细胞中的元素和化合物
考点一、 “统一性”和“差异性”
一、考点概述：
1.此考点主要包括以下内容：
生物界与非生物界的统一性和差异性
生物界的统一性
2.在高考试题中，以选择题或填空题的形式出现。
二、具体考点分析：
1．生物界与非生物界的统一性和差异性
(1)统一性是从化学元素的种类来分析的：组成生物体的化学元素没有一种是生物体所特有的。
(2)差异性是从化学元素的含量来分析的：组成生物体的化学元素与无机环境中的相应元素的含量有一定的差别。
2．生物界的统一性
(1)从化学元素角度分析：组成生物体的化学元素种类大体相同。
(2)从分子水平角度分析：①所有生物DNA分子的空间结构(规则的双螺旋结构)和化学组成(四种脱氧核苷酸)相同；②所有生物共用一套遗传密码子；③蛋白质的基本单位——氨基酸的种类基本相同。
(3)从结构角度分析：除病毒外，生物体都是由细胞组成的。
(4)从能量角度分析：生物体都是以ATP作为能量“通货”的。
三、典例精析：
1．如图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是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表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质
B．若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H
C．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，由此说明生物界与非生物界具有统一性
D．若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
答案 C
2．下列关于构成细胞的化学元素种类及作用的叙述中，不正确的是 ( )
A．因为C是构成有机物的骨架，所以C是构成生物体的最基本元素
B．生物界和非生物界的统一性表现在组成生物体的化学元素的种类和无机自然界相同
C．构成生物体的化学元素的重要功能之一是组成细胞中各种化合物
D．构成生物体的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
解析 C是构成有机物的骨架，所以C是构成生物体的最基本元素；生物界与非生物界的统一性应该是指组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到，而不是相同；细胞中的各种化合物是由各种化学元素组成的；构成生物体的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
答案 B
考点二、细胞中的无机物
一、考点概述：
1.此考点主要包括以下内容：
水的含量、分类、具体作用
无机盐的种类和作用
2.在高考试题中，以选择题或填空题的形式出现。
二、具体考点分析：
1．水
(1)水的含量、分类
含量
概念
结合水
4.5%
与其他物质结合在一起
自由水
95.5%
能够自由流动、以游离状态存在
(2)不同生物的含水量特点
①细胞和生物体中含量最多的物质(如精瘦肉、沙漠植物中含量最多的都是水)。
②含水量：水生>陆生、幼年>成年>老年、代谢旺盛>代谢缓慢、幼嫩细胞>衰老细胞。
2．无机盐的生理作用
(1)是细胞的结构成分。如Mg2＋是叶绿素的必需成分；Fe2＋是血红蛋白的主要成分；PO是生物膜的主要成分——磷脂的组成成分，也是ATP、NADPH的主要组成成分。
(2)参与并维持生物体的代谢活动。如哺乳动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐。
(3)维持生物体内的平衡
①渗透压的平衡：Na＋对细胞外液渗透压起重要作用，K＋则对细胞内液渗透压起决定作用。
②酸碱平衡(即pH平衡)：如人血浆中HCO、HPO等的调节。
三、典例精析：
1．(2011·上海卷，13)生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内Na＋参与 ( )
A．调节渗透压 B．组成体内化合物
C．维持正常pH D．提供能量
解析 液泡内的各种矿质离子、酸、碱等能够参与调节细胞液的渗透压，盐生植物液泡中贮存大量的Na＋，增大了细胞液的渗透压，吸水能力增强。
答案 A
2．关于生物体内水和无机盐的叙述中，不正确的是 ( )
A．体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水
B．某些无机盐是组成ATP、RNA和纤维素的必需成分
C．生物体内无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水
D．自由水与结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化
解析 水在生物体内的流动可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把代谢废物运送到排泄器官或直接排出体外；纤维素属于糖类，只含有C、H、O三种元素,不含无机盐；生物体内无机盐浓度的变化会改变细胞内外的浓度差,从而影响细胞吸水或失水；自由水与结合水的比例越大,代谢越强,反之越弱。
答案 B
3.水在生命活动中有极其重要的作用，细胞内含水量的多少直接影响新陈代谢。试回答下列问题：
(1)下表是几种不同生物体中水的含量：
生物
水母
鱼类
蛙
哺乳动物
藻类
高等动物
水的含量(%)
97
80～85
78
65
90
60～80
由此表得到的结论是__________________________________________________________。
(2)种子在入仓之前需晾晒，所去除的水分主要是细胞中的________水。
(3)将干种子用水浸泡后种子能萌发，但干种子不经水浸泡不能萌发，这说明________________________________________________________________________。
(4)我们常吃的黄豆芽和绿豆芽是将干的黄豆种子和绿豆种子在水中浸泡一段时间后，种子萌发而成。如果豆子一直浸泡在水中，不换水，豆芽就会死亡，其原因是______________________
