1、 第 02 讲 细胞中的元素及无机化合物考点一 组成细胞的元素和化合物知| 识|链| 接1元素的种类与含量 组成生物体的化学元素常见的有 20 多种，各种元素的归属范围归纳如下：2来源和存在形式(1)生物体有选择地从无机自然界获得。(2)存在形式：大多数以化合物的形式存在。3研究意义Error!4元素的生理功能(1)维持机体正常的生命活动：如 K 可保持心肌正常兴奋性，微量元素 B 能促进花粉的萌发和花粉管的伸长等。WWW(2)组成细胞的化合物深度思考组成细胞的化合物比例比较两图数据，回答下列问题：(1)占细胞鲜重和干重最多的元素相同吗？试从组成人体化合物的角度分析其原因。(2)组成人体细胞的
2、主要元素有哪些？试举例说明它们分别参与了哪些生物大分子的组成。提示 (1) 不同，占鲜重最多的是 O，占干重最多的是 C，因为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。(2)C、 H、O、N、P、S。C、H、O 参与糖类、脂肪的组成，C、H 、O、N 等参与蛋白质的组成。C、H、O、N、P 参与核酸的组成。【巧学助记】 记忆微量元素可利用口诀：铁锰碰新木桶(Fe、 Mn、B 、Zn、Mo、Cu) 。大量元素：洋人探亲，丹留人盖美家，即 C(探)、O(洋) 、H(亲) 、N(丹) 、S(留)、 P(人)、Ca(盖) 、Mg
3、(美)、K(家) 。题| 组|微| 练题组一 细胞中的元素和化合物1.如图表示细胞中 3 种化合物含量的扇形图，图表示有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是( )A若图表示正常细胞，则 A、B 化合物共有的元素中含量最多的是 aB若图表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则 A 化合物中含量最多的元素为图中的 bC图中含量最多的元素是 C，这与细胞中含量最多的化合物有关D若图表示正常细胞，则 B 化合物具有多样性，其必含的元素为 C、H、O、N$来& 源：解析 本题考查细胞中元素与化合物的种类及含量。从图有活性的细胞中元素含量相对值分析，a 代表氧元素，b 代表碳元素。若图表示正常
4、细胞，则 A 表示 H2O，B 表示蛋白质，二者共有的元素在细胞中含量最多的是氧元素，故 A 项正确；若图表示完全脱水后的细胞，则 A 为蛋白质，蛋白质中含量最多的元素为碳元素，故 B 项正确；图细胞中含量最多的元素是氧而不是碳，故 C 项错误；若图表示正常细胞，B 化合物表示蛋白质，其具有多样性，必含的元素为 C、H、O、N，故 D 项正确。答案 C2.如图为原生质的组成成分，如果该图表示的是原生质的各种化学元素，则 A 应该是什么？如果该图为原生质的化合物，则 A 应该是什么？如果该图是已经完全脱水后的原生质的化合物，则 A 应该是什么( )碳 氧 水 无机盐 葡萄糖 蛋白质A BC D解
5、析 占细胞鲜重最多的元素是氧元素，其次是碳元素；占细胞鲜重最多的化合物是水，其次是蛋白质；占细胞干重最多的化合物是蛋白质。答案 C题组二 常见重要化合物的元素组成3.(2016衡水模拟) 图中表示部分化合物的元素组成，其中数字表示元素。相关叙述中，不正确的是( )A图中所示为大量元素，为微量元素B人体缺会影响正常的有氧呼吸功能C甲状腺激素从细胞中分泌到外部环境的方式是胞吐D图示化合物合成过程中都需要消耗能量解析 图中为镁元素，为磷元素，为铁元素，为碘元素；人体缺铁会影响血红蛋白的合成，从而造成氧气运输能力降低。答案 A整合提升1.(1)动物、植物干重相比，由于植物含糖类较多，动物含脂肪、蛋白质
6、较多，故植物体中含氧元素较多，动物体中含氮、氢元素较多，另外动物含 Ca、P 元素也比植物多。(2)判断元素和化合物的三点“明确”判断元素的含量时要明确是鲜重还是干重。判断元素的差异时要明确是种类还是含量。判断化合物的元素组成时要明确每种化合物的化学本质。2(1) 各种化合物的组成元素$来&源：(2)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。(3)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
7、类。(4)判断微量元素时，要明确含量和是否是生物体所必需的。考点二 细胞中的水和无机盐知| 识|链| 接1根据冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图，归纳总结自由水/结合水与代谢和抗逆性的关系：(1)探究自由水/结合水的比值与新陈代谢、生物抗逆性的关系比值越大，生物新陈代谢越旺盛，但其抗逆性下降；反之，生物 新陈代谢缓慢，但抗逆性增强。(2)探究自由水和结合水的转化自由水和结合水在一定条件下存在着动态转化，自由水和结合水的转化受代谢强度和温度的影响，细胞内代谢越旺盛，自由水含量相对越多。(3)水在生产中的应用种子贮存前，先要晾晒，目的是减少自由水的含量，降低种子的代谢速率，以延长种子的寿命
