新教材高考生物一轮复习第一单元组成细胞的分子第2讲细胞中的无机物糖类和脂质学案新人教版

PAGEPAGE15第2讲细胞中的无机物、糖类和脂质[课程导学]课标要求素养目标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，又是生命活动的主要能源物质。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。1.生命观念：(1)从结构和功能相适应这一视角解释细胞由多种多样的分子组成，这些分子是细胞执行各种生命活动的物质基础；(2)能从元素和分子水平举例说出细胞与无机自然界的区别与联系。2．科学思维：能运用归纳与概括、推理等方法说明分子与细胞的相互关系。3．科学探究：(1)进行检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质的实验活动，提高实践能力；(2)尝试进行植物必需化学元素的实验探究。考点一细胞中的元素、化合物和无机物1．细胞中的元素[提醒]生物体内的各种元素的种类和含量不一定相同(1)组成不同生物的化学元素的种类基本相同，但各种元素的含量相差较大。(2)同一生物体内的不同细胞中元素的含量也不相同。2．细胞中的化合物(1)细胞中的化合物的分类(2)正确区分鲜重、干重的元素和化合物的含量(以人体细胞为例)3．细胞中的无机物(1)细胞中的水①细胞中水的存在形式和功能②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【考点速览·诊断】(1)在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NOeq\o\al(－,3)[2018·全国卷Ⅰ，T3A](×)(2)风干种子中结合水与自由水的比值大[2018·全国卷Ⅱ，T4D](√)(3)细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素[2018·全国卷Ⅲ，T2B](√)(4)构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收[2016·全国卷Ⅱ，T4B](√)(5)细胞内结合水/自由水的值，种子萌发时比休眠时高[2015·山东卷，T4A](×)(6)在最基本生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式[2014·四川卷，T2A](√)【教材拾遗·拓展】1．[必修1P18概念检测T1(3)改编]不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性，对吗？提示：对。不同种类的细胞的组成元素和化合物种类基本相同，这体现了细胞的统一性；不同种类的细胞的组成元素和化合物含量往往有一定差异，这体现了细胞的多样性。2．(必修1P22“思考·讨论”T3)植物体缺P常表现为生长发育不正常，这说明什么？分析为什么植物体缺P会影响其生长发育。提示：植物体缺P常表现为生长发育不正常，这说明P对于生命活动必不可少。P是组成细胞膜和细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。1．细胞中的水2．无机盐的生理功能(1)实例(2)植物体内无机盐生理功能的实验验证①思路a．对照组植物＋完全培养液→正常生长。b．实验组②分析a．实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等相统一。b．实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。细胞中的元素和化合物生命观念1．(2021·河北唐山高三检测)科学家发现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”具有重要作用，下列叙述正确的是()A．“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是CB．“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是OC．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是HD．细胞中的能源物质的主要功能是供能解析：选C。细胞鲜重中质量百分比最高的元素是O，干重中质量百分比最高的元素是C，A、B错误；H2O是细胞鲜重中含量最多的化合物，而H2O中H原子数大于O原子数，因此，细胞鲜重中原子数量最多的元素是H，C正确；糖类和脂肪都是细胞中的能源物质，但是糖类的主要功能是氧化分解提供能量，而脂肪是储能物质，D错误。2．(2021·江西南昌高三期末)下表是组成人体细胞中的部分元素含量，下图是人体细胞中化合物含量的柱形图，下列说法正确的是()元素abc含量65%18%10%A．若表格表示元素占细胞鲜重的百分比含量，则表中含量最多的元素a是碳元素B．若图表示细胞鲜重化合物含量，则甲化合物是蛋白质C．若表格表示元素占细胞干重的百分比含量，则b是细胞中数量最多的元素D．若图表示细胞完全脱水后化合物含量，则甲化合物具有多样性解析：选D。细胞鲜重中元素含量前三位从多到少依次为氧、碳、氢，化合物含量前两位从多到少依次为水和蛋白质，故若表格表示元素占细胞鲜重的百分比含量，则表格中a为氧元素，若图表示细胞鲜重化合物含量，则甲为水，A、B错误；若表格表示元素占细胞干重的百分比含量，则b是氧元素，C错误；细胞完全脱水后蛋白质含量最多，蛋白质具有多样性，D正确。eq\a\vs4\al()判断元素与化合物的四个“明确”水和无机盐的功能生命观念、科学思维3．(2021·江苏适应性考试模考)水、无机盐等对于维持人体内环境稳态具有重要作用。下列叙述错误的是()A．呕吐、腹泻的病人，需及时补充葡萄糖盐水B．过量饮水导致细胞内液渗透压升高，需脱水治疗C．缺钙引起的肌肉抽搐，可通过增加户外活动、合理膳食得到改善D．铁摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，需适量补铁解析：选B。呕吐、腹泻的病人，体内水盐平衡失调，需及时补充葡萄糖盐水，以补充能源物质，同时可保持细胞正常的形态，A正确；过量饮水导致细胞外液渗透压降低，从而引起细胞内液渗透压降低，B错误；缺钙引起肌肉抽搐，通过增加户外活动、合理膳食可增加血液中的钙离子浓度，改善肌肉抽搐状况，C正确；铁参与血红蛋白的组成，摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，故需适量补铁，D正确。4．(不定项)设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照；以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述不正确的是()A．对照组是甲组、乙组实验后B．此实验的无关变量只是选一些相同的植物C．此实验如果是无土栽培，则实验前营养液要灭菌D．为防止外界影响，此实验需在黑暗密闭条件下进行解析：选ABD。该实验中对照组是甲组、乙组实验前；此实验的无关变量有选一些相同的植物、每组中的植物数量、培养条件等；此实验如果是无土栽培，则实验前营养液要灭菌；由于培养的是植物，故需在光照下进行。eq\a\vs4\al()实验中的对照(1)空白对照eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(对照组：植物＋完全培养液,实验组：植物＋缺X的完全培养液))(2)eq\a\vs4\al(自身,对照)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(对照组：缺X的完全培养液（加入无机盐X之前）,实验组：加入无机盐X后))◆事实概述性思维1．[2017·高考全国卷Ⅲ，T30(4)]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)。答案：水是根细胞的重要组成成分，水参与根细胞内的生化反应2．衰老的细胞自由水含量低，而癌细胞自由水含量相对高，由此说明自由水与细胞代谢的关系是______________________________________________。答案：自由水相对含量越高，细胞代谢越旺盛◆程序分析类思维3．[2020·高考全国卷Ⅰ，T30(2)]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)。答案：肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收4．当土壤含水量过高时，反而不利于植物的正常生长，可能的原因有_____________________________________________________(答出两点即可)。答案：植物根部因缺氧进行无氧呼吸，根部能量供应不足，影响物质运输；植物根部因无氧呼吸产生大量酒精而出现烂根现象(合理即可)5．增施有机肥有利于叶绿素分子合成的主要原因是__________________。答案：有机肥被微生物分解产生N、Mg等无机盐，有利于叶绿素的合成6．缺Fe会导致人体贫血，原因是_________________________________。答案：Fe是血红素的组成元素，缺铁会导致血红素含量减少，人体出现缺铁性贫血7．患急性肠胃炎的病人和大量出汗的人都需要补充水和适量的无机盐，原因是_______________________________________________________。答案：患急性肠胃炎的病人和大量出汗的人会排出过多的水分和无机盐，导致体内的水盐平衡和酸碱平衡失调，因此应补充水和适量的无机盐8．从物质循环的角度分析，农田生态系统中要不断施加氮肥的主要原因是___________________________________________________________________。答案：农田中的氮元素随农产品大量输出，需要不断地补充◆创新开放性思维9．为了探究长期高钾饮食是否会造成高钾血症，将血钾正常的志愿者随机分为两组，分别接受高钾饮食和正常饮食。该探究实验要考虑的无关变量有______________________________________________(至少写出三点)。答案：志愿者的年龄、性别、运动量、饮水量；血钾测量时间；高钾饮食组的给钾量等(合理即可)10．[2019·高考全国卷Ⅲ，T29(2)]农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NHeq\o\al(＋,4))和硝态氮(NOeq\o\al(－,3))。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)的吸收具有偏好性(NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。____________________________________________________________。答案：实验思路：配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源)，用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NHeq\o\al(＋,4)和NOeq\o\al(－,3)剩余量。预期结果和结论：若营养液中NOeq\o\al(－,3)剩余量小于NHeq\o\al(＋,4)剩余量，则说明作物甲偏好吸收NOeq\o\al(－,3)；若营养液中NHeq\o\al(＋,4)剩余量小于NOeq\o\al(－,3)剩余量，则说明作物甲偏好吸收NHeq\o\al(＋,4)考点二糖类、脂质的种类和作用1．