2022届新高考一轮复习人教版-必修一-第一单元-第2讲-细胞中的元素和化合物-学案

第2讲细胞中的元素和化合物eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(课标),\s\do5(导航)))1.1.1说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子1.1.2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1.1.3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一、组成细胞的元素和化合物二、组成细胞的水的存在形式和功能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。三、组成细胞的无机盐(连线)[基础微点练清]1．判断正误(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)无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成(2020·江苏高考，T1C)(×)(3)葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，但元素组成不同(×)(2017·江苏高考，T1A)(4)同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高[新人教版必修1P22“概念检测”T(2)](×)(5)将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐[新人教版必修1P22“概念检测”T(3)](×)(6)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(√)[新人教版必修1P18“概念检测”T1(3)](7)微量元素含量少，所以对生命活动影响不大(×)(8)在人体活细胞中氢原子的数目最多(√)(9)组成细胞的元素都以化合物的形式存在(×)2．生物界在基本组成上的高度一致性表现在()①组成生物体的化学元素基本一致②各种生物的核酸都相同③构成核酸的碱基都相同④各种生物的蛋白质都相同⑤构成蛋白质的氨基酸都相同A．①②④B．①③⑤C．②④⑤ D．①②③解析：选B生命起源于无机环境，构成细胞的几十种元素，没有一种是生命物质所特有的，而生物不断地进化和发展，彼此之间都有着一定的联系。这种联系从物质组成上，表现在组成生物体的化学元素基本一致，组成核酸的碱基是相同的，组成蛋白质的氨基酸都是20种左右。不同的生物之所以不同，是由组成它们的核酸和蛋白质的差异决定的。3．(新人教版必修1P19“概念检测”T4)科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明()A．生物来源于非生物B．生物界与无机自然界具有统一性C．生物界与无机自然界具有差异性D．生物与非生物在元素组成上没有区别解析：选B组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，主要说明了生物界与无机自然界具有统一性。4．下列关于细胞中化学元素的叙述，正确的是()A．细胞中一种元素的作用能被其他元素替代B．细胞中的脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素C．主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定D．细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要解析：选C细胞中每种元素都有其特定的作用，不能替代；脱氧核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，脂肪酸的组成元素是C、H、O；主动运输体现了细胞膜的选择透过性，有选择地吸收或排出物质，从而可以维持细胞内元素组成的相对稳定；细胞中的大量元素和微量元素都是不可缺少的，两者一样重要。5.如图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是()A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、CB．蛋白质、糖类、脂质、水；O、C、N、HC．水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、ND．蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N解析：选D在细胞鲜重中元素含量最高的是O，其次是C，然后是H、N等，在化合物中含量最多的是水，其次是蛋白质，然后是脂质、糖类等。6．(新人教版必修1P22“拓展应用”T1)医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要用生理盐水？提示：质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度正是人体细胞所处液体环境中溶质的浓度，所以叫生理盐水。当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。一、组成细胞的元素及化合物的判断[试考题·查欠缺]1．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)同位素标记法可用于研究物质的组成。以下各组物质中，均能用15N标记的是()A．核糖核酸和氨基酸B．脂肪和脱氧核糖核酸C．葡萄糖和氨基酸D．脱氧核糖核酸和淀粉解析：选A核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的组成元素为C、H、O、N、P，氨基酸的组成元素为C、H、O、N，均可用15N标记；脂肪、葡萄糖和淀粉只含C、H、O，不能用15N标记。2．(2021·济南模拟)甲图中①②③④表示不同化学元素所组成的化合物，乙图表示由四个单体构成的化合物。下列说法错误的是()A．若甲图中的②能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成，则②是性激素B．若甲图中④能吸收、传递和转换光能，则④可用无水乙醇提取C．