物界中都能找到，其原因是生物界和非生物界在元素种类上具有统一性。‎ 细胞中元素与化合物的种类及含量的扇形图和柱状图 ‎[典型图示]‎ ‎[问题设计]‎ ‎(1)若图1表示组成人体活细胞的元素含量比例，则甲～丁依次是O、C、H、N，但占人体细胞干重百分比最高的元素是图1中的，其原因是人体细胞鲜重含量最多的化合物是H2O，而干重含量最多的化合物是蛋白质。‎ ‎(2)若图2表示细胞干重中化合物的含量，则②为蛋白质，其标志性元素是图1中的(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)，若按鲜重计②应为。‎ ‎(3)图1所示元素在非生物界中一定能(填“一定能”“一定不能”或“不一定能”)找到，这说明生物界和非生物界具有统一性。‎ ‎(4)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%，这一事实说明生物界与非生物界具有差异性。‎ ‎[对点落实]‎ ‎1．图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法错误的是(　　)‎ A．若图1表示细胞鲜重，则甲、乙化合物依次是H2O、蛋白质 B．若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H C．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 D．若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则甲化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N 解析：选C　若图1表示细胞鲜重，含量最多的化合物是H2‎ O，其次是蛋白质；若图2表示组成人体活细胞的元素含量，则最多的元素是O，其次是C、H；组成生物界的元素在无机自然界中都能找到，说明生物界与非生物界具有统一性；细胞干重中含量最多的是蛋白质，其具有多样性，必含的元素为C、H、O、N。‎ ‎2．C、H、O、N、P、S在玉米和人细胞(干)以及活细胞中的含量(%)如表，请分析回答下列问题：‎ 元素 O C H N P S 玉米细胞(干)‎ ‎44.43‎ ‎43.57‎ ‎6.24‎ ‎1.46‎ ‎0.20‎ ‎0.17‎ 人细胞(干)‎ ‎14.62‎ ‎55.99‎ ‎7.46‎ ‎9.33‎ ‎3.11‎ ‎0.78‎ 活细胞 ‎65.0‎ ‎18.0‎ ‎10.0‎ ‎3.0‎ ‎1.40‎ ‎0.30‎ ‎(1)以上元素在活细胞中含量明显比人细胞(干)含量多的是氧元素和氢元素，发生差异的原因是活细胞中的各种化合物中含量最多的是________。这两种元素在人体细胞(干)物质中主要存在于________中。‎ ‎(2)由表中数据可以看出在玉米细胞(干)中所占比例明显高于人细胞(干)的元素是氧，发生这种差异的一个主要原因是组成玉米细胞的化合物中________较多，此类化合物由____________(填元素符号)组成。‎ ‎(3)植物吸收的NH4NO3可用于合成________(填编号)。‎ A．脂肪和RNA　　　　 B．蛋白质和DNA C．核苷酸和纤维素 D．淀粉和酶 解析：(1)水是活细胞中含量最多的化合物。氧元素和氢元素在人体细胞(干)物质中主要存在于蛋白质中。(2)由表中数据可以看出，在玉米细胞(干)中所占比例明显高于人细胞(干)的元素是氧，发生这种差异的一个主要原因是组成玉米细胞的化合物中糖类较多，此类化合物由C、H、O组成。(3)植物吸收的NH4NO3可用于合成蛋白质和DNA，而脂肪、纤维素和淀粉中不含氮元素。‎ 答案：(1)水　蛋白质　(2)糖类　C、H、O　(3)B ‎[类题通法]‎ 判断元素与化合物的四个“明确”‎ ‎1．归纳总结常见有机化合物的元素组成 ‎2．组成细胞元素与化合物的相关推断 ‎(1)根据特征元素推断化合物的种类 ‎(2)根据代谢产物推断化合物的元素组成 代谢产物 化合物元素组成 实例 CO2和H2O ‎→‎ C、H、O 糖类、脂肪 CO2、H2O和尿素 ‎→‎ C、H、O、N 蛋白质 ‎(3)根据化合物中元素含量推断氧化分解时放能多少 ⇒ ‎[对点落实]‎ ‎3．(2019·衡水模拟)下列哪一组结构或物质的元素组成可能不相同(　　)‎ A．细菌体内的基因与细胞膜 B．蓝藻细胞内的核糖体与细菌的细胞壁 C．骨骼肌细胞内的线粒体与染色体 D．植物细胞中的纤维素与动物细胞中的糖原 解析：选B　基因是有遗传效应的DNA片段，其元素组成为C、H、O、N、P，细胞膜主要是由磷脂和蛋白质构成的，所以其元素组成也含有C、H、O、N、P；核糖体是由蛋白质和RNA构成的(至少含有C、H、O、N、P)，细菌的细胞壁主要由多肽和多糖构成(至少含有C、H、O、N)，所以二者的元素组成可能不同；染色体主要是由蛋白质和DNA构成的，线粒体中也含有蛋白质和DNA；植物细胞的纤维素与动物细胞中的糖原都属于多糖。‎ ‎4．