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- 2021-04-13 发布
2020届 一轮复习 人教版 细胞中的元素及无机化合物 学案
【考纲解读】
最新考纲
细解考点
核心素养
1.水和无机盐的作用(Ⅰ)
2.实验:检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
1.说出细胞中的元素的作用及大量元素和微量元素
2.说出细胞中的重要化合物的组成
元素
3.说出组成细胞的化合物的种类
4.说明生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的检测原理并能通过实验进行
检测
1.生命观念——比较与分类:大量元素与微量元素
2.科学思维——结构与功能观:水和无机盐的存在形式与作用
3.科学探究——制订与实施实验方案并观察实验结果能力:检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质
考点一 细胞中的元素和化合物
1.组成细胞的元素
(1)元素的来源、分类和存在形式
(2)生物界和非生物界在元素组成上的统一性和差异性
①统一性的表现:组成生物体的元素在无机自然界中都能找到,在元素种类上具有统一性。
②差异性的表现:同一种元 素在生 物界和 非生物界中的含量差别很大。
2.细胞中的化合物
【深挖教材】
(1)微量元素是不是不重要?
提示:微量元素虽然含量少,但同样不可缺少,很多疾病都与微量元素缺乏有关,如人体缺Fe会导致贫血,缺Zn影响智力发育。
(2)生物体内含量很少的元素就是微量元素吗?
提示:不一定,生物体细胞中,不可缺少的且含量很少的元素才是微量元素,某些元素如锡等虽然含量少但不属于微量元素。
1.为什么组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到,而又与无机自然界的含量大不相同?
提示:因为组成细胞的化学元素归根结底是从无机自然界吸收的,生物体吸收自然界中的元素又是有选择性的。
2.如图A是组成人体细胞的主要元素及其比例,B是细胞中几种化合物的含量。请据图思考下列问题:
(1)如果图A表示的是活细胞中的元素含量比例,则甲~丁依次为O、H、C、N。
(2)若按干重计,图B中②为蛋白质,其标志性元素是A图中的丁(填“甲”“乙”“丙”或“丁”),按鲜重计②应为水(此时①为蛋白质)。
(3)图A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。
(4)C、H、N三种元素在人体的化学成分中,质量分数共占73%左右(占细胞干重的百分比),而在岩石圈的化学成分中,质量分数不到1%,这一事实说明生物界与非生物界具有差异性。
题型一 细胞和生物体组成元素的含量、种类及作用
1.(2019·湖北重点中学联考)下列关于组成生物体的化学元素的叙述正确的是( B )
A.占细胞鲜重百分比最多的元素是C
B.组成DNA、磷脂分子的元素种类相同
C.非生物界与生物界的元素种类相同
D.组成生物体的化学元素多以离子形式存在
解析:占细胞鲜重百分比最多的元素是O;组成DNA、磷脂分子的元素都是C、H、O、N、P,种类相同;组成生物界的元素种类在非生物界中都能找到,但非生物界与生物界的元素种类存在差异;组成生物体的化学元素多以化合物的形式存在。
2.下列关于细胞中化学元素的叙述,正确的是( C )
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: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;主动运输是有选择性地运输物质,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,都很重要。
判断元素与化合物分子时四个“明确”
题型二 细胞中各类化合物的组成元素及与代谢的联系
3.(2018·北京石景山区期末)下列各组化合物中,由相同元素组成的是( D )
A.叶绿素、类胡萝卜素
B.胰岛素、性激素
C.脂肪、核苷酸
D.纤维素、丙酮酸
解析:叶绿素中含有镁元素,与类胡萝卜素的元素组成不同;性激素属于固醇类激素,只含C、H、O,胰岛素属于蛋白质类激素,含有C、H、O、N;脂肪只含有C、H、O,核苷酸含有C、H、O、N、P;纤维素和丙酮酸含有C、H、O。
4.组成生物的化学元素在生物体中起重要作用。下列关于几种元素与细胞代谢关系的叙述中,正确的是( A )
A.N是叶绿素的组成元素之一,没有N植物就不能进行光合作用
B.C是组成糖类的基本元素,在光合作用中C元素从CO2经C3、C5形成(CH2O)
C.I是构成血红蛋白的基本元素之一,缺I会引起贫血
D.P是构成ATP的必需元素,光合作用中光反应和暗反应过程均有磷酸产生
解析:N是叶绿素的组成元素之一,没有N叶绿素就不能形成,植物就不能进行光合作用;在光合作用中C元素从CO2经C3形成(CH2O),不经过C5;I是构成甲状腺激素的基本元素之一,缺I会引起大脖子病,合成血红蛋白不需要I;光合作用中光反应阶段有磷酸的消耗,暗反应过程有磷酸的产生。
考点二 细胞中的水和无机盐
1.细胞中的水
(1)存在形式及作用
(2)自由水/结合水与植物代谢、抗逆性的关系
2.细胞中的无机盐(巧记功能:一组成二维持)
【深挖教材】
(1)所有的植物色素中都含有Mg吗?
