高考生物大一輪復習 第一單元 學案2 細胞中的元素和化合物 細胞中的無機物

學案2細胞中的元素和化合物細胞中的無機物[考綱要求]1.水和無機鹽的作用(Ⅰ)。2.檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)。一、組成細胞的元素及化合物1．最基本元素：C。2．主要元素：C、H、O、N、P、S。3．大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。4．微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。5．細胞鮮重含量最多的元素是O。6．細胞干重含量最多的元素是C。7．組成細胞的化合物：組成細胞的化合物分為無機化合物和有機化合物，前者中H2O的含量最多，后者中蛋白質(zhì)含量最多。特點提醒①大量元素和微量元素的劃分依據(jù)是含量。②記憶微量元素可利用口訣：鐵猛碰新木桶(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。(諧音記憶法)想一想為什么組成細胞的元素在無機自然界都能找到？而含量又大不相同？答案組成細胞的元素最終是生物體有選擇地從無機環(huán)境中吸收的。二、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)鑒定物質(zhì)鑒定試劑顏色變化還原糖斐林試劑磚紅色沉淀淀粉碘液藍色脂肪蘇丹Ⅲ染液(或蘇丹Ⅳ染液)橘黃色(或紅色)蛋白質(zhì)雙縮脲試劑紫色你知道嗎斐林試劑和雙縮脲試劑都包含NaOH溶液和CuSO4溶液兩種試劑，使用時有什么不同？答案斐林試劑使用時是甲液和乙液等量混合均勻后注入，斐林試劑現(xiàn)配現(xiàn)用，水浴加熱2分鐘；雙縮脲試劑使用時是先加入A液1mL，再加B液4滴。三、細胞中的無機物1．細胞中的水(1)存在形式：自由水和結合水。(2)含量變化：生物體的含水量與生物種類和生物的生長發(fā)育期有關。(3)功能eq\a\vs4\al(①自,由水)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.細胞內(nèi)的良好溶劑,b.參與許多化學反應,c.運送營養(yǎng)物質(zhì)和,代謝廢物,d.為細胞生存提供,液體環(huán)境))②結合水：是細胞結構的重要組成成分。(4)自由水與結合水的聯(lián)系自由水結合水你查了嗎心肌呈固態(tài)是因為結合水含量高，血液呈液態(tài)是因為自由水含量高，對嗎？為什么？答案不對。原因是二者自由水與結合水的比例不同。2．細胞中的無機鹽(1)存在形式：細胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在。(2)功能：①維持細胞和生物體的正常的生命活動，如哺乳動物的血液中若鈣離子含量太低，會出現(xiàn)抽搐等癥狀。②它是細胞的重要組成成分。探究點一組成細胞的元素和化合物化合物質(zhì)量分數(shù)/%水占85～90無機鹽占1～1.5蛋白質(zhì)占7～10脂質(zhì)占1～2糖類和核酸占1～1.5丙(1)比較甲、乙兩圖，組成細胞的元素中含量最多的四種元素是C、H、O、N，C元素在乙圖(甲圖，乙圖)中的含量表明它是構成細胞的最基本的元素。(2)比較甲圖、丙表，回答氧元素占細胞鮮重百分比最大的原因？答案水在細胞中質(zhì)量分數(shù)最多，達85%～90%，而水的化學元素組成是氫、氧兩種元素，其質(zhì)量比為2∶16，所以氧元素占細胞鮮重百分比最大。(3)生物界和非生物界在化學元素上既有統(tǒng)一性，又有差異性的原因是什么？