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第02讲 细包中的元素和化合物
目录
01考情透视·目标导航 2
02 知识导图·思维引航 2
03
考点一 组成细包的元素和化合物 3
知识点1 元素的统一性和差异性 3
知识点2 组成细包的元素 3
知识点3 组成细包的化合物 4
考向1 通过对细包中的元素和化合物的推断，考查判断推理能力 5
考点二 细包中的水和无机盐 7
知识点1 细包中的水 7
知识点2 教材中水与细包代谢相关知识 8
知识点3 细包中的无机盐 9
知识点4 (科学探究)无机盐生理功能的验证 10
考向1 通过对细包中的元素和化合物的推断，考查判断推理能力 10
考向2 围绕细包中的水，考查生命观念 11
考向3 围绕无机盐的作用及实验，考查科学探究的能力 12
考点三 检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 14
知识点1 还原糖的检测 14
知识点2 蛋白质的检测 15
知识点3 脂肪的检测 16
考向1 结合有机物的检测，考查科学探究能力 17
04真题练习·命题洞见 18
05长句分析·规范作答 22
一、教材知识链接 22
二、教材深挖拓展 22
三、长句规范作答 22
考点/要求 考题统计 考情分析
细包中的元素和化合物 考点一：细包的元素和化合物 （3年3次，全国卷3年1次） （2022江苏卷1）元素 （2021 全国甲卷 1 ）组成细包的化合物综合 题型：选择题 内容：重点是组成细包的四种有机物及相关实验、组成细包的无机物
考点二：细包的无机物 （3年6次，全国卷3年2次） （2022 全国甲卷 1 ）无机盐 （2022湖北卷 1 ）水 （2021 全国乙卷 3 ）水
考点三：检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 （3年7次，全国卷3年1次） （2022 海南卷 10 ）脂肪实验 （2022河北卷4）还原糖的鉴定 （2022江苏卷5）蛋白质实验 （2021湖南卷2）组成细包的化合物实验
课标要求 (1)说出细包的主要元素组成及以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 (2)指出水在细包中的含量、存在及作用。 (3)举例说出无机盐的含量和作用。 (4)检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质(活动)。
新旧教材对比 增：①水的特性； 删：①苏丹Ⅳ检测试剂和脂肪匀浆的检测
考点一 组成细包的元素和化合物
知识点1 元素的统一性和差异性
1.统一性：从化学元素的种类分析，组成细包的化学元素，在无机自然界中都能够找到，即种类上具有统一性。
2.差异性：从各种元素的相对含量分析，细包与无机自然界大不相同，即含量上具有差异性。
原因：细包有选择地从无机环境获取元素
知识点2　组成细包的元素
1.有选择地从无机自然界中吸收
2.种类：组成细包的化学元素，常见的有20多种。
3.分类
（1）按含量分类
①大量元素：如 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。
注意：①大量和微量元素都是生物体必需的；②含量少的元素不一定是微量元素，如Pb。
②微量元素：含量少，但不可缺少，和大量元素一样重要，如 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。
（记忆口诀：铁门碰新木桶）
提醒：B元素促进花粉管的伸长和花粉的萌发（“只开花不结果”）
（2）按作用分类
①主要元素： C、H、O、N、P、S 6种。
②基本元素(细包中含量最多的元素)： C、H、O、N 4种。
注意：鲜重下含量高低依次为： O＞C＞H＞N ；干重下含量高低依次为： C＞O＞N＞H 。
③最基本元素： C ，因为生物大分子都以 碳链 为基本骨架。
（3）特点：不同生物体内化学元素的种类 基本相同 ，但含量 相差很大 。
4.存在：大多以化合物的存在（教材P17）
【名师点拨】
①细包中含量最多的4种元素是C、H、O、N。
②占玉米细包干重最多的元素是O，占人体细包干重最多的元素是C。　　　
【易错辨析】
(1)细包中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要（ × ）
提醒：两者都是生物必需的元素，作用不分大小，具有不可替代性
(2)氨基酸是蛋白质的基本组成单位，所以它们的元素组成相同（ × ）
提醒：氨基酸一定含有C、H、O、N四种元素，个别氨基酸（半胱氨酸和甲硫氨酸）含有S元素。蛋白质主要由C、H、O、N四种化学元素组成；很多重要的蛋白质还含有S、P两种元素，有的蛋白质还含有Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素（如血红蛋白含Fe元素）
(3)组成细包的各种元素都是以化合物的存在的。(　×　)
(4)梨的果实和叶片的细包中化合物的种类和含量大体是相同的。(　×　)
(5)微量元素虽然含量少，但它们既参与细包结构组成，也参与细包的代谢调节（ √ ）
提醒：缺B，花而不实
知识点3　组成细包的化合物
1.无机化合物
①水：鲜重最多，大多为 自由水 ；
②无机盐：大多以 离子 存在；
2.有机化合物
①糖类：只含C、H、O（能源物质）
② 脂质：主要含C、H、O，此外还含N、P（ 储能 物质）
③ 蛋白质：主要含C、H、O、N (S)（ 结构 物质）
④ 核酸：含 C、H、O、N、P （遗传物质）
判断：在沙漠植物仙人掌的活细包中含量最多的化合物是蛋白质（ × ）
1.判断化合物的种类和功能的三种方法
(1)元素组成分析法
(2)特征元素提示法
(3)代谢产物推理法
2. 研究化合物中元素转移方向的常用方法——同位素标记法。
教材中同位素标记法应用实例:
考向1 通过对细包中的元素和化合物的推断，考查判断推理能力
例1．下列有关生物体中元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A.性激素在核糖体上合成，经内质网加工再由高尔基体分泌
B.血红蛋白含有Mg2＋且参与O2运输，叶绿素含有Fe2＋且吸收可见光
C.通道蛋白通过自身构象的改变来完成物质的跨膜运输
D.控制细菌性状的生态位于拟核的DNA分子上和质粒上
【答案】　D
【解析】　性激素的化学本质为脂质，核糖体合成的是蛋白质，A正确；血红蛋白含有Fe2＋且参与O2运输，叶绿素含有Mg2＋且吸收可见光，B错误；通道蛋白在运输过程中并不与被运输的分子或离子相结合，也不会移动，其自身构象不会发生改变，C错误；细菌属于原核生物，没有成形的细包核，控制细菌性状的生态位于拟核的DNA分子上和质粒上，D错误。
【变式训练】1.在玉米细包中O元素的含量明显高于人体细包，而N元素的含量又明显低于人体细包。下列有关这两种细包中元素和化合物的叙述，错误的是(　　)
A.两种细包中含量较多的四种元素都是C、H、O、N
B.玉米细包中O元素含量更高可能与细包中糖类较多有关
C.两种细包中1 g葡萄糖彻底氧化分解释放出的能量相等
D.两种细包中蛋白质存在差异的原因是生态的选择性表达
【答案】　D
【解析】　玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。因此，两种细包中含量较多的四种元素都是C、H、O、N，A正确；玉米细包中O元素含量更高的原因是玉米细包中糖类较多，B正确；两种细包进行有氧呼吸的反应方程式相同，1 g葡萄糖彻底氧化分解释放出的能量相等，C正确；两种细包蛋白质存在差异的原因是生态的不同，D错误。
【变式训练】2.下图1是细包中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细包中元素含量柱形图。下列说法不正确的是(　　)
A．若图1表示细包鲜重，则A、B化合物依次是水、蛋白质
