新高考一轮复习人教版组成细胞的元素及无机化合物教案

第二讲组成细胞的元素及无机化合物素能目标★备考明确考点一组成细胞的元素和化合物1．细胞中的元素(1)元素的来源、分类和存在形式(2)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系2．细胞中的化合物【基础小题】1．判断正误(1)Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素。(×)(2)因为O是活细胞中含量最多的元素，所以O是最基本的元素。(×)(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)在人体活细胞中氢原子的数目最多。(√)(5)在占干重百分比中，因为脂质中脂肪是储能物质，所以脂质最多。(×)(6)生物界和非生物界中元素的种类和含量都相同。(×)2．热图导析：下图表示组成细胞的主要元素或化合物的示意图，请据图回答有关问题。(1)若图1表示组成人体活细胞的元素含量比例，则甲～丁依次是O、C、H、N，但占人体细胞干重百分比最高的元素是图1中的eq\a\vs4\al(乙)，其原因是人体细胞鲜重含量最多的化合物是H2O，而干重含量最多的化合物是蛋白质。(2)若图2表示细胞干重中化合物的含量，则②为蛋白质，其标志性元素是图1中的eq\a\vs4\al(丁)(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)，若按鲜重计②应为eq\a\vs4\al(水)。(3)图1所示元素在非生物界中一定能(填“一定能”“一定不能”或“不一定能”)找到，这说明生物界和非生物界具有统一性。(4)C、H、N三种元素在人体的化学成分中，质量分数共占73%左右(占细胞干重的百分比)，而在岩石圈的化学成分中，质量分数不到1%，这一事实说明生物界与非生物界具有差异性。1．归纳概括常见有机化合物的元素组成2．演绎推理组成细胞元素与化合物的相关内容(1)根据特征元素推断化合物的种类(2)根据代谢产物推断化合物的元素组成代谢产物化合物元素组成实例CO2和H2O→C、H、O糖类、脂肪CO2、H2O和尿素→C、H、O、N蛋白质(3)根据化合物中元素含量推断氧化分解时放能多少eq\x(\a\al(含氢量：,脂肪>糖类))⇒eq\x(等质量的脂肪彻底氧化分解时释放能量、消耗O2量都多于糖类)【典题例证】(2020·烟台模拟)如图表示部分化合物的元素组成，其中①②③④表示元素。下列相关叙述中，正确的是()A．图中①②③④分别为Fe、P、Mg、IB．细胞核中的遗传物质主要为DNAC．人体缺③会出现酸中毒D．甲状腺激素的化学本质是蛋白质，因此不可以口服[解析]叶绿素、血红素和甲状腺激素的特征元素分别为Mg、Fe和I，图中①②③④分别为Mg、P、Fe、I，A错误；有细胞结构的生物的遗传物质就是DNA，而不是主要为DNA，B错误；人体缺Fe会导致血液中血红素少，进而携带氧气少，细胞因缺氧会进行无氧呼吸产生大量乳酸，乳酸积累会使机体出现酸中毒，C正确；甲状腺激素的化学本质是氨基酸衍生物，可以口服，D错误。[答案]Ceq\a\vs4\al([规律方法])判断元素与化合物的四个“明确”【对点落实】(2020·临川区一模)下列关于几种元素与光合作用关系的叙述，正确的是()A．氮元素是叶绿素的组成元素之一，没有氮元素，植物就不能进行光合作用B．磷元素是构成ATP的必需元素，光合作用光反应和暗反应过程均有ATP合成C．氧元素是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物中的氧元素来自水D．碳元素是组成糖类的基本元素，光合作用中碳元素从CO2开始直接经C5形成糖类解析：选A氮元素是叶绿素的组成元素之一，没有氮元素，植物就不能合成叶绿素，不能进行光合作用，A正确；磷元素是构成ATP的必需元素，光合作用光反应中有ATP的合成，暗反应中有ATP的水解，B错误；光合作用制造的有机物中的氧元素来自二氧化碳，C错误；碳元素是组成糖类的基本元素，光合作用中碳元素从CO2开始依次经过：CO2固定：CO2＋C5→2C3，C3的还原：2C3→(CH2O)＋C5，形成糖类等有机物，D错误。考点二细胞中的水和无机盐1．细胞中水的含量、存在形式和功能(1)写出A、B、C、D所反映的以上两种水的功能：A．组成细胞结构。B．提供细胞生活的液体环境。C．作为反应物，参与反应。D．有利于物质运输。(2)判断在不同情况下细胞含水量的高低(填“>”或“<”)：①生物种类：水生生物含水量>陆生生物含水量。②生长发育阶段：幼儿>成年；幼嫩部分>成熟部分。③组织器官种类与代谢程度：牙齿<骨骼<血液。2．细胞中的无机盐的存在形式和功能【基础小题】1．判断正误(1)生物体内的水就是细胞内的水。(×)(2)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。(×)(3)Mg参与构成叶绿体中的各种色素。(×)(4)水影响光合作用强度的主要原因是水影响气孔的开闭。(√)(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。(×)(6)同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同。(×)2．教材拾遗(1)从水分子的结构角度分析，水是细胞内良好的溶剂的原因是水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合；水分子具有流动性的原因是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。