2027届高三生物一轮复习讲义：组成细胞的元素和无机物

该高中生物学讲义围绕组成细胞的元素和无机物高考核心考点，按元素（统一性与差异性、分类及含量）、水（存在形式、功能及与代谢关系）、无机盐（存在形式与功能）的逻辑层次展开，通过考点梳理、表格对比、生活应用实例及真题训练，帮助学生系统构建知识网络，突破高频难点。 讲义突出生命观念与科学思维培养，如水的自由水与结合水表格对比强化结构与功能观，结合Mg²⁺构成叶绿素等实例深化元素功能理解。设置基础选择与综合填空分层练习，配合技巧归纳和真题解析，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供清晰框架。

生物学 （1）组成细胞的元素和无机物 组成细胞的 元素和无机物 元素 无机盐 水 作用、特性元素 作用 种类 存在形式：离子 在细胞中的存在形式元素 作用元素 自由水元素 结合水元素 存在形式与作用的联系 考点一：组成细胞的元素和化合物 1.生物界和非生物界的统一性和差异性 （1）统一性：组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素是细胞所特有的 （2）差异性：细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同 2.组成细胞的元素 （1）种类：细胞中常见的化学元素有20多种 （2）分类 （3）含量 ①占细胞鲜重前四位的化学元素：O>C>H>N ②占细胞干重前四位的化学元素：C>O>N>H 3.组成细胞的化合物 （1）种类 无机化合物：水和无机盐 有机化合物：蛋白质、脂质、糖类和核酸 （2）含量 ①占细胞鲜重最多的化合物是水 ②占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质 ③占细胞干重最多的化合物是蛋白质 考点二：细胞中的水 1.水的含量 （1）在构成细胞的各种化学成分中，水一般占60%～95% （2）生物种类不同，含水量不同 （3）生物体在不同的生长发育期，含水量不同 2.水的特性 （1）水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合，因此，水是良好的溶剂 （2）水分子之间形成氢键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水保持液体状态，具有流动性 （3）氢键的存在使水具有较高的比热容，使水的温度相对不易发生改变 3.水的存在形式和功能 存在形式 自由水 结合水 概念 细胞中以游离的形式存在的水 细胞中与其他物质相结合的水 含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5% 功能 ①细胞内的良好溶剂； ②参与细胞内的生物化学反应； ③为细胞提供液体环境； ④运送营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成成分 4.自由水与结合水的关系 自由水和结合水在一定条件下可相互转化 5.自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系 自由水/结合水比值高，代谢旺盛，但抗逆性差 自由水/结合水比值低，代谢缓慢，但抗逆性强 6.水在实际生活中的应用 生活中的现象 对此现象的解释 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， 延长种子寿命 干种子用水浸泡后仍能萌发 失去自由水的种子仍保持其生理活性 低温环境下减少花卉浇水 提高花卉对低温的抗性 鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻 自由水散失，代谢减弱 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 三、细胞中的无机盐 1. 