B．若图2表示组成人体细包的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H
C．若图1表示细包完全脱水后的化合物含量，则A化合物具有多样性，其一定含有的元素为C、H、O、N
D．地壳与活细包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
【答案】　D
【解析】　地壳与活细包中含量最多的元素都是O，但是并不能说明非生物界与生物界具有统一性，生物界与非生物界具有统一性体现在：组成细包的化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素是细包特有的，D错误。
【变式训练】3.下列关于元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A．在人体细包鲜重中O元素含量最多，说明O元素是构成细包的最基本元素
B．脂肪只存在于动物的脂肪细包中，而其他部位和植物细包中没有
C．脱氧核糖核苷酸和ATP具有相同的元素组成
D．纤维素在人的肠道中彻底水解为葡萄糖
【答案】　C
【解析】　C元素是构成细包的最基本元素，A正确；脂肪在动植物细包中都存在，如花生中含有脂肪，B错误；脱氧核糖核苷酸和ATP组成元素都是C、H、O、N、P，C正确；人体肠道中没有水解纤维素的酶，纤维素在人的肠道中不能被水解为葡萄糖，D错误。
考点二 细包中的水和无机盐
知识点1 细包中的水
1.含量：活细包中含量最多化合物
在不同情况下细包含水量的高低(填“>”或“<”)：
①生物种类：水生生物含水量___>___陆生生物含水量。
②生长发育阶段：幼儿___>___成年；幼嫩部分___>__成熟部分。
③组织器官种类与代谢程度：
牙齿__<___骨骼___<__血液。
2.结构
极性分子→(1)良好溶剂
氢键→不稳定→(2)具有流动性
氢键→温度不易改变→(3)较高的比热容
3.存在、作用
项目 结合水 自由水
概念 与细包内的其他物质相结合的水， 叫做结合水 细包中绝大部分的水以游离的存在，可以自由流动，叫做自由水
作用 是细包结构的重要组成部分 ①细包内良好的溶剂 ②参与生物化学反应 ③为细包提供液体环境 ④运送营养物质和代谢废物
练习：[2020·高考全国卷Ⅰ，T30(2)]农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 。
4.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关
自由水 结合水
自由水含量越高，代谢越旺盛；结合水含量越高，抗逆性越强。
考查角度：
(1)烘烤后的种子为什么不能萌发？
提示：结合水是细包内的结构物质，烘烤后的种子失去了结合水而导致细包结构被破坏，细包死亡，种子失去活性。
知识点2 教材中水与细包代谢相关知识
1.调节：抗利尿激素
提醒：抗利尿激素作用是促进肾小管和集合管对水的重吸收
2.吸收：用自由扩散、协助扩散的方式跨膜运输
3.产生过程举例：
①光合作用光暗应阶段（叶绿体基质）；
②有氧呼吸第三阶段（线粒体内膜）；
③ATP的合成（场所：细包质基质、叶绿体、线粒体）；
④细包内单糖合成多糖；
⑤核糖体上氨基酸脱水缩合（核糖体）；
⑥DNA分子复制、转录（在真核细包中，磷酸二酯键的形成场所为细包核、线粒体、叶绿体）。
4.利用过程举例：
①光合作用光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）；
②有氧呼吸第二阶段（线粒体基质）；
③ATP的水解（叶绿体基质等）；
④肝细包中肝糖原水解（肝脏细包）；
⑤消化道（非内环境中）中淀粉、蛋白质、脂肪的水解；
⑥DNA RNA的水解。
总结归纳图如下：
知识点3 细包中的无机盐
细包中的无机盐：阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等；阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
无机盐主要是以离子的存在，少数是化合物，如CaCO3
细包外液渗透压：Na+、Cl-
细包内液渗透压：K+
【归纳总结】常考无机盐的功能
提醒：1.成人缺碘：地方性甲状腺肿；2.可用35S标记蛋白质
知识点4 (科学探究)无机盐生理功能的验证
探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素
(1)完全培养液：满足植物生长发育必需营养素的培养液。
(2)缺素培养液：缺乏植物生长发育所必需的某种或几种营养素的培养液。
【易错提醒】设计实验时应注意:
(1)实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。
(2)实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水做对照。
(3)实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。
【易错辨析】
(1)由于共价键的存在，水具有较高的比热容。(　×　)
提醒：氢键
(2)晒干的种子细包内不含有水分，导致细包代谢停止。(　×　)
提醒：主要是含有结合水，结合水成为细包结构的重要组成成分，无法参与生物化学反应
(3)将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。(　×　)
提醒：还有各种有机化合物
(4)细包中的无机盐大多数以化合物的存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿等。(　×　)
提醒：大多数以离子的存在, 少数以化合物的存在
考向1 通过对细包中的元素和化合物的推断，考查判断推理能力
例1.在玉米细包中O元素的含量明显高于人体细包，而N元素的含量又明显低于人体细包。下列有关这两种细包中元素和化合物的叙述，错误的是(　　)
A.两种细包中含量较多的四种元素都是C、H、O、N
B.玉米细包中O元素含量更高可能与细包中糖类较多有关
C.两种细包中1 g葡萄糖彻底氧化分解释放出的能量相等
D.两种细包中蛋白质存在差异的原因是生态的选择性表达
【答案】　D
【解析】　玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。因此，两种细包中含量较多的四种元素都是C、H、O、N，A正确；玉米细包中O元素含量更高的原因是玉米细包中糖类较多，B正确；两种细包进行有氧呼吸的反应方程式相同，1 g葡萄糖彻底氧化分解释放出的能量相等，C正确；两种细包蛋白质存在差异的原因是生态的不同，D错误。
【变式训练】下列有关生物体中元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A.性激素在核糖体上合成，经内质网加工再由高尔基体分泌
B.血红蛋白含有Mg2＋且参与O2运输，叶绿素含有Fe2＋且吸收可见光
C.通道蛋白通过自身构象的改变来完成物质的跨膜运输
D.控制细菌性状的生态位于拟核的DNA分子上和质粒上
【答案】　D
【解析】　性激素的化学本质为脂质，核糖体合成的是蛋白质，A正确；血红蛋白含有Fe2＋且参与O2运输，叶绿素含有Mg2＋且吸收可见光，B错误；通道蛋白在运输过程中并不与被运输的分子或离子相结合，也不会移动，其自身构象不会发生改变，C错误；细菌属于原核生物，没有成形的细包核，控制细菌性状的生态位于拟核的DNA分子上和质粒上，D错误。
考向2 围绕细包中的水，考查生命观念
例2．下列关于细包中水的叙述，错误的是(　　)
A.水是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子结合，因此水是良好的溶剂
B.水在常温下维持液体状态与氢键的不断断裂和形成有关
C.自由水和结合水都能参与细包内的生物化学反应
D.自由水和结合水在一定条件下可以互相转化
【答案】　C
