2021届高考生物苏教版一轮复习学案：第1单元细胞的化学组成第1讲细胞中的元素和无机化合物

第1讲　细胞中的元素和无机化合物

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．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．因为O是生物细胞中含量最多的元素，所以O是最基本的元素。(×)

[提示]　虽然O是生物细胞中含量最多的元素，但由于有机物是以碳链或环为骨架的，所以碳元素应为最基本元素。

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具有统一性，含量差别很大。

5．沙漠植物中含量最多的化合物是水。(√)

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过程。

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。

1．细胞中含量最多的两种化合物是水和蛋白质，这对细胞的生命活动有什么意义？

[提示]　水是生命之源，生命活动离不开水，离开水生命活动就无法进行。蛋白质是生命活动的主要承担者。两种化合物含量高有利于细胞生命活动的正常进行。

2．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，它可以主动地有选择地从无机环境中获取生命活动需要的元素和化合物，因此细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同。

3．生物体内含量很少的元素就是微量元素吗？

[提示]　不一定，生物体细胞中，不可缺少的且含量很少的元素才是微量元素，某些元素如锡等虽然含量少，但不属于微量元素。

考查组成细胞的元素和化合物

1．(2019·衡水金卷)如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列说法错误的是(　　)

A．Ⅰ在非生物界中都能找到，体现了生物界与非生物界的统一性

B．Ⅱ含量虽少，但却是生物体正常生命活动不可缺少的

C．Ⅱ和Ⅲ称为必需元素，一旦缺乏可能会导致相应的病症

D．P、S、K、Ca、Zn属于大量元素

D　[微量元素和大量元素合称为必需元素，Zn属于微量元素，故D项错误。]

2．(2019·南通模拟)元素和化合物是细胞的物质基础，下列叙述错误的是(　　)

A．细胞中的微量元素如Fe、Mn、Cu、Zn等含量虽然很少，但不可缺少

B．ATP和质粒中含有的元素都是C、H、O、N、P

C．具有生物催化作用的酶是由氨基酸或核糖核苷酸组成的

D．染色体、核糖体中含有的五碳糖都是脱氧核糖

D　[Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素含量虽然很少，但不可缺少，A正确；ATP含有的元素是C、H、O、N、P，质粒是小型环状DNA分子，含有的元素是C、H、O、N、P，B正确；具有生物催化作用的酶的化学本质是蛋白质或RNA，故其是由氨基酸或核糖核苷酸组成的，C正确；染色体中含有的核酸是DNA，其中的五碳糖是脱氧核糖，核糖体中含有的核酸是RNA，其中的五碳糖是核糖，D错误。]

考查依据元素组成的推断

3．(2019·河北正定中学期末)下列各组化合物中，由相同元素组成的是(　　)

A．叶绿素、类胡萝卜素 B．胰岛素、性激素

C．脂肪、核苷酸 D．纤维素、丙酮酸

D　[叶绿素中含有镁元素，与类胡萝卜素的元素组成不完全相同，A错误；性激素只含有C、H、O，胰岛素含有C、H、O、N、S，B错误；脂肪只含有C、H、O，核苷酸含有C、H、O、N、P，C错误；纤维素和丙酮酸都只含有C、H、O，D正确。]

4．如图是构成细胞的某些化合物的元素组成情况。下列对①②③所表示的物质及其所能表现的生理功能推测，错误的是(　　)

A．①可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用

B．②可能是血红蛋白，有运输氧的作用

C．③可能是磷脂，是细胞膜的主要成分

D．①②③必为同一类物质

D　[叶绿素中含有Mg，所以①可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用，A项正确；血红蛋白中含有Fe，所以②可能是血红蛋白，有运输氧的作用，B项正确；磷脂含有的元素是C、H、O、N、P，所以③可能是磷脂，是细胞膜的主要成分，C项正确；①②③可能为不同类物质，D项错误。]

细胞中的无机化合物

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．细胞中的无机盐

(1)主要存在形式：离子。

(2)吸收方式：主要为主动运输。

(3)生理功能：

①维持细胞的酸碱平衡：如红细胞中的K2HPO4、KH2PO4等。

②合成有机物的原料：如P—核苷酸、Mg2＋—叶绿素等。

③合成某些具有特殊生理功能的物质的原料：如Fe2＋—血红蛋白、I—甲状腺激素等。

(4)相应病症：

①哺乳动物：缺少Ca2＋—肌肉抽搐、Ca2＋过多—肌肉乏力等。

②番茄：缺少Ca2＋—果实脐腐、缺少K＋—老叶尖端和边缘失绿，甚至干枯坏死。

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．镁是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素。(×)

[提示]　类胡萝卜素中不含镁。

5．当番茄果实出现脐腐现象时，可能体内缺乏K＋。(×)

[提示]　番茄果实出现脐腐现象是体内缺乏Ca2＋。

1．水的产生、利用和吸收

2．水在生产实际中的应用

3.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

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．镁是叶绿素的重要组成元素，植物体缺少镁元素会导致叶片发黄，影响光合作用。请设计实验证明镁是植物必需的矿质元素。

