2020年高考生物一轮复习（创新版）文档：必修1第1单元走近细胞及细胞有分子组成第2讲 学案

第2讲　细胞中的元素和化合物、细胞中的无机物

[考纲明细]　1.水和无机盐的作用(Ⅰ)　2.实验：检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质

考点1　细胞中的元素和化合物

1．细胞中的元素

(1)存在形式：大多以化合物的形式存在。

(2)分类

①大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。

②微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等。

③基本元素：C、H、O、N。

④最基本元素：C。

⑤干重前四位：C、O、N、H。

⑥鲜重前四位：O、C、H、N。

(3)组成细胞的元素的来源

①来源：生物体有选择地从自然界中获得。

②生物界与非生物界的统一性和差异性：组成生物体的化学元素在无机自然界中均可找到，但存在形式和含量相差很大；组成不同生物体的元素，种类基本相同，含量相差很大。

(4)作用

①构成化合物：由元素构成化合物，这些元素和化合物是生物体生命活动的物质基础。

②影响生物的生命活动：如油菜“花而不实”的原因是缺乏B元素。

深挖教材

生物体内含量很少的元素都是微量元素吗？

提示　不都是。微量元素是生物体内含量很少但又不可缺少的元素。生物体还有一些元素如Pb含量少，但不是必需的，这些元素不属于微量元素。

2．细胞中的化合物

(1)种类

(2)含量

题组　元素和化合物的种类和含量

1．(2018·吉林联考)下列与细胞中的元素和化合物有关的叙述中，正确的是(　　)

A．耐旱的仙人掌细胞中含量最高的化合物是蛋白质

B．组成细胞的主要元素中含量最多的是氢

C．RNA和DNA组成元素的种类不同，碱基种类相同

D．组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到

答案　D

解析　活细胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质，耐旱的仙人掌细胞中含量最高的化合物是水，A错误；组成细胞的主要元素中鲜重下含量最多的元素是氧，干重下含量最多的是碳，B错误；RNA和DNA组成元素的种类相同，碱基种类不完全相同，C错误；组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种是细胞所特有的，D正确。

2．(2019·河北定州中学期中)如图1是细胞中3种化合物含量的扇形图，图2是细胞完全脱水后元素含量的柱形图，下列说法不正确的是(　　)

A．若图1表示正常细胞，则A、B化合物共有的元素中含量最多的是b

B．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则A中含量最多的元素为图2的b

C．图2中含量最多的元素是碳元素，这是因为生物大分子以碳链为骨架

D．若图1表示正常细胞，则B化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N

答案　B

解析　如果图1表示正常细胞，则A是水，B是蛋白质，C是脂质，图2是细胞完全脱水后的元素含量，a是C，b是O，c是N，水和蛋白质中共有的元素是O和H，含量最多的是b(O)，A正确；如果图1表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则A是蛋白质，B是脂质，C是糖类，在蛋白质中含量最多的元素是a(C)，B错误；图2中含量最多的元素是C，是因为生物大分子以碳链为基本骨架，C正确；若图1表示正常细胞，B是蛋白质，蛋白质具有多样性，其一定含有C、H、O、N四种元素，D正确。

题组　根据元素判断化合物的种类和功能

3．下图是构成细胞的某些化合物的元素组成情况，则对A、B、C所表示的物质及其所能表现的生理功能推测错误的是(　　)

A．A可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用

B．B可能是血红蛋白，有运输氧的作用

C．C可能是磷脂，是细胞膜的主要成分

D．A、B、C必为同一类物质

答案　D

解析　A物质含Mg，可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用，B物质含Fe，可能是血红蛋白，有运输氧的作用，C物质含P，可能是磷脂，磷脂双分子层是构成细胞壁的基本支架，故A、B、C一定不是同一类物质，D错误。

4．(2019·山西运城期中)如图为C、H、O、N、P等元素构成大分子物质甲～丙及结构丁的示意图。下列相关叙述，不正确的是(　　)

A．若图中物质甲能与碘液发生蓝色反应，则单体3为葡萄糖

B．若图中丁是一种细胞器，则单体1为氨基酸，单体2为核糖核苷酸

C．若图中丁能被碱性物质染成深色，则物质丙可控制物质乙的合成

D．物质甲、乙、丙为生物大分子，都有物种特异性

答案　D

解析　若物质甲能与碘液发生蓝色反应，则其为淀粉，单体3为淀粉的组成单位——葡萄糖，A正确；若图中丁是一种细胞器，由核酸和蛋白质构成，则其是核糖体，单体1为氨基酸，单体2为核糖核苷酸，B正确；若图中丁能被碱性物质染成深色，则丁为染色体，物质丙为DNA，物质乙为蛋白质，DNA可控制蛋白质的合成，C正确；物质甲是多糖，没有物种特异性，D错误。

技法提升

 “元素分析法”判断化合物的种类与功能

(1)通过比较记忆特殊有机物的元素组成

2推测某一结构或物质的元素组成

首先分析该结构或物质的组成成分，再推测其元素组成。如：

细胞膜→蛋白质＋糖类＋磷脂→C、H、O、N、P；

染色体→蛋白质＋DNA→C、H、O、N、P；

核糖体→蛋白质＋RNA→C、H、O、N、P；

病毒→蛋白质＋核酸→C、H、O、N、P。

3从化合物的元素组成分析代谢产物

糖类、脂肪和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢终产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，故其代谢产物中还含有尿素。

4从化合物的元素含量上比较化合物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量多于糖类，释放的能量也多于糖类。

实验2　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1．检测原理

(1)糖类的检测

(3)蛋白质的检测：蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色

2．实验步骤

3．实验成功关键点

(1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料，应选择无色或白色的材料，否则会干扰实验结果的颜色变化。

(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。

[易错提醒]　对“糖、脂肪和蛋白质检测”的误区

(1)碘液本身有颜色，不是无色。若所检组织中无淀粉，宜描述为不变蓝。

(2)易忽略斐林试剂本身的颜色：斐林试剂实际上是新配制的Cu(OH)2，呈蓝色，不是无色，故非还原糖(蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色。

(3)误认为脂肪的鉴定必须使用显微镜：若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若要观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜。

(4)误认为蔗糖是还原糖。甘蔗、甜菜块根等组织中含有的糖主要是蔗糖，蔗糖不是还原糖，故它们不可作为鉴定还原糖的实验材料。常见的还原糖有单糖、麦芽糖、乳糖等。

深挖教材

(1)西瓜中富含葡萄糖，甘蔗中富含蔗糖，它们能否作为检测生物组织中是否含有还原糖的材料？试分析原因。

提示　不能。西瓜有颜色，干扰实验，蔗糖为非还原糖。

(2)还原糖检测时，溶液颜色变化：浅蓝色→棕色→砖红色(沉淀)的原因？

提示　开始时的浅蓝色是Cu(OH)2的颜色，后来的棕色是浅蓝和砖红色的混合色，最后Cu2＋全部生成Cu2O，溶液呈现砖红色。

(3)蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？B液为什么不能过量？

提示　蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。

(4)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的B液大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可用于鉴定蛋白质。

1．(2019·石家庄月考)在检测还原糖、脂肪、蛋白质的实验中，最佳的一组实验材料是(　　)

①甘蔗的茎　②油菜籽　③花生种子　④梨　⑤甜菜的块根　⑥豆浆　⑦鸡蛋清

A．④①⑥  B．⑤②⑦  C．①②⑥  D．④③⑥

答案　D

解析　①甘蔗的茎中含有丰富的蔗糖，而蔗糖是非还原性糖，不能用于还原糖的检测；②油菜籽中富含脂肪，但种子体积较小，不易操作，不宜用于脂肪的检测；③花生种子富含脂肪，且种子体积较大，易操作，宜用于脂肪的检测；④梨中富含还原性糖，且近乎无色，可用于还原糖的检测；⑤甜菜的块根富含蔗糖，而蔗糖是非还原性糖，不能用于还原糖的检测；⑥豆浆中含有丰富的蛋白质，可用于蛋白质的检测；⑦鸡蛋清中含有丰富的蛋白质，可用于蛋白质的检测。所以实验材料的选择为④③⑥或④③⑦，应选D。