【解析】　水分子之间易形成氢键，氢键易断裂和形成，使水在常温下呈液体状态，具有流动性，B正确；自由水能参与生物化学反应，结合水不能参与生物化学反应，C错误。
【思维建模】
【变式训练】水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任，下列有关水在生命活动中作用的叙述，错误的是(　　)
A.水是酶促反应的环境
B.参与血液中缓冲体系的形成
C.可作为维生素D等物质的溶剂
D.可作为反应物参与生物氧化过程
【答案】　C
【解析】　自由水是化学反应的介质，故水是酶促反应的环境，A正确；血液中的缓冲物质溶解在水中才能形成缓冲体系，B正确；维生素D属于脂质，脂质通常都不溶于水，C错误；水可作为反应物参与生物氧化过程，如光反应中水的光解，D错误。
考向3 围绕无机盐的作用及实验，考查科学探究的能力
例3．（2019·全国卷Ⅲ，29(2)）氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。农作物吸收氮元素的主要有铵态氮(NH)和硝态氮(NO)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH和NO的吸收具有偏好性(NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
【答案】　
实验思路：配制营养液(以硝酸铵为唯一氮源)，用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH和NO剩余量。
预期结果和结论：若营养液中NO剩余量小于NH剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH剩余量小于NO剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。
【思维建模】
【变式训练】(2022·全国甲卷，1)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是(　　)
A.细包中有以无机离子存在的钙
B.人体内Ca2＋可自由通过细包膜的磷脂双分子层
C.适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收
D.人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象
【答案】　B
【解析】　细包中有以无机离子存在的钙，也有以化合物存在的钙，A正确；人体内Ca2＋不能自由通过细包膜的磷脂双分子层，需要载体蛋白协助，B错误；维生素D能有效地促进人体肠道对钙和磷的吸收，故适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收，C正确；哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2＋，Ca2＋的浓度过低会导致出现抽搐等症状，D错误。
【变式训练】设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述正确的是(　　)
A．对照组是甲组、乙组实验后
B．控制此实验的无关变量只需选一些相同的植物
C．此实验如果是无土栽培，则实验前营养液要灭菌
D．为防止外界影响，此实验需在黑暗密闭条件下进行
【答案】　C
【解析】　该实验中对照组是甲组、乙组实验前，A项错误；此实验的无关变量有植物的种类、生长状况和培养条件等，B项错误；由于培养的是植物，故此实验需在光照条件下进行，D项错误。
【思维建模】
①实验设计
a．对照组：植物＋完全培养液―→正常生长。
b．实验组
②实验成功关键
a．实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。
b．实验组加入X的目的是使实验组前后对照，以增强说服力。
考点三 检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
知识点1 还原糖的检测
1.还原糖的种类：葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖。
2.原理还原糖+斐林试剂（水浴加热）→砖红色沉淀
3.试剂：斐林试剂（甲液：0.1 g/mL的NaOH溶液、乙液：0.05 g/mL的CuSO4溶液，等体积混合使用，现配现用。）
4.反应实质：还原糖将Cu2+还原，生成砖红色的Cu2O。
提醒：
1.白色或近于白色的植物组织：且必须是可溶性还原糖；属于还原糖的有：单糖、麦芽糖、乳糖；属于非还原糖的有：蔗糖、多糖。
2.斐林试剂是甲液NaOH和乙液CuSO4混合后才可使用，因为其反应原理是还原糖中的醛基被Cu（OH）2氧化，Cu（OH）2被还原成Cu2O
3.不能用酒精灯直接加热。
知识点2 蛋白质的检测
1.原理：在碱性条件下，肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物。
2.材料：豆浆、鲜肝研磨液
3.试剂：双缩脲试剂（现配现用，依次添加，A液：0.1g/mL的NaOH溶液；B液：0.01g/ mL的CuSO4溶液）
4.现象：紫色
提醒：1.蛋清稀释液需要稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上
2.双缩脲试剂是使用时先加A液，再加B液，因为其反应原理是具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物，所以要先营造一个碱性环境。
【易错提醒】
项目 斐林试剂 双缩脲试剂
成分相同 NaOH(甲液)和CuSO4(乙液) NaOH(A液)和CuSO4(B液)
浓度不同 0.1 g/mL的NaOH溶液、0.05 g/mL的CuSO4溶液 0.1 g/mL的NaOH溶液、0.01 g/mL的CuSO4溶液
原理不同 新配制的Cu(OH)2与加入的还原糖在水浴加热条件下反应，Cu(OH)2被还原糖中的醛基还原生成砖红色的Cu2O沉淀 在碱性环境下的Cu2＋与具有两个以上肽键的化合物发生反应，生成紫色络合物
用法不同 甲液和乙液等量混匀后立即使用 先加A液1 mL，摇匀；再加B液4滴，摇匀
使用条件 50～65 ℃温水浴加热 不需加热，摇匀即可
颜色反应 蓝色→棕色→砖红色(沉淀) 浅蓝色→紫色
知识点3 脂肪的检测
(1)原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色
(2)选材：富含脂肪且色浅
提醒：花生种子: 富含脂肪且没有其他颜色干扰。
提醒：1.切片要厚薄均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊。
2.酒精的作用是洗去浮色。
【易错提醒】物质鉴定实验中的易错问题
1.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”
（1）唯一需要加热——还原糖检测，且必须50～65 ℃水浴加热，一般不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。
（2）唯一需要显微镜——脂肪检测。
（3）唯一使用酒精——脂肪检测，用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。
2.实验中应注意的4个要点
（1）三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的颜色观察。
（2）由于苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液易溶于酒精，故可用体积分数为50%的酒精洗去浮色。
（3）蛋白质鉴定中，若用大豆作材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗。
（4）物质鉴定实验一般可预留部分样液做对照实验，若需进一步设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清溶液。