乙图中若单体是氨基酸，则该化合物彻底水解后的产物中氧原子数增加3个D．乙图中若单体是四种核糖核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物有5种解析：选D甲图中②的组成元素只有C、H、O，且能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成，则②是性激素，A正确；④的组成元素是C、H、O、N、Mg，且能吸收、传递和转换光能，则④可能是叶绿素，可用无水乙醇提取，B正确；乙图中若单体是氨基酸，则该化合物为四肽，彻底水解需要3分子水，所以水解后的产物中氧原子数增加3个，C正确；乙图中若单体是四种核糖核苷酸，则该化合物为RNA，彻底水解后的产物有核糖、磷酸和四种碱基(A、C、G、U)共6种，D错误。3．(2021·中山质检)下列关于生物体内水和无机盐的叙述，错误的是()A．镁是构成叶绿素的必需成分，缺镁会导致树叶变黄B．水既是细胞内良好的溶剂，又是物质运输的介质C．无机盐离子对维持内环境的正常渗透压和酸碱平衡有重要作用D．细胞进行脂肪、DNA、RNA等物质合成时都需要磷酸盐解析：选D镁是构成叶绿素的重要元素，缺镁的植物不能正常合成叶绿素，叶片会发黄；自由水既是细胞内良好的溶剂，又是物质运输的介质；无机盐离子对维持内环境的正常渗透压和酸碱平衡具有重要作用；合成DNA和RNA时需要磷酸盐，合成脂肪时不需要磷酸盐。[强知能·补欠缺]1．判断元素与化合物的四个“明确”2．元素组成应用的分析方法(1)据特征元素推测化合物的种类(2)由化合物的元素组成分析代谢产物糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢终产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，故其代谢产物中还含有尿素。(3)从化合物中的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪彻底氧化分解时所消耗的O2量多于糖类，产生的水也多，释放的能量也多于糖类。[练题点·全过关]1．(2021·南宁模拟)下列物质都含有N元素的一组是()A．脱氧核糖和脱氧核糖核酸B．胰岛素和核糖核酸C．丙酮酸和丙氨酸 D．胆固醇和磷脂解析：选B脱氧核糖属于糖类，组成元素为C、H、O；胰岛素是蛋白质，核糖核酸是核酸，组成元素都有N；丙酮酸属于糖类分解产物，组成元素为C、H、O；胆固醇属于脂质，组成元素为C、H、O。2．下表是两种生物干重中有关元素的质量分数(%)。根据下表，有人得出下面结论，其中正确的是()元素CHONPS生物甲43.576.2444.431.460.200.17生物乙55.997.4614.629.333.110.78A.如果它们分别是动物和植物，则甲是动物，乙是植物B．等质量的组织中，甲所含的热量少于乙C．两者体细胞中，乙的染色体(质)比甲多D．两者的含水量比较，可推测甲比乙多解析：选B动物和植物干重相比较，植物含糖类较多，动物含脂肪、蛋白质较多，由于脂肪的元素构成特点是含C、H较多而含O少，蛋白质的特征元素是N，故植物体中含O较多，动物体中含H、N元素较多，另外动物含Ca、P元素也比植物多，因此甲为植物，乙为动物；等质量的脂肪和糖类相比较，脂肪含热量较多，生物甲含糖量高，生物乙含脂肪多；生物干重中有关元素的含量不能作为判断其含水量和染色体(质)多少的依据。3．(2021·潍坊模拟)下列关于细胞内含磷化合物的叙述，错误的是()A．为生命活动直接供能的“通货”是含磷化合物B．对细胞代谢具有催化作用的酶都是含磷化合物C．组成的细胞膜、核糖体、染色体都有含磷化合物D．人体维持内环境pH的稳定有含磷化合物参与解析：选B为生命活动直接供能的“通货”是ATP，为含磷化合物，A正确；对细胞代谢具有催化作用的酶大多数是蛋白质，少数是RNA，其中蛋白质一般不含有磷，B错误；组成细胞膜的磷脂分子、组成核糖体的RNA、组成染色体的DNA都是含磷化合物，C正确；人体维持内环境pH的稳定有含磷化合物参与，如缓冲物质磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，D正确。二、组成细胞的无机物的作用[试考题·查欠缺]1．(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：选D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。2．(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(－,4)作为原料参与油脂的合成D．HCOeq\o\al(－,3)具有维持人血浆酸碱平衡的作用答案：D3．(2021年1月新高考8省联考·江苏卷)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；过量饮水会导致细胞吸水，引起细胞内液渗透压降低，B错误；缺钙会引起肌肉抽搐，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，需适量补铁，D正确。[强知能·补欠缺]1．生物体内水的代谢图解2．水在生产实际中的应用生活中的现象对此现象的解释种子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3．无机盐的存在形式和功能4．有关无机盐的2个结论(1)无机盐离子中Na＋、Cl－对维持血浆渗透压至关重要，人体血浆渗透压90%以上来自Na＋和Cl－。(2)Na＋、K＋对细胞内外渗透压的作用不同。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。[练题点·全过关]1．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。2．(2021·黄石月考)下列有关生物体内水和无机盐的叙述，正确的是()A．不同种生物细胞的自由水和结合水的比值相同，它们的代谢强度也相同B．癌变细胞和衰老细胞内的水分减少，新陈代谢速率减慢C．血浆pH能维持相对稳定，与它含有的HCOeq\o\al(－,3)、HPOeq\o\al(2－,4)等离子有关D．给水中毒患者注射质量分数为1.8%的盐水，是为了降低细胞外液的渗透压解析：选C不同生物细胞的自由水和结合水的比值不一定同，它们的代谢强度也不同，A错误；癌变细胞中水含量增加，新陈代谢速率加快，B错误；血浆pH能维持相对稳定，与它含有的HCOeq\o\al(－,3)、HPOeq\o\al(2－,4)等离子有关，体现了无机盐维持酸碱平衡的作用，C正确；给水中毒患者注射质量分数为1.8%的盐水，是为了升高细胞外液的渗透压，体现了无机盐维持渗透压的功能，D错误。