第1单元 第2讲 细胞中的无机物、糖类和脂质（教师word）-【金版新学案】2025年高考生物学高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

第2讲　细胞中的无机物、糖类和脂质 【课标解读】　1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成。　2.指出水在生命活动中具有的重要作用。　3.举例说出无机盐的功能。　4.概述糖类及其功能。　5.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用。 考点一　细胞中的元素和化合物、无机物 1．细胞中的元素 (1)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系 (2)组成细胞的元素分类 ①大量元素(含量较多)：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。 ②微量元素(含量很少，生物生活必需)：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 ③元素作用：组成细胞中多种多样的化合物；影响生物体的生命活动。 提醒　不同生物体中同种元素的含量会有差别；生物体中的元素不都是必需元素，如Pb(铅)。 2．组成细胞的化合物 3．细胞中的水 (1)水的含量：生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别。 (2)归纳水的特性 ①水分子具有极性，是良好的溶剂。 ②水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成，使水具有流动性。 ③水具有较高的比热容，水的温度相对不容易改变。 (3)水的存在形式和功能 (4)明确自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系 4．细胞中的无机盐 提醒　并不是叶绿体中所有色素都含有Mg，类胡萝卜素不含有Mg。 【链接高考】 1．(2022·江苏卷)S、P、Ca大量参与组成线粒体内膜。(　×　) 2．(2021·全国乙卷)细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水。(　×　) 3．(2021·天津卷)磷是组成藻类细胞的微量元素。(　×　) 4．(经典高考)与风干前相比，风干种子中结合水与自由水的比值大。(　√　) 5．(2020·江苏卷，1C)无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成。(　×　) 学生用书↓第8页 6．(经典高考)根系是植物吸收水分的主要器官。根细胞内水分的主要作用有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (答出两点即可)。 提示：水是根细胞的重要组成成分；水参与根细胞的生物化学反应；水是细胞内良好的溶剂 7．(2020·全国卷)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。 提示：肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 1．归纳细胞中的水与细胞代谢的关系 2．验证某种矿质元素生理功能的实验方案 (1)实验设计 (2)实验成功的关键因素 ①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等相同。 ②实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后形成对照，以增强说服力。 ③该方案也可用于检测某种矿质元素是否是植物正常生长的必需元素。 考向一　通过对元素与化合物的推断，考查推理判断能力 1．(2023·深圳期中)下列物质中，元素组成相同的一组是(　　) A．糖原、脂肪、几丁质 B．麦芽糖、磷脂、脱氧核糖 C．蔗糖、磷脂、胆固醇 D．淀粉、性激素、维生素D 答案：D 解析：糖原和脂肪的组成元素都是C、H、O，而几丁质的组成元素有C、H、O、N，A错误；麦芽糖和脱氧核糖的组成元素都是C、H、O，而磷脂的组成元素有C、H、O、N、P，B错误；蔗糖和胆固醇的组成元素都是C、H、O，而磷脂的组成元素有C、H、O、N、P，C错误；淀粉、性激素和维生素D的组成元素都是C、H、O，D正确。 2．(2024·广东东莞调研)下图中表示部分化合物的元素组成，其中数字表示元素。下列相关叙述中错误的是(　　) A．图中所示①②为大量元素，③④为微量元素 B．人体缺③会影响正常的有氧呼吸功能 C．甲状腺激素、血红蛋白等从细胞中分泌到细胞外的方式是胞吐 D．图示化合物合成过程都需要消耗能量 答案：C 解析：血红蛋白为胞内蛋白，不需要胞吐释放，C错误。 规律方法 判断化合物种类和功能的两种方法 1．元素组成分析法 2．特征元素提示法 考向二　围绕水的存在形式和功能，考查生命观念 3．下列有关生物体内水的叙述，错误的是(　　) A．自由水在生物体的许多化学反应中充当溶剂 B．种子储存前晒干是为了减少自由水的含量，降低种子的代谢速率 C．冬季，植物体内结合水含量高于自由水含量，以增强植物的抗寒能力 D．自由水和结合水的比例处于动态变化中，有利于生物体更好地适应多变的环境 答案：C 解析：自由水是细胞内的良好溶剂，许多物质能够溶解在自由水中，自由水在生物体的许多化学反应中充当溶剂，A正确；种子储存前晒干，自由水含量减少，种子的代谢速率降低，B正确；结合水大约占细胞内全部水分的4.5%，冬季，植物体内结合水所占的比例增加，以增强植物的抗寒能力，但结合水含量不一定高于自由水含量，C错误；自由水与结合水能相互转化，自由水和结合水的比例处于动态变化中，有利于生物体更好地适应多变的环境，D正确。 