2020版新一线高考生物（苏教版）一轮复习教学案：必修1第1单元第1讲　组成细胞的元素和无机化合物

第1讲　组成细胞的元素和无机化合物

[考纲展示]　水和无机盐的作用(Ⅰ)

考点一| 组成细胞的元素和化合物

1．组成细胞的元素

2．组成细胞的化合物

(1)上图中①表示水，②表示蛋白质，③表示脂质，④表示糖类和核酸，⑤表示无机盐。

(2)化合物的种类(填序号)：

(3)化合物的含量(填序号)：

[判断与表述]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1) 在人体活细胞中氢原子的数目最多。(√)

(2)细胞中的一种元素的作用能被其他元素替代。(×)

提示：细胞中每种元素的作用是不相同的。

(3)细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要。(×)

提示：微量元素对维持生命活动是不可缺少的。

(4)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。(×)

提示：生物界和非生物界的元素组成种类相同，含量差别很大。

(5)Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等是组成细胞的微量元素。(×)

提示：Ca、Mg是组成细胞的大量元素。

2．据图思考(规范表述)

(1)组成人体细胞的主要元素是C、H、O、N、P、S。

(2)占细胞鲜重最多的元素是O，占细胞干重最多的元素是C，原因是占细胞鲜重最多的化合物是水，水中含量最多的元素是O；占细胞干重最多的化合物是蛋白质，蛋白质中含量最多的元素是C。

1．从元素看生物间的关系

(1)组成不同生物的化学元素种类基本相同，但各种元素的含量相差较大，如人与玉米、人与大肠杆菌。

(2)同一生物体内的不同元素的含量也不相同，如人体甲状腺细胞内含I较多，红细胞内则含Fe较多。

2．从元素看生物界与非生物界的关系

原因：组成生物体的元素是从自然界中有选择地吸收的。

3．元素的组成分析及应用

(1)据特征元素推测化合物的种类：

(2)利用同位素示踪法通过标记特殊物质中的标志性元素，研究该物质在生物体内的合成运输等生理作用。

(3)从化合物的元素组成分析代谢产物：糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，其代谢产物中还含有尿素。

(4)从化合物的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少：脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪彻底氧化分解时所消耗的O2比糖类多，释放的能量也多于糖类。

◎考法1　考查组成细胞和生物体的化学元素

1．下列有关组成生物体化学元素的叙述，正确的是(　　)

A．微量元素在生物体内含量很少，所以人体不存在微量元素缺乏症

B．每种大量元素在不同的生物体内的含量都是相同的

C．组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类

D．组成生物体的大量元素中，碳元素是最基本的元素，在细胞鲜重中含量总是最多的

C　[微量元素在生物体内含量很少，却是维持正常生命活动不可缺少的，若缺乏，则会出现微量元素缺乏症，如缺锌、缺碘都会出现相应的病症。每种元素在不同的生物体内的含量是不相同的，如氧元素在玉米和人的细胞中占细胞干重的质量分数分别为44.43%和14.62%。生物体内的碳元素是最基本的元素，但在细胞鲜重中，氧元素的含量是最多的。]

2．(2019·湖北重点中学联考)下列关于组成生物体的化学元素的叙述正确的是(　　)

A．占细胞鲜重百分比最多的元素是C

B．组成DNA、磷脂分子的元素种类相同

C．非生物界与生物界的元素种类相同

D．组成生物体的化学元素多以离子形式存在

B　[占细胞鲜重百分比最多的元素是O，A项错误；组成DNA、磷脂分子的元素都是C、H、O、N、P，种类相同，B项正确；组成生物界的元素种类在非生物界中都能找到，但非生物界与生物界的元素种类存在差异，C项错误；组成生物体的化学元素多以化合物的形式存在，D项错误。]

◎考法2　考查细胞内化合物的组成元素

[解题指导]  三法判断化合物的种类

1．元素组成分析法

2．特征元素提示法

3．代谢产物推理法

3．如图①～⑤表示不同化学元素所组成的化合物，以下说法正确的是(　　)

