2020版高考生物新设计大一轮中图版讲义：第一单元有机体中的细胞第2讲

第2讲　细胞中的元素和化合物　细胞中的无机物考纲考情——知考向核心素养——提考能最新考纲1.水和无机盐的作用(Ⅰ)2.实验：检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质生命观念水和无机盐的存在形式与功能相适应近三年考情2018·全国卷Ⅰ(3)、2018·全国卷Ⅰ(1，4)、2018·全国卷Ⅲ(3)、2017全国卷Ⅰ(2，31)、2017·全国卷Ⅲ(4)科学思维比较与分类、图表信息的图文转换能力和判断能力科学探究探究植物生长必需无机盐的作用，检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质考点一　细胞中的元素和化合物、无机物1.细胞中的元素(1)元素的来源、分类和存在形式(2)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系2.细胞中的化合物正确区分鲜重、干重的元素和化合物的含量　　　3.细胞中的无机物(1)细胞中的水①细胞中水的存在形成和功能②自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系(2)细胞中的无机盐小麦幼苗的正常生长需要多种无机盐，你如何设计实验证明某种无机盐“A”是否为幼苗生长所必需的？请写出实验思路，并指出对照组设置方法及作用。提示　实验思路如下：说明　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A)与实验后(有A)之间的自身对照，甲组使用完全培养液，乙组实验前缺A，此时乙组为实验组，甲组为空白对照组；与乙组实验前相比，乙组实验后加A能正常生长，则乙组实验后又为实验组。教材高考1.真题重组　判断正误(1)在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO(2018·全国卷Ⅰ，3A)(　　)(2)蛋白质结合Mg2＋形成的血红蛋白参与O2运输(2018·全国卷Ⅱ，1C)(　　)(3)构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收(2016·全国卷Ⅱ，4B)(　　)(4)饮水增加导致尿生成增加，有利于维持细胞外液渗透压相对恒定(2016·全国卷Ⅲ，3D)(　　)(5)同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同(2014·海南卷，5D)(　　)提示　(1)×　植物只能利用NO和NH离子，而不能直接利用N2。(2)×　血红蛋白中含有Fe2＋。(3)√　(4)√(5)×　萌发种子含水量高，而休眠种子含水量低。2.深挖教材(中图版必修1 P12图示改编)下图A是组成人体细胞的主要元素及其比例，B是细胞中几种化合物的含量。请据图思考下列问题：(1)由图A可以看出，氧元素在细胞鲜重中所占比例最大，为什么不是最基本元素？提示　组成生物的大分子都是以碳链为骨架的，而不是由氧原子构成的，所以碳是最基本元素。(2)若按细胞干重和细胞鲜重计，图B中的②分别是什么？提示　蛋白质、水。　巧借细胞中的元素与化合物，考查推理判断能力1.(2019·云南师大附中摸底考试)下列关于细胞中化学元素的叙述，正确的是(　　)A.细胞中某种元素的作用在其缺乏时能被其他元素替代B.细胞中的糖类和脂质都不含有磷元素、氮元素C.主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定D.细胞中的微量元素因含量极少而对细胞的结构和功能作用小解析　细胞中每一种元素的作用都不能被其他元素替代，A错误；细胞中脂质有些含有磷元素、氮元素，如磷脂，B错误；主动运输机制可逆浓度吸收所需营养物质，有助于维持细胞内元素组成的相对稳定，C正确；组成细胞的微量元素的含量极少，但其作用不可缺少，如缺乏则可能会导致相应的疾病，D错误。答案　C2.(2019·甘肃兰州西北师大附中联考)下列有关说法错误的是(　　)A.若右图表示的是活细胞中四种基本元素含量，则同等质量的大豆和花生中，大豆中含有的④比花生多B.若上图表示的是活细胞中四种化合物的含量，则性激素的化学本质不属于①C.若上图表示的是活细胞中四种化合物的含量，则晒干的小麦种子胚细胞中含量最多的有机物是①D.若上图表示的是活细胞中的四种基本元素含量，则地壳和活细胞中含量最多的元素都是②，由此说明生物界与非生物界具有统一性解析　若题图表示的是活细胞中四种基本元素含量，则④表示N，同等质量的大豆和花生中，大豆含有的氮元素比花生多，A正确；若题图表示的是活细胞中四种化合物的含量，则①表示蛋白质，而性激素的本质是脂质，B正确；若题图表示的是活细胞中四种化合物的含量，则①表示蛋白质，晒干的小麦种子胚细胞中含量最多的有机物是蛋白质，C正确；生物界与非生物界具有统一性是指组成细胞的元素都能在自然界中找到，没有细胞特有的元素，D错误。