4．(2021·山东高考改编)关于细胞中的H2O和O2，下列说法不正确的是(　　) A．由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生 B．有氧呼吸第二阶段一定消耗H2O 学生用书↓第9页 C．植物细胞产生的O2只能来自光合作用 D．光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O 答案：C 解析：葡萄糖是单糖，通过脱水缩合形成多糖的过程有水生成，A正确；有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和[H]，所以一定消耗H2O，B正确；有些植物细胞含有过氧化氢酶(例如土豆)，可以分解过氧化氢生成O2，因此植物细胞产生的O2不一定只来自光合作用，C错误；光反应阶段水的分解产生氧气，故光合作用产生的O2中的氧元素只能来自于H2O，D正确。 考向三　围绕无机盐的功能，考查理解能力和实验探究能力 5. (2023·化州市月考)含羞草被触碰时，叶枕细胞中钙离子迅速使钾离子通道开放，钾离子流出细胞，导致细胞失水。细胞失水后叶枕(如图)的支撑力量减弱，叶片闭合。这说明无机盐离子的作用是(　　) A．构成重要化合物的成分 B．调节生命活动 C．氧化分解释放能量 D．作为载体运输水分 答案：B 解析：题中的事实不能说明无机盐是构成细胞中重要化合物的成分，A错误。题中显示，叶枕细胞中钙离子能使钾离子通道开放，钾离子流出细胞，导致细胞液浓度下降，进而表现失水。细胞失水后叶枕(如图)的支撑力量减弱，叶片闭合，该事实说明无机盐能调节生命活动，B正确。无机盐不能氧化分解释放能量，C错误。无机盐不能作为载体运输水分，运输水分的载体是水通道蛋白，D错误。 6．“焦边”是由缺钾所引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。某同学欲探究钾对植物叶片长情况的影响，配制了两种培养液进行实验，培养液主要成分的配方如下表所示。 组别 培养液类别 培养液所含主要成分的质量浓度/(mg·L－1) KNO3 CaCl2·2H2O MgSO4·7H2O (NH4)2SO4 甲组 完全培养液 25 000 150 250 134 乙组 缺钾培养液 0 150 250 134 以下说法错误的是(　　) A．因变量为叶片边缘是否出现枯黄色 B．该实验证明镁是合成叶绿素的必需元素 C．两组实验结果可以证明缺钾会导致植物出现“焦边”现象 D．可以增加一组二次对照实验，即在缺钾培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常 答案：B 解析：实验的自变量是培养液的种类，因变量是叶片边缘是否出现枯黄色，A正确；甲、乙两组培养液均含有镁，不能得出镁是合成叶绿素的必需元素的结论，B错误；通过两组的对比，该实验能证明缺钾会导致植物出现“焦边”现象，C正确；本实验可以增加一组二次对照实验(自身对照实验)，即在缺钾培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常，D正确。 考点二　糖类、脂质的种类和作用 1．细胞中的糖类 提醒　①糖类的元素组成并不都是C、H、O，如几丁质中还有N元素。②多糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的终产物是葡萄糖；糖氧化分解的终产物是CO2和H2O等。 2．细胞中的脂质 学生用书↓第10页 3．细胞中糖类与脂质的关系 【链接高考】 1．(2021·重庆卷)纤维素不能被人体吸收利用。(　√　) 2．(2020·江苏卷)糖类、脂质、蛋白质和核酸等有机物都是生物大分子。(　×　) 3．(2020·海南卷，1B)磷脂水解的终产物为甘油和脂肪酸。(　×　) 4．(2020·海南卷，1D)维生素D是构成骨骼的主要成分，缺乏维生素D会影响骨骼发育。(　×　) 5．(经典高考)糖类是大多数植物体干重中含量最多的化合物。(　√　) 考向一　围绕糖类和脂质的种类及功能，考查生命观念 1．(2023·光明区二模)糖类是细胞的主要能源物质，也是细胞的结构成分。如图为与糖类有关的物质组成示意图。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A．①所示的二糖都能与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀 B．若A为脱氧核糖，则⑤是蓝细菌染色体的组成成分 C．若A为葡萄糖，则③所示的多糖均为细胞的储能物质 D．若A为核糖，则⑤可由核仁控制合成，经核孔进入细胞质 答案：D 解析：①所示为二糖，二糖中的蔗糖不是还原糖，不能与斐林试剂发生作用，A错误；若A为脱氧核糖，则⑤是脱氧核糖核酸，是真核细胞染色体的组成成分，但蓝细菌是原核生物，无染色体，B错误；若A为葡萄糖，则③所示的多糖中淀粉、糖原属于储能物质，纤维素不是储能物质，C错误；若A为核糖，则⑤可以是核糖核酸，核糖核酸是由核仁控制合成、经核孔进入细胞质，D正确。 2．(2024·广东模拟)研究发现脂肪的过度堆积会使脂肪组织中维生素D的浓度降低且活性减弱。低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的甲状旁腺激素(PTH)和钙含量升高，从而刺激脂肪生成，抑制脂肪分解，加剧肥胖。在肥胖人群中，维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高。下列说法错误的是(　　) A．维生素D和PTH都属于蛋白质类物质 B．