2020年高考生物一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題12細(xì)胞中的元素和化合物細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物（精講）（含解析）

1、細(xì)胞中的元素和化合物 細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物1.水和無(wú)機(jī)鹽的生理作用2.組成生物體的三大有機(jī)物檢測(cè)近年高考中，化合物的元素組成和水、無(wú)機(jī)鹽的作用多以選擇題的形式，結(jié)合代謝、重要化合物及生產(chǎn)生活實(shí)際，考查對(duì)水和無(wú)機(jī)鹽的理解記憶。知識(shí)點(diǎn)一 組成細(xì)胞的元素和化合物1種類(lèi)(1)含量：大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。微量元素：生物生活必需但需要量卻很少的元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。(2)作用：最基本元素：C?；驹兀篊、H、O、N?！練w納總結(jié)】各種化合物的組成元素1.從化合物的元素組成分析代謝產(chǎn)物：糖類(lèi)、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

2、還有N，其代謝終產(chǎn)物中還含有尿素。2從化合物的元素含量上分析氧化分解釋放能量的多少：脂肪的含氫量多于糖類(lèi)，因此等質(zhì)量的脂肪徹底氧化分解時(shí)所消耗的O2比糖類(lèi)多，釋放的能量也多于糖類(lèi)。 2組成細(xì)胞的化合物(1)種類(lèi)：水、無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸。(2)含量：鮮重含量最多的化合物：水。鮮重含量最多的有機(jī)物蛋白質(zhì)。占細(xì)胞干重最多的化合物：蛋白質(zhì)?！咎貏e提醒】走出元素與化合物的三個(gè)誤區(qū)1誤區(qū)一：易混淆元素與化合物的干重和鮮重。(1)在組成細(xì)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(xì)胞的化合物中，占鮮重百分比：水>

3、;蛋白質(zhì)>脂質(zhì)>糖類(lèi)，但在占干重百分比中，蛋白質(zhì)最多。2誤區(qū)二：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(wú)論是大量元素還是微量元素，都是生物體必需的元素。3誤區(qū)三：易混淆“數(shù)量”和“含量”。人體活細(xì)胞中氧的含量最多，但氫原子的數(shù)量最多。 知識(shí)點(diǎn)二、細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物1細(xì)胞中的水(1)存在形式：自由水和結(jié)合水。(2)功能：結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。自由水是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑；參與細(xì)胞內(nèi)的許多生物化學(xué)反應(yīng)；為細(xì)胞提供液體環(huán)境；運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物。2細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽(1)存在形式：主要以離子形式存在。(2)功能：細(xì)胞的重要組成成分；維持細(xì)胞

4、和生物體的生命活動(dòng)；維持細(xì)胞內(nèi)的酸堿平衡。 【整合提升】無(wú)機(jī)鹽在細(xì)胞中的功能1某些復(fù)雜化合物的組成成分無(wú)機(jī)鹽參與形成的化合物N(NO)蛋白質(zhì)、ATP(ADP)、葉綠素、核酸(DNA或RNA)P(PO)ATP(ADP)、磷脂、核酸(DNA或RNA)Mg2葉綠素S(SO)某些蛋白質(zhì)Fe2動(dòng)物血紅蛋白I甲狀腺激素2.維持細(xì)胞和生物體的正常生命活動(dòng)。例如，哺乳動(dòng)物血液中Ca2含量過(guò)低就會(huì)出現(xiàn)抽搐，I缺乏易患地方性甲狀腺腫，F(xiàn)e2缺乏易患貧血等，缺乏N、Mg和P元素，植物的光合作用將會(huì)受到影響。3維持生物體內(nèi)的平衡。體內(nèi)平衡使細(xì)胞能有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和功能，是生物維持正常的代謝和生理活動(dòng)的必要條件。(1)滲透