3．下列关于生物体内无机盐的相关叙述，错误的是()A．细胞中的无机盐主要以离子形式存在B．Mg是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素C．人体血液中Ca2＋浓度太低会出现抽搐症状D．在探究小麦生长发育需要Mg2＋的实验中必须设置对照实验解析：选BMg是叶绿素的组成成分，类胡萝卜素中不含有Mg，B错误。一、科学探究——运用对照法探究植物生长必需的无机盐1．探究植物生长必需的无机盐(1)实验设计(2)实验中的对照分析①空白对照eq\b\lc\{\rc\(\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\{\rc\(\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))2．对照实验的类型及实验组、对照组的确认空白对照对照组为自然状态下不做处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组自身对照实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“影响酶活性的条件”的实验中，探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论条件对照即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在用动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组[素养训练]1．为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是()A．检测正常叶片中该矿质元素的含量B．分析根系对该矿质元素的吸收过程C．分析环境条件对该矿质元素吸收的影响D．观察含全部营养的培养液中去掉该矿质元素前、后植株生长发育状况的影响解析：选D确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用溶液培养法，在人工配制的完全培养液中，除去某种矿质元素，然后观察植物的生长发育情况：如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育才恢复正常，说明该元素是必需的矿质元素。2．(2021·广州调研)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：采用甲组、乙组进行空白对照，乙组中实验前(无X)与实验后(有X)进行自身对照。下列叙述正确的是()A．对照组是甲组、乙组实验后B．控制此实验的无关变量只需选一些相同的植物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C该实验中对照组是甲组、乙组实验前，A错误；此实验的无关变量有植物的种类、生长状况和培养条件等，B错误；若此实验是无土栽培，则实验前营养液要灭菌，C正确；由于培养的是植物，故此实验需在光照条件下进行，D错误。3．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。回答下列问题：(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，每一组一株，数量少，容易由于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，随机均等分为三组。(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镁元素，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；乙组缺铁，铁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)叶绿素每一组只取一株大豆植株，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，随机均等分为三组(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二、科学思维——种子形成和萌发时物质的转化和细胞代谢变化1．种子与水2．种子与有机物及检测3．种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线分析4．种子与相关植物激素[素养训练]1．(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。2．(2021·重庆模拟)下图是小麦种子的成熟过程中干物质和水分的变化示意图，据图分析，下列叙述错误的是()A．随着种子的成熟，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态B．种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减少C．种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少D．种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反解析：选C分析题图可知，小麦种子成熟过程中水分含量逐渐降低，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态，A正确。种子的鲜重在成熟过程中由于含水量降低的幅度大于干物质增加的幅度，因此种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减少，B正确。种子成熟过程中水分减少的原因不是植物吸收的水分减少，而是复杂的生命活动调节的结果，C错误。种子成熟期间干物质含量逐渐升高，水分含量逐渐下降；种子萌发时干物质含量逐渐降低，水分含量逐渐升高，D正确。3．如图表示油菜种子成熟过程中各种有机物的变化情况，下列有关分析错误的是()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D脂肪中碳氢比例高，所以可溶性糖和淀粉转化成脂肪后，