维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关 C．在肥胖人群中，维生素D缺乏可能会引起糖尿病 D．低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖 答案：A 解析：维生素D是固醇类物质，A错误；由题意可知，低浓度的维生素D会导致脂肪组织中的PTH和钙含量升高，从而刺激脂肪生成，抑制脂肪分解，加剧肥胖，在这一过程中维生素D的浓度和活性与肥胖程度呈负相关，因此，低浓度的维生素D水平可能会引起肥胖，B、D正确；由题意可知，在肥胖人群中，维生素D缺乏者的高胰岛素发生率、胰岛素抵抗指数均偏高，故维生素D缺乏可能会引起糖尿病，C正确。 考向二　围绕糖类和脂肪的相互转化，考查生命观念 3．(2024·广东东莞调研)用葡萄糖培养液培养脂肪细胞时，即使没有向培养液中添加脂肪，新形成的脂肪细胞中也会出现油滴。下列相关叙述正确的是(　　) A．葡萄糖在培养液中转化为脂肪后进入脂肪细胞 B．葡萄糖转化为脂肪后，其元素的种类会发生改变 C．等质量的脂肪和糖类氧化分解时，脂肪释放的能量更多 D．葡萄糖转化为脂肪时会伴随着ATP的合成 答案：C 解析：葡萄糖进入脂肪细胞之后转化为脂肪，A错误；葡萄糖和脂肪的组成元素都是C、H、O，B错误；与糖类相比，脂肪中含有H的比例较高，氧化分解时消耗的氧气较多，释放的能量多，C正确；葡萄糖转化为脂肪时会伴随着ATP的消耗，D错误。 4．为探究蓖麻种子(脂肪含量达70%)萌发过程中的物质变化，某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件均适宜的黑暗环境中培养，定期检查萌发种子(含幼苗)的脂肪、蔗糖、葡萄糖的含量和干重变化，结果如下图所示，据图分析。 下列说法正确的是(　　) A．图甲表示脂肪在酶的作用下水解为葡萄糖，其中一部分进一步转化为蔗糖 B．糖类是胚生长发育的主要能源物质，由脂肪转化为糖类需要蛋白质参与 C．用苏丹Ⅲ染液对蓖麻种子切片染色，可通过肉眼观察到橘黄色脂肪颗粒 D．据图乙分析，蓖麻种子萌发初期时干重增加，增加的主要元素是氢 答案：B 解析：脂肪在酶的作用下水解为甘油、脂肪酸，再转化为糖类，A错误；糖类是生命活动的主要能源物质，脂肪转化为糖类过程中需要酶的参与，酶的本质主要是蛋白质，B正确；用苏丹Ⅲ染液对蓖麻种子切片染色，需在显微镜下才能观察到橘黄色的脂肪颗粒，C错误；脂肪在不断转变成糖类等其他形式的有机物时，糖类物质中氧的比例大于脂肪，因此导致种子干重增加的主要元素是氧，D错误。 学生用书↓第11页 归纳总结 种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化 种子类型 变化　　　 非油料作物种子(如小麦) 油料作物种子(如大豆) 种子形成时 可溶性糖(还原糖)→淀粉 糖类→脂肪 种子萌发时 淀粉→可溶性糖(还原糖) 脂肪→甘油、脂肪酸→糖类 种子形成时，光合作用产物的输入导致其干重增加。种子萌发时，吸收水分导致其鲜重增加，非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少，油料作物种子萌发初期干重有所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素)，然后再减少。 考点三　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1．糖类、脂肪和蛋白质检测的原理和过程 (1)还原糖的检测 (2)脂肪的检测 ①检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。 ②检测步骤 (3)蛋白质的检测 2．比较斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同” 1．蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？B液为什么不能过量？ 提示：蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。 2．为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能检测蛋白质？ 提示：斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液的大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可。 3．现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请简要说明操作过程和实验结果。 提示：①用双缩脲试剂将上述4种溶液区分为两组，其中发生颜色反应的一组是稀蛋清和淀粉酶溶液，不发生颜色反应的一组是葡萄糖和淀粉溶液。②用斐林试剂区分不发生颜色反应的一组溶液，有砖红色沉淀生成的是葡萄糖溶液，没有砖红色沉淀生成的是淀粉溶液。③将淀粉溶液分别与发生颜色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液。 学生用书↓第12页 考向一　考查教材基础实验原理和过程 1．(2023·广东金平区月考)根据某些化学试剂与生物组织中的相应化合物产生的特定的颜色反应，可以检测生物组织中存在的糖类、脂肪或蛋白质。下列实验操作或分析错误的是(　　) A．梨匀浆与斐林试剂作用能够生成砖红色沉淀，说明其中含有葡萄糖 B．将斐林试剂适当处理，可以代替双缩脲试剂用于检测豆浆中的蛋白质 C．在检测还原糖、蛋白质前留出部分组织样液，目的是与反应后的颜色进行对照 D．