知識點一　組成細胞的元素和化合物
[自主學習]1.細胞中的元素(1)元素的來源、分類和存在形式。
C、H、O、N、P、S、K、Ca、 Mg　Fe、Mn、B、Zn、M、Cu　
(2)生物界和非生物界在元素種類和含量上的關(guān)系。
(1)微量元素：“鐵錳碰新木桶”，即Fe(鐵)、Mn(錳)、B(碰)、Zn(新)、M(木)、Cu(桶)。(2)大量元素：“洋人探親，單留蓋美家”，即O(洋)、P(人)、C(探)、H(親)、N(單)、S(留)、Ca(蓋)、Mg(美)、K(家)。
1.思考判斷(1)細胞中的一種元素的作用能被其他元素替代。 (　　)(2)細胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要。 (　　)(3)植物細胞中含量最多的四種元素是C、H、O和N。 (　　)(4)生物界和非生物界在元素組成的種類和含量上都相同。 (　　)(5)沙漠植物中含量最多的化合物是水。(　　)
2.深挖教材生物體中的微量元素的含量比大量元素少得多，是不是意味著其功能不重要?_________________________________________________。?【答案】提示：不是，一些微量元素是重要化合物的組成成分，如果缺乏會影響一些重要化合物的合成
3.熱圖導析下圖A是組成人體細胞的主要元素及其比例，B是細胞中幾種化合物的含量。請據(jù)圖思考下列問題。
(1)由圖A可以看出，氧元素在細胞鮮重中所占比例最大，為什么不是最基本元素?______________________________________________。?【答案】提示：組成生物的大分子都是以碳鏈為骨架的，而不是由氧原子構(gòu)成的，所以碳是最基本元素(2)若按細胞干重和細胞鮮重計，圖B中的②分別是什么?_________________________________________________________。?【答案】提示：蛋白質(zhì)、水
知識點二　細胞中的無機物[自主學習]1.細胞中的水(1)細胞中水的存在形式和功能。
(2)自由水/結(jié)合水的值與代謝、抗逆性的關(guān)系。
　2.細胞中的無機鹽
[自主檢測]1.思考判斷(1)生物體內(nèi)的水就是細胞內(nèi)的水。 (　　)(2)曬干的種子細胞內(nèi)不含水分，導致細胞代謝停止，有利于種子長時間儲存。 (　　)(3)細胞中的結(jié)合水和自由水不能相互轉(zhuǎn)化。 (　　)(4)水既是有氧呼吸的原料，也是有氧呼吸的產(chǎn)物。 (　　)
2.深挖教材(1)植物根系既能從土壤中吸收水分也能吸收無機鹽。根細胞內(nèi)水分的作用有________________________________。(答3點)?【答案】提示：①根細胞的組成成分；②參與細胞內(nèi)的生物化學反應(yīng)；③運送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物等(2)Na+、K+對細胞內(nèi)外滲透壓大小所起的作用一樣嗎，為什么?_________________________________________________。?【答案】提示：不一樣。Na+是維持細胞外液滲透壓的主要離子，而K+是維持細胞內(nèi)液滲透壓的主要離子
(3)患急性腸炎的病人脫水時需要及時補充__________，同時也需要補充體內(nèi)丟失的________，因此，輸入_____________是常用的治療方法。?