含量：占细胞鲜重的1%～1.5% 2. 存在形式：大多数以离子形式存在 （1）阳离子主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等 （2）阴离子主要有 Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等 3. 功能 （1）某些重要化合物的组成成分，如Mg2+是构成叶绿素的主要成分 （2）维持细胞和生物体的生命活动，具有重要作用，如哺乳动物的血液中Ca2+含量降低，会出现抽搐现象等 （3）维持细胞的酸碱平衡 ※无机盐存在形式及作用的两点归纳： （1）无机盐并不都以离子的形式存在，如骨骼中的钙以CaCO3的形式存在 （2）无机盐在细胞内含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺失和过多都可能影响生命活动 4. 无机盐参与构成的常见化合物 （1）N：蛋白质、叶绿素、核苷酸等 （2）P：核苷酸、磷脂等 （3）S：含硫氨基酸的组成成分（蛋白质的特征元素） （4）Mg：叶绿素 （5）Fe：动物血红素 （6）I：甲状腺激素 · 技能提升 考点一：组成细胞的元素和化合物 1. 根据元素组成及化合物的功能推断化合物的种类 2. 根据元素组成及化合物的功能推断化合物的种类 考点二：细胞中的水 1.细胞中自由水与结合水的比值越大，表明细胞中自由水含量越多，细胞代谢越旺盛；细胞中自由水与结合水的比值越小，表明细胞中结合水含量越少，细胞抗逆性就越小 2.种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量 3.种子贮存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长贮存时间 【技巧归纳】 · 明确题目类型：判断是考查元素的种类、含量、作用，还是无机物（水、无机盐）的功能、存在形式等方面的题目。例如，若题目中提到 “植物出现叶片发黄，可能缺乏哪种元素”，这就是考查元素的作用；若问 “细胞中含量最多的化合物是什么”，则是考查无机物的含量。 · 抓住关键信息：注意题目中给出的限定词，如 “主要”“大量”“微量”“根本原因”等。比如，“组成细胞的大量元素有哪些”，这里的 “大量元素” 就是关键信息，答题时就不能把微量元素答进去。 版权所有©正确教育 侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 1.生命是物质的，不同物质在细胞内发挥着不同的功能。下列关于物质功能的叙述错误的是( ) A.水具有溶解、运输营养物质的功能 B.无机盐具有维持细胞内外渗透压的功能 C.油脂具有调节细胞代谢活动的功能 D.某些蛋白质具有催化代谢反应的功能 答案：C 解析：A、水具有溶解、运输营养物质的功能：自由水是细胞内良好溶剂，能溶解营养物质与代谢废物，同时参与营养物质、代谢废物的运输，是细胞内重要的溶剂与运输介质，A正确； B、无机盐具有维持细胞内外渗透压的功能：无机盐离子（如Na+、Cl-、K+）参与细胞内外渗透压调节，维持细胞正常形态与生理功能，B正确； C、油脂具有调节细胞代谢活动的功能：油脂是细胞内良好的储能物质，同时具有保温、缓冲减压作用，不具备调节细胞代谢的功能，调节细胞代谢的是激素、酶等物质，C错误； D、某些蛋白质具有催化代谢反应的功能：绝大多数酶的化学本质是蛋白质，酶能降低化学反应活化能，催化细胞内多种代谢反应，D正确。 