2022屆高考生物一輪復(fù)習(xí)新人教版必修1第1單元細胞的分子組成第1講細胞中的元素和化合物無機物學(xué)案

第1講細胞中的元素和化合物、無機物考情研讀·備考定位考點展示核心素養(yǎng)1.水和無機鹽的作用。2．實驗：檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)。1.生命觀念——通過分析水與細胞代謝及抗逆性的關(guān)系，建立起普遍聯(lián)系的觀點。2．理性思維——通過識圖推斷細胞中元素和化合物的含量及化合物的元素組成，培養(yǎng)圖文轉(zhuǎn)換能力和判斷能力。3．科學(xué)探究——通過探究植物生長必需無機鹽的作用，掌握實驗設(shè)計的對照思想和單一變量原則?？键c一組成細胞的元素和化合物自主回顧·素養(yǎng)儲備基礎(chǔ)梳理1．組成細胞的元素2．生物界和非生物界在元素種類和含量上的關(guān)系巧學(xué)妙記：(1)微量元素：(2)大量元素：洋人探親，單留蓋美家，即O(洋)、P(人)、C(探)、H(親)、N(單)、S(留)、Ca(蓋)、Mg(美)、K(家)。3．組成細胞的化合物化合物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無機物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(水：占細胞鮮重最多的化合物,無機鹽：約占1%～1.5%))),有機物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(蛋白質(zhì)：占細胞干重最多的化合物,脂質(zhì)：約占1%～2%,核酸與糖類：約占1%～1.5%)))))思維辨析易錯整合，判斷正誤。(1)Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是組成細胞的微量元素(×)(2)因為O是活細胞中含量最多的元素，所以O(shè)是最基本的元素(×)(3)在沙漠植物仙人掌的活細胞中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)(×)(4)在人體活細胞中氫原子的數(shù)目最多(√)(5)在占干重百分比中，因為脂質(zhì)中脂肪是儲能物質(zhì)，所以脂質(zhì)最多(×)(6)生物界和非生物界中元素的種類和含量都相同(×)延伸探究據(jù)圖分析下列問題∶(1)若圖1表示組成人體活細胞的元素含量比例，則甲～丁依次是O、C、H、N，但占人體細胞干重百分比最高的元素是圖l中的乙，其原因是人體細胞鮮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質(zhì)。(2)若圖2表示細胞干重中化合物的含量，則②為蛋白質(zhì)，其標志性元素是圖1中的丁(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)，若按鮮重計②應(yīng)為水。(3)圖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，這說明生物界和非生物界具有統(tǒng)一性。(4)C、H、N三種元素在人體的化學(xué)成分中，質(zhì)量分數(shù)共占73%左右(占細胞干重的百分比)，而在巖石圈的化學(xué)成分中，質(zhì)量分數(shù)不到1%，這一事實說明生物界與非生物界具有差異性。剖析難點·考點突破重難精講1．細胞中化學(xué)元素和化合物的含量細胞鮮重細胞干重元素含量O>C>H>NC>O>N>H化合物含量水最多蛋白質(zhì)最多原子數(shù)量H原子最多－2．幾種重要化合物的元素組成化合物糖類脂質(zhì)蛋白質(zhì)核酸ATP葉綠素類胡蘿卜素脂肪固醇磷脂胡蘿卜素葉黃素組成元素C、H、OC、H、OC、H、O、N、PC、H、O、N(P、S等)C、H、O、N、PC、H、O、N、PC、H、O、N、MgC、HC、H、O3．研究化合物中元素轉(zhuǎn)移方向的常用方法——同位素標記法教材中同位素標記法應(yīng)用實例歸納如下：4．