1．大量元素、微量元素都是生物必需的元素，对于维 持生物体生命活动都起着非常重要的作用。 2．占细胞鲜重含量最多的元素是氧，占细胞干重含量 最多的元素是碳。 3．占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的 化合物是蛋白质。 4．活细胞中自由水/结合水的比值高低能反映该细胞的 代谢水平。 5．生物体的一切生命活动都离不开水。 6．活细胞中的各种化合物的含量和比例都处在不断变 化中，但又保持相对的稳定。  一、组成细胞的元素和化合物 1．组成细胞的元素 (1)大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。 (2)微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。 (3)生物体有选择地从无机自然界中获得。 (4)存在：大多以化合物的形式存在。 2．组成细胞的化合物 (1)种类 (2)含量 二、生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的检测[连线]   斐林试剂和双缩脲试剂在使用方法上有什么不同？ 提示：斐林试剂的甲液和乙液等量混合，现用现配，加入到组织样液中后需水浴加热；双缩脲试剂使用时，先加入A液后再滴入B液，加入组织样液后不需加热。 三、水和无机盐的作用 1．水  (1)写出A、B、C、D反映出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)自由水与结合水的转换：一定限度内，温度升高后，结合水可转换为自由水，自由水与结合水的比例会升高，新陈代谢会增强。  生物体的水都存在于细胞内吗？ 提示：不一定，在细胞间隙也存在大量水分，如动物体内的组织液。 2．无机盐 (1)在细胞中的存在形式：主要是离子。 (2)生理作用 [知识体系构建]  ①统一　②差异　③C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg　④Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu　⑤水　⑥无机盐   组成细胞的元素和化合物   (1)(2012·江苏卷T1A)细胞中的一种元素的作用能被其他元素替代。(×) (2)(2009·上海卷T1C)脱氧核糖只含有C、H、O三种元素。(√) (3)(2012·海南卷T7B)植物细胞中含量最多的四种元素是C、H、O和N。(√) (4)(2012·江苏卷T1B)细胞中脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素。(×) (5)(2010·江苏卷T1B)组成DNA与ATP的元素种类不同。(×) (6)(2009·上海卷T1D)只含有C、H、O三种元素的有机化合物是磷脂。(×)  1．细胞中化合物含量之最 细胞内含量最多的化合物 水  细胞内含量最多的无机化合物   占细胞鲜重含量最多的化合物   占细胞鲜重50%以上的化合物   细胞内含量仅次于水的化合物 蛋白质  细胞内含量最多的有机化合物   占细胞干重含量最多的化合物   占细胞干重50%以上的化合物   2.细胞内有机分子的元素组成、单体构成与合成场所 种类 元素组成 构成单体 合成场所  多糖 仅含C、H、O 葡萄糖等单糖 内质网、高尔基体(纤维素)  脂质 脂肪和固醇：C、H、O 磷脂：C、H、O、(N)、P 甘油、脂肪酸 内质网  蛋白质 C、H、O、N 氨基酸 核糖体  核酸 C、H、O、N、P DNA：脱氧核苷酸 RNA：核糖核苷酸 主要在细胞核    高考地位 本考点知识简单，一般单独命题考查频率较低，常在单科卷中以专题综合形式进行综合命题  命题角度 (1)结合特殊或常见化合物考查化学元素组成，如典例1； (2)运用图示作为信息载体，对组成细胞的化学元素含量进行考查，如典例2。   [典例1]　下列化合物中，含有相同元素的一组是(　　) A．纤维素和生长激素 B．脂肪酸和磷脂 C．三磷酸腺苷和核糖核酸 D．胆固醇和血红蛋白 [解析]　选C　纤维素属于多糖，仅由C、H、O三种元素组成；而生长激素的化学本质是蛋白质，由C、H、O、N等元素组成。脂肪酸、胆固醇属于脂质，由C、H、O三种元素组成，而血红蛋白由C、H、O、N、Fe等化学元素组成；三磷酸腺苷和核糖核酸，均由C、H、O、N、P五种元素组成。 ———————————————————— 某些复杂化合物中的无机盐成分 无机盐 化合物  N (NO) 蛋白质、ATP(ADP)、叶绿素、DNA、RNA  P (PO) ATP(ADP)、磷脂、DNA、RNA  Mg2＋ 叶绿素  S (SO) 某些蛋白质  Fe2＋ 血红蛋白  I－ 甲状腺激素   [典例2]　下图1表示细胞中三种化合物含量的扇形图，图2表示有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是(　　)  A．