第2講

細胞中的元素和化合物細胞中的無機物1.細胞中的元素(1)元素的來源、分類依據和存在形式考點一細胞中的元素和化合物(2)生物界和非生物界在元素種類和含量上的關系2.細胞中的化合物3.正確區分鮮重、干重的元素和化合物的含量

1.Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是組成細胞的微量元素。

()2.細胞中的微量元素因含量極少從而不如大量元素重要。

()3.在人體活細胞中氫原子的數目最多。

()4.組成細胞的元素都是以化合物的形式存在。

()5.所有細胞中化合物的含量都是一樣的。

()

??√??

根據教材圖表,回答問題。(1)分析圖表,地殼和細胞中的元素構成的相同點是

;不同點是

。(2)組成細胞的元素在地殼中都能找到,這是因為

。(3)對比圖2-1和圖2-2,在人體細胞干重和細胞鮮重上含量占前四的元素分別是什么:

。

(4)C、H、N三種元素在人體的化學成分中,質量分數共占73%左右(占細胞

干重的百分比),而在地殼的化學成分中,質量分數不到1%,這一事實說明

。(5)細胞內的氮元素含量明顯高于地殼,據此可以推論:最大可能是因為細胞

內的大分子有機化合物——

的含量較高。提示:(1)組成地殼和細胞中的元素的種類基本相同同一種元素的含量相差

很大(2)生物體有選擇地從無機自然界獲取各種物質來組成自身(3)C>O>N>H、O>C>H>N(4)生物界與非生物界具有差異性(5)蛋白質考向一細胞中元素的含量、種類及作用1.(2020江蘇南通調研)下列有關細胞中元素和化合物的說法,錯誤的是

(

)A.細胞中基本的元素是C、H、O、N,其中最基本的元素是CB.ATP、胰島素、DNA的組成元素中都有C、H、O、N、PC.在線粒體、葉綠體、核糖體和細胞核中均含有RNA分子D.纖維素水解后的單體為葡萄糖,蛋白質水解后的單體是氨基酸B解析

細胞中基本元素是C、H、O、N,其中最基本的元素是C,A正確;

胰島素的化學本質是蛋白質,不含P,B錯誤;線粒體、葉綠體、核糖體和細胞

核中均有RNA,C正確;纖維素的基本組成單位為葡萄糖,蛋白質的基本組成單

位為氨基酸,D正確。2.(2020江蘇七市調研)下列有關人體細胞中元素和化合物的敘述,正確的是

()A.C元素在活細胞中含量最多B.Na+在細胞內的含量遠比細胞外高C.血紅蛋白中含有Fe元素D.不同組織細胞中mRNA的種類完全相同C解析

C是構成細胞的最基本元素,但人體活細胞(鮮重)中含量最多的元

素是O元素,A錯誤;Na+在細胞內的含量遠低于細胞外,B錯誤;血紅蛋白的核

心區域含有F

,可參與血紅蛋白的合成,C正確;由于基因進行了選擇性表達,因此不同組織細胞中mRNA的種類不完全相同,D錯誤。題后悟道·歸納有關生物體內元素的錯誤認識(1)誤以為生物體內大量元素重要,微量元素不重要大量元素、微量元素是根據元素的含量劃分的。無論是大量元素還是微量

元素,都是生物體必需的元素,對于維持生物體的生命活動都起著非常重要的

作用。(2)誤以為細胞內含量最多的元素是C活細胞內含量最多的元素是O而不是C。考向二細胞中的元素和化合物3.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,則A化合物是蛋白質C.若乙表示細胞鮮重,則A化合物在細胞內主要存在于細胞液中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

統一性答案

B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,則A化合物是蛋白質,B正確;若乙表示細胞鮮重,則A

化合物為水,在細胞內主要存在于細胞內液中,C錯誤;生物界與非生物界的統

一性表現在元素的種類上,而不是元素的含量上,D錯誤。4.N元素是生物體內必需的大量元素。下列有關N元素的說法中,不正確的是

()A.人體細胞干重中,N元素所占百分比僅低于C和OB.蛋白質中的N元素主要存在于氨基中C.N元素可參與ATP、葉綠素和磷脂分子的組成D.N元素在動物、植物體內的含量存在差異解析