A．若⑥主要在人体肝脏和肌肉内合成，则③只存在于动物细胞中

B．若图中⑤为免疫活性物质，则①→⑤过程发生在内质网中

C．若④存在于皮下和内脏器官周围等部位，则④这类物质只存在于动物细胞中

D．若②是细胞膜的主要成分，则不具有物种的特异性

D　[若⑥主要在人体肝脏和肌肉内合成，则⑥分别是肝糖原和肌糖原，而③葡萄糖不仅存在于动物细胞中还存在于植物细胞中，A错误；如果⑤为免疫活性物质，则⑤的化学本质是蛋白质，①为氨基酸，①→⑤过程表示氨基酸的脱水缩合反应，发生在核糖体上，B错误；若④存在于皮下和内脏器官周围等部位，则④是脂肪，植物细胞如花生种子的细胞中也有脂肪，C错误；若②是细胞膜主要成分，②是磷脂分子，没有物种的特异性，D正确。]

4．下列关于细胞中化合物的元素组成说法错误的是  (　　)

A．组成叶绿素、血红蛋白特有的元素分别是Mg、Fe，其中Fe为微量元素

B．P是构成生物膜必不可少的元素

C．胰岛素、抗体、脂肪的合成过程中需要供给氮源

D．在细菌的组成成分中，P元素存在于DNA、RNA及磷脂等分子中

C　[Mg参与叶绿素的合成，Fe参与血红蛋白的合成，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo；生物膜的主要组成成分是蛋白质和磷脂，磷脂的组成元素是C、H、O、N、P，因此P是构成生物膜必不可少的元素；脂肪的组成元素是C、H、O，合成过程中不需要供给氮源；DNA、RNA、磷脂分子中都含有P元素。]

考点二| 水和无机盐的作用

1．细胞中的水

(1)细胞中水的存在形式和功能

(2)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系

2．无机盐的存在形式及功能(巧记一、一、二)

[判断与表述]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态。(×)

提示：贮藏中的种子，自由水与结合水的比值很低，代谢很弱，以保持休眠状态，并非不含水分。

(2)植物根系通过主动运输吸收无机盐离子需要ATP。(√)

(3)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。(×)

提示：细胞中的无机盐大多数以离子形式存在。

(4)植物缺Mg引起光反应和暗反应强度均减弱。(√)

(5)在动物体内，Na＋主要维持细胞内液的渗透压，K＋主要维持细胞外液的渗透压。(×)

提示：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。

2．思考回答(规范表述)

(1)为什么植物缺少N、Mg、P会影响植物的光合作用？

提示：N、Mg是组成叶绿素的成分，N、P是组成叶绿体类囊体膜和ATP的成分，N也是组成光合酶的成分，因此植物缺少N、Mg、P会影响植物的光合作用。

(2)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，并根据实验结果作出判断。

提示：对照组将小麦幼苗培养在完全培养液中，小麦幼苗正常生长；实验组将小麦幼苗培养在缺A的完全培养液中，若小麦幼苗正常生长，说明无机盐A不是幼苗生长所必需的无机盐，若小麦幼苗不正常生长，加入无机盐A后又恢复正常生长，说明无机盐A是小麦幼苗生长所必需的无机盐。

1．细胞中的水

(1)影响细胞含水量的因素

①生物种类：如水生生物含水量>陆生生物含水量。

②生长发育阶段：如幼儿>成年，幼嫩部分>成熟部分。

③组织器官种类与代谢程度：如牙齿<骨骼<血液；衰老细胞自由水含量降低。

(2)水的含量与代谢及抗逆性的关系

(结合水不易结冰和蒸腾，从而使植物抗寒性增强)

(3)在生产实际中的应用

2.细胞中的无机盐

(1)存在形式

细胞中的无机盐大多以离子形式存在，如Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Cl－、HCO、SO等。

(2)生理功能

◎考法1　考查水的存在形式、作用及与代谢的关系

1．(2018·临沂期中)关于生物体中水的叙述，错误的是(　　)

A．水绵进行光合作用释放的氧气来自H2O

B．酵母菌进行有氧呼吸和酒精发酵均有H2O参与反应

C．氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自氨基和羧基

D．液泡中无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水

B　[酵母菌进行酒精发酵(无氧呼吸)的过程中没有H2O参与反应。]

2．下列有关水与生命活动的说法不正确的是(　　)

A．细胞发生癌变其自由水含量较正常的细胞低

B．正在萌发的种子中结合水与自由水的比值下降

C．在线粒体和核糖体中进行的化学反应有水生成

D．自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化

A　[癌细胞能够无限增殖，细胞内代谢比正常细胞旺盛，因此自由水含量较正常细胞高；正在萌发的种子，代谢旺盛，自由水含量较高，此时结合水与自由水的比值下降；有氧呼吸第三阶段产生水，蛋白质的脱水缩合也会产生水，对应的细胞器分别是线粒体和核糖体；自由水和结合水在一定条件下可以相互转化。]