5、壓的平衡：Na、Cl對(duì)細(xì)胞外液滲透壓起重要作用，K則對(duì)細(xì)胞內(nèi)液滲透壓起決定作用。(2)酸堿平衡(即pH平衡)：pH調(diào)節(jié)著細(xì)胞的一切生命活動(dòng)，它的改變影響著生物大分子的功能特性以及在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一切反應(yīng)：如人血漿中的HCO、HPO等。(3)離子平衡：動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)外Na/K/Ca2的比例是相對(duì)穩(wěn)定的。細(xì)胞膜外Na高、K低，細(xì)胞膜內(nèi)K高、Na低。K、Na這兩種離子在細(xì)胞膜內(nèi)外分布的濃度差，是使細(xì)胞保持反應(yīng)性能的重要條件。 知識(shí)點(diǎn)三 檢測(cè)生物組織中的糖類(lèi)、脂肪和蛋白質(zhì)1實(shí)驗(yàn)原理(1)還原糖斐林試劑磚紅色沉淀(2)脂肪(3)蛋白質(zhì)雙縮脲試劑紫色2實(shí)驗(yàn)步驟(1)還原糖的檢測(cè)(2)脂肪的檢測(cè)方法一：花生種子勻

6、漿3滴蘇丹染液紅色方法二(3)蛋白質(zhì)的檢測(cè)【誤區(qū)警示】走出誤區(qū)(1)三類(lèi)有機(jī)物檢測(cè)在操作步驟上的“三個(gè)唯一”唯一需要加熱還原糖檢測(cè)，且必須水浴加熱，不能用酒精燈直接加熱。若不加熱，則無(wú)磚紅色沉淀出現(xiàn)。唯一需要顯微鏡脂肪檢測(cè)。唯一使用酒精脂肪的鑒定，實(shí)驗(yàn)用體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精洗去浮色。(2)實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)注意點(diǎn)三個(gè)實(shí)驗(yàn)中都不宜選取有顏色的材料，否則會(huì)干擾觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顏色變化。脂肪鑒定的過(guò)程中滴加12滴體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精的目的是洗去浮色，原因是蘇丹或蘇丹染液易溶于酒精。 物質(zhì)鑒定實(shí)驗(yàn)一般不設(shè)立對(duì)照實(shí)驗(yàn)，若需設(shè)立對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)照組應(yīng)加入成分已知的物質(zhì)，如驗(yàn)證唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)，對(duì)照組可加入稀釋的

7、雞蛋清。考點(diǎn)一組成細(xì)胞的元素和化合物辨析【典例1】(2019·河北衡水中學(xué)模擬)下列有關(guān)組成細(xì)胞的元素的說(shuō)法，正確的是()A組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素，在細(xì)胞鮮重中含量總是最多的B微量元素在生物體內(nèi)含量很低，但不可缺少，如葉綠素的合成離不開(kāi)MgC生物體內(nèi)攜帶氨基酸進(jìn)入核糖體的有機(jī)物一定不含SDP是磷脂、蛋白質(zhì)、ATP和核糖等多種化合物的組成元素【答案】C【解析】組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素，在細(xì)胞鮮重中含量最多的是O，A錯(cuò)誤；葉綠素的合成離不開(kāi)Mg，但Mg是大量元素，B錯(cuò)誤；攜帶氨基酸進(jìn)入核糖體的有機(jī)物是tRNA，其組成元素只有C、H、O、N、P，C正確；磷

8、脂和ATP的組成元素是C、H、O、N、P，蛋白質(zhì)中一定含有C、H、O、N，有的含有S等，核糖的組成元素只有C、H、O，D錯(cuò)誤。【方法技巧】判斷元素與化合物分子時(shí)四個(gè)“明確” 【變式1】(2019·哈爾濱六中模擬)元素和化合物是細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A細(xì)胞中的微量元素如Fe、Mn、Cu、Zn等含量雖然很少，但不可缺少BATP和質(zhì)粒中含有的元素都是C、H、O、N、PC具有生物催化作用的酶是由氨基酸或核糖核苷酸組成的D染色體、核糖體中含有的五碳糖都是脫氧核糖【答案】D【解析】Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素含量雖然很少，但不可缺少，A正確；ATP含有的元素是C、H、O、N、P

