第2講細胞中的元素和化合物及細胞中的無機物李仕才考綱要求全國卷五年考情1.水和無機鹽的作用(Ⅰ)2023卷ⅢT30,2023卷ⅡT42.實驗：檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質2023卷ⅠT2,2023卷ⅠT29考點一|組成細胞的元素和化合物(對應學生用書第5頁)[識記—基礎梳理]1．組成細胞的元素2．組成細胞的化合物eq\a\vs4\al([辨析與識圖])1．判斷正誤(1)在人體活細胞中氫原子的數目最多。(√)(2)細胞中的一種元素的作用能被其他元素替代。(×)【提示】細胞中每種元素的作用是不相同的。(3)細胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要。(×)【提示】微量元素對維持生命活動是不可缺少的。(4)植物細胞中含量最多的四種元素C、H、O和N。(√)(5)生物界和非生物界在元素組成的種類和含量上都相同。(×)【提示】種類相同，含量差別很大。(6)蛋白質是活細胞中含量最多的化合物。(×)【提示】蛋白質是活細胞中含量最多的有機物。(7)沙漠植物中含量最多的化合物是水。(√)2．據圖思考(1)占細胞鮮重和干重最多的元素分別是O和C，原因是占細胞鮮重最多的化合物是水，水中含量最多的元素是O；占細胞干重最多的化合物是蛋白質，蛋白質中含量最多的元素是C。(2)組成人體細胞的主要元素為C、H、O、N、P、S。[理解—深化探究]1．依據事實確定生物界和非生物界在元素種類和含量上的關系2．細胞中元素的生理功能(1)根據實例判斷元素的生理功能：(2)組成細胞的化合物：根據元素組成將核酸、糖類、脂肪、磷脂、蛋白質和ATP等化合物填入適當的方框內。[運用—考向對練]考向考查化合物的組成元素及作用1．(2023·石景山區期末)下列各組化合物中，由相同元素組成的是()A．葉綠素、類胡蘿卜素B．胰島素、性激素C．油脂、核苷酸D．纖維素、丙酮酸D[葉綠素中含有鎂元素，與類胡蘿卜素的元素組成不同，A錯誤；性激素只含C、H、O，胰島素含有C、H、O、N，B錯誤；油脂只含有C、H、O，核苷酸含有C、H、O、N、P，C錯誤；纖維素和丙酮酸含有C、H、O，D正確。]2．(2023·湖北重點中學聯考)下列關于組成生物體的化學元素的敘述正確的是()A．占細胞鮮重百分比最多的元素是CB．組成DNA、磷脂分子的元素種類相同C．非生物界與生物界的元素種類相同D．組成生物體的化學元素多以離子形式存在B[占細胞鮮重百分比最多的元素是O，A項錯誤；組成DNA、磷脂分子的元素都是C、H、O、N、P，種類相同，B項正確；組成生物界的元素種類在非生物界中都能找到，但非生物界與生物界的元素種類存在差異，C項錯誤；組成生物體的化學元素多以化合物的形式存在，D項錯誤。]eq\a\vs4\al([技法總結]判斷元素與化合物分子的四個“明確”)考點二|細胞中水和無機鹽的作用(對應學生用書第6頁)[識記—基礎梳理]1．細胞中水的存在形式及作用eq\a\vs4\al(1,)(2)自由水/結合水與代謝、抗逆性的關系自由水/結合水eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(比值高?代謝旺盛，但抗逆性差,比值低?代謝強度降低，但抗寒、,抗旱、抗熱等抗逆性增強))2．無機鹽的存在形式及功能eq\a\vs4\al([思維辨析])1．在最基本的生命系統中，H2O有自由水和結合水兩種存在形式。