2027届高三生物一轮复习讲义：细胞中的元素和化合物

该高中生物学讲义围绕细胞中的元素和化合物核心考点，按元素统一性与差异性、水和无机盐的功能及存在形式、生物组织中有机物检测的逻辑架构展开，通过考点梳理（如化合物组成元素表格）、方法指导（如微量元素口诀）、真题训练（如判断沙漠植物细胞化合物含量）等环节，帮助学生构建知识网络，突破难点。 资料融合生命观念（元素与化合物的结构功能联系）和科学思维（对比斐林试剂与双缩脲试剂使用差异），设计探究实践活动（如无机盐功能验证实验的对照设计），设置分层练习（基础判断到实验步骤分析），保障复习效果，提升学生应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

CK一轮过 高中生物 必修一 　 第2讲 细胞中的元素和化合物 一 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 图1 生物界与非生物界的统一性和差异性 2. 组成细胞的元素 图2 组成细胞的元素的来源、分类依据及存在形式 （1）微量元素识记口诀：铁锰硼锌钼铜 → “铁猛碰新木桶” （2）组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在 表1 组成细胞的化合物及其组成元素、作用 化合物 组成元素 作用 无机化合物 水 略 略 无机盐 有机化合物 糖类 C、H、O （几丁质含N） 能源 脂质 脂肪、固醇 C、H、O 储能、结构 磷脂 C、H、O、P、（N） 结构 蛋白质 C、H、O、N（P、S等） 结构 核酸（DNA+RNA） C、H、O、N、P 遗传 3. 组成细胞的化合物 （1）鲜重最多的化合物：水 （2）鲜重最多的有机物：蛋白质 （3）干重最多的化合物：蛋白质 （4）干重最多的有机物：蛋白质 （5）鲜重最多的四种元素：O>C>H>N （6）干重最多的四种元素：C>O>N>H （7）活细胞中O的含量（指质量）最多，但H的数量最多。 特别提醒：不同生物细胞中各种化合物含量是有差别的，如小麦种子细胞中糖类含量较高，而花生种子细胞中脂肪含量较高。 判断：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（×） 二 细胞中的水 1. 水的生理功能 ① 细胞内良好的溶剂（物质必须溶于水中才能被细胞吸收利用。） ② 参与细胞内的许多化学反应（水是光合作用的原料，参与呼吸作用和许多有机物的合成和分解。） ③ 运输营养物质和代谢废物（水在生物体内流动，把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的代谢废物，运送到排泄器官或者直接排出体外。） ④ 提供液体环境（组织细胞必需浸润在组织液中，红细胞必须浸润在血液中，淋巴细胞必须浸润在淋巴液中。） 2. 水的特性 （1）水为什么能成为良好的溶剂？ ▶水是极性分子，带有正电荷或负电荷的物种都容易与水结合。 （2）为什么水在常温下具有流动性？ ▶氢键不稳定，易被破坏，也易形成，水中的氢键不断地断开，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体的状态。 （3）水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？ ▶由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。 3. 水在细胞中存在的形式 表2 细胞中自由水与结合水的定义和特点 自由水 结合水 定义 以游离的形式存在，可以自由流动 与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水 特点 易蒸发、不受束缚、可流动 不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性 4. 水与细胞代谢的关系 （1）晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后才能够萌发，据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？ ▶在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。 （2）① 越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量会发生什么变化？② 这表明自由水和结合水的比值与生物的抗逆性有什么关系？ ▶① 升高；② 一般情况下，自由水和结合水的比值越小，细胞抗逆性越强。 图3 a.温度对自由水与结合水转化的影响 b.自由水/结合水比值对细胞代谢与抗逆性的影响 5. 水在生产实际中的应用 表3 生活现象中自由水与结合水的作用及变化解释 生活中的现象 现象解释 种子在贮存时需将种子晒干 减少自由水含量，降低种子的代谢， 减少有机物消耗，延长种子寿命 种子萌发时，需要吸收水分 增加自由水含量，加快代谢速率 低温环境下减少花卉浇水，越冬作物减少灌溉 提高植物对低温的抗性 干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 种子晒干后，仍含有结合水， 用酒精灯加热会失去结合水 炒熟的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性 6. 水的吸收、产生、利用和调节 表4 自由水与结合水的功能及实例 分析角度 具体内容 吸收 水可用自由扩散、协助扩散（主）的方式跨膜运输 产生（主要和物质合成有关） ① 单糖合成多糖 ② ATP的合成 ③ 氨基酸的脱水缩合（核糖体） ④ DNA分子的复制、转录 ⑤ 有氧呼吸第三阶段（线粒体内膜） 调节 ① 气孔开闭：通过控制水的蒸腾来调节对水的吸收 ② 抗利尿激素：促进肾小管和集合管对水的重吸收 利用（主要和物质水解有关） ① 肝糖原的水解 ② ATP的水解 ③ DNA、RNA的水解 ④ 淀粉、蛋白质、脂肪的水解 ⑤ 有氧呼吸第二阶段（线粒体基质） ⑥ 光反应（类囊体薄膜，水的光解） 三 细胞中的无机盐 导入：将小麦种子和植物秸秆等点燃烧尽，最终都会得到一些灰白色的灰烬，这些灰烬是什么呢? ▶无机盐 → 人和动物体内也含有无机盐，仅鲜重占1%－1.5%。 