故选C。 2.鸡蛋既是人们餐桌上富有营养的食品，又可用于提取绿色天然的酶制剂。鸡蛋清中含有溶菌酶，有很大的开发应用价值。下列叙述错误的是( ) A.溶菌酶破坏细菌细胞壁后，细菌因失去细胞壁的保护，渗透吸水裂解 B.蛋黄中有机物的种类高于蛋清 C.新鲜鸡蛋可用于提取和生产溶菌酶制剂 D.煮熟的鸡蛋因蛋白质水解而无法发育成小鸡 答案：D 解析：溶菌酶能破坏细菌细胞壁的肽聚糖结构，使细菌失去细胞壁的保护，在外界溶液中渗透吸水裂解，A正确；蛋黄中含有丰富的脂肪、蛋白质、胆固醇等有机物，有机物的种类和含量高于蛋清，B正确；新鲜鸡蛋的蛋清中含有活性的溶菌酶，可用于提取和生产溶菌酶制剂，C正确；煮熟的鸡蛋因高温导致蛋白质变性，而非水解，且鸡蛋是未受精的卵，本身无法发育成小鸡，D错误。 3.农谚有云：春雨贵如油。雨水润泽，草木生长，适宜的降水对农作物的生长很重要。下列有关水与生物生长的叙述，不正确的是( ) A.细胞中的水大多以自由水形式存在，自由水比例增加，代谢变旺盛 B.细胞中的水作为反应物参与肽链合成、呼吸作用等 C.水可以通过自由扩散或协助扩散的方式进出植物根毛细胞 D.干旱胁迫下植物气孔会关闭从而影响光合作用制造有机物的过程 答案：B 解析：细胞中的水大多以自由水形式存在，一般情况下，细胞中自由水的比例越大，细胞代谢越旺盛，A正确；在肽链合成过程中水不作为反应物，B错误；水可以通过自由扩散的方式进出细胞，也可以借助水通道蛋白以协助扩散的方式进出细胞，C正确；干旱胁迫下植物气孔会关闭，以减少蒸腾作用散失的水，气孔关闭影响了植物对环境中CO2的吸收，影响光合作用的进行，从而减弱了有机物的合成，D正确。 4.人在困倦时体内会产生一定量的腺苷，其与神经细胞膜上的受体结合使人产生睡意。“酱香拿铁”是一款含酒精的咖啡类饮料，其含有的腺苷类似物——咖啡因，可起到提神的作用；酒精会使抗利尿激素释放减少、中枢神经系统的活动受到抑制。下列叙述正确的是( ) A.腺苷是由腺嘌呤和脱氧核糖连接组成的化合物 B.咖啡因不与腺苷竞争神经细胞膜上的受体 C.过量饮用“酱香拿铁”会抑制脑干的语言中枢，使人语无伦次 D.过多摄入“酱香拿铁”可导致人体出现尿量增多，容易口渴的现象 答案：D 解析：A.腺苷由腺嘌呤和核糖组成，A错误； B.咖啡因作为腺苷类似物，会与腺苷竞争神经细胞膜上的受体，从而阻断睡意产生，B错误； C.语言中枢位于大脑皮层，而非脑干，过量酒精主要抑制大脑皮层功能，C错误； D.酒精抑制抗利尿激素释放，导致肾小管重吸收水分减少，尿量增加；同时细胞外液渗透压升高引发口渴，D正确。 故选D。 5.动物细胞内的Fe2+积累过多时，会与H2O2反应生成活性氧(ROS)和Fe3+细胞中的脂质在Fe3+和ROS的作用下，形成脂质氢过氧化物(LOOH)。LOOH可以进一步分解产生更多的自由基，导致细胞膜等生物膜结构遭到破坏，引发细胞铁死亡。下列相关叙述正确的是( ) A.Fe2+直接参与细胞中甲状腺激素的合成 B.组成动物细胞膜的脂质主要包括磷脂和脂肪 C.铁死亡是一种由基因控制的程序性死亡 D.促进细胞中含铁蛋白的表达可缓解铁死亡 答案：D 解析：A、甲状腺激素的合成需要碘元素参与，Fe2+不直接参与甲状腺激素的合成，Fe2+是血红蛋白的组成成分，A错误； B、动物细胞膜的主要脂质为磷脂，胆固醇也是动物细胞膜的重要脂质成分，脂肪是细胞内良好的储能物质，不参与细胞膜构成，B错误； C、铁死亡是由Fe2+、活性氧等引发的细胞死亡，不属于由基因控制的程序性死亡，细胞凋亡才是基因控制的程序性死亡，C错误； D、促进细胞中含铁蛋白的表达，可结合细胞内多余的Fe2+，降低Fe2+浓度，减少活性氧和脂质氢过氧化物的生成，缓解铁死亡，D正确。 故选D。 