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組成細胞的元素及化合物 知識體系——定內(nèi)容 核心素養(yǎng)——定能力 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 科學思維 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 科學探究 通過探究植物生長必需無機鹽的作用，掌握實驗設(shè)計的對照原則和單一變量原則 考點一　組成細胞的元素和化合物[重難深化類] 1．組成細胞的元素 圖中：①是最基本元素，②是基本元素，③是主要元素。 2．歸類組成細胞的化合物 3．區(qū)分元素和化合物含量的鮮重、干重 [基礎(chǔ)自測] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)細胞的核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和細胞膜中都含有磷元素(√) (2018全國卷Ⅲ，T2B) (2)硒是人體必需的微量元素，但不宜攝入過多(√) (2017全國卷Ⅱ，T7D) (3)在人體活細胞中氫原子的數(shù)目最多(√) (2013重慶卷，T1A) (4)細胞中一種元素的作用能被其他元素替代() (2012江蘇卷，T1A) (5)細胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要(2012江蘇卷，T1D)() (6)生物界和非生物界在元素組成的種類和含量上都相同() (7)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是組成細胞的微量元素() 2．據(jù)下面無土栽培營養(yǎng)液的主要配方表回答問題 成分 Ca(NO3)2 MgSO4 KH2PO4 KHCO3 Fe(NO3)3 H2O 含量(g) 1.0 0.25 0.25 0.12 0.005 1 000 (1)表中屬于大量元素的是C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，屬于微量元素的是，除此之外，微量元素還包括Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 (2)上述元素中，是最基本元素，C、H、O、N是基本元素，C、H、O、N、P、S是主要元素。 (3)表中化合物屬于組成細胞的無機物(水和無機鹽)，除此之外，細胞中還含有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等有機物。 (4)上述元素在非生物界中都能找到，其原因是生物界和非生物界在元素種類上具有統(tǒng)一性。 細胞中元素與化合物的種類及含量的扇形圖和柱狀圖 [典型圖示] [問題設(shè)計] (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1中的，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(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)，若按鮮重計②應(yīng)為。 (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。 [對點落實] 1．圖1是細胞中化合物含量的扇形圖，圖2是有活性的細胞中元素含量的柱形圖，下列說法錯誤的是(　　) A．若圖1表示細胞鮮重，則甲、乙化合物依次是H2O、蛋白質(zhì) B．若圖2表示組成人體細胞的元素含量，則a、b、c依次是O、C、H C．地殼與活細胞中含量最多的元素都是a，因此說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性 D．若圖1表示細胞完全脫水后的化合物含量，則甲化合物具有多樣性，其必含的元素為C、H、O、N 解析：選C　若圖1表示細胞鮮重，含量最多的化合物是H2O，其次是蛋白質(zhì)；若圖2表示組成人體活細胞的元素含量，則最多的元素是O，其次是C、H；組成生物界的元素在無機自然界中都能找到，說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性；細胞干重中含量最多的是蛋白質(zhì)，其具有多樣性，必含的元素為C、H、O、N。 2．C、H、O、N、P、S在玉米和人細胞(干)以及活細胞中的含量(%)如表，請分析回答下列問題： 元素 O C H N P S 玉米細胞(干) 44.43 43.57 6.24 1.46 0.20 0.17 人細胞(干) 14.62 55.99 7.46 9.33 3.11 0.78 活細胞 65.0 18.0 10.0 3.0 1.40 0.30 (1)以上元素在活細胞中含量明顯比人細胞(干)含量多的是氧元素和氫元素，發(fā)生差異的原因是活細胞中的各種化合物中含量最多的是________。