第2讲 细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物-【名师大课堂】2025年高考生物艺术生总复习必备（word教师用书）

第2讲　细胞中的元素和化合物　细胞中的无机物 考点一　细胞中的元素和化合物 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)元素的来源、分类依据和存在形式 2．组成细胞的化合物 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．生物界和非生物界在元素组成上具有统一性，因此地壳中的元素在生物体内都能找到（　×　） 2．Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素（　×　） 3．在沙漠植物仙人掌的活细胞中含量最多的化合物是蛋白质（　×　） 4．晒干的种子细胞内不含有水分，导致细胞代谢停止，有利于种子长时间储存（　×　） 5．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿等（　×　） 阐述基本原理，突破长句表达 1．（源于必修1 P20～21“正文小字部分”）水是细胞内的良好溶剂的原因：　水分子为极性分子，带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合，因此水是良好溶剂　。 2．（源于必修1 P21“正文小字部分”）水具有维持生命独特性质的原因：　每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起，氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性；由于氢键的存在，水具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生变化　。 3．植物体缺Mg会影响光合作用的原因：　光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而Mg是叶绿素的组成元素之一，缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用　。 4．缺Fe会导致贫血的原因：　血红素的分子结构不能缺少的一种元素就是Fe，缺Fe会导致血红素的合成障碍，从而引起贫血　。 1．生物界和非生物界在元素组成上的统一性和差异性 （1）统一性的表现：组成生物体的元素在无机自然界中都能找到，在元素种类上具有统一性。 （2）差异性的表现：同一种元素在生物界和非生物界中的含量差别很大。 2．细胞鲜重和干重中元素与化合物的含量不同 （1）在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：O>C>H>N；占干重百分比：C>O>N>H（一般）。 （2）在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比：水>蛋白质>脂质>糖类，但在干重百分比中，蛋白质最多。 （3）C是生命的核心元素：虽然C占细胞鲜重的比例不是最大，但生物大分子以碳链为基本骨架，所以说C是组成细胞的最基本元素。 [模拟演练] （2024·湖南衡阳模拟预测）茶叶生产在我国已有3 000多年的悠久历史，不同的茶叶制作工序也是不同的。制作绿茶时，常把采下的茶叶立即焙火杀青，破坏多酚氧化酶（化学本质为蛋白质）的活性，以保持茶叶的绿色。下列有关叙述错误的是（　C　） A．茶叶细胞和人体细胞所含元素种类大致相同但含量差异较大 B．采摘的新鲜茶叶的细胞中既含有大量元素，也含有微量元素 C．采摘的新鲜茶叶的细胞中C、O、Ca、P四种元素的含量最多 D．绿茶能保持绿色与高温破坏了酶的空间结构有关 解析：不同细胞中的元素种类大致相同，含量差异较大，A正确；采摘的新鲜茶叶的细胞中既含有大量元素，也含有微量元素，如茶叶中含有C、H、O、N等大量元素，也含有Fe、B等微量元素，B正确；C、H、O、N是基本元素，采摘的新鲜茶叶的细胞中C、O、H、N四种元素的含量最多，C错误；结合题意分析可知，绿茶能保持绿色与高温破坏了多酚氧化酶（化学本质为蛋白质）的空间结构有关，D正确。故选C。 考点二　细胞中的水和无机盐 1．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。 水是活细胞中含量最多的化合物。 （2）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）自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系 2．细胞中的无机盐 （1）含量：细胞中含量很少，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。 （2）无机盐的存在形式及功能 3．验证某种矿质元素生理功能的实验方案 （1）实验设计 ①对照组：植物＋含X完全培养液―→正常生长。 ②实验组： （2）实验成功关键 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。 1．细胞中的无机物 （1）大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。 （2）活细胞中含量最多的元素是氧元素，但数量最多的是氢元素。 （3）干种子中不是不含自由水，而是自由水的比例很低，结合水的比例较高。 （4）水既是细胞代谢的原料，参与有氧呼吸、光合作用、化合物的水解；也是细胞代谢的产物，有氧呼吸、光合作用、蛋白质的合成等过程都有水的生成。 （5）无机盐不都是以离子形式存在，少数无机盐以化合物的形式存在，如牙齿、骨骼中的CaCO3 2．自由水和结合水的关系 二者不是固定不变的。温度升高时，水分子可脱离有机分子的束缚，成为自由水；温度降低时，水分子动能减弱，可与有机分子结合，成为结合水。 3．九种常考无机盐参与组成化合物或功能举例 [真题真练] （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（　C　） 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 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。故选C。 考点三　细胞中的糖类和脂类 1．细胞中的糖类 （1）组成元素：仅由C、H、O元素构成（几丁质除外）。 （2）分类 2．细胞中的脂质 [提醒]　糖类和脂肪均由C、H、O三种元素组成，氧化分解产生CO2、H2O，同时释放能量。但脂肪中C、H的相对含量远远高于糖类，所以同质量的脂肪和糖类氧化分解，脂肪耗氧量多、放能多、产水多、释放CO2多。 3．细胞中的能源物质 （1）细胞中的能源物质是糖类、脂肪、蛋白质，三者供能顺序是：　糖类→脂肪→蛋白质　。 （2）细胞生命活动的主要能源物质：　葡萄糖　。 （3）细胞生命活动的直接能源物质：　ATP　。 （4）细胞的储能物质：　脂肪、淀粉、糖原　。 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．蔗糖的水解产物是葡萄糖和果糖，乳糖的水解产物是半乳糖，麦芽糖的水解产物是葡萄糖（　×　） 2．糖原的基本组成单位是葡萄糖分子，主要功能是提供能量，与斐林试剂反应呈现砖红色（　×　） 3．不是所有细胞的组成成分都含有纤维素（　√　） 4．细胞中的糖类都是能源物质（　×　） 5．淀粉水解的终产物是二氧化碳和水（　×　） 6．脂肪酸和磷脂含有的元素相同（　×　） 7．所有的脂质都能参与膜结构的构成（　×　） 8．细胞膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的（　×　） 9．人体大脑活动所需要的能量主要来自脂肪的直接氧化分解（　×　） 阐述基本原理，突破长句表达 1．呼吸熵是物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值，糖类的呼吸熵等于1，而脂肪的呼吸熵却小于1，请从糖类和脂肪的元素组成方面分析原因：　脂肪和糖类均由C、H、O三种元素组成，但脂肪中“C”“H”含量高，而“O”含量低，故脂肪氧化分解释放的能量多，需要O2多，产生的H2O多　。 2．（源于必修1 P27）通过向北京鸭饲喂玉米、谷类和菜叶达到育肥的原因是　北京鸭细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。当北京鸭摄入的糖类过多时，糖类在鸭体内就转变成了脂肪，并在皮下结缔组织等处储存起来　。 3．哺乳动物体内胆固醇并非有害无益，原因是　胆固醇是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　。 4．医生建议缺钙的婴幼儿在服用钙片的同时，还要服用少量的鱼肝油的原因是　鱼肝油主要含有维生素A和维生素D。维生素D有助于细胞吸收和储存钙和磷，所以当婴幼儿服用钙片时，若同时服用鱼肝油可以促进钙的吸收　。  1．糖类和脂质的比较 （1）区别 糖类 脂质 元素组成 C、H、O C、H、O(N、P) 种类 单糖、二糖、多糖等 脂肪、磷脂、固醇等 合成部位 淀粉：叶绿体 纤维素：高尔基体 糖原：主要是肝脏、肌肉 主要是内质网 生理作用 ①主要的能源物质；②构成细胞结构，如糖被、细胞壁；③核酸的组成成分，如核糖、脱氧核糖 ①生物体的储能物质，如脂肪；②构成细胞膜的重要成分，如磷脂；③调节新陈代谢和生殖，如性激素 相同质量的物质分解情况 耗O2少，产H2O少，释放能量少 耗O2多，产H2O多，释放能量多 (2)联系：二者可相互转化，但脂肪不能大量转化为糖类。 2．种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化 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 (1)种子形成时，光合作用产物的输入导致干重增加。 (2)种子萌发时，吸收水分导致鲜重增加，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(是由于脂肪转化为糖的过程中增加了氧元素)，然后再减少。 [真题真练] （2024·甘肃卷）甘肃陇南的“武都油橄榄”是中国国家地理标志产品，其果肉呈黄绿色，子叶呈乳白色，均富含脂肪。由其生产的橄榄油含有丰富的不饱和脂肪酸，可广泛用于食品、医药和化工等领域。下列叙述错误的是（　C　） A．不饱和脂肪酸的熔点较低，不容易凝固，橄榄油在室温下通常呈液态 B．