答案統(tǒng)一性的原因：生物體內(nèi)的化學元素均來自自然界。差異性的原因：生物體總是有選擇地從自然界獲得所需元素。思維拓展1．組成生物體的化學元素在不同的生物體內(nèi)種類大體相同；不同的生物體內(nèi)各種化學元素的含量一般相差很大。2．元素分類是根據(jù)生物體內(nèi)的含量，而不是生理作用，微量元素雖含量少，但其生理作用卻不可替代，如Zn是DNA聚合酶和RNA聚合酶的輔助因子，缺Zn將導致DNA復制和RNA合成不能正常進行。探究示例1(·鎮(zhèn)江質(zhì)檢)有關生物體細胞組成元素的敘述，錯誤的是()A．在不同生物的體細胞內(nèi)，組成它們的化學元素種類大體相同B．組成細胞的最基本元素是CC．在同一生物的不同體細胞內(nèi)，各種化學元素的含量相同D．組成生物體細胞的化學元素，在無機自然界中都能找到思路導引從元素的組成角度考慮，生物界與非生物界在元素種類上具有統(tǒng)一性，構成生物體的化學元素在無機自然界都能找到，沒有一種是生物界所特有的。答案C解析從元素組成的角度考慮，組成不同生物的元素種類大體相同，但每種元素的含量不同。歸納總結組成細胞的化學元素的統(tǒng)一性與差異性(1)生物界與非生物界及不同生物之間在元素種類上具有統(tǒng)一性，而在元素含量上具有差異性。(2)生物體的元素是生物根據(jù)自身生命活動的需要，有選擇地從無機環(huán)境中吸收的，這體現(xiàn)了生物界與非生物界的統(tǒng)一性。(3)生物直接或間接獲得無機環(huán)境中元素的方式不同。探究點二細胞中的無機物在農(nóng)村秋季糧食收獲之后，農(nóng)民要將糧食曬干后進行儲存，這樣能保存較長時間。如果將曬干后的糧食放入試管中進行加熱，會發(fā)現(xiàn)試管壁上有水珠出現(xiàn)。如果糧食再進行焚燒，則只會留下少量呈灰白色的灰分。請據(jù)此思考以下幾個問題：1．糧食曬干過程中，喪失的化合物是什么？在細胞中是以什么形式存在的？答案喪失的化合物是水分，在細胞中是以自由水形式存在的。2．曬干后的糧食在試管中加熱，試管壁上出現(xiàn)的水珠在細胞中以什么形式存在？此時的種子還能萌發(fā)嗎？答案試管壁上出現(xiàn)的水珠在細胞中是以結合水形式存在的。結合水喪失，細胞結構被破壞，種子死亡，不能再萌發(fā)。3．糧食焚燒后留下的少量灰分是什么？答案少量灰分是礦質(zhì)元素。歸納總結1．細胞中的無機物——水(1)水的含量、分類及生理作用含量概念生理作用結合水4.5%與其它物質(zhì)結合在一起細胞組成成分自由水95.5%能夠自由流動、以游離狀態(tài)存在良好溶劑；運輸作用；反應場所、原料(2)不同生物含水量特點①是細胞和生物體中含量最多的物質(zhì)(如精瘦肉中的水，沙漠植物中的水)。②含水量：水生＞陸生、幼年＞成年＞老年、代謝旺盛＞代謝緩慢、幼嫩細胞＞衰老細胞。2．生物體中的無機物——無機鹽(1)無機鹽的含量及存在形式含量：很少，約占細胞鮮重的1%～1.5%。存在形式：大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在于細胞中，少數(shù)以化合物的形式存在于細胞中。(2)無機鹽的生理作用①有些無機鹽是細胞內(nèi)某些復雜的化合物的重要組成成分。②有許多種無機鹽的離子對于維持生物體的生命活動有重要作用。③生物體內(nèi)的無機鹽離子，必須保持一定的比例，這對維持細胞內(nèi)的滲透壓和酸堿平衡非常重要，這是生物進行正常生命活動的必要條件。思維拓展1．自由水含量與代謝強度的關系(1)生物體代謝越旺盛，其體內(nèi)自由水相對比例越高。如種子萌發(fā)時，先要吸收大量的水分，以增加自由水的含量，并加快代謝速度。