检测花生种子中的脂肪时用苏丹Ⅲ染色后未用酒精冲洗，会干扰对橘黄色颗粒的观察 答案：A 解析：梨匀浆与斐林试剂作用能够生成砖红色沉淀，说明其中含有还原糖，不一定就是葡萄糖，A错误；斐林试剂与双缩脲试剂的成分相同，但斐林试剂乙液的浓度比双缩脲试剂的B液高，可以将乙液稀释以后用于鉴定蛋白质，B正确；在检测还原糖、蛋白质前留出部分组织样液，目的是与反应后的颜色进行对照，增强实验的说服力，C正确；检测脂肪实验中应该用酒精洗去浮色，因此检测花生种子中的脂肪时用苏丹Ⅲ染色后未用酒精冲洗，会干扰对橘黄色颗粒的观察，D正确。 2．某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如图)，下列叙述正确的是(　　) A．实验材料选择时，用苹果比用植物叶片的效果要好 B．在进行组织样液检测时，加入斐林试剂后就能出现砖红色沉淀 C．用于该实验检测的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同 D．由于斐林试剂不稳定，使用时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液 答案：A 解析：在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好，因为植物叶片为绿色，会影响实验结果的观察，A正确；在进行组织样液检测时，加入斐林试剂，并水浴加热后，才能出现砖红色沉淀，B错误；斐林试剂和双缩脲试剂的成分相同，但浓度不同，所以用于该实验检测的斐林试剂不可直接用于检测蛋白质，C错误；由于斐林试剂不稳定，应现配现用，混合使用，不应该分开使用，D错误。 归纳总结 三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一” 1．唯一需要水浴加热——还原糖检测。若不加热，则无砖红色沉淀出现。 2．唯一需要显微镜——脂肪颗粒的观察。 3．唯一使用酒精——脂肪的检测，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。　　 考向二　围绕实验原理，考查学以致用能力 3．(2022·重庆卷)在一定条件下，斐林试剂可与葡萄糖反应生成砖红色沉淀，去除沉淀后的溶液蓝色变浅，测定其吸光值可用于计算葡萄糖含量。如表是用该方法检测不同样本的结果。下列叙述正确的是(　　) 样本 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 吸光值 0.616 0.606 0.595 0.583 0.571 0.564 葡萄糖含量/ (mg/mL) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 A. 斐林试剂与样本混合后立即生成砖红色沉淀 B．吸光值与样本的葡萄糖含量有关，与斐林试剂的用量无关 C．若某样本的吸光值为0.578，则其葡萄糖含量大于0.4 mg/mL D．在一定范围内葡萄糖含量越高，反应液去除沉淀后蓝色越浅 答案：D 解析：斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，会产生砖红色沉淀，A错误；吸光值与溶液的浓度有关，故与样本的葡萄糖含量和斐林试剂的用量均有关，B错误；由表格内容可知，葡萄糖含量越高，吸光值越小，若某样本的吸光值为0.578，则其葡萄糖含量小于0.4 mg/mL，即葡萄糖含量在0.3 mg/mL～0.4 mg/mL范围内，C错误；在一定范围内葡萄糖含量越高，生成的砖红色沉淀越多，反应液去除沉淀后的溶液中游离的Cu2＋越少，则蓝色越浅，D正确。 链接新情境命题2 由生酮饮食分析糖类和脂质代谢 材料一　在一些减肥或者健身人群中，生酮饮食(KD)颇受推崇，它是一种由高比例脂肪、极低糖类和适量蛋白质组成的饮食方案。当葡萄糖摄入量极低时，无法为细胞供应足够能量，使得机体在肝脏中的脂 学生用书↓第13页 肪代谢增加，导致酮体(如丙酮、乙酰乙酸等代谢产物)增多，同时参与酮体代谢的酶含量也升高。酮体进入血液被肝外组织细胞摄取利用，经酮体代谢酶催化相应代谢反应产生能量。 　　材料二　科学家发现肿瘤细胞消耗的葡萄糖约为正常细胞的200倍，部分肿瘤细胞存在线粒体功能障碍，缺乏利用酮体的关键酶，这就为KD治疗肿瘤奠定了理论基础。已有动物模型研究支持KD可抑制多种肿瘤生长、延长肿瘤患者生存时间、增强放化疗效果的观点。 角度一　糖类和脂质的相互关系 1．细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。血液中多余的葡萄糖可以合成________储存起来；如果还有富余，就可以转变成________________。 提示：糖原　脂肪和某些氨基酸 2．材料一说明脂肪供能的条件是___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示：只有在糖类供应不足或糖类代谢障碍时，引起供能不足，脂肪才会分解供能 角度二　获取信息，解答问题 3．据材料二中信息，肿瘤细胞呼吸消耗的葡萄糖约为正常细胞的200倍，但ATP产量无显著增加，推测其原因是什么？KD方式对正常细胞和癌细胞哪个影响更大？ 提示：大量葡萄糖用于无氧呼吸(或无氧呼吸比例增大)；癌细胞。 4．专家建议健康人不要自行通过KD方式减肥。请结合该方式的机理说明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示：KD可能导致大量酮体生成，破坏机体内环境稳态 重温高考　典题演练 1．(2023·北京卷)PET-CT是一种使用示踪剂的影像学检查方法。所用示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来，进入细胞后不易被代谢，可以反映细胞摄取能源物质的量。