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人教(2019)生物必修1（知识点+跟踪检测）
第2讲 细胞中的元素和化合物
【课标导航】
1.1.1　说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子
1.1.2　指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用
1.1.3　举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关
一、组成细胞的元素和化合物
二、组成细胞的水的存在形式和功能
1．写出A、B、C、D所反映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．判断在不同情况下细胞含水量的高低(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。
三、组成细胞的无机盐(连线)
[基础微点练清]
1．判断正误
(1)在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO(×) (2018·全国卷Ⅰ，T3A)
(2)无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成 (2020·江苏高考，T1C)(×)
(3)葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，但元素组成不同(×) (2017·江苏高考，T1A)
(4)同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高
[新人教版必修1 P22“概念检测”T(2)](×)
(5)将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐
[新人教版必修1 P22“概念检测”T(3)](×)
(6)不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性(√)
[新人教版必修1 P18“概念检测”T1(3)]
(7)微量元素含量少，所以对生命活动影响不大(×)
(8)在人体活细胞中氢原子的数目最多(√)
(9)组成细胞的元素都以化合物的形式存在(×)
2．生物界在基本组成上的高度一致性表现在(　　)
①组成生物体的化学元素基本一致　②各种生物的核酸都相同　③构成核酸的碱基都相同　④各种生物的蛋白质都相同　⑤构成蛋白质的氨基酸都相同
A．①②④　　　　　　　　　 B．①③⑤
C．②④⑤ D．①②③
解析：选B　生命起源于无机环境，构成细胞的几十种元素，没有一种是生命物质所特有的，而生物不断地进化和发展，彼此之间都有着一定的联系。这种联系从物质组成上，表现在组成生物体的化学元素基本一致，组成核酸的碱基是相同的，组成蛋白质的氨基酸都是20种左右。不同的生物之所以不同，是由组成它们的核酸和蛋白质的差异决定的。
3．(新人教版必修1 P19“概念检测”T4)科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明(　　)
A．生物来源于非生物
B．生物界与无机自然界具有统一性
C．生物界与无机自然界具有差异性
D．生物与非生物在元素组成上没有区别
解析：选B　组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，主要说明了生物界与无机自然界具有统一性。
4．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；主动运输体现了细胞膜的选择透过性，有选择地吸收或排出物质，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，两者一样重要。
5.如图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是(　　)
A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C
B．蛋白质、糖类、脂质、水；O、C、N、H
C．水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N
D．蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N
解析：选D　在细胞鲜重中元素含量最高的是O，其次是C，然后是H、N等，在化合物中含量最多的是水，其次是蛋白质，然后是脂质、糖类等。
6．(新人教版必修1 P22“拓展应用”T1)医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要用生理盐水？
提示：质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度正是人体细胞所处液体环境中溶质的浓度，所以叫生理盐水。当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。
一、组成细胞的元素及化合物的判断
[试考题·查欠缺]