這兩種元素在人體細胞(干)物質(zhì)中主要存在于________中。 (2)由表中數(shù)據(jù)可以看出在玉米細胞(干)中所占比例明顯高于人細胞(干)的元素是氧，發(fā)生這種差異的一個主要原因是組成玉米細胞的化合物中________較多，此類化合物由____________(填元素符號)組成。 (3)植物吸收的NH4NO3可用于合成________(填編號)。 A．脂肪和RNA　　　　 B．蛋白質(zhì)和DNA C．核苷酸和纖維素 D．淀粉和酶 解析：(1)水是活細胞中含量最多的化合物。氧元素和氫元素在人體細胞(干)物質(zhì)中主要存在于蛋白質(zhì)中。(2)由表中數(shù)據(jù)可以看出，在玉米細胞(干)中所占比例明顯高于人細胞(干)的元素是氧，發(fā)生這種差異的一個主要原因是組成玉米細胞的化合物中糖類較多，此類化合物由C、H、O組成。(3)植物吸收的NH4NO3可用于合成蛋白質(zhì)和DNA，而脂肪、纖維素和淀粉中不含氮元素。 答案：(1)水　蛋白質(zhì)　(2)糖類　C、H、O　(3)B [類題通法] 判斷元素與化合物的四個“明確” 1．歸納總結(jié)常見有機化合物的元素組成 2．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 ? [對點落實] 3．(2019衡水模擬)下列哪一組結(jié)構(gòu)或物質(zhì)的元素組成可能不相同(　　) A．細菌體內(nèi)的基因與細胞膜 B．藍藻細胞內(nèi)的核糖體與細菌的細胞壁 C．骨骼肌細胞內(nèi)的線粒體與染色體 D．植物細胞中的纖維素與動物細胞中的糖原 解析：選B　基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其元素組成為C、H、O、N、P，細胞膜主要是由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成的，所以其元素組成也含有C、H、O、N、P；核糖體是由蛋白質(zhì)和RNA構(gòu)成的(至少含有C、H、O、N、P)，細菌的細胞壁主要由多肽和多糖構(gòu)成(至少含有C、H、O、N)，所以二者的元素組成可能不同；染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA構(gòu)成的，線粒體中也含有蛋白質(zhì)和DNA；植物細胞的纖維素與動物細胞中的糖原都屬于多糖。 4．根據(jù)下表信息，對于同質(zhì)量的脂肪和糖類在氧化分解時出現(xiàn)差異的分析，錯誤的是(　　) 物質(zhì) 各元素比例 氧化分解時 C O 耗氧量 釋放能量 產(chǎn)生的水 脂肪 75% 13% 較多 較多 X 糖類 44% 50% 較少 較少 Y A．脂肪和糖類中的H的比例分別是12%和6% B．相同質(zhì)量條件下，脂肪比糖類在氧化分解時耗氧量多 C．糖類中O的比例高，因此氧化分解時產(chǎn)生的水為XY。 考點二　細胞中的水和無機鹽[重難深化類] 1．細胞中水的存在形式和作用 2．細胞中的無機鹽 [基礎(chǔ)自測] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)風干種子中結(jié)合水與自由水的比值大(√) (2018全國卷Ⅱ，T4D) (2)在最基本生命系統(tǒng)中，H2O有自由水和結(jié)合水兩種存在形式(2014四川卷，T2A)(√) (3)水是活細胞中含量最多的化合物(√) (4)結(jié)合水是細胞和生物體的組成成分(√) (5)細胞內(nèi)結(jié)合水/自由水的比值，種子萌發(fā)時比休眠時高(2015山東卷，T4B)() (6)植物體內(nèi)的水分參與營養(yǎng)物質(zhì)的運輸(√) (2014海南卷，T5A) (7)自由水可作為細胞內(nèi)化學反應(yīng)的反應(yīng)物(√) (2014海南卷，T5C) (8)貯藏中的種子不含水分，以保持休眠狀態(tài)() (2013江蘇卷，T16A) (9)缺鐵性貧血是因為體內(nèi)缺乏鐵，血紅蛋白不能合成(√) (10)細胞中的無機鹽多以化合物形式存在，如CaCO3構(gòu)成牙齒、骨骼() 2．據(jù)下面水的存在形式及生理作用圖回答問題 (1)寫出A、B、C、D所反映的以上兩種水的功能： A．組成細胞結(jié)構(gòu)。 B．提供細胞生活的液體環(huán)境。 C．作為反應(yīng)物，參與反應(yīng)。 D．有利于物質(zhì)運輸。 (2)判斷在不同情況下細胞含水量的高低(填“>”或“<”)： ①生物種類：水生生物含水量陸生生物含水量。 ②生長發(fā)育階段：幼兒成年；幼嫩部分成熟部分。 ③組織器官種類與代謝程度：牙齒骨骼血液。 3．學透教材、理清原因、規(guī)范答題用語專練 (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____________________________________________。 提示：自由水相對含量越高，細胞代謝越旺盛 (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？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示：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 1．理清自由水與結(jié)合水比值和細胞代謝的關(guān)系 (1)關(guān)系 自由水/結(jié)合水 (2)實例：衰老的細胞內(nèi)水分含量減少，細胞萎縮，體積減小，細胞代謝速率減慢。 2．歸納總結(jié)細胞中水的產(chǎn)生和利用 產(chǎn)生水 利用水 ①有氧呼吸第三階段 ②氨基酸脫水縮合 ③多糖的合成 ④DNA的復制與轉(zhuǎn)錄 ⑤ADP形成ATP ①多糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸的分解(水解) ②光反應(yīng)中水的分解 ③有氧呼吸第二階段中水的利用 ④ATP的水解 3．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 缺乏會導致葉片發(fā)黃 K＋ 促進植物體內(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 缺乏會導致細胞外液滲透壓下降 [對點落實] 1．下列關(guān)于植物體內(nèi)水分的敘述，錯誤的是(　　) A．植物體內(nèi)的水分參與營養(yǎng)物質(zhì)的運輸 B．水是構(gòu)成葉肉細胞的重要化合物之一 C．自由水可作為細胞內(nèi)化學反應(yīng)的反應(yīng)物 D．同種植物萌發(fā)種子的含水量和休眠種子的相同 解析：選D　植物體內(nèi)的水分參與營養(yǎng)物質(zhì)的運輸；水是構(gòu)成葉肉細胞的重要化合物之一；自由水可作為細胞內(nèi)化學反應(yīng)的反應(yīng)物；同種植物萌發(fā)種子的含水量大于休眠種子的含水量。 2．下列關(guān)于細胞中水的說法錯誤的是(　　) A．細胞中的含水量與細胞代謝速率密切相關(guān) B．DNA復制和轉(zhuǎn)錄都有水產(chǎn)生，翻譯不產(chǎn)生水 C．線粒體中產(chǎn)生大量ATP的同時一定有水生成 D．癌細胞中自由水所占比例比衰老細胞中高 解析：選B　細胞中的含水量與細胞代謝速率密切相關(guān)，一般來說，含水量適宜，代謝旺盛。DNA復制和轉(zhuǎn)錄過程中，磷酸二酯鍵的形成產(chǎn)生水；翻譯過程中，氨基酸脫水縮合也產(chǎn)生水。有氧呼吸的第三階段，[H]與氧結(jié)合形成水，并生成大量ATP。癌細胞代謝旺盛，自由水所占比例比衰老細胞中高。 3．(2019南京校級一模)大多數(shù)無機鹽對于維持細胞和生物體的生命活動有重要作用，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．K＋內(nèi)流是神經(jīng)纖維產(chǎn)生靜息電位的主要原因 B．Mg2＋參與葉綠素的合成而直接影響光合作用暗反應(yīng) C．I－參與組成的甲狀腺激素有促進細胞代謝增加產(chǎn)熱的作用 D．過量攝入鈉鹽會導致血漿中抗利尿激素含量降低 解析：選C　K＋外流是神經(jīng)纖維產(chǎn)生靜息電位的主要原因；Mg2＋參與葉綠素的合成而直接影響光合作用的光反應(yīng)；I－參與組成甲狀腺激素，甲狀腺激素具有促進細胞代謝增加產(chǎn)熱的作用；過量攝入鈉鹽會導致細胞外液滲透壓升高，血漿中抗利尿激素含量升高。 對照法探究植物生長必需的無機鹽 1．實驗目的：探究無機鹽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 (2)自身對照 [對點落實] 4．設(shè)計實驗探究X是否屬于植物生長所必需的無機鹽，某同學的構(gòu)思大致如下： 本實驗中采用甲組、乙組之間的空白對照以及乙組中實驗前(無X)與實驗后(有X)之間的自身對照。兩次對照中屬于實驗組的依次是(　　) A．甲組、乙組實驗前　　　 B．甲組、乙組實驗后 C．乙組、乙組實驗前 D．乙組、乙組實驗后 解析：選D　所謂實驗組是接受實驗變量處理的對象組，故兩次對照中屬于實驗組的依次為乙組、乙組實驗后。 5．有些無機鹽離子可重復利用，有的不能重復利用，可重復利用的無機鹽離子缺乏時，老葉先表現(xiàn)出缺乏癥，不可重復利用的無機鹽離子缺乏時，幼葉先表現(xiàn)出缺乏癥。請設(shè)計實驗證明Mg是可重復利用的元素。 實驗材料：長勢相同的玉米幼苗、蒸餾水、含有植物必需元素的各種化合物。 實驗步驟： (1)配制全素培養(yǎng)液和缺鎂培養(yǎng)液，分別放入兩組培養(yǎng)瓶中，并編號A、B。 (2)___________________________________________________________________。 (3)放在適宜條件下培養(yǎng)一段時間，_____________________________________。 實驗現(xiàn)象：在全素培養(yǎng)液中的玉米幼苗生長正常，___________________________ ________________________________________________________________________。 解析：據(jù)題干信息可知，可重復利用的元素缺乏時，老葉先表現(xiàn)癥狀，此實驗的自變量是鎂的有無，因變量是老葉先變黃，還是幼葉先變黃。 答案：(2)將長勢相同的玉米幼苗分別栽培在上述兩種培養(yǎng)液中　(3)觀察玉米幼苗的生長情況　在缺鎂培養(yǎng)液中生長的玉米幼苗老葉先變黃 [類題通法] 對照實驗的類型及實驗組、對照組的確認 空白對照 對照組為自然狀態(tài)下不作處理的對象組，實驗組為施加實驗變量處理的對象組 自身對照 實驗處理前的對象組為對照組，實驗處理后的對象組為實驗組 相互對照 不單設(shè)對照組，而是幾個實驗組相互對照。如“影響酶活性的條件”的實驗中，探究溫度對酶活性的影響時，要用熱水、正常溫度的水、冰水三個實驗組來探究溫度對酶活性的影響，進行相互對照，以得出相應(yīng)的實驗結(jié)論 條件對照 即給對象施加某種實驗處理，雖不是檢驗假設(shè)需要的，但更能充分說明實驗變量的對照。例如，在動物激素飼喂小動物的實驗方案中，飼喂甲狀腺激素的為實驗組；飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組；不飼喂藥劑的是空白對照組 　 　　課堂一刻鐘 1.(2016上海高考)諾貝爾獎得主屠呦呦在抗瘧藥物研發(fā)中，發(fā)現(xiàn)了一種藥效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚，結(jié)構(gòu)如圖。下列與蒿甲醚的元素組成完全相同的物質(zhì)是(　　) A．纖維素　　　　　 B．胰島素 C．葉綠素 D．甲狀腺素 破題障礙——不明圖意 本題結(jié)合化學知識考查化合物的元素組成，解答本題的最大障礙是不能正確識別蒿甲醚化學式的元素組成和明確常見化合物的元素組成?！　　　　　　　　　　　　　　　　　?　　 解析：選A　分析蒿甲醚的結(jié)構(gòu)圖可知蒿甲醚是由C、H、O三種元素組成的。纖維素的元素組成為C、H、O；胰島素的元素組成為C、H、O、N等；葉綠素的元素組成為C、H、O、N、Mg；甲狀腺(激)素的元素組成為C、H、O、N、I。由此可見，與蒿甲醚的元素組成完全相同的物質(zhì)是纖維素。 2．(2017海南高考)無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．蔬菜中的草酸不利于機體對食物中鈣的吸收 B．缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降 C．和ATP一樣，KH2PO4也能為生物體提供能量 D．植物秸稈燃燒產(chǎn)生的灰燼中含有豐富的無機鹽 易錯提醒——慣性思維 該選項考查的是生物知識與生活的聯(lián)系，同時需結(jié)合化學知識：草酸與食物中鈣離子結(jié)合形成沉淀物不利于吸收。生活小知識中常說的小蔥拌豆腐不利于鈣的吸收，也是這個道理?？忌豢吹健安焕凇边@類絕對化的詞語就盲目判定選項錯誤而導致誤選?！　　　?　 　　　　　　　　　　　　 　　 解析：選C　草酸與食物中鈣離子結(jié)合形成沉淀物不利于鈣的吸收；鐵是血紅蛋白的組成成分，血紅蛋白的主要作用是運輸O2，缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降；KH2PO4不是能源物質(zhì)，不能為生物體提供能量；燃燒過程中有機物被分解，剩下的是無機物。 3．(2014四川高考)生物體的生命活動離不開水。下列關(guān)于水的敘述，錯誤的是(　　)　　 A．在最基本生命系統(tǒng)中，H2O有自由水和結(jié)合水兩種存在形式 B．由氨基酸形成多肽鏈時，生成物H2O中的氫來自氨基和羧基 C．有氧呼吸時，生成物H2O中的氫來自線粒體中丙酮酸的分解 D．H2O在光下分解，產(chǎn)生的[H]將固定的CO2還原成(CH2O) 解題關(guān)鍵——歸納總結(jié) 本題結(jié)合細胞代謝考查細胞中水的存在形式、產(chǎn)生和利用，解題的關(guān)鍵是明確光合作用、細胞呼吸和脫水縮合等與水有關(guān)的代謝過程。　　　 　 　　　　 解析：選C　水在最基本的生命系統(tǒng)中有兩種存在形式：自由水和結(jié)合水；在氨基酸脫水縮合形成多肽鏈的過程中，生成物H2O中的兩個氫原子分別來自兩個氨基酸中的氨基和羧基；有氧呼吸第三階段，O2與第一階段葡萄糖分解產(chǎn)生的[H]和第二階段丙酮酸分解產(chǎn)生的[H]結(jié)合形成H2O，同時釋放出大量能量。線粒體中丙酮酸的分解要利用H2O，產(chǎn)生CO2；光合作用的光反應(yīng)階段發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，H2O在光下被分解成O2和[H]，[H]可將葉綠體基質(zhì)中暗反應(yīng)固定的CO2還原成(CH2O)。 4．(2016海南高考)水在植物的生命活動中具有重要作用。風干種子只有吸收足夠的水才能進行旺盛的代謝活動，使胚生長。小麥種子萌發(fā)過程中吸水量隨時間變化的趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}： (1)植物細胞中的水通常以結(jié)合水和自由水兩種形式存在，風干種子細胞中的水主要以__________的形式存在。經(jīng)階段Ⅰ吸水后，種子中的水主要是以__________的形式存在。 (2)在階段Ⅱ，種子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)階段Ⅰ，呼吸速率______(填“大于”“小于”或“等于”)階段Ⅰ。 解題關(guān)鍵——信息解讀 第(1)(2)小題結(jié)合種子萌發(fā)過程考查不同階段水的吸收特點、過程、途徑和細胞代謝變化，解題的關(guān)鍵正確審讀曲線信息。階段Ⅰ吸水量迅速增加，造成細胞內(nèi)的水主要以自由水存在，階段Ⅱ吸水速率減慢，但自由水含量高，呼吸速率較強。 (3)從細胞膜組成和結(jié)構(gòu)的角度來推測，水分可經(jīng)過細胞膜中的________、___________從細胞外進入細胞內(nèi)。 命題探源——以“本”為本 水分進出細胞膜有自由擴散和通過通道蛋白的協(xié)助擴散，水通道的問題在人教版必修①教材P74“科學前沿”部分有介紹。這也提醒考生要對教材知識全面掌握。 解析：(1)風干種子失去了大部分自由水，細胞中的水主要以結(jié)合水的形式存在。經(jīng)階段Ⅰ吸水后，種子中的水主要是以自由水的形式存在。(2)在階段Ⅱ，種子吸水量變化不大，吸水速率小于階段Ⅰ，但自由水含量較高，代謝較強，呼吸速率大于階段Ⅰ。(3)細胞膜由磷脂雙分子層構(gòu)成基本支架，由于磷脂分子的尾部具有疏水性，少量的水可以經(jīng)磷脂分子間隙進入細胞，大部分水通過水通道進入細胞。 答案：(1)結(jié)合水　自由水　(2)小于　大于　(3)磷脂(或脂質(zhì))雙分子層　水通道 [學情考情了然于胸] 一、明考情知能力——找準努力方向 考查知識 1.組成細胞的常見化合物的元素組成，其中蛋白質(zhì)、核酸、ATP的元素組成是高頻考點。 2.無機鹽的功能，其中結(jié)合實例分析無機鹽的功能是常見的命題形式。 3.水在細胞中的存在形式、吸收方式和生理功能以及與細胞代謝的關(guān)系。 考查能力 1.識記能力：主要考查對生物體內(nèi)化合物的元素組成、無機鹽的功能和細胞中水的存在形式和生理功能的識記。 2.推理能力：通過細胞中的水與細胞代謝的關(guān)系，考查歸納概括、推理等理性思維。 3.遷移能力：通過識別種子萌發(fā)過程中不同階段細胞吸水變化，考查圖文轉(zhuǎn)化能力和綜合分析能力。 二、記要點背術(shù)語——匯總本節(jié)重點 1．細胞中的元素 (1)生物界與非生物界在元素組成的種類上具有統(tǒng)一性，而在元素含量上具有差異性。 (2)占細胞鮮重含量最多的元素是氧，占細胞干重含量最多的元素是碳。 2．水和無機鹽 (1)占細胞鮮重最多的化合物是水，占細胞干重最多的化合物是蛋白質(zhì)。 (2)水不僅是細胞代謝所需的原料，也是細胞代謝的產(chǎn)物，如有氧呼吸、光合作用、蛋白質(zhì)和DNA的合成等過程中都有水的生成。 (3)一些無機鹽是細胞內(nèi)復雜化合物的重要組成成分，許多種無機鹽對于維持細胞和生物體的生命活動有非常重要的作用。 [課下達標檢測]　 一、選擇題 1．下列有關(guān)組成物質(zhì)的化學元素的敘述，正確的是(　　) A．C、H、O、N、Fe、Cu屬于組成細胞的大量元素 B．磷脂分子僅由C、H、O、P四種元素組成 C．線粒體、核糖體和葉綠體中都含有P D．酶和ATP都含有N，但酶一定不含有P 解析：選C　C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等為大量元素，F(xiàn)e、Mn、Zn、Cu等為微量元素；磷脂分子由C、H、O、N、P五種元素組成；線粒體、核糖體和葉綠體中都存在RNA，因此都含有P；絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)酶是RNA，因此少數(shù)酶也含有P。 2．某無土栽培的培養(yǎng)液中含有Mg2＋、K＋、Ca2＋、Fe3＋，其濃度都是0.1 molL－1，培養(yǎng)一段時間后，培養(yǎng)液中剩余最多的是(　　) A．Fe3＋　　　　　　 　 　 B．Mg2＋ C．K＋ D．Ca2＋ 解析：選A　Fe屬于微量元素，植物需求量較少，故培養(yǎng)一段時間后，培養(yǎng)液中剩余最多。 3．(2018南通模擬)下列關(guān)于細胞中元素和化合物的描述，正確的是(　　) A．脂肪酸與吲哚乙酸的元素組成相同 B．RNA分子攜帶大量遺傳信息，是絕大多數(shù)真核生物的遺傳物質(zhì) C．與糖類相比，脂肪中C的比率較高，C是活細胞中含量最多的元素 D．蛋白質(zhì)是活細胞中含量最多的生物大分子，是生命活動的主要承擔者 解析：選D　脂肪酸的元素組成是C、H、O，吲哚乙酸的元素組成是C、H、O、N，二者的元素組成不同；只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，真核生物和原核生物的遺傳物質(zhì)均為DNA；活細胞中含量最多的元素是O。 4．下列關(guān)于無機鹽和水的敘述，錯誤的是(　　) A．某些無機鹽是組成ATP和RNA的必需成分 B．由氨基酸形成多肽時，生成物H2O中的氫來自氨基和羧基 C．無機鹽與神經(jīng)元接受刺激產(chǎn)生興奮有關(guān)，與傳遞興奮無關(guān) D．水既是細胞代謝所需要的原料，同時也是細胞代謝的產(chǎn)物 解析：選C　某些無機鹽是組成ATP和RNA的必需成分，如磷酸；氨基酸脫水縮合時，一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基反應(yīng)脫去1分子水，因此H2O中的氫來自氨基和羧基；無機鹽與神經(jīng)元接受刺激產(chǎn)生興奮有關(guān)，與傳遞興奮也有關(guān)；水既是細胞代謝所需的原料，同時也是細胞代謝的產(chǎn)物，如在有氧呼吸的第二階段需要水的參與，而在有氧呼吸的第三階段能產(chǎn)生水。 5.(2019淄博五中檢測)如圖是構(gòu)成細胞的某些化合物的元素組成情況，下列對甲、乙、丙所表示的物質(zhì)及其所能表現(xiàn)的生理功能推測錯誤的是(　　) A．甲可能是葉綠素，能吸收光能進行光合作用 B．乙可能是血紅蛋白，有運輸氧的作用 C．丙可能是磷脂，是細胞膜的主要成分 D．若植物培養(yǎng)液中缺微量元素Mg，將導致葉片發(fā)黃 解析：選D　葉綠素中含有Mg，所以甲可能是葉綠素，能吸收光能進行光合作用；血紅蛋白中含有Fe，所以乙可能是血紅蛋白，有運輸氧的作用；磷脂含有的元素是C、H、O、N、P，所以丙可能是磷脂，是組成細胞膜的主要成分；Mg屬于大量元素，植物缺Mg將導致葉片發(fā)黃。 6．用含32P的磷酸鹽培養(yǎng)液培養(yǎng)動物細胞，一段時間后，細胞的結(jié)構(gòu)以及化合物中均具有放射性的是(　　) ①脫氧核糖　②核膜?、跘TP　④脂肪?、蒉D(zhuǎn)運RNA A．①③ B．①③⑤ C．②③⑤ D．②③④⑤ 解析：選C　脫氧核糖和脂肪，只含C、H、O，不含P元素；核膜、ATP和轉(zhuǎn)運RNA中均含有P元素。 7．(2019六安模擬)顯微鏡下分別觀察小麥的葉肉細胞和干種子的胚細胞，發(fā)現(xiàn)葉肉細胞的細胞質(zhì)中有明顯的細胞質(zhì)流動現(xiàn)象，而胚細胞則無此現(xiàn)象，原因是(　　) A．葉肉細胞是活細胞，而胚細胞是死細胞 B．葉肉細胞中有自由水，胚細胞中沒有自由水 C．葉肉細胞中自由水與結(jié)合水的比值大 D．胚細胞中自由水與結(jié)合水的比值大 解析：選C　休眠細胞仍是活細胞，種子在曬干的過程中，自由水大量蒸發(fā)，胚細胞中自由水含量較少，結(jié)合水的相對比值增大，細胞代謝不活躍，所以細胞質(zhì)流動不明顯。 8．以下反應(yīng)不能產(chǎn)生水的是(　　) A．10個氨基酸合成為十肽 B．由葡萄糖合成纖維素 C．肝臟細胞合成糖原 D．ATP生成ADP和Pi 解析：選D　多肽與多糖的合成，都是產(chǎn)生水的反應(yīng)；ATP生成ADP和Pi的過程中需要水的參與，是消耗水的反應(yīng)，不產(chǎn)生水。 9．互花米草是一種沿海灘涂草本鹽沼植物，對水淹的生態(tài)環(huán)境有很強適應(yīng)能力。下圖中甲、乙兩條曲線分別表示互花米草體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值、K＋吸收速率與潮汐水淹時間的關(guān)系。下列敘述正確的是(　　) A．在進行水淹處理時，實驗用水應(yīng)為自來水 B．互花米草在水淹時間為3 h/d的環(huán)境下，抗逆性最強 C．水淹時間為24 h/d的互花米草長勢最差的主要原因是光照不足 D．隨水淹時間延長，K＋吸收速率逐漸下降，主要與細胞膜上載體數(shù)量不足有關(guān) 解析：選B　本實驗所選植物互花米草是一種沿海灘涂草本鹽沼植物，為保證實驗結(jié)果的可靠性，實驗中選用的水應(yīng)為采樣地點的海水，能更好地模擬植物的生存環(huán)境；從圖中信息可知，互花米草的水淹時間為3 h/d的環(huán)境下，自由水與結(jié)合水的比值最小，抗逆性最強；在水淹時間為24 h/d時，植物因缺氧而長時間進行無氧呼吸積累酒精，酒精會對細胞產(chǎn)生毒害作用，從而影響長勢；由圖中曲線可知，隨水淹時間的延長，K＋吸收速率逐漸下降，主要與植物水淹后進行無氧呼吸供能不足有關(guān)。 10．(2019徐州高三檢測)研究發(fā)現(xiàn)，冬小麥在秋冬受低溫襲擊時，呼吸速率先升高后降低；持續(xù)的冷害使根生長遲緩，吸收能力下降，但細胞內(nèi)可溶性糖的含量有明顯的提高。