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备战2025届新高考生物一轮总复习第1单元细胞的概述细胞的分子组成第2讲细胞中的无机物糖类和脂质课件
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这是一份备战2025届新高考生物一轮总复习第1单元细胞的概述细胞的分子组成第2讲细胞中的无机物糖类和脂质课件，共60页。PPT课件主要包含了素养目标，化合物，无机盐，细胞干重，生物种类，比热容，细胞结构，生物化学反应，液体环境，细胞中的无机盐等内容，欢迎下载使用。
考点一 细胞中的元素和化合物、无机物
1.组成细胞的元素(1)明确生物界和无机自然界在元素种类和含量上的关系
(2)组成细胞的元素的来源、分类和存在形式
N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、B、Zn、M、Cu
2.组成细胞的化合物
3.细胞中的水(1)水的含量:生物体的含水量随着 的不同而有所差别。(2)归纳水的特性①水分子具有 ,是良好的溶剂。 ②水分子之间的 不断地断裂,又不断地形成,使水具有 性。③水具有较高的 ,水的温度相对不容易改变。
(3)细胞中水的存在形式和功能
(4)自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系
教材深挖[必修1第20页“问题探讨”延伸]某运动饮料的宣传用语为“解口渴,更解体渴”,其中的“解体渴”主要指 。 提示 该饮料中含有大量水和少量无机盐,能补充因剧烈运动而丧失的水分和无机盐
链高考·前挂后连(1)磷是组成藻类细胞的微量元素。[2021·天津卷]( )(2) 具有维持人血浆酸碱平衡的作用。[2020·浙江卷]( )(3)由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生。[2021·山东卷]( )(4)细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。[2021·全国乙卷]( )(5)与风干前相比,风干种子中结合水与自由水的比值大。[2018·全国Ⅱ卷]( )
1.归纳概括常考无机盐的功能
2.验证某种矿质元素的生理功能(1)实验设计①对照组:②实验组
(2)实验成功关键点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实验组用只缺X的培养液,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的目的是二次对照,使实验组前后对照,以增强说服力。
练思维·考教衔接1.GFAJ-1是一种杆状盐单胞菌科嗜极细菌,该细菌能在缺乏磷元素的环境中利用某剧毒化合物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(在元素周期表中,砷排在磷下方,两者属于同族,化学性质相似)。根据上述材料进行预测,最不可能成立的是 。 ①GFAJ-1细菌体内含量较多的六种元素是碳、氢、氧、氮、砷、硫②砷元素存在于GFAJ-1细菌细胞膜以及几丁质、核酸和ATP等物质中③砷对多数生物有毒是因为砷能够代替磷参与生化反应,制造混乱④该发现将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乃至外星球寻找生命的思路
2.[根据2022辽宁卷情境设计]有机化合物中具有不同的化学基团,它们对水的亲和力不同。易与水结合的基团称为亲水基团(如—NH2、—COOH、—OH),具有大量亲水基团的一些蛋白质、淀粉等分子易溶于水;难与水结合的基团称为疏水基团,如脂质分子中的碳氢链。脂质分子往往有很长的碳氢链,因难溶于水而聚集在一起。
(1)水分子容易与其他带电物质相结合的原因是 ,这使得水分子成为一个极性分子,带电荷的离子或分子都容易与水结合。 (2)相同质量的花生种子(含油脂多)和大豆种子(含蛋白质多),当它们含水量相同时,自由水含量较多的是 。若设法将种子的结合水去除,会导致细胞结构的破坏及生物活性的丧失,因为 。
水分子的空间结构及电子的不对称性
结合水是细胞结构的重要组成部分
考向一 根据化合物的元素组成,考查判断推理能力1.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。下列有关叙述错误的是( )A.核酸和蛋白质是含有氮元素的生物大分子B.在叶绿体中与光合作用有关的含氮物质不止一种C.施用氮肥过多会影响光合作用速率D.施用的氮肥提供植物生长所需的物质和能量
解析 施用氮肥的目的是给植物提供矿质元素,而不是提供能量,D项错误。
2.(2024·湖南衡阳开学考)下列有关组成细胞的元素的叙述,错误的是( )A.有活性的细胞中含量最多的元素是OB.抗体、酶的组成元素中一定含有C、H、O、NC.脂肪、磷脂和固醇在元素组成上完全相同D.纤维素、淀粉和核糖均由C、H、O构成
解析 细胞的鲜重中元素含量由多到少分别是O、 C、H、N,有活性的细胞中含量最多的元素是O,A项正确;抗体的化学本质为蛋白质,酶的化学本质为蛋白质或RNA,两者组成元素中一定含有C、H、O、N,B项正确;脂肪和固醇的组成元素为C、H、O,磷脂除了含有C、H、O,还含有P甚至N,C项错误;纤维素、淀粉和核糖均属于糖类,均由C、H、O构成,D项正确。
