专题02细胞中的元素及无机化合物-2022年高三毕业班生物常考点归纳与变式演练

专题02细胞中的元素及无机化合物专题导航目录TOC\o"13"\h\z\u常考点01细胞中的化学元素 1常考点02细胞中的水和无机盐 5常考点03生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的鉴定 10常考点归纳常考点01细胞中的化学元素【典例1】下列实例中能证明微量元素是生命活动所必需的元素的是（）A．缺磷会影响酶的合成 B．镁是叶绿素的组成成分 C．油菜缺少硼时只开花不结果 D．哺乳动物血液中钙盐含量太低，出现抽搐【分析】组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类：（1）大量元素是指含量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，其中C、H、O、N为基本元素，C为最基本元素，O是含量最多的元素。（2）微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的元素，包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。【解答】解：A、P是大量元素，A错误；B、Mg是大量元素，B错误；C、B是微量元素，B促进花粉管的萌发，油菜缺少硼时只开花不结果，C正确；D、Ca是大量元素，D错误。故选：C。【典例2】下列关于生物体元素的叙述，错误的是（）A．微量元素是生物维持正常生命活动所必需的，是含量很少的元素 B．B、Zn、Fe等都属于微量元素 C．C、H、O、N等属于大量元素 D．所有的占生物体总质量万分之一以下的元素都是微量元素【分析】组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类：（1）大量元素是指含量占生物总重量万分之一以上的必需元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg；（2）微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的必需元素，包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。【解答】解：A、微量元素在生物体内含量少，是生物维持正常生命活动所必需的，具有不可替代性，A正确；B、根据试题分析，B、Zn、Fe等都属于微量元素，B正确；C、根据试题分析，C、H、O、N等属于大量元素，C正确；D、占生物体总量万分之一以下的必需元素是微量元素，有些元素在生物体内含量少，但不一定是必需元素。故占生物体总质量万分之一以下的元素不一定都是微量元素，D错误。故选：D。【技巧点拨】1.细胞中的化学元素巧记：微量元素和大量元素(1)微量元素：铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。(2)大量元素：洋人探亲，单留人盖美家，即C(探)、O(洋)、H(亲)、N(单)、S(留)、P(人)、Ca(盖)、Mg(美)、K(家)。2．细胞中元素与化合物的含量解读(1)在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：O>C>H>N；占干重百分比：C>O>N>H，这是因为细胞内自由水的含量不同。(2)在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比：水>蛋白质>脂质>糖类，但在干重百分比中，蛋白质最多。(3)动物、植物干重相比，由于植物含糖类较多，动物含脂肪、蛋白质较多，故植物体中含氧元素较多，动物体中含氮、氢元素较多，另外动物含Ca、P元素也比植物多。3．主要有机物的元素构成【变式演练1】下列关于组成生物体的化学元素的叙述正确的是（）A．脂肪与胡萝卜素的组成元素有差异 B．非生物界与生物界的元素种类相同 C．组成核糖、磷脂分子的元素种类相同 D．组成生物体的化学元素多以离子形式存在【分析】1、生物界与非生物界的统一性与差异性：统一性：构成生物体的元素在无机自然界都可以找到，没有一种是生物所特有的；差异性：组成生物体的元素在生物体体内和无机自然界中的含量相差很大。2、组成细胞的大量元素有：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，组成细胞的微量元素有：Mn、Mo、Fe等，微量元素的含量虽然很少，但其作用必不可少。【解答】解：A、脂肪含有碳、氢、氧，而胡萝卜素只含碳、氢两种元素，A正确；B、非生物界与生物界的元素种类基本相同，但是非生物界中一些元素在生物界中没有，B错误；C、脂肪含有碳、氢、氧，磷脂含有碳、氢、氧、氮和磷，C错误；D、组成生物体的化学元素多以化合物形式存在，D错误。