8、。越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。2无机盐(1)存在形式：绝大多数以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在。(2)功能Error!深度思考1脂质和蛋白质等都是细胞的结构物质，水也是细胞的结构物质吗？提示 是。如结合水。2无机盐主要以离子形式存在指的是在细胞内还是在细胞外？提示 细胞内题|组|微|练题组一 细胞内水的存在形式及功能1.(2016泉州期末) 水是生命之源，下列关于生物体内水的叙述中正确的是( )A参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水B自由水与结合水的比例和新陈代谢的强弱关系不大C肽键的断裂、ATP 的形成、基因的表达过程均有水的产生D在洋葱根尖细胞中能产生水的细胞器有线
9、粒体、叶绿体、核糖体等解析 自由水在细胞内起到物质运输作用；细胞内自由水越多，代谢越旺盛；肽键断裂消耗水；洋葱根尖细胞无叶绿体。答案 A2(2017长春月考)2015 年密苏里大学的研究人员发现了 HIV衣壳蛋白之间有水分子结构，这些数以千计的水分子有助于稳定病毒的衣壳蛋白以便病毒侵染细胞。上述材料可以说明( )A结合水是细胞的重要组成成分B水可以控制生物的性状C水是病毒生命活动不可缺少的物质D该病毒的增殖过程中没有水的生成解析 病毒无细胞结构；控制生物性状的物质是核酸；分析材料可知，水是病毒生命活动不可缺少的物质；病毒增殖过程有衣壳蛋白的合成，蛋白质合成过程中有水产生。答案 C题组二 无机盐
10、的种类及功能3.(2016西安模拟) 下列无机盐的含量、存在形式和生理作用的叙述中错误的是( )A无机盐在细胞内含量很少，主要以离子形式存在；具有维持渗透压、酸碱度及细胞正常生命活动的功能B人体内 Na 主要存在于细胞内液，K 主要存在于细胞外液，血液中 Ca2 缺乏时导致肌肉抽搐C某些无机盐是细胞内一些大分子物质的组成成分，如 Fe 参与血红蛋白的构成，Mg 参与叶绿素的形成D氮是植物体内的重要元素之一，酶、核酸、ATP 中都含有氮元素解析 在人体内 Na 主要存在于细胞外液，K 主要存在于细胞内液。答案 B整合提升无机盐在细胞中的功能(1)某些复杂化合物的组成成分无机盐 参与形成的化合物N
11、(NO ) 3 蛋白质、ATP(ADP)、叶绿素、核酸(DNA或 RNA)P(PO )34 ATP(ADP)、磷脂、核酸(DNA 或 RNA)Mg2 叶绿素组成成分S(SO )24 某些蛋白质的特征元素Fe2 动物血红蛋白I 甲状腺激素(2)维持细胞和生物体的正常生命活动。例如，哺乳动物血液中Ca2 含量过低就会出现抽搐，I 缺乏易患地方性甲状腺肿， Fe2 缺乏易患贫血等，缺乏 N、Mg 和 P 元素，植物的光合作用将会受到影响。(3)维持生物体内的平衡。体内平衡使细胞能有稳定的结构和功能，是生物维持正常的代谢和生理活动的必要条件。渗透压的平衡：Na 、Cl 对细胞外液渗透压起重要作用，K
12、则对细胞内液渗透压起决定作用。酸碱平衡(即 pH 平衡)：pH 调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质体组成的所有特性以及在细胞内发生的一切反应：如人血浆中的 HCO 、HPO 等。 3 24离子平衡：动物细胞内外 Na /K /Ca2 的比例是相对稳定的。细胞膜外 Na 高、K 低，细胞膜内 K 高、 Na 低。K 、Na 这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。中华.资*源%库 考点三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质知| 识|链| 接1实验原理(1)还原糖斐林试剂 砖红色沉淀 50 65 温 水 浴(3)蛋白质双缩脲试剂 紫色2实验步骤(1)还原
13、糖的检测选材： 含 糖 量 较 高 、白 色 或 近 于 白 色 的 植 物 组 织制备组织样液： 制 浆 一 层 纱 布 过 滤 取 滤 液颜色反应：结论：组织样液中含有还原糖(2)脂肪的检测方法一：花生种子匀浆3 滴苏丹染液橘黄色方法二取材：花生种子(浸泡，去掉种皮)，将子叶切成薄片制片Error!观察：先 在 低 倍 显 微 镜 下 寻 找 已 着 色 颗 粒 ，再 用 高 倍显 微 镜 观 察结论：圆形小颗粒呈橘黄色，证明有脂肪存在(3)蛋白质的检测选材与制备：蛋清稀释液或豆浆滤液颜 色反 应结论：组织样液中存在蛋白质深度思考1在检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的实验中，对于选材有什