(√)2．自由水可作為細胞內化學反應的反應物。(√)3．同種植物萌發種子的含水量與休眠種子的相同。(×)【提示】萌發種子的含水量較高。4．貯藏中的種子不含水分，以保持休眠狀態。(×)【提示】貯藏中的種子，自由水與結合水的比值很低，代謝很弱，以保持休眠狀態，并非不含水分。5．植物根系通過主動運輸吸收無機鹽離子需要ATP。(√)6．細胞中的無機鹽大多數以化合物形式存在，如CaCO3構成骨骼、牙齒。(×)【提示】無機鹽大多數以離子形式存在。7．植物缺Mg引起光反應和暗反應強度均減弱。(√)8．K＋和Na＋對神經細胞有重要作用。(√)[理解—深化探究]1．細胞中產生水的結構有細胞質基質、線粒體、葉綠體、核糖體、細胞核、高爾基體等；利用水的生理過程包括光合作用、細胞呼吸、有機大分子的水解等。2．在動物體內，Na＋主要維持細胞外液的滲透壓，K＋主要維持細胞內液的滲透壓。3．缺乏N、Mg、P，植物的光合作用受影響，原因是：N、Mg是組成葉綠素的成分，P是組成類囊體膜和ATP的成分。4．探究無機鹽對植物生長的作用(1)無機鹽吸收的主要方式：主動運輸。(2)無機鹽生理功能的驗證：①對照組植物＋完全培養液→正常生長②實驗組[運用—考向對練]考向1考查細胞中水的存在形式、作用及與代謝的關系1．(2023·福州模擬)下列關于水與生命關系的敘述錯誤的是()A．生物體的生命活動離不開水B．種子萌發時，自由水與結合水比值增大C．自由水是細胞結構的重要組成成分，自由水含量越高，生物體的抗逆性越強D．水參與光合作用、呼吸作用以及有機物的合成與分解過程C[結合水是細胞結構的重要組成成分，結合水含量越高，生物體的抗逆性越強。]2．(2023·石景山區期末)下列有關水的敘述，正確的是()【導學號：67110006】A．H2O在光下分解，產生的[H]參與三碳化合物的生成B．由氨基酸形成多肽鏈時，生成物H2O中的氫全部來自氨基C．有氧呼吸時，生成物H2O中的氫全部來自線粒體中丙酮酸的分解D．由于水分子間的氫鍵，使得細胞中的水具有緩和溫度變化的作用D[光合作用過程中水光解產生的還原氫用于還原三碳化合物形成葡萄糖，A錯誤；氨基酸脫水縮合形成多肽鏈的過程中脫去的水分子中的H來自氨基酸的氨基和羧基，B錯誤；有氧呼吸時，生成物H2O中的氫來自葡萄糖和水，C錯誤；由于水分子間的氫鍵，使得細胞中的水具有緩和溫度變化的作用，D正確。]eq\a\vs4\al([規律總結]水的存在形式、產生與利用)考向2考查無機鹽的作用3．(2023·武漢調研)下列有關無機鹽的敘述，錯誤的是()A．動物細胞內的無機鹽大多數以離子形式存在B．植物葉肉細胞內Mg可分布在類囊體的薄膜上C．血漿中的無機鹽濃度會影響抗利尿激素的分泌D．用含15NH4Cl的培養液培養大腸桿菌不能標記DNAD[細胞內的無機鹽大多數以離子形式存在，A正確；植物葉肉細胞內Mg是合成葉綠素的原料，故可分布在類囊體的薄膜上，B正確；血漿中的無機鹽濃度會影響滲透壓，進而影響抗利尿激素的分泌，C正確；由于DNA中含有N元素，故用含15NH4Cl的培養液培養大腸桿菌能標記DNA，D錯誤。]4．下列關于無機鹽在生物體中功能的敘述，錯誤的是()A．鎂是葉綠體中參與光合作用的各種色素的組成元素B．人體缺鐵會影響正常的有氧呼吸功能C．人體血液中Ca2＋濃度太低，會出現抽搐癥狀D．在探究小麥生長發育需要Mg2＋的實驗中必須設置對照實驗A[鎂是構成葉綠素的元素之一。人體缺鐵會影響血紅蛋白的合成，從而影響氧的運輸，進而影響有氧呼吸功能。