(2)結合水不參與代謝作用，但結合水的相對含量與植物的抗寒性有關。如冬季，植物吸水減少時，細胞內(nèi)結合水相對含量升高，由于結合水不易結冰和蒸騰，從而使植被抗寒性加強。(3)水對于生物體非常重要，常被譽為“生命之源”，其主要原因是：①生物體所有的生命活動都離不開水；②地球上的所有生命都是從水中起源的。2．自由水、結合水相互轉化在活細胞內(nèi)，在生命活動不受限制的溫度變化范圍內(nèi)：自由水結合水一般情況下，溫度略升高，自由水含量將升高，反之則自由水含量降低。相同條件下，自由水含量高的細胞，代謝旺盛。結合水含量高的細胞代謝較弱。探究示例2小明同學的不良反應引起了父母的擔憂：感冒頻繁，口腔潰瘍反復發(fā)作，傷口不易愈合，食欲不振，免疫力低下。比起同齡兒童，他的身體偏矮，偏瘦。去醫(yī)院后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)小明血清中鋅的含量過低。對上述材料的解釋，不正確的是()A．鋅是人體必需的化學元素B．鋅在人體的生長發(fā)育過程中的作用不容替代C．鋅是人體必需的微量元素D．鋅的作用極大，只要有鋅，人就能正常生長思路導引解答此題要從以下幾個方面入手：①不良反應是缺鋅引起的。②鋅是微量元素。③微量元素在生物體內(nèi)的作用。答案D解析本題先給出一個情景，最終點明是因為缺鋅造成的，從教材中我們知道Zn是微量元素，含量少但不能缺少，答案D中說法太絕對、武斷，因為生物體包含很多的元素，并且功能各不相同。拓展提升設計實驗驗證Mg是小麥幼苗生長發(fā)育的必需元素的實驗思路實驗組：缺Mg的“全素培養(yǎng)液”培養(yǎng)小麥幼苗若干，出現(xiàn)缺綠癥狀后補充適量的Mg元素，癥狀消失。對照組：等量的全素培養(yǎng)液，培養(yǎng)發(fā)育狀況相同且等量的小麥幼苗。其中實驗組又形成自身前后對照。eq\a\vs4\al(特別關注1實驗中應保證實驗材料的統(tǒng)一性，即材料的種類、生長狀況等。,2實驗組加入X鹽的目的是二次對照，使實驗組再前后對照，以增強說服力。)變式訓練2緩步動物具有隱生現(xiàn)象：當環(huán)境干燥時，緩步動物的身體失水而萎縮，腿也縮回而處于一種隱生狀態(tài)，這時它的代謝率幾乎降到零，甚至在純酒精、液氦(－273℃)中也能隱生。當環(huán)境變得有利于其生存時，它可以在幾小時內(nèi)吸水，使身體膨脹而復蘇。說明了()A．自由水參與生命活動B．結合水參與生命結構C．從基因水平說明生物具有多樣性D．水對生命活動的重要性答案D解析結合水和自由水對生命結構和活動都非常重要，且可以相互轉化。生物具有多樣性是從個體水平來講的。實驗探究檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)1．還原糖的鑒定脂肪的鑒定3．蛋白質(zhì)的鑒定思維拓展斐林試劑與雙縮脲試劑的比較分析比較項目斐林試劑雙縮脲試劑不同點使用方法甲液和乙液混合均勻后方可使用，且現(xiàn)配現(xiàn)用使用時先加A液再加B液呈色反應條件需水浴加熱不需加熱即可反應反應原理還原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被還原為Cu2O具有兩個以上肽鍵的化合物在堿性條件下與Cu2＋反應生成絡合物顏色磚紅色紫色濃度乙液CuSO4濃度為0.05g/mLB液CuSO4濃度為0.01g/mL相同點都含有NaOH、CuSO4兩種成分，且所用NaOH濃度都是0.1g/mL探究示例3下列關于“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗操作步驟的敘述中，正確的是()A．