由此可知，这种示踪剂是一种改造过的(　　) A．维生素 B．葡萄糖 C．氨基酸 D．核苷酸 答案：B 解析：分析题意可知，该示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来，应是糖类，且又知该物质进入细胞后不易被代谢，可以反映细胞摄取能源物质的量，则该物质应是葡萄糖。B符合题意。 2．(2023·北京卷)运动强度越低，骨骼肌的耗氧量越少。如图显示在不同强度体育运动时，骨骼肌消耗的糖类和脂类的相对量。对这一结果正确的理解是(　　) A．低强度运动时，主要利用脂肪酸供能 B．中等强度运动时，主要供能物质是血糖 C．高强度运动时，糖类中的能量全部转变为ATP D．肌糖原在有氧条件下才能氧化分解提供能量 答案：A 解析：由图可知，当运动强度较低时，主要利用脂肪酸供能，A正确；由图可知，中等强度运动时，主要供能物质是肌糖原，其次是脂肪酸，B错误；高强度运动时，糖类中的能量大部分以热能的形式散失，少部分转变为ATP，C错误；高强度运动时，机体同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，肌糖原在有氧条件和无氧条件均能氧化分解提供能量，D错误。 3．(2022·湖北卷)水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任，下列有关水在生命活动中作用的叙述，错误的是(　　) A．水是酶促反应的环境 B．参与血液中缓冲体系的形成 C．可作为维生素D等物质的溶剂 D．可作为反应物参与生物氧化过程 答案：C 解析：自由水是化学反应的介质，故水是酶促反应的环境，A正确；血液中的缓冲对是由离子组成的，离子溶解在水中才能形成缓冲体系，B正确；维生素D属于脂质，脂质通常都不溶于水，C错误；自由水能参与化学反应，故水可作为反应物参与生物氧化过程，D正确。 4．(2022·全国甲卷)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是(　　) A．细胞中有以无机离子形式存在的钙 B．人体内Ca2＋可自由通过细胞膜的磷脂双分子层 C．适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收 D．人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象 答案：B 解析：细胞中有以无机离子形式存在的钙，也有以化合物形式存在的钙(如CaCO3)，A正确；Ca2＋不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层，需要载体协助，B错误；维生素D能有效地促进人体肠道对钙和磷的吸收，故适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收，C正确；哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2＋，Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状，D正确。 课时测评2　细胞中的无机物、糖类和脂质 (时间：40分钟，满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、选择题(每小题2分，共26分) 1．(2023·越秀区开学考)下列关于元素与人体健康的描述，正确的是(　　) A．Mg是构成人体的微量元素，缺乏时会出现一定程度的贫血 B．Na是人体细胞内的大量元素，但日常生活中过量摄入有害健康 C．细胞外液渗透压的90%以上来源于Ca2＋，血液中Ca2＋太低会出现抽搐 D．I是甲状腺激素的组成成分，缺乏时可能会引起神经系统兴奋性减弱 答案：D 解析：Mg是构成人体的大量元素，铁是构成血红蛋白的元素，缺铁会导致贫血，A错误；Na主要存在于人体的细胞外液中，不属于人体细胞内的大量元素，日常生活中过量摄入有害健康，B错误；细胞外液渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。在组成细胞外液的各种无机盐离子中，含量上占有明显优势的是Na＋和Cl－，细胞外液渗透压的90%以上来源于Na＋和Cl－，血液中Ca2＋太低会出现抽搐，C错误；I是甲状腺激素的组成成分，甲状腺激素可促进神经系统发育，提高神经系统的兴奋性，缺乏I时可能会引起神经系统兴奋性减弱，D正确。 2．(2023·化州市月考)种子萌发过程中，储藏的淀粉、蛋白质等物质在酶的催化下生成小分子有机物，为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列有关叙述错误的是(　　) A．种子中含有C、H、O、N、P等元素，这些元素大多以化合物形式存在 B．种子萌发过程中呼吸作用增强，储藏的有机物总量减少，但种类增多 C．若种子匀浆中加入斐林试剂，水浴加热后出现砖红色沉淀，则说明种子中含有葡萄糖 D．若种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色，在显微镜下观察到橘黄色颗粒，则说明种子中含有脂肪 答案：C 解析：组成细胞的元素大多以化合物形式存在，所以种子中含有C、H、O、N、P等元素，这些元素大多以化合物形式存在，A正确；种子萌发过程中，呼吸作用增强，消耗储藏的淀粉、蛋白质等物质，生成简单有机物种类增多，导致储藏的有机物的量减少，B正确；若种子匀浆中加入斐林试剂，水浴加热后出现砖红色沉淀，则说明种子中含有还原糖，C错误；脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后，显微镜下观察到橘黄色颗粒，说明该种子含有脂肪，D正确。 