2024届人教版高考生物一轮复习细胞中的无机物、糖类和脂质学案

第 2 讲　细胞中的无机物、糖类和脂质

1．组成细胞的各种元素大多以离子形式存在。(×)

2．某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应，如苏丹Ⅲ染液可使脂肪呈红色。(×)

3．脂肪检测时，用体积分数为95%的酒精，洗去浮色。(×)

4．结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4.5%。(√)

5．P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。(√)

系统学习(一)　细胞中的元素、化合物及无机物(固基点)

　　　　　　主干知识·记准理清

(一)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方面的关系

(二)细胞中的化合物

1．细胞中化合物的分类

2．组成人体细胞的元素和化合物的含量

(三)细胞中的无机物

1．水的存在形式和作用

2.细胞中的无机盐

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1．(必修1 P19“拓展应用”T1)组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同？

提示：细胞是有生命的，它可以主动的、有选择的从无机环境中获取生命活动需要的元素，因此细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同。

2．(必修1 P20～21正文小字部分)分析水是细胞内良好溶剂的原因。

提示：水分子为极性分子，带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。

　　　　　　题点考法·练全练通

考法(一)　考查细胞中的元素和化合物

1．富营养化水体中，藻类是吸收磷元素的主要生物，下列说法正确的是(　 )

A．磷是组成藻类细胞的微量元素

B．磷是构成藻类生物膜的必要元素

C．藻类的ATP和淀粉都是含磷化合物

D．植物缺少磷元素会导致叶绿素无法合成

解析：选B　P是组成藻类细胞的大量元素，不属于微量元素，A错误；藻类生物膜主要由磷脂和蛋白质组成，而磷脂分子含有磷元素，因此磷元素是构成藻类生物膜的必要元素，B正确；ATP含有C、H、O、N、P五种元素，而淀粉属于糖类，只有C、H、O三种元素，不含有磷元素，C错误；叶绿素的元素组成是C、H、O、N、Mg，不含有磷元素，D错误。

2．下图表示细胞中几种化学元素与相应化合物之间的关系，其中①③④代表单体。下列叙述正确的是(　 )

A．若⑤具有催化作用，则①可与双缩脲试剂反应显紫色

B．若②具有保温、缓冲和减压作用，则②比同质量的多糖彻底氧化产能多

C．若⑥主要分布在细胞核，则③中不含单糖

D．若⑦是植物细胞壁的主要成分，则④只存在于植物细胞中

答案：B

[规律方法]　判断化合物的种类和功能的三种方法

考法(二)　考查水和无机盐的功能

3．(2022·全国甲卷)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是(　 )

A．细胞中有以无机离子形式存在的钙

B．人体内Ca2＋可自由通过细胞膜的磷脂双分子层

C．适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收

D．人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象

解析：选B　细胞中有以无机离子形式存在的钙，也有以化合物形式存在的钙(如CaCO3)，A正确；Ca2＋不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层，需要载体协助，B错误；维生素D能有效地促进人体肠道对钙和磷的吸收，故适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收，C正确；哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2＋，Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状，D正确。

4．下列有关细胞中水的叙述，错误的是(　 )

A．由于氢键的存在，水具有较高的比热容，对于维持生命系统的稳定性十分重要

B．在抗体的合成过程中伴随着水的产生

C．人体衰老细胞中自由水含量减少，代谢缓慢

D．生活在盐碱地的柽柳根细胞液浓度小于土壤溶液浓度

答案：D

理清自由水与结合水比值和细胞代谢的关系

(1)关系：

①比值大：代谢旺盛，但抗逆性差；

②比值小：代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性强。

(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。　　

考法(三)　考查探究无机盐的功能

5．为验证铁是植物生长发育所必需的元素，某生物兴趣小组成员将大豆幼苗放在相应的营养液中进行培养。下列与实验设计有关的叙述，正确的是(　 )

A．本实验必须设置对照组，对照组的培养液为溶有适量铁离子的蒸馏水

B．为保证根系对铁离子的吸收，应尽量提高培养液中铁离子的浓度

C．实验过程中需定期补充培养液，定期通入空气增加培养液中的溶解氧

D．如果缺铁一组出现了叶片变黄的现象，说明铁元素是叶绿素的重要组成成分

解析：选C　本实验的自变量为铁离子的有无，且实验设计应遵循单一变量原则，故对照组的培养液为溶有适量铁离子的完全培养液，A错误；铁离子浓度过大会对植物造成损伤，故培养液中铁离子的浓度应适宜，B错误；为保证幼苗的正常生长，实验过程中需定期补充培养液，定期通入空气增加培养液中的溶解氧，C正确；如果缺铁一组出现了叶片变黄的现象，则还需添加补充实验，即在缺铁组加入铁元素，若叶片重新变绿，可说明铁元素是叶绿素的重要组成成分，D错误。