根据下表信息，对于同质量的脂肪和糖类在氧化分解时出现差异的分析，错误的是(　　)‎ 物质 各元素比例 氧化分解时 C O 耗氧量 释放能量 产生的水 脂肪 ‎75%‎ ‎13%‎ 较多 较多 X 糖类 ‎44%‎ ‎50%‎ 较少 较少 Y A．脂肪和糖类中的H的比例分别是12%和6%‎ B．相同质量条件下，脂肪比糖类在氧化分解时耗氧量多 C．糖类中O的比例高，因此氧化分解时产生的水为XY。‎ 考点二　细胞中的水和无机盐[重难深化类]‎ ‎1．细胞中水的存在形式和作用 ‎2．细胞中的无机盐 ‎[基础自测]‎ ‎1．判断下列叙述的正误 ‎(1)风干种子中结合水与自由水的比值大(√)‎ ‎(2018·全国卷Ⅱ，T4D)‎ ‎(2)在最基本生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式(2014·四川卷，T‎2A)(√)‎ ‎(3)水是活细胞中含量最多的化合物(√)‎ ‎(4)结合水是细胞和生物体的组成成分(√)‎ ‎(5)细胞内结合水/自由水的比值，种子萌发时比休眠时高(2015·山东卷，T4B)(×)‎ ‎(6)植物体内的水分参与营养物质的运输(√)‎ ‎(2014·海南卷，T‎5A)‎ ‎(7)自由水可作为细胞内化学反应的反应物(√)‎ ‎(2014·海南卷，T‎5C)‎ ‎(8)贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态(×)‎ ‎(2013·江苏卷，T‎16A)‎ ‎(9)缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成(√)‎ ‎(10)细胞中的无机盐多以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼(×)‎ ‎2．据下面水的存在形式及生理作用图回答问题 ‎(1)写出A、B、C、D所反映的以上两种水的功能：‎ A．组成细胞结构。‎ B．提供细胞生活的液体环境。‎ C．作为反应物，参与反应。‎ D．有利于物质运输。‎ ‎(2)判断在不同情况下细胞含水量的高低(填“>”或“<”)：‎ ‎①生物种类：水生生物含水量陆生生物含水量。‎ ‎②生长发育阶段：幼儿成年；幼嫩部分成熟部分。‎ ‎③组织器官种类与代谢程度：牙齿骨骼血液。‎ ‎3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练 ‎(1)衰老的细胞自由水含量低，而癌细胞自由水含量相对高，由此说明自由水与细胞代谢的关系是____________________________________________。‎ 提示：自由水相对含量越高，细胞代谢越旺盛 ‎(2)Na＋、K＋对细胞内外渗透压大小所起的作用一样吗，为什么？________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 提示：不一样。Na＋主要维持细胞外液的渗透压，K＋主要维持细胞内液的渗透压 ‎1．理清自由水与结合水比值和细胞代谢的关系 ‎(1)关系 自由水/结合水 ‎(2)实例：衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。‎ ‎2．归纳总结细胞中水的产生和利用 产生水 利用水 ‎①有氧呼吸第三阶段 ‎②氨基酸脱水缩合 ‎③多糖的合成 ‎④DNA的复制与转录 ‎⑤ADP形成ATP ‎①多糖、蛋白质、脂肪、核酸的分解(水解)‎ ‎②光反应中水的分解 ‎③有氧呼吸第二阶段中水的利用 ‎④ATP的水解 ‎3．举例细胞中常见无机盐的作用及含量异常情况 作用 含量异常 无机盐 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 ‎[对点落实]‎ ‎1．下列关于植物体内水分的叙述，错误的是(　　)‎ A．植物体内的水分参与营养物质的运输 B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一 C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物 D．同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同 解析：选D　植物体内的水分参与营养物质的运输；水是构成叶肉细胞的重要化合物之一；自由水可作为细胞内化学反应的反应物；同种植物萌发种子的含水量大于休眠种子的含水量。‎ ‎2．下列关于细胞中水的说法错误的是(　　)‎ A．细胞中的含水量与细胞代谢速率密切相关 B．DNA复制和转录都有水产生，翻译不产生水 C．线粒体中产生大量ATP的同时一定有水生成 D．癌细胞中自由水所占比例比衰老细胞中高 解析：选B　细胞中的含水量与细胞代谢速率密切相关，一般来说，含水量适宜，代谢旺盛。DNA复制和转录过程中，磷酸二酯键的形成产生水；翻译过程中，氨基酸脱水缩合也产生水。有氧呼吸的第三阶段，[H]与氧结合形成水，并生成大量ATP。癌细胞代谢旺盛，自由水所占比例比衰老细胞中高。‎ ‎3．