1．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)同位素标记法可用于研究物质的组成。以下各组物质中，均能用15N标记的是(　　)
A．核糖核酸和氨基酸　　　 B．脂肪和脱氧核糖核酸
C．葡萄糖和氨基酸 D．脱氧核糖核酸和淀粉
解析：选A　核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的组成元素为C、H、O、N、P，氨基酸的组成元素为C、H、O、N，均可用15N标记；脂肪、葡萄糖和淀粉只含C、H、O，不能用15N标记。
2．(2021·漳州模拟)甲图中①②③④表示不同化学元素所组成的化合物，乙图表示由四个单体构成的化合物。下列说法错误的是(　　)
A．若甲图中的②能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成，则②是性激素
B．若甲图中④能吸收、传递和转换光能，则④可用无水乙醇提取
C．乙图中若单体是氨基酸，则该化合物彻底水解后的产物中氧原子数增加3个
D．乙图中若单体是四种核糖核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物有5种
解析：选D　甲图中②的组成元素只有C、H、O，且能促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成，则②是性激素，A正确；④的组成元素是C、H、O、N、Mg，且能吸收、传递和转换光能，则④可能是叶绿素，可用无水乙醇提取，B正确；乙图中若单体是氨基酸，则该化合物为四肽，彻底水解需要3分子水，所以水解后的产物中氧原子数增加3个，C正确；乙图中若单体是四种核糖核苷酸，则该化合物为RNA，彻底水解后的产物有核糖、磷酸和四种碱基(A、C、G、U)共6种，D错误。
3．(2021·中山质检)下列关于生物体内水和无机盐的叙述，错误的是(　　)
A．镁是构成叶绿素的必需成分，缺镁会导致树叶变黄
B．水既是细胞内良好的溶剂，又是物质运输的介质
C．无机盐离子对维持内环境的正常渗透压和酸碱平衡有重要作用
D．细胞进行脂肪、DNA、RNA等物质合成时都需要磷酸盐
解析：选D　镁是构成叶绿素的重要元素，缺镁的植物不能正常合成叶绿素，叶片会发黄；自由水既是细胞内良好的溶剂，又是物质运输的介质；无机盐离子对维持内环境的正常渗透压和酸碱平衡具有重要作用；合成DNA和RNA时需要磷酸盐，合成脂肪时不需要磷酸盐。
[强知能·补欠缺]
1．判断元素与化合物的四个“明确”
2．元素组成应用的分析方法
(1)据特征元素推测化合物的种类
(2)由化合物的元素组成分析代谢产物
糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢终产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，故其代谢产物中还含有尿素。
(3)从化合物中的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少
脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪彻底氧化分解时所消耗的O2量多于糖类，产生的水也多，释放的能量也多于糖类。
[练题点·全过关]
1．(2021·南平模拟)下列物质都含有N元素的一组是(　　)
A．脱氧核糖和脱氧核糖核酸　B．胰岛素和核糖核酸
C．丙酮酸和丙氨酸 D．胆固醇和磷脂
解析：选B　 脱氧核糖属于糖类，组成元素为C、H、O；胰岛素是蛋白质，核糖核酸是核酸，组成元素都有N；丙酮酸属于糖类分解产物，组成元素为C、H、O；胆固醇属于脂质，组成元素为C、H、O。
2．下表是两种生物干重中有关元素的质量分数(%)。根据下表，有人得出下面结论，其中正确的是(　　)
元素 C H O N P S
生物甲 43.57 6.24 44.43 1.46 0.20 0.17
生物乙 55.99 7.46 14.62 9.33 3.11 0.78
A.如果它们分别是动物和植物，则甲是动物，乙是植物
B．等质量的组织中，甲所含的热量少于乙
C．两者体细胞中，乙的染色体(质)比甲多
D．两者的含水量比较，可推测甲比乙多
解析：选B　动物和植物干重相比较，植物含糖类较多，动物含脂肪、蛋白质较多，由于脂肪的元素构成特点是含C、H较多而含O少，蛋白质的特征元素是N，故植物体中含O较多，动物体中含H、N元素较多，另外动物含Ca、P元素也比植物多，因此甲为植物，乙为动物；等质量的脂肪和糖类相比较，脂肪含热量较多，生物甲含糖量高，生物乙含脂肪多；生物干重中有关元素的含量不能作为判断其含水量和染色体(质)多少的依据。
3．(2021·潍坊模拟)下列关于细胞内含磷化合物的叙述，错误的是(　　)
A．为生命活动直接供能的“通货”是含磷化合物
B．对细胞代谢具有催化作用的酶都是含磷化合物
C．组成的细胞膜、核糖体、染色体都有含磷化合物
D．人体维持内环境pH的稳定有含磷化合物参与
解析：选B　为生命活动直接供能的“通货”是ATP，为含磷化合物，A正确；对细胞代谢具有催化作用的酶大多数是蛋白质，少数是RNA，其中蛋白质一般不含有磷，B错误；组成细胞膜的磷脂分子、组成核糖体的RNA、组成染色体的DNA都是含磷化合物，C正确；人体维持内环境pH的稳定有含磷化合物参与，如缓冲物质磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，D正确。