答案　D　围绕细胞中的水、无机盐，考查生命观念3.(2018·全国卷Ⅱ，4)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(　　)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，细胞呼吸强度降低，有机物消耗减慢，A正确、C错误；风干种子中自由水含量减少，其上微生物不易生长繁殖，B正确；风干种子中自由水含量减少，其结合水与自由水的比值较风干前大，D正确。答案　C4.(2018·郑州一测)下图为对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析有关说法正确的是(　　)A.①和②均能够萌发形成幼苗B.③在生物体内主要以化合物的形式存在C.④和⑤是同一种物质，但是在细胞中存在形式和含量不同D.点燃后产生的CO2中的C全部来自种子中的糖类解析　种子晒干过程丢失的是自由水，细胞仍有活性，而烘干过程失去的是结合水，因此①能萌发，②不能萌发，A错误；③为种子中的无机盐，主要以离子形式存在，B错误；④为自由水，⑤为结合水，前者在细胞中以游离形式存在，后者与细胞内的其他物质结合，二者在细胞中的含量也不同，C正确；种子中除糖类外还有其他有机物，因此产生的CO2中的C也可能来自其他有机物，D错误。答案　C衍射法归纳细胞中的水　　　考点二　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＋班氏试剂砖红色沉淀。②淀粉＋碘液―→蓝色。(2)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)检测步骤提醒　(1)鉴定非还原糖(如蔗糖)时：如果与班氏试剂混合，水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。(2)脂肪鉴定现象观察①若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜。②若要通过观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜。(3)蛋白质鉴定①若用大豆作材料，必须提前浸泡。②若用蛋清液作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗。1.下图是检测还原糖的实验(1)如下图示的处理，2 min后试管内将呈现何种颜色？试加以分析说明。(2)向某试管内无色液体中加入班氏试剂，经加热若出现砖红色沉淀，则表明试管内含有葡萄糖，对吗？提示　(1)应为蓝色(班氏试剂的颜色，因未经水浴加热，只有将试管置于50～65 ℃温水中，经水浴加热后，方可呈现“砖红色沉淀”)。(2)不对。只能证明含有“还原糖”，但不能具体证明是哪种还原糖。2.下图为某种物质鉴定方案，请推测：(1)图示的实验方案用于鉴定何类物质？其中“某试剂”是什么？A液、B液分别指什么？提示　蛋白质及多肽化合物；双缩脲试剂；A为0.1 g/mL NaOH溶液；B为0.01 g/mL CuSO4溶液。(2)若溶液中果真有被检测的物质，则右侧试管“摇匀后”变成何种颜色？若在加入“某试剂”前，先向该试管内加入被测物质的“水解酶”，然后再继续图示操作，是否还可能呈现颜色反应？为什么？提示　紫色。是。若被检测物质为蛋白质，当加入蛋白酶(化学本质是蛋白质)后其水解产物为“肽”类，因为蛋白酶的化学成分是蛋白质仍可与双缩脲试剂产生颜色反应(呈紫色)。　结合糖类、脂肪与蛋白质的检测，考查科学探究能力(2019·广州市普通高中综合测试)为研究大豆种子在黑暗条件下萌发和生长过程中总糖和蛋白质的相互关系，研究人员进行了相关实验，请回答：(1)研究人员首先进行了大豆种子在黑暗条件下萌发和生长过程中蛋白质含量变化的预实验。请完善实验原理、实验步骤。①实验原理：____________________________________________________。②实验步骤：a.将3份等量大豆种子分别培养1、5、9天后取出，各加入适量蒸馏水，研碎、提取、定容后离心得到蛋白质制备液；b.取3支试管，__________________________________________________；c.____________________________，观察颜色变化。③实验结果：1、2、3号试管中颜色依次加深。