組成細胞元素與化合物的相關(guān)推斷(1)根據(jù)特征元素推斷化合物的種類(2)根據(jù)代謝產(chǎn)物推斷化合物的元素組成代謝產(chǎn)物化合物元素組成實例CO2和H2O→C、H、O糖類、脂肪CO2、H2O和尿素→C、H、O、N蛋白質(zhì)(3)根據(jù)化合物中元素含量推斷氧化分解時放能多少eq\x(\a\al(含氫量：,脂肪>糖類))?eq\x(\a\al(等質(zhì)量的脂肪徹底氧化分解時釋放能量、,消耗O2量都多于糖類))精準命題〔典例剖析〕例1(2021·山東高三單元測試)下列關(guān)于組成細胞的化合物的敘述，正確的是(D)A．在任何活細胞中數(shù)量最多的化學(xué)元素都是氧B．在活細胞中各種化合物含量從多到少的順序是：蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、無機鹽、糖類、核酸C．在活細胞中的各種化合物與食物中的各種成分相同D．在不同的細胞中各種化合物的種類基本相同，含量有所差別[解析]細胞中含量最多的化合物是水，故活細胞中數(shù)量最多的化學(xué)元素是氫，A錯誤；在活細胞中各種化合物含量從多到少的順序是：水、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、無機鹽、糖類、核酸，B錯誤；由于消化吸收作用，活細胞中的各種化合物與食物中的各種成分不完全相同，C錯誤；同一生物體或不同生物體的不同細胞中各種元素種類基本相同、但含量不同，D正確。故選D。┃┃規(guī)律方法?判斷元素與化合物的四個“明確”〔對應(yīng)訓(xùn)練〕1．(2020·湖北武漢聯(lián)考)下列關(guān)于組成生物體的化學(xué)元素的敘述正確的是(B)A．占細胞鮮重百分比最多的元素是CB．組成DNA、磷脂分子的元素種類相同C．非生物界與生物界的元素種類相同D．組成生物體的化學(xué)元素多以離子形式存在[解析]占細胞鮮重百分比最多的元素是O；組成DNA、磷脂分子的元素都是C、H、O、N、P，種類相同；組成生物界的元素種類在非生物界中都能找到，但非生物界與生物界的元素種類存在差異；組成生物體的化學(xué)元素多以化合物的形式存在。2．(2020·哈三中期中)如圖是構(gòu)成細胞的某些化合物的元素組成情況。則對①、②、③所表示的物質(zhì)及其所能表現(xiàn)的生理功能推測錯誤的是(D)A．①可能是葉綠素，能吸收光能進行光合作用B．②可能是血紅蛋白，有運輸氧的作用C．③可能是磷脂，是細胞膜的主要成分D．①、②、③必為同一類物質(zhì)[解析]葉綠素中含有Mg，所以①可能是葉綠素，能吸收光能進行光合作用，A正確；血紅蛋白中含有Fe，所以②可能是血紅蛋白，有運輸氧的作用，B正確；磷脂含有的元素是C、H、O、N、P，所以③可能是磷脂，是細胞膜的主要成分，C正確；由以上分析可知，①、②、③不是同類物質(zhì)，D錯誤?？键c二細胞中的無機物自主回顧·素養(yǎng)儲備基礎(chǔ)梳理1．細胞中的水(1)存在形式：自由水和結(jié)合水。(3)水的轉(zhuǎn)化及其與代謝的關(guān)系①自由水和結(jié)合水相互轉(zhuǎn)化：自由水eq\o(,\s\up7(降低溫度),\s\do5(升高溫度))結(jié)合水②自由水/結(jié)合水與代謝、抗逆性的關(guān)系自由水/結(jié)合水eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(比值高→細胞代謝旺盛，但抗逆性差,比值低→細胞代謝強度降低，但抗寒、,抗旱、抗熱等抗逆性增強))2．圖解記憶細胞中的無機鹽巧學(xué)妙記：巧記無機鹽功能的“三個一”一組成一調(diào)節(jié)一維持組成化合物調(diào)節(jié)酸堿度和滲透壓維持生命活動思維辨析易錯整合，判斷正誤。(1)生物體內(nèi)的水就是細胞內(nèi)的水(×)(2)曬干的種子細胞內(nèi)不含有水分，導(dǎo)致細胞代謝停止，有利于種子長時間儲存(×)(3)Mg參與構(gòu)成葉綠體中的各種色素(×)(4)水影響光合作用強度的主要原因是水影響氣孔的開閉(√)(5)細胞中的無機鹽大多數(shù)以化合物的形式存在，如CaCO3構(gòu)成骨骼、牙齒等(×)(6)同種植物萌發(fā)種子的含水量和休眠種子的相同(×)延伸探究1．