内容正文:
第2讲 细胞中的无机物、糖类和脂质
课程标准
1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成。
2.指出水大约占细胞重量的2/3,以自由水和结合水的形式存在,赋予了细胞许多特性,在生命活动中具有重要作用。
3.举例说出无机盐在细胞内含量虽少,但与生命活动密切相关。
4.概述糖类有多种类型,它们既是细胞的重要结构成分,又是生命活动的重要能源物质。
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。
6.活动:检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。
考点一 细胞中的元素和无机物
1.组成细胞的元素
(1)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系
(2)种类:常见有20多种
(3)存在形式:大多以 的形式存在。
提醒 ①细胞中含量最多的4种元素是C、H、O、N。
②大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素,但生物体内含有的元素不一定都是必需元素,如人体内可能含有Pb,但Pb不是必需元素。
③占玉米细胞干重最多的元素是O(含量最多的有机物为糖类),占人体细胞干重最多的元素是C(含量最多的有机物为蛋白质)。
2.细胞中的主要化合物及相对含量
3.细胞中的水
(1)水的结构和性质
【教材拾遗】 (必修1 P20~21小字部分)水分子具有极性的原因是水分子的空间结构及电子的不对称分布。
(2)水的存在形式和功能
(3)自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系
4.无机盐的存在形式和功能
1.(必修1 P17正文)Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素。( )
2.(必修1 P17正文)在人体活细胞中氢原子的数目最多。( )
3.(必修1 P21小字部分)由于共价键的存在,水具有较高的比热容。( )
4.(必修1 P21正文)仙人掌耐旱是因为其细胞内的水主要是结合水。( )
5.(必修1 P22思考·讨论)Mg参与构成叶绿体中的各种色素。( )
1.(2025·河北石家庄期中)下列有关细胞中化合物的叙述,正确的是( )
A.I、Cu、Ca等微量元素虽然含量少,但在细胞中也具有重要作用
B.叶绿体中的光合色素都含有Mg,缺Mg会影响植物的光合作用
C.只含有C、H、O三种元素的小分子有机物不一定是糖类或脂肪
D.RNA和DNA所含的元素种类相同,RNA所含的元素种类一定比蛋白质多
题后归纳
分析化合物的元素组成及其应用
2.(2022·湖北高考1题)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
考点二 糖类和脂质的种类和作用
1.细胞中的糖类
【教材拾遗】 (1)(必修1 P24旁栏思考)糖尿病病人的饮食受到严格的限制,受限制的并不仅仅是有甜味的糖,米饭和馒头等主食也都需定量摄取,原因是米饭和馒头等主食富含淀粉,淀粉经消化分解后可生成葡萄糖。
(2)(必修1 P24图2-3拓展)多糖中的淀粉、糖原、纤维素有相同的组成单位,功能却相差很大,其原因是它们构成的分子结构不同,结构决定功能。
2.细胞中的脂质
提醒 与糖类相比,脂肪中C、H含量高,O含量低,同等质量下,脂肪氧化分解释放的能量多,消耗的O2多,产生的H2O多。
3.细胞中糖类与脂质的关系
【教材拾遗】 (必修1 P27插图)给家畜、家禽提供富含糖类的饲料,可起到育肥的效果,是因为细胞中的糖类和脂肪是可以相互转化的,动物从体外吸收的多余糖类可以在体内转变成脂肪。
1.(必修1 P23正文)糖类只由C、H、O三种元素组成。( )
2.(必修1 P24图2-3)构成淀粉、糖原和纤维素的单体都是葡萄糖,但是其中葡萄糖的数量和连接方式不同。( )
3.(必修1 P25正文)几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合,因此可用于废水处理。( )
4.(必修1 P25正文)脂质分子中氧的含量远远低于糖类,而氢的含量更高。( )
1.(2021·海南高考1题)下列关于纤维素的叙述正确的是( )
A.是植物和蓝细菌细胞壁的主要成分
B.易溶于水,在人体内可被消化
C.与淀粉一样都属于多糖,二者的基本组成单位不同
D.水解的产物与斐林试剂反应产生砖红色沉淀
易错提醒
关于糖类的三个易错点
(1)并非所有的糖都是能源物质,如纤维素、核糖和脱氧核糖不提供能量。
(2)水解不同于氧化分解。多糖和二糖水解的终产物是单糖;糖类氧化分解的终产物是CO2和H2O,即参与有氧呼吸后的最终产物。
(3)并非所有的糖都是还原糖,如淀粉、纤维素、糖原、蔗糖都是非还原糖,不能用斐林试剂检测。
2.(2020·海南高考1题)下列关于人体脂质的叙述,正确的是( )
A.组成脂肪与糖原的元素种类不同
B.磷脂水解的终产物为甘油和脂肪酸
C.性激素属于固醇类物质,能维持人体第二性征
D.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
3.(2025·湖南长郡中学期末)糖类和脂肪都是人体内的能源物质,随运动强度的变化,人体内脂肪与糖类供能比例的变化如图所示,下列有关叙述正确的是( )
A.脂肪与糖类都参与构成细胞膜的基本支架 B.中等强度运动消耗的糖类和脂肪的质量相等
C.高强度运动时脂肪供能比例低,不利于减肥 D.糖类代谢发生障碍时,脂肪可以大量转化为糖类,分解供能
考点三 活动:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.实验原理
(1)还原糖的检测
还原糖+ 砖红色沉淀。