人體血液中Ca2＋濃度太低，會出現抽搐癥狀。在探究小麥生長發育需要Mg2＋的實驗中要設置實驗組和對照組。]eq\a\vs4\al([規律總結]各類無機鹽參與形成的化合物種類)無機鹽參與形成的化合物N(NOeq\o\al(－,3))蛋白質、ATP(ADP)、葉綠素、核酸(DNA或RNA)P(POeq\o\al(3－,4))ATP(ADP)、磷脂、核酸(DNA或RNA)Mg2＋葉綠素S(SOeq\o\al(2－,4))某些蛋白質的特征元素Fe2＋動物的血紅蛋白I－甲狀腺激素考點三|檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(實驗)(對應學生用書第7頁)[原理流程]1．檢測原理(1)糖類的檢測(2)脂肪的檢測：脂肪＋eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(蘇丹Ⅲ染液→橘黃色,蘇丹Ⅳ染液→紅色))(3)蛋白質的檢測：蛋白質＋雙縮脲試劑→紫色2．實驗流程(1)還原糖的檢測選材：含糖量較高、白色或近于白色的植物組織eq\a\vs4\al(制備組織樣液)eq\a\vs4\al(顯色,反應：)結論：組織樣液中含有可溶性還原糖(2)脂肪的檢測方法一：花生種子勻漿＋3滴蘇丹Ⅲ染液→橘黃色方法二：取材：花生種子(浸泡)，將子葉切成薄片↓eq\a\vs4\al(制片\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①取最理想的薄片，放在載玻片中央,②滴2～3滴蘇丹Ⅲ染液染色3min,③去浮色1～2滴體積分數為50%的酒精溶液)))↓制成臨時裝片(滴一滴蒸餾水，蓋上蓋玻片)↓觀察：先在低倍鏡下找到已著色顆粒，再用高倍顯微鏡觀察↓結論：圓形小顆粒呈橘黃色，說明植物組織中有脂肪存在(3)蛋白質的檢測選材與制備：蛋清稀釋液或豆漿濾液↓顯色反應↓結論：組織樣液中存在蛋白質[實驗關鍵]1．三個實驗中都不宜選取有顏色的材料，否則會干擾實驗現象。2．脂肪檢測的過程中滴加1～2滴體積分數為50%的酒精的目的是洗去浮色，原因是蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ染液易溶于酒精。3．蛋白質檢測中，若用大豆作材料，必須提前浸泡；若用蛋清作材料必須稀釋，防止其黏在試管上不易清洗；且該實驗應預留部分組織樣液作對比。4．物質檢測實驗一般不設對照實驗，若需設對照實驗，對照組應加入已知成分的物質，如驗證唾液淀粉酶是蛋白質，對照組可加入稀釋的雞蛋清。5．使用雙縮脲試劑和斐林試劑時：(1)對于斐林試劑，必須等量混合后加入，且現用現配。(2)對于雙縮脲試劑，必須先加A液，后加B液，且B液不能過量。6．脂肪檢測現象觀察時：(1)若要觀察被染色的脂肪顆粒，則使用顯微鏡。(2)若通過觀察組織樣液顏色變化，則不必使用顯微鏡。[對點練習]1．(2023·成都市一模)雙縮脲試劑(A液：0.1g/mL的NaOH溶液，B液：0.01g/mL的CuSO4溶液)可以用來檢測生物組織中是否存在蛋白質。下列操作步驟正確的是()A．待測組織樣液→加入B液1mL→注入A液4滴→觀察顏色變化B．待測組織樣液→加入A液1mL→注入B液4滴→觀察顏色變化C．待測組織樣液→加入A液和B液的混合液1mL→水浴加熱→觀察顏色變化D．