[方法规律]  衍射法归纳细胞中的水

◎考法2　考查无机盐的作用及其实验探究

[解题指导]  探究无机盐对植物生长的作用

1．无机盐吸收的主要方式：主动运输。

2．无机盐生理功能的验证

(1)对照组

植物＋完全培养液→正常生长

(2)实验组

3．下列关于无机盐在生物体中功能的叙述，错误的是(　　)

A．镁是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素

B．人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能

C．人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状

D．在探究小麦生长发育需要Mg2＋的实验中必须设置对照实验

A　[镁是构成叶绿素的元素之一。人体缺铁会影响血红蛋白的合成，从而影响氧的运输，进而影响有氧呼吸功能。人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状。在探究小麦生长发育需要Mg2＋的实验中要设置实验组和对照组。]

4．(2019·聊城月考)将生理状态相同的某植物均分为三组，分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中。一段时间后，测定根吸收矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：

(1)该实验的自变量有__________。组别一在实验中起________作用。

(2)实验结果表明，该植物吸收矿质离子是通过________方式进行的。低温(3 ℃)使该植物对矿质元素离子的吸收明显降低，原因是___________________

_________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

(3)经过一段时间后，检测到培养液中留存的Ca2＋较多，而NO较少，这一现象与细胞膜上________有关，这体现了细胞膜具有________。

(4)若除去培养液中的MgSO4，将直接影响植物体内________的合成，这说明无机盐是__________________。

解析：(1)由分析可知，该实验的自变量是空气的成分和温度，该实验中组别一起对照作用。

(2)实验结果表明，甲植物吸收矿质离子是通过主动运输方式进行的，低温使呼吸作用有关酶的活性降低，导致产生ATP减少，使该植物对矿质元素离子的吸收明显降低。

(3)经过一段时间后，检测到培养液中留存的Ca2＋较多，而NO较少，这一现象与细胞膜上载体种类和数量有关，体现了细胞膜具有选择透过性。

(4)若除去该溶液中的MgSO4，将直接影响植物体内叶绿素的合成，这说明无机盐是细胞复杂化合物的组成成分。

答案：(1)气体和温度　(空白)对照

(2)主动运输　低温使呼吸作用有关酶的活性降低，导致产生ATP减少

(3)载体(种类和数量)　选择透过性

(4)叶绿素　细胞复杂化合物的组成成分

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(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

C　[细胞中无机盐的生理功能：组成细胞中的某些重要化合物；维持生物体的正常的生命活动；维持生物体内的酸碱平衡。蔬菜中的草酸与食物中钙结合形成草酸钙，不利于机体对食物中钙的吸收，A正确；Fe2＋是血红蛋白的必需成分，而血红蛋白主要参与氧气的运输，B正确；KH2PO4是缓冲物质用于维持酸碱平衡，不作为能源物质，C错误；植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，D正确。]

2．(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是以________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。

(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。

解析：(1)种子风干时，大部分自由水丧失，种子中的水主要以结合水形式存在。当种子重新吸水后，自由水比例上升，种子中的水主要以自由水形式存在。

(2)种子的吸水速率可以通过单位时间内的吸水量来判断。阶段Ⅱ中，种子的吸水量变化不大，吸水速率较慢；但由于种子自由水的比例上升，代谢加强，因此呼吸速率大于阶段Ⅰ。

(3)细胞膜主要由蛋白质和脂质组成，也含有少量的糖类等。在细胞膜中，磷脂双分子层构成了膜的基本支架，部分水分可经过细胞膜中的磷脂双分子层的间隙从细胞外进入细胞内；大部分水分通过水通道蛋白进入细胞内。

答案：(1)结合水　自由水

(2)小于　大于

(3)磷脂(或脂质)双分子层　水通道蛋白

3．(2014·海南高考)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

D　[植物体内的水分具有运输功能，能参与无机盐、有机物等营养物质的运输，A正确；水是构成细胞的重要化合物之一，即为叶肉细胞的重要化合物之一，B正确；自由水可作为反应物参与光合作用、呼吸作用等许多化学反应，C正确；一般情况下，种子萌发时需要吸收水分，故同种植物萌发种子与休眠种子相比，含水量不相同，D错误。]