下列推斷錯誤的是(　　) A．冷害初期呼吸作用先增強，有利于抵御寒冷 B．持續(xù)低溫使線粒體內(nèi)氧化酶活性減弱，直接影響可溶性糖合成淀粉 C．低溫時細胞內(nèi)結(jié)合水的比例上升，有利于適應(yīng)低溫環(huán)境 D．低溫使根細胞呼吸減弱，吸收礦質(zhì)營養(yǎng)能力下降 解析：選B　冷害初期呼吸作用增強，產(chǎn)熱量增加，有利于抵御寒冷；可溶性糖合成淀粉過程需要能量，而持續(xù)低溫使線粒體內(nèi)氧化酶活性減弱，影響ATP的合成，從而間接影響可溶性糖合成淀粉；低溫使細胞內(nèi)結(jié)合水含量升高，自由水含量降低，以適應(yīng)低溫環(huán)境，增強抗寒性；低溫使酶活性降低，根細胞呼吸減弱，根細胞吸收礦質(zhì)營養(yǎng)的方式是主動運輸，需要消耗能量，因此低溫下根吸收礦質(zhì)營養(yǎng)能力下降。 11．N、P等元素在植物體內(nèi)形成的化合物往往不穩(wěn)定，在逆境中可從老葉轉(zhuǎn)移至幼葉，而Ca、Mn等元素形成的穩(wěn)定化合物不易轉(zhuǎn)移。某植株成熟葉正常，部分幼葉出現(xiàn)病態(tài)，用Ca(NO3)2根部施肥后幼葉恢復正常。下面是施肥后根尖成熟區(qū)細胞吸收Ca2＋、NO和H2O的示意圖，正確的是(　　) 解析：選C　由題意可知，用Ca(NO3)2根部施肥后幼葉恢復正常，說明部分幼葉出現(xiàn)病態(tài)可能是缺乏Ca2＋或NO，又由題干信息知，成熟葉正常，這說明缺乏的是不能再被利用的Ca2＋；用Ca(NO3)2根部施肥后，土壤溶液濃度升高，根細胞吸水能力下降，吸收Ca2＋量增加，吸收NO不變，隨細胞吸收Ca2＋量增加，細胞液濃度升高，細胞吸水的能力又逐漸增強。 12．如圖為對剛收獲的種子所做的一系列處理，據(jù)圖分析有關(guān)說法正確的是(　　) A．④和⑤是同一種物質(zhì)，但是在細胞中存在形式不同 B．①和②均能夠萌發(fā)形成幼苗 C．③在生物體內(nèi)主要以化合物形式存在 D．點燃后產(chǎn)生CO2中的C只來自種子中的糖類 解析：選A　據(jù)分析可知，④為自由水，⑤為結(jié)合水，故④和⑤是同一種物質(zhì)，但是在細胞中存在形式不同；②為烘干后的種子，結(jié)合水被破壞，故②不能夠萌發(fā)形成幼苗；③為無機鹽，在生物體內(nèi)主要以離子形式存在；點燃后產(chǎn)生CO2中的C來自種子中的糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等有機物。 二、非選擇題 13．人體所需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要是水、無機鹽、維生素、糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等，這些營養(yǎng)物質(zhì)在人體細胞中有著重要的作用。 (1)自由水的生理作用：________________________________________________ ________________________________________________________________________。(答出2點即可) (2)牛奶、奶粉中都添加鈣、鐵等元素，其中碳酸鈣是人體骨骼和牙齒的重要組成成分，鐵是血紅蛋白的組成成分，這說明無機鹽的生理作用是__________________________________；生理鹽水對維持細胞內(nèi)外滲透壓非常重要，這說明無機鹽的生理作用是______________________。 (3)俗話說“一方水土養(yǎng)一方人”，飲水是人體獲得必需元素的重要途徑之一。在天然無污染的泉水中，含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Na、Fe等人體必需元素，其中屬于大量元素的是____________________。 答案：(1)①是細胞內(nèi)的良好溶劑；②參與多種生物化學反應(yīng)；③運送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物；④為多細胞生物體內(nèi)的細胞提供良好的液體環(huán)境(任選2點答題)　(2)構(gòu)成細胞內(nèi)某些復雜化合物的重要成分　維持生物體內(nèi)環(huán)境的平衡　(3)K、Ca、P、Mg、Na 14．正常土壤鹽分含量約為2 g/kg，土地鹽堿化已成為全球性危害，選育耐鹽作物有重要意義。