(2)脂肪的检测:脂肪+苏丹Ⅲ染液→ 。
(3)蛋白质的检测:蛋白质+ →紫色。
2.实验步骤
(1)还原糖的检测
(2)脂肪的检测
【教材拾遗】 (必修1 P19探究·实践)脂肪检测的过程中滴加1~2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮色,原理是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。
(3)蛋白质的检测
提醒 ①物质检测实验一般不设立对照实验,若需设立对照实验,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,对照组可加入稀释的鸡蛋清,实验中,在加相应试剂之前要留出部分组织样液,目的是作为对照,以便与鉴定后的样液颜色作对比,增强实验的说服力。
②三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”
a.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。
b.唯一需要显微镜——脂肪颗粒的观察。
c.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。
1.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
2.(2025·吉林白城开学考)酸奶由于口味独特、营养丰富,越来越受到人们的欢迎。为检测市场上销售的不同酸奶的营养价值,某兴趣小组的同学对甲~戊5种品牌原味酸奶进行还原糖、脂肪和蛋白质的含量测定,结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.不同原味酸奶的还原糖、脂肪和蛋白质含量各不相同
B.可利用双缩脲试剂鉴定不同品牌原味酸奶中是否含有蛋白质
C.加入斐林试剂并水浴加热后,可发现乙种酸奶的砖红色最浅
D.加入苏丹Ⅲ染液后,丁种酸奶的红色较其他种类酸奶深
易错警示
糖类、脂肪和蛋白质检测的三个易错点
(1)无颜色变化≠无色:进行物质检测时,有些检测剂本身带有颜色,将其加入含有某些化合物的试管中,若不呈现特定颜色反应,表明试管中不含被检测物质,但不可说成“试管中无色”,此时试管中可显示试剂本身颜色(如斐林试剂原本为蓝色,碘液原本为橙黄色等)。
(2)双缩脲≠双缩脲试剂:双缩脲是由两分子尿素缩合,脱去一分子氨形成的化合物;双缩脲试剂是由A液0.1 g/mL的NaOH溶液和B液0.01 g/mL的CuSO4溶液组成。
(3)能与双缩脲试剂呈现紫色反应的化合物不一定是蛋白质:凡是具有肽键的化合物均可以与双缩脲试剂呈现紫色反应。
1.(2024·甘肃高考1题)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( )
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
溯源教材
(1)不饱和脂肪酸的熔点较低,不容易凝固。(见必修1 P26小字部分)
(2)脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。(见必修1 P18探究·实践)
(3)脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油反应形成的酯。(见必修1 P26正文)
2.(2023·新课标卷1题)葡萄糖是人体所需的一种单糖。下列关于人体内葡萄糖的叙述,错误的是( )
A.葡萄糖是人体血浆的重要组成成分,其含量受激素的调节
B.葡萄糖是机体能量的重要来源,能经自由扩散通过细胞膜
C.血液中的葡萄糖进入肝细胞可被氧化分解或转化为肝糖原
D.血液中的葡萄糖进入人体脂肪组织细胞可转变为甘油三酯
3.(2022·全国甲卷1题)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
4.(2022·重庆高考11题)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
5.(2021·全国乙卷3题)植物在生长发育过程中,需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述,错误的是( )
A.根系吸收的水有利于植物保持固有姿态
B.结合水是植物细胞结构的重要组成成分
C.细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水
D.自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动
溯源教材
(1)充盈的液泡可以使植物细胞保持坚挺。(见必修1 P48图3-6)
(2)结合水是细胞结构的重要组成部分,主要与蛋白质、多糖等物质结合。(见必修1 P21正文)
(3)细胞内自由水所占的比例越大,细胞的代谢就越旺盛。(见必修1 P21正文)
(1)某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,该示踪剂是一种改造过的葡萄糖。(2023·北京高考)( )
(2)小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降。 (2023·湖北高考)( )
(3)洋葱匀浆中加入新配制的斐林试剂,溶液即呈砖红色。 (2023·江苏高考)( )
(4)脂肪对植物细胞起保护作用。 (2022·浙江6月选考)( )
提示:完成课后作业 第一单元 第2讲
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第2讲 细胞中的无机物、糖类和脂质
【破考点·抓必备】
考点一
知识梳理夯基
1.(1)种类 含量 (2)C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo (3)化合物