(2019·南京校级一模)大多数无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，下列相关叙述正确的是(　　)‎ A．K＋内流是神经纤维产生静息电位的主要原因 B．Mg2＋参与叶绿素的合成而直接影响光合作用暗反应 C．I－参与组成的甲状腺激素有促进细胞代谢增加产热的作用 D．过量摄入钠盐会导致血浆中抗利尿激素含量降低 解析：选C　K＋外流是神经纤维产生静息电位的主要原因；Mg2＋参与叶绿素的合成而直接影响光合作用的光反应；I－参与组成甲状腺激素，甲状腺激素具有促进细胞代谢增加产热的作用；过量摄入钠盐会导致细胞外液渗透压升高，血浆中抗利尿激素含量升高。‎ 对照法探究植物生长必需的无机盐 ‎1．实验目的：探究无机盐X是否是植物生长发育所必需的。‎ ‎2．实验设计 ‎3．实验中的对照 ‎(1)空白对照 ‎(2)自身对照 ‎[对点落实]‎ ‎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。两次对照中属于实验组的依次是(　　)‎ A．甲组、乙组实验前　　　 B．甲组、乙组实验后 C．乙组、乙组实验前 D．乙组、乙组实验后 解析：选D　所谓实验组是接受实验变量处理的对象组，故两次对照中属于实验组的依次为乙组、乙组实验后。‎ ‎5．有些无机盐离子可重复利用，有的不能重复利用，可重复利用的无机盐离子缺乏时，老叶先表现出缺乏症，不可重复利用的无机盐离子缺乏时，幼叶先表现出缺乏症。请设计实验证明Mg是可重复利用的元素。‎ 实验材料：长势相同的玉米幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。‎ 实验步骤：‎ ‎(1)配制全素培养液和缺镁培养液，分别放入两组培养瓶中，并编号A、B。‎ ‎(2)___________________________________________________________________。‎ ‎(3)放在适宜条件下培养一段时间，_____________________________________。‎ 实验现象：在全素培养液中的玉米幼苗生长正常，___________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：据题干信息可知，可重复利用的元素缺乏时，老叶先表现症状，此实验的自变量是镁的有无，因变量是老叶先变黄，还是幼叶先变黄。‎ 答案：(2)将长势相同的玉米幼苗分别栽培在上述两种培养液中　(3)观察玉米幼苗的生长情况　在缺镁培养液中生长的玉米幼苗老叶先变黄 ‎[类题通法]‎ 对照实验的类型及实验组、对照组的确认 空白对照 对照组为自然状态下不作处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组 自身对照 实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组 相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“影响酶活性的条件”的实验中，探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论 条件对照 即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组 ‎　 　　课堂一刻钟 ‎1.(2016·上海高考)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．甲状腺素 破题障碍——不明图意 本题结合化学知识考查化合物的元素组成，解答本题的最大障碍是不能正确识别蒿甲醚化学式的元素组成和明确常见化合物的元素组成。　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 ‎ 解析：选A　分析蒿甲醚的结构图可知蒿甲醚是由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。‎ ‎2．(2017·海南高考)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(　　)‎ 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 易错提醒——惯性思维 该选项考查的是生物知识与生活的联系，同时需结合化学知识：草酸与食物中钙离子结合形成沉淀物不利于吸收。生活小知识中常说的小葱拌豆腐不利于钙的吸收，也是这个道理。考生往往一看到“不利于”这类绝对化的词语就盲目判定选项错误而导致误选。　　　　 　 　　　　　　　　　　　　 　　 ‎ 解析：选C　草酸与食物中钙离子结合形成沉淀物不利于钙的吸收；铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运输O2，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降；KH2PO4不是能源物质，不能为生物体提供能量；燃烧过程中有机物被分解，剩下的是无机物。‎ ‎3．(2014·四川高考)生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，错误的是(　　)　　‎ A．在最基本生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式 B．由氨基酸形成多肽链时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基 C．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解 D．H2O在光下分解，产生的[H]将固定的CO2还原成(CH2O) ‎ 解题关键——归纳总结 本题结合细胞代谢考查细胞中水的存在形式、产生和利用，解题的关键是明确光合作用、细胞呼吸和脱水缩合等与水有关的代谢过程。　　　 　 　　　　‎ 解析：选C　水在最基本的生命系统中有两种存在形式：自由水和结合水；在氨基酸脱水缩合形成多肽链的过程中，生成物H2O中的两个氢原子分别来自两个氨基酸中的氨基和羧基；有氧呼吸第三阶段，O2与第一阶段葡萄糖分解产生的[H]和第二阶段丙酮酸分解产生的[H]结合形成H2O，同时释放出大量能量。线粒体中丙酮酸的分解要利用H2O，产生CO2；光合作用的光反应阶段发生在叶绿体类囊体薄膜上，H2O在光下被分解成O2和[H]，[H]‎ 可将叶绿体基质中暗反应固定的CO2还原成(CH2O)。‎ ‎4．(2016·海南高考)水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题：‎ ‎(1)植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的水主要以__________的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以__________的形式存在。‎ ‎(2)在阶段Ⅱ，种子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ，呼吸速率______(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ。‎ 解题关键——信息解读 第(1)(2)小题结合种子萌发过程考查不同阶段水的吸收特点、过程、途径和细胞代谢变化，解题的关键正确审读曲线信息。阶段Ⅰ吸水量迅速增加，造成细胞内的水主要以自由水存在，阶段Ⅱ吸水速率减慢，但自由水含量高，呼吸速率较强。‎ ‎(3)从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的________、___________从细胞外进入细胞内。‎ 命题探源——以“本”为本 水分进出细胞膜有自由扩散和通过通道蛋白的协助扩散，水通道的问题在人教版必修①教材P74“科学前沿”部分有介绍。这也提醒考生要对教材知识全面掌握。‎ 解析：(1)风干种子失去了大部分自由水，细胞中的水主要以结合水的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以自由水的形式存在。(2)在阶段Ⅱ，种子吸水量变化不大，吸水速率小于阶段Ⅰ，但自由水含量较高，代谢较强，呼吸速率大于阶段Ⅰ。(3)细胞膜由磷脂双分子层构成基本支架，由于磷脂分子的尾部具有疏水性，少量的水可以经磷脂分子间隙进入细胞，大部分水通过水通道进入细胞。‎ 答案：(1)结合水　自由水　(2)小于　大于　(3)磷脂(或脂质)双分子层　水通道 ‎[学情考情·了然于胸]‎ 一、明考情·知能力——找准努力方向 考查知识 ‎1.组成细胞的常见化合物的元素组成，其中蛋白质、核酸、ATP的元素组成是高频考点。‎ ‎2.无机盐的功能，其中结合实例分析无机盐的功能是常见的命题形式。‎ ‎3.水在细胞中的存在形式、吸收方式和生理功能以及与细胞代谢的关系。‎ 考查能力 ‎1.识记能力：主要考查对生物体内化合物的元素组成、无机盐的功能和细胞中水的存在形式和生理功能的识记。‎ ‎2.推理能力：通过细胞中的水与细胞代谢的关系，考查归纳概括、推理等理性思维。‎ ‎3.迁移能力：通过识别种子萌发过程中不同阶段细胞吸水变化，考查图文转化能力和综合分析能力。‎ 二、记要点·背术语——汇总本节重点 ‎1．细胞中的元素 ‎(1)生物界与非生物界在元素组成的种类上具有统一性，而在元素含量上具有差异性。‎ ‎(2)占细胞鲜重含量最多的元素是氧，占细胞干重含量最多的元素是碳。‎ ‎2．水和无机盐 ‎(1)占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。‎ ‎(2)水不仅是细胞代谢所需的原料，也是细胞代谢的产物，如有氧呼吸、光合作用、蛋白质和DNA的合成等过程中都有水的生成。‎ ‎(3)一些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分，许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。‎