二、组成细胞的无机物的作用
[试考题·查欠缺]
1．(2020·江苏高考)下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是(　　)
A．自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应
B．结合水是细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中
C．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成
D．无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用
解析：选D　自由水是生化反应的介质，也能作为反应物直接参与生化反应，A错误；结合水是细胞结构的重要组成成分，植物成熟细胞中的自由水主要存在于液泡中，B错误；无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，也能参与有机物的合成，如Fe2＋是合成血红蛋白分子必需的无机盐离子，C错误；无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用，D正确。
2．(2020·浙江选考)无机盐是某些化合物的重要组成成分，具有维持生物体生命活动的重要作用。下列叙述正确的是(　　)
A．Ca2＋与肌肉的兴奋性无关
B．Mg2＋是类胡萝卜素的必要成分
C．H2PO作为原料参与油脂的合成
D．HCO具有维持人血浆酸碱平衡的作用
答案：D
3．(2021年1月新高考8省联考·江苏卷)水、无机盐等对于维持人体内环境稳态具有重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．呕吐、腹泻的病人，需及时补充葡萄糖盐水
B．过量饮水导致细胞内液渗透压升高，需脱水治疗
C．缺钙引起的肌肉抽搐，可通过增加户外活动、合理膳食得到改善
D．铁摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，需适量补铁
解析：选B　呕吐、腹泻的病人，体内水盐平衡失调，需及时补充葡萄糖盐水，以补充能源物质，同时可保持细胞正常的形态，A正确；过量饮水会导致细胞吸水，引起细胞内液渗透压降低，B错误；缺钙会引起肌肉抽搐，通过增加户外活动、合理膳食可增加血液中的钙离子浓度，改善肌肉抽搐状况，C正确；铁参与血红蛋白的组成，摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，需适量补铁，D正确。
[强知能·补欠缺]
1．生物体内水的代谢图解
2．水在生产实际中的应用
生活中的现象 对此现象的解释
种子贮存时需将种子晒干 减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命
干种子用水浸泡后仍能萌发 失去自由水的种子仍保持其生理活性
低温环境下减少花卉浇水 提高花卉对低温的抗性
鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻 自由水散失，代谢减弱
干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会失去结合水
炒熟的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性
3．无机盐的存在形式和功能
4．有关无机盐的2个结论
(1)无机盐离子中Na＋、Cl－对维持血浆渗透压至关重要，人体血浆渗透压90%以上来自Na＋和Cl－。
(2)Na＋、K＋对细胞内外渗透压的作用不同。Na＋主要维持细胞外液的渗透压，K＋主要维持细胞内液的渗透压。
[练题点·全过关]
1．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(　　)
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：选C　草酸与食物中钙离子结合形成沉淀物不利于钙的吸收；铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运输O2，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降；KH2PO4不是能源物质，不能为生物体提供能量；燃烧过程中有机物被分解，剩下的是无机物。
2．(2021·龙岩月考)下列有关生物体内水和无机盐的叙述，正确的是(　　)
A．不同种生物细胞的自由水和结合水的比值相同，它们的代谢强度也相同
B．癌变细胞和衰老细胞内的水分减少，新陈代谢速率减慢
C．血浆pH能维持相对稳定，与它含有的HCO、HPO等离子有关
D．给水中毒患者注射质量分数为1.8%的盐水，是为了降低细胞外液的渗透压
解析：选C　不同生物细胞的自由水和结合水的比值不一定同，它们的代谢强度也不同，A错误；癌变细胞中水含量增加，新陈代谢速率加快，B错误；血浆pH能维持相对稳定，与它含有的HCO、HPO等离子有关，体现了无机盐维持酸碱平衡的作用，C正确；给水中毒患者注射质量分数为1.8%的盐水，是为了升高细胞外液的渗透压，体现了无机盐维持渗透压的功能，D错误。
3．下列关于生物体内无机盐的相关叙述，错误的是(　　)