提示:叶绿素含有Mg,而其他色素如类胡萝卜素、花青素不含Mg。
(2)无机盐对维持生物体的渗透压有重要作用,维持细胞外液渗透压的主要无机盐离子有哪些?
提示:维持细胞外液渗透压的无机盐离子主要是Na+、Cl-等。
1.缺乏N、Mg、P,植物的光合作用受影响,原因是N、Mg是组成叶绿素的成分,N、P是组成ATP、类囊体膜、NADPH的成分,N也是组成光合酶的成分。
2.探究无机盐对植物生长的作用
(1)对照组
植物+完全培养液→正常生长
(2)实验组
植物+缺X的 完全培 养液—
题型一 水的存在形式、作用及与代谢的关系
1.下列有关生物体内水的叙述,错误的是( D )
A.水在细胞中有结合水和自由水两种存在形式
B.在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生
C.人体衰老细胞中自由水含量减少,代谢缓慢
D.冬季植物体内自由水含量相对增高,以增强植物的抗寒能力
解析:植物越冬时自由水含量相对减少,增强了植物的抗寒能力。
2.(2018·北京石景山区期末)下列有关水的叙述,正确的是( D )
A.H2O在光下分解,产生的[H]参与三碳化合物的生成
B.由氨基酸形成多肽链时,生成物H2O中的氢全部来自氨基
C.有氧呼吸时,生成物H2O中的氢全部来自线粒体中丙酮酸的分解
D.由于水分子间的氢键,使得细胞中的水具有缓和温度变化的作用
解析:光合作用过程中水光解产生的还原氢用于还原三碳化合物形成葡萄糖;氨基酸脱水缩合形成多肽链的过程中脱去的水分子中的H来自一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基;有氧呼吸时,生成物H2O中的氢来自葡萄糖和水;由于水分子间的氢键,使得细胞中的水具有缓和温度变化的作用。
题型二 无机盐的存在形式、作用及与代谢调节的关系
3.(2017·海南卷)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( C )
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:蔬菜中的草酸与食物中钙结合形成草酸钙,不利于机体对食物中钙的吸收;Fe2+是血红蛋白的必需成分,而血红蛋白主要参与氧气的运输;KH2PO4是缓冲物质维持酸碱平衡,不作为能源物质;植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐。
4.下列关于无机盐离子的叙述,正确的是( D )
A.K+内流是神经纤维产生动作电位的主要原因
B.Mg2+参与色素的合成而直接影响光合作用暗反应
C.过量摄入钠盐会导致血浆中抗利尿激素含量降低
D.Fe2+参与构成的血红蛋白在运输氧过程中起重要作用
解析:动作电位产生的生理基础是Na+内流;Mg2+参与叶绿素的合成而直接影响光合作用的光反应;过量摄入钠盐会导致细胞外液渗透压升高,血浆中抗利尿激素含量升高,排尿减少;Fe2+是血红蛋白的组分之一,Fe2+在血红蛋白运输氧的过程中起重要作用。
各类无机盐参与形成的化合物种类
无机盐
参与形成的化合物
蛋白质、ATP(ADP)、叶绿素、核酸(DNA或RNA)
ATP(ADP)、磷脂、核酸(DNA或RNA)
Mg2+
叶绿素
某些蛋白质的特征元素
Fe2+
动物的血红蛋白
I-
甲状腺激素
考点三 实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.实验原理
某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。
还原糖+斐林试剂砖红色沉淀
脂肪+
蛋白质+双缩脲试剂→紫色
2.实验步骤与实验结论
(1)还原糖的检测
结论:说明组织样液中有可溶性还原糖。
(2)脂肪的检测
方法一:花生种子匀浆+3滴苏丹Ⅲ(苏丹Ⅳ)染液→橘黄色(红色)。
方法二:花生种子(浸泡),将子叶削成薄片。
观察:先在低倍镜下寻找到已着色的颗粒再用高倍镜观察。