(2)Na＋、K＋对细胞内外渗透压大小所起的作用一样吗？为什么？提示：不一样。Na＋主要维持细胞外液的渗透压，K＋主要维持细胞内液的渗透压。(3)对于患急性肠炎的病人，治疗时经常需要输入生理盐水，这是为什么？提示：患急性肠炎的病人因腹泻而丢失水的同时也丢失了大量的无机盐，为了维持体内水盐平衡，需要补充生理盐水。3．热图导析：如下是一种叶绿素和血红素的局部分子结构简图。(1)绿色植物长期缺Mg会导致叶子变黄，其原因是什么？提示：Mg是叶绿素的组成成分，缺Mg会导致叶绿素无法合成，而类胡萝卜素不含Mg，叶子显出类胡萝卜素的颜色，即黄色。(2)人长期缺Fe会导致贫血，请分析原因。提示：Fe是血红素的组成成分，缺Fe会导致血红蛋白无法合成。(3)请据资料说明无机盐的功能。提示：某些化合物的重要组成成分。【典例导引】(2020·江苏高考)下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是()A．自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应B．结合水是细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中C．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成D．无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用[解析]自由水是生化反应的介质，也能作为反应物直接参与生化反应，A错误；结合水是细胞结构的重要组成成分，植物成熟细胞中的自由水主要存在于液泡中，B错误；无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，也能参与有机物的合成，如Fe2＋是合成血红蛋白分子必需的无机盐离子，C错误；无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用，D正确。[答案]D【科学思维——归纳概括融会贯通】1.理清自由水与结合水比值和细胞代谢的关系(1)关系自由水/结合水eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(比值大⇒|代谢旺盛，但抗逆性差,比值小⇒\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(代谢强度降低，但抗寒、,抗旱、抗热等抗逆性强))))(2)实例：衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。2．归纳总结细胞中水的产生和利用产生水利用水①有氧呼吸第三阶段②氨基酸脱水缩合③多糖的合成④DNA的复制与转录⑤ADP形成ATP①多糖、蛋白质、脂肪、核酸的分解(水解)②光反应中水的分解③有氧呼吸第二阶段中水的利用④ATP的水解3．归纳整合常考无机盐功能【对点落实】1．(2020·吉林二模)地球上的淡水资源中，冰川、冰盖占77.2%，地下水占22.4%，而人类可以利用的水不到1%，所以我们要爱惜水资源。以下关于水的分析错误的是()A．禁止围湖造田是保护水资源的重要措施之一B．叶绿体、核糖体、线粒体都有水的产生C．冬季，植物体内结合水含量相对增多，抗寒能力提高D．晒干的种子烘烤过程中，试管壁上出现的水珠来自种子内部的自由水解析：选D禁止围湖造田有利于保护水资源，A正确；叶绿体、核糖体、线粒体中均可以进行大分子的合成，故都有水的产生，B正确；冬季，植物体内结合水含量相对增多，结合水不易结冰，抗寒能力提高，C正确；晒干的种子烘烤过程中，试管壁上出现的水珠来自种子内部的结合水，D错误。2．(2020·武汉模拟)碳酸酐酶由一条卷曲的多肽链和一个锌离子构成，是红细胞内一种重要的蛋白质，在CO2的运输中具有重要意义。在人体组织中，该酶催化CO2与水结合生成H2CO3，H2CO3解离为HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，从红细胞运出。在肺部，该酶催化反应向相反方向进行(如下所示)。CO2＋H2OH2CO3HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H＋下列相关叙述错误的是()A．碳酸酐酶催化的反应速率受到CO2的扩散速率限制B．碳酸酐酶对维持血浆和细胞中的酸碱平衡有作用C．碳酸酐酶可催化上述反应朝不同方向进行，因此不具有高效性D．锌离子参与酶的组成，说明无机盐离子对于维持生命活动有重要作用解析：选C酶催化的化学反应速率受反应物浓度的影响，A正确；分析题意可知：在人体组织中，碳酸酐酶催化CO2与水结合生成H2CO3，H2CO3解离为HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，从红细胞运出，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))可以参与细胞外液中酸碱平衡的维持，B正确；酶的高效性指的是：与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，与酶促反应方向无关，正是由于酶具有高效性，才使得二氧化碳及时从组织细胞运到血浆，最后从肺泡排出体外，C错误；碳酸酐酶由一条卷曲的多肽链和一个锌离子构成，没有锌离子参与，碳酸酐酶无法正常发挥作用，说明无机盐离子对于维持生命活动有重要作用，D正确。