A．细胞中的无机盐主要以离子形式存在
B．Mg是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素
C．人体血液中Ca2＋浓度太低会出现抽搐症状
D．在探究小麦生长发育需要Mg2＋的实验中必须设置对照实验
解析：选B　Mg是叶绿素的组成成分，类胡萝卜素中不含有Mg，B错误。
一、科学探究——运用对照法探究植物生长必需的无机盐
1．探究植物生长必需的无机盐
(1)实验设计
(2)实验中的对照分析
①空白对照
②自身对照
2．对照实验的类型及实验组、对照组的确认
空白对照 对照组为自然状态下不做处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组
自身对照 实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组
相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“影响酶活性的条件”的实验中，探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论
条件对照 即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在用动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组
[素养训练]
1．为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是(　　)
A．检测正常叶片中该矿质元素的含量
B．分析根系对该矿质元素的吸收过程
C．分析环境条件对该矿质元素吸收的影响
D．观察含全部营养的培养液中去掉该矿质元素前、后植株生长发育状况的影响
解析：选D　确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用溶液培养法，在人工配制的完全培养液中，除去某种矿质元素，然后观察植物的生长发育情况：如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育才恢复正常，说明该元素是必需的矿质元素。
2．(2021·泉州调研)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：采用甲组、乙组进行空白对照，乙组中实验前(无X)与实验后(有X)进行自身对照。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
解析：选C　该实验中对照组是甲组、乙组实验前，A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错误；若此实验是无土栽培，则实验前营养液要灭菌，C正确；由于培养的是植物，故此实验需在光照条件下进行，D错误。
3．矿质元素在植物的生长发育过程中起重要作用，其中有的元素可以在植物体内转移被再次利用，而有的元素则不可以。植物生长过程中缺镁和缺铁都会导致叶片发黄，为研究缺镁和缺铁对植物生长影响的差异，某同学设计如下实验：取3株生长健壮、发育状况一致的大豆植株，随机均等分成甲、乙、丙三组，且用符合实验要求的容器进行培养。甲组盛有含除镁以外的各种必需元素的营养液，乙组盛有含除铁以外的各种必需元素的营养液，丙组盛有含各种必需元素的营养液，将三组植株置于相同且适宜的条件下培养，并对溶液通气。一段时间后甲组的大豆植株底部叶片先开始发黄，乙组的大豆植株顶部叶片先开始发黄，而丙组未出现叶片发黄现象。回答下列问题：
(1)缺镁和缺铁都会导致叶片发黄是因为缺镁和缺铁都会影响__________的合成。该实验设计存在一处明显问题，指出并纠正：___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若停止对溶液通气，则一段时间后会出现烂根现象，分析其原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)植株底部叶片是生长代谢较弱的成熟或衰老的叶片，需要镁、铁等必需元素的量较少，而顶部叶片是生长代谢旺盛的幼叶，需要镁、铁等必需元素的量较多。据此分析甲组植株底部叶片先开始发黄，而乙组植株顶部叶片先开始发黄的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)叶片发黄说明叶肉细胞中叶绿素含量减少，因此缺镁和缺铁都会导致叶片发黄是因为缺镁和缺铁都会影响叶绿素合成；由题意知，题干给出的实验植株一共是3株，每一组一株，数量少，容易由于偶然因素而使实验出现误差。正确的方法是多取几株生长健壮、发育状况一致的大豆植株，随机均等分为三组。(2)停止对溶液通气，溶液缺乏氧气，根细胞进行无氧呼吸，产生酒精，对根细胞有毒害作用，会出现烂根现象。(3)甲组实验的培养液中缺失镁元素，镁在植物体内可以由老叶转移到幼叶，属于可再被利用的元素，因此甲组植株底部叶片先开始发黄；乙组缺铁，铁是不能再被利用的元素，不能从老叶转移到新叶，因此乙组植株顶部叶片先开始发黄。
答案：(1)叶绿素　每一组只取一株大豆植株，太少，容易由于偶然因素而使实验出现误差。应该多取几株生长健壮、发育状况一致的大豆植株，随机均等分为三组　(2)溶液缺乏氧气，根细胞进行无氧呼吸，产生酒精，对根细胞有毒害作用　(3)Mg是能再被利用的元素，在植物体内可以由老叶转移到幼叶，Fe是不能再被利用的元素，不能从老叶转移到新叶