6．“焦边”是由缺钾所引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。某同学欲探究钾对植物叶片生长情况的影响，配制了两种培养液进行实验，培养液主要成分的配方如下表所示。以下说法错误的是(　 )

A.因变量为叶片边缘是否出现枯黄色

B．该实验不能证明镁是合成叶绿素的必需元素

C．乙组实验结果可以证明缺钾会导致植物出现“焦边”现象

D．可以增加一组二次对照实验，即在缺钾培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常

解析：选C　实验的自变量是培养液的种类，因变量是叶片边缘是否出现枯黄色，A正确；甲、乙两组培养液均含有Mg，不能得出镁是合成叶绿素的必需元素的结论，B正确；通过甲、乙两组实验的对比，才能证明缺钾会导致植物出现“焦边”现象，C错误；本实验可以增加一组二次对照实验(自身对照实验)，即在缺钾培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常，D正确。

(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)设计思路(以Fe为例)。

(3)实验中的对照。

系统学习(二)　糖类和脂质的种类和作用(释疑点)

　　　　　　基础知识·全面掌握

1．细胞中的糖类

2．细胞中的脂质

3．糖类和脂肪的关系

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1．(必修1 P25“批判性思维”)既然人类很难消化纤维素，为什么一些科学家还将纤维素等其他糖类称为人类的“第七类营养素”呢？

提示：虽然人类很难消化纤维素，但是纤维素能够刺激胃肠蠕动，改善胃肠环境，有利于排出体内有害物质。

2．(必修1 P26“思考·讨论”延伸思考)油料作物种子如花生、蓖麻在播种时，播种的深度相对较浅，从物质代谢的角度分析，可能的原因是什么？

提示：油料作物种子含脂肪较多，种子萌发时消耗的氧气量相对较大。

　　　　　　重难盲点·讲练疏通

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比较法助记糖类和脂质的关系

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[典例]　糖类和脂质是细胞中两种重要的有机物，下列有关叙述错误的是(　 )

A．淀粉和脂肪水解的终产物是二氧化碳和水

B．动物细胞膜上的脂质包括磷脂、胆固醇等

C．糖类中的淀粉、纤维素和糖原都完全由葡萄糖脱水缩合而成

D．几丁质也是一种多糖，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中

[解析]　淀粉水解的终产物为葡萄糖，脂肪水解的终产物为甘油和脂肪酸，A错误。

[答案]　A

(1)多糖的单体都是葡萄糖，但二糖并不都是由葡萄糖组成的，如蔗糖是由葡萄糖和果糖组成的。

(2)并非所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素等不参与氧化分解提供能量。

(3)并非所有的糖都是还原糖，如淀粉、纤维素、蔗糖都是非还原糖，不能用斐林试剂检测。

(4)脂肪是主要的储能物质，但不构成膜结构，磷脂和胆固醇均参与膜结构的组成。

(5)等质量的脂肪和糖类相比，脂肪中“H”比例高，故脂肪氧化分解释放的能量多，需要O2多，产生H2O多。　　

[对点练习]

1．如图为某单糖的概念模型，下列相关叙述正确的是(　 )

A．若M为果糖，则①与斐林试剂共热有砖红色沉淀产生

B．若②均由M构成，则②不都为细胞的生命活动供能

C．若③为ATP，则单糖M可以是脱氧核糖

D．若M为核糖，则③可以是T2噬菌体的遗传物质

解析：选B　果糖与葡萄糖缩合形成的糖为蔗糖，蔗糖是非还原糖，与斐林试剂共热(水浴加热)没有砖红色沉淀产生，A错误；纤维素、淀粉、糖原等多糖都由葡萄糖构成，淀粉、糖原是细胞内的储能物质，纤维素是构成植物细胞壁的主要物质，一般不为细胞的生命活动供能，B正确；ATP为腺苷三磷酸，腺苷由核糖和腺嘌呤组成，C错误；T2噬菌体的遗传物质是DNA，构成DNA的五碳糖为脱氧核糖，D错误。