故选：A。【变式演练2】某同学在配制培养植物的培养基时使用了NH4NO3、KNO3、CaCl2•2H2O、MgSO4•7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液，但缺少了一种必需的大量元素，为补充这种元素，应添加的化合物是（）A．Ca（NO3）2 B．FeCl3 C．KH2PO4 D．ZnSO4【分析】大量元素，是指植物正常生长发育需要量或含量较大的必需营养元素。一般指碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、硫（S）、钾（K）、钙（Ca）和镁（Mg）共9种元素。在正常生长条件下，这些元素的含量占植物干物质质量的1%以上。碳、氢、氧主要来自于空气和水，是植物有机体的主要成分，占植物干物质总质量的90%以上，是植物中含量最多的几种元素。三者可形成多种多样的碳水化合物，在植物中所起的作用往往不能分割，如木质素、纤维素、半纤维素和果胶质等，这些物质是细胞壁的主要组成成分。糖是植物呼吸作用和体内一系列代谢作用的基础物质，同时也是代谢作用所需能量的原料。碳水化合物不仅仅构成植物永久的骨架，而且也是植物临时储存的食物，并积极参与体内的各种代谢活动。氢和氧在植物体内的生物氧化还原过程中也起着很重要的作用。【解答】解：A、由题可知：某同学的培养基中有NH4NO3、KNO3、CaCl2•2H2O、MgSO4•7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液，但缺少植物必需的大量元素P元素，A中不含P元素，A错误；B、B选项中只有Fe和Cl元素，培养基中已经含有这两种元素，B错误；C、磷酸二氢钾中含有缺失的磷元素，C正确；D、D选项中只有Zn、S和O三种元素，培养基中已经含有着三种元素，D错误。故选：C。【变式演练3】如图甲是有活性的细胞中元素含量的柱形图，图乙是细胞中化合物含量的扇形图，下列说法正确的是（）A．若甲表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、H、C B．若乙表示细胞干重中的化合物含量，则A化合物是蛋白质 C．若乙表示细胞鲜重中的化合物含量，则A、B化合物依次是蛋白质和水 D．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性【分析】分析图甲，本题图是活细胞元素含量的柱形图，a含量最多是O元素，b是C元素，c是H元素；分析图乙，若该细胞是正常细胞，A化合物含量最多是水，B是蛋白质，C可能是脂质；若该细胞是表示细胞干重，则A含量最多，表示蛋白质。【解答】解：A、若图甲表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H，A错误；B、若图乙表示细胞干重，含量最高的是蛋白质，故A化合物是蛋白质，B正确；C、若图乙表示细胞鲜重，则A化合物为水，B为蛋白质，C错误；D、生物界与非生物界具有统一性是指组成细胞的元素都能在自然界中找到，没有细胞特有的元素，D错误。故选：B。常考点02细胞中的水和无机盐【典例3】下列有关生物体内水和无机盐的叙述正确的是（）A．人成年以后，身体细胞的含水量会保持不变 B．细胞内的比值，种子萌发时比休眠时高 C．Mg是一种叶绿素分子中的微量元素 D．人体血液中Ca2+浓度太低，会出现肌肉抽搐等症状【分析】1、细胞内的水以自由水和结合水的形式存在，结合水是细胞结构的重要组成成分，自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，自由水还参与细胞内的许多化学反应，自由水能自由移动，对于运输营养物质和代谢废物具有重要作用；自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，抗逆性越差，反之亦然；2、无机盐主要以离子形式存在，有的无机盐是某些复杂化合物的组成成分，许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要功能，有的无机盐能维持细胞的酸碱平衡和渗透压．【解答】解：A、从成年到老年的过程中，身体细胞内含水量会下降，A错误；B、自由水与新陈代谢的旺盛程度有关，因此细胞内的比值，种子萌发时比休眠时低，B错误；C、Mg属于大量元素，C错误；D、人体血液中Ca2+浓度太低，会出现肌肉抽搐等症状，D正确。故选：D。【典例4】《氾胜之书》中提到收获的粮食要“曝使极燥”，降低粮食的含水量后才人仓储存。下列说法错误的是（）A．“曝使极燥”后，细胞丧失了全部水分，新陈代谢完全停止 B．植物生长的不同时期，细胞内自由水与结合水的比值可能不同 C．粮食晾晒过程中含水量大幅度降低，可降低储存时有机物的损耗 D．