考向二 围绕水和无机盐的功能,考查生命观念3.(2024·广东模拟)水和无机盐是组成细胞的重要化合物。下列有关叙述错误的是( )A.由于氢键的存在,水具有较高的比热容,有利于维持生命系统的稳定性B.无机盐溶于水才能被吸收,体现了水是细胞内良好的溶剂,且细胞内无机盐浓度的高低会影响细胞对水分的吸收C.失去流动性和溶解性的水,可以成为生物体细胞结构的组成部分D.种子萌发时细胞内结合水与自由水的比值比休眠时高
解析 由于氢键的存在,水具有较高的比热容,使水的温度相对不容易发生改变,有利于维持生命系统的稳定性,A项正确;无机盐溶于水才能被吸收,体现了水是细胞内良好的溶剂,且细胞内无机盐浓度的高低会影响细胞对水分的吸收,B项正确;细胞内的水与蛋白质、多糖等物质结合后,会失去流动性和溶解性,以结合水的形式成为生物体细胞结构的组成部分,C项正确;种子萌发时细胞代谢旺盛,细胞中自由水含量增多,此时细胞内结合水与自由水的比值比休眠时低,D项错误。
4.(2024·安徽亳州模拟)无机盐是动物体不可缺少的营养物质,下列叙述错误的是( )A.无机盐是构成细胞内某些重要化合物的组成成分,如Fe2+参与血浆蛋白的组成B.人体内环境稳态的维持离不开Na+、Cl-、 等无机盐离子的参与C.急性腹泻患者输入含特定无机盐的生理盐水可能恢复机体的水盐平衡D.神经细胞内、外的Na+和K+浓度的稳定有利于维持其正常的兴奋性
解析 无机盐是构成细胞内某些重要化合物的组成成分,如Fe2+参与血红蛋白的组成,A项错误。
考点二 细胞中的糖类和脂质
C、H、O,还含有P甚至N
3.细胞中糖类与脂质的关系
链高考·前挂后连(1)纤维素不能被人体吸收利用。[2021·重庆卷]( )(2)磷脂水解的终产物为甘油和脂肪酸。[2020·海南卷]( )(3)维生素D是构成骨骼的主要成分,缺乏维生素D会影响骨骼发育。[2020·海南卷]( )
教材深挖[必修1第24页图2-3]淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖,为什么它们在化学性质上有很大差别?
提示 虽然三种多糖的基本单位都是葡萄糖,但是葡萄糖的数量、连接方式等不同,因此,它们具有不同的化学性质。
1.有关糖类、脂质的五个易错点
2.种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化
种子形成时,光合作用产物的输入导致其干重增加。种子萌发时,吸收水分导致其鲜重增加,非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少,油料作物种子萌发初期干重有所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素),然后再减少。
3.多糖的“水解”与“氧化分解”
多糖和二糖水解的终产物是其单体,如淀粉水解的终产物是葡萄糖,蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖;多糖氧化分解的终产物是CO2和H2O。
练思维·考教衔接1.[根据2023北京卷情境设计]运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂质的相对量。可知当运动强度较低时,主要利用 供能;当中等强度运动时,主要供能物质是 ,其次是 ;当高强度运动时,主要利用 供能。
2.呼吸熵是物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值,糖类的呼吸熵等于1,而脂肪的呼吸熵却小于1,请从糖类和脂肪的元素组成方面分析原因。
提示 脂肪分子中O的含量远远少于糖类,而H的含量却比糖类多,因此等质量的脂肪与糖类相比,脂肪氧化分解时消耗的O2多于产生的CO2
考向一 围绕糖类、脂质的种类及功能,考查生命观念1.(2024·山西联考)我国最早只有饴、饧等字,糯米为其原料之一,稀的叫饴,干的叫饧。在六朝时才出现“糖”字,此“糖”是指食糖,泛指一切具有甜味的糖类,如葡萄糖、麦芽糖及蔗糖。下列关于细胞中糖类物质的叙述,正确的是( )A.组成糖类物质的必需元素是C、H、O、N,其中C属于最基本元素B.葡萄糖为单糖,麦芽糖和蔗糖为二糖,均能与斐林试剂反应呈砖红色C.葡萄糖被称为“生命燃料”,在糯米细胞中经脱水缩合后可形成糖原和淀粉D.糯米细胞含有的纤维素能促进人体肠胃消化,被称为人类的“第七类营养素”
解析 糖类的元素组成一般是C、H、O,A项错误;蔗糖是非还原糖,不能与斐林试剂反应呈砖红色,B项错误;糖原是动物细胞特有的多糖,葡萄糖在糯米细胞中经脱水缩合后不可形成糖原,C项错误;纤维素不能被人体消化吸收,但能促进肠道蠕动、吸附有害物质,被称为人类的“第七类营养素”,D项正确。
2.(2024·广东梅州月考)几丁质是广泛存在于自然界的一种多糖类物质,主要来源为甲壳类动物、昆虫的外骨骼以及某些真菌的细胞壁等。下列有关叙述错误的是( )A.糖类是重要的能源物质,但不是都能为细胞的生命活动提供能量B.纤维素、几丁质的组成元素相同,均可以简写为(CH2O)C.几丁质用途广泛,如用于废水处理、制作食品添加剂、制造人造皮肤等D.几丁质被酶催化分解后,可为某些生物提供能量和营养