待測組織樣液→加入A液1mL→注入B液4滴→水浴加熱→觀察顏色變化B[雙縮脲試劑由A液(質量濃度為0.1g/mL氫氧化鈉溶液)和B液(質量濃度為0.01g/mL硫酸銅溶液)組成，用于鑒定蛋白質，使用時要先向待測組織樣液中加A液1mL，造成堿性環境，然后再加入B液4滴，最后觀察顏色的變化，變成紫色，說明有蛋白質存在。]2．用碘液、蘇丹Ⅲ染液和雙縮脲試劑測得甲、乙、丙三種植物的干種子中三大類有機物顏色反應如下表，其中“＋”的數量代表顏色反應深淺程度，下列有關說法不正確的是()試劑種類碘液蘇丹Ⅲ染液雙縮脲試劑甲＋＋＋＋＋＋＋乙＋＋＋＋＋＋＋＋丙＋＋＋＋＋＋＋A．乙種子中主要含蛋白質B．碘液、蘇丹Ⅲ染液和雙縮脲試劑與相應的物質發生的顏色反應分別是藍色、橘黃色和紫色C．在觀察顏色時有可能用到光學顯微鏡D．這三種試劑的使用均不需要水浴加熱A[由表可知，甲中主要含淀粉，乙中主要含脂肪，丙中主要含蛋白質。]3．將小麥種子分別置于20℃和30℃培養箱中培養4天，依次取等量的萌發種子分別制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支試管甲、乙、丙，分別加入等量的淀粉液，然后按下圖加入等量的提取液和蒸餾水，水浴保溫5分鐘，立即在3支試管中加入等量斐林試劑搖勻并水浴加熱，觀察試管中顏色。結果是()A．甲呈藍色，乙呈磚紅色，丙呈無色B．甲呈無色，乙呈磚紅色，丙呈藍色C．甲、乙皆呈藍色，丙呈磚紅色D．甲呈淺磚紅色，乙呈磚紅色，丙呈藍色D[本題考查可溶性還原糖的鑒定，意在考查考生的理解及實驗分析能力。萌發的小麥種子可產生淀粉酶，能將淀粉分解成可溶性還原糖。在不同的溫度條件下，產生淀粉酶的量不同，30℃時淀粉酶產生量大于20℃時，因此提取液Ⅱ中淀粉酶的量大于提取液Ⅰ，故乙試管中產生的還原糖多于甲試管，丙試管中無還原糖，因此用斐林試劑鑒定，甲呈淺磚紅色，乙呈磚紅色，丙呈藍色[即Cu(OH)2的顏色]。]真題驗收|感悟高考淬煉考能(對應學生用書第8頁)1．(2023·全國卷Ⅰ)下列關于細胞結構與成分的敘述，錯誤的是()A．細胞膜的完整性可用臺盼藍染色法進行檢測B．檢測氨基酸的含量可用雙縮脲試劑進行顯色C．若要觀察處于細胞分裂中期的染色體可用醋酸洋紅液染色D．斐林試劑是含有Cu2＋的堿性溶液，可被葡萄糖還原成磚紅色B[考查有機物檢測實驗的顏色反應。臺盼藍是細胞活性染料，常用于檢測細胞膜的完整性與細胞的存活率，是組織和細胞培養中最常用的細胞活性鑒定染色劑。A正確；雙縮脲試劑的作用原理是Cu2＋在堿性條件下與肽鍵發生反應生成紫色絡合物，因為氨基酸中沒有肽鍵，故不會與雙縮脲試劑發生反應，也就不能用雙縮脲試劑檢測氨基酸的含量。B錯誤；染色體可被堿性染料染成深色，常用的堿性染料為龍膽紫溶液或醋酸洋紅液。C正確；斐林試劑的甲液是質量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，乙液是質量濃度為0.05g/mL的CuSO4溶液，應現配現用?？扇苄赃€原糖中含有的醛基或酮基具有弱還原性，在水浴加熱的條件下可與氫氧化銅發生氧化還原反應，把Cu2＋還原成磚紅色的Cu2O(氧化亞銅)沉淀。D正確。]2．(2023·海南高考)無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用。下列相關敘述錯誤的是()A．蔬菜中的草酸不利于機體對食物中鈣的吸收B．缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降C．和ATP一樣，KH2PO4也能為生物體提供能量D．