若用高温烘焙的方式处理使粮食干燥，这些粮食以后可能萌发率较低，不易做种【分析】水的存在形式及生理功能：形式自由水结合水定义细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动与细胞内的其他物质相结合的水含量约占细胞内全部水分的95%约占细胞内全部水分的4.5%功能①细胞内良好的溶剂②参与生化反应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联系自由水和结合水能够随新陈代谢的进行而相互转化【解答】解：A、“曝使极燥”后，细胞丧失了部分自由水，新陈代谢减慢，A错误；B、植物生长的不同时期，细胞内自由水与结合水的比值可能不同，B正确；C、粮食晾晒过程中含水量大幅度降低，可通过降低细胞呼吸来降低储存期间有机物的损耗，C正确；D、若用高温烘焙的方式处理使粮食干燥，可使一部分结合水丢失，进而影响种子的萌发率，D正确。故选：A。【技巧点拨】水的存在形式形式自由水结合水定义细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动与细胞内的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%特点流动性强、易蒸发、加压可分离，可参与物质代谢不流动、不蒸发、不能分离，与其他物质结合功能①细胞内良好的溶剂②参与生化反应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联系自由水和结合水在一定条件下可相互转化自由水eq\o(,\s\up15(代谢缓慢),\s\do15(代谢旺盛))结合水1.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系比值高时，代谢旺盛，生长迅速；比值低时，代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强。2．细胞中水的吸收、产生和利用3．细胞中无机盐的生理功能(1)组成某些复杂的化合物：无机盐参与形成的化合物N(NO3—)蛋白质、ATP(ADP)、叶绿素、核酸(DNA或RNA)P(PO43—)ATP(ADP)、磷脂、核酸(DNA或RNA)Mg2＋叶绿素组成成分S(SO42—)某些蛋白质的特征元素Fe2＋动物血红蛋白I－甲状腺激素(2)维持细胞和生物体的正常生命活动。例如，哺乳动物血液中Ca2＋含量过低就会出现抽搐。(3)维持生物体的平衡，如维持血浆pH稳定的HCO3—、HPO42—；维持细胞外液渗透压稳定的Na＋、Cl－。【特别提醒】(1)Na＋、K＋与渗透压的关系：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。(2)无机盐与光合作用的关系：N、Mg是组成叶绿素的成分，P是组成类囊体膜及ATP的成分。缺乏N、Mg和P元素，植物的光合作用将会受到影响。【变式演练4】2021年5月15日，我国首个火星探测器“天问一号”着陆火星，开启火星探测之旅。科学家推测，液态水是存在生命的前提。下列关于细胞中水的功能的叙述，错误的是（）A．作为良好的溶剂 B．维持细胞的酸碱平衡 C．缓和温度变化 D．参与某些生化反应【分析】1、结合水：与细胞内其它物质结合，是细胞结构的组成成分。2、自由水：（占大多数）以游离形式存在，可以自由流动．生理功能：①良好的溶剂；②运送营养物质和代谢的废物；③参与许多化学反应，绿色植物进行光合作用的原料；④为细胞提供液体环境。【解答】解：AC、细胞中的水可作为良好的溶剂，并具有缓和温度变化的作用，AC正确；B、维持细胞的酸碱平衡的是细胞中的无机盐，B错误；D、细胞中的水可参与某些生化反应，如光合作用的光反应等过程，D正确。故选：B。【变式演练5】无机盐是人体不可缺少的营养物质，下列叙述正确的是（）A．无机盐是构成细胞内某些重要化合物的组成成分，如Fe2+参与血浆蛋白的组成 B．人体内环境稳态的维持离不开Na+、Cl﹣、HCO3﹣和HPO42﹣等无机盐离子的参与 C．食物中缺碘可能会导致甲亢，因此应适量食用加碘食物 D．细胞中的无机盐都以离子的形式存在【分析】细胞中的无机盐：（1）存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。（2）无机盐的生物功能：a、复杂化合物的组成成分：如Fe2+参与血红蛋白的构成，Mg2+参与叶绿素的形成。b、维持正常的生命活动：如Ca2+可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。c、维持酸碱平衡和渗透压平衡。【解答】解：A、无机盐是构成细胞内某些重要化合物的组成成分，如Fe2+参与血红蛋白的组成，A正确；B、Na+、Cl﹣等无机盐能维持渗透压平衡，而HCO3﹣和HPO42﹣等无机盐离子能维持酸碱平衡，B错误；C、食物中缺碘可能会导致地方性甲状腺肿，因此应适量食用加碘食物，C错误；D、细胞中的无机盐大多以离子的形式存在，D错误。