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第2章 組成細胞的分子,[觀考情 考綱考頻] 1.水和無機鹽的作用(Ⅰ)[3年5考] 2.檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(實驗)[3年6考],第1講 細胞中的元素和化合物 細胞中的無機物,一、組成細胞的元素和化合物 1．組成細胞的元素,2．組成細胞的化合物的種類和含量,二、細胞中的無機物 1．細胞中水的存在形式與功能,2.細胞中無機鹽的存在形式及功能 (1)存在形式：大多數(shù)無機鹽以 存在，少數(shù)與其他化合物相結合。 (2)功能及舉例,離子形式,還原糖檢測 ；淀粉檢測 ； 蛋白質檢測 ；脂肪檢測 。,①bⅠ,②dⅢ,④c Ⅳ,③a Ⅱ,1．判斷下列有關細胞中元素和化合物說法的正誤。 (1)同時含有磷和氮元素的是脂肪酸(2014年高考上海卷)() (2)在人體活細胞中氫原子數(shù)目最多(2013年高考重慶卷)(√) (3)細胞中一種元素的作用能被其他元素替代(2012年高考江蘇卷)() (4)細胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要(2012年高考江蘇卷)() 2．判斷下列有關水和無機鹽的說法的正誤。 (1)在最基本生命系統(tǒng)中，H2O有自由水和結合水兩種存在形式(2014年高考四川卷)(√),(2)植物體內的水分參與營養(yǎng)物質的運輸(2014年高考海南卷)(√) (3)適應高滲環(huán)境的動物可排出體內多余的鹽分(2013年高考江蘇卷)(√) (4)生長在含鹽量高、干旱土壤中的鹽生植物，其液泡內貯存大量的Na＋，而促進細胞吸收水分，說明Na＋參與調節(jié)滲透壓(√) 3．判斷下列有關生物組織中糖類、脂肪和蛋白質的敘述。 (1)馬鈴薯塊莖搗碎后的提取液可檢測出蛋白質(2013年高考重慶卷)(√) (2)以新鮮洋蔥鱗片葉內表皮為材料，經(jīng)蘇丹Ⅲ染液染色，可觀察到橘黃色顆粒狀的蛋白質(2012年高考安徽卷)() (3)水浴加熱條件下，蔗糖與斐林試劑發(fā)生作用生成磚紅色沉淀(),1．細胞中元素的種類 (1)分類圖示,細胞中的元素和化合物,,(2)分析 ①分類依據(jù)：大量元素和微量元素的分類是依據(jù)元素在生物體內的 ，而不是生理作用。微量元素含量雖少，但其生理作用卻__________。 ②分類范圍：大量元素和微量元素的劃分是依據(jù)生物界中生物的整體情況，具體到某一種生物可能有一定的 。 ③分類來源：組成生物體的常見的20多種化學元素是指必需元素，生物體內可能含一些非必需元素，如人體可能含Pb。,含量,不可替代,差別,2．幾種重要化合物的組成元素,3.元素與化合物的含量問題 (1)在組成細胞的元素中，占鮮重百分比從多到少依次是_____________；占干重百分比從多到少依次是 。 (2)在組成細胞的化合物中，占鮮重百分比從多到少依次是_______________________；但在干重百分比中， 最多。 (3)水是細胞中含量最多的化合物，氧元素是水的主要組成部分，因此組成生物體的元素中 含量最多。,O、C、H、N,C、O、N、H,水＞蛋白質＞脂質＞糖類,蛋白質,氧元素,4．元素的生理功能 (1) 正常的生命活動：如K＋可保持心肌正常興奮性，微量元素B能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長等。 (2) 的化合物：,維持機體,組成細胞,,5．生物界與非生物界在元素種類和含量上的關系,,6．化合物的元素組成分析及應用 (1)據(jù)特征元素推測化合物的種類：,(2)從化合物的元素組成分析代謝產物： 糖類、脂質和蛋白質都含有C、H、O，故其代謝終產物都有CO2和H2O；蛋白質中還有N，其代謝產物中還含有尿素。 (3)從化合物中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，因此等質量的脂肪徹底氧化分解時所消耗的O2量多于糖類，釋放的能量也多于糖類。,1．(2015年濟南檢測)下列有關組成生物體化學元素的敘述，正確的是( ) A．微量元素在生物體內含量很少，所以人體不存在微量元素缺乏癥 B．人、動物與植物所含的化學元素的種類差異很大 C．組成生物體的化學元素在無機自然界中都可以找到 D．不同生物體內各種化學元素的含量基本相同,解析：大量元素與微量元素都是生物體的必需元素，缺乏其中任何一種都會表現(xiàn)出相應的缺乏癥，A項錯誤；各種生物以及生物界與非生物界的元素組成具有統(tǒng)一性，即組成各種生物的元素種類大致相同，組成生物體的元素沒有一種是生物特有的，都來自于非生物界，B項錯誤，C項正確；不同生物體內各種化學元素的含量差別很大，D項錯誤。 答案：C,2．微量元素在生物體內的含量雖然很少，但卻是維持正常生命活動不可缺少的。這可通過下面的哪一實例得到證實( ) A．植物缺鎂時葉片變黃 B．油菜缺硼時只開花不結果 C．動物血液中鈣鹽的含量太低，容易發(fā)生抽搐 D．缺磷時會影響ATP的合成 解析：鎂、鈣、磷都屬于大量元素；選項B中的硼屬于微量元素，其能促進花粉管萌發(fā)，油菜缺硼導致“花而不實”。 答案：B,1．水與細胞代謝的關系,細胞中的水和無機鹽,注意：( )內為生理活動發(fā)生的場所。 (1)水的存在形式與器官形態(tài)的關系：心肌和血液總的含水量差不多，但心肌呈固態(tài)，血液呈液態(tài)，原因是二者自由水和結合水的比例不同。 (2)水的存在形式與代謝的關系：若細胞內自由水比例升高，則代謝旺盛，反之則代謝緩慢。 (3)水的存在形式與抗寒性的關系：秋冬季節(jié)，蒸騰作用減弱，吸水減少，結合水含量相對升高，因結合水不易結冰和蒸騰，從而使植物抗寒能力加強。,(4)水的存在形式與溫度的關系：在活細胞內，受溫度的影響，自由水和結合水可相互轉化，具體轉化如下：,2．無機鹽的存在形式及功能,[知識拓展] 某種無機鹽在植物體中生理功能的驗證思路 (1)實驗組 (2)對照組 正常植物＋完全培養(yǎng)液→正常生長,3．(2015年大連質檢)下列有關水與生命活動的說法不正確的是( ) A．細胞發(fā)生癌變其自由水含量較正常的細胞低 B．正在萌發(fā)的種子中結合水與自由水的比值下降 C．在線粒體、葉綠體和核糖體中進行的化學反應都有水生成 D．自由水和結合水在一定的條件下可以相互轉化 解析：癌細胞能夠無限增殖，細胞內代謝比正常細胞旺盛，因此自由水含量較正常細胞高；正在萌發(fā)的種子，代謝旺盛，自由水含量較高，此時結合水與自由水的比值下降；有氧呼吸第三階段產生水，光合作用過程產生水，蛋白質的脫水縮合也會產生水，對應的細胞器分別是線粒體、葉綠體和核糖體；自由水和結合水在一定條件下可以相互轉化。 答案：A,4．下列有關無機鹽的敘述，正確的是( ) A．人體的血漿滲透壓由無機鹽維持 B．細胞中的無機鹽主要以化合物形式存在 C．細胞進行脂肪、DNA、RNA等物質合成時都需要磷酸鹽 D．K是構成細胞的大量元素，對維持細胞正常功能有重要作用 解析：人體血漿滲透壓的大小主要與無機鹽、蛋白質含量有關，A錯誤；細胞中的無機鹽主要以離子形式存在，B錯誤；脂肪的構成元素只含有C、H、O，不含P，其合成時不需要磷酸鹽，C錯誤。 答案：D,實驗二 檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質,1．實驗原理 某些化學試劑能夠使生物組織中的相關有機化合物產生____________反應。,特定的顏色,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→ 方法二：,橘黃色,(3)蛋白質的檢測：,3．注意事項 (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變化。 (2)Cu2＋呈現(xiàn)藍色，因此CuSO4的用量較少，以免因過量使用而遮蓋實驗結果的顏色。 (3)該實驗原理、方法、步驟可用于對生物組織、消化液(如唾液)、食品(如奶粉)進行某種成分的檢測或鑒定，也可用于醫(yī)學上某些疾病的診斷，如糖尿病、腎炎等。,(4)斐林試劑與雙縮脲試劑的“四個不同” ①濃度不同：二者成分中CuSO4的濃度不同。 ②使用方法不同：斐林試劑是甲、乙液等量混合后使用，雙縮脲試劑是先加A液后加B液。 ③條件不同：斐林試劑需水浴加熱，而雙縮脲試劑則不需要加熱。 ④現(xiàn)象不同：斐林試劑檢測還原糖，產生磚紅色沉淀，雙縮脲試劑檢測蛋白質，產生紫色物質。,[易錯易混] 需特別注意的2個易錯易混點 (1)甘蔗、甜菜塊根等組織中含有的糖是蔗糖，蔗糖不是還原糖，不可作為鑒定還原糖的實驗材料。 (2)三類有機物檢測在操作步驟上的差異 ①唯一需要加熱——還原糖檢測，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——脂肪檢測。 ③混合后加入(現(xiàn)配現(xiàn)用)——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)。,5．在可溶性還原糖、脂肪、蛋白質的鑒定實驗中，對實驗材料的選擇錯誤的是( ) A．馬鈴薯塊莖中含有較多的糖且近于白色，可用于進行可溶性還原糖的鑒定 B．花生種子富含脂肪且子葉肥厚，是用于脂肪鑒定的好材料 C．大豆種子蛋白質含量高，是進行蛋白質鑒定的理想植物組織材料 D．雞蛋清含蛋白質多，是進行蛋白質鑒定的實驗材料,解析：用于可溶性還原糖鑒定的材料的要求是：①含糖量高，且必須是還原糖(如葡萄糖、麥芽糖、果糖)。②顏色較淺或近于白色，便于觀察。馬鈴薯塊莖中含有的糖大多是淀粉，還原糖含量極少。用于脂肪鑒定的材料是富含脂肪的種子，花生種子富含脂肪，是用于脂肪鑒定的理想材料。用于蛋白質鑒定的材料是富含蛋白質的生物組織，常用的是大豆和雞蛋清(蛋白)。 答案：A,6．(2015年蘇北四市調研)下列試劑與其作用的物質或結構及顏色變化對應正確的是( ) A．健那綠染液→線粒體→黃色 B．斐林試劑→麥芽糖→磚紅色 C．蘇丹Ⅲ染液→脂肪→紅色 D．吡羅紅(派洛寧)→DNA→紅色 解析：線粒體被健那綠染液染成藍綠色；脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色；甲基綠使DNA呈綠色，吡羅紅使RNA呈紅色。 答案：B,[例1] (2015年杭州模擬)下列選項中，含有相同元素的一組化合物是( ) A．纖維素和尿素 B．脂肪酸和磷脂 C．腺苷三磷酸(三磷酸腺苷)和核糖核酸 D．膽固醇和血紅蛋白,細胞的組成元素和化合物,[解析] 解答本題首先要知道四個選項中涉及的各種化合物分別屬于或來源于哪類有機物。纖維素屬于多糖，由C、H、O組成，尿素是蛋白質的代謝產物，由C、H、O、N組成，A項錯誤；脂肪酸是脂肪分解的產物，由C、H、O組成，磷脂和膽固醇屬于脂質，磷脂由C、H、O、N、P組成，膽固醇由C、H、O組成，血紅蛋白由C、H、O、N、Fe組成，B和D項錯誤；腺苷三磷酸(三磷酸腺苷)是ATP，由腺苷和磷酸組成，核糖核酸為RNA，它們都由C、H、O、N、P組成，C項正確。 [答案] C,細胞內的水和無機鹽,[答案] D,[例3] (2013年高考新課標全國卷Ⅰ)某油料植物的種子中脂肪含量為種子干重的70%。為探究該植物種子萌發(fā)過程中干重及脂肪含量的變化，某研究小組將種子置于溫度、水分(蒸餾水)、通氣等條件適宜的黑暗環(huán)境中培養(yǎng)，定期檢測萌發(fā)種子(含幼苗)的脂肪含量和干重。結果表明：脂肪含量逐漸減少，到第11 d時減少了90%，干重變化如圖所示。,生物體內有機化合物的檢測,,回答下列問題： (1)為了觀察胚乳中的脂肪，常用________染液對種子胚乳切片染色，然后在顯微鏡下觀察，可見________色的脂肪顆粒。 (2)實驗過程中，導致萌發(fā)種子干重增加的主要元素是________(填“C”、“N”或“O”)。 (3)實驗第11 d后，如果要使萌發(fā)種子(含幼苗)的干重增加，必須提供的條件是________和________。,[解析] 本題主要考查脂肪的鑒定、脂肪的轉化以及光合作用的必要條件等相關知識。(1)欲觀察胚乳中的脂肪，可將種子中的胚乳切片，用蘇丹Ⅲ(或蘇丹Ⅳ)染液進行染色，放在顯微鏡下即可觀察到橘黃(或紅)色的脂肪顆粒。(2)由題干可知，某油料植物的種子中脂肪占干重的70%。在種子萌發(fā)的過程中，脂肪含量逐漸減少，而前一段時間干重卻逐漸增加，最可能的原因是脂肪轉化為糖類。由于脂肪與糖類相比，其碳、氫比例高，當脂肪轉化為糖類時，氧元素增加。(3)實驗第11 d時，脂肪減少了90%，種子干重的增加不再來源于脂肪的轉化，而來源于光合作用。由于種子處于黑暗環(huán)境，并且提供的是蒸餾水，因而欲完成光合作用必須提供的條件是光照和所需的礦質元素離子。 [答案] (1)蘇丹Ⅲ 橘黃(或答蘇丹Ⅳ 紅) (2)O (3)光照 所需的礦質元素離子,[知識歸納] 關于顏色反應的實驗歸納總結,微講座二 構成細胞的元素和無機物 1．有些題考查點是水在細胞中的存在狀態(tài)及代謝強度的關系，做這類題時以下幾方面應引起注意 (1)休眠細胞仍是活細胞；(2)種子在曬干過程中自由水大量蒸發(fā)，故胚乳細胞中有自由水但較少，代謝不活躍；(3)干種子萌發(fā)需吸足水分；(4)應考慮細胞質中化合物的多樣性，細胞質中除了水、離子外，還有有機物蛋白質、糖類等，故細胞質不可能呈溶液狀態(tài)；(5)種子入庫前必須對其進行干燥處理，主要是降低自由水的含量，從而降低種子的細胞呼吸，減少營養(yǎng)物質的損耗，同時防止種子由于含水量高而發(fā)芽、變質。,2．對細胞中的元素和化合物認識不到位易造成失誤 掌握不同化合物的元素種類和含量，有助于運用“元素”的觀點分析問題：如脂肪中C、H含量高于糖類，故氧化分解需氧氣較多，產生的能量也較多；在噬菌體侵染細菌實驗中，利用35S標記蛋白質，32P標記DNA分子等。 3．應明確物質在供能方面的差別以及是以糖類、脂肪、蛋白質的順序供能。正常情況下，能源的提供者為葡萄糖。在暫時缺氧情況下，葡萄糖還可通過無氧呼吸供能，注意這個過程并非是乳酸供能，乳酸只是產物。,1．(2015年莆田質檢)下列化合物與其功能不符的是( ) A．自由水——細胞中的良好溶劑 B．葡萄糖——細胞中的直接能源物質 C．脂肪——細胞中的儲能物質 D．脫氧核糖核酸——細胞中的遺傳物質 解析：葡萄糖是細胞生命活動所需要的主要能源物質，ATP才是細胞中的直接能源物質，B錯誤。 答案：B,2．下列生理過程中水既是反應物也是產物的是( ) A．酵母菌的酒精發(fā)酵 B．有氧呼吸 C．氨基酸的脫水縮合 D．光合作用的光反應 解析：酵母菌的酒精發(fā)酵過程中，水既不是反應物也不是產物。有氧呼吸的第二階段水是反應物，第三階段水是產物。氨基酸的脫水縮合過程中水只作為產物。光合作用的光反應階段水只作為反應物。 答案：B,3．(2015年德州模擬)赫爾希和蔡斯分別用35S和32P標記T2噬菌體的蛋白質和DNA組分，下列被標記的部位組合正確的是( ) A．①③ B．①② C．①④ D．②④ 解析：S位于氨基酸的R基中，即①部位；②是磷酸基團，③是脫氧核糖，④是含氮堿基，32P應屬于磷酸基團的元素，故選B。 答案：B,,4．小麥、大豆、花生3種植物種子中都含有脂肪、淀粉和蛋白質，但含量不同。下列有關敘述不正確的是( ) A．脂肪、淀粉和蛋白質都含有C、H、O，且都可以水解成更小的分子 B．生產實踐中，花生種子應該播種得更深一些 C．相同質量的種子需要O2的量和產生CO2的量不相同 D．做脂肪鑒定實驗最好選擇花生種子，鑒定蛋白質最好用大豆種子 解析：脂肪、淀粉和蛋白質都可以水解成其基本構成單位，A正確；花生種子含脂肪較多，分解供能時消耗氧氣較多，宜淺播種，B不正確；質量相同的不同種子由于含有的脂肪和糖類的比例不同，細胞呼吸時需要的O2和產生的CO2的量也不同，C正確；花生種子含脂肪多，大豆種子含蛋白質多，適宜做相應實驗的實驗材料，D正確。 答案：B,