用于鑒定還原糖的斐林試劑甲液和乙液，可直接用于蛋白質(zhì)的鑒定B．若要鑒定花生種子細胞中是否含有脂肪，一定需要用顯微鏡觀察C．鑒定可溶性還原糖時，要加入斐林試劑(甲液和乙液等量混合均勻再加入)D．用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時，需水浴加熱2min才能看到紫色思路導引正確解答該題應從以下幾點入手：(1)明確斐林試劑和雙縮脲試劑濃度及使用方法上的差異。(2)明確檢測三類有機物在操作步驟上的差異。答案C解析C對，A錯，用于鑒定還原糖的斐林試劑甲液和乙液，必須混合均勻后再使用。B錯，鑒定花生種子是否含脂肪，可先將種子烘烤，再在白紙上擠壓，看是否出現(xiàn)油跡判斷。D錯，用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時，不需加熱。技法總結三類有機物檢測在操作步驟上的差異(1)唯一需要加熱——還原糖鑒定，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)唯一需要顯微鏡——脂肪鑒定。(3)混合后加入——斐林試劑；分別加入——雙縮脲試劑(先加A液，后加B液，且B液不能過量)。兩者成分相同，但CuSO4的濃度不同，所以不能混用。題組一組成細胞的元素和化合物1．從根本上說，組成生物體的化學元素和非生物界是統(tǒng)一的，生物界和非生物界又有一定的差異性，其原因是（多選）()A.組成生物體的化學元素是特異的，有二十多種B.生物體中有專門的生物元素C、H、O、N等C.組成生物體的化學元素在生物體內(nèi)和無機自然界中含量相差很大D.C、H、O、N、P、S這6種元素在生物體內(nèi)約占原生質(zhì)總量的97%答案CD解析組成生物體的化學元素和非生物界的統(tǒng)一性體現(xiàn)在：生物體的化學元素都能在非生物界中找到，不是特有的，故A和B兩種說法是錯誤的。2．“xx”乳酸亞鐵口服液可以有效地治療人類缺鐵性貧血癥，這是因為其中的Fe2＋進入人體后能()A．調(diào)節(jié)血液的酸堿平衡B．調(diào)節(jié)血液的滲透壓C．構成紅細胞中的血紅蛋白D．促使更多紅細胞的產(chǎn)生答案C解析本題考查無機鹽的作用。鐵是合成血紅蛋白的必需元素，缺鐵就會使血紅蛋白的含量減少，導致貧血。3．一位農(nóng)民種植的某塊農(nóng)田小麥產(chǎn)量總是比鄰近地塊的低。他懷疑該農(nóng)田可能是缺少某種元素，為此將該塊肥力均勻的農(nóng)田分成面積相等的五小塊，進行田間實驗。除施肥不同外，其他田間管理措施相同。實驗結果如下表：地塊甲乙丙丁戊施肥情況尿素磷酸二氫鉀磷酸二氫銨硫酸銨不施肥小麥收獲量(kg)55.5665.2656.8855.4455.11由表中可判斷，該農(nóng)田最可能缺少的元素是()A．KB．NC．PD．S答案A解析通過表中內(nèi)容可看出甲、乙、丙、丁四組都與戊組對照。結果是甲、丙、丁與戊組小麥收獲量基本差不多，只有乙組小麥收獲量明顯增多，而乙組施的是磷酸二氫鉀，故該農(nóng)田最可能缺少的元素是鉀。知識延伸細胞中的各種元素和化合物構成生命系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(1)元素基礎：C、H、O、N等化學元素是構成細胞中主要化合物的基礎。(2)化合物基礎：以碳鏈為骨架的糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等有機化合物，構成細胞生命大廈的基本框架。(3)能源基礎：糖類和脂肪是生命活動的重要能源。(4)構建調(diào)節(jié)基礎：水和無機鹽與其他物質(zhì)共同構建細胞并參與細胞生命活動的調(diào)節(jié)。