若图1表示正常细胞，则甲、乙两化合物共有的元素中含量最多的是a B．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则甲化合物中含量最多的元素为图2中的b C．图2中含量最多的元素是c，这与细胞中含量最多的化合物有关 D．若图1表示正常细胞，则乙化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N [解析]　选C　本题考查细胞中的元素与化合物的种类及含量。从图2有活性的细胞中元素含量相对值分析，a代表O，b代表C。若图1表示正常细胞，则甲表示H2O，乙表示蛋白质，二者共有的元素在细胞中含量最多的是O，故A正确；若图1表示完全脱水后的细胞，则甲为蛋白质，蛋白质中含量最多的元素为C，故B正确；图2细胞中含量最多元素是a而不是c，故C错误；若图1表示正常细胞，乙化合物表示蛋白质，其具有多样性，必含的元素为C、H、O、N，故D正确。  细胞中的无机盐   (1)(2012·海南卷T7C)植物根系通过主动运输吸收无机离子需要ATP。(√) (2)(2011·上海卷T9A)生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，其液泡内贮存大量的Na＋，而促进细胞吸收水分，说明Na＋参与调节渗透压。(√)  1．细胞中水与其代谢的关系  2．细胞中产生水的结构及代谢过程 结构 代谢过程  叶绿体基质 光合作用暗反应阶段  线粒体 有氧呼吸第三阶段  核糖体 氨基酸脱水缩合生成多肽  高尔基体 植物细胞纤维素的合成  细胞核 DNA复制、转录    命题分析 高考地位 本考点知识较简单，但与细胞代谢联系密切，常常进行综合命题考查   命题角度 (1)联系对太空生命探究热点材料，考查水的生理作用，典例3； 2.以图表曲线为信息载体，对生物体内水、无机盐变化规律进行考查，如典例4。   [典例3]　2012年8月5日美国宇航局的“好奇”号火星车已安全着陆火星表面，之后它将全方位展开行动，钻探并分析火星土壤进行研究，寻找过去或现在水的线索，并确定火星是否曾有过可以支撑生命生存的环境条件。下列有关水的叙述，不正确的是(　　) A．各种生物体的一切生命活动都离不开水 B．生存在严重干旱环境中的生物生命活动不需要水 C．水是细胞内良好溶剂，又是生物体内物质运输的介质 D．水参与生物体内多种代谢活动 [解析]　选B　水在生物细胞内以自由水和结合水两种形式存在，自由水是细胞内的良好溶剂，许多生物化学反应也都需要水参与，多细胞生物体的组织细胞浸润在以水为基础的液体环境中。生物体内物质的运输也是依靠水完成的，因此各种生物体的一切生命活动都离不开水，生存在严重干旱环境中的生物，其生命活动也离不开水。 [典例4]　结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是(　　)  A．曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线 B．曲线②可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化 C．曲线③可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，其内无机盐的相对含量变化 D．曲线①可以表示人从幼年到成年体内含水量的变化 [解析]　选C　C项中随着新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干，水分不断减少，无机盐相对含量逐渐增多，因此C项是错误的。A、D项是正确的，随着年龄增加，新陈代谢减慢，自由水/结合水的比值下降。B项中自由水/结合水的比值增加，会导致细胞呼吸速率加快。 ———————————————————— 水的存在形式决定着相关生理活动 (1)细胞内自由水/结合水比例升高，则代谢旺盛；反之代谢缓慢。 (2)秋冬季节，蒸腾作用弱，吸水减少，结合水含量相对升高，有利于植物提高抗寒性。  实验平台— 一、实验原理 某些化学试剂能够使生物组织中的相关有机化合物产生特定的颜色反应。 (1)还原糖＋斐林试剂砖红色沉淀。 (2)脂肪＋ (3)蛋白质＋双缩脲试剂→紫色。 (4)淀粉＋碘液→蓝色。 二、实验步骤 (1)还原糖的检测： 选材：含糖量较高、白色或近于白色的植物组织 　  　   　 结论：组织样液中含有可溶性还原糖 (2)脂肪的检测： 方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色 方法二： 取材：花生种子(浸泡)，将子叶切成薄片 　  制成临时装片(滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片) 　 观察：先在低倍镜下寻找已着色颗粒，再用高倍显微镜观察 　 结论：圆形小颗粒呈橘黄色，说明植物组织中有脂肪存在 (3)蛋白质的检测： 选材与制备：蛋清稀释液或豆浆滤液 　  结论：组织样液中存在蛋白质 三、易误点拨 斐林试剂与双缩脲试剂的“四个不同” (1)浓度不同：二者成分中CuSO4的浓度不同。 (2)使用方法不同：斐林试剂是甲、乙液等量混合后使用，双缩脲试剂是先加A液后加B液。 (3)条件不同：斐林试剂需水浴加热，而双缩脲试剂则不需要加热。 (4)现象不同：斐林试剂检测还原糖，产生砖红色沉淀，双缩脲试剂检测蛋白质，产生紫色物质。 [高考实验对接]  技法平台— 生物体内的各种化学元素都是从无机自然界有选择地吸收而来，各种化学元素在生物体内的作用不同，有些化学元素是生物必需的，有些化学元素不是生物所必需的，可通过设计探究实验而确定。 [典例]　探究钾是否属于植物生长发育所必需的元素。 (1)实验思路：利用缺素培养液和完全培养液的培养作对照并得出结论。 (2)实验步骤： ①培养液的配制：_____________________________________________________。 ②取材：选取__________两组植物。 ③培养：将两组植物分别培养在盛有上述两种培养液的容器中，培养条件要______。 ④观察：______________________________________。 (3)预测可能的结果及结论。如下表： 缺素培养液 完全培养液 结论  生长状况 正常 正常 ①   异常 正常 ②  ①______________________________________。 ②______________________________________。 [解析]　该题重点考查实验设计的对照原则和单一变量原则。运用完全培养液和缺钾培养液分别培养植物，前者为对照组，后者为实验组。取长势相同的植株，在适宜且相同的条件下培养，排除无关变量的干扰。若植物对这种元素的需要是必需的，缺乏时，植物就会出现特殊的缺乏症状，只有满足植物对这种元素需求，症状才会消除。 [答案]　(2)①配制完全培养液和缺钾培养液　②长势相同的　③相同且适宜　④两组植物的生长状况　(3)①钾不是植物生长发育所必需的元素　②钾是植物生长发育所必需的元素  确定植物必需元素的实验方法 (1)对照组：正常植物＋完全培养液→生长正常 (2)实验组：正常植物＋只缺X完全培养液 ↓ a．若生长正常?则X不是必需元素 b．若出现病症?则X是必需元素 (3)在实验组中还可设置二次对照，即在出现病症后，再加入含X的培养液，植物恢复正常生长，以形成前后对照。  [高考随堂体验] 一、选择题(每小题5分，共60分) 1．(2012·江苏高考)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　细胞中不同元素的功能不尽相同，不能相互替代；脱氧核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，而脂肪酸的组成元素是C、H、O；因为主动运输能主动选择吸收细胞需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，所以主动运输有助于维持细胞内元素组成的相对稳定；微量元素含量虽少，但对于细胞的生命活动却是必不可少的。 2．(2012·海南高考)关于植物细胞中元素的叙述，错误的是(　　) A．番茄和水稻根系吸收Si元素的量相等 B．细胞中含量最多的四种元素是C、O、H和N C．植物根系通过主动运输吸收无机离子需要ATP D．与豆科植物共生的根瘤菌可为豆科植物生长提供N元素 解析：选A　不同植物的根系对同种无机盐离子的吸收量不同；细胞中含量最多的元素为C、O、H、N；植物根系吸收无机盐离子的方式为主动运输，需要消耗ATP；豆科植物和根瘤菌为共生关系，根瘤菌具有固氮作用，可为豆科植物提供N元素。 3．(2012·江苏高考)下表中有关人体细胞化合物的各项内容，正确的是(　　) 编号 化合物 实验检测 组成单位 主要功能    检测试剂 颜色反应    ① 脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 脂肪酸 储存能量  ② 糖原 斐林试剂 砖红色 葡萄糖 提供能量  ③ 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 氨基酸 承担生命活动  ④ 核酸 甲基绿染液 绿色 核苷酸 携带遗传信息   A．①　　　　　　　　　　　 B．② C．③ D．④ 解析：选C　①中脂肪的组成单位是甘油和脂肪酸；②中糖原为非还原糖，不能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀；③中蛋白质是生物体生命活动的主要承担者，其基本组成单位是氨基酸，可与双缩脲试剂发生紫色反应；④中核酸包括DNA和RNA，DNA可被甲基绿染液染成绿色，而RNA可被吡罗红染液染成红色，人体细胞中携带遗传信息的是DNA。 