14、么要求？提示 主要有两个方面的要求：(1)含量较高，如检测还原糖时宜选用苹果，苹果含大量还原糖，不能选择甘蔗、甜菜等，因为这两种实验材料中含蔗糖较高，蔗糖不具有还原性。(2)颜色为白色或浅色。白色或浅色的材料可以避免材料本身的颜色遮盖反应结果，如检测还原糖时一般不选择西瓜，检测蛋白质时一般不选择血红蛋白等。2鉴定蛋白质时，加入试剂 B 时，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？提示 可能加入的双缩脲试剂 B 过量，CuSO 4 在碱性溶液中生成大量的蓝色 Cu(OH)2 絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。3脂肪鉴定实验中为什么用 50%的酒精洗去浮色，而不用清水？提示 因为苏
15、丹或苏丹易溶于有机溶剂酒精中，而不溶于清水中。题| 组|微| 练1下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是( ) 中/ 华-资*源%库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颗粒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，苏丹染液将脂肪染成橘黄色，苏丹染液将脂肪染成红色解析 斐林试剂需现配现用，不能留到下次再用，A 错误；双缩脲试剂和斐林试剂的成分相同，但成分的浓度不同，C 错误；脂肪鉴定中，苏丹染液将脂肪染成橘黄色，而苏丹染液将脂肪染成红色，D 错误；脂肪鉴定中需要借助
16、于显微镜才能观察到脂肪颗粒，B 正确。答案 B2下图为鉴定蛋白质的流程图，其中甲、乙、丙、丁的含义分别是( )A黄豆浆、双缩脲、1 mL、4 滴B花生种子研磨液、双缩脲、4 滴、1 mLC黄豆浆、双缩脲、4 滴、1 mLD花生种子研磨液、斐林试剂、1 mL、4 滴解析 鉴定蛋白质既可以用蛋清稀释液，也可以用黄豆浆滤液；鉴定蛋白质所用的试剂是双缩脲试剂，先加 A 液 1 mL，再加 B 液4 滴，故答案选 A。答案 A整合提升1.斐林试剂与双缩脲试剂的“四个不同”浓度不同：二者成分中 CuSO4 的浓度不同。使用方法不同：斐林试剂是甲、乙液等量混合后使用，双缩脲试剂是先加 A 液后加 B 液。使
17、用条件不同：斐林试剂需水浴加热，而双缩脲试剂不需要加热。实验现象不同：斐林试剂检测还原糖，产生砖红色沉淀；双缩脲试剂检测蛋白质，产生紫色物质。 2三类有机物检测在操作步骤上的差异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。可能需要显微镜脂肪检测。混合后加入斐林试剂；分别加入双缩脲试剂(先加 A液，后加 B 液，且 B 液不能过量)。术语强记 一定记清背熟1.大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。Z2微量元素：Fe、Mn 、Zn 、Cu、B、Mo 等。3大量元素、微量元素都是生物必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作
18、用。4生物体内元素的存在形式：大多以化合物的形式存在。5占细胞鲜重最多的元素是氧，占细胞干重最多的元素是碳。6占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。7水在细胞中以两种形式存在。细胞中一部分水与其他物质相结合，叫做结合水；绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。8水不仅是细胞代谢所需的原料，也是细胞代谢的产物，如有氧呼吸、光合作用、蛋白质和 DNA 的合成等过程中都有水的生成。9细胞中大多数无机盐以离子形式存在。10一些无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分，无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。11还原糖遇斐林试剂可生成砖红色沉淀，脂肪可被
19、苏丹(或苏丹 ) 染液染成 橘黄色( 或红色)，而蛋白质遇双缩脲试剂呈紫色。思维辨析 千万分清辨明1.误以为核糖、脱氧核糖为非还原糖。核糖和脱氧核糖是单糖，两者都具有醛基，所以都是还原糖。常见的还原糖还有葡萄糖、果糖和麦芽糖，而蔗糖和淀粉是非还原糖。2误认为自由水的作用比结合水作用大自由水、结合水的作用都非常大，两种水在不同时期的作用各有所侧重。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，但若要通过溶液颜色变化确定，则不必使用显微镜。4种子成熟过程中物质变化常见的种子有单子叶和双子叶两大类，在整个成熟过程中水分由多到少，在种子成熟时自由水下降到最低，代谢减缓，在脱落