故选：A。【变式演练6】职业运动员剧烈运动，大量出汗后，往往不是饮用清水，而是饮用含有特定成分的“功能饮料”，如表为某种功能饮料的主要成分，据表分析，下列说法有误的是（）成分质量浓度/g•L﹣1蔗糖30其他糖类10柠檬酸10柠檬香精0.8氯化钠0.1氯化钾0.1磷酸二氢钠0.1磷酸二氢钠0.1碳酸氢钠0.1A．运动员剧烈运动消耗了大量能量，所以蔗糖等糖类的作用是补充能源 B．大量出汗不只是丧失了水分，也丧失了盐分，所以功能饮料既含水也含无机盐 C．功能饮料中含有大量的钠离子和钾离子，是维持细胞外液渗透压稳定的主要成分 D．细胞外液中的碳酸氢根和磷酸二氢根，对维持细胞外液pH值的稳定有重要作用【分析】1、自由水：细胞中绝大部分以自由水形式存在的，可以自由流动的水。其主要功能：（1）细胞内的良好溶剂。（2）细胞内的生化反应需要水的参与。（3）多细胞生物体的绝大部分细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中。（4）运送营养物质和新陈代谢中产生的废物。2、结合水：细胞内的一部分与其他物质相结合的水，它是组成细胞结构的重要成分。3、代谢旺盛的细胞中，自由水所占比例增加。若细胞中结合水所占比例增大，有利于抵抗不良环境（高温、干旱、寒冷等。）4、种子在晒干过程中，主要失去的是自由水（有活性，能进行呼吸作用等），干种子在烘烤过程中，主要失去的是结合水（失去生命活性。）5、不同生物体内含水量不同，同一生物不同器官含水量不同，同一生物不同发育阶段含水量不同。6、无机盐的主要存在形式：离子。7、无机盐的功能：（1）细胞中某些复杂化合物的重要组成成分。如：Fe2+是血红蛋白的主要成分；Mg2+是叶绿素的必要成分。（2）维持细胞的生命活动。如血液钙含量低会抽搐。（3）维持细胞的形态、酸碱度、渗透压。【解答】解：A、运动员在剧烈运动时比平时消耗更多的能量，因此需要补充糖类，分解成葡萄糖后可以被细胞吸收，并用来提供能量，A正确；B、汗液中不光有水，还有尿素和无机盐，出汗的过程中不仅丢失水分，还丢失了无机盐，因此补充水分的同时，还需要补充无机盐，B正确；C、细胞外液渗透压的90%以上来源于钠离子和氯离子，而不是钾离子，C错误；D、血浆的pH能够保持稳定，与它含有碳酸氢根和磷酸二氢根有关，当碳酸氢根和可以中和过多的酸，磷酸二氢根可以中和过多的碱，D正确。故选：C。常考点03生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的鉴定【典例5】为检测生物组织中的糖类和蛋白质，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，分别经过滤获得上清液。下列相关叙述错误的是（）A．从提取液②获得的上清液中加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀，说明②中有还原糖 B．与提取液①相比，提取液②更适合用于检测苹果中的还原糖 C．鉴定淀粉时在上清液中加入KI﹣I2试剂摇匀就可观察，无需对照 D．检测蛋白质时，在上清液中先加入双缩脲试剂A液再加入B液【分析】1、检测生物组织中的还原糖，可用本尼迪特试剂，本尼迪特试剂与还原糖在热水浴条件下反应生成红黄色沉淀。检测还原糖通常选用苹果或梨等这些白色或近白色的材料。2、蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。【解答】解：A、本尼迪特试剂与还原糖在热水浴条件下反应生成红黄色沉淀，所以提取液②加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀，说明②中含有还原糖，A正确；B、由于②较澄清，①为浅红色混浊的匀浆，所以与提取液①相比，②更适合用于检测苹果中的还原糖，B正确；C、鉴定淀粉时在上清液中加入KI﹣I2试剂摇匀后观察，需要设置对照，以便于观察颜色变化，C错误；D、检测蛋白质时，应先加双缩脲试剂A液，再加双缩脲试剂B液，D正确。故选：C。【典例6】广东人早餐喜欢吃油条豆浆，小明对油条中的营养成分进行了鉴定，鉴定方法与现象如表所示。鉴定项目鉴定试剂（方法）观察到现象蛋白质双缩脲试剂蓝色淀粉碘液蓝色脂肪苏丹III橘黄色油滴结果显示该油条中（）①含有蛋白质②含淀粉③含脂肪A．①② B．②③ C．①③ D．①②③【分析】生物组织中化合物的鉴定：（1）斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色（沉淀）。斐林试剂只能检验生物组织中还原糖（如葡萄糖、麦芽糖、果糖）存在与否，而不能鉴定非还原性糖（如淀粉、蔗糖）。