1. 存在形式 （1）大多数无机盐以离子的形式存在 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。图4 一种叶绿素分子 血红素分子 （局部） （局部） （2）少数无机盐以化合物的形式存在[1] 人在剧烈运动时，会大量排汗，可能会引起肌肉抽搐。这是因为有大量的Ca2+随汗液排出，造成血钙过低；而血钙过高则出现肌无力。人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最后引起肌肉酸疼、无力等。 [2] 医生给病人输入药物时，常用生理盐水（质量分数为0.9%的氯化钠溶液），因为0.9%的NaCl溶液和细胞所处液体环境是等渗溶液。 牙齿、骨骼的组成成分是CaCO3，以化合物形式存在。 2. 无机盐的功能 ① 构成某些复杂化合物的重要成分（例如图5） ② 对维持生物体的正常生命活动有着重要的意义[1] ③ 调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态[2] ④ 维持细胞的酸碱平衡[3] [3] 缓冲物质：H2CO3/ NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4 表5 几种重要元素的功能与含量异常表现 元素 功能 含量异常 Mg2+ 叶绿素的组成成分 缺：叶片发黄，光合作用减弱 Fe2+ 血红蛋白的组成成分 缺：贫血 I- 甲状腺激素的组成成分 缺：呆小症、甲状腺肿大 Ca2+ 影响神经系统的兴奋性 缺：抽筋；高：肌无力 K+ 植物：促进糖类的合成、运输 动物：维持细胞内液的渗透压 缺：抗逆性减弱，内液渗透压下降 Na+ 动物：维持细胞外液的渗透压 缺：细胞外液渗透压下降 B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 缺：花而不实 3. 无机盐生理功能的验证 图5 无机盐生理功能的验证实验流程 思考：该实验是如何设计对照实验的？ ▶甲组、乙组的空白对照；甲组中实验前（无X）与实验后（有X）之间的自身对照。 注意：① 实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 ② 实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水做对照。 四 检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 1. 实验原理 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。 化学试剂 + 有机化合物 → 特定的颜色 → 淀粉遇碘变蓝 选材要求：颜色较浅，富含某种有机物的材料。 2. 还原糖的检测 → 具有还原性的糖 提示：a. 常见还原糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖 b. 常见非还原糖：蔗糖、淀粉 （1）试剂：斐林试剂 ① 甲液：0.1g/mL NaOH ② 乙液：0.05g/mL CuSO4 → 等量混合使用，现配现用。 （2）原理： （3）反应实质：还原糖将Cu(OH)2还原，生成砖红色的Cu2O （4）材料：苹果或梨（√）；草莓（×）；甜菜、甘蔗（×）；马铃薯（×） （5）显色反应：无色 → 蓝色 → 砖红色沉淀 3. 蛋白质的检测 （1）材料：豆浆、牛奶、稀释鸡蛋清等 （2）试剂：双缩脲试剂 A液：0.1g/mL的NaOH溶液 B液：0.01g/ mL的CuSO4溶液 （3）步骤：先向组织匀浆中加A液制造碱性环境，再加4滴B液，摇匀，观察颜色变化 （4）原理：在碱性条件下，蛋白质中的肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物 （5）现象：无色 → 紫色 表6 斐林试剂与双缩脲试剂的对比 斐林试剂 双缩脲试剂 试剂组成 甲液: 0.1g/mL NaOH 乙液: 0.05g/mL CuSO4 A液: 0.1g/mL NaOH B液: 0.01g/mL CuSO4 鉴定物质 可溶性还原糖 蛋白质 反应原理 Cu(OH)2被还原糖还原成Cu2O 砖红色沉淀。 蛋白质（肽键）在碱性条件下与Cu2+络合，生成紫色络合物。 使用方法 甲液和乙液混合均匀后方可使用，且现配现用 使用时先加A液1mL,摇匀； 再加B液4滴，摇匀 反应条件 需水浴加热 不需加热 显色情况 蓝色 → 砖红色沉淀 白色 → 紫色 5. 脂肪的鉴定 （1）选材：花生种子（富含脂肪且没有其他颜色干扰） （2）原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液 → 橘黄色 （3）步骤： 表7 脂肪鉴定的实验步骤 步骤 操作 1. 取材 花生种子（浸泡），将子叶切成薄片 2. 制片 ① 取最薄的切片，放在载玻片中央 ② 滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min） ③ 去浮色：加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液 ④ 制成临时装片：滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片 3. 观察 先低倍镜下找着色颗粒，再高倍镜观察 第 1 页 共 7 页 第2讲 细胞中的元素和化合物第 2 页 共 7 页 第2讲 细胞中的元素和化合物第 3 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $