高三生物一轮复习 第1单元 细胞中的元素及化合物讲义 新人教版必修1.docx

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高三生物一轮复习第1单元细胞中的元素及化合物讲义新人教版必修1

第2讲细胞中的元素及化合物

考点一|组成细胞的元素和化合物

1．组成细胞的元素

图中：

①最基本的元素；②基本元素；③主要元素。

2．组成细胞的化合物

1．判断下列有关细胞中元素说法的正误。

（1）在人体活细胞中氢原子的数目最多。

（√）

（2）细胞中的一种元素的作用能被其他元素替代。

（×）

【提示】细胞中每种元素的作用是不相同的。

（3）细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要。

（×）

【提示】微量元素对维持生命活动是不可缺少的。

（4）植物细胞中含量最多的四种元素C、H、O和N。

（√）

（5）生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。

（×）

【提示】种类相同，含量差别很大。

2．判断下列关于细胞中化合物说法的正误。

（1）蛋白质是活细胞中含量最多的化合物。

（×）

【提示】蛋白质是活细胞中含量最多的有机物。

（2）沙漠植物中含量最多的化合物是水。

（√）

3．比较两图并回答问题。

（1）占细胞鲜重和干重最多的元素分别是O和C，原因是占细胞鲜重最多的化合物是水，水中含量最多的元素是O；占细胞干重最多的化合物是蛋白质，蛋白质中含量最多的元素是C。

（2）组成人体细胞的主要元素为C、H、O、N、P、S。

1．依据事实确定生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系

2．细胞中元素的生理功能

（1）根据实例判断元素的生理功能：

（2）组成细胞的化合物：

根据元素组成将核酸、糖类、脂肪、磷脂、蛋白质和ATP等化合物填入适当的方框内。

视角考查化合物的组成元素及作用

1．（2017·潍坊统考）以下各组物质的元素组成相同的是（）

A．脂肪酸、脂肪酶

B．磷脂、核酸

C．丙酮酸、丙氨酸

D．糖蛋白、肝糖原

B[脂肪酸的元素组成是C、H、O，而脂肪酶的化学本质是蛋白质，由C、H、O、N等元素组成，A错误；磷脂和核酸的元素组成相同，都由C、H、O、N、P组成，B正确；丙酮酸的元素组成是C、H、O，而丙氨酸由C、H、O、N组成，C错误；糖蛋白的元素组成是C、H、O、N，而肝糖原的元素组成是C、H、O，D错误。

]

2．下列有关组成细胞的元素和化合物的叙述，错误的是（）

A．占人体细胞鲜重百分比最高的元素是碳

B．脂质分子中氧的含量少于糖类

C．氮和镁都是组成叶绿素分子的元素

D．物种多样性与蛋白质的多样性相关

A[占人体细胞鲜重百分比最高的元素是氧，A项错误；脂质与糖类相比氢的含量高，氧的含量少，B项正确；叶绿素分子中含有氮和镁，C项正确；物种多样性的直接原因是蛋白质的多样性，D项正确。

]

判断元素与化合物分子的四个“明确”

考点二|细胞中水和无机盐的作用

1．细胞中的水

（1）

（2）自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系

自由水/结合水比值低⇒代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强

2．无机盐的存在形式及功能

1．判断细胞中有关水分叙述的正误。

（1）在最基本的生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式。

（√）

（2）自由水可作为细胞内化学反应的反应物。

（√）

（3）同种植物萌发种子的含水量与休眠种子的相同。

（×）

【提示】萌发种子的含水量较高。

（4）贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态。

（×）

【提示】贮藏中的种子，自由水与结合水的比值很低，代谢很弱，以保持休眠状态，并非不含水分。

2．判断有关细胞中无机盐叙述的正误。

（1）植物根系通过主动运输吸收无机盐离子需要ATP。

（√）

（2）细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿。

（×）

【提示】无机盐大多数以离子形式存在。

（3）植物缺Mg引起光反应和暗反应强度均减弱。

（√）

（4）K＋和Na＋对神经细胞功能有重要作用。

（√）

1．细胞中产生水的结构有细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体、细胞核、高尔基体等；利用水的生理过程包括光合作用、细胞呼吸、有机大分子的水解等。

2．在动物体内，Na＋主要维持细胞外液的渗透压，K＋主要维持细胞内液的渗透压。

3．缺乏N、Mg、P，植物的光合作用受影响，原因是：

N、Mg是组成叶绿素的成分，P是组成类囊体膜和ATP的成分。

4．探究无机盐对植物生长的作用

（1）无机盐吸收的主要方式：

主动运输。

（2）无机盐生理功能的验证：

①对照组

植物＋完全培养液→正常生长

②实验组

视角1考查细胞中水的存在形式、作用及与代谢的关系

1．生物体的生命活动离不开水。

下列关于水的叙述，正确的是（）

A．ATP转化成ADP的过程会产生水

B．有氧呼吸产生的H2O中的氢来自丙酮酸

C．H2O光解产生的[H]用于C3的还原

D．氨基酸脱水缩合产生的H2O中的氢来自氨基

C[ATP水解生成ADP的过程会消耗水，A错误；有氧呼吸产生的H2O中的氢最终来自葡萄糖和H2O，B错误；H2O光解产生的[H]用于暗反应中C3的还原，C正确；氨基酸脱水缩合产生的H2O中的氢来自氨基和羧基，D错误。

]

2．下列有关水与生命活动的说法不正确的是（）

A．细胞发生癌变其自由水含量较正常的细胞低

B．正在萌发的种子中结合水与自由水的比值下降

C．在线粒体和核糖体中进行的化学反应都有水生成

D．自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化

A[癌细胞能够无限增殖，细胞内代谢比正常细胞旺盛，因此自由水含量较正常细胞高；正在萌发的种子，代谢旺盛，自由水含量较高，此时结合水与自由水的比值下降；有氧呼吸第三阶段产生水，蛋白质的脱水缩合也会产生水，对应的细胞器分别是线粒体和核糖体；自由水和结合水在一定条件下可以相互转化。

]

水的存在形式、产生与利用

视角2考查无机盐的作用

3．离子态的无机盐（如血液中的H＋、K＋、Ca2＋）的生理作用不包括（）

A．细胞结构物质之一B．维持细胞正常生理功能

C．维持细胞的形态D．调节细胞的渗透压

A[本题主要考查无机盐的作用，但是要注意题目中的“离子态”，离子态的无机盐是可以自由移动的。

如果是细胞结构物质之一，则参与了化合物的组成，不能自由移动，不是离子态。

]

4．下列关于无机盐在生物体中功能的叙述，错误的是（）

A．镁是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素

B．人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能

C．人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状

D．在探究小麦生长发育需要Mg2＋的实验中必须设置对照实验

A[镁是构成叶绿素的元素之一。

人体缺铁会影响血红蛋白的合成，从而影响氧的运输，进而影响有氧呼吸功能。

人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状。

在探究小麦生长发育需要Mg2＋的实验中要设置实验组和对照组。

]

各类无机盐参与形成的化合物种类

无机盐

参与形成的化合物

N（NO－3）

蛋白质、ATP（ADP）、叶绿素、

核酸（DNA或RNA）

P（PO3－4）

ATP（ADP）、磷脂、核酸（DNA或RNA）

Mg2＋

叶绿素

S（SO2－4）

某些蛋白质的特征元素

Fe2＋

动物的血红蛋白

I－

甲状腺激素

考点三（实验）|检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1．检测原理

（1）糖类的检测

（2）脂肪的检测：

脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色苏丹Ⅳ染液→红色

（3）蛋白质的检测：

蛋白质＋双缩脲试剂→紫色

2．实验流程

（1）还原糖的检测

选材：

含糖量较高、白色或近于白色的植物组织

↓

显色反应：

↓

结论：

组织样液中含有可溶性还原糖

（2）脂肪的检测

方法一：

花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色

方法二：

取材：

花生种子（浸泡），将子叶切成薄片

↓

制片②滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min）③去浮色（1～2滴体积分数为50%的酒精溶液）