【易错辨析】
(1)还原糖和蛋白质的检测都需要加热处理。(　×　)
(2)斐林试剂和双缩脲试剂都需要先混合再使用。(　×　)
(3)在脂肪鉴定中酒精的作用是洗去浮色。(　√　)
(4)在检测还原糖时应先加入斐林试剂甲液，再加入斐林试剂乙液。(　×　)
提醒：斐林试剂的使用是先混合再使用
考向1 结合有机物的检测，考查科学探究能力
例1．(2022·重庆卷，11)在一定条件下，斐林试剂可与葡萄糖反应生成砖红色沉淀，去除沉淀后的溶液蓝色变浅，测定其吸光值可用于计算葡萄糖含量。下表是用该方法检测不同样本的结果。下列叙述正确的是(　　)
样本 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
吸光值 0.616 0.606 0.595 0.583 0.571 0.564
葡萄糖含量/(mg·mL－1) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
A.斐林试剂与样本混合后立即生成砖红色沉淀
B.吸光值与样本的葡萄糖含量有关，与斐林试剂的用量无关
C.若某样本的吸光值为0.578，则其葡萄糖含量大于0.4(mg·mL－1)
D.在一定范围内葡萄糖含量越高，反应液去除沉淀后蓝色越浅
【答案】　D
【解析】　斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，会产生砖红色沉淀，A正确；吸光值与溶液的浓度有关，故与样本的葡萄糖含量和斐林试剂的用量均有关，B错误；由表格内容可知，葡萄糖含量越高，吸光值越小，若某样本的吸光值为0.578，则其葡萄糖含量小于0.4(mg·mL－1)，即葡萄糖含量在0.3(mg·mL－1)～0.4(mg·mL－1)之间，C错误；在一定范围内葡萄糖含量越高，生成的砖红色沉淀(氧化亚铜)越多，反应液去除沉淀后的溶液中游离的Cu2＋越少，则蓝色越浅，D错误。
【思维建模】区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
【变式训练】1.染色剂或指示剂常用作生物成分的检测和鉴定，请分析下表中相关实验。
实验 实验或观察对象 药品 实验结果
① 花生子叶细包的脂肪颗粒 苏丹Ⅲ 脂肪颗粒被染成红色
② 检测西瓜汁中的葡萄糖 斐林试剂 产生砖红色沉淀
③ 酵母菌无氧呼吸产生酒精 酸性重铬酸钾 溶液由黄变绿再变蓝
④ DNA粗提取及检测 二苯胺试剂 由无色变成蓝色
⑤ 比较豆浆煮沸前后蛋白质含量 双缩脲试剂 试管内颜色几乎相当
下列有关上述生物实验的叙述，正确的是(　　)
A.上述实验中，完全正确的有③⑤
B.实验中需要水浴加热的有②③④
C.以上实验都可不使用显微镜观察
D.若各实验均正确操作，则各实验结果颜色各不相同
【答案】　D
【解析】　上述实验中，完全正确的有④⑤，①结果应该是橘黄色，②观察对象应该是无色或接近无色、白色的对象，③结果为灰绿色，A正确；实验中需要水浴加热的有②④，①③⑤在常温即可，B错误；①需要显微镜观察，其余都不需要显微镜观察，C错误；若各实验均正确操作，①为橘黄色，②为砖红色，③为灰绿色，④为蓝色，⑤为紫色，D错误。
【变式训练】2.下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是(　　)
A．用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液
C．脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒
D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品的试管中，且现配现用
【答案】　C
【解析】　斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液的成分及质量浓度都相同，斐林试剂乙液和双缩脲试剂B液的成分相同但质量浓度不同，因此用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液不能直接用于蛋白质的鉴定，A正确；用斐林试剂鉴定可溶性还原糖时，应将甲液和乙液等量混合均匀后再加入待测组织样液中，B错误；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，应先加A液，摇匀后再滴加B液，D错误。
【变式训练】3.在下图1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1～4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中适量滴加双缩脲试剂，摇匀。下列有关实验现象的描述，错误的是(　　)
A．4号试管内呈砖红色，只有5号试管内呈蓝色
B．2号试管不出现砖红色的原因仅是没有水浴加热
C．1号试管不出现砖红色的原因不仅仅是没有水浴加热
D．6号试管内呈紫色，这说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质类物质
【答案】　A
【解析】　4号试管加入发芽的小麦种子匀浆，发芽的小麦种子匀浆中含有还原糖(麦芽糖)，因此加入斐林试剂再水浴加热后4号出现砖红色，5号试管加入的是蒸馏水，同时又加入了双缩脲试剂，因而呈蓝色，另外1、2、3号试管中也表现出蓝色，A正确；2号试管加入的是发芽的小麦种子匀浆样液，含有还原糖，但是加入斐林试剂后没有水浴加热，仍然呈现蓝色，若水浴加热则会出现砖红色沉淀，B正确；1号试管中加入的是蒸馏水，同时还加入了斐林试剂，此时即使水浴加热，也不会出现砖红色沉淀，因为其中不存在还原糖，C正确；6号试管加入发芽的小麦种子匀浆，且加入双缩脲试剂后呈现紫色，因此可说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质，D错误。
1.(2023·北京卷，1)PET－CT是一种使用示踪剂的影像学检查方法。所用示踪剂由细包能量代谢的主要能源物质改造而来，进入细包后不易被代谢，可以反映细包摄取能源物质的量。由此可知，这种示踪剂是一种改造过的(　　)
A.维生素 B.葡萄糖
C.氨基酸 D.核苷酸
【答案】　B
【解析】　分析题意可知，该示踪剂由细包能量代谢的主要能源物质改造而来，应是糖类，且又知该物质进入细包后不易被代谢，可以反映细包摄取能源物质的量，则该物质应是被称为“生命的燃料”的葡萄糖。B项符合题意。
2.(2022·浙江6月选考，5)生物体中的有机物具有重要作用。下列叙述正确的是(　　)
A.脂肪对植物细包起保护作用
B.鸟类的羽毛主要由角蛋白组成
C.糖原是马铃薯重要的储能物质
D.纤维素是细包膜的重要组成成分
【答案】　B
【解析】　脂肪在植物细包中是储能物质，细包壁的主要作用是保护细包，A正确；鸟类的羽毛主要是由角蛋白组成的，B正确；马铃薯的重要储能物质是淀粉，C错误；纤维素是植物细包壁的重要组成成分，D错误。
3.(2021·海南卷，1改编)下列关于纤维素的叙述正确的是(　　)
A.是植物和蓝细菌细包壁的主要成分
B.易溶于水，在人体内可被消化
C.与淀粉一样都属于多糖，二者的基本组成单位不同
D.水解的产物与斐林试剂反应产生砖红色沉淀
【答案】　D
【解析】　蓝细菌细包壁的主要成分是肽聚糖，A正确；纤维素不易溶于水，也不能被人体消化吸收，只能促进人体肠道的蠕动，B错误；纤维素和淀粉均属于多糖，二者的基本组成单位相同，都是葡萄糖，C错误；
C.55～60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
【答案】　C
【解析】　淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖，小麦麦芽中含有淀粉酶和麦芽糖，A正确；麦芽糖为二糖，由两分子葡萄糖脱水缩合而成，B错误；麦芽中的淀粉酶的最适温度在55～60 ℃之间，人的唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，D错误。