9、，質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，含有的元素是C、H、O、N、P，B正確；具有生物催化作用的酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)或RNA，故其是由氨基酸或核糖核苷酸組成的，C正確；染色體中含有的核酸是DNA，其中的五碳糖是脫氧核糖，核糖體中含有的核酸是RNA，其中的五碳糖是核糖，D錯(cuò)誤。考點(diǎn)二 水和無(wú)機(jī)鹽功能的分析【典例2】(2017·海南)無(wú)機(jī)鹽對(duì)于維持生物體的生命活動(dòng)具有重要作用。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A蔬菜中的草酸不利于機(jī)體對(duì)食物中鈣的吸收B缺鐵會(huì)導(dǎo)致哺乳動(dòng)物血液運(yùn)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(chǎn)生的灰燼中含有豐富的無(wú)機(jī)鹽【答案】C【解析】草酸與食物

10、中的鈣結(jié)合形成沉淀物，不利于機(jī)體對(duì)食物中鈣的吸收，A項(xiàng)正確；鐵是血紅蛋白的組成成分，血紅蛋白的主要作用是運(yùn)輸O2，缺鐵會(huì)導(dǎo)致哺乳動(dòng)物血液運(yùn)輸O2的能力下降，B項(xiàng)正確；無(wú)機(jī)鹽在生物體中是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分、參與并維持生物體的代謝活動(dòng)、維持生物體內(nèi)的酸堿平衡、維持細(xì)胞的滲透壓，但不能為生物體提供能量，C項(xiàng)錯(cuò)誤；燃燒過(guò)程中有機(jī)物被分解，剩下來(lái)的是無(wú)機(jī)物，含有豐富的無(wú)機(jī)鹽，D項(xiàng)正確?！疽?guī)律總結(jié)】衍射法歸納水的產(chǎn)生、利用、吸收及其調(diào)節(jié)【變式2】(2019·書(shū)寫(xiě)大題一中模擬)下列關(guān)于細(xì)胞中水的說(shuō)法不正確的是()A細(xì)胞中的含水量與細(xì)胞代謝速率密切相關(guān)BDNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄都有水產(chǎn)生，翻譯不產(chǎn)生水C線粒體中

11、產(chǎn)生大量ATP的同時(shí)一定有水生成D癌細(xì)胞中自由水所占比例比衰老細(xì)胞中高【答案】B【解析】細(xì)胞中的含水量與細(xì)胞代謝速率密切相關(guān)，自由水與結(jié)合水的比值越高，細(xì)胞代謝越旺盛，A正確；DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程都涉及到相應(yīng)的核苷酸聚合為核苷酸鏈，因此都有水產(chǎn)生，在翻譯過(guò)程中氨基酸脫水縮合也會(huì)產(chǎn)生水，B錯(cuò)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(gè)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(xì)胞的代謝較衰老的細(xì)胞旺盛，因此癌細(xì)胞中自由水所占比例比衰老細(xì)胞中高，D正確?？键c(diǎn)三 水和無(wú)機(jī)鹽的相關(guān)實(shí)驗(yàn)【典例3】(2019·山東青島二中模擬)下圖為對(duì)剛收獲的種

12、子所做的一系列處理，據(jù)圖分析有關(guān)說(shuō)法正確的是()A和是同一種物質(zhì)，但是在細(xì)胞中的存在形式不同B和均能夠萌發(fā)形成幼苗C在生物體內(nèi)主要以化合物形式存在D點(diǎn)燃后產(chǎn)生的CO2中的C只來(lái)自于種子中的糖類(lèi)【答案】A【解析】曬干過(guò)程中失去的是自由水，而烘干過(guò)程中失去的是結(jié)合水，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(fā)，失去結(jié)合水的細(xì)胞失去了生理活性，浸泡后不能萌發(fā)，B錯(cuò)誤；為種子燃燒后剩余的灰分，主要含礦質(zhì)元素，其在生物體內(nèi)主要以離子的形式存在，C錯(cuò)誤；點(diǎn)燃后產(chǎn)生的CO2中的C來(lái)自于各種有機(jī)物，D錯(cuò)誤?！痉椒记伞框?yàn)證某種礦質(zhì)元素生理功能的實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)組：正常植物缺X培養(yǎng)液共同培養(yǎng)一段時(shí)