【科学思维——领悟方法提升能力】对照法探究植物生长必需的无机盐1．实验目的：探究无机盐X是否是植物生长发育所必需的。2．设计思路(以Fe为例)3．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培养液))(2)自身对照eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(对照组：缺X培养液（加入无机盐,X之前）,实验组：加入无机盐X后))4．有关实验的三点说明(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。【对点落实】3．(2020·黄山一模)矿质元素在植物的生长发育过程中起重要作用，其中有的元素可以在植物体内转移被再次利用，而有的元素则不可以。植物生长过程中缺镁和缺铁都会导致叶片发黄，为研究缺镁和缺铁对植物生长影响的差异，某同学设计如下实验：取3株生长健壮、发育状况一致的大豆植株，随机均等分成甲、乙、丙三组，且用符合实验要求的容器进行培养。甲组盛有含除镁以外的各种必需元素的营养液，乙组盛有含除铁以外的各种必需元素的营养液，丙组盛有含各种必需元素的营养液，将三组植株置于相同且适宜的条件下培养，并对溶液通气。一段时间后甲组的大豆植株底部叶片先开始发黄，乙组的大豆植株顶部叶片先开始发黄，而丙组未出现叶片发黄现象。(1)缺镁和缺铁都会导致叶片发黄是因为缺镁和缺铁都会影响________的合成。该实验设计存在一处明显问题，指出并纠正：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若停止对溶液通气，则一段时间后会出现烂根现象，分析其原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)植株底部叶片是生长代谢较弱的成熟或衰老的叶片，需要镁、铁等必需元素的量较少，而顶部叶片是生长代谢旺盛的幼叶，需要镁、铁等必需元素的量较多。据此分析甲组植株底部叶片先开始发黄，而乙组植株顶部叶片先开始发黄的原因：__________________________________________________________________________________________________。解析：(1)叶片发黄说明叶肉细胞中叶绿素含量减少，因此缺镁和缺铁都会导致叶片发黄是因为缺镁和缺铁都会影响叶绿素合成；由题意知，题干给出的实验植株一共是3株，每组一株，数量少，容易因偶然因素而使实验出现误差。正确的方法是多取几株生长健壮、发育状况一致的大豆植株，随机均分为三组。(2)停止对溶液通气，溶液缺乏氧气，根细胞进行无氧呼吸，产生酒精，对根细胞有毒害作用，会出现烂根现象。(3)甲组实验的培养液中缺失Mg元素，镁在植物体内可以由老叶转移到幼叶，属于可再被利用的元素，因此甲组植株底部叶片先开始发黄，乙组缺Fe，Fe是不能再被利用的元素，不能从老叶转移到新叶，因此乙组植株顶部叶片先开始发黄。答案：(1)叶绿素每组只取一株大豆植株，数量太少，容易由于偶然因素而使实验出现误差。应该多取几株生长健壮、发育状况一致的大豆植株，随机均分为三组(2)溶液缺乏氧气，根细胞进行无氧呼吸，产生酒精，对根细胞有毒害作用(3)Mg是能再被利用的元素，在植物体内可以由老叶转移到幼叶，Fe是不能再被利用的元素，不能从老叶转移到新叶考点三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1．还原糖的检测2．脂肪的检测(1)检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。(2)检测步骤3．蛋白质的检测1．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。若不加热，则无砖红色沉淀出现。(2)唯一需要显微镜——脂肪颗粒的观察。(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。3．实验成功的4个关键点(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反应。(2)脂肪检测的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。(3)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。(4)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。【典题例证】(2020·浙江选考改编)为检测生物组织中的还原糖，制备了某苹果的两种提取液：①浅红色混浊的匀浆；②浅黄色澄清的匀浆。下列叙述正确的是()A．提取液②加入斐林试剂并加热产生砖红色沉淀，说明②中含有还原糖B．与提取液②相比，①更适合用于检测苹果中的还原糖C．提取液中含有淀粉、少量的麦芽糖和蔗糖等还原糖D．检测还原糖时，先加入双缩脲试剂A液再加入B液[解析]提取液②是浅黄色澄清的匀浆，提取液①是浅红色混浊的匀浆，由于用斐林试剂检测还原糖时会生成砖红色沉淀，所以提取液②更适合用于检测还原糖，A正确，B错误；淀粉和蔗糖属于非还原糖，C错误；检测还原糖用斐林试剂，D错误。[答案]Aeq\a\vs4\al([易错提醒])实验材料的选取原则(1)凡是用到染色剂的实验，一般都需要选择无色材料，如检测生物组织中糖类、脂肪、蛋白质；观察细胞的有丝分裂和减数分裂。