细胞中的糖类(1)元素：由C、H、O构成。(2)种类和作用项目概念常见种类分布功能单糖不能水解的糖核糖、脱氧核糖动、植物细胞组成DNA、RNA的物质葡萄糖细胞的主要能源物质半乳糖主要在动物细胞果糖主要在植物细胞二糖水解后能够生成两分子单糖的糖蔗糖、麦芽糖植物细胞乳糖主要在动物细胞多糖水解后能够生成多分子单糖的糖淀粉植物细胞中的储能物质纤维素植物细胞植物细胞壁的主要成分糖原动物细胞动物细胞中的储能物质几丁质(壳多糖)甲壳类动物和昆虫的外骨骼中外骨骼的重要组成成分(3)多糖的水解产物淀粉、纤维素和糖原的水解产物都是葡萄糖。[提醒]区分糖的“水解”与“氧化分解”多糖和二糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的产物是葡萄糖；氧化分解的终产物是CO2和H2O，即糖参与有氧呼吸后的最终产物。2．细胞中脂质的种类和作用[提醒]区分脂肪、磷脂、固醇与脂质(1)脂肪是脂质中的一类物质，脂质除包括脂肪以外，还包括磷脂和固醇。(2)脂肪、固醇的元素组成只有C、H、O三种，磷脂的元素组成除C、H、O外，还含有N、P。磷脂是构成生物膜的主要成分，是脂质的一种。固醇则包括胆固醇、性激素和维生素D。3．糖和脂质的关系【考点速览·诊断】(1)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成[2017·海南卷，T5A](×)(2)人体大脑活动的能量主要来自脂肪的有氧氧化[2017·海南卷，T5B](×)(3)膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的[2016·全国卷Ⅲ，T1D](×)(4)维生素D和性激素不属于固醇类物质[2014·海南卷，T2B](×)(5)脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能少[2014·海南卷，T2C](×)(6)葡萄糖在线粒体中合成[2013·广东卷，T1A](×)【教材拾遗·拓展】1．(必修1P23“知识链接”改编)体外燃烧1g葡萄糖可释放约多少能量？在体内葡萄糖中的能量释放特点是什么？提示：体外燃烧1g葡萄糖可释放约16kJ的能量。体内葡萄糖中的能量释放特点是逐步释放。2．(必修1P26“思考·讨论”T4)说到脂肪，你可能会想到肥胖、高血压、心脏病，脂肪的摄入量与健康有怎样的关系呢？提示：当人类过多地摄入脂肪类食物又缺少运动时，就有可能导致肥胖、高血压。另外体内脂肪过多将增加内脏器官尤其是心脏的负担。糖类、脂肪的种类及功能生命观念1．(2021·湖南适应性考试)糖类是细胞的主要组成成分之一。下列叙述错误的是()A．植物细胞壁的主要成分纤维素是多糖B．糖原是人和动物细胞的储能物质C．麦芽糖、乳糖和核糖均是二糖D．葡萄糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀解析：选C。纤维素是多糖，是植物细胞壁的主要成分之一，A正确；糖原是多糖，是人和动物细胞的储能物质，B正确；麦芽糖、乳糖是二糖，核糖是单糖，C错误；葡萄糖是还原糖，能与斐林试剂在水浴加热条件下反应生成砖红色沉淀，D正确。2．(2021·福建永安高三月考)脂质包括脂肪、磷脂和固醇类，人的生命活动不可缺少。下列有关脂质的叙述，不正确的是()A．胆固醇和雌性激素属于固醇类脂质B．脂质在哺乳动物精子形成过程中具有重要作用C．脂质都能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色D．内质网是脂质合成的“车间”解析：选C。胆固醇和雌性激素属于固醇类物质，固醇属于脂质，A正确；脂质中的性激素有促进哺乳动物生殖细胞形成的作用，B正确；苏丹Ⅲ染液能将脂质中的脂肪染成橘黄色，C错误；内质网是脂质合成的“车间”，D正确。3．(不定项)(2020·新高考山东卷)棉花纤维由纤维细胞形成。蔗糖经膜蛋白SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累，在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成。研究人员用普通棉花品系培育了SUT表达水平高的品系F，检测两品系植株开花后纤维细胞中的蔗糖含量，结果如下图所示。下列说法正确的是()A．纤维素的基本组成单位是葡萄糖和果糖B．曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量C．15～18天曲线乙下降的主要原因是蔗糖被水解后参与纤维素的合成D．提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期延后解析：选BC。纤维素的基本组成单位是葡萄糖，A错误；品系F的纤维细胞SUT表达水平高，蔗糖经SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累，在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成，曲线甲纤维细胞中的蔗糖含量最先升高，之后降低，说明曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量，B正确；曲线乙表示普通棉花品系纤维细胞中的蔗糖含量，推测15～18天为纤维细胞的加厚期，此时期蔗糖被大量水解，所以15～18天曲线乙下降，C正确；由题图可知，品系F纤维细胞的加厚期在9～12天，普通棉花品系纤维细胞的加厚期在15～18天，提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期提前，D错误。糖类、脂质的转化及其与人体健康的关系科学思维、社会责任4．下图是人体内葡萄糖转化成脂肪的部分过程示意图。下列有关叙述错误的是()A．