蛋白質中的N元素主要存在于肽鍵中,B錯誤。B考點二細胞中的無機物1.細胞中的水(1)細胞中水的存在形式和功能(2)水的含量及特點①水是活細胞中含量

的化合物。②不同生物體內的含水量差異很大,如水生生物含水量

(填“>”或

“<”)陸生生物含水量。③同一生物體不同生長發育階段含水量不同,如幼兒

成年;幼嫩部分

(填“>”或“<”)成熟部分。④同一生物體的不同細胞中,含水量不同,如代謝旺盛的細胞

(填

“>”或“<”)代謝緩慢的細胞。最多

>

>

>

>2.細胞中的無機鹽(1)含量:細胞中含量很少,僅占細胞鮮重的1%~1.5%。(2)無機鹽的存在形式及功能

1.自由水和結合水是細胞結構的重要組成成分。

()2.貯藏中的種子不含水分以保持休眠狀態。

()3.入冬后氣溫下降,植物體內自由水含量相對增多。

()4.缺鐵會導致血紅蛋白合成障礙,引起缺鐵性貧血癥。

()5.哺乳動物血液中鈣離子含量太低,會出現抽搐等癥狀。()

???√√1.在光合作用中水能發揮哪些作用。(答出兩點即可)提示:參與光反應;作為良好溶劑;運輸各種物質等。2.分析Na+、K+對細胞內外滲透壓大小所起的作用。提示:Na+是維持細胞外液滲透壓的主要離子,而K+是維持細胞內液滲透壓的

主要離子。3.對于患急性腸炎的病人,治療時經常需要輸入生理鹽水,這是為什么?提示:患急性腸胃炎的病人因腹瀉而丟失水的同時也丟失了大量的無機鹽,為

了維持體內水鹽平衡,需要補充生理鹽水。4.為什么植物缺少N、Mg、P會影響植物的光合作用?提示:N、Mg是組成葉綠素的成分;N、P是組成葉綠體類囊體膜和ATP的成

分;N也是組成光合酶的成分,因此植物缺少N、Mg、P會影響植物的光合作

用。1.衍射法歸納細胞中的水

2.常考無機鹽功能歸納

3.驗證某種礦質元素是否是植物生長的必需元素的實驗方案(1)實驗設計①對照組植物+含X完全培養液

正常生長。②實驗組

(2)實驗成功的關鍵①實驗中應保證實驗材料的統一性,即材料的種類、生長狀況等相同。②實驗組加入X鹽的目的是二次對照,使實驗組前后形成對照,以增強說服力。③該方案也可用于驗證某種礦質元素的生理功能。考向一細胞中的水1.(2020江蘇如皋期中)下列有關生物體內水和無機鹽的敘述,正確的是

(

)A.若不同種生物細胞的自由水和結合水的比值相同,則它們的代謝強度也相

同B.癌變細胞和衰老細胞內的水分減少,新陳代謝速率減慢C.給水中毒患者注射質量分數為1.8%的鹽水,是為了降低細胞外液的滲透壓D.血漿pH能維持相對穩定,與它含有的HC

、HP

等離子有關D解析

不同種生物細胞的自由水和結合水的比值相同,它們的代謝強度

不一定相同,還與溫度等因素有關,A錯誤;衰老細胞內的水分減少,新陳代謝

速率減慢,而癌變細胞新陳代謝速度加快,B錯誤;水中毒患者由于飲水過多,

細胞外液滲透壓下降,注射質量分數為1.8%的鹽水,是為了升高細胞外液的滲

透壓,C錯誤;HC

、HP

等離子與維持內環境的酸堿平衡有關,D正確。2.如圖為對剛收獲的種子所做的一系列處理,據圖分析有關說法正確的是

()