植物秸稈燃燒產生的灰燼中含有豐富的無機鹽C[細胞中無機鹽的生理功能：組成細胞中的某些重要化合物；維持生物體的正常的生命活動；維持生物體內的平衡；蔬菜中的草酸與食物中鈣結合形成草酸鈣，不利于機體對食物中鈣的吸收，A正確；Fe2＋是血紅蛋白的必需成分，而血紅蛋白主要參與氧氣的運輸，B正確；KH2PO4是緩沖物質維持酸堿平衡，不作為能源物質，C錯誤；植物秸稈燃燒產生的灰燼中含有豐富的無機鹽，D正確。]3．(2023·海南高考)下列關于植物體內水分的敘述，錯誤的是()A．植物體內的水分參與營養物質的運輸B．水是構成葉肉細胞的重要化合物之一C．自由水可作為細胞內化學反應的反應物D．同種植物萌發種子的含水量和休眠種子的相同D[植物體內的水分具有運輸功能，能參與無機鹽、有機物等營養物質的運輸，A正確；水是構成細胞的重要化合物之一，即為葉肉細胞的重要化合物之一，B正確；自由水可作為反應物參與光合作用、呼吸作用等許多化學反應，C正確；一般情況下，種子萌發時需要吸收水分，故同種植物萌發種子與休眠種子相比，含水量不相同，D錯誤。]4．(2023·廣東高考)油菜種子成熟過程中部分有機物的變化如下圖所示，將不同成熟階段的種子勻漿后檢測，結果正確的是()選項取樣時間檢測試劑檢測結果A第10天斐林試劑不顯色B第20天雙縮脲試劑不顯色C第30天蘇丹Ⅲ試劑橘黃色D第40天碘液藍色C[A項，分析曲線可知，油菜種子在成熟過程中，可溶性糖和淀粉不斷轉化為脂肪儲存起來；第10天時仍然存在較多的可溶性糖，可溶性糖中的還原糖與斐林試劑在水浴加熱條件下會出現磚紅色沉淀；B項，蛋白質是生物體生命活動的體現者，在整個種子成熟過程中都能檢測到蛋白質的存在；C項，在第30天時，脂肪含量較高，脂肪與蘇丹Ⅲ試劑發生反應呈現橘黃色；D項，在第40天時，淀粉已經消耗殆盡，用碘液檢測不會發生顯色反應。]5．(2023·海南高考)水在植物的生命活動中具有重要作用。風干種子只有吸收足夠的水才能進行旺盛的代謝活動，使胚生長。小麥種子萌發過程中吸水量隨時間變化的趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：【導學號：67110007】(1)植物細胞中的水通常以結合水和自由水兩種形式存在。風干種子細胞中的水主要是以________的形式存在。經階段Ⅰ吸水后，種子中的水主要是以________的形式存在。(2)在階段Ⅱ，種子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)階段Ⅰ，呼吸速率________(填“大于”“小于”或“等于”)階段Ⅰ。(3)從細胞膜組成和結構的角度來推測，水分可經過細胞膜中的________、________從細胞外進入細胞內。[解析](1)種子風干時，大部分自由水喪失，種子中的水主要以結合水形式存在。當種子重新吸水后，自由水比例上升，種子中的水主要以自由水形式存在。(2)種子的吸水速率可以通過單位時間內的吸水量來判斷。階段Ⅱ中，種子的吸水量變化不大，吸水速率較慢；但由于種子自由水的比例上升，代謝加強，因此呼吸速率大于階段Ⅰ。(3)細胞膜主要由蛋白質和脂質組成，也含有少量的糖類等。在細胞膜中，磷脂雙分子層構成了膜的基本支架，磷脂雙分子層雖然具有疏水性的，但還是有少部分水分可以由此進入細胞，大部分水分通過水通道蛋白進入細胞內。[答案](1)結合水自由水(2)小于大于(3)磷脂(或脂質)雙分子層水通道蛋白1．