长期偏爱高糖膳食的人，图示过程会加强而导致体内脂肪积累B．细胞质基质中有催化过程①的酶，该过程会产生少量[H]和ATPC．酒精是过程②产生的二碳化合物之一D．在糖尿病患者体内，图示过程减弱，脂肪分解增加解析：选C。从图示过程可以看出，葡萄糖可以转化为脂肪，故长期摄入过量糖时，图示过程会加强；细胞呼吸第一阶段是在细胞质基质中完成的，其产物是丙酮酸、少量[H]和ATP，细胞质基质中有催化过程①的酶；图示表示葡萄糖转化为脂肪酸的过程，在此过程中糖代谢产生一种非常重要的二碳化合物，经复杂变化可以用于合成脂肪酸，而酒精是某些植物和酵母菌无氧呼吸的代谢产物；糖尿病病人葡萄糖氧化分解能力下降而细胞供能不足，故体内脂肪、蛋白质分解增加。5．(不定项)脂质与人体健康息息相关，下列叙述错误的是()A．分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲作用B．蛇毒中的磷脂酶因水解红细胞膜蛋白而导致溶血C．摄入过多的反式脂肪酸会增加动脉硬化的风险D．胆固醇既是动植物细胞膜的重要组成成分，又在人体内参与血液中脂质的运输解析：选BD。脂肪具有缓冲、减压的作用，A正确；蛇毒中的磷脂酶因水解红细胞膜磷脂双分子层而导致溶血，B错误；反式脂肪酸是一类对人体健康不利的脂肪酸，人摄入过多会增加动脉硬化的风险，C正确；动物细胞的细胞膜中含少量胆固醇，人体内的胆固醇还能参与血液中脂质的运输，D错误。◆程序分析类思维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：________________________________________________________________。答案：脂肪分子中氧的含量远少于糖类，而氢的含量却比糖类多，因此等质量的脂肪与糖类相比，脂肪氧化分解时消耗的O2多于产生的CO22．等质量的脂肪比糖类含能量多，脂肪却不是生物体利用的主要能源物质的原因：_______________________________________________(至少答出两点)。答案：脂肪不溶于水；脂肪氧化分解慢且消耗大量氧气；糖类在有氧和无氧时都能进行氧化分解3．膳食中要限制高胆固醇类食物的过量摄入的主要原因是__________________________________________________。答案：饮食中如果摄入过多的胆固醇，胆固醇会在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞危及生命4．肥胖的人患糖尿病等慢性疾病的风险增高。某人长期以淀粉类食物为主，摄入脂肪很少，但还是出现了肥胖，主要原因是_________________________。答案：糖类可以转化成脂肪储存在体内5．[2016·高考全国卷Ⅲ，T30(2)]在饥饿条件下，一段时间内人体血浆中葡萄糖和酮体浓度变化的趋势如下图所示。酮体是脂肪酸分解代谢的中间产物，其酸性较强。人在某些情况下不能进食时，需要注射葡萄糖溶液，据图分析，注射葡萄糖溶液除了可以满足能量需求外，还可以____________________________。答案：避免因酮体浓度升高而引起的内环境pH下降考点三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1．糖类的检测(1)原理：还原糖＋斐林试剂eq\o(→,\s\up9(水浴加热))砖红色沉淀。(2)检测步骤2．脂肪的检测(1)原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。(2)检测步骤3．蛋白质的检测(1)原理：蛋白质＋双缩脲试剂→紫色。(2)检测步骤[提醒](1)并不是所有的糖都是还原糖常见的单糖(葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等)、二糖中的麦芽糖、乳糖是还原糖；蔗糖、多糖(淀粉、糖原和纤维素)都不是还原糖。(2)不能忽略斐林试剂本身的颜色非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。(3)注意“斐”和“脲”字的书写“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“裴”，双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。(4)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——还原糖的检测，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唯一需要使用显微镜——脂肪的检测。③唯一使用酒精——脂肪的检测，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。1．(2021·河北省选择性考试模考)某农场技术员对作物种子发育过程中有机物积累及转化进行动态监测。关于检测方法及出现结果的叙述，错误的是()A．嫩大豆种子切片→苏丹Ⅲ染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒B．嫩小麦籽粒加水研磨→离心取上清液→加碘液→观察被染成深蓝色的淀粉C．嫩花生种子加水研磨→加双缩脲试剂→依据紫色反应检测蛋白质D．嫩甜玉米籽粒加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂并水浴加热→观察砖红色沉淀检测还原糖答案：B2．(2020·高考江苏卷)生物学实验常呈现“五颜六色”的变化。下列实验中溶液颜色变化的叙述正确的是()A．在新鲜的梨汁中加入斐林试剂，混匀后在加热条件下由无色变成砖红色B．在厌氧发酵的果汁中加入酸性重铬酸钾溶液，混匀后由蓝色变成灰绿色C．在DNA溶液中加入二苯胺试剂，混匀后在沸水浴条件下逐渐变成蓝色D．在氨基酸溶