【题后反思】
有氧呼吸过程中既有水的消耗，也有水的生成。细包有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中，丙酮酸与H2O彻底分解成CO2和[H]，释放少量能量并合成少量的ATP；第三阶段发生在线粒体内膜上，[H]与O2结合生成水，释放大量能量并合成大量的ATP。
7. (2019课标全国Ⅲ，29，11分)氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。
(1) 植物细包内，在核糖体上合成的含氮有机物是_蛋白质__，在细包核中合成的含氮有机物是__核酸__，叶绿体中含氮的光合色素是___叶绿素___。
【解析】 细包内含氮元素的有机物包括蛋白质、核酸、叶绿素等。蛋白质在核糖体上合成；核酸可在细包核内合成；叶绿体中的光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素，前者的元素组成是C、H、O、N、Mg，后者的元素组成是C、H、O。
(2)农作物吸收氮元素的主要有铵态氮（NH4＋）和硝态氮（NO3-）。已知作物甲对同一种营养液（以硝酸铵为唯一氮源）中NH4＋和NO3-的吸收具有偏好性（NH4＋和NO3-同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种）。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
【答案】 实验思路：配制营养液（以硝酸铵为唯一氮源），用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH+4和NO-3剩余量。预期结果和结论：若营养液中NO-3剩余量小于NH+4剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO-3；若营养液中NH+4剩余量小于NO-3剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH+4。
【答题技巧】
对于实验思路类的题目，一般无须详细介绍具体处理细节，只需要交代大致的过程及检测指标即可，实验结论需根据实验结果和实验目的进行推理得出，一般情况下只有一个，但是预期结果未必是一个，要注意答题的全面性。
一、教材知识链接
1.(必修1 P35)植物根系既能从土壤中吸收水分也能吸收无机盐。根细包内水分的作用有 根细包的组成成分；参与细包内的生化反应；运送营养和代谢废物等 。(答2点)
2.(必修1 P35)Na＋、K＋对细包内外渗透压大小所起的作用一样吗，为什么？
提示　不一样。Na＋是维持细包外液渗透压的主要离子，而K＋是维持细包内液渗透压的主要离子。
3.(必修1 P34“问题探讨”改编)某运动饮料广告词“解口渴，更解体渴”，其中的“解体渴”主要指 该饮料中含有大量水和少量无机盐，能补充剧烈运动散失的水分和无机盐 。
4.(必修1 P36“与生活的联系”)(1)患急性肠炎的病人脱水时需要及时补充__水分__，同时也需要补充体内__丢失的无机盐__，因此，输入___葡萄糖盐水___是常用的治疗方法。
(2)大量出汗会排出过多的无机盐，导致体内的_水盐平衡和酸碱__平衡失调，这时应多喝_淡盐水_。
二、教材深挖拓展
1．脂肪的检测和观察实验中，切片后，从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片的中央；在花生子叶薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min，用吸水纸吸去染液，再用50%的酒精洗去浮色；先在低倍镜下观察，再换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见。(P19“探究·实践”)
2．蛋白质的检测和观察实验中，加入组织样液2 mL后，先注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀，再注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀，可见组织样液变成紫色。(P19“探究·实践”)
三、长句规范作答
1.(科学探究)鉴定蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？
提示：可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。
2.(科学探究)某同学在鉴定还原糖和蛋白质时，只配制了斐林试剂甲液和乙液，忘记配制双缩脲试剂了，如果鉴定完还原糖后仍想鉴定蛋白质，该如何做才最快捷？
提示：斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液完全相同，将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释5倍后便成为双缩脲试剂B液，可用于蛋白质的鉴定。
3.水是细包内良好溶剂的原因是： 水分子为极性分子，带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合，因此水是良好溶剂 。
4.通过向北京鸭饲喂玉米、谷类和菜叶达到育肥的原因是： 北京鸭细包中的糖类和脂质是可以相互转化的。当北京鸭摄入的糖类过多时，糖类在鸭体内就转变成了脂肪，并在皮下结缔组织等处储存起来 。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第02讲 细包中的元素和化合物
目录
01考情透视·目标导航 2
02 知识导图·思维引航 2
03
考点一 组成细包的元素和化合物 3
知识点1 元素的统一性和差异性 3
知识点2 组成细包的元素 3
知识点3 组成细包的化合物 4
考向1 通过对细包中的元素和化合物的推断，考查判断推理能力 5
考点二 细包中的水和无机盐 6
知识点1 细包中的水 6
知识点2 教材中水与细包代谢相关知识 7
知识点3 细包中的无机盐 8
知识点4 (科学探究)无机盐生理功能的验证 9
考向1 通过对细包中的元素和化合物的推断，考查判断推理能力 9
考向2 围绕细包中的水，考查生命观念 10
考向3 围绕无机盐的作用及实验，考查科学探究的能力 10
考点三 检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 11
知识点1 还原糖的检测 11
知识点2 蛋白质的检测 12
知识点3 脂肪的检测 13
考向1 结合有机物的检测，考查科学探究能力 14
04真题练习·命题洞见 15
05长句分析·规范作答 16
一、教材知识链接 16
二、教材深挖拓展 17
三、长句规范作答 17
考点/要求 考题统计 考情分析
细包中的元素和化合物 考点一：细包的元素和化合物 （3年3次，全国卷3年1次） （2022江苏卷1）元素 （2021 全国甲卷 1 ）组成细包的化合物综合 题型：选择题 内容：重点是组成细包的四种有机物及相关实验、组成细包的无机物
考点二：细包的无机物 （3年6次，全国卷3年2次） （2022 全国甲卷 1 ）无机盐 （2022湖北卷 1 ）水 （2021 全国乙卷 3 ）水
考点三：检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 （3年7次，全国卷3年1次） （2022 海南卷 10 ）脂肪实验 （2022河北卷4）还原糖的鉴定 （2022江苏卷5）蛋白质实验 （2021湖南卷2）组成细包的化合物实验
课标要求 (1)说出细包的主要元素组成及以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 (2)指出水在细包中的含量、存在及作用。 (3)举例说出无机盐的含量和作用。 (4)检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质(活动)。