二、科学思维——种子形成和萌发时物质的转化和细胞代谢变化
1．种子与水
2．种子与有机物及检测
3．种子萌发时吸水和呼吸方式变化曲线分析
4．种子与相关植物激素
[素养训练]
1．(2018·全国卷Ⅱ)有些作物的种子入库前需要经过风干处理。与风干前相比，下列说法错误的是(　　)
A．风干种子中有机物的消耗减慢
B．风干种子上微生物不易生长繁殖
C．风干种子中细胞呼吸作用的强度高
D．风干种子中结合水与自由水的比值大
解析：选C　风干种子细胞中含水量少，细胞呼吸作用强度低，有机物的消耗慢；风干种子细胞中含水量少，微生物不易在其上生长繁殖；风干种子细胞中自由水的含量相对少，结合水与自由水的比值大。
2．(2021·重庆模拟)下图是小麦种子的成熟过程中干物质和水分的变化示意图，据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．随着种子的成熟，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态
B．种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减少
C．种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少
D．种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反
解析：选C　分析题图可知，小麦种子成熟过程中水分含量逐渐降低，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态，A正确。种子的鲜重在成熟过程中由于含水量降低的幅度大于干物质增加的幅度，因此种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减少，B正确。种子成熟过程中水分减少的原因不是植物吸收的水分减少，而是复杂的生命活动调节的结果，C错误。种子成熟期间干物质含量逐渐升高，水分含量逐渐下降；种子萌发时干物质含量逐渐降低，水分含量逐渐升高，D正确。
3．如图表示油菜种子成熟过程中各种有机物的变化情况，下列有关分析错误的是(　　)
A．可溶性糖和淀粉转化成脂肪后，氧的含量将减少
B．第40天，可用苏丹Ⅲ染液对种子脂肪进行检测
C．可推测，在油菜种子萌发过程中脂肪能转化成可溶性糖
D．将成熟油菜种子磨成匀浆并加入双缩脲试剂不会出现紫色反应
解析：选D　脂肪中碳氢比例高，所以可溶性糖和淀粉转化成脂肪后，氧的含量将减少，A正确；第40天，种子中脂肪含量较高，可用苏丹Ⅲ染液对种子脂肪进行检测，B正确；在种子成熟过程中，可溶性糖和淀粉可转化成脂肪，所以可推测，在油菜种子萌发过程中脂肪能转化成可溶性糖，C正确；成熟油菜种子中含有少量蛋白质，所以将成熟油菜种子磨成匀浆并加入双缩脲试剂会出现紫色反应，D错误。
4．淀粉是玉米籽粒的主要组成成分，占籽粒干重的70%左右，因此玉米籽粒的灌浆过程主要是淀粉合成和积累的过程。茎、叶等源器官制造的光合产物以蔗糖形式运输到库器官(籽粒)，在一系列酶的催化作用下形成淀粉。催化蔗糖降解的酶是SS, SS催化籽粒淀粉合成反应的第一步。某科研人员对两株玉米品种(豫玉22号与费玉3号)籽粒蔗糖含量和SS活性的变化进行了研究，结果如图所示。请回答下列问题：
(1)蔗糖________(填“能”或“不能”)与斐林试剂起反应，它的水解产物为________________。
(2)若要鉴定SS的化学本质，可将SS溶液与__________混合，若出现紫色，则表明SS的化学本质是蛋白质。
(3)催化淀粉合成的酶与催化淀粉水解的酶不同，这体现了酶的________性。
(4)综合甲、乙两图分析费玉3号在20天至40天期间玉米籽粒合成淀粉的速率比豫玉22号要快的原因：___________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)蔗糖是非还原糖，故蔗糖不能与斐林试剂起反应。它的水解产物为葡萄糖与果糖。(2)蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。(3)催化淀粉合成的酶与催化淀粉水解的酶不同，这体现了酶的专一性。(4)要理解题干中的一些信息，如“茎、叶等源器官制造的光合产物以蔗糖形式运输到库器官(籽粒)，在一系列酶的催化作用下形成淀粉。催化蔗糖降解的酶是SS，SS催化籽粒淀粉合成反应的第一步”再结合甲、乙两图可看出，在20天至40天期间，费玉3号蔗糖含量以及SS活性始终高于豫玉22号，故费玉3号有更多蔗糖水解以合成淀粉。
答案：(1)不能　葡萄糖与果糖　(2)双缩脲试剂　(3)专一　(4)在20天至40天期间，费玉3号蔗糖含量以及SS活性始终高于豫玉22号，在相同时间内，前者就会有更多的蔗糖水解以合成淀粉
课时跟踪检测（二） 细胞中的元素和化合物
一、选择题
1．我们如何找到回家的路？荣获2014年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作用。下列叙述正确的是(　　)
A．“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是C