________________________________________________________________________。
(5)新鲜的鸡蛋清呈液态胶状，而臭鸡蛋清则是相对更“稀”的液体，呈水状，这是因为在新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为________，是细胞和生物体的________，而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分水释放出来，转变为________。
解析 (1)由表分析知，不同的生物体内含水量不同，这与生物体的生活环境密切相关。
(2)种子晾晒失去的主要是自由水。
(3)将干种子用水浸泡后种子能萌发，但干种子不经水浸泡不能萌发，对比说明种子萌发需要水，而且吸收的水在种子内以自由水的形式存在，这充分说明自由水与细胞代谢强度有关，自由水多，代谢旺盛。
(4)由于豆子一直浸泡在水中，不换水，细胞长期缺氧，进行无氧呼吸，代谢减弱，最终中毒死亡。
(5)新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为结合水，是细胞和生物体的组成成分；而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分水释放出来，转变为自由水。
答案 (1)构成生物体的成分中水的含量最多，生物体的含水量与生物体的生活环境密切相关
(2)自由
(3)自由水与细胞代谢强度有关，自由水多，代谢旺盛
(4)细胞长期缺氧，进行无氧呼吸，代谢减弱，中毒死亡
(5)结合水 组成成分 自由水
4．如图表示油菜种子成熟过程中各种有机物的变化情况(1表示可溶性糖，2表示淀粉，3表示含氮化合物，4表示脂肪)，请据图回答：
(1)油菜种子成熟过程中，____________含量不断提高，而________和________含量不断下降，这说明________而来的。
(2)含氮物质在种子未成熟前为非蛋白氮，随着种子成熟程度的提高，含氮物质主要为蛋白质。这说明蛋白质是由非蛋白氮转变而来的，与这种现象相适应的是成熟种子的细胞质中________(填写物质名称)含量较多，以合成丰富的蛋白质。
(3)由图可知，油菜种子是用于检测________的好材料，采用的化学试剂是________。
解析 由图可知，油菜种子成熟过程中，脂肪含量上升，可溶性糖和淀粉含量下降，可推测糖可转变为脂肪。脂肪可用苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液检测。蛋白质的合成是基因表达的结果。
答案 (1)脂肪 可溶性糖 淀粉 脂肪是由糖类(或可溶性糖和淀粉)转化 (2)RNA或mRNA (3)脂肪 苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液
考点三、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的鉴定
一、考点概述：
1.此考点主要包括以下内容：
具体的检测试剂
实验原理及步骤
实验注意问题
斐林试剂和双缩脲试剂的比较
2.在高考试题中，以选择题或填空题的形式出现。
二、具体考点分析：
1．实验原理及步骤
2．实验注意问题
(1)还原糖鉴定实验材料的要求
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，实验中50%酒精的作用——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刷洗；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”。
3.斐林试剂和双缩脲试剂的比较
比较项目
斐林试剂
双缩脲试剂
不
同
点
使用方法
甲液和乙液混合均匀后即可使用，且现配现用
使用时先加A液再加B液
实质
新配制的Cu(OH)2反应
碱性条件下的Cu2＋
呈色反应条件
需水浴加热
不需加热即可反应
反应原理
还原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被还原为Cu2O
具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成络合物
颜色
砖红色
紫色
浓度
乙液CuSO4浓度为0.05 g/mL
B液CuSO4浓度为0.01 g/mL
相同点
都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH浓度都是0.1 g/mL
三、典例精析：
1．在下列四支试管中分别加入一些物质。甲试管：豆浆；乙试管：人体必需的8种氨基酸溶液；丙试管：牛奶和蛋白酶；丁试管：人血液中的红细胞和蒸馏水。上述四支试管中加入双缩脲试剂振荡后，有紫色反应的是( )
A．甲、丁 B．甲、乙、丁
C．甲、乙、丙 D．甲、丙、丁
答案 D
2．用碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物的颜色反应如下表，其中“＋”的数量代表颜色反应深浅程度，下列有关说法不正确的是
( )
试剂
种子
碘液
苏丹Ⅲ染液
双缩脲试剂
甲
＋＋＋＋
＋＋
＋
乙
＋＋
＋＋＋＋
＋＋
丙
＋
＋＋
＋＋＋＋
A.乙种子中主要含蛋白质
B．碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色
C．在观察颜色时有可能用到光学显微镜
D．这三种试剂的使用均不需要水浴加热
解析 碘液用于检验淀粉的存在，其颜色反应为蓝色；苏丹Ⅲ染液用于检验脂肪的存在，其颜色反应为橘黄色；双缩脲试剂用于检验蛋白质的存在，其颜色反应为紫色。分析表格可知，甲种子中主要含淀粉，乙种子中主要含脂肪，丙种子中主要含蛋白质。在脂肪的切片法鉴定实验中需要用光学显微镜进行观察。
答案 A