新旧教材对比 增：①水的特性； 删：①苏丹Ⅳ检测试剂和脂肪匀浆的检测
考点一 组成细包的元素和化合物
知识点1 元素的统一性和差异性
1.统一性：从化学元素的种类分析，组成细包的化学元素，在无机自然界中都能够找到，即种类上具有统一性。
2.差异性：从各种元素的相对含量分析，细包与无机自然界大不相同，即含量上具有差异性。
原因：细包有选择地从无机环境获取元素
知识点2　组成细包的元素
1.有选择地从无机自然界中吸收
2.种类：组成细包的化学元素，常见的有20多种。
3.分类
（1）按含量分类
①大量元素：如 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。
注意：①大量和微量元素都是生物体必需的；②含量少的元素不一定是微量元素，如Pb。
②微量元素：含量少，但不可缺少，和大量元素一样重要，如 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。
（记忆口诀：铁门碰新木桶）
提醒：B元素促进花粉管的伸长和花粉的萌发（“只开花不结果”）
（2）按作用分类
①主要元素： C、H、O、N、P、S 6种。
②基本元素(细包中含量最多的元素)： C、H、O、N 4种。
注意：鲜重下含量高低依次为： O＞C＞H＞N ；干重下含量高低依次为： C＞O＞N＞H 。
③最基本元素： C ，因为生物大分子都以 碳链 为基本骨架。
（3）特点：不同生物体内化学元素的种类 基本相同 ，但含量 相差很大 。
4.存在：大多以化合物的存在（教材P17）
【名师点拨】
①细包中含量最多的4种元素是C、H、O、N。
②占玉米细包干重最多的元素是O，占人体细包干重最多的元素是C。　　　
【易错辨析】
(1)细包中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要（ ）
(2)氨基酸是蛋白质的基本组成单位，所以它们的元素组成相同（ ）
(3)组成细包的各种元素都是以化合物的存在的。(　　)
(4)梨的果实和叶片的细包中化合物的种类和含量大体是相同的。(　　)
(5)微量元素虽然含量少，但它们既参与细包结构组成，也参与细包的代谢调节（ ）
知识点3　组成细包的化合物
1.无机化合物
①水：鲜重最多，大多为 自由水 ；
②无机盐：大多以 离子 存在；
2.有机化合物
①糖类：只含C、H、O（能源物质）
② 脂质：主要含C、H、O，此外还含N、P（ 储能 物质）
③ 蛋白质：主要含C、H、O、N (S)（ 结构 物质）
④ 核酸：含 C、H、O、N、P （遗传物质）
判断：在沙漠植物仙人掌的活细包中含量最多的化合物是蛋白质（ × ）
1.判断化合物的种类和功能的三种方法
(1)元素组成分析法
(2)特征元素提示法
(3)代谢产物推理法
2. 研究化合物中元素转移方向的常用方法——同位素标记法。
教材中同位素标记法应用实例:
考向1 通过对细包中的元素和化合物的推断，考查判断推理能力
例1．下列有关生物体中元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A.性激素在核糖体上合成，经内质网加工再由高尔基体分泌
B.血红蛋白含有Mg2＋且参与O2运输，叶绿素含有Fe2＋且吸收可见光
C.通道蛋白通过自身构象的改变来完成物质的跨膜运输
D.控制细菌性状的生态位于拟核的DNA分子上和质粒上
【变式训练】1.在玉米细包中O元素的含量明显高于人体细包，而N元素的含量又明显低于人体细包。下列有关这两种细包中元素和化合物的叙述，错误的是(　　)
A.两种细包中含量较多的四种元素都是C、H、O、N
B.玉米细包中O元素含量更高可能与细包中糖类较多有关
C.两种细包中1 g葡萄糖彻底氧化分解释放出的能量相等
D.两种细包中蛋白质存在差异的原因是生态的选择性表达
【变式训练】2.下图1是细包中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细包中元素含量柱形图。下列说法不正确的是(　　)
A．若图1表示细包鲜重，则A、B化合物依次是水、蛋白质
B．若图2表示组成人体细包的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H
C．若图1表示细包完全脱水后的化合物含量，则A化合物具有多样性，其一定含有的元素为C、H、O、N
D．地壳与活细包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
【变式训练】3.下列关于元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A．在人体细包鲜重中O元素含量最多，说明O元素是构成细包的最基本元素
B．脂肪只存在于动物的脂肪细包中，而其他部位和植物细包中没有
C．脱氧核糖核苷酸和ATP具有相同的元素组成
D．纤维素在人的肠道中彻底水解为葡萄糖
考点二 细包中的水和无机盐
知识点1 细包中的水
1.含量：活细包中含量最多化合物
在不同情况下细包含水量的高低(填“>”或“<”)：
①生物种类：水生生物含水量___>___陆生生物含水量。
②生长发育阶段：幼儿___>___成年；幼嫩部分___>__成熟部分。
③组织器官种类与代谢程度：
牙齿__<___骨骼___<__血液。
2.结构
极性分子→(1)良好溶剂
氢键→不稳定→(2)具有流动性
氢键→温度不易改变→(3)较高的比热容
3.存在、作用
项目 结合水 自由水
概念 与细包内的其他物质相结合的水， 叫做结合水 细包中绝大部分的水以游离的存在，可以自由流动，叫做自由水
作用 是细包结构的重要组成部分 ①细包内良好的溶剂 ②参与生物化学反应 ③为细包提供液体环境 ④运送营养物质和代谢废物
练习：[2020·高考全国卷Ⅰ，T30(2)]农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 。
4.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关
自由水 结合水
自由水含量越高，代谢越旺盛；结合水含量越高，抗逆性越强。
考查角度：
(1)烘烤后的种子为什么不能萌发？
提示：结合水是细包内的结构物质，烘烤后的种子失去了结合水而导致细包结构被破坏，细包死亡，种子失去活性。
知识点2 教材中水与细包代谢相关知识
1.调节：抗利尿激素
提醒：抗利尿激素作用是促进肾小管和集合管对水的重吸收
2.吸收：用自由扩散、协助扩散的方式跨膜运输
3.产生过程举例：
①光合作用光暗应阶段（叶绿体基质）；
②有氧呼吸第三阶段（线粒体内膜）；
③ATP的合成（场所：细包质基质、叶绿体、线粒体）；
④细包内单糖合成多糖；
⑤核糖体上氨基酸脱水缩合（核糖体）；
⑥DNA分子复制、转录（在真核细包中，磷酸二酯键的形成场所为细包核、线粒体、叶绿体）。
4.利用过程举例：
①光合作用光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）；
②有氧呼吸第二阶段（线粒体基质）；
③ATP的水解（叶绿体基质等）；
④肝细包中肝糖原水解（肝脏细包）；
⑤消化道（非内环境中）中淀粉、蛋白质、脂肪的水解；
⑥DNA RNA的水解。
总结归纳图如下：
知识点3 细包中的无机盐
细包中的无机盐：阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等；阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
无机盐主要是以离子的存在，少数是化合物，如CaCO3
细包外液渗透压：Na+、Cl-
细包内液渗透压：K+
【归纳总结】常考无机盐的功能
提醒：1.成人缺碘：地方性甲状腺肿；2.可用35S标记蛋白质
知识点4 (科学探究)无机盐生理功能的验证