↓

制成临时装片（滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片）

↓

观察：

先在低倍镜下找到已着色颗粒，再用高倍显微镜观察

↓

结论：

圆形小颗粒呈橘黄色，说明植物组织中有脂肪存在

（3）蛋白质的检测

选材与制备：

蛋清稀释液或豆浆滤液

↓

显色反应

↓

结论：

组织样液中存在蛋白质

判断有关物质鉴定实验叙述的正误。

（1）组织样液中滴加斐林试剂，不产生砖红色沉淀说明没有还原糖。

（×）

【提示】斐林试剂检测还原性糖时需50～65℃水浴加热。

（2）用双缩脲试剂检测蛋白质，需水浴加热方可产生紫色。

（×）

【提示】双缩脲试剂检测蛋白质不需要水浴加热。

（3）鉴定待测样液中的蛋白质时，先加NaOH溶液，振荡后再加CuSO4溶液。

（√）

（4）组织切片上滴加苏丹Ⅲ染液，显微观察有橘黄色颗粒说明有脂肪。

（√）

（5）利用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质，必须在碱性条件下进行。

（√）

1．斐林试剂与双缩脲试剂的“两个相同”、“四个不同”

（1）两个相同

①都含有NaOH和CuSO4两种成分。

②所用NaOH溶液浓度都是0.1g/mL。

（2）四个不同

①浓度不同：

二者成分中CuSO4的浓度不同，斐林试剂中是0.05g/mL，双缩脲试剂中是0.01g/mL。

②使用方法不同：

斐林试剂是甲、乙液等量混合后使用，双缩脲试剂是先加A液后加B液。

③条件不同：

斐林试剂需水浴加热，而双缩脲试剂不需要加热。

④现象不同：

斐林试剂检测还原糖，产生砖红色沉淀，双缩脲试剂检测蛋白质，产生紫色物质。

2．实验注意的问题

（1）检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质时，不宜选取有颜色的材料，因为有颜色的材料会干扰实验结果。

（2）物质鉴定实验中，留取部分组织样液的目的是作对照组。

（3）用蛋清稀释液作蛋白质鉴定时，为防止反应后物质粘在试管内壁上，应进行的操作是充分稀释。

（4）在脂肪的鉴定中，实验用的花生种子需提前浸泡3～4h。

洗去浮色时应用酒精等，不能用清水，因为染液易溶于有机溶剂，不溶于水。

视角1考查实验原理和操作

1．（2017·福建质检）学习小组选用苏丹Ⅲ染液，使用显微镜检测和观察花生子叶中的脂肪，下列相关叙述不正确的是（）

A．原理：

脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色

B．步骤：

切取子叶薄片→苏丹Ⅲ染液染色→洗去浮色→制片→观察

C．现象：

花生子叶细胞中有被染成橘黄色的颗粒

D．结论：

脂肪是花生子叶细胞中含量最多的化合物

D[脂肪可以被苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液染成橘黄色或红色，A项正确；花生子叶细胞中的脂肪颗粒可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，C项正确；花生子叶细胞中含量最多的化合物是水，而不是脂肪，且该实验无法反映物质含量的多少，D项错误。

]

2．下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述，正确的是（）

A．用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定

B．若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪，一定需要用显微镜观察

C．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀再加入）

D．用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2min才能看到紫色

C[斐林试剂的甲液是0.1g/mL的NaOH，乙液是0.05g/mL的CuSO4，双缩脲试剂的A液也是0.1g/mL的NaOH，B液是0.01g/mL的CuSO4，A项错误；鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪，也可研磨制成滤液来检测，B项错误；鉴定还原性糖时加入斐林试剂的方法是甲液和乙液等量混合均匀后加入，C项正确；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，不需要加热，D项错误。

]

（1）易忽略斐林试剂本身的颜色。

非还原糖（如蔗糖）＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色而是浅蓝色[Cu（OH）2的颜色]。

（2）易混淆双缩脲试剂和斐林试剂的使用。

混合后加入——斐林试剂，且现配现用；分别加入——双缩脲试剂（先加A液，后加B液，且B液不能过量）。

（3）易写错“斐”和“脲”字。

“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，“双缩脲试剂”中的“脲”不可错写成“尿”。

（4）误认为脂肪的鉴定必须使用显微镜。

若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若要通过观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜。

视角2考查实验现象及结果分析

3．用碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物颜色反应如下表，其中“＋”的数量代表颜色反应深浅程度，下列有关说法不正确的是（）

试剂

种类

碘液

苏丹Ⅲ染液

双缩脲试剂

甲

＋＋＋＋

＋＋

＋

乙

＋＋

＋＋＋＋

＋＋

丙

＋

＋＋

＋＋＋＋

A.乙种子中主要含蛋白质

B．碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色

C．在观察颜色时有可能用到光学显微镜

D．这三种试剂的使用均不需要水浴加热

A[由表可知，甲中主要含淀粉，乙中主要含脂肪，丙中主要含蛋白质。

]