3．(2023·台山市月考)“庄稼一枝花，全靠肥当家”，合理施肥是充分发挥肥料的增产作用，实现高产、稳产、低成本的重要措施。有机肥料养分全，肥效慢；化肥肥分浓，见效快，常用的化肥有氮肥、磷肥和钾肥等。下列叙述正确的是(　　) A．农作物从肥料中获得的无机盐大多以化合物的形式存在于细胞中 B．有机肥料能为农作物提供有机物，以及NH、NO、K＋等 C．P被农作物吸收后，可以参与构成DNA、ADP、磷脂等 D．N被农作物吸收参与构成蛋白质后，主要存在于其R基上 答案：C 解析：农作物从肥料中获得的无机盐大多以离子的形式存在于细胞中，A错误；有机肥不能为农作物提供有机物，有机肥被微生物分解为NH、NO、K＋等才能被植物吸收，B错误；P被农作物吸收后，可以参与构成DNA、ADP、磷脂等含磷化合物，C正确；N被农作物吸收参与构成蛋白质后，主要存在于“—CO—NH—”中，D错误。 4．(2023·南海区月考)客家炒绿是客家传统绿茶，主要的制作工艺包括采摘、萎凋、杀青、揉捻、干燥等工序。其中萎凋是把鲜叶薄摊凉或用萎凋槽冷风吹至鲜叶含水量下降到70%左右。杀青是将萎凋好的茶叶放在滚筒机中，在220 ℃下翻滚一分钟左右。揉捻使茶叶成条形，使茶叶中的细胞破碎，茶汁溢出。茶叶中有多酚氧化酶和茶多酚，多酚氧化酶可以氧化茶多酚，使茶叶变红。下列叙述错误的是(　　) A．“萎凋”过程茶叶细胞失去的主要是自由水 B．“杀青”使茶叶中的多酚氧化酶肽键断裂而失活 C．“揉捻”可使叶片成条状，有利于保存和运输 D．“干燥”可进一步排出多余水分，减少茶叶霉变 答案：B 解析：由题中萎凋是把鲜叶薄摊凉或用萎凋槽冷风吹至鲜叶含水量下降到70%左右，可知此时失去的主要是自由水，A正确；杀青的温度是220 ℃，高温破坏蛋白质的空间结构而使其失活，但是多酚氧化酶肽键不断裂，B错误；揉捻使茶叶成条形，可以有利于保存和运输，C正确；干燥可进一步排出多余水分，水分降低，减少微生物滋生，减少茶叶霉变，D正确。 5．(2023·深圳期中)如图G、P、M为蔗糖形成过程中的相关物质，相关叙述正确的是(　　) A．物质G和P的组成元素相同 B．物质G和P也是麦芽糖的水解产物 C．物质G和P在乳糖合成酶的作用下合成乳糖 D．动物细胞内也能发生上述反应 答案：A 解析：蔗糖由一分子的葡萄糖和一分子的果糖组成，葡萄糖和果糖是同分异构体，因此，物质G和P的化学式相同，A正确；一分子的麦芽糖由两分子的葡萄糖组成，可见物质G和P不都是麦芽糖的水解产物，B错误；物质G和P在乳糖合成酶的作用下不能合成乳糖，乳糖是由一分子的半乳糖和一分子葡萄糖组成的，C错误；蔗糖是植物细胞内特有的二糖，在动物细胞内不能发生上述反应，D错误。 6．(2024·广东广州模拟)2023年1月7日，合成生物学国际论坛在杭州召开。合成生物学是生物科学的一个新兴分支学科，其研究成果有望破解人类面临的健康、能源、环境等诸多问题，比如为食品研发赋能：开发多种功能的替代蛋白、糖类和脂质等。下列有关蛋白质、糖类和脂质的叙述正确的是(　　) A．脂肪分子中C、H的比例高，O的比例低，是细胞的主要能源物质 B．糖原和淀粉的功能不同是因为其单体的排列顺序不同 C．细胞中各种蛋白质的合成过程都需要核糖体和线粒体参与 D．细胞膜、细胞质、细胞核中均含有由糖类参与形成的化合物 答案：D 解析：细胞中的主要能源物质是糖类，脂肪是良好的储能物质，A错误；糖原和淀粉的单体都是葡萄糖，其排列顺序不影响糖原和淀粉的功能，即二者的空间结构不同，因而其功能不同，B错误；原核细胞中没有线粒体，故不是所有蛋白质的合成都需要线粒体参与，C错误；细胞膜上有糖蛋白，细胞质和细胞核中都有RNA，RNA中有五碳糖，因此，细胞膜、细胞质、细胞核中均含有由糖类参与形成的化合物，D正确。 7．(2024·广东梅州模拟)几丁质是广泛存在于自然界的一种多糖类物质，主要来源为甲壳类动物、昆虫的外骨骼以及某些真菌的细胞壁等。下列有关叙述错误的是(　　) A．糖类是重要的能源物质，但不是都能为细胞的生命活动提供能量 B．纤维素、几丁质的组成元素相同，均可以简写为(CH2O) C．几丁质用途广泛，如用于废水处理、制作食品添加剂、制造人造皮肤等 D．几丁质被酶催化分解后，可能为某些生物提供能量和营养 答案：B 解析：糖类是重要的能源物质，但不是都能为细胞的生命活动提供能量，如核糖和脱氧核糖参与构成核酸，而纤维素是植物细胞壁的成分之一，不提供能量，A正确；纤维素的元素组成是C、H、O，而几丁质的元素组成含有N元素，不能简写为(CH2O)，B错误；几丁质可来源于甲壳类动物和昆虫的外骨骼，其用途广泛，如用于废水处理、制作食品添加剂、制造人造皮肤等，C正确；几丁质是制取壳聚糖、氨基葡萄糖系列产品的重要原料，几丁质被酶催化分解后，可能为某些生物提供能量和营养，D正确。 8．(2024·博罗县模拟)升糖指数(GI)是一项衡量食物引起餐后血糖变化的有效指标，GI值越低，血糖上升得越慢，不同糖类的GI值如表所示，下列叙述错误的是(　　) 糖类 葡萄糖 蔗糖 果糖 乳糖 麦芽糖 GI值 100 65 23 46 105 A. 淀粉在人体消化道内的最终水解产物为葡萄糖 B．相较于其他糖类，糖尿病患者可适量食用部分果糖制品 C．乳糖GI值低于麦芽糖，可能是由于乳糖进入细胞的速率低于麦芽糖 D．低GI饮食有利于预防肥胖和高脂血症 答案：C 解析：淀粉是由葡萄糖脱水缩合形成的，因此在人体消化道内先分解为麦芽糖，再水解为葡萄糖，A正确；由题中表格可知果糖的升糖指数与其他相比最低，血糖上升慢，因此糖尿病患者可适量食用部分果糖制品，B正确；乳糖是动物细胞的二糖，不能被动物细胞直接吸收，C错误；低GI饮食，血糖上升慢，有利于预防肥胖和高脂血症，D正确。 9．人体内的维生素D主要通过以下途径合成，也可以从动物肝脏、蛋黄、牛奶等食物中获取。下列相关叙述错误的是(　　) A．