A.④和⑤是同一種物質,但是在細胞中存在形式不同B.①和②均能夠萌發形成幼苗C.③在生物體內主要以化合物形式存在D.點燃后產生的CO2中的C只來自種子的糖類A解析

曬干失去的是自由水,而烘干時,失去的是結合水,④和⑤是同一種

物質,但是在細胞中存在形式不同,A正確;失去自由水的種子仍保持其生理活

性,用水浸泡后仍能萌發,失去結合水的細胞失去生理活性,種子浸泡后不能

萌發,B錯誤;③為種子燃燒后剩余的灰燼,主要為無機鹽,其在生物體內主要

以離子的形式存在,C錯誤;點燃后產生的CO2中的C來自種子中的糖類、脂

質、蛋白質等有機物,D錯誤。題后悟道·歸納自由水與結合水的比值和細胞代謝的關系

考向二無機鹽的功能3.(2020江蘇鹽城中學測試)下列關于無機鹽的敘述,正確的是(多選)

()A.運動員飲料中含K+、Na+較多,主要與補充因大量出汗帶走的K+、Na+有關B.葉綠素含鎂、血紅蛋白含鐵,說明無機鹽在細胞內主要是以化合物的形式

存在C.細胞合成ATP、DNA、激素、核糖等物質時均需要磷酸鹽D.植物對不同無機鹽吸收情況不同,反映無機鹽在生物體中含量的差異性AD解析

葉綠素含鎂、血紅蛋白含鐵,說明無機鹽是細胞中某些復雜化

合物的重要組成成分,而無機鹽在細胞內主要以離子形式存在,B錯誤;核糖只

含有C、H、O,不含P,C錯誤。4.小麥幼苗在缺少無機鹽X的“完全培養液”中培養一段時間后,出現了葉

片發黃的現象。下列有關敘述錯誤的是

()A.對照實驗應使用含無機鹽X的完全培養液培養小麥幼苗B.據實驗結果推測無機鹽X可能是一種含鎂元素的無機鹽C.與正常幼苗相比,該幼苗葉綠體內的NADPH的合成速率增加D.實驗結束時,培養液中某些無機鹽離子的濃度可能會增加C解析

本實驗的自變量是有無無機鹽X,實驗組缺乏無機鹽X,對照組應

使用含無機鹽X的完全培養液培養小麥幼苗,A正確;將小麥幼苗在缺少無機

鹽X的“完全培養液”中培養一段時間后,出現了葉片發黃的現象,根據這一

現象推測無機鹽X可能是一種含鎂元素的無機鹽,原因是鎂元素是構成葉綠

素的必需元素,B正確;當植物缺鎂時,葉綠素合成減少,光反應減弱,葉綠體內

NADPH的合成速率下降,C錯誤;植物吸收無機鹽具有選擇性,當植物吸收水

大于吸收某種無機鹽時,實驗結束時培養液中某種無機鹽離子濃度可能會增

加,D正確。實驗檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質1.檢測原理(1)糖類的檢測①還原糖+

。②淀粉+碘液

。(2)脂肪的檢測:脂肪+

(3)蛋白質的檢測:蛋白質+

紫色。斐林試劑磚紅色沉淀藍色橘黃色雙縮脲試劑2.實驗步驟(1)還原糖的檢測

(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:

(3)蛋白質的檢測1.斐林試劑使用時需提前按比例配好。

()2.觀察花生子葉中脂肪時,需用蒸餾水洗去浮色,再進行觀察。

()3.雙縮脲試劑A、B先后加入待測溶液,水浴加熱后顯示紫色。

()4.斐林試劑與雙縮脲試劑的組成成分完全相同,濃度不同。

()