細胞中的元素和化合物
[深度講解]1.細胞中元素的種類和功能(1)細胞中元素的分類。
(2)元素的生理功能。①維持機體正常的生命活動：如K+可保持心肌正常興奮性，微量元素B能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長等。
②組成細胞的化合物(如圖)。
2.幾種重要化合物的組成元素
　走出元素與化合物的3個誤區(qū)
(1)易混淆元素與化合物的干重與鮮重。①在組成細胞的元素中，占鮮重百分比：O＞C＞H＞N；占干重百分比：C＞O＞N＞H。②在組成細胞的化合物中，占鮮重百分比：水＞蛋白質(zhì)＞脂質(zhì)＞糖類；占干重百分比中，蛋白質(zhì)含量最多。(2)誤以為生物體內(nèi)大量元素重要，微量元素不重要。大量元素、微量元素是根據(jù)元素的含量劃分的。無論是大量元素還是微量元素，都是生物體的必需元素，對于維護生物體的生命活動都起著非常重要的作用。(3)誤以為細胞內(nèi)含量最多的元素是C?；罴毎麅?nèi)含量最多的元素是O，而不是C；組成細胞干重最多的元素是C。
[考向預測](一)考查元素和化合物的種類、作用(素養(yǎng)目標：生命觀念)1.如圖甲是有活性的細胞中元素含量的柱形圖，圖乙是細胞中化合物含量的扇形圖，下列說法正確的是 (　　)
A.若甲表示組成人體細胞的元素含量，則a、b、c依次是O、H、CB.若乙表示細胞干重中的化合物含量，則A化合物是蛋白質(zhì)C.若乙表示細胞鮮重中的化合物含量，則A、B化合物依次是蛋白質(zhì)和水D.地殼與活細胞中含量最多的元素都是a，因此說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性【答案】B　
【解析】若甲表示組成人體細胞的元素含量，則a、b、c依次是O、C、H，A錯誤；若乙表示細胞干重中的化合物含量，則A化合物是蛋白質(zhì)，B正確；若乙表示細胞鮮重中的化合物含量，則A化合物為水，B為蛋白質(zhì)，C錯誤；生物界與非生物界的統(tǒng)一性表現(xiàn)在元素的種類上，而不是元素的含量上，D錯誤。
(二)考查生物體內(nèi)有機化合物特征元素的判斷(素養(yǎng)目標：科學思維)2.(2022年山東濟南模擬)甲圖中①②③④表示不同化學元素所組成的化合物，乙圖表示由四個單體構(gòu)成的化合物。下列說法錯誤的是 (　　)
A.若甲圖中的②能促進人和動物生殖器官的發(fā)育及生殖細胞的形成，則②是性激素B.若甲圖中④能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能，則④可用無水乙醇提取C.乙圖中若單體是氨基酸，則該化合物徹底水解后的產(chǎn)物中氧原子數(shù)增加3個D.乙圖中若單體是四種核糖核苷酸，則該化合物徹底水解后的產(chǎn)物有5種【答案】D　
【解析】甲圖中②的組成元素只有C、H、O，且能促進人和動物生殖器官的發(fā)育及生殖細胞的形成，則②是性激素，A正確；④的組成元素是C、H、O、N、Mg，且能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能，則④可能是葉綠素，可用無水乙醇提取，B正確；乙圖中若單體是氨基酸，則該化合物為四肽，徹底水解需要3分子水，所以水解后的產(chǎn)物中氧原子數(shù)增加3個，C正確；乙圖中若單體是四種核糖核苷酸，則該化合物為RNA，徹底水解后的產(chǎn)物有核糖、磷酸和四種堿基(A、C、G、U)共6種，D錯誤。
1.用元素分析法判斷化合物的種類
2.核糖≠核糖核苷酸或核糖核酸；脫氧核糖≠脫氧核苷酸或脫氧核糖核酸——所有糖類均只含C、H、O三種元素，作為五碳糖的“核糖、脫氧核糖”也不例外。3.從化合物的元素組成分析代謝終產(chǎn)物：糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)都含有C、H、O，故其代謝終產(chǎn)物都有CO2和H2O；蛋白質(zhì)中還有N，其代謝終產(chǎn)物還含有尿素。4.從化合物的元素組成分析氧化分解釋放能量的多少：脂肪的含氫量多于糖類，因此等質(zhì)量的脂肪氧化分解時消耗的氧氣量和釋放的能量都多于糖類。
水和無機鹽的存在形式及生理功能
[深度講解]1.細胞中的水的存在形式、產(chǎn)生和利用
2.?？紵o機鹽功能歸納整合
3.驗證某種礦質(zhì)元素的生理功能(1)實驗設(shè)計。①對照組。
(2)實驗成功關(guān)鍵。①實驗中應(yīng)保證實驗材料的統(tǒng)一性，即材料的種類、生長狀況應(yīng)一致等。②實驗組用只缺X的完全培養(yǎng)液，對照組用完全培養(yǎng)液，不能用蒸餾水做對照。③實驗組加入X的目的是二次對照，使實驗組前后對照，以增強說服力。