结论:圆形小颗粒呈橘黄色,说明有脂肪存在。
(3)蛋白质的检测
结论:说明组织样液中存在蛋白质。
(4)淀粉的检测
1.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
2.把握三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”
唯一需
要加热
还原糖检测,水浴加热。若不加热,则无砖红色沉淀出现
唯一需要
显微镜
切片法检测生物组织中的脂肪
唯一使
用酒精
脂肪的检测,实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色
3.关注实验中的四个注意点
选材
不宜选有颜色的实验材料,因为有颜色的材料会干扰实验
结果
预留样液
物质检测中,预留组织样液作对照
待测液
处理
用蛋清作蛋白质检测材料,必须充分稀释,防止蛋清粘在试管内壁
材料
处理
脂肪检测时,用体积分数为50%的酒精洗去浮色,不能用清水,因为染料溶于有机溶剂、不溶于水
题型一 实验原理和操作
1.(2017·全国Ⅰ卷)下列关于细胞结构与成分的叙述,错误的是( B )
A.细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测
B.检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色
C.若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色
D.斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液,可被葡萄糖还原成砖红色
解析:台盼蓝为大分子染料,完整的细胞膜不允许台盼蓝进入细胞,细胞不能被染色,故可用台盼蓝染色法检测细胞膜的完整性;双缩脲试剂与蛋白质中的肽键发生紫色反应,而氨基酸不含肽键,无法与双缩脲试剂发生紫色反应;醋酸洋红是一种碱性染料,可使染色体着色;斐林试剂甲液与乙液混合后生成弱氧化性的Cu(OH)2,可被葡萄糖还原为砖红色沉淀(Cu2O)。
2.(2018·江苏卷改编)关于还原糖、蛋白质和脂肪的鉴定实验,下列叙述正确的是( C )
A.在甘蔗茎的组织样液中加入双缩脲试剂,温水浴后液体由蓝色变成砖红色
B.在大豆种子匀浆液中加入斐林试剂,液体由蓝色变成紫色
C.用苏丹Ⅲ染液染色,观察花生子叶细胞中的脂肪滴(颗粒)
D.空间结构破坏后的蛋白质不能与双缩脲试剂产生紫色反应
解析:甘蔗茎中的蔗糖是非还原糖,还原糖与斐林试剂在50~65 ℃
水浴下产生砖红色沉淀;双缩脲试剂是鉴定蛋白质的试剂,常温下与含有肽键的蛋白质发生紫色反应,蛋白质的空间结构破坏后,肽键没有破坏。
题型二 实验结果分析
3.油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示,将不同成熟阶段的种子制成匀浆后检测,结果正确的是( C )
选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ试剂
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色
解析:分析曲线可知,油菜种子在成熟过程中,可溶性糖和淀粉不断转化为脂肪储存起来;第1 0天时仍然存在较多的可溶性糖,可溶性糖中的还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下会出现砖红色沉淀;在整个种子成熟过程中都能检测到蛋白质的存在;在第30天时,脂肪含量较高,脂肪与苏丹Ⅲ试剂发生反应呈现橘黄色;在第40天时,淀粉已经消耗殆尽,用碘液检测不会发生显色反应。
4.将小麦种子分别置于20 ℃和30 ℃培养箱中培养4天,依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ
。取3支试管甲、乙、丙,分别加入等量的淀粉液,然后按如图加入等量的提取液和蒸馏水,水浴保温5分钟,立即在3支试管中加入等量斐林试剂摇匀并水浴加热,观察试管中颜色。结果是( D )
A.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色
B.甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
C.甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色
D.甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
解析:萌发的小麦种子可产生淀粉酶,能将淀粉分解成可溶性还原糖。在不同的温度条件下,产生淀粉酶的量不同,30 ℃时淀粉酶产生量大于20 ℃时,因此提取液Ⅱ中淀粉酶的量大于提取液Ⅰ,故乙试管中的还原糖多于甲试管,丙试管中无还原糖,因此用斐林试剂鉴定,甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色[即Cu(OH)2的颜色]。
题型三 实验技能拓展应用
5.据药理研究,一种茅草的根内含有降血糖的因子及多种有益于健康的成分,某公司将它开发成一种保健饮料。该产品是否适用于糖尿病患者,生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题。请你完成下面的实验鉴定报告。
(1)实验目的:鉴定一种茅草的根是否含有还原糖和淀粉。
(2)实验原理:还原糖可用 检测,淀粉可用 来检测。
(3)实验器材:一种茅草根、所需试剂、研钵、烧杯、试管、纱布、漏斗、酒精灯、试管夹、火柴、滴管等。
(4)实验步骤:
①用研钵将茅草根磨碎,过滤,取其滤液;
②取A、B两支试管,各加入2 mL滤液;
③往A试管中加入 ,摇匀,放入盛有50~65 ℃温水的大烧杯中加热约2 min。观察试管中的颜色变化;
④往B试管中加入 ,观察试管中的颜色变化。
(5)可能出现的实验现象及分析:
。
解析:(2)还原糖的鉴定:与斐林试剂水浴加热呈砖红色;淀粉鉴定:与碘液反应呈蓝色。(4)③A试管需要水浴加热,加入的应为斐林试剂。④A试管加入的是斐林试剂,则B试管加入的是碘液。(5)如果A试管出现砖红色沉淀,说明茅草的根内含有还原糖,否则没有。如果B试管出现蓝色,说明茅草的根内含有淀粉,否则没有。
答案:(2)斐林试剂 碘液
(4)③1 mL现配斐林试剂 ④2滴碘液
(5)如果A试管出现砖红色沉淀,说明茅草的根内含有还原糖,否则没有。如果B试管出现蓝色,说明茅草的根内含有淀粉,否则没有
【构建知识网络】
【记忆核心要点】
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.结合水是细胞结构的重要组成成分;自由水是细胞内的良好溶剂,参与生化反应,为细胞提供液体环境,运送营养物质和代谢废物。
3.无机盐是细胞内某些复杂化合物的组成成分,维持细胞和生物体的正常生命活动,维持生物体的酸碱平衡和渗透压。
4.还原糖与斐林试剂发生作用且水浴加热时生成砖红色沉淀;脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,被苏丹Ⅳ染液染成红色;蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。
预期实验结果
【素能培养】
1.关于“假设”“预期”“结果”“结论”的辨析
(1)“假设”
“假设”也称假说或猜测,是指用来说明某种现象但未经证实的论题,即依据发现的事实材料或科学原理,通过创造性思维,提出初步假定。
(2)“预期”
“预期”是在实验设计方案确定以后,实验正式实施之前,根据假说和原理,对实验可能出现的结果的预判,是依据提出的假说进行推理,得出假定性结果或推论,即“假如假设成立,则应有何种结果”。
(3)“结果”
“结果”应为实验实际出现的情况,即实验实施之后出现的实际结果。
(4)“结论”