???√1.向盛有2mL蘋果勻漿的試管中加入1mL現配的斐林試劑,2min后試管中會

呈現什么顏色?請加以分析。提示:呈藍色,斐林試劑呈藍色,經50~65℃水浴加熱后才能出現磚紅色沉淀,

若未經水浴加熱,會呈現斐林試劑的藍色。2.向某試管內無色液體中加入斐林試劑,經加熱若出現磚紅色沉淀,則表明試

管內含有葡萄糖,對嗎?提示:不對。若出現磚紅色沉淀,只能證明樣液中含有“還原糖”,但不能具

體證明是哪種還原糖。3.如圖為某種物質鑒定方案,若溶液中果真有被檢測的物質,則右側試管“搖

勻后”變成何種顏色?若在加入“某試劑”前,先向該試管內加入被測物質

的“水解酶”,然后繼續圖示操作,是否還可能呈現顏色反應?為什么?

提示:紫色。是。若被檢測物質為蛋白質,當加入蛋白酶(本質為蛋白質)后其

水解產物若為“肽”類,多肽和水解酶可與雙縮脲試劑產生顏色反應(呈紫

色),若水解產物為氨基酸,水解酶仍可與雙縮脲試劑產生顏色反應。1.區分斐林試劑與雙縮脲試劑的“一同三不同”

(1)鑒定還原糖時使用的斐林試劑要現配現用的原因:斐林試劑很不穩定,容

易產生藍色的Cu(OH)2沉淀。(2)鑒定蛋白質時,加入雙縮脲試劑B液后,如果沒有產生明顯的紫色反應,可能

的原因:加入的雙縮脲試劑B液過量,CuSO4在堿性溶液中生成大量的藍色Cu(OH)2絮狀沉淀,會遮蔽實驗中所產生的紫色,影響觀察結果。(3)斐林試劑甲液和雙縮脲試劑A液完全相同,將斐林試劑乙液用蒸餾水稀釋

5倍后便成為雙縮脲試劑B液,可用于蛋白質的鑒定。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50~65℃水浴加熱,一般不能用酒精

燈直接加熱。若不加熱,則無磚紅色沉淀出現。(2)唯一需要顯微鏡——脂肪檢測。(3)唯一使用酒精——脂肪檢測,用體積分數為50%的酒精溶液洗去浮色。3.實驗中應注意的4個要點(1)三個實驗中都不宜選取有顏色的材料,否則會干擾實驗結果的顏色觀察。(2)由于蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ染液易溶于酒精,故可用體積分數為50%的酒精洗去

浮色。(3)蛋白質鑒定中,若用大豆作材料,必須提前浸泡;若用蛋清作材料,必須稀釋,

防止其附著在試管上不易刷洗。(4)物質鑒定實驗一般可預留部分樣液作對照實驗,若需進一步設立對照實

驗,對照組應加入成分已知的物質,如驗證唾液淀粉酶是蛋白質,對照組可加

入稀釋的雞蛋清溶液。考向一教材基礎實驗1.(2020江蘇無錫高三期中)下列關于檢測生物組織中化合物實驗的敘述,正

確的是

()A.向淀粉溶液中加入碘液,反應后呈橙黃色B.向葡萄糖溶液中加入斐林試劑,加熱后呈磚紅色C.向蛋清液中加入雙縮脲試劑A液,加熱后溶液呈紫色D.用蘇丹Ⅲ染液處理花生子葉切片,觀察到油滴呈藍色B解析

向淀粉溶液中加入碘液,反應后呈藍色,A錯誤;葡萄糖屬于還原糖,

加入斐林試劑并水浴加熱后產生磚紅色沉淀,B正確;蛋清液中富含蛋白質,先

加入雙縮脲試劑A液,再加入雙縮脲試劑B液,不需要加熱,產生紫色反應,C錯

誤;用蘇丹Ⅲ染液處理花生子葉切片,觀察到油滴呈橘黃色,D錯誤。2.下列關于食品安全問題的探究實驗設計的描述,正確的是()選項探究主題實驗試劑預期實驗結果結論A某“色拉油”是