探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素
(1)完全培养液：满足植物生长发育必需营养素的培养液。
(2)缺素培养液：缺乏植物生长发育所必需的某种或几种营养素的培养液。
【易错提醒】设计实验时应注意:
(1)实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。
(2)实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水做对照。
(3)实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。
【易错辨析】
(1)由于共价键的存在，水具有较高的比热容。(　　)
(2)晒干的种子细包内不含有水分，导致细包代谢停止。(　　)
(3)将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。(　　)
(4)细包中的无机盐大多数以化合物的存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿等。(　　)
考向1 通过对细包中的元素和化合物的推断，考查判断推理能力
例1.在玉米细包中O元素的含量明显高于人体细包，而N元素的含量又明显低于人体细包。下列有关这两种细包中元素和化合物的叙述，错误的是(　　)
A.两种细包中含量较多的四种元素都是C、H、O、N
B.玉米细包中O元素含量更高可能与细包中糖类较多有关
C.两种细包中1 g葡萄糖彻底氧化分解释放出的能量相等
D.两种细包中蛋白质存在差异的原因是生态的选择性表达
【变式训练】下列有关生物体中元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A.性激素在核糖体上合成，经内质网加工再由高尔基体分泌
B.血红蛋白含有Mg2＋且参与O2运输，叶绿素含有Fe2＋且吸收可见光
C.通道蛋白通过自身构象的改变来完成物质的跨膜运输
D.控制细菌性状的生态位于拟核的DNA分子上和质粒上
考向2 围绕细包中的水，考查生命观念
例2．下列关于细包中水的叙述，错误的是(　　)
A.水是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子结合，因此水是良好的溶剂
B.水在常温下维持液体状态与氢键的不断断裂和形成有关
C.自由水和结合水都能参与细包内的生物化学反应
D.自由水和结合水在一定条件下可以互相转化
【变式训练】水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任，下列有关水在生命活动中作用的叙述，错误的是(　　)
A.水是酶促反应的环境
B.参与血液中缓冲体系的形成
C.可作为维生素D等物质的溶剂
D.可作为反应物参与生物氧化过程
考向3 围绕无机盐的作用及实验，考查科学探究的能力
例3．（2019·全国卷Ⅲ，29(2)）氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。农作物吸收氮元素的主要有铵态氮(NH)和硝态氮(NO)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH和NO的吸收具有偏好性(NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
【变式训练】(2022·全国甲卷，1)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是(　　)
A.细包中有以无机离子存在的钙
B.人体内Ca2＋可自由通过细包膜的磷脂双分子层
C.适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收
D.人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象
【变式训练】设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述正确的是(　　)
A．对照组是甲组、乙组实验后
B．控制此实验的无关变量只需选一些相同的植物
C．此实验如果是无土栽培，则实验前营养液要灭菌
D．为防止外界影响，此实验需在黑暗密闭条件下进行
考点三 检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
知识点1 还原糖的检测
1.还原糖的种类：葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖。
2.原理还原糖+斐林试剂（水浴加热）→砖红色沉淀
3.试剂：斐林试剂（甲液：0.1 g/mL的NaOH溶液、乙液：0.05 g/mL的CuSO4溶液，等体积混合使用，现配现用。）
4.反应实质：还原糖将Cu2+还原，生成砖红色的Cu2O。
提醒：
1.白色或近于白色的植物组织：且必须是可溶性还原糖；属于还原糖的有：单糖、麦芽糖、乳糖；属于非还原糖的有：蔗糖、多糖。
2.斐林试剂是甲液NaOH和乙液CuSO4混合后才可使用，因为其反应原理是还原糖中的醛基被Cu（OH）2氧化，Cu（OH）2被还原成Cu2O
3.不能用酒精灯直接加热。
知识点2 蛋白质的检测
1.原理：在碱性条件下，肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物。
2.材料：豆浆、鲜肝研磨液
3.试剂：双缩脲试剂（现配现用，依次添加，A液：0.1g/mL的NaOH溶液；B液：0.01g/ mL的CuSO4溶液）
4.现象：紫色
提醒：1.蛋清稀释液需要稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上
2.双缩脲试剂是使用时先加A液，再加B液，因为其反应原理是具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物，所以要先营造一个碱性环境。
【易错提醒】
项目 斐林试剂 双缩脲试剂
成分相同 NaOH(甲液)和CuSO4(乙液) NaOH(A液)和CuSO4(B液)
浓度不同 0.1 g/mL的NaOH溶液、0.05 g/mL的CuSO4溶液 0.1 g/mL的NaOH溶液、0.01 g/mL的CuSO4溶液
原理不同 新配制的Cu(OH)2与加入的还原糖在水浴加热条件下反应，Cu(OH)2被还原糖中的醛基还原生成砖红色的Cu2O沉淀 在碱性环境下的Cu2＋与具有两个以上肽键的化合物发生反应，生成紫色络合物
用法不同 甲液和乙液等量混匀后立即使用 先加A液1 mL，摇匀；再加B液4滴，摇匀
使用条件 50～65 ℃温水浴加热 不需加热，摇匀即可
颜色反应 蓝色→棕色→砖红色(沉淀) 浅蓝色→紫色
知识点3 脂肪的检测
(1)原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色
(2)选材：富含脂肪且色浅
提醒：花生种子: 富含脂肪且没有其他颜色干扰。
提醒：1.切片要厚薄均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊。
2.酒精的作用是洗去浮色。
【易错提醒】物质鉴定实验中的易错问题
1.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”
（1）唯一需要加热——还原糖检测，且必须50～65 ℃水浴加热，一般不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。
（2）唯一需要显微镜——脂肪检测。
（3）唯一使用酒精——脂肪检测，用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。
2.实验中应注意的4个要点
（1）三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的颜色观察。