4．将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。

取3支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉液，然后按下图加入等量的提取液和蒸馏水，水浴保温5分钟，立即在3支试管中加入等量斐林试剂摇匀并水浴加热，观察试管中颜色。

结果是（）

A．甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色

B．甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色

C．甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色

D．甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色

D[本题考查可溶性还原糖的鉴定，意在考查考生的理解及实验分析能力，难度中等。

萌发的小麦种子可产生淀粉酶，能将淀粉分解成可溶性还原糖。

在不同的温度条件下，产生淀粉酶的量不同，30℃时淀粉酶产生量大于20℃时，因此提取液Ⅱ中淀粉酶的量大于提取液Ⅰ，故乙试管中产生的还原糖多于甲试管，丙试管中无还原糖，因此用斐林试剂鉴定，甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色[即Cu（OH）2的颜色]。

]

真题验收|感悟高考淬炼考能

1．（2014·上海高考）下列物质中同时含有磷和氮元素的是（）

A．丙酮酸B．核苷酸

C．氨基酸D．脂肪酸

B[丙酮酸和脂肪酸只含有C、H、O；氨基酸含有C、H、O、N；核苷酸含有C、H、O、N、P。

]

2．（2013·海南高考）关于生物体内有机化合物所含元素的叙述，错误的是（）

A．叶绿素含有镁元素B．血红蛋白含有铁元素

C．脱氧核糖含有磷元素D．胰岛素含有碳元素

C[脱氧核糖属于单糖，组成元素为C、H、O，无磷元素；叶绿素由C、H、O、N、Mg组成；血红蛋白由C、H、O、N、Fe组成；胰岛素是由C、H、O、N组成。

]

3．（2014·海南高考）下列关于植物体内水分的叙述，错误的是（）

A．植物体内的水分参与营养物质的运输

B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一

C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物

D．同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同

D[植物体内的水分具有运输功能，能参与无机盐、有机物等营养物质的运输，A正确；水是构成细胞的重要化合物之一，即为叶肉细胞的重要化合物之一，B正确；自由水可作为反应物参与光合作用、呼吸作用等许多化学反应，C正确；一般情况下，种子萌发时需要吸收水分，故同种植物萌发种子与休眠种子相比，含水量不相同，D错误。

]

4．（2014·广东高考）油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如下图所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是（）

选项

取样时间

检测试剂

检测结果

A

第10天

斐林试剂

不显色

B

第20天

双缩脲试剂

不显色

C

第30天

苏丹Ⅲ试剂

橘黄色

D

第40天

碘液

蓝色

C[A项，分析曲线可知，油菜种子在成熟过程中，可溶性糖和淀粉不断转化为脂肪储存起来；第10天时仍然存在较多的可溶性糖，可溶性糖中的还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下会出现砖红色沉淀；B项，蛋白质是生物体生命活动的体现者，在整个种子成熟过程中都能检测到蛋白质的存在；C项，在第30天时，脂肪含量较高，脂肪与苏丹Ⅲ试剂发生反应呈现橘黄色；D项，在第40天时，淀粉已经消耗殆尽，用碘液检测不会发生显色反应。

]

5．（2013·全国卷Ⅰ）某油料植物的种子中脂肪含量为种子干重的70%。

为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪含量的变化，某研究小组将种子置于温度、水分（蒸馏水）、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检测萌发种子（含幼苗）的脂肪含量和干重。

结果表明：

脂肪含量逐渐减少，到第11d时减少了90%，干重变化如下图所示。

回答下列问题：

（1）为了观察胚乳中的脂肪，常用________染液对种子胚乳切片染色，然后在显微镜下观察，可见________________________色的脂肪颗粒。

（2）实验过程中，导致萌发种子干重增加的主要元素是________（填“C”、“N”或“O”）。

（3）实验第11d后，如果要使萌发种子（含幼苗）的干重增加，必须提供的条件是________和________。

【解析】根据题干信息，分析题图中种子干重的变化情况，联系检测生物组织中的脂肪实验和影响光合作用的因素等相关知识进行解答。

（1）根据检测生物组织中的脂肪实验可知，用苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）染液可以将细胞中的脂肪颗粒染成橘黄色（或红色）。