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分 B．维生素D属于固醇类物质，在人体内参与血液中脂质的运输 C．维生素D能促进钙的吸收，防止肌肉抽搐 D．过度防晒可能会有缺钙的风险，需要在饮食中补充维生素D 答案：B 解析：胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输，A正确；胆固醇、性激素和维生素D都属于脂质中的固醇类物质，在人体内参与血液中脂质运输的是胆固醇，B错误；维生素D能促进肠道细胞对钙、磷的吸收，可防止肌肉抽搐，因此在补充钙时需要同时使用维生素D，C正确；结合图示可以看出，紫外线能促进维生素D的合成，可见，过度防晒可能不利于体内维生素D的合成，进而可能会有缺钙的风险，因此，需要在饮食中补充维生素D，D正确。 10．植物性食物中的纤维素具有较强的吸水性和黏性，且人体缺乏相应的消化酶，不能被消化吸收，但有利于人体健康，在营养学上称为“第七类营养素”。纤维素的生理功能往往与其特点相关联。以下关于纤维素的功能说法错误的是(　　) A．纤维素具有较强的吸水性，故能增加食物体积，使人有饱腹感，防止食物过多摄入，利于血糖的控制 B．纤维素不能被消化，但能促进肠道的蠕动，利于排便，减少肠道癌变的发生概率 C．纤维素的黏度能发挥降低血液中胆固醇浓度的作用，有利于减少心血管疾病的发生概率 D．纤维素与淀粉都属于多糖，在细胞中水解成葡萄糖后可给细胞提供能量 答案：D 解析：分析题意可知，植物性食物中的纤维素具有较强的吸水性和黏性，故能增加食物体积，使人有饱腹感，防止食物过多摄入，利于血糖的控制，A正确；由于人体内缺乏纤维素分解的酶，纤维素不能被消化，但能促进肠道的蠕动，利于排便，减少肠道癌变的发生概率，B正确；机体中胆固醇浓度过高时会引发机体心血管疾病的发生，而纤维素的黏度能发挥降低血液中胆固醇浓度的作用，有利于减少心血管疾病的发生概率，C正确；机体中缺乏纤维素分解的酶，且多糖的水解不能发生在细胞中，D错误。 11．某研究小组将水稻种子分别置于20 ℃和30 ℃的恒温培养箱中培养5天，依次取等量的萌发种子制成提取液Ⅰ、提取液Ⅱ，然后按照下表实验步骤进行实验。下列对实验的分析错误的是(　　) 实验步骤 甲 乙 丙 1 加入2 mL淀粉溶液 2 1 mL提取液Ⅰ 1 mL提取液Ⅱ 1 mL蒸馏水 3 45 ℃水浴保温5 min 4 等量斐林试剂，65 ℃水浴加热 5 观察试管中液体颜色 A. 甲是浅砖红色、乙是砖红色、丙是无色 B．在适宜温度下，萌发的种子中合成的淀粉酶较多 C．提取液中含有淀粉酶，将淀粉分解为麦芽糖 D．实验中淀粉溶液的浓度、淀粉溶液的温度、淀粉溶液的量属于无关变量 答案：A 解析：分析题意，将小麦分别置于两种温度下培养，由于30 ℃的条件下小麦代谢较20 ℃条件下要旺盛，所以提取液Ⅰ中含有淀粉酶的量比提取液Ⅱ中少，最终导致试管甲中淀粉被水解的量少于试管乙，即试管乙中产生的麦芽糖的量多于试管甲，加入等量的斐林试剂并置于65 ℃水浴中后，甲试管中呈现砖红色的程度较乙试管浅，图中的丙试管由于没有淀粉酶，所以无颜色变化，该试管在整个实验过程中起对照作用，由于斐林试剂本身是蓝色的，故甲是浅砖红色、乙是砖红色、丙是蓝色，A错误；适宜温度下，萌发的种子代谢旺盛，合成的淀粉酶较多，B正确；萌发种子制成的提取液中含有淀粉酶，淀粉酶将淀粉分解为麦芽糖，C正确；本实验的自变量为不同温度条件下培养的萌发种子的提取液，淀粉溶液的浓度、淀粉溶液的温度、淀粉溶液的量属于无关变量，D正确。 12．(2023·普宁市月考)广济酥糖深受群众喜爱，松脆、不沾牙齿的特点与其特殊的骨料工艺有关。将糯米(主要成分为支链淀粉)蒸熟，随后30 ℃发酵至手工拉白发亮、酥松且有富有韧性的骨料，再将骨料辅以由新鲜桂花和蔗糖腌制的糖花从而制成酥糖。下列叙述错误的是(　　) A．骨料主要由大量元素C、H、O构成，使其显得白且酥松 B．骨料富有韧性是因为仍保留了生物大分子的碳链骨架 C．糯米的发酵程度与其和碘液反应的颜色深浅成负相关 D．加醋能促进糯米蒸熟，使其变得更松软的原因是断开肽键所致 答案：D 解析：酥糖骨料是以淀粉为主要原料发酵制成，淀粉是多糖，只含C、H、O三种元素，A正确；由题中可知，骨料发酵后，淀粉并未彻底水解成单糖，保留的生物大分子碳链结构能使食材具有韧性，B正确；淀粉用含碘试剂检验，反应呈蓝色，糯米的发酵程度与其和碘液反应的颜色深浅成负相关，C正确；H＋作为催化剂能促进多糖水解，断裂形成的短链分子吸水后表现出松软的状态，糖中无肽键，D错误。 13．(2023·湛江月考)几丁质是一种多糖，其组成单位是N-乙酰葡糖胺(NAG)，广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。NAGase是一种酶，能将几丁质催化分解为葡萄糖、半乳糖、蔗糖等产物。精氨酸与NAG结构类似，能降低NAGase的催化效率。下列叙述正确的是(　　) A．组成几丁质的化学元素是C、H、O、N、P B．NAGase催化几丁质水解需要适宜的温度、pH C．高温处理会使NAGase肽键断裂，失去活性 D．与NAG结构类似的物质不会抑制NAGase的活性 答案：B 解析：几丁质的组成单位是N-乙酰葡糖胺(NAG)，组成几丁质的化学元素是C、H、O、N，没有P，A错误；NAGase催化几丁质水解需要适宜的温度、pH，因为酶在适宜的温度、pH条件下活性最高，B正确；高温处理会使NAGase空间结构破坏失去活性，但肽键不会断裂，C错误；与NAG结构类似的物质会抑制NAGase的活性，D错误。 二、非选择题(共24分) 14．(12分)花生种子中储藏的物质以脂肪(油)为主，并储藏在细胞的油体(植物细胞的一种细胞器)中。