13、間后，表現(xiàn)出相應(yīng)的癥狀，再加入X后，癥狀消失。對(duì)照組：正常植物完全培養(yǎng)液共同培養(yǎng)一段時(shí)間后，植物正常生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)相關(guān)說(shuō)明：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保證實(shí)驗(yàn)材料的統(tǒng)一性，即材料的種類(lèi)、生長(zhǎng)狀況等相同。(2)實(shí)驗(yàn)組加入X的目的是二次對(duì)照，使實(shí)驗(yàn)組前后對(duì)照，以增強(qiáng)說(shuō)服力。(3)該方案也可用于檢測(cè)某種礦質(zhì)元素是否是植物正常生長(zhǎng)的必需元素?！咀兪?】(2019·重慶巴蜀中學(xué)模擬)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究X是否屬于植物生長(zhǎng)所必需的無(wú)機(jī)鹽，某同學(xué)的構(gòu)思大致如下：本實(shí)驗(yàn)中采用甲組、乙組之間的空白對(duì)照；以及乙組中實(shí)驗(yàn)前(無(wú)X)與實(shí)驗(yàn)后(有X)之間的自身對(duì)照。下列敘述正確的是()A對(duì)照組是甲組、乙組實(shí)驗(yàn)后B控制此實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量

14、只需選一些相同的植物C此實(shí)驗(yàn)如果是無(wú)土栽培，則實(shí)驗(yàn)前營(yíng)養(yǎng)液要滅菌D為防止外界影響，此實(shí)驗(yàn)需在黑暗密閉條件下進(jìn)行【答案】C【解析】該實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組是甲組、乙組實(shí)驗(yàn)前，A項(xiàng)錯(cuò)誤；此實(shí)驗(yàn)的無(wú)關(guān)變量有植物的種類(lèi)、生長(zhǎng)狀況和培養(yǎng)條件等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若此實(shí)驗(yàn)是無(wú)土栽培，則實(shí)驗(yàn)前營(yíng)養(yǎng)液要滅菌，C項(xiàng)正確；由于培養(yǎng)的是植物，故此實(shí)驗(yàn)需在光照條件下進(jìn)行，D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)四 生物組織中有機(jī)物鑒定的實(shí)驗(yàn)拓展【典例4】（2019江蘇卷·30）為探究玉米籽粒發(fā)芽過(guò)程中一些有機(jī)物含量的變化，研究小組利用下列供選材料用具進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。材料用具：玉米籽粒；斐林試劑，雙縮脲試劑，碘液，緩沖液，淀粉，淀粉酶等；研缽，水浴鍋，天平

15、，試管，滴管，量筒，容量瓶，顯微鏡，玻片，酒精燈等。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）為了檢測(cè)玉米籽粒發(fā)芽過(guò)程中蛋白質(zhì)（肽類(lèi)）含量變化，在不同發(fā)芽階段玉米提取液中，分別加入_試劑，比較顏色變化。該實(shí)驗(yàn)需要選用的器具有_（填序號(hào)）。試管 滴管 量筒 酒精燈 顯微鏡（2）為了檢測(cè)玉米籽粒發(fā)芽過(guò)程中淀粉含量變化，將不同發(fā)芽階段的玉米籽?？v切，滴加_，進(jìn)行觀察。結(jié)果顯示，胚乳呈藍(lán)色塊狀，且隨著發(fā)芽時(shí)間的延長(zhǎng)，藍(lán)色塊狀物變小。由此可得出的結(jié)論是_。（3）為了驗(yàn)證上述藍(lán)色塊狀物變小是淀粉酶作用的結(jié)果，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)；在14號(hào)試管中分別加入相應(yīng)的提取液和溶液（如下圖所示），40 溫育30 min后，分別加入斐林試劑并6