題組二細胞中的無機物4．(·南京質(zhì)檢)下列關于無機鹽的敘述，錯誤的是()A．缺鐵性貧血是因為體內(nèi)缺乏鐵，血紅蛋白不能合成B．Mg2＋是葉綠素的成分之一，缺Mg2＋影響光合作用C．細胞中的無機鹽大多數(shù)以化合物形式存在，如CaCO3構成骨骼、牙齒D．碘是合成甲狀腺激素的原料，所以常在食鹽中加碘答案C解析鐵是血紅蛋白的組成成分，缺鐵則不能合成血紅蛋白；Mg2＋是葉綠素的組成成分，缺Mg2＋則不能合成葉綠素，進而影響光合作用；細胞中的無機鹽大多數(shù)以離子形式存在；碘是合成甲狀腺激素的原料，在食物中加碘是為了補充碘，預防因食物中缺碘而引起的地方性甲狀腺腫。知識鏈接常見無機鹽在細胞中的作用N：是構成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的主要元素，能促進植物的細胞分裂。植物缺氮時葉片發(fā)黃。P：是構成核酸、磷脂、ATP、NADP＋或NADPH等物質(zhì)的重要元素。缺磷時葉片暗綠，并出現(xiàn)紫色。K：提高神經(jīng)系統(tǒng)興奮性，維持細胞內(nèi)液滲透壓。人體缺鉀，反應遲鈍，心律失常。Ca：是牙齒、骨骼的組成元素。人體缺鈣，兒童患佝僂病，成年人患骨質(zhì)疏松癥。S：構成甲硫氨酸和半胱氨酸等含硫蛋白質(zhì)的重要元素。Mg：是葉綠素的主要成分。缺鎂，植物的葉片發(fā)黃。Fe：是血紅蛋白的主要成分。人體缺鐵會患缺鐵性貧血癥。B：促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長，有利于受精作用順利進行。缺硼，花藥和花絲萎縮，花粉發(fā)育不良。I：甲狀腺激素的合成原料。成年人缺碘時，患地方性甲狀腺腫。Na：維持細胞外液滲透壓。缺鈉，細胞外液滲透壓下降，心率加快，嚴重時昏迷。5．(·廣東調(diào)研)如果細胞內(nèi)自由水與結合水的比值用a表示，則根尖分生區(qū)的細胞a1與根冠細胞a2的大小為()A．a(chǎn)1＞a2B．a(chǎn)1＝a2C．a(chǎn)1＜a2答案A解析在復習生物體的化合物——水的過程中，有三個方面的知識需要我們注意：一是水的含量：①水是細胞中含量最多的化合物；②不同種類的生物體中，水的含量差別很大；③同一種類的生物體中，隨著發(fā)育期和細胞種類的不同(或者說不同的組織、器官)含水量也有很大差異。二是關于水的兩種存在形式，即自由水和結合水及其功能。三是關于自由水含量與代謝旺盛程度的關系。6．下列有關水的敘述，錯誤的是()A．水在病變細胞中以結合水和自由水的形式存在B．在胰島素的合成過程中伴隨著水的產(chǎn)生C．冬季，植物體內(nèi)結合水含量相對增多，提高抗寒能力D．水在生物體的許多化學反應中充當還原劑答案D解析水在所有細胞中都是以結合水和自由水的形式存在的。胰島素是蛋白質(zhì)，在蛋白質(zhì)合成過程中有水的產(chǎn)生。冬季植物細胞中結合水比例提高，植物的抗逆性增強，提高了作物的抗寒能力。水在生物體的化學反應中充當溶劑。題組三有機物的檢測7．下列關于生物學實驗中所用試劑的說法，正確的是()A．用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時，需將NaOH溶液和CuSO4溶液混勻后使用B．用吡羅紅染色劑處理細胞，可以觀察到DNA在細胞中的分布C．用蘇丹Ⅳ染液鑒定含油多的細胞，顯微鏡下可見染成紅色的顆粒D．判斷酵母菌是否進行酒精發(fā)酵，可選擇雙縮脲試劑答案C解析雙縮脲試劑的用法是先加A液，后加B液；甲基綠對DNA進行染色，吡羅紅對RNA進行染色。8．