苏丹Ⅲ染液处理油橄榄子叶，在高倍镜下可观察到橘黄色的脂肪颗粒 C．油橄榄种子萌发过程中有机物的含量减少，有机物的种类不发生变化 D．脂肪在人体消化道内水解为脂肪酸和甘油后，可被小肠上皮细胞吸收 解析：植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸的熔点较低，不容易凝固，橄榄油含有丰富的不饱和脂肪酸，在室温下通常呈液态，A正确；油橄榄子叶富含脂肪，脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，因此在高倍镜下可观察到橘黄色的脂肪颗粒，B正确；油橄榄种子萌发过程中由于细胞呼吸的消耗，有机物的总量减少，但由于发生了有机物的转化，故有机物的种类增多，C错误；脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，脂肪在人体消化道内水解为脂肪酸和甘油后，可被小肠上皮细胞吸收，D正确。故选C。 考点四　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 还原糖＋　斐林试剂　　砖红色沉淀　。 （2）脂肪的检测：脂肪＋苏丹Ⅲ染液―→　橘黄色　 （3）蛋白质的检测：蛋白质＋　双缩脲试剂　―→紫色。 2．实验步骤 （1）还原糖的检测 （2）脂肪的检测 （3）蛋白质的检测 1．区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同” 2．三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一” （1）唯一需要加热——还原糖检测，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。 （2）唯一需要显微镜——脂肪检测。 （3）唯一使用酒精——脂肪的检测，实验用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。 3．实验中的三个注意点 （1）三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的颜色变化。 （2）脂肪鉴定的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。 （3）物质鉴定实验一般不设置对照实验，若需设置对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入鸡蛋清稀释液。 [真题真练] （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。下表是用该方法检测不同样本的结果。下列叙述正确的是（　D　） 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 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，C错误；在一定范围内葡萄糖含量越高，生成的砖红色沉淀（氧化亚铜）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。故选D。 要语必背 1．核心概念 (1)(必修1 P21)水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。 (2)(必修1 P21)细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水。 (3)(必修1 P26)脂肪：由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯。 2．教材结论性语句 （1）（必修1 P16）组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。 （2）（必修1 P21）细胞内的结合水因与细胞内的蛋白质、多糖等物质相结合而失去流动性和溶解性，进而成为生物体的构成成分。 （3）（必修P21）细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。 （4）（必修1 P22）无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要作用。 （5）（必修1 P23）糖类是主要的能源物质。 （6）（必修1 P23）糖类分子一般是由C、H、O三种元素构成的，多数糖类分子中H、O原子的比例是2∶1，类似水分子。 （7）（必修1 P23～24）单糖不能水解，可直接被细胞吸收；二糖由两分子单糖脱水缩合而成，一般要水解成单糖才能被细胞吸收。生物体内的糖类绝大多数以多糖形式存在。 （8）（必修1 P26）脂肪是细胞内良好的储能物质。 （9）（必修1 P27）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。 （10）（必修1 P27）细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。但是转化程度有明显差异：糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。 学科网（北京）股份有限公司 $$