种子萌发时，脂肪水解成脂肪酸和甘油，其脂肪酸和甘油又分别在多种酶的催化作用下，形成葡萄糖，最后转变成蔗糖，并转运至胚轴，供给胚的生长和发育(如图)。请回答下列问题。 (1)油料种子细胞中含量最多的化合物是________，花生种子中促进脂肪水解成脂肪酸和甘油的酶是________。 (2)油料种子萌发初期(真叶长出之前)，干重先增加、后减少，导致种子干重增加的主要元素是________(填“C”、“N”或“O”)。真叶长出之后，干重增加，原因是________________________________。与萌发前相比，萌发中的花生种子细胞内，有机物种类数量的变化是____________________________________。 (3)为了观察花生种子中的脂肪，需使用苏丹Ⅲ染液对种子的切片进行染色，用其染色时，要用体积分数为50%的酒精溶液而不是蒸馏水洗去浮色，这是因为______________________，然后在____________下进行观察。 (4)实验证明，相同质量的脂肪彻底氧化分解所释放的能量比糖类多。在有氧呼吸过程中，释放能量最多的阶段是第三阶段。因此，相同质量的脂肪和糖类在化学元素含量上最主要的不同点是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)在脂肪储存和转变成蔗糖的过程中，先后依赖于油体、乙醛酸循环体(植物细胞的一种细胞器)、线粒体等多种细胞器。该实例可以说明，多种细胞器之间作用的特点是______________________________________________________。 答案：(1)水　脂肪酶　(2)O　真叶通过光合作用制造了有机物　有机物种类增多(或增多)　(3)苏丹Ⅲ染液能溶于酒精中，不溶于水　显微镜　(4)相同质量的脂肪中所含的氢元素比糖类多　(5)分工合作(或协调配合) 解析：(1)种子细胞中含量最多的化合物是水，脂肪酶能促进脂肪水解成脂肪酸和甘油。(2)油料种子萌发初期(真叶长出之前)，干重先增加、后减少，其原因是早期大量脂肪转变为蔗糖，蔗糖的氧元素含量高于脂肪，导致干重增加。真叶长出之后，真叶通过光合作用制造有机物，使干重增加。与萌发前相比，萌发中的花生种子细胞内，由于细胞呼吸作用产生了一些中间产物，因此有机物种类增多。(3)为了观察花生种子中的脂肪，需使用染液对种子的切片进行染色，由于苏丹Ⅲ染液能溶于酒精中，不溶于水，可用酒精洗去浮色，并在显微镜下进行观察。(4)相同质量的脂肪和糖类在化学元素含量上最主要的不同点是相同质量的脂肪中所含的氢元素比糖类的多。(5)该实例可以说明，多种细胞器之间作用的特点是分工合作或协调配合。 15．(12分)(2022·天津卷)为研究高脂饮食与肠道菌群及糖脂代谢的关系，进行如下实验： (1)建立糖脂代谢紊乱大鼠模型 将20只大鼠随机平分为2组，分别饲喂高脂饲料(HFD组)和普通饲料(ND组)16周。 ①检测空腹血相关生理指标，结果如下表。 组别 总胆固醇/(mmolL) 甘油三酯/(mmolL) 血糖/(mmolL) 胰岛素/(mIUL) ND组 1.56 0.63 5.58 10.02 HFD组 2.59 1.65 7.28 15.11 与ND组相比，HFD组____________________偏高，说明脂代谢紊乱，其他数据说明糖代谢紊乱，提示造模成功。 ②检测粪便中4种典型细菌的含量，结果如图。 HFD组粪便中乳杆菌、双歧杆菌相对含量__________(填“增加”或“减少”)。 (2)探究肠道菌群对糖脂代谢的影响 另取20只大鼠，喂以含______________的饮用水杀灭肠道中原有细菌，建立肠道无菌大鼠模型。分别收集(1)实验结束时HFD组和ND组粪便，制备成粪菌液，分别移植到无菌大鼠体内，建立移植HFD肠菌组和移植ND肠菌组，均饲喂高脂饲料8周。检测空腹血相关生理指标，结果如下表。 组别 总胆固醇/(mmolL) 甘油三酯/(mmolL) 血糖/(mmolL) 胰岛素/(mIUL) 移植ND肠菌组 1.86 0.96 6.48 11.54 移植HFD肠菌组 2.21 1.28 6.94 13.68 该实验的自变量为______________，结果显示两组均发生糖脂代谢紊乱，组间差异说明高脂饮食大鼠的肠道菌群可__________(填“加剧”或“缓解”)高脂饮食条件下的糖脂代谢紊乱。 (3)基于本研究的结果，为了缓解糖脂代谢紊乱，请说明可以采取的策略。__________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)①总胆固醇、甘油三酯　②减少　(2)抗生素　移植的肠道菌群　加剧　(3)避免高脂饮食或者设法增加肠道乳杆菌、双歧杆菌含量 解析：(1)①脂质包括磷脂、脂肪和固醇类，固醇类包括胆固醇、性激素和维生素D，总胆固醇和甘油三酯都属于脂类，与ND组相比，HFD组总胆固醇、甘油三酯偏高，说明脂代谢紊乱。②据图可知，与ND组相比，HFD组粪便中乳杆菌、双歧杆菌相对含量减少，大肠杆菌和肠球菌相对含量增加。(2)抗生素主要是通过干扰病原微生物的生理功能及生化代谢而产生抗菌作用，因此要想建立肠道无菌大鼠模型，需喂以含抗生素的饮用水杀灭肠道中原有细菌。据题意可知，本实验是探究肠道菌群对糖脂代谢的影响，自变量为移植的肠道菌群(移植ND肠菌组和移植HFD肠菌组)，因变量为总胆固醇、甘油三酯、血糖、胰岛素的含量，据表格可知，与移植ND肠菌组相比，移植HFD肠菌组中总胆固醇、甘油三酯、血糖、胰岛素的含量均较高，说明高脂饮食大鼠的肠道菌群可加剧高脂饮食条件下的糖脂代谢紊乱。(3)据题意可知，高脂饮食大鼠的肠道菌群可加剧高脂饮食条件下的糖脂代谢紊乱，高脂饮食大鼠的肠道菌群中乳杆菌、双歧杆菌相对含量减少，因此可以通过避免高脂饮食或者设法增加肠道乳杆菌、双歧杆菌含量来缓解糖脂代谢紊乱。 学生用书↓第14页 学科网（北京）股份有限公司 $$