某研究小組將粒重相同的A、B兩個品種的小麥植株各均分為3組，實驗處理及結(jié)果如表(各植株生長狀況良好且一致，其他培養(yǎng)條件相同且適宜)： 組別 一 二 三 四 五 六 小麥品種 A A A B B B 土壤鹽分含量(g/kg) 2 5 9 2 5 9 CO2吸收速率[μmol/(m2s)] 24.4 23.3 17.3 26.1 23.0 16.6 有效穗數(shù)(穗/株) 19.8 19.0 17.1 22.6 18.6 12.1 穗粒數(shù)(粒/穗) 29.4 27.1 26.4 29.5 29.0 16.6 請分析回答： (1)土壤鹽分含量為2 g/kg時，________(填“能”或“不能”)判斷B品種小麥的總光合速率大于A品種，原因是________________________________________________。 (2)隨土壤鹽分含量升高，小麥光合速率逐漸降低，一方面是由于失水導致葉片部分氣孔關(guān)閉，供給光合作用的________減少；另一方面是由于葉綠素活性降低，導致用于暗反應(yīng)的______________減少。 (3)鹽分含量為9 g/kg的土壤宜種植A品種小麥，理由是_________________________。 解析：(1)表格中CO2吸收速率代表的是植物的凈光合速率，是總光合速率與呼吸速率的差值，而該實驗沒有測定A、B兩品種小麥的呼吸速率，所以無法判斷A、B兩品種小麥總光合速率的大小。(2)隨土壤鹽分含量升高，土壤滲透壓升高導致植物失水，引起葉片部分氣孔關(guān)閉，則CO2吸收不足，從而導致植物光合速率下降；同時由于葉綠素活性降低，光反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和ATP減少，導致暗反應(yīng)變?nèi)酢?(3)在鹽分含量為9 g/kg的土壤中，A品種穗粒總數(shù)比B品種更多，所以A品種小麥更適宜種植在該土壤中。 答案：(1)不能　實驗未測定A、B兩品種小麥的呼吸速率　(2)CO2　[H]和ATP　(3)與B品種相比，該條件下A品種穗?？倲?shù)更多 15．鎘(Cd)是一種毒性很大的重金屬元素，會對植物的生長造成傷害。現(xiàn)以洋蔥為材料探究外源鈣(Ca)能否緩解Cd的毒害。 (1)實驗步驟： ①在室溫(25 ℃)條件下，用自來水培養(yǎng)洋蔥鱗莖，待剛長出葉片后選取80棵生長狀況一致的洋蔥幼苗平均分成________組，依次編號。 ②每組鎘處理和鈣處理的濃度組合如表，其他培養(yǎng)條件相同且適宜。 組別 鎘處理(μmol/L) 0 10 100 300 鈣處理(mmol/L) 0 A1 B1 C1 D1 0.1 A2 B2 C2 D2 1 A3 B3 C3 D3 10 A4 B4 C4 D4 ③兩周后，分別_____________________________________________________。 (2)繪制實驗結(jié)果柱形圖如圖所示。 (3)實驗分析與討論： ①A1、B1、C1、D1四組實驗結(jié)果說明：____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②A、B組實驗結(jié)果說明：在低鎘濃度條件下，外源Ca對洋蔥的生長無明顯的影響；而C、D組實驗結(jié)果則說明：在中、高鎘濃度條件下，_______________________________ ________________________________________________________________________。 ③進一步研究發(fā)現(xiàn)，Ca2＋與Cd2＋競爭細胞表面有限的離子通道，當溶液中Ca2＋和Cd2＋同時存在時，Ca2＋可顯著地____________________，從而減輕鎘的毒害。 (4)若土壤中過量的鎘被洋蔥等植物吸收積累，會通過________傳遞進入人體，使人體骨骼中的鈣大量流失，臨床上常補充____________來輔助治療，以促進人體腸道對鈣的吸收。臨床上補充的此物質(zhì)能以____________的方式進入細胞。 解析：(1)①由表格及柱形圖可知：該實驗設(shè)置了16組。③通過柱形圖的縱坐標可知：該實驗的觀測指標是各組洋蔥幼苗的平均株高，故兩周后，分別測量各組洋蔥幼苗的株高，算出各組平均值。(3)①A1、B1、C1、D1四組實驗的變量是鎘(Cd)濃度，實驗結(jié)果說明：一定范圍內(nèi)，鎘濃度升高，對洋蔥幼苗生長抑制作用增強。②C、D兩組實驗結(jié)果說明：在中、高鎘濃度條件下，外源Ca能部分緩解Cd對洋蔥生長的抑制作用，且Ca濃度越高，緩解作用越明顯。③Ca2＋與Cd2＋競爭細胞表面有限的離子通道，因此當溶液中Ca2＋和Cd2＋同時存在時，Ca2＋可顯著地降低細胞對Cd的吸收。(4)若土壤中過量的鎘被洋蔥等植物吸收積累，會通過食物鏈傳遞進入人體，使人體骨骼中的鈣大量流失；維生素D能促進小腸對鈣的吸收，故補鈣的同時要添加維生素D輔助治療，以促進人體腸道對鈣的吸收。維生素D屬于脂質(zhì)，細胞膜的主要成分是脂質(zhì)，根據(jù)相似相溶原理，維生素D以自由擴散的方式進入細胞。 答案：(1)①16?、蹨y量植株高度，并計算各組的平均值　(3)①鎘能抑制洋蔥的生長，且隨著鎘濃度的升高，抑制作用逐漸增強?、谕庠粹}能部分緩解鎘對洋蔥生長造成的抑制作用，且鈣濃度越高，緩解效果越明顯?、劢档图毎麑︽k的吸收　(4)食物鏈　維生素D　自由擴散