否含有脂肪蘇丹Ⅳ染液被檢測樣液出現

紅色不含有脂肪,但

可能含有固醇B某“早餐奶”是

否含有蛋白質雙縮脲試劑被檢測液體出現

磚紅色含有蛋白質,但

含量少于淀粉C某“奶片”是否

添加淀粉碘液被檢測物質出現

藍色含有淀粉,不含

有蛋白質D某“無糖”無色飲料中是否含有葡萄糖斐林試劑被檢測液體出現

磚紅色一定含有還原糖,但不一定是葡萄糖D解析

脂肪能被蘇丹Ⅳ染液染成紅色,因此實驗結論為該“色拉油”含

有脂肪,A錯誤;蛋白質能與雙縮脲試劑發生紫色反應,但無法通過該反應判斷

其含量,B錯誤;淀粉遇碘液變藍,某“奶片”用碘液檢測后出現藍色,說明該

“奶片”含有淀粉,但不能說明該“奶片”不含蛋白質,C錯誤;葡萄糖屬于還

原糖,可與斐林試劑在水浴加熱的條件下生成磚紅色沉淀,D正確。考向二拓展實驗3.請回答下列有關物質檢測的問題:(1)向適宜濃度的蔗糖溶液中加入斐林試劑,水浴加熱后溶液呈

色。(2)現有失去標簽的0.3g/mL的蔗糖溶液、3%的淀粉溶液和2%的淀粉酶(最

適溫度55℃左右)溶液,請用現配的斐林試劑、水浴加熱裝置、試管、溫度

計等將它們鑒別出來。請簡述鑒定步驟:

。答案(1)藍(2)①各取適量的兩種溶液加到同一試管,混勻后得到三種組

合,55℃條件下保溫一段時間后,各加入適量斐林試劑檢測,水浴加熱后出現

磚紅色沉淀的是淀粉和淀粉酶組合,于是鑒別出蔗糖溶液;②取未鑒定出的兩

種溶液中的一種加熱煮沸、冷卻后再與適量的另一種溶液混合,55℃條件下

保溫一段時間后,加入適量斐林試劑檢測,水浴加熱后若出現磚紅色沉淀,則

被煮沸的是淀粉溶液;若不出現磚紅色沉淀,則被煮沸的是淀粉酶溶液解析(1)檢測還原糖用斐林試劑,若待檢樣品中不含還原糖,加入斐林試劑

后呈現的是斐林試劑的顏色即藍色。(2)通過兩兩組合的方法,當淀粉溶液與

淀粉酶混合后,在適宜條件下生成還原糖,利用斐林試劑可將這兩種物質與蔗

糖溶液區分開,即可將蔗糖溶液鑒別出來。再根據蛋白質加熱變性的原理,對

剩下的兩種物質加熱煮沸。若被加熱的是淀粉酶,則其與淀粉溶液混合后,淀

粉不能被分解產生還原糖;若被加熱的是淀粉溶液,則其與淀粉酶混合后,淀

粉被分解產生還原糖,用斐林試劑檢測后會出現磚紅色沉淀。4.(2020江蘇淮陰中學階段檢測)取成熟到第2天和第4天的等量香蕉果肉,分

別加等量的蒸餾水制成提取液,然后在a、c試管中各加5mL第2天的提取液,

在b、d試管中各加5mL第4天的提取液。如圖在a、b試管中各加入等量碘

液,在c、d試管中各加入等量的斐林試劑,水溶加熱。觀察比較顏色變化,結

果是

()

A.a、b試管呈藍色,且a比b顏色淺;c、d試管呈磚紅色,且c比d顏色淺B.a、b試管呈藍色,且a比b顏色深;c、d試管呈磚紅色,且c比d顏色淺C.a、b試管呈藍色,且a比b顏色淺;c、d試管呈磚紅色,且c比d顏色深D.a、b試管呈藍色,且a比b顏色深;c、d試管呈磚紅色,且c比d顏色深答案