回答下列與無機物相關(guān)的問題。(1)衰老的細胞自由水含量低，而癌細胞自由水含量相對高，由此說明自由水與細胞代謝的關(guān)系是？(2)Na＋、K＋對細胞內(nèi)外滲透壓大小所起的作用一樣嗎，為什么？(3)對于患急性腸炎的病人，治療時經(jīng)常需要輸入生理鹽水，這是為什么？[提示](1)自由水相對含量越高，細胞代謝越旺盛。(2)不一樣。Na＋主要維持細胞外液的滲透壓，K＋主要維持細胞內(nèi)液的滲透壓。(3)患急性腸炎的病人因腹瀉而丟失水的同時也丟失了大量的無機鹽，為了維持體內(nèi)水鹽平衡，需要補充生理鹽水。2．如下是一種葉綠素和血紅蛋白的局部分子結(jié)構(gòu)簡圖。(1)綠色植物長期缺Mg會導(dǎo)致葉子變黃，其原因是？(2)人長期缺Fe會導(dǎo)致貧血，請分析原因。(3)該資料說明：無機鹽的功能是？[提示](1)Mg是葉綠素的組成成分，缺Mg會導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，而類胡蘿卜素不含Mg，葉子顯出類胡蘿卜素的顏色，即黃色。(2)Fe是血紅蛋白的組成成分，缺Fe會導(dǎo)致血紅蛋白無法合成。(3)某些化合物的重要組成成分。剖析難點·考點突破重難精講1．水的代謝與調(diào)節(jié)2．水的含量、存在形式與代謝的關(guān)系(1)影響細胞含水量的因素①生物種類：如水生生物含水量>陸生生物含水量。②生長發(fā)育階段：如幼兒>成年；幼嫩部分>成熟部分。③組織器官種類與代謝程度：如牙齒<骨骼<血液；衰老細胞自由水含量降低。(2)理解自由水/結(jié)合水比值的變化自由水的作用均與代謝有關(guān)，如作為良好溶劑，參與生化反應(yīng)等，因此自由水的含量升高，有利于新陳代謝。結(jié)合水的作用則是組成細胞結(jié)構(gòu)的成分，該水分不容易散失。同時，由于自由水和結(jié)合水可相互轉(zhuǎn)化，結(jié)合水也可看作是自由水的一種儲備。因此，結(jié)合水可看作是生物保命的水，有利于抵御不良環(huán)境(逆境)。所以，當生物朝代謝方向發(fā)展時，主要依靠自由水，自由水/結(jié)合水比值增大；當生物朝逆境方向發(fā)展時，主要依靠結(jié)合水，自由水/結(jié)合水比值減小。比如秋冬季節(jié)，蒸騰作用弱，吸水減少，結(jié)合水含量相對升高有利于植物抗寒性提高。種子晾曬過程中，喪失的主要是自由水，此時細胞仍具活力，種子烘烤過程中可導(dǎo)致結(jié)合水喪失，此時種子喪失活性。3．對照法探究植物生長必需的無機鹽(1)實驗?zāi)康模禾骄繜o機鹽X是否是植物生長發(fā)育所必需的。(2)實驗設(shè)計(3)實驗中的對照①空白對照eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對照組：植物＋完全培養(yǎng)液,實驗組：植物＋缺X培養(yǎng)液))②自身對照eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對照組：缺X培養(yǎng)液加入無機鹽X之前,實驗組加入無機鹽X后))4．舉例細胞中常見無機鹽的作用及含量異常情況無機鹽作用含量異常I－甲狀腺激素的組成成分缺乏時患地方性甲狀腺腫；嬰、幼兒缺乏患呆小癥Fe2＋血紅蛋白的組成成分缺乏時患缺鐵性貧血Ca2＋降低神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性血鈣過低時，會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象；血鈣過高時，會患肌無力Mg2＋葉綠素的組成成分缺乏會導(dǎo)致葉片發(fā)黃K＋促進植物內(nèi)淀粉的運輸；維持動物細胞內(nèi)液的滲透壓缺乏時植物抗逆能力減弱，易受病害侵襲Na＋維持細胞外液的滲透壓缺乏會導(dǎo)致細胞外液滲透壓下降精準命題〔典例剖析〕例2(2020·河北衡水中學(xué)二調(diào))下列有關(guān)生物體內(nèi)無機鹽的敘述，錯誤的是(D)A．細胞中絕大多數(shù)的無機鹽以離子的形式存在B．生物體內(nèi)無機鹽濃度的大小會影響細胞的吸水或失水C．