(2)在选择实验材料时，不仅要考虑材料本身颜色的影响，还要特别注意材料中是否包含实验对象，如甘蔗汁不能用来检测还原糖，菠菜叶的表皮细胞不能用来观察叶绿体。(3)有的实验材料必须是新鲜的，放置时间不能过长。如蔗糖本身没有还原性，但如果放置时间过长，蔗糖可能会因被微生物分解，产生还原糖。【对点落实】(多选)(2020·路南区期中)如图表示油菜种子成熟过程中各种有机物的变化情况，下列有关分析正确的是()A.可溶性糖和淀粉转化成脂肪后，氧的含量将减少B．第40天，可用苏丹Ⅲ染液对种子脂肪进行检测C．可推测，在油菜种子萌发过程中脂肪能转化成可溶性糖D．将成熟油菜种子磨成匀浆并加入双缩脲试剂不会出现紫色反应解析：选ABC脂肪中碳氢比例高，所以可溶性糖和淀粉转化成脂肪后，氧的含量将减少，A正确；第40天，种子中脂肪含量较高，可用苏丹Ⅲ染液对种子脂肪进行检测，B正确；在种子成熟过程中，可溶性糖和淀粉可转化成脂肪，所以可推测，在油菜种子萌发过程中脂肪能转化成可溶性糖，C正确；成熟油菜种子中含有少量蛋白质，所以将成熟油菜种子磨成匀浆并加入双缩脲试剂会出现紫色反应，D错误。eq\a\vs4\al([拓展归纳])种子成熟与萌发时有机物的变化(1)种子成熟时有机物的变化种子成熟时，小分子有机物转化为大分子物质，以便于储存，主要营养物质变化如下：①可溶性糖类→不溶性糖类(如淀粉)。②非蛋白质氮→蛋白质。③糖类→脂肪。(2)种子萌发时有机物的变化种子萌发时，储存的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子物质，作为幼胚生长的营养物质。①淀粉eq\o(→,\s\up7(淀粉酶),\s\do5())麦芽糖eq\o(→,\s\up7(麦芽糖酶),\s\do5())葡萄糖。②蛋白质eq\o(→,\s\up7(蛋白酶),\s\do5())氨基酸。③脂肪eq\o(→,\s\up7(脂肪酶),\s\do5())甘油＋脂肪酸。一、形成生命观念1．(2020·浙江选考)无机盐是某些化合物的重要组成成分，具有维持生物体生命活动的重要作用。下列叙述正确的是()A．Ca2＋与肌肉的兴奋性无关B．Mg2＋是类胡萝卜素的必要成分C．H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))作为原料参与油脂的合成D．HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))具有维持人血浆酸碱平衡的作用解析：选D若哺乳动物血液中Ca2＋含量过低，则会发生肌肉抽搐，A错误；Mg2＋是叶绿素的必要成分，B错误；组成油脂的化学元素为C、H、O，其合成时不需要P的参与，C错误；HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))属于缓冲物质，具有维持人血浆酸碱平衡的作用，D正确。2．(2019·海南高考)下列检测生物分子的实验中，关于颜色变化的叙述错误的是()A．淀粉遇碘液可显蓝色B．葡萄糖与斐林试剂反应呈砖红色C．蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色D．脂肪被苏丹Ⅳ染液染成橘黄色解析：选D淀粉遇碘液会出现蓝色，A正确；葡萄糖与斐林试剂混合后经水浴加热，会呈砖红色，B正确；蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色，不需要水浴加热，C正确；脂肪被苏丹Ⅳ染液染成红色，脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，D错误。3．(2017·海南高考)无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是()A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降C．和ATP一样，KH2PO4也能为生物体提供能量D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐解析：选C草酸与食物中钙离子结合形成沉淀物不利于钙的吸收；铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运输O2，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降；KH2PO4不是能源物质，不能为生物体提供能量；燃烧过程中有机物被分解，剩下的是无机物。二、培养科学思维4．(2018·全国卷Ⅱ)有些作物的种子入库前需要经过风干处理。与风干前相比，下列说法错误的是()A．风干种子中有机物的消耗减慢B．风干种子上微生物不易生长繁殖C．风干种子中细胞呼吸作用的强度高D．风干种子中结合水与自由水的比值大解析：选C风干种子细胞中含水量少，细胞呼吸作用强度低，有机物的消耗慢；风干种子细胞中含水量少，微生物不易在其上生长繁殖；风干种子细胞中自由水的含量相对少，结合水与自由水的比值大。5．(2019·江苏高考)为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回答下列问题：(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有________(填序号)。①试管②滴管③量筒④酒精灯⑤显微镜(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，