实验材料：某种植物幼苗若干、完全培养液、缺镁培养液。

请写出该实验的设计思路并预测实验结果。   

[提示]　选择生理状况相同的植物幼苗若干，平均分成A、B两组；A组用完全培养液培养、B组用缺镁培养液培养；一段时间后，观察两组叶片是否变黄；若B组叶片发黄，再补充镁离子，一段时间叶片恢复绿色，则证明镁是植物必需的矿质元素。

考查细胞中的水

1．(2019·顺义区期末)生物体的生命活动离不开水，下列关于生物体中水的叙述，错误的是(　　)

A．玉米体内的水分参与营养物质的运输

B．正在萌发的种子中结合水与自由水的比值下降

C．水分子能与膜上亲水物质结合，导致生物膜具有流动性

D．有氧呼吸产生的H2O中的O来自O2

C　[组成生物膜的磷脂和蛋白质分子的运动使生物膜具有流动性，C错误。]

2．下列关于细胞中水的说法不正确的是(　　)

A．细胞中的含水量与细胞代谢速率密切相关

B．DNA复制和转录都有水产生，翻译不产生水

C．线粒体中产生大量ATP的同时一定有水生成

D．癌细胞中自由水所占比例比衰老细胞中高

B　[细胞中的含水量与细胞代谢速率密切相关，自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，A正确；DNA复制和转录过程都涉及相应的核苷酸聚合为核苷酸链，因此都有水产生，在翻译过程中氨基酸脱水缩合也会产生水，B错误；线粒体中产生大量ATP发生在有氧呼吸的第三阶段，该阶段发生的反应是前两个阶段产生的[H]与氧结合生成H2O，并释放大量的能量，C正确；癌细胞的代谢较衰老的细胞旺盛，因此癌细胞中自由水所占比例比衰老细胞中高，D正确。]

考查细胞中的无机盐

3．(2019·哈尔滨模拟)下列有关生物体内无机盐的叙述，错误的是(　　)

A．人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状

B．生物体内无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水

C．患急性肠炎的病人脱水时输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法

D．给水中毒患者注射质量分数为1.8%的盐水，是为了降低细胞外液的渗透压

D　[给水中毒患者注射质量分数为1.8%的盐水，是为了升高细胞外液的渗透压，D错误。]

4．(2018·苏州高三调研)某农科所用含K＋和Mg2＋的培养液培养番茄幼苗，每天K＋和Mg2＋初始状态均为500 mg/L，定时测定培养液中K＋和Mg2＋的剩余量，实验结果如图所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　)

A．该实验的自变量是离子种类和离子剩余量

B．番茄对各种无机盐的需求量在授粉期均大于营养生长期

C．番茄对K＋和Mg2＋吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关

D．番茄在营养生长期的前期对K＋几乎不吸收，在营养生长期的后期吸收量增大

C　[该实验的自变量是番茄生长发育时间和离子种类，A错误；由于实验只涉及K＋和Mg2＋，不能根据实验结果判断番茄在不同生长发育期对其他无机盐的需求量，B错误；番茄根系吸收K＋和Mg2＋的过程均需要载体协助，番茄对K＋和Mg2＋吸收量的差异可能与细胞膜上相应载体的数量有关，C正确；分析题图曲线可知，番茄在营养生长期的前期对K＋吸收量约为300 mg/L，故吸收了较多的K＋，D错误。]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2018·全国卷Ⅱ)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

C　[风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸作用的强度降低，有机物消耗减慢，A项正确、C项错误；风干种子中自由水含量减少，其上微生物不易生长繁殖，B项正确；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项正确。]

2．(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

B　[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。]

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

C　[KH2PO4是缓冲物质，用于维持酸碱平衡，不作为能源物质，C错误。]

4．(2019·全国卷Ⅲ)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。回答下列问题。

(1)植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是______________，在细胞核中合成的含氮有机物是________，叶绿体中含氮的光合色素是________。

(2)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NH)和硝态氮(NO)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH和NO的吸收具有偏好性(NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。

[解析]　(1)植物细胞内的含氮有机物有蛋白质、磷脂、ATP、核酸等，其中在核糖体上合成的为蛋白质，在细胞核中合成的是DNA和RNA，植物叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中含氮的光合色素是叶绿素。(2)本实验的目的是验证作物甲对硝酸铵中的NH和NO的吸收具有偏好性，因变量是作物甲对二者的吸收量，因此可将生理状态相同的若干作物甲培养在适宜浓度的以硝酸铵为唯一氮源的营养液中，在适宜条件下培养一段时间，并测定实验后营养液中的NH和NO的浓度，最后进行比较，如果实验后营养液中的NH的浓度低于NO，可说明作物甲对硝酸铵中的NH的吸收具有偏好性；反之，则说明作物甲对硝酸铵中的NO的吸收具有偏好性。

[答案]　(1)蛋白质　核酸　叶绿素

(2)实验思路：配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源)，用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH和NO剩余量。

预期结果和结论：若营养液中NO剩余量小于NH剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH剩余量小于NO剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。