患急性腸炎的病人脫水時輸入葡萄糖鹽水是常見的治療方法D．給水中毒患者注射質(zhì)量分數(shù)為1.8%的鹽水，是為了降低細胞外液的滲透壓[解析]細胞中絕大多數(shù)的無機鹽以離子的形式存在；水分子是順相對含量的梯度跨膜運輸?shù)模矬w內(nèi)無機鹽濃度的大小會影響細胞的吸水或失水；患急性腸炎的病人脫水時輸入葡萄糖鹽水是常見的治療方法；給水中毒患者注射質(zhì)量分數(shù)為1.8%的鹽水，是為了升高細胞外液的滲透壓?！矊?yīng)訓(xùn)練〕3．(2021·云南玉溪檢測)下列有關(guān)水的敘述錯誤的是(C)①自由水參與運輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物②生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開水③水是組成細胞的成分之一④細胞內(nèi)水的存在形式為結(jié)合水和自由水⑤自由水與結(jié)合水的比例與細胞代謝的強弱關(guān)系不大⑥不同細胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比例基本相同A．①④⑤ B．①②④C．⑤⑥ D．③⑥[解析]自由水與結(jié)合水的比例越大，細胞代謝活動越旺盛，⑤錯誤；自由水的含量直接影響細胞的代謝強度，不同細胞的代謝強度不同，所以不同細胞中自由水與結(jié)合水的比例不相同，⑥錯誤。4．(2020·凱里市月考)某同學(xué)將一株玉米幼苗放到缺鎂營養(yǎng)液中，然后放到暗處進行培養(yǎng)，結(jié)果幼苗很快變黃，這說明(D)A．鎂是玉米的必需元素B．鎂是大量元素C．鎂不是玉米的必需元素D．無法確定鎂是玉米的必需元素[解析]由于Mg是葉綠素的重要組成成分，同時，葉綠素的合成需要光照條件，如果將一株玉米幼苗放到缺鎂營養(yǎng)液中，放到暗處進行培養(yǎng)，含有2個影響葉綠素合成的因素，因此不能確定葉片變黃的原因?？键c三實驗：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)自主回顧·素養(yǎng)儲備基礎(chǔ)梳理1．連一連2．完善實驗原理及步驟eq\x(\a\al(生物組織,中還原,糖、脂肪、,蛋白質(zhì)的,鑒定))eq\b\lc\{(\a\vs0\al(\x(\a\al(實驗,原理))→\x(\a\al(某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有,關(guān)有機化合物發(fā)生特定的顏色反應(yīng))),\x(\a\al(還原糖,的鑒定))\o(→,\s\up7(步驟))\x(\a\al(選材→制備組織樣液→加斐林試劑,→水浴加熱→顯色磚紅色沉淀)),\x(\a\al(脂肪的,鑒定))\o(→,\s\up7(步驟))\x(\a\al(選材→制片→加蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ,染液染色→漂洗→鏡檢橘黃色或,紅色)),\x(\a\al(蛋白質(zhì),的鑒定))\o(→,\s\up7(步驟))\x(\a\al(選材→制備組織樣液→加雙縮脲試,劑A→搖勻→加雙縮脲試劑B,→觀察顏色紫色))))思維辨析易錯整合，判斷正誤。(1)檢測氨基酸的含量可用雙縮脲試劑進行染色(×)(2)葡萄糖、蔗糖等與斐林試劑在加熱條件下會生成磚紅色沉淀(×)(3)還原糖遇到斐林試劑后立即生成磚紅色沉淀(×)(4)脂肪的檢測一定要用顯微鏡觀察(×)(5)雙縮脲試劑和斐林試劑的成分和使用方法相同(×)延伸探究1．脂肪鑒定實驗中為什么用50%的酒精洗去浮色，而不用清水？[提示]因為蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ易溶于有機溶劑酒精中，而不溶于清水中。2．在使用雙縮脲試劑時，為什么要先加入試劑A，后加入試劑B?[提示]先加入試劑A，造成堿性環(huán)境，只有在堿性環(huán)境中，蛋白質(zhì)才容易與Cu2＋發(fā)生顏色反應(yīng)。3．鑒定還原糖時使用的斐林試劑為何要現(xiàn)配現(xiàn)用？