解析 糖类是重要的能源物质,但不是都能为细胞的生命活动提供能量,如核糖和脱氧核糖参与构成核酸,而纤维素是植物细胞壁的成分之一,不能为细胞的生命活动提供能量,A项正确;纤维素的元素组成是C、H、O,而几丁质的元素组成还含有N,不能简写为(CH2O),B项错误;几丁质的用途广泛,如用于废水处理、制作食品添加剂、制造人造皮肤等,C项正确;几丁质是制取壳聚糖、氨基葡萄糖系列产品的重要原料,几丁质被酶催化分解后,可为某些生物提供能量和营养,D项正确。
3.(2023·广东统考)研究发现,脂肪的过度堆积会使脂肪组织中维生素D的浓度降低且活性减弱。低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的甲状旁腺激素(PTH)和钙含量升高,从而刺激脂肪生成,抑制脂肪分解,加剧肥胖。在肥胖人群中,维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高。下列说法错误的是( )A.维生素D和PTH都属于蛋白质类物质B.维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关C.在肥胖人群中,维生素D缺乏可能会引起糖尿病D.低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖
解析 维生素D是固醇类物质,A项错误;由题意可知,低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的PTH和钙含量升高,从而刺激脂肪生成,抑制脂肪分解,加剧肥胖,在这一过程中,维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关,因此,低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖,B、D两项正确;由题意可知,在肥胖人群中,维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高,故维生素D缺乏可能会引起糖尿病,C项正确。
考向二 围绕糖类和脂肪的相互转化,考查生命观念与社会责任4.(2023·山东德州监测)果糖广泛存在于水果及蜂蜜中,其甜度大于葡萄糖,近年来含高浓度果糖的果葡糖浆被广泛用于食品工业中。下图表示果糖和葡萄糖在肝脏细胞内的部分代谢途径,下列分析错误的是( )A.果糖、葡萄糖分子都以碳链为基本骨架B.血糖水平较低时,果糖可为肝细胞的生命活动提供能量C.过量摄入果糖或葡萄糖都会导致脂肪肝的发病率升高D.在细胞供能不足时,脂肪可以大量转化为葡萄糖和果糖
解析 果糖和葡萄糖是单糖,都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架,A项正确;据图可知,血糖水平较低时,果糖可分解为丙酮酸,然后再彻底氧化分解,为肝细胞的生命活动提供能量,B项正确;据图可知,过量摄入果糖或葡萄糖都会转化为甘油三酯,从而导致脂肪肝的发病率升高,C项正确;脂肪一般只在糖类代谢发生障碍引起供能不足时,才会分解供能,并且脂肪不能大量转化为糖类,D项错误。
5.图甲表示油菜种子成熟过程中各种有机物的变化情况(1表示可溶性糖、2表示淀粉、3表示含氮化合物、4表示脂肪)。图乙表示小麦种子成熟过程中蛋白质、葡萄糖、淀粉的含量和淀粉磷酸化酶(催化淀粉的生物合成)活性的变化。回答下列问题。
(1)油菜种子在成熟过程中,脂肪含量不断提高,而可溶性糖和淀粉含量不断下降,这说明 。 (2)图乙中曲线③表示 。在小麦种子成熟过程中,种子的干重将增加,从有机物来源和运输两个角度分析,原因是 。 (3)某种原因导致一油菜植株在开花期未完成受粉,自然情况下,该株油菜植株不能结果,这和 能产生生长素促进果实发育有关。
脂肪由糖类(或可溶性糖和淀粉)转化而来
叶片光合作用产生的有机物淀粉等不断运输到种子中并积累
解析 (1)根据图甲,油菜种子在成熟过程中,曲线1、2随时间延长不断下降,曲线4随时间延长不断上升;4表示脂肪,含量不断升高,1表示可溶性糖、2表示淀粉,含量不断下降,由此推测脂肪可能由糖类(或可溶性糖和淀粉)转化而来。(2)结合图乙,小麦开花后数日种子成熟,曲线②应表示小麦种子成熟过程中淀粉的含量变化,催化其合成的淀粉磷酸化酶的活性应用图乙中曲线③表示。在小麦种子成熟过程中,叶片光合作用产生的有机物淀粉等不断运输到种子中并积累,种子的干重将增加。(3)开花期由于某种原因导致花未完成受粉,自然情况下,不能形成受精卵,无法形成种子,由于发育中的种子能够产生生长素促进果实的发育,故自然情况下不能形成果实。
考点三 实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
糖类、脂肪和蛋白质检测的原理和过程(1)还原糖的检测
(2)脂肪的检测①检测原理:脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色。②检测步骤
教材深挖[必修1第18页“探究·实践”]为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质?