2．下列关于实验操作步骤的叙述，正确的是(　　)

A．用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液混合后要节约使用，以备下次再用

B．脂肪的鉴定需要用显微镜才能看到被染色的脂肪滴

C．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液与斐林试剂甲液和乙液浓度可以相同

D．在鉴定脂肪的实验中，苏丹Ⅳ染液将脂肪染成橘黄色，苏丹Ⅲ染液将脂肪染成红色

答案　B

解析　斐林试剂需现配现用，A错误；双缩脲试剂和斐林试剂的成分相同，但CuSO4的浓度不同，C错误；脂肪鉴定中，苏丹Ⅲ染液将脂肪染成橘黄色，而苏丹Ⅳ染液将脂肪染成红色，D错误。

3．(2019·河南周口中英文学校月考)某学生对一待测物质进行如下实验，假设实验步骤均正确，其进行的实验及观察到的现象如下表，请回答其可能鉴定的物质及试剂A是(　　)

A．鸡蛋清　斐林试剂   B．鸡蛋清　碘液

C．劣质奶粉　碘液   D．劣质奶粉　斐林试剂

答案　D

解析　根据所学实验可知，判断是否有砖红色沉淀现象的是还原糖的检测，所用试剂为斐林试剂，判断是否变蓝的实验一般是淀粉的检测，所用试剂为碘液。根据实验测试结果推测待测物质：实验1中含有少量蛋白质，实验2中无还原性糖类，实验3中不含脂肪，实验4中含淀粉，则该物质不可能是鸡蛋清，可能是劣质奶粉，D正确。

4．下列有关检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三个实验的叙述中，不正确的是(　　)

A．只有脂肪的检测需要使用显微镜

B．可溶性还原糖的鉴定中可用酒精灯直接加热到50～65 ℃

C．检测还原糖、蛋白质所用方法不相同

D．三个实验的最终颜色均不相同

答案　B

解析　三种物质的鉴定实验中，脂肪的鉴定需要使用显微镜，A正确；还原糖的鉴定需要水浴加热到50～65 ℃，而不是用酒精灯直接加热，B错误；鉴定还原糖的实验中，斐林试剂的甲液和乙液是等量混合均匀后再加入样液中，现配现用，而鉴定蛋白质用的双缩脲试剂则是先加A液1 mL，再加B液4滴，C正确；鉴定还原糖、脂肪和蛋白质的实验中溶液或组织分别呈现砖红色、橘黄色(或红色)和紫色，D正确。

技法提升

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”

考点2　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及功能

(2)自由水及结合水的分析

①自由水、结合水与温度变化的关系

自由水和结合水可相互转化，即：自由水结合水

②自由水、结合水与细胞代谢及抗逆性的关系

2．无机盐的存在形式及功能

3．十种常考无机盐功能举例

(1)N：蛋白质、ATP、NADP＋、叶绿素、核苷酸等

(2)P：ATP、NADP＋、核苷酸、磷脂

(3)Mg：参与构成叶绿素(与光反应有关)

(4)Ca2＋：可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐

(5)S：甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素，故常用35S标记追踪蛋白质去向)

(6)Fe：血红蛋白(缺Fe2＋时，贫血，无氧呼吸加剧，可引发乳酸积累致使酸中毒)

(7)I：甲状腺激素等(婴幼儿缺碘时可导致缺乏甲状腺激素，进而引发“呆小症”)

(8)Na＋：维持细胞外液渗透压，动作电位形成离不开“Na＋内流”