4．(2012·广东高考)分析下表，可推测(　　) 溶液 双缩脲试剂 碘液 斐林试剂  甲 ＋ － －  乙 － ＋＋ －  甲、乙混合 ＋ ＋ ＋  注：“＋”显色，“＋＋”显色更深；“－”不显色。 A．甲溶液含有淀粉 B．乙溶液含有还原糖 C．混合溶液不含淀粉 D．混合溶液含有淀粉酶 解析：选D　蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，淀粉遇碘变蓝色，斐林试剂与还原糖在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。根据溶液甲中的颜色变化可知其含有蛋白质；根据乙溶液中的颜色变化可知其含有淀粉；据甲、乙混合后的颜色反应可知，两溶液中的物质发生反应产生了还原糖，故混合溶液中应含有淀粉酶。 5．(2012·上海高考)下列食物营养成分与鉴定试剂及显色反应之间的对应关系中，错误的是(　　) A．淀粉：碘液，蓝紫色 B．还原糖：班氏试剂，红黄色 C．脂肪：苏丹Ⅲ染液，橘红色 D．蛋白质：双缩脲试剂，黄绿色 解析：选D　淀粉遇碘液呈蓝紫色，还原糖遇班氏试剂呈红黄色，脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘红色，而蛋白质遇双缩脲试剂呈紫色。 6．(2011·新课标全国卷)下表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果正确的是(　　) 实验目的 试剂 预期的实验结果  A. 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 醋酸洋红 染色体被染成紫红色  B. 检测植物组织中的脂肪 双缩脲试剂 脂肪颗粒被染成红色  C. 检测植物组织中的葡萄糖 甲基绿 葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀  D. 观察DNA和RNA在细胞中的分布 斐林试剂吡罗红 斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色   解析：选A　在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，是用碱性染料如龙胆紫染液或醋酸洋红溶液进行染色，使细胞核中染色体着色，醋酸洋红液使染色体被染成紫红色。脂肪的检测试剂为苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液，双缩脲试剂是用来检测蛋白质的；植物组织中的葡萄糖属于还原糖，可用斐林试剂进行检测，出现砖红色的沉淀；观察DNA和RNA在细胞中的分布，应使用甲基绿和吡罗红混合染色剂。 7．(2011·江苏高考)研究发现，砷(As)可以富集在植物体内，转化为毒性很强的金属有机物，影响水稻的株高、根长和干重；加 P(与 As 原子结构相似)处理后水稻茎叶和根中 P 含量增加、As 含量相对减少，水稻生长加快，干重增加。对此现象合理的解释是(多选)(　　) A．As 在水稻细胞内富集，由细胞膜的结构特点决定 B．As 进入水稻细胞，导致有关酶失去活性，影响细胞代谢 C．P 影响 As 的吸收，与细胞膜上的载体种类和数量有关 D．P 是构成磷脂、核酸和 ATP 的重要元素，能促进水稻生长发育 解析：选BCD　As在水稻细胞内富集，是由细胞膜的功能特点决定的；As可能是有关酶的抑制剂，与酶结合后使酶的构象发生改变，使酶丧失活性，从而影响细胞的代谢；P与As以主动运输方式被吸收时，载体的种类相同，而P更易与载体结合，从而抑制植物对As的吸收；磷脂、核酸和ATP中都含P，而这 些化合物是水稻正常生长发育所必需的，可见P能促进水稻的生长发育。 8．(2009·江苏高考)下列有关实验及显色结果的叙述，错误的有(多选)(　　) A．水浴加热条件下，蔗糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀 B．沸水浴条件下，脱氧核苷酸与二苯胺发生作用呈现蓝色 C．常温条件下，蛋白质与双缩脲试剂发生作用呈现紫色 D．常温条件下，核糖核酸与甲基绿作用呈现绿色 解析：选ABD　斐林试剂是检验还原糖的试剂，蔗糖属于非还原糖，不能在水浴条件下与斐林试剂产生砖红色沉淀；二苯胺检测的物质是DNA，脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位，不能用二苯胺进行检测；脱氧核糖核酸(DNA)与甲基绿作用呈绿色。
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