6.头发的形成与毛囊有关。毛囊干细胞可以分裂分化成毛母细胞，毛母细胞停止分裂后分泌“角蛋白”，这种蛋白质逐渐纤维化最终形成头发，“角蛋白”中二硫键的密度与分布决定头发的特性。相关叙述错误的是( ) A.“角蛋白”包含C、H、O、N、S等元素 B.头发的卷直与“角蛋白”的空间结构有关 C.放疗后大量脱发是毛囊干细胞基因突变导致 D.老年人头发变白是由酪氨酸酶活性降低导致 答案：C 解析：A、角蛋白属于蛋白质，蛋白质的基本组成元素为C、H、O、N，题干明确指出角蛋白含有二硫键，二硫键由S元素参与形成，因此角蛋白包含C、H、O、N、S等元素，A正确； B、蛋白质的空间结构决定其功能与特性，头发的卷直与角蛋白中二硫键的密度、分布相关，本质是角蛋白的空间结构不同，B正确； C、放疗通过射线损伤毛囊干细胞的DNA，抑制其分裂分化，导致毛母细胞生成减少，进而大量脱发，并非毛囊干细胞基因突变导致，C错误； D、老年人头发变白的原因是毛囊中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，D正确。 故选C。 7.我国农学家贾思勰所著《齐民要术》记载：“凡五谷种子，浥郁则不生，生者亦寻死。”意思是种子如果受潮发霉就不会发芽，即使发芽也会很快死亡。下列叙述错误的是( ) A.农业生产中，种子储藏需要干燥的环境 B.种子受潮导致细胞内结合水比例升高，自由水比例降低，细胞代谢减弱 C.霉菌在种子上大量繁殖，消耗了种子的营养物质，不利于种子正常萌发 D.发霉过程中，微生物代谢产生的有害物质可能抑制种子萌发相关酶的活性 答案：B 解析：A.种子储藏需要干燥环境，以减少自由水含量，降低细胞呼吸速率，减少有机物消耗，A正确； B.种子受潮时，自由水比例应升高而非降低，结合水比例下降，此时细胞代谢应增强而非减弱。但若种子发霉死亡，代谢停止，但选项描述的水分变化方向错误，B错误； C.霉菌繁殖会消耗种子储存的有机物，导致种子缺乏萌发所需营养，C正确； D.霉菌代谢产物（如毒素）可能破坏种子细胞结构或抑制酶活性，阻碍萌发，D正确； 故选B。 8.世界卫生组织倡导母乳喂养。在婴儿6个月内，母乳可以提供所需的全部营养，其中部分蛋白质还可为婴儿提供被动免疫保护。下列说法不正确的是( ) A.蛋白质空间结构的形成与肽链上不同氨基酸之间形成氢键有关 B.当母乳不足而辅食中又没有补充足够蛋白质时会导致婴儿血浆渗透压降低 C.有免疫能力的蛋白质在肠黏膜细胞膜上蛋白质参与下保留生物活性进入婴儿体内 D.蛋白质彻底水解后的产物可与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 答案：D 解析：A、蛋白质的空间结构与肽链的盘曲、折叠方式有关，而肽链上不同氨基酸之间形成的氢键、二硫键等化学键，是维持和形成蛋白质空间结构的重要作用力，该表述符合高中生物蛋白质结构相关知识点，A正确； B、血浆渗透压主要与无机盐、蛋白质的含量有关，当母乳不足且辅食未补充足够蛋白质时，婴儿血浆中蛋白质含量下降，会直接导致血浆渗透压降低，该表述符合内环境稳态相关知识点，B正确； C、母乳中有免疫能力的蛋白质（如抗体）属于大分子物质，可在肠黏膜细胞膜上载体蛋白等参与下，通过胞吞方式进入婴儿体内，且能保留生物活性发挥被动免疫作用，该表述符合物质跨膜运输与免疫相关知识点，C正确； D、蛋白质彻底水解后的产物是氨基酸，双缩脲试剂检测蛋白质的原理是与肽键发生紫色反应，氨基酸无肽键，不能与双缩脲试剂产生紫色反应，该表述违背蛋白质检测相关知识点，D错误。 故选D。 9.香菇有“山珍之王”的美誉，不仅味道鲜美，还富含多种生物活性物质。它含有多种多糖、蛋白质、脂质，以及Zn、Cu等多种微量元素。下列叙述错误的是( ) A.