提示 斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同,只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液的大,故将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可得到双缩脲试剂B液。
链高考·前挂后连(1)检测生物组织中的还原糖实验,在待测液中先加NaOH溶液,再加CuSO4溶液。[2021·湖南卷]( )(2)NaOH与CuSO4配合使用在还原糖和蛋白质检测实验中作用不同。[2021·河北卷]( )(3)在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂,混匀后逐渐变成紫色。[2020·江苏卷]( )(4)在新鲜的梨汁中加入斐林试剂,混匀后在加热条件下由无色变成砖红色。[2020·江苏卷]( )
1.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
2.实验成功的三个关键点
考向 结合有机物的检测,考查科学探究能力(2024·山西太原模拟)下列关于食品安全问题的探究的实验设计,下列叙述正确的是( )
解析 脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,因此“色拉油”用苏丹Ⅲ染液后出现橘黄色,说明其含有脂肪,但不能说明其是否含有固醇,A项错误;双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应,B项错误;淀粉与碘液反应呈蓝色,因此“奶片”用碘液检测后出现蓝色,说明含有淀粉,但不能说明其不含蛋白质,C项错误;斐林试剂可与还原糖反应生成砖红色沉淀,因此“无糖”无色饮料用斐林试剂检测后出现砖红色,说明其含有还原糖,但不一定是葡萄糖,D项正确。
角度1 细胞中水和无机盐的功能1.(2022·湖北卷)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 自由水是化学反应的介质,故水是酶促反应的环境,A项正确;血液中的缓冲物质溶解在水中才能形成缓冲体系,B项正确;维生素D属于脂质,脂质通常都不溶于水,C项错误;水可作为反应物参与生物氧化过程,如光反应中水的光解,D项正确。
2.(2021·浙江卷)无机盐是生物体的组成成分,对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是( )A.Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中B. 对体液pH起着重要的调节作用C.血液中Ca2+含量过低,人体易出现肌肉抽搐D.适当补充I-,可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症
解析 Mg2+是叶绿素的主要成分,Mg2+存在于叶绿体的叶绿素中,A项错误; 可以中和体液中的酸性物质,对体液pH起着重要的调节作用,B项正确;哺乳动物血液中Ca2+含量过低,会出现肌肉抽搐,C项正确;I-是合成甲状腺激素所必需的,适当补充I-,可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症,D项正确。
角度2 细胞中糖类、脂质的种类和功能3.(2023·湖北卷)维生素D3可从牛奶、鱼肝油等食物中获取,也可在阳光下由皮肤中的7-脱氢胆固醇转化而来,活化维生素D3可促进小肠和肾小管等部位对钙的吸收。研究发现,肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化。下列叙述错误的是( )A.肾功能下降可导致机体出现骨质疏松B.适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育C.小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降D.肾功能障碍时,补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降
解析 肾脏合成和释放的羟化酶在维生素D3的活化过程中起重要作用,如果肾功能下降,羟化酶的活性可能受到影响,导致维生素D3无法充分活化,从而影响钙的吸收和骨骼健康,进而导致机体骨质疏松的发生,A项正确。户外活动可以使部分皮肤暴露于阳光中,刺激皮肤合成维生素D3,进而促进机体对钙的吸收和骨骼发育,适度的户外活动可以为机体提供维生素D3的来源,有助于维持骨骼健康,B项正确。小肠吸收钙减少不会导致细胞外液渗透压明显下降,细胞外液的渗透压主要受Na+、Cl-和蛋白质等溶质的影响,而与钙的吸收关系较小,C项错误。在肾功能障碍的情况下,即使补充维生素D3,由于肾脏功能受损,维生素D3的活化和钙的代谢依旧可能会受到影响,导致血钙浓度下降,而补充维生素D3并不能有效缓解这种情况,D项正确。
4.(2021·湖北卷)很久以前,勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术,这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是( )A.麦芽含有淀粉酶,不含麦芽糖B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