（2）由题图可知，种子萌发过程中，干重先增加，这是由于萌发过程中脂肪转化为糖类，二者相比较，O元素的含量增加。

（3）第11d时，种子已萌发成幼苗。

如果要使萌发的种子干重增加，需要萌发的种子进行光合作用。

影响光合作用的因素有光照、水、CO2浓度、所需的矿质元素离子等，依据题意，必须要提供的条件是光照和所需的矿质元素离子。

【答案】

（1）苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）橘黄（或红）

（2）O

（3）光照所需的矿质元素离子

1．大量元素、微量元素都是生物必需的元素，对于维持生物体生命活动都起着非常重要的作用。

2．占细胞鲜重含量最多的元素是氧，占细胞干重含量最多的元素是碳。

3．活细胞中自由水/结合水的比值高低能反映该细胞的代谢水平。

4．斐林试剂是甲液和乙液等量混合使用；双缩脲试剂是先加A液1mL，再加B液4滴。

5．还原糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。

6．脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色。

7．蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。

鉴定类实验总结

1．某些特定化学物质的检测方法

物质

试剂

预期实验结果

蛋白质

双缩脲试剂（先加A液，摇匀，再加B液，摇匀）

紫色反应

脂肪

苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液

橘黄色或红色

还原糖

斐林试剂（现用现配，水浴加热）

砖红色沉淀

淀粉

碘液

蓝色

酒精

酸性重铬酸钾溶液

灰绿色

CO2

澄清石灰水

石灰水变混浊

溴麝香草酚蓝水溶液

由蓝变绿再变黄

染色体（质）

龙胆紫溶液或醋酸洋红液

深紫色或紫红色

DNA

吡罗红、甲基绿染色剂

DNA被甲基绿染成绿色

RNA

RNA被吡罗红染成红色

线粒体

健那绿染液

蓝绿色

2.实验拓展延伸

（1）物质鉴定据产生的特定颜色变化进行鉴定提取后再鉴定（色素等）→层析法分离鉴定

（2）定量检测指标CO2：

变浑浊程度或速度色素：

色素带的宽窄

在检测下列物质时所选用的实验材料、试剂和反应现象都正确的是（）

选项

检测物质

实验材料

试剂

反应现象

A

还原糖

胡萝卜

斐林试剂

砖红色沉淀

B

蛋白质

豆浆

双缩脲试剂

蓝色

C

脂肪

花生子叶

苏丹Ⅲ染液

橘黄色

D

DNA

人口腔上皮细胞

吡罗红

红色

【解析】物质检测中，选用的实验材料一般用白色或无色，这样可避免实验材料的颜色对实验现象产生掩盖作用，故A错误；蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色，故B错误；脂肪与苏丹Ⅲ染液形成橘黄色，故C正确；DNA与甲基绿产生绿色的显色反应。

【答案】C

[跟踪练习]

1．下列试剂与鉴定的物质及颜色变化对应，不正确的一组是（）

A．双缩脲试剂—蛋白质—紫色；健那绿染液—线粒体—蓝绿色

B．碘液—淀粉—蓝色；酸性重铬酸钾溶液—酒精—灰绿色

C．斐林试剂—麦芽糖—砖红色；醋酸洋红染液—染色体—红色

D．苏丹Ⅳ染液—脂肪—橘黄色；吡罗红—DNA—红色

D[苏丹Ⅳ染液与脂肪产生红色的显色反应；甲基绿与DNA产生绿色的反应。

]

2．某同学以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料，经不同处理和染色剂染色，用高倍显微镜观察。

下列描述正确的是（）

A．经吡罗红甲基绿染色，可观察到红色的细胞核

B．经吡罗红甲基绿染色，可观察到绿色的细胞质

C．经健那绿染色，可观察到蓝绿色颗粒状的线粒体

D．经苏丹Ⅲ染色，可观察到橘黄色颗粒状的蛋白质

C[解答本题需熟练掌握各实验所用的材料及实验原理，并联系细胞中物质的分布与检测方法。

吡罗红和甲基绿对RNA和DNA的亲和力不同，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色。

而DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中，用吡罗红甲基绿染色后，细胞核呈现绿色，细胞质呈现红色，故A、B两项都不正确。

健那绿是将活细胞中线粒体染色的专一性染料，可使活细胞中颗粒状的线粒体呈现蓝绿色，故C正确。

苏丹Ⅲ可使脂肪呈现橘黄色，在显微镜下可观察到细胞中橘黄色的脂肪颗粒，故D错误。

]