[考向預測](一)考查水與細胞代謝的關(guān)系(素養(yǎng)目標：生命觀念)1.(2022年湖北武漢模擬)下列關(guān)于細胞中水的說法，不正確的是(　　)A.細胞中的含水量與細胞代謝速率密切相關(guān)B.DNA復制和轉(zhuǎn)錄都有水產(chǎn)生，翻譯不產(chǎn)生水C.線粒體中產(chǎn)生大量ATP的同時一定有水生成D.癌細胞中自由水所占比例比衰老細胞中高【答案】B　
【解析】細胞中的含水量與細胞代謝速率密切相關(guān)，自由水與結(jié)合水的比值越高，細胞代謝越旺盛，A正確；DNA復制和轉(zhuǎn)錄過程都涉及相應(yīng)的核苷酸聚合為核苷酸鏈，因此都有水產(chǎn)生，在翻譯過程中氨基酸脫水縮合也會產(chǎn)生水，B錯誤；線粒體中產(chǎn)生大量ATP發(fā)生在有氧呼吸的第三階段，該階段發(fā)生的反應(yīng)是前兩個階段產(chǎn)生的[H]與氧結(jié)合生成H2O，并釋放大量的能量，C正確；癌細胞的代謝較衰老細胞的旺盛，因此癌細胞中自由水所占比例比衰老細胞中高，D正確。
水在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用
(二)以實例或?qū)嶒炐问娇疾闊o機鹽的存在形式及功能(素養(yǎng)目標：科學探究)2.設(shè)計實驗探究X是否屬于植物生長所必需的無機鹽，某同學的構(gòu)思大致如下：本實驗中采用甲組、乙組之間的空白對照，以及乙組中實驗前(無X)與實驗后(有X)之間的自身對照。下列敘述正確的是 (　　)
A.對照組是甲組、乙組實驗后B.此實驗的無關(guān)變量只是選一些相同的植物C.此實驗如果是無土栽培，則實驗前營養(yǎng)液要滅菌D.為防止外界影響，此實驗需在黑暗密閉條件下進行【答案】C　
【解析】該實驗中對照組是甲組、乙組實驗前，A錯誤；此實驗的無關(guān)變量為選一些相同的植物、培養(yǎng)條件等，B錯誤；若實驗是無土栽培，則實驗前營養(yǎng)液要滅菌，C正確；由于培養(yǎng)的是植物，故需在光照條件下進行，D錯誤。
檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)
[實驗理論]1.還原糖的檢測
2.脂肪的檢測(1)檢測原理：脂肪+蘇丹Ⅲ染液→橘黃色。(2)檢測步驟。
[方法透析]1.斐林試劑與雙縮脲試劑的“一同、三不同”
2.三類有機物檢測在操作步驟上的“三個唯一”(1)唯一需要加熱——還原糖檢測，且必須水浴加熱，不能用酒精燈直接加熱。若不加熱，則無磚紅色沉淀出現(xiàn)。(2)唯一使用酒精——脂肪的檢測，實驗用體積分數(shù)為50%的酒精洗去浮色。
3.實驗中的4個注意點(1)三個實驗中都不宜選取顏色較深的材料，否則會干擾實驗結(jié)果的顏色變化。(2)脂肪鑒定的過程中滴加1~2滴體積分數(shù)為50%的酒精的目的是洗去浮色，原因是蘇丹Ⅲ染液易溶于酒精。　　(3)物質(zhì)鑒定實驗一般不設(shè)立對照實驗，若需設(shè)立對照實驗，對照組應(yīng)加入成分已知的物質(zhì)，如驗證唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)，對照組可加入稀釋的雞蛋清。(4)實驗中，在加相應(yīng)試劑之前要留出部分組織樣液，目的是作為對照，以便與鑒定后的樣液顏色做對比，增強實驗的說服力。
(1)蛋白質(zhì)檢測時，為什么先加A液再加B液?B液為什么不能過量?(2)為什么利用斐林試劑的甲液、乙液和蒸餾水也能鑒定蛋白質(zhì)?
【答案】(1)提示：蛋白質(zhì)中的肽鍵在堿性條件下能與Cu2+生成紫色絡(luò)合物，所以先加A液營造堿性環(huán)境，后加B液提供Cu2+。其中雙縮脲試劑B液的量不能過多，因為過多的雙縮脲試劑B液會與雙縮脲試劑A液反應(yīng)生成Cu(OH)2，使溶液呈藍色進而掩蓋實驗生成的紫色。(2)提示：斐林試劑的甲液、乙液的成分分別與雙縮脲試劑的A液、B液相同，只是斐林試劑的乙液的質(zhì)量濃度比雙縮脲試劑的B液大，故只需將斐林試劑乙液用蒸餾水稀釋即可。
[診斷小練](一)生物組織中有機物鑒定的原理1.(2022年江蘇如皋中學三模)在還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)的檢測實驗中，選擇合適的實驗材料和實驗方法等對實驗成敗起關(guān)鍵性作用。下列相關(guān)敘述正確的是 (　　)A.NaOH溶液可為Cu2+與肽鍵的顯色反應(yīng)創(chuàng)造堿性條件B.花生子葉切片經(jīng)蘇丹Ⅲ染液染色后，需用50%鹽酸沖洗以去除浮色C.用雙縮脲試劑鑒定高溫處理過的淀粉酶時出現(xiàn)紫色反應(yīng)，說明淀粉酶沒有失活D.甘蔗汁富含糖類且近于白色可作為檢測還原糖的實驗材料【答案】A　