20、酸作用下进入休眠期。有机物最初来源都是邻近叶片运入的，表现为初期种子可溶性的糖类较多，随着成熟过程种子中可溶性糖发生转化，单子叶种子主要转变为淀粉形式贮存下来，双子叶植物视具体植物的不同，转化为蛋白质和脂肪的比例不同，油料种子脂肪多些。这样种子在成熟过程中表现为水分下降，有机物(干重) 增加，有机物种类减少。种子萌发过程变化和以上情况相反。考题演练 试试真本事1.判断正误(1)组成细胞的元素，C、O、H、N 这四种元素含量最多。()(2)细胞中含量最多的有机物是蛋白质。( )(3)细胞中脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素。()(4)细胞 内结合水/自由水的比值，种子萌发时比休眠时高。()(5)在
21、最基本生命系统中，H 2O 有自由水和结合水两种存在形式。()(6)贮藏的种子不含水分，以保持休眠状态。()(7)自由水在衰老、癌变细胞中含量较少，而在分裂、成熟的细胞中含量较多。()(8)植物根系通过主动运输吸收无机盐离子时需要 ATP。()(9)同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同。()2(2016高考题重组改编)下列有关有机物检测的操作与结果叙述正确的是( )量取 2 mL 斐林试剂时应优先选用 5 mL 量筒而不用 10 mL量筒 在还原糖组织液中加入斐林试剂后液体呈现无色，加热后变成砖红色 鉴定待测样液中的蛋白质时，先加 NaOH 溶液，振荡后再滴加 CuSO4 溶液 剩余的斐林
22、试剂应立刻装入棕色瓶，以便长期保存备用A BC D解析 量取 2 mL 斐林试剂用 5 mL 量筒比用 10 mL 量筒更精确，正确；斐林试剂本身呈蓝色，在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体呈蓝色，错误；双缩脲试剂检测蛋白质的原理是在碱性溶液中肽键结构与 Cu2 结合成紫色络合物，正确；斐林试剂需现用现配，错误。答案 A3(2016合肥统测) 结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是( )A曲线可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线B曲线可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化C曲线可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，其内无机盐的相对含量变化
23、D曲线可以表示人从幼年到成年体内含水量的变化解析 C 项中随着新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干，水分不断减少，无机盐相对含量逐渐增多，因此 C 项是错误的。A 、D 项正确，随着年龄增加，新陈代谢减慢，自由水与结合水比值下降。B项中自由水与结合水比值增加，会导致细胞呼吸速率加快。中/华- 资*源%库答案 C4(2017洛阳期中) 关于生物体内水和无机盐的叙述，不正确的是( )A体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水B细胞中无机盐多数以化合物形式存在C生物体内无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水D自由水与结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化解析 自由水是细胞内的良好溶剂，参与运输营养物质和代
24、谢废物，A 正确；细胞中无机盐多数以离子的形式存在，B 错误；无机盐浓度的大小会影响细胞的渗透压，进而影响细胞吸水或失水，C 正确；自由水与结合水可以相互转化，自由水与结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化，D 正确。答案 B5(2016郑州质检) 下列关于元素、化合物的描述不正确的是 ( )A占细胞干重最多的元素是 C，占细胞鲜重最多的是 OB大量元素、微量元素在生物体内的生理作用均不可替代，都是必需元素C自由水既是良好溶剂，又可参与生化反应，在生物体内其作用比结合水重要D无机盐多数以离子形式存在，也可参与复杂化合物的构成解析 自由水、结合水的作用都非常大，两种水在不同时期的作用各有所侧重。答案 C6(2016广东卷改编)油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示。请据图回答下列问题：(1)由图可知，随着油菜种子发育天数的增加，_和_所占干重百分比在逐渐减少，而_所占干重百分比在逐渐增加。由此可推测油菜种子成熟过程中糖类和脂肪的关系是_。(2)油菜种子萌发时，_所占干重百分比逐渐减少。(3)为判断上述分析是否正确，可将_后检测。实验中用到的试剂有_、_、_。答案 (1) 可溶性糖 淀粉 脂肪 糖类可以转化为脂肪(2)脂肪(3)不同成熟阶段的种子制成匀浆 斐林试剂(其他合理答案也可) 苏丹染液( 其他合理答案也可) 碘液