3.(1)带电荷 流动性 比热容 (2)生物化学反应 液体环境
(3)旺盛 差 低 强
4.离子 主动运输 Fe2+ P 高 低 Na+
概念检测
1.× 2.√ 3.× 4.× 5.×
典题演练应用
1.C 组成细胞的元素中,Ca属于大量元素,A错误;光合色素中的叶绿素含有Mg,类胡萝卜素不含Mg,B错误;只含C、H、O的小分子物质除了糖类和脂肪外,还有其他物质,如乙醇、丙酮酸、乳酸等,C正确;组成核酸的元素只有C、H、O、N、P,核酸包括DNA和RNA,除C、H、O、N外,蛋白质还可能含有S、Fe等其他多种元素,D错误。
2.C 细胞内的许多生物化学反应在以水为基础的液体环境中进行,水是酶促反应的环境,A正确;人体血浆中有很多缓冲对,如HC/H2CO3、HP/H2P等,这些缓冲对的形成需要水的参与,B正确;维生素D属于脂溶性物质,水不能作为维生素D的溶剂,C错误;细胞内的许多生物化学反应都需要水的参与,水可作为反应物参与生物氧化过程,D正确。
考点二
知识梳理夯基
1.C、H、O 乳糖 纤维素 麦芽糖 几丁质
2.C、H、O 甘油 不饱和 饱和 磷酸 细胞膜 细胞器膜 血液中脂质的运输
3.供应充足 糖类供能不足 大量
概念检测
1.× 提示:几丁质由C、H、O、N四种元素组成。
2.√ 3.√ 4.√
典题演练应用
1.D 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖,真菌细胞壁的主要成分是几丁质。蓝细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖,A错误;纤维素不易溶于水,也不能被人体消化吸收,只能促进人体肠道的蠕动,B错误;纤维素和淀粉均属于多糖,二者的基本组成单位相同,都是葡萄糖,C错误;纤维素的水解产物为还原糖,可与斐林试剂反应产生砖红色沉淀,D正确。
2.C 脂肪和糖原的元素组成都是C、H、O,A错误;脂肪水解的终产物是甘油和脂肪酸,B错误;维生素D可以促进人肠道对钙和磷的吸收,不参与骨骼的组成,D错误。
3.C 细胞膜的基本支架是磷脂双分子层,脂肪与糖类不参与构成细胞膜的基本支架,A错误;分析题图可知,中等强度运动,糖类和脂肪的供能比例相等,但消耗两者的质量不等,B错误;据图可知,运动强度增大,脂肪供能比例降低,不利于减肥,C正确;糖类能大量转化为脂肪,但脂肪不能大量转化成糖类,D错误。
考点三
知识梳理夯基
1.(1)斐林试剂 (2)橘黄色 (3)双缩脲试剂
2.(1)高 斐林试剂 砖红色沉淀 (2)体积分数为50%的酒精溶液 (3)A液 B液 紫色
典题演练应用
1.A 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;使用斐林试剂时,甲液和乙液应等量混合均匀后再加入,D错误。
2.D 由图可知,不同原味酸奶的还原糖、脂肪和蛋白质含量各不相同,A正确;双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应,故可利用双缩脲试剂来鉴定不同品牌原味酸奶中是否含有蛋白质,B正确;5种品牌中,乙种酸奶中的还原糖含量最少,加入斐林试剂并水浴加热后,乙种酸奶的砖红色最浅,C正确;丁种酸奶中脂肪含量最多,脂肪和苏丹Ⅲ染液反应生成橘黄色,加入苏丹Ⅲ染液后,丁种酸奶的橘黄色较其他种类酸奶深,D错误。
【研真题·扣教材】
1.C 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。
2.B 人体血浆中含有葡萄糖,葡萄糖是人体血浆的重要组成成分,葡萄糖的含量受激素——胰岛素、胰高血糖素等的调节,A正确;葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质,葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞的方式是主动运输,葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,葡萄糖不能经自由扩散方式通过细胞膜,B错误;血液中的葡萄糖进入肝细胞后,可被转化为肝糖原或被氧化分解,C正确;血液中的葡萄糖进入人体脂肪细胞可转变为甘油三酯,D正确。
3.B 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在,少数以化合物的形式存在,细胞中的钙有的以离子形式存在,有的以化合物的形式存在,A正确;人体内的Ca2+不可自由通过细胞膜的磷脂双分子层,B错误;维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙的吸收,C正确;钙离子浓度过低,会使神经肌肉兴奋性增强,从而使肌肉出现抽搐现象,D正确。
4.D 斐林试剂与还原糖混合后50~65 ℃水浴加热生成砖红色沉淀,A错误;在一定范围内,样本的葡萄糖含量越高,斐林试剂(蓝色)与葡萄糖反应越多,反应液去除沉淀后蓝色越浅,吸光值越小,若样本葡萄糖含量一定,斐林试剂用量越多,去除沉淀后蓝色越深,吸光值越大,B错误,D正确;若某样本吸光值为0.578,结合表格数据推测其葡萄糖含量为0.3~0.4 mg/mL,C错误。
5.C 植物在生长发育过程中,需要不断地从环境中吸收水,保持其固有的姿态,A正确;细胞中的一部分水是以结合水的形式存在的,结合水是细胞结构的重要组成成分,B正确;细胞在有氧呼吸第二阶段消耗水,在有氧呼吸第三阶段产生水,C错误;自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动,比值越高,细胞的代谢活动越旺盛,D正确。
真题重组练
(1)√ (2)× (3)× (4)×
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