（2）蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。（3）脂肪可用苏丹Ⅲ染液（或苏丹Ⅳ染液）鉴定，呈橘黄色（或红色）。（4）淀粉遇碘液变蓝。【解答】解：①蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，而用双缩脲试剂检测油条时没有出现紫色，说明其中不含蛋白质，①错误；②淀粉遇碘液变蓝色，该油条用碘液检测时会出现蓝色，说明其中含有淀粉，②正确；③脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，该油条用苏丹Ⅲ染液检测后出现橘黄色，说明其中含有脂肪，③正确。故选：B。【技巧点拨】1.实验原理及步骤2．实验注意的问题(1)还原糖鉴定实验材料要求：①浅色：不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料，防止颜色的干扰。②还原糖含量高：不能用马铃薯(含淀粉)、甘蔗、甜菜(含蔗糖)。(2)唯一需要加热——还原糖鉴定，且必需水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。(3)非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂eq\o(――→,\s\up15(水浴),\s\do15(加热))现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。(4)唯一需要显微镜——脂肪鉴定，实验用体积分数为50%的酒精溶液的作用——洗掉浮色。(5)记准混合后加入——斐林试剂，且现配现用；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。两者成分相同，但CuSO4的浓度不同，所以不能混用。(6)若用大豆做材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其粘在试管壁上不易涮洗；且该实验应预留部分组织样液做对比。(7)易写错别字提示：“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”；双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。(8)斐林试剂与双缩脲试剂比较：①浓度不同。斐林试剂中CuSO4溶液质量浓度为0.05g/mL，双缩脲试剂中CuSO4溶液质量浓度为0.01g/mL。②原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液；双缩脲试剂实质是Cu2＋，能和肽键在碱性条件下反应生成络合物。③使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液混合后再使用；双缩脲试剂是先加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液。④该实验原理、方法、步骤可用于对生物组织、消化液(如唾液)、食品(如奶粉)进行某种成分的检测或鉴定，也可用于医学上某些疾病的诊断，如糖尿病、肾炎等。【变式演练7】长春市西郊老李农场的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。下列有关检测方法及出现结果的叙述，不正确的是（）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→加甲基绿染液→观察被染成绿色的脱氧核糖核酸 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→加斐林试剂水浴加热→观察砖红色检测还原糖【分析】还原糖鉴定结果为砖红色沉淀，鉴定材料需富含还原糖且无颜色干扰；双缩脲试剂可以用来检测蛋白质，只要有两个及以上的肽键即可呈现紫色反应。【解答】解：A、脂肪可与苏丹Ⅲ染液反应生成橘黄色颗粒，可用显微镜观察，A正确；B、甲基绿可将细胞核内DNA染成绿色，吡罗红可将细胞质中RNA染成红色，用甲基绿和吡罗红混合试剂将细胞内DNA和RNA染色，用显微镜可观察到细胞核区域被染成绿色，细胞质区域被染成红色，核酸是分子结构，故不能直接观察到被染成绿色的脱氧核糖核酸，B错误；C、检测产物中是否含有蛋白质，应用双缩脲试剂检测，观察是否出现紫色，C正确；D、嫩甜玉米籽粒含较多的还原糖，还原糖可用斐林试剂进行检测，在水浴加热的条件下两者反应出现砖红色沉淀，D正确。故选：B。【变式演练8】苏轼诗“小饼如嚼月，中有酥和饴”中，“饴”是麦芽糖，“酥”是酥油。下列相关叙述正确的是（）①鉴定“饴”是否为还原糖，可将其溶解后滴加斐林试剂并水浴加热处理②人体摄入的小饼中含有的淀粉不能直接被细胞吸收利用③淀粉和麦芽