(2)进一步定量测定总糖和蛋白质含量，结果如图，对图中结果的合理解释是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)本实验测定的是种子萌发和生长过程中蛋白质含量的变化，常用双缩脲试剂对蛋白质进行鉴定，通过颜色的深浅判断蛋白质含量的高低。a步骤制备的是萌发不同天数的大豆种子的蛋白质制备液，则b步骤的3支试管中应分别加入等量的培养1、5、9天的大豆种子蛋白质制备液，3支试管中加入等量的双缩脲试剂，观察颜色变化。(2)大豆种子萌发和生长时需要产生更多的蛋白质参与各项生命活动，在黑暗条件下萌发后不能进行光合作用，与此同时，需要消耗糖类提供能量和用于生成某些氨基酸(等非糖物质)，糖类的含量随着培养天数的增加而减少，蛋白质的含量随着培养天数的增加而增加。答案　(1)①蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。一定范围内，蛋白质含量越高，颜色越深②b.分别编号1、2、3，依次分别加入等量(2 mL)培养1、5、9天的大豆种子蛋白质制备液c.分别往3支试管中加入等量(1 mL)双缩脲试剂A液，摇匀，再分别注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀(2)大豆种子萌发和生长时需要产生更多的蛋白质参与各项生命活动，在黑暗条件下萌发后不能进行光合作用，与此同时，需要消耗糖类提供能量和用于生成某些氨基酸(等非糖物质)，因此蛋白质含量上升而总糖含量下降1.区分班氏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——脂肪检测。(3)唯一使用酒精——脂肪的鉴定，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。3.实验中的三个注意点(1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的颜色变化。(2)脂肪鉴定的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液易溶于酒精。(3)物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，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。澄清易错易混·强化科学思维[易错易混]易错点1　生物体内含量很少的元素并非都是微量元素点拨　微量元素是生物体内含量很少却又不可缺少的元素。生物体内有一些含量很少，且对生物体而言不是必需的元素，这些元素不属于微量元素，如铅、银、金等重金属离子。易错点2　种子晾晒和烘烤过程中丧失的水不同点拨　种子晾晒过程中，丧失的主要是自由水，此时细胞仍具有活力，种子烘烤过程中可导致结合水丧失，此时种子丧失活性。易错点3　班氏试剂本身并非无色点拨　班氏试剂实际上是新配制的Cu(OH)2，呈浅蓝色，不是无色，故非还原糖(蔗糖)＋班氏试剂水浴加热后的现象不是无色。[深度纠错]1.(2019·北京丰台模拟)下列有关细胞的物质组成和结构的叙述，正确的是(　　)A.铁是人体内的大量元素，严重缺铁病人可能会出现乳酸中毒B.能进行质壁分离的细胞中观察不到同源染色体联会现象C.真核细胞的细胞器中一定含有磷脂，但不一定含有核酸D.溶酶体只存在于衰老的细胞中，其内含有大量水解酶解析　铁属于微量元素，是构成血红蛋白的重要成分，缺铁会导致红细胞运输氧气的量减少，严重缺铁会导致乳酸中毒，A错误；能进行质壁分离的细胞为高度分化的成熟植物细胞，高度分化的细胞不能进行细胞分裂，因此观察不到同源染色体联会现象，B正确；核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，但核糖体没有膜结构，不含有磷脂，内质网、高尔基体等细胞器具有膜结构，含有磷脂，但不含有核酸，C错误；正常细胞和衰老细胞中均含有溶酶体，D错误。答案　B2.(2019·海南省考前压轴卷)细胞中的元素和化合物是细胞生命活动的物质基础。下列相关叙述中正确的是(　　)A.种子在晒干过程中失去了大量的结合水，所以种子的代谢强度降低B.植物细胞中的主要储能物质和直接供能物质分别是淀粉和ATPC.某有机物分子的元素组成是C、H、O、N、P、S，则该有机物是核酸D.磷脂、脂肪的组成元素和核苷酸的组成元素相同解析　种子在晒干的过程中失去的是自由水，A错误；植物细胞中的主要储能物质是淀粉，直接供能物质是ATP，B正确；核酸的组成元素是C、H、O、N、P，不含S元素，C错误；脂肪的组成元素是C、H、O，但磷脂和核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，D错误。答案　B