(·廣東生物，6)對下表中所列待測物質(zhì)的檢測，所選用的試劑及預期結果都正確的是()待測物質(zhì)檢測試劑預期顯色結果①DNA甲基綠紅色②脂肪蘇丹Ⅲ橘黃色③淀粉斐林試劑藍色④蛋白質(zhì)雙縮脲試劑紫色A.①③B．②③C．①④D．②④答案D解析本題考查教材實驗，考查考生對不同物質(zhì)鑒定的區(qū)分比較能力。甲基綠應是將DNA染成綠色，斐林試劑用來檢測還原糖，淀粉用碘液檢測呈藍色。9．將面團包在紗布中放在清水中搓洗，鑒定粘留在紗布上的黏稠物質(zhì)和洗出的白漿用的試劑分別是()A．碘液、蘇丹Ⅲ染液B．雙縮脲試劑、碘液C．雙縮脲試劑、蘇丹Ⅲ染液D．碘液、斐林試劑答案B解析在紗布上的黏稠物質(zhì)是蛋白質(zhì)，洗出來的白漿是淀粉，所以鑒定所用的試劑應該是雙縮脲試劑、碘液。題號123456789答案題組四應用提升10．(·淮安模擬)小麥種子萌發(fā)時會產(chǎn)生淀粉酶，將淀粉水解為麥芽糖、葡萄糖等。小麥種子萌發(fā)的最適溫度為30℃左右。取適量小麥種子在20℃和30℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4天后，做如下處理：在3支試管中加入等量斐林試劑并水浴加熱至50℃左右，搖勻后觀察試管中的顏色。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，丙呈藍色答案D解析丙試管中淀粉是非還原糖，試管中的顏色為斐林試劑的顏色；提取液中含有酶和麥芽糖及葡萄糖，30℃時的提取液中酶和還原糖的含量高于20℃時的提取液，因此甲試管中還原糖少于乙試管，甲呈淺磚紅色，乙呈磚紅色。11．已知糖尿病病人尿液含有葡萄糖；腎炎病人因腎小球部位通透性大為增加，尿液中會有蛋白質(zhì)。因此，檢測病人的尿液可幫助醫(yī)生確定病情。小李覺得自己身體不適，懷疑自己患了糖尿病或是腎炎。如何通過一定的檢測確定是否患相應的疾?。空垖懗鲈O計原理和具體操作步驟及結論。（1）設計原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）操作步驟：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）現(xiàn)象及結論：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)葡萄糖與斐林試劑發(fā)生作用，生成磚紅色沉淀；蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應（2）①a.取甲、乙、丙三支試管，分別加入小李的尿液2毫升；②b.甲試管中加入斐林試劑，水浴加熱，觀察現(xiàn)象；③c.乙試管中加入雙縮脲試劑，振蕩，觀察現(xiàn)象；④d.丙試管中加入等量的蒸餾水作為對照（3）若甲試管出現(xiàn)磚紅色沉淀，則尿液中有葡萄糖，可能患糖尿病。若乙試管出現(xiàn)紫色物質(zhì)，則尿液中有蛋白質(zhì)，可能患腎炎12．植物體沒有專門的脂肪組織，但在花生、大豆、蓖麻等植物的種子中富含脂肪，有人提出植物體除種子外，其他部位是否也含有脂肪？有同學對此開展課題研究，假設你是其中一員，請根據(jù)課題研究要求，回答有關問題：(1)探究課題：除種子外，植物體其他部位是否含有脂肪(如洋蔥的根尖細胞中是否含有脂肪)?(2)實驗假設：________________________________________________________________________。(3)實驗供選材料：新鮮洋蔥根尖、大豆種子；實驗供選試劑：①蘇丹Ⅲ染液；②體積分數(shù)為50%的酒精溶液。(4)實驗步驟：①選取新鮮的洋蔥根尖并做徒手切片