解析 麦芽糖属于植物特有的二糖,在麦芽中存在麦芽糖,A项错误;麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合而成的,B项错误;细菌的生长需要适宜温度,据图可知,该过程中需要在55~60 ℃条件下保温6 h左右,目的是利用麦芽中的淀粉酶分解淀粉,同时可抑制细菌的生长,避免杂菌污染,C项正确;由题图可知,麦芽中的淀粉酶在55~60 ℃时活性较高,比人的唾液淀粉酶的最适温度高,D项错误。
1.(必修1第16页“思考·讨论”)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,这是因为 。提示 玉米细胞干重和人体细胞干重的主要成分都是糖类、脂质和蛋白质等物质,这些物质含有C、H、O,蛋白质中还含有大量的N2.(必修1第22页正文)植物体缺Mg会影响光合作用的原因是 。 提示 光合作用的正常进行不能缺少叶绿素,而Mg是叶绿素的组成元素之一,缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍,进而影响光合作用
考点一 细胞中的元素和化合物、无机物
1.组成细胞的元素(1)明确生物界和无机自然界在元素种类和含量上的关系
(2)组成细胞的元素的来源、分类和存在形式
N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、B、Zn、M、Cu
2.组成细胞的化合物
3.细胞中的水(1)水的含量:生物体的含水量随着 的不同而有所差别。(2)归纳水的特性①水分子具有 ,是良好的溶剂。 ②水分子之间的 不断地断裂,又不断地形成,使水具有 性。③水具有较高的 ,水的温度相对不容易改变。
(3)细胞中水的存在形式和功能
(4)自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系
教材深挖[必修1第20页“问题探讨”延伸]某运动饮料的宣传用语为“解口渴,更解体渴”,其中的“解体渴”主要指 。 提示 该饮料中含有大量水和少量无机盐,能补充因剧烈运动而丧失的水分和无机盐
链高考·前挂后连(1)磷是组成藻类细胞的微量元素。[2021·天津卷]( )(2) 具有维持人血浆酸碱平衡的作用。[2020·浙江卷]( )(3)由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生。[2021·山东卷]( )(4)细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。[2021·全国乙卷]( )(5)与风干前相比,风干种子中结合水与自由水的比值大。[2018·全国Ⅱ卷]( )
1.归纳概括常考无机盐的功能
2.验证某种矿质元素的生理功能(1)实验设计①对照组:②实验组
(2)实验成功关键点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实验组用只缺X的培养液,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的目的是二次对照,使实验组前后对照,以增强说服力。
练思维·考教衔接1.GFAJ-1是一种杆状盐单胞菌科嗜极细菌,该细菌能在缺乏磷元素的环境中利用某剧毒化合物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(在元素周期表中,砷排在磷下方,两者属于同族,化学性质相似)。根据上述材料进行预测,最不可能成立的是 。 ①GFAJ-1细菌体内含量较多的六种元素是碳、氢、氧、氮、砷、硫②砷元素存在于GFAJ-1细菌细胞膜以及几丁质、核酸和ATP等物质中③砷对多数生物有毒是因为砷能够代替磷参与生化反应,制造混乱④该发现将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乃至外星球寻找生命的思路
2.[根据2022辽宁卷情境设计]有机化合物中具有不同的化学基团,它们对水的亲和力不同。易与水结合的基团称为亲水基团(如—NH2、—COOH、—OH),具有大量亲水基团的一些蛋白质、淀粉等分子易溶于水;难与水结合的基团称为疏水基团,如脂质分子中的碳氢链。脂质分子往往有很长的碳氢链,因难溶于水而聚集在一起。
(1)水分子容易与其他带电物质相结合的原因是 ,这使得水分子成为一个极性分子,带电荷的离子或分子都容易与水结合。 (2)相同质量的花生种子(含油脂多)和大豆种子(含蛋白质多),当它们含水量相同时,自由水含量较多的是 。若设法将种子的结合水去除,会导致细胞结构的破坏及生物活性的丧失,因为 。
水分子的空间结构及电子的不对称性
结合水是细胞结构的重要组成部分
考向一 根据化合物的元素组成,考查判断推理能力1.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。下列有关叙述错误的是( )A.核酸和蛋白质是含有氮元素的生物大分子B.在叶绿体中与光合作用有关的含氮物质不止一种C.施用氮肥过多会影响光合作用速率D.施用的氮肥提供植物生长所需的物质和能量
解析 施用氮肥的目的是给植物提供矿质元素,而不是提供能量,D项错误。
2.(2024·湖南衡阳开学考)下列有关组成细胞的元素的叙述,错误的是( )A.有活性的细胞中含量最多的元素是OB.抗体、酶的组成元素中一定含有C、H、O、NC.脂肪、磷脂和固醇在元素组成上完全相同D.纤维素、淀粉和核糖均由C、H、O构成