B香蕉果實成熟過程中,淀粉經代謝轉化為有甜味的可溶性還原

糖。隨著時間的延長,淀粉的含量逐漸降低,而還原糖的含量逐漸升高,因此

香蕉逐漸變甜。所以試管a、c中含淀粉的量多,還原糖含量少;試管b、d中淀

粉含量少,還原糖含量多。在a、b試管中各加入等量碘液,在c、d試管中各加

入等量的斐林試劑,水浴加熱,可觀察到a、b呈藍色,a顏色較b深;c、d呈磚紅

色,d顏色較c深。真題再現1.(2020江蘇單科,1,2分)下列關于細胞中無機化合物的敘述,正確的是

(

)A.自由水是生化反應的介質,不直接參與生化反應B.結合水是細胞結構的重要組成成分,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D解析

細胞內的許多生物化學反應都需要水的直接參與,如蛋白質水解

成氨基酸、光反應等,A錯誤;結合水是細胞結構的重要組成成分,而液泡中的

液體是細胞液,里面的水可以自由流動,以游離的形式存在,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,Fe2+是血紅蛋白

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鈣離子會出現抽搐等癥狀,D正確。2.(2019海南單科,8,2分)植物細胞中水和礦質元素離子會表現出某些特點。

下列敘述錯誤的是

()A.根細胞中的K+不能以自由擴散的方式進入土壤溶液中B.礦質元素離子在細胞內積累可引起外界溶液中的水進入細胞C.根細胞吸收的礦質元素能夠以離子的形式貯存在液泡中D.葉肉細胞中參與光合作用光反應階段的水分子屬于結合水D解析

根細胞中的K+不能以自由擴散的方式進出細胞,因為K+跨膜運輸

需要載體,自由擴散不需要載體,A正確;礦質元素離子在細胞內積累會引起細

胞液濃度增大,進而發生滲透吸水,故會引起外界溶液中的水進入細胞的量多

于出細胞的量,B正確;細胞內無機鹽大多以離子形式存在,根細胞吸收的礦質

元素能夠以離子的形式貯存在液泡中,C正確;葉肉細胞中參與光合作用光反

應階段的水分子屬于自由水,D錯誤。3.(2019海南單科,6,2分)下列檢測生物分子的實驗中,關于顏色變化的敘述錯

誤的是

()A.淀粉遇碘液可顯藍色B.葡萄糖與斐林試劑反應呈磚紅色C.蛋白質與雙縮脲試劑反應顯紫色D.脂肪被蘇丹Ⅳ染液染成橘黃色D解析

淀粉遇碘液呈藍色,A正確;葡萄糖與斐林試劑經水浴加熱呈磚紅

色,B正確;蛋白質與雙縮脲試劑反應顯紫色,C正確;脂肪被蘇丹Ⅳ染液染成紅

色,D錯誤。4.(2018江蘇單科,17,2分)關于還原糖、蛋白質和DNA的鑒定實驗,下列敘述

正確的是

()A.在甘蔗莖的組織樣液中加入雙縮脲試劑,溫水浴后液體由藍色變成磚紅色B.在大豆種子勻漿液中加入斐林試劑,液體由藍色變成紫色C.提取DNA時,在切碎的洋蔥中加入適量洗滌劑和食鹽,充分研磨,過濾并棄

去濾液D.將DNA粗提物溶解在2mol/LNaCl溶液中,加入二苯胺試劑,沸水浴后液體

由無色變成藍色D解析

檢測還原糖,用斐林試劑,需要水浴加熱,出現磚紅色沉淀,甘蔗莖

中主要含蔗糖,蔗糖為非還原糖,一般不用于還原糖的檢測,A錯誤;檢測蛋白

質,用雙縮脲試劑,B錯誤;提取DNA時,加入適量洗滌劑可以破壞細胞膜,釋放

DNA,DNA溶解在食鹽溶液中,經充分研磨,過濾并保留濾液,C錯誤;檢測

DNA,用二苯胺試劑,沸水浴后出現藍色,D正確。5.(2019江蘇單科,30,8分)為探究玉米籽粒發芽過程中一些有機物含量的變

化,研究小組利用下列供選材料用具進行了實