(9)K＋：维持细胞内液渗透压，静息电位的维持离不开K＋外流

(10)Cl－：与Na＋共同维持细胞外液渗透压——细胞外液渗透压90%以上来自Na＋和Cl－

深挖教材

所有的植物色素中都含有镁元素吗？

提示　叶绿素含有Mg，而胡萝卜素、叶黄素以及液泡中的色素如花青素不含Mg。

1．(必修1 P34问题探讨改编)某运动饮料广告词“解口渴，更解体渴”，其中的“解体渴”主要指该饮料中含有大量水和少量无机盐，补充剧烈运动散失的水分和无机盐。

2．(必修1 P36与生活的联系)①患急性肠炎的病人脱水时需要及时补充水分，同时也需要补充体内丢失的无机盐，因此，输入葡萄糖盐水是常用的治疗方法。

②大量出汗会排出过多的无机盐，导致体内的水盐平衡和酸碱平衡失调，这时应多喝淡盐水。

3．(必修1 P36技能训练)为了确定某种矿质元素是否是小麦幼苗的必需元素，应采用的方法是观察在完全培养液中去掉该矿质元素前、后小麦幼苗的生长发育状况。

1．完善生物体内水的综合关系图

2．种子失水情况分析

(1)鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻⇨主要是自由水散失。

(2)干种子用水浸泡后仍能萌发⇨失去自由水的种子仍保持其生理活性。

(3)干种子不浸泡则不萌发⇨自由水越少，代谢越缓慢。

(4)干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠⇨失去的主要是结合水。

(5)失去结合水的种子浸泡后不萌发⇨失去结合水的细胞失去生理活性。

3．无机盐生理功能的实验验证

(1)实验设计

①对照组：植物＋完全培养液―→正常生长。

②实验组

(2)注意事项

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的完全培养液，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盐的目的是形成二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。

题组　水的存在形式及功能

1．(2018·吉林市第一次调研)有关水的叙述，下列说法错误的是(　　)

A．结合水是细胞的组成成分，越冬植物体内结合水比例降低

B．单体形成多聚体的过程中产生水

C．有氧呼吸中，水既是反应物又是产物

D．在沙漠中的仙人掌细胞中最多的化合物是水

答案　A

解析　越冬植物体内结合水比例升高，A错误；单体脱水缩合形成多聚体，B正确；有氧呼吸中，水作为反应物参与有氧呼吸第二阶段的反应，在有氧呼吸第三阶段有水生成，C正确；在沙漠中的仙人掌细胞中最多的化合物是水，D正确。

2．(2018·郑州质检)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

答案　C

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。

题组　无机盐功能分析及实验验证

3．(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

答案　C

解析　草酸与食物中钙结合形成沉淀物，不利于钙的吸收，A正确；铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运输氧，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降，B正确；无机盐在生物体中的作用包括组成细胞的结构成分、参与并维持生物体的代谢活动、维持生物体内的酸碱平衡、维持细胞的渗透压，KH2PO4属于无机盐，无机盐不能为生物体提供能量，C错误；燃烧过程中有机物被分解，剩下来的是无机盐，D正确。

4．(2019·湘潭模拟)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

答案　D

解析　在空白对照实验中，人工处理的为实验组；在自身对照中，实验后处理的为实验组。

高考热点突破

1．(2017·全国卷Ⅰ)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

答案　B

解析　台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性与细胞的存活率，是组织和细胞培养中最常用的细胞活性鉴定染色剂，A正确；双缩脲试剂的作用原理是Cu2＋在碱性条件下与肽键发生反应生成紫色络合物，因为氨基酸中没有肽键，故不会与双缩脲试剂发生反应，也就不能用双缩脲试剂检测氨基酸的含量，B错误；染色体可被碱性染料染成深色，常用的碱性染料为龙胆紫溶液或醋酸洋红液，C正确；斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，应现配现用，可溶性还原糖中含有的醛基或酮基具有弱还原性，在水浴加热的条件下可与氢氧化铜发生氧化还原反应，把Cu2＋还原成砖红色的Cu2O(氧化亚铜)沉淀，D正确。

2．(2016·江苏高考)关于生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定实验，下列叙述正确的是(　　)

A．还原糖、DNA的鉴定通常分别使用双缩脲试剂、二苯胺试剂

B．鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热

C．二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色

D．脂肪、蛋白质鉴定时分别可见橘黄色颗粒、砖红色沉淀

答案　C

解析　鉴定还原糖、DNA可分别使用斐林试剂、二苯胺试剂，A错误；鉴定还原糖和DNA都需要水浴加热，而鉴定蛋白质不需要水浴加热，B错误；二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色，C正确；用苏丹Ⅲ鉴定脂肪时可见橘黄色颗粒，用双缩脲试剂鉴定蛋白质时会发生紫色反应，D错误。