（2）由于苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液易溶于酒精，故可用体积分数为50%的酒精洗去浮色。
（3）蛋白质鉴定中，若用大豆作材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗。
（4）物质鉴定实验一般可预留部分样液做对照实验，若需进一步设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清溶液。
【易错辨析】
(1)还原糖和蛋白质的检测都需要加热处理。(　　)
(2)斐林试剂和双缩脲试剂都需要先混合再使用。(　　)
(3)在脂肪鉴定中酒精的作用是洗去浮色。(　　)
(4)在检测还原糖时应先加入斐林试剂甲液，再加入斐林试剂乙液。(　　)
考向1 结合有机物的检测，考查科学探究能力
例1．(2022·重庆卷，11)在一定条件下，斐林试剂可与葡萄糖反应生成砖红色沉淀，去除沉淀后的溶液蓝色变浅，测定其吸光值可用于计算葡萄糖含量。下表是用该方法检测不同样本的结果。下列叙述正确的是(　　)
样本 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
吸光值 0.616 0.606 0.595 0.583 0.571 0.564
葡萄糖含量/(mg·mL－1) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
A.斐林试剂与样本混合后立即生成砖红色沉淀
B.吸光值与样本的葡萄糖含量有关，与斐林试剂的用量无关
C.若某样本的吸光值为0.578，则其葡萄糖含量大于0.4(mg·mL－1)
D.在一定范围内葡萄糖含量越高，反应液去除沉淀后蓝色越浅
【变式训练】1.染色剂或指示剂常用作生物成分的检测和鉴定，请分析下表中相关实验。
实验 实验或观察对象 药品 实验结果
① 花生子叶细包的脂肪颗粒 苏丹Ⅲ 脂肪颗粒被染成红色
② 检测西瓜汁中的葡萄糖 斐林试剂 产生砖红色沉淀
③ 酵母菌无氧呼吸产生酒精 酸性重铬酸钾 溶液由黄变绿再变蓝
④ DNA粗提取及检测 二苯胺试剂 由无色变成蓝色
⑤ 比较豆浆煮沸前后蛋白质含量 双缩脲试剂 试管内颜色几乎相当
下列有关上述生物实验的叙述，正确的是(　　)
A.上述实验中，完全正确的有③⑤
B.实验中需要水浴加热的有②③④
C.以上实验都可不使用显微镜观察
D.若各实验均正确操作，则各实验结果颜色各不相同
【变式训练】2.下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是(　　)
A．用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液
C．脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒
D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品的试管中，且现配现用
【变式训练】3.在下图1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1～4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中适量滴加双缩脲试剂，摇匀。下列有关实验现象的描述，错误的是(　　)
B.几丁质是由多个单体构成的多糖物质
C.细包通过跨膜运输将几丁质运到胞外
D.几丁质合成酶抑制剂可用于防治病虫害
5.(2021·浙江6月选考，5)无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A.Mg2＋存在于叶绿体的类胡萝卜素中
B.HCO对体液pH起着重要的调节作用
C.血液中Ca2＋含量过低，人体易出现肌肉抽搐
D.适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症
6.(2021·湖北卷，2)很久以前，勤劳的中国人就发明了制饴(麦芽糖)技术，这种技术在民间沿用至今。麦芽糖制作的大致过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.麦芽含有淀粉酶，不含麦芽糖
B.麦芽糖由葡萄糖和果糖结合而成
C.55～60 ℃保温可抑制该过程中细菌的生长
D.麦芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最适温度低
7. (2019课标全国Ⅲ，29，11分)氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。
(1) 植物细包内，在核糖体上合成的含氮有机物是_蛋白质__，在细包核中合成的含氮有机物是__核酸__，叶绿体中含氮的光合色素是___叶绿素___。
(2)农作物吸收氮元素的主要有铵态氮（NH4＋）和硝态氮（NO3-）。已知作物甲对同一种营养液（以硝酸铵为唯一氮源）中NH4＋和NO3-的吸收具有偏好性（NH4＋和NO3-同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种）。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。
一、教材知识链接
1.(必修1 P35)植物根系既能从土壤中吸收水分也能吸收无机盐。根细包内水分的作用有 根细包的组成成分；参与细包内的生化反应；运送营养和代谢废物等 。(答2点)
2.(必修1 P35)Na＋、K＋对细包内外渗透压大小所起的作用一样吗，为什么？
3.(必修1 P34“问题探讨”改编)某运动饮料广告词“解口渴，更解体渴”，其中的“解体渴”主要指 该饮料中含有大量水和少量无机盐，能补充剧烈运动散失的水分和无机盐 。
4.(必修1 P36“与生活的联系”)(1)患急性肠炎的病人脱水时需要及时补充__水分__，同时也需要补充体内__丢失的无机盐__，因此，输入___葡萄糖盐水___是常用的治疗方法。
(2)大量出汗会排出过多的无机盐，导致体内的_水盐平衡和酸碱__平衡失调，这时应多喝_淡盐水_。
二、教材深挖拓展
1．脂肪的检测和观察实验中，切片后，从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片的中央；在花生子叶薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min，用吸水纸吸去染液，再用50%的酒精洗去浮色；先在低倍镜下观察，再换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见。(P19“探究·实践”)
2．蛋白质的检测和观察实验中，加入组织样液2 mL后，先注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀，再注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀，可见组织样液变成紫色。(P19“探究·实践”)
三、长句规范作答
1.(科学探究)鉴定蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？
2.(科学探究)某同学在鉴定还原糖和蛋白质时，只配制了斐林试剂甲液和乙液，忘记配制双缩脲试剂了，如果鉴定完还原糖后仍想鉴定蛋白质，该如何做才最快捷？
3.水是细包内良好溶剂的原因是： 水分子为极性分子，带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合，因此水是良好溶剂 。
4.通过向北京鸭饲喂玉米、谷类和菜叶达到育肥的原因是： 北京鸭细包中的糖类和脂质是可以相互转化的。当北京鸭摄入的糖类过多时，糖类在鸭体内就转变成了脂肪，并在皮下结缔组织等处储存起来 。
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