“结论”的得出需依据实验结果,即若出现的结果与预期结果一致,则得出与先前的假说一致的结论或“假说成立”,若实验出现的结果与预期结果不符,则得出的结论应为“假说不成立”。
2.预期实验结果的一般答题技巧
(1)明确实验的类型,即是探究性实验还是验证性实验
如果是验证性实验:则要有明确的结论,题干要求我们“干什么”其实就是结论,不需要分类讨论,一般在题目中就可以找到答案。
如果是探究性实验:一般要预测几种可能出现的结果,解答用“如果……,则……”的形式。
(2)“假设”应对应“结论”,“预期”应对应“结果”,在答题时应注意描述的科学性。例如用检测呼吸装置的红色液滴检测酵母菌的呼吸类型时,应为“若液滴向左移动则推出什么结论;若液滴向右移动则推出什么结论”,而不能描述为“若为有氧呼吸,则液滴向哪移动”。
3.“预期结果”和“预期结果及分析”
预期结果:写出实验现象即可。
预期结果及分析:写出结果,还要对结果产生的原因进行生物学解释。
4.探究性实验结果分析要全面,考虑到多种可能
如两组对照实验,大多有三种可能的结果:变量促进结果、变量抑制结果、变量与结果无关。
【针对训练】
1.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( A )
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:观察根尖分生组织细胞有丝分裂主要是观察分裂期染色体的规律性变化,故用醋酸洋红对染色体染色,为紫红色;检测植物组织中的脂肪应使用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ
染液,双缩脲试剂是用来检测蛋白质的;检测植物组织中的葡萄糖,应使用斐林试剂水浴加热,最后出现砖红色沉淀,甲基绿是用来对DNA染色,观察其在细胞中的分布;观察DNA和RNA在细胞中的分布应使用甲基绿吡罗红混合染液,其中甲基绿使DNA呈绿色,吡罗红使RNA呈红色。
2.猪笼草以瓶状带盖的叶捕捉昆虫,并分泌某种物质消化虫体。为了验证猪笼草分泌液中有蛋白酶,研究者设计了如下实验,对实验结果预测正确的是( A )
试管
编号
实验步骤
1
2 mL水+
蛋白液
35 ℃水浴中保温一段时间
加适量双缩脲试剂
2
2 mL新鲜分泌
物+蛋白液
3
2 mL水+
蛋白块
同上
加等量蒸馏水
4
2 mL新鲜分
泌物+蛋白块
A.试管1和2中溶液呈紫色
B.试管3和4中蛋白块消失
C.只有试管2中溶液呈紫色
D.只有试管4中蛋白质被分解
解析:试管1中的蛋白液,试管2中新鲜分泌物中含有蛋白酶,两者遇双缩脲试剂均呈紫色;试管3中蛋白块不会消失;试管2、4中的蛋白质均被蛋白酶水解。
3.以铁秆抗倒伏著称的玉米新品种龙高L2的蛋白质含量高于普通玉米,请用所学的方法设计实验加以验证。
实验原理:
。
材料用具:新鲜的普通玉米子粒,新鲜的新品种龙高L2玉米子粒,研钵,试管,漏斗,纱布,吸管,清水,双缩脲试剂A液,双缩脲试剂B液,量筒。
方法步骤:
①将两种玉米子粒分别进行 ,然后加水制备组织样液。
②取A、B两支试管,向A中加入新品种龙高L2玉米组织样液 2 mL, 。
③向A、B两支试管中分别加入2 mL ,
摇匀,再分别加入4滴 ,摇匀。
④观察 。
预期结果: 。
实验结论: 。
解析:蛋白质和双缩脲试剂发生紫色反应,并且蛋白质含量越高,颜色越深。在进行蛋白质鉴定时,需将两种种子分别研磨,加水制成组织样液,鉴定时先加入双缩脲试剂A液摇匀,再加入双缩脲试剂B液,由于新品种龙高L2中的蛋白质含量高于普通玉米,因此新品种龙高L2玉米子粒组织样液中紫色较深。
答案:实验原理:蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应,蛋白质含量越高,颜色越深
方法步骤:
①研磨
②B中加入普通玉米组织样液2 mL
③双缩脲试剂A液 双缩脲试剂B液
④颜色变化并比较紫色的深浅
预期结果:新品种龙高L2玉米子粒组织样液(A试管)紫色较深
实验结论:玉米新品种龙高L2中的蛋白质含量高于普通玉米