【解析】蛋白質(zhì)的檢測中先加入A液(質(zhì)量濃度為0.1 g/mL氫氧化鈉溶液)，再加入B液(質(zhì)量濃度為0.01 g/mL硫酸銅溶液)，NaOH溶液可為Cu2+與肽鍵的顯色反應(yīng)創(chuàng)造堿性條件，A正確；花生子葉切片經(jīng)蘇丹Ⅲ染液染色后，需用50%酒精沖洗以去除浮色，B錯誤；淀粉酶經(jīng)高溫處理后肽鍵未被破壞，因此無論淀粉酶是否失活，都能與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)，C錯誤；甘蔗汁中富含蔗糖，但蔗糖不是還原糖，因此不可用于還原糖的鑒定，D錯誤。
(二)物質(zhì)鑒定的操作步驟2.某校生物興趣小組進行了生物組織中還原糖檢測的實驗(如下圖)，下列敘述正確的是 (　　)
A.在實驗材料選擇方面，用蘋果比用植物葉片的效果要好B.在制備生物組織樣液時，加入石英砂的主要目的是促進還原糖的溶解C.用于該實驗檢測的斐林試劑也可用于檢測蛋白質(zhì)，只是添加試劑的順序不同D.由于斐林試劑不穩(wěn)定，在使用斐林試劑時要先加0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液【答案】A　
【解析】蘋果果肉的還原糖含量高，且顏色比植物葉片淺，所以在實驗材料選擇方面，用蘋果比用植物葉片的效果要好，A正確；在制備生物組織樣液時，加入石英砂的主要目的是使研磨充分，B錯誤；斐林試劑和雙縮脲試劑中CuSO4溶液的濃度不同，C錯誤；在使用斐林試劑時應(yīng)將等量NaOH溶液和CuSO4溶液混勻后加到組織樣液中，D錯誤。
1.(2021年全國乙卷)植物在生長發(fā)育過程中，需要不斷從環(huán)境中吸收水。下列有關(guān)植物體內(nèi)水的敘述，錯誤的是 (　　)A.根系吸收的水有利于植物保持固有姿態(tài)B.結(jié)合水是植物細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分C.細胞的有氧呼吸過程不消耗水但能產(chǎn)生水D.自由水和結(jié)合水比值的改變會影響細胞的代謝活動【答案】C　
【解析】植物根系從土壤中吸收的水使液泡充盈，可調(diào)節(jié)植物細胞液滲透壓并有利于植物保持一定的形態(tài)，A正確；細胞內(nèi)結(jié)合水可與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)結(jié)合，成為生物體結(jié)構(gòu)的組成成分，B正確；細胞有氧呼吸過程中，第二階段需要水的參與，第三階段有水的生成，C錯誤；細胞內(nèi)自由水和結(jié)合水的比值下降，細胞代謝活動減弱，反之，細胞代謝活動增強，D正確。
命題探源　　本題難度較小，主要考查水的功能以及自由水和結(jié)合水的含量對代謝活動的影響，水在有氧呼吸過程中既是原料也是產(chǎn)物，作為原料在第二階段參與，作為產(chǎn)物在第三階段產(chǎn)生。
2.(2021年浙江卷)無機鹽是生物體的組成成分，對維持生命活動有重要作用。下列敘述錯誤的是 (　　)
命題探源　　四個選項中的內(nèi)容都是教材中的實例，復習備考時要注重教材中的一些現(xiàn)象或過程的實例，此類題目難度不大，但可以引導學生注重教材。
3.(2020年江蘇卷)下列關(guān)于細胞中無機化合物的敘述，正確的是 (　　)A.自由水是生化反應(yīng)的介質(zhì)，不直接參與生化反應(yīng)B.結(jié)合水是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，主要存在于液泡中C.無機鹽參與維持細胞的酸堿平衡，不參與有機物的合成D.無機鹽多以離子形式存在，對維持生命活動有重要作用【答案】D　
【解析】細胞內(nèi)的許多生物化學反應(yīng)都需要水的直接參與，如蛋白質(zhì)水解成氨基酸、光反應(yīng)等，A錯誤；結(jié)合水是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，液泡內(nèi)有細胞液，液泡內(nèi)的水大多可以自由流動，多以游離的形式存在，多為自由水，B錯誤；無機鹽也可參與有機物的合成，如Mg2+是葉綠素的組成成分，F(xiàn)e2+是血紅素的組成成分，C錯誤；無機鹽多以離子形式存在，對維持生命活動有重要作用，如哺乳動物血液中缺少Ca2+會出現(xiàn)抽搐等癥狀，D正確。

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