2．糖类是地球上最丰富的生物分子，地球生物量干重的50%以上由葡萄糖的多聚体构成。脂质是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。下列有关糖类和脂质的叙述，错误的是(　 )

A．脂质具有构成生物膜、储存能量和调节生命活动等功能

B．葡萄糖被形容为“生命的燃料”，生物体内的糖类绝大多数以葡萄糖形式存在

C．脂肪是非极性化合物，可以以无水的形式储存在体内

D．脂质存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物

解析：选B　生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在，B错误。

系统学习(三)　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(实验探究)

(一)三类有机物检测的原理和操作方法

1．糖类的检测

(1)检测原理：还原糖中的醛基(—CHO)在加热条件下能将Cu(OH)2中的Cu2＋还原成Cu＋，从而生成砖红色的Cu2O沉淀。

①还原糖＋斐林试剂砖红色沉淀。

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＋苏丹Ⅲ染液―→橘黄色

(2)检测步骤。

3．蛋白质的检测

(1)检测原理。

(2)检测步骤。

(二)理清三类实验中的关键点、疑难点

1．实验材料的选取原则

(1)凡是用到染色剂或观察颜色变化的实验，一般都需要选择无色材料，如检测生物组织中糖类、脂肪、蛋白质；观察细胞的有丝分裂和减数分裂。

(2)在选择实验材料时，不仅要考虑材料本身颜色的影响，还要特别注意材料中是否包含实验对象，如甘蔗汁不能用来检测还原糖，菠菜叶的表皮细胞不能用来观察叶绿体。

(3)有的实验材料必须是新鲜的，放置时间不能过长。如蔗糖本身没有还原性，但如果放置时间过长，蔗糖可能会被微生物分解，产生还原糖。

2．区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”

(1)检测还原糖时使用的斐林试剂要现配现用的原因：斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。

(2)在还原糖检测实验中，若待测组织样液中不含还原糖，加入斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是蓝色，即Cu(OH)2自身的颜色。

(3)检测蛋白质时，加入双缩脲试剂B液后，如果没有产生明显的紫色反应，可能的原因是加入的双缩脲试剂B液过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的Cu(OH)2产生蓝色絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察效果。

(4)斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液完全相同，将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释5倍后便成为双缩脲试剂B液，可用于蛋白质的检测。　　

3．检测三类有机物时操作步骤上的“三个唯一”

4.实验成功的4个关键点

(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反应。

(2)脂肪检测的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。

(3)物质检测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。

(4)实验中，在加相应试剂之前要留出部分组织样液，目的是作为对照，以便与检测后的样液颜色作对比，增强实验的说服力。

[考法全训]

1．某同学用豆浆和梨匀浆进行还原糖和蛋白质的检测，所有操作均正确无误，实验结果如下：

下列说法错误的是(　 )

A．豆浆中还原糖含量过少，用斐林试剂难以检测到

B．梨匀浆中蛋白质含量过少，用双缩脲试剂难以检测到

C．梨匀浆中的化合物与双缩脲试剂反应生成淡蓝色物质

D．实验结果表明豆浆适宜用做蛋白质检测的生物材料

解析：选C　双缩脲试剂是用来检测蛋白质的，如果有蛋白质将会出现紫色，双缩脲试剂中的CuSO4是蓝色，所以淡蓝色不是梨匀浆中的化合物与双缩脲试剂反应生成的，C错误。

2．下列关于生物组织中有机物检测的实验，叙述正确的是(　 )

A．变性的蛋白质不能与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应

B．斐林试剂和双缩脲试剂的构成物质都是相同浓度的NaOH和CuSO4溶液，只是使用的方法不同

C．还原糖检测实验的实验材料可选用西瓜和甘蔗

D．苏丹Ⅲ染液染色后的花生子叶细胞，用显微镜可观察到被染成橘黄色的脂肪颗粒

解析：选D　变性的蛋白质存在肽键，可与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应，A错误；斐林试剂与双缩脲试剂具有相同浓度的NaOH溶液，不同浓度的CuSO4溶液，B错误；西瓜有颜色，会对实验结果产生干扰，甘蔗里含有的是蔗糖，不属于还原糖，C错误；苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，在显微镜下可观察到被染色的脂肪颗粒，D正确。