[提示]因為斐林試劑很不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生藍色的Cu(OH)2沉淀，所以應(yīng)將甲液和乙液分別保存，使用時現(xiàn)配現(xiàn)用。剖析難點·考點突破重難精講1．還原糖的檢測2．脂肪的檢測(1)檢測原理脂肪＋蘇丹Ⅲ(或Ⅳ)染液→橘黃色(或紅色)。(2)檢測步驟①方法一：花生種子勻漿＋3滴蘇丹Ⅲ(或Ⅳ)染液→橘黃色(紅色)。②方法二：3．蛋白質(zhì)的檢測4．斐林試劑與雙縮脲試劑比較比較項目斐林試劑雙縮脲試劑成分甲液乙液A液B液0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO4溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO4溶液反應(yīng)原理可溶性還原糖將Cu(OH)2還原為Cu2O沉淀具有兩個或兩個以上肽鍵的化合物在堿性條件下與Cu2＋反應(yīng)生成絡(luò)合物添加順序甲、乙兩液等量混勻后立即使用先加入A液2mL搖勻，再加3～4滴B液搖勻反應(yīng)條件50～65℃水浴加熱不需加熱反應(yīng)現(xiàn)象樣液淺藍色→棕色→磚紅色樣液變紫色相同點都含有NaOH、CuSO4兩種成分，且所用NaOH溶液濃度都是0.1g/mL5．三類有機物檢測在操作步驟上的“三個唯一”(1)唯一需要加熱——還原糖檢測，且必須水浴加熱，不能用酒精燈直接加熱。若不加熱，則無磚紅色沉淀出現(xiàn)。(2)唯一需要顯微鏡——脂肪檢測。(3)唯一使用酒精——脂肪的鑒定，實驗用體積分數(shù)為50%的酒精洗去浮色。精準命題〔典例剖析〕例3(2021·黑龍江大慶實驗中學(xué)模擬)關(guān)于生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定實驗，下列敘述正確的是(D)A．鑒定還原糖、蛋白質(zhì)都需要進行水浴加熱B．實驗結(jié)束時將剩余的斐林試劑裝入棕色瓶，以便長期使用C．用蘇丹Ⅳ鑒定花生組織中是否含有脂肪成分時，實驗結(jié)果肯定可見橘黃色顆粒D．當實驗試劑中提供了斐林試劑甲液、乙液和蒸餾水時，不但可以檢驗還原糖，也可以鑒定蛋白質(zhì)[解析]鑒定還原糖需要進行水浴加熱，鑒定蛋白質(zhì)不需要進行水浴加熱，A錯誤；斐林試劑需現(xiàn)配現(xiàn)用，不能久置，即剩余的斐林試劑應(yīng)及時處理掉不能再用，B錯誤；用蘇丹Ⅳ鑒定花生組織中是否含有脂肪成分時，若實驗材料是子葉切片，則實驗結(jié)果是在顯微鏡下可見紅色顆粒，用蘇丹Ⅲ鑒定可見橘黃色顆粒，C錯誤；當實驗試劑中提供了斐林試劑甲液、乙液和蒸餾水時，不但可以檢驗還原糖，還可以將乙液稀釋后與甲液用于鑒定蛋白質(zhì)，D正確?！矊?yīng)訓(xùn)練〕5．(2020·江西臨川二中月考)現(xiàn)提供可配制斐林試劑的溶液：甲液(0.1g/mL的NaOH溶液)、乙液(0.05g/mL的CuSO4溶液)以及蒸餾水，如果充分利用上述試劑及必需的實驗用具，可靈活地鑒別出下列哪些物質(zhì)(C)①葡萄糖 ②蔗糖③胃蛋白酶 ④RNAA．只有① B．①和②C．①和③ D．②③和④[解析]葡萄糖為還原糖，可用斐林試劑檢測。由于還提供了蒸餾水，因此0.05g/mL的CuSO4溶液可用蒸餾水稀釋至0.01g/mL，以作為雙縮脲試劑的成分，胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，可用雙縮脲試劑檢測。課末總結(jié)知識導(dǎo)圖·思維縷析學(xué)科素養(yǎng)·核心釋疑下圖是小麥種子成熟過程中干物質(zhì)和水分的變化，據(jù)圖回答：1．隨著種子的成熟，種子中水分減少的主要原因是自由水散失過多。由此導(dǎo)致的細胞呼吸的變化及好處是細胞呼吸減弱，有機物消耗減少，有利于種子的儲存。2．取第20天和第50天的種子分別制成組織樣液，加入斐林試劑后水浴加熱，發(fā)現(xiàn)第20天的磚紅色沉淀更多，其原因是小麥種子成熟過程中，可溶性的還原糖轉(zhuǎn)變成了不具有還原性的淀粉。3．芝麻種子成熟過程中增加的干物質(zhì)主要是脂肪，用蘇丹Ⅲ試劑鑒定芝麻種子含有脂肪的方法是將芝麻種子研磨制成組織樣液，在組織樣液中加入蘇丹Ⅲ染液，若