解析 细胞的鲜重中元素含量由多到少分别是O、 C、H、N,有活性的细胞中含量最多的元素是O,A项正确;抗体的化学本质为蛋白质,酶的化学本质为蛋白质或RNA,两者组成元素中一定含有C、H、O、N,B项正确;脂肪和固醇的组成元素为C、H、O,磷脂除了含有C、H、O,还含有P甚至N,C项错误;纤维素、淀粉和核糖均属于糖类,均由C、H、O构成,D项正确。
考向二 围绕水和无机盐的功能,考查生命观念3.(2024·广东模拟)水和无机盐是组成细胞的重要化合物。下列有关叙述错误的是( )A.由于氢键的存在,水具有较高的比热容,有利于维持生命系统的稳定性B.无机盐溶于水才能被吸收,体现了水是细胞内良好的溶剂,且细胞内无机盐浓度的高低会影响细胞对水分的吸收C.失去流动性和溶解性的水,可以成为生物体细胞结构的组成部分D.种子萌发时细胞内结合水与自由水的比值比休眠时高
解析 由于氢键的存在,水具有较高的比热容,使水的温度相对不容易发生改变,有利于维持生命系统的稳定性,A项正确;无机盐溶于水才能被吸收,体现了水是细胞内良好的溶剂,且细胞内无机盐浓度的高低会影响细胞对水分的吸收,B项正确;细胞内的水与蛋白质、多糖等物质结合后,会失去流动性和溶解性,以结合水的形式成为生物体细胞结构的组成部分,C项正确;种子萌发时细胞代谢旺盛,细胞中自由水含量增多,此时细胞内结合水与自由水的比值比休眠时低,D项错误。
4.(2024·安徽亳州模拟)无机盐是动物体不可缺少的营养物质,下列叙述错误的是( )A.无机盐是构成细胞内某些重要化合物的组成成分,如Fe2+参与血浆蛋白的组成B.人体内环境稳态的维持离不开Na+、Cl-、 等无机盐离子的参与C.急性腹泻患者输入含特定无机盐的生理盐水可能恢复机体的水盐平衡D.神经细胞内、外的Na+和K+浓度的稳定有利于维持其正常的兴奋性
解析 无机盐是构成细胞内某些重要化合物的组成成分,如Fe2+参与血红蛋白的组成,A项错误。
考点二 细胞中的糖类和脂质
C、H、O,还含有P甚至N
3.细胞中糖类与脂质的关系
链高考·前挂后连(1)纤维素不能被人体吸收利用。[2021·重庆卷]( )(2)磷脂水解的终产物为甘油和脂肪酸。[2020·海南卷]( )(3)维生素D是构成骨骼的主要成分,缺乏维生素D会影响骨骼发育。[2020·海南卷]( )
教材深挖[必修1第24页图2-3]淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖,为什么它们在化学性质上有很大差别?
提示 虽然三种多糖的基本单位都是葡萄糖,但是葡萄糖的数量、连接方式等不同,因此,它们具有不同的化学性质。
1.有关糖类、脂质的五个易错点
2.种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化
种子形成时,光合作用产物的输入导致其干重增加。种子萌发时,吸收水分导致其鲜重增加,非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少,油料作物种子萌发初期干重有所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素),然后再减少。
3.多糖的“水解”与“氧化分解”
多糖和二糖水解的终产物是其单体,如淀粉水解的终产物是葡萄糖,蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖;多糖氧化分解的终产物是CO2和H2O。
练思维·考教衔接1.[根据2023北京卷情境设计]运动强度越低,骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时,骨骼肌消耗的糖类和脂质的相对量。可知当运动强度较低时,主要利用 供能;当中等强度运动时,主要供能物质是 ,其次是 ;当高强度运动时,主要利用 供能。
2.呼吸熵是物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值,糖类的呼吸熵等于1,而脂肪的呼吸熵却小于1,请从糖类和脂肪的元素组成方面分析原因。
提示 脂肪分子中O的含量远远少于糖类,而H的含量却比糖类多,因此等质量的脂肪与糖类相比,脂肪氧化分解时消耗的O2多于产生的CO2
考向一 围绕糖类、脂质的种类及功能,考查生命观念1.(2024·山西联考)我国最早只有饴、饧等字,糯米为其原料之一,稀的叫饴,干的叫饧。在六朝时才出现“糖”字,此“糖”是指食糖,泛指一切具有甜味的糖类,如葡萄糖、麦芽糖及蔗糖。下列关于细胞中糖类物质的叙述,正确的是( )A.组成糖类物质的必需元素是C、H、O、N,其中C属于最基本元素B.葡萄糖为单糖,麦芽糖和蔗糖为二糖,均能与斐林试剂反应呈砖红色C.葡萄糖被称为“生命燃料”,在糯米细胞中经脱水缩合后可形成糖原和淀粉D.糯米细胞含有的纤维素能促进人体肠胃消化,被称为人类的“第七类营养素”
解析 糖类的元素组成一般是C、H、O,A项错误;蔗糖是非还原糖,不能与斐林试剂反应呈砖红色,B项错误;糖原是动物细胞特有的多糖,葡萄糖在糯米细胞中经脱水缩合后不可形成糖原,C项错误;纤维素不能被人体消化吸收,但能促进肠道蠕动、吸附有害物质,被称为人类的“第七类营养素”,D项正确。
2.(2024·广东梅州月考)几丁质是广泛存在于自然界的一种多糖类物质,主要来源为甲壳类动物、昆虫的外骨骼以及某些真菌的细胞壁等。下列有关叙述错误的是( )A.糖类是重要的能源物质,但不是都能为细胞的生命活动提供能量B.纤维素、几丁质的组成元素相同,均可以简写为(CH2O)C.几丁质用途广泛,如用于废水处理、制作食品添加剂、制造人造皮肤等D.几丁质被酶催化分解后,可为某些生物提供能量和营养
解析 糖类是重要的能源物质,但不是都能为细胞的生命活动提供能量,如核糖和脱氧核糖参与构成核酸,而纤维素是植物细胞壁的成分之一,不能为细胞的生命活动提供能量,A项正确;纤维素的元素组成是C、H、O,而几丁质的元素组成还含有N,不能简写为(CH2O),B项错误;几丁质的用途广泛,如用于废水处理、制作食品添加剂、制造人造皮肤等,C项正确;几丁质是制取壳聚糖、氨基葡萄糖系列产品的重要原料,几丁质被酶催化分解后,可为某些生物提供能量和营养,D项正确。
3.(2023·广东统考)研究发现,脂肪的过度堆积会使脂肪组织中维生素D的浓度降低且活性减弱。低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的甲状旁腺激素(PTH)和钙含量升高,从而刺激脂肪生成,抑制脂肪分解,加剧肥胖。在肥胖人群中,维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高。下列说法错误的是( )A.维生素D和PTH都属于蛋白质类物质B.维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关C.在肥胖人群中,维生素D缺乏可能会引起糖尿病D.低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖
解析 维生素D是固醇类物质,A项错误;由题意可知,低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的PTH和钙含量升高,从而刺激脂肪生成,抑制脂肪分解,加剧肥胖,在这一过程中,维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关,因此,低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖,B、D两项正确;由题意可知,在肥胖人群中,维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高,故维生素D缺乏可能会引起糖尿病,C项正确。
考向二 围绕糖类和脂肪的相互转化,考查生命观念与社会责任4.(2023·山东德州监测)果糖广泛存在于水果及蜂蜜中,其甜度大于葡萄糖,近年来含高浓度果糖的果葡糖浆被广泛用于食品工业中。下图表示果糖和葡萄糖在肝脏细胞内的部分代谢途径,下列分析错误的是( )A.果糖、葡萄糖分子都以碳链为基本骨架B.血糖水平较低时,果糖可为肝细胞的生命活动提供能量C.过量摄入果糖或葡萄糖都会导致脂肪肝的发病率升高D.在细胞供能不足时,脂肪可以大量转化为葡萄糖和果糖
解析 果糖和葡萄糖是单糖,都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架,A项正确;据图可知,血糖水平较低时,果糖可分解为丙酮酸,然后再彻底氧化分解,为肝细胞的生命活动提供能量,B项正确;据图可知,过量摄入果糖或葡萄糖都会转化为甘油三酯,从而导致脂肪肝的发病率升高,C项正确;脂肪一般只在糖类代谢发生障碍引起供能不足时,才会分解供能,并且脂肪不能大量转化为糖类,D项错误。
5.图甲表示油菜种子成熟过程中各种有机物的变化情况(1表示可溶性糖、2表示淀粉、3表示含氮化合物、4表示脂肪)。图乙表示小麦种子成熟过程中蛋白质、葡萄糖、淀粉的含量和淀粉磷酸化酶(催化淀粉的生物合成)活性的变化。回答下列问题。
(1)油菜种子在成熟过程中,脂肪含量不断提高,而可溶性糖和淀粉含量不断下降,这说明 。 (2)图乙中曲线③表示 。在小麦种子成熟过程中,种子的干重将增加,从有机物来源和运输两个角度分析,原因是 。 (3)某种原因导致一油菜植株在开花期未完成受粉,自然情况下,该株油菜植株不能结果,这和 能产生生长素促进果实发育有关。
脂肪由糖类(或可溶性糖和淀粉)转化而来
叶片光合作用产生的有机物淀粉等不断运输到种子中并积累
解析 (1)根据图甲,油菜种子在成熟过程中,曲线1、2随时间延长不断下降,曲线4随时间延长不断上升;4表示脂肪,含量不断升高,1表示可溶性糖、2表示淀粉,含量不断下降,由此推测脂肪可能由糖类(或可溶性糖和淀粉)转化而来。(2)结合图乙,小麦开花后数日种子成熟,曲线②应表示小麦种子成熟过程中淀粉的含量变化,催化其合成的淀粉磷酸化酶的活性应用图乙中曲线③表示。在小麦种子成熟过程中,叶片光合作用产生的有机物淀粉等不断运输到种子中并积累,种子的干重将增加。(3)开花期由于某种原因导致花未完成受粉,自然情况下,不能形成受精卵,无法形成种子,由于发育中的种子能够产生生长素促进果实的发育,故自然情况下不能形成果实。
考点三 实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
糖类、脂肪和蛋白质检测的原理和过程(1)还原糖的检测
(2)脂肪的检测①检测原理:脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色。②检测步骤
教材深挖[必修1第18页“探究·实践”]为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质?