香菇细胞中Zn、Cu元素主要以离子形式存在 B.多糖、核酸、蛋白质和脂质都是以碳链为基本骨架的生物大分子 C.鲜香菇细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质 D.香菇在烘干过程中，细胞中失去的水主要是自由水 答案：B 解析：A、香菇细胞中的Zn、Cu属于微量元素，在细胞中主要以离子形式存在，少数以化合物形式存在，符合细胞中无机盐的存在形式特点，A正确； B、生物大分子以碳链为基本骨架，多糖、蛋白质、核酸属于生物大分子，脂质中的脂肪、磷脂等不属于生物大分子，该选项混淆了脂质与生物大分子的范畴，B错误； C、鲜细胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质，这是细胞中化合物含量的基本规律，C正确； D、烘干过程中，细胞失去的是可以自由流动、容易散失的自由水，结合水是细胞结构的重要组成成分，烘干不会失去结合水，D正确。 故选B。 10.某研究团队为探究低钾胁迫对芝麻苗期光合作用的影响，以低钾敏感型芝麻为材料，设置低钾和适钾两组实验处理，测定了净光合速率、气孔导度以及叶肉细胞中蔗糖和淀粉的含量，为制定高效栽培措施提供理论基础。 回答下列问题： (1)研究表明，钾能促进叶绿素合成，叶绿素主要吸收可见光中____________光。芝麻幼苗遭遇低钾胁迫时，由于储存在____________的K+释放进入细胞溶胶，使细胞溶胶中K+浓度在短时间内能够维持稳定。长期低钾胁迫会对芝麻幼苗生长造成严重影响。 (2)在光、低CO2浓度等信号刺激下，保卫细胞吸收K+，导致细胞渗透压____________，保卫细胞吸水膨胀，气孔开放。由此推测，脱落酸含量上升对气孔导度的影响可能与保卫细胞的K+____________(填“外流”或“内流”)有关。低钾胁迫下，低钾组芝麻叶片气孔导度下降，不利于叶肉细胞获得充足的____________，使其净光合速率低于适钾组。 (3)光合产物三碳糖分别在____________(填具体场所)中转变为蔗糖和淀粉。低钾胁迫下，低钾组叶片中蔗糖输出受阻，叶肉细胞中蔗糖含量____________。低钾组叶肉细胞中淀粉含量明显高于适钾组，其原因可能是__________________________________。 (4)施加钾肥可提高芝麻产量，请对施肥方案提出合理建议。_________________________________________________________________________________(写出2点即可)。 答案：(1)红光和蓝紫；液泡 (2)升高；外流；二氧化碳 (3)细胞溶胶(细胞质基质)和叶绿体基质；升高；蔗糖输出受阻，叶肉细胞中多余的光合产物转化为淀粉储存，导致淀粉积累 (4)根据土壤钾含量适量施肥，避免施肥不足或过量；芝麻苗期适当补充钾肥(或钾肥与氮磷肥、有机肥配合施用) 解析：(1)叶绿素主要吸收可见光中的红光和蓝紫光；植物细胞中，液泡是储存K+等无机盐的重要场所，低钾胁迫时液泡中的K+释放到细胞溶胶，维持细胞溶胶K+浓度稳定。 (2)保卫细胞吸收K+，细胞内溶质增多，渗透压升高，细胞吸水膨胀，气孔开放；脱落酸使气孔关闭，与保卫细胞K+外流有关；气孔导度下降，CO2进入叶肉细胞的量减少，暗反应速率降低，净光合速率下降。 (3)三碳糖在细胞溶胶中转变为蔗糖，在叶绿体基质中转变为淀粉；低钾胁迫下蔗糖输出受阻，叶肉细胞中蔗糖含量升高；蔗糖输出受阻，多余光合产物转化为淀粉储存，导致淀粉含量显著高于适钾组。 (4)施肥建议：根据土壤钾含量适量施肥，避免不足或过量；芝麻苗期适当补充钾肥；钾肥与氮磷肥、有机肥配合施用，提高肥料利用率。 学科网（北京）股份有限公司 $