16、0 水浴加熱，觀察試管內(nèi)顏色變化。請(qǐng)繼續(xù)以下分析：設(shè)置試管1作為對(duì)照，其主要目的是_。試管2中應(yīng)加入的X是_的提取液。預(yù)測(cè)試管3中的顏色變化是_。若試管4未出現(xiàn)預(yù)期結(jié)果（其他試管中結(jié)果符合預(yù)期），則最可能的原因是_。【答案】（1）雙縮脲 （2）碘液 玉米發(fā)芽過(guò)程中胚乳的淀粉逐漸減少（3）排除用于實(shí)驗(yàn)的淀粉溶液中含有還原性糖 發(fā)芽前玉米藍(lán)色磚紅色 淀粉酶已失活【解析】（1）根據(jù)以上分析可知，檢測(cè)蛋白質(zhì)或多肽應(yīng)該用雙縮脲試劑；該實(shí)驗(yàn)需要用量筒量一定量的蛋白質(zhì)溶液、雙縮脲試劑A液，需要用滴管滴加雙縮脲試劑B液，但是該實(shí)驗(yàn)不需要加熱，也不需要顯微鏡觀察，故選。（2）檢測(cè)淀粉應(yīng)該用碘液；胚乳呈現(xiàn)藍(lán)色塊狀

17、，說(shuō)明胚乳含有大量的淀粉，而隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，藍(lán)色塊狀變小了，說(shuō)明玉米發(fā)芽的過(guò)程中胚乳的淀粉逐漸減少了。（3）該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證上述藍(lán)色塊狀物變小是淀粉酶的作用，在淀粉酶的作用下淀粉水解產(chǎn)生了還原糖，還原糖用斐林試劑檢測(cè)會(huì)出現(xiàn)磚紅色沉淀。1號(hào)試管加的是緩沖液和淀粉，作為對(duì)照試驗(yàn)，其可以排除用于實(shí)驗(yàn)的淀粉溶液中含有還原糖。根據(jù)單一變量原則，1號(hào)試管加的是緩沖液作為對(duì)照，3號(hào)、4號(hào)實(shí)驗(yàn)組分別加了發(fā)芽玉米提取液、淀粉酶溶液，則2號(hào)試管加的X溶液應(yīng)該是發(fā)芽前玉米提取液。3號(hào)試管發(fā)芽玉米提取液中含有淀粉酶，催化淀粉水解產(chǎn)生了還原糖，因此其顏色由藍(lán)色變成了磚紅色；如4號(hào)試管的顏色沒(méi)有從藍(lán)色變成磚紅色，可能是

18、因?yàn)榈矸勖敢咽Щ?，不能催化淀粉水解?！咎貏e提醒】區(qū)分斐林試劑與雙縮脲試劑的“一同三不同”【變式4】(2019·湖北岳陽(yáng)一中模擬)據(jù)藥理研究，一種茅草的根內(nèi)含有降血糖的因子及多種有益于健康的成分，某公司將它開(kāi)發(fā)成一種保健飲料。該產(chǎn)品是否適用于糖尿病患者，生物學(xué)興趣小組的同學(xué)以此作為研究課題。請(qǐng)你完成下面的實(shí)驗(yàn)鑒定報(bào)告。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鸿b定一種茅草的根是否含有還原糖和淀粉。(2)實(shí)驗(yàn)原理：還原糖可用 來(lái)檢測(cè)，淀粉可用 來(lái)檢測(cè)。(3)實(shí)驗(yàn)器材：一種茅草根、所需試劑、研缽、燒杯、試管、紗布、漏斗、酒精燈、試管夾、火柴、滴管等。(4)實(shí)驗(yàn)步驟：用研缽將茅草根磨碎，過(guò)濾，取其濾液；取A、B兩支試管，各加入2 mL濾液；往A試管中加入 ，搖勻，放入盛有5065 溫水的大燒杯中加熱約2 min。觀察試管中的顏色變化；往B試管