提示 斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同,只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液的大,故将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可得到双缩脲试剂B液。
链高考·前挂后连(1)检测生物组织中的还原糖实验,在待测液中先加NaOH溶液,再加CuSO4溶液。[2021·湖南卷]( )(2)NaOH与CuSO4配合使用在还原糖和蛋白质检测实验中作用不同。[2021·河北卷]( )(3)在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂,混匀后逐渐变成紫色。[2020·江苏卷]( )(4)在新鲜的梨汁中加入斐林试剂,混匀后在加热条件下由无色变成砖红色。[2020·江苏卷]( )
1.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
2.实验成功的三个关键点
考向 结合有机物的检测,考查科学探究能力(2024·山西太原模拟)下列关于食品安全问题的探究的实验设计,下列叙述正确的是( )
解析 脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,因此“色拉油”用苏丹Ⅲ染液后出现橘黄色,说明其含有脂肪,但不能说明其是否含有固醇,A项错误;双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应,B项错误;淀粉与碘液反应呈蓝色,因此“奶片”用碘液检测后出现蓝色,说明含有淀粉,但不能说明其不含蛋白质,C项错误;斐林试剂可与还原糖反应生成砖红色沉淀,因此“无糖”无色饮料用斐林试剂检测后出现砖红色,说明其含有还原糖,但不一定是葡萄糖,D项正确。
角度1 细胞中水和无机盐的功能1.(2022·湖北卷)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 自由水是化学反应的介质,故水是酶促反应的环境,A项正确;血液中的缓冲物质溶解在水中才能形成缓冲体系,B项正确;维生素D属于脂质,脂质通常都不溶于水,C项错误;水可作为反应物参与生物氧化过程,如光反应中水的光解,D项正确。
2.(2021·浙江卷)无机盐是生物体的组成成分,对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是( )A.Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中B. 对体液pH起着重要的调节作用C.血液中Ca2+含量过低,人体易出现肌肉抽搐D.适当补充I-,可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症
解析 Mg2+是叶绿素的主要成分,Mg2+存在于叶绿体的叶绿素中,A项错误; 可以中和体液中的酸性物质,对体液pH起着重要的调节作用,B项正确;哺乳动物血液中Ca2+含量过低,会出现肌肉抽搐,C项正确;I-是合成甲状腺激素所必需的,适当补充I-,可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症,D项正确。
角度2 细胞中糖类、脂质的种类和功能3.(2023·湖北卷)维生素D3可从牛奶、鱼肝油等食物中获取,也可在阳光下由皮肤中的7-脱氢胆固醇转化而来,活化维生素D3可促进小肠和肾小管等部位对钙的吸收。研究发现,肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化。下列叙述错误的是( )A.肾功能下降可导致机体出现骨质疏松B.适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育C.小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降D.肾功能障碍时,补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降
解析 肾脏合成和释放的羟化酶在维生素D3的活化过程中起重要作用,如果肾功能下降,羟化酶的活性可能受到影响,导致维生素D3无法充分活化,从而影响钙的吸收和骨骼健康,进而导致机体骨质疏松的发生,A项正确。户外活动可以使部分皮肤暴露于阳光中,刺激皮肤合成维生素D3,进而促进机体对钙的吸收和骨骼发育,适度的户外活动可以为机体提供维生素D3的来源,有助于维持骨骼健康,B项正确。小肠吸收钙减少不会导致细胞外液渗透压明显下降,细胞外液的渗透压主要受Na+、Cl-和蛋白质等溶质的影响,而与钙的吸收关系较小,C项错误。在肾功能障碍的情况下,即使补充维生素D3,由于肾脏功能受损,维生素D3的活化和钙的代谢依旧可能会受到影响,导致血钙浓度下降,而补充维生素D3并不能有效缓解这种情况,D项正确。
4.(2021·湖北卷)很久以前,勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术,这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是( )A.麦芽含有淀粉酶,不含麦芽糖B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成C.55~60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
解析 麦芽糖属于植物特有的二糖,在麦芽中存在麦芽糖,A项错误;麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合而成的,B项错误;细菌的生长需要适宜温度,据图可知,该过程中需要在55~60 ℃条件下保温6 h左右,目的是利用麦芽中的淀粉酶分解淀粉,同时可抑制细菌的生长,避免杂菌污染,C项正确;由题图可知,麦芽中的淀粉酶在55~60 ℃时活性较高,比人的唾液淀粉酶的最适温度高,D项错误。
1.(必修1第16页“思考·讨论”)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,这是因为 。提示 玉米细胞干重和人体细胞干重的主要成分都是糖类、脂质和蛋白质等物质,这些物质含有C、H、O,蛋白质中还含有大量的N2.(必修1第22页正文)植物体缺Mg会影响光合作用的原因是 。 提示 光合作用的正常进行不能缺少叶绿素,而Mg是叶绿素的组成元素之一,缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍,进而影响光合作用
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