3．斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液。双缩脲试剂的A液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，B液是质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液。某同学在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验中，产生了一些疑问，在征得老师同意后，他利用课外时间进行了探究。下列是其探究实验的部分操作：
试管
第1次加入物
第2次加入物
第3次加入物
1号
1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液
1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液
2 mL苹果汁
2号
1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液
2 mL苹果汁
1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液
3号
2 mL苹果汁
1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液
1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液
4号
1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液
2 mL苹果汁
1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液
5号
1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液
1 mL 0.1 g/mL
NaOH溶液
2 mL苹果汁
6号
1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液
4滴 0.01 g/mL CuSO4溶液
2 mL苹果汁
请分析回答下列问题：
(1)该同学试图通过上述实验解决什么问题？
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
(2)上述试管中，作为对照的是________。
(3)要使上述试管中的溶液发生显色反应，还必须做______处理。
(4)要提高该实验结果的可信度，还应该_____________________________________
____________。
(5)你认为该同学的这种活动有意义吗？请简要说明。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)斐林试剂的甲液和乙液是否必须混合后才能加入组织样液中(或答加入斐林试剂甲液和乙液的顺序是否可以改变) 双缩脲试剂是否可以用于可溶性还原糖的鉴定 (2)1号试管 (3)加热(或答水浴加热) (4)在相同的条件下重复该实验 (5)对于这种活动的意义可以从两个方面来回答：一是该活动的意义不大，因为此实验探究性不强；二是该活动有意义，因为如将甲液和乙液分别与苹果汁接触结果不同
4．用斐林试剂鉴定还原糖的实验中，教材要求必须将斐林试剂甲液和乙液混合均匀后使用，切勿分别使用，但在实验过程中，实验者设想按照不同的使用顺序先后使用甲液和乙液及混合后使用。
实验猜想：用斐林试剂鉴定还原糖与其甲液、乙液使用顺序及是否混用无关。
实验设计：为探究以上猜想，实验按表格思路设计：
试管
第1次加入物
第2次加入物
第3次加入物
加热
颜色变化
1号
2 Ml苹果汁
0.5 mL
0.05 g/mL
的CuSO4溶液
0.5 mL
0.1 g/mL的
NaOH溶液
加热
2号
2 mL苹果汁
A
B
加热
3号
2 mL苹果汁
C
加热
请回答下列问题：
(1)2、3号试管中应加入的物质是A________，B________，C________。
(2)1、2、3号试管的设计主要体现了什么样的实验设计思想？
________________________________________________________________________。
(3)1号与2号试管相比，实验变量为_________________________________________。
(4)理论预测及相关结论：
①当出现什么样的实验现象时，实验猜想是正确的？
________________________________________________________________________。
②当出现什么样的实验现象时，实验猜想是错误的？
________________________________________________________________________。
解析 题干中给出的信息是对教材中斐林试剂的甲液和乙液使用方法的质疑，首先提出假说，然后用实验去验证假说的正确与否。在实验步骤的设计中，1号试管和2号试管对照，验证斐林试剂中甲液和乙液的使用顺序对实验的影响，3号试管用的是混合后的甲液和乙液，即新的斐林试剂。从1、2、3号试管的设计中可以看出设计思想是对照实验的设计。在最后的实验结果中，若1、2、3三支试管均出现砖红色沉淀现象，说明实验猜想是正确的；若1、2、3三支试管不全出现砖红色沉淀现象，说明实验猜想是错误的。
答案 (1)0.5 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液 0.5 mL
0．05 g/mL的CuSO4溶液 0.5 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液和0.5 mL 0.05 g/mL的CuSO4溶液的混合液 (2)主要体现了对照实验的设计思想 (3)0.5 mL 0.05 g/mL的CuSO4溶液与0.5 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液的加入顺序 (4)①若1、2、3三支试管均出现砖红色沉淀现象，说明实验猜想是正确的 ②若1、2、3三支试管不全出现砖红色沉淀现象，说明实验猜想是错误的
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