大量元素、微量元素都是生物必需的元素，對于維持生物體生命活動都起著非常重要的作用。2．占細胞鮮重含量最多的元素是氧，占細胞干重含量最多的元素是碳。3．活細胞中自由水/結合水的比值高低能反映該細胞的代謝水平。4．斐林試劑是甲液和乙液等量混合使用；雙縮脲試劑是先加A液1mL，再加B液4滴。5．還原糖與斐林試劑發生作用且水浴加熱時生成磚紅色沉淀。6．脂肪可以被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色，被蘇丹Ⅳ染液染成紅色。7．蛋白質與雙縮脲試劑發生作用產生紫色反應。一鑒定類實驗總結(對應學生用書第9頁)1．某些特定化學物質的檢測方法物質試劑預期實驗結果蛋白質雙縮脲試劑(先加A液，搖勻，再加B液，搖勻)紫色反應脂肪蘇丹Ⅲ染液或蘇丹Ⅳ染液橘黃色或紅色還原糖斐林試劑(現用現配，水浴加熱)磚紅色沉淀淀粉碘液藍色酒精酸性重鉻酸鉀溶液灰綠色CO2澄清石灰水石灰水變混濁溴麝香草酚藍水溶液由藍變綠再變黃DNA吡羅紅、甲基綠染色劑DNA被甲基綠染成綠色RNARNA被吡羅紅染成紅色2．實驗拓展延伸eq\a\vs4\al(1物質,鑒定)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無需提取直接鑒定還原糖等→加試劑，根,據產生的特定顏色變化進行鑒定,提取后再鑒定色素等→層析法分離鑒定))(2)定量檢測指標eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(還原糖、蛋白質、淀粉：顏色的深淺,CO2：變渾濁程度或速度,色素：色素帶的寬窄))(2023·豐臺區期末)關于高中生物學實驗中的試劑和用途，下列敘述正確的是()A．用斐林試劑檢測西瓜汁中是否含有還原糖B．用健那綠染色觀察黑藻葉綠體的形態和運動C．用蘇丹Ⅲ染色觀察花生子葉細胞中的脂肪D．用溴麝香草酚藍溶液檢測酵母菌培養液中的酒精[解析]紅色的西瓜汁會對還原糖的鑒定產生顏色干擾，A錯誤；健那綠染液是專一性的線粒體的活細胞染料，觀察葉綠體不需要染色，B錯誤；脂肪可用蘇丹Ⅲ染液(或蘇丹Ⅳ染液)鑒定，呈橘黃色(或紅色)，C正確；檢測酵母菌培養液中的酒精應用酸性重鉻酸鉀溶液，D錯誤。[答案]Ceq\a\vs4\al([備選例題])某同學以新鮮洋蔥鱗片葉內表皮為材料，經不同處理和染色劑染色，用高倍顯微鏡觀察。下列描述正確的是()A．經吡羅紅甲基綠染色，可觀察到紅色的細胞核B．經吡羅紅甲基綠染色，可觀察到綠色的細胞質C．經健那綠染色，可觀察到藍綠色顆粒狀的線粒體D．經蘇丹Ⅲ染色，可觀察到橘黃色顆粒狀的蛋白質[解析]解答本題需熟練掌握各實驗所用的材料及實驗原理，并聯系細胞中物質的分布與檢測方法。吡羅紅和甲基綠對RNA和DNA的親和力不同，甲基綠使DNA呈現綠色，吡羅紅使RNA呈現紅色。而DNA主要分布在細胞核中，RNA主要分布在細胞質中，用吡羅紅甲基綠染色后，細胞核呈現綠色，細胞質呈現紅色，故A、B兩項錯誤。健那綠是將活細胞中線粒體染色的專一性染料，可使活細胞中顆粒狀的線粒體呈現藍綠色，故C正確。蘇丹Ⅲ可使脂肪呈現橘黃色，在顯微鏡下可觀察到細胞中橘黃色的脂肪顆粒，故D錯誤。[答案]C[對點練習]1．在檢測下列物質時所選用的實驗材料、試劑和反應現象都正確的是()選項檢測物質實驗材料試劑反應現象A還原糖胡蘿卜斐林試劑磚紅色沉淀B蛋白質豆漿雙縮脲試劑藍色C脂肪花生子葉蘇丹Ⅲ染液橘黃色DDNA人口腔上皮細胞吡羅紅紅色C[物質檢測中，選用的實驗材料一般用白色或無色，這樣可避