B．“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是O
C．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H
D．细胞中能源物质的主要功能是供能
解析：选C　 “位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是O，A错误；“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是C，B错误；水是上述两种细胞中含量最多的化合物，而水分子中H原子数大于O原子数，因此，细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H，C正确；细胞中的能源物质的主要功能不一定都是供能，例如糖类和脂肪都是细胞中的能源物质，但是糖类的主要功能是供能，而脂肪的主要功能是储能备用，D错误。
2．某无土栽培的培养液中含有Mg2＋、K＋、Ca2＋、Fe3＋，其浓度都是0.1 mol·L－1，培养一段时间后，培养液中剩余最多的是(　　)
A．Fe3＋　　　　　　　　　B．Mg2＋
C．K＋ D．Ca2＋
解析：选A　Fe属于微量元素，植物需要量较少，故培养一段时间后，培养液中剩余最多。
3．下列关于细胞中元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A．脂肪酸与吲哚乙酸的元素组成相同
B．RNA分子携带大量遗传信息，是绝大多数真核生物的遗传物质
C．与糖类相比，脂肪中C的比率较高，C是活细胞中含量最多的元素
D．蛋白质是活细胞中含量最多的生物大分子，是生命活动的主要承担者
解析：选D　脂肪酸的元素组成是C、H、O，吲哚乙酸的元素组成是C、H、O、N，二者的元素组成不同；只有少数病毒的遗传物质是RNA，真核生物和原核生物的遗传物质均为DNA；活细胞中含量最多的元素是O。
4．(2021·厦门月考)元素和化合物是组成细胞的物质基础，下列说法正确的是(　　)
A．氨基酸、脂肪酸、核苷酸都含有N
B．胰高血糖素、性激素、生长激素都含有N
C．种子萌发时细胞内结合水/自由水的值比休眠时低
D．哺乳动物血液中钙离子含量高，会出现抽搐症状
解析：选C　氨基酸和核苷酸中都含有N，但脂肪酸的组成元素只有C、H、O，不含N，A错误；胰高血糖素、生长激素是蛋白质，含有N，而性激素属于固醇，只含有C、H、O三种元素，B错误；种子萌发时新陈代谢旺盛，自由水含量较高，因此种子萌发时细胞内结合水/自由水的值比休眠时低，C正确；哺乳动物血液中钙离子含量低，会出现抽搐症状，D错误。
5．锌在植物体内有重要作用，如水稻的“稻缩苗”、玉米的“白芽病”、柑橘的“小叶病”等都与锌的缺失有关。锌是有些酶的组成成分，多数是作为酶的金属活化剂，缺锌时，植物光合作用效率会大大下降。下列说法错误的是(　　)
A．因为锌是叶绿素的组成成分，所以缺锌会引起叶绿素含量降低，导致叶肉和叶绿体结构发生异常
B．锌与其他化学元素相比，它在地壳中的含量很低，但却是植物必需的一种微量元素
C．植物体内的锌主要是根细胞通过主动运输从土壤中吸收的，此过程需要载体蛋白的协助和能量的供应
D．缺锌时，植物光合作用效率下降，可能是锌影响了酶的活性
解析：选A　叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg，不含Zn，A错误；锌在地壳中的含量很低，但却是植物必需的一种微量元素，B正确；植物体内的锌主要是根细胞通过主动运输从土壤中吸收的，此过程需要载体蛋白的协助和能量的供应，C正确；锌多数是作为酶的金属活化剂，缺锌时，植物光合作用效率会大大下降，可能是锌影响了酶的活性，D正确。
6．用含32P的磷酸盐培养液培养动物细胞，一段时间后，细胞的结构以及化合物中均具有放射性的是(　　)
①脱氧核糖　②核膜　③ATP　④脂肪　⑤转运RNA
A．①③ B．①③⑤
C．②③⑤ D．②③④⑤
解析：选C　脱氧核糖与脂肪，只含C、H、O，不含P元素；核膜、ATP与转运RNA中均含有P元素。
7．(2021年1月新高考8省联考·江苏卷)细胞含有多种多样的分子，下列相关叙述错误的是(　　)
A．水既可以是化学反应的底物，也可以是化学反应的产物
B．葡萄糖既可以作为能源物质，也可以参与构建细胞
C．氨基酸是水溶性小分子，只能在转运蛋白协助下进出细胞
D．与RNA分子相比，DNA分子的稳定性要高得多
解析：选C　水既可以是化学反应的底物，也可以是化学反应的产物，如有氧呼吸第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，释放少量能量，有氧呼吸的第三阶段是氧气与还原氢反应产生水，释放大量能量，A正确；葡萄糖既是重要的能源物质，又参与其他物质的构成，也是细胞结构的重要组成成分(如糖蛋白)，B正确；氨基酸、离子等小分子物质进出细胞的方式一般是主动运输或协助扩散，需要载体蛋白的协助，但有些氨基酸不需要，如有些氨基酸可以作为神经递质，以胞吐的方式排出细胞，C错误；DNA具有双螺旋结构，相对稳定，而RNA是单链的，容易产生变异，故与RNA分子相比，DNA分子的稳定性要高得多，D正确。
8．以下反应不能产生水的是(　　)
A．10个氨基酸合成为十肽 B．由葡萄糖合成纤维素
C．肝脏细胞合成糖原 D．ATP生成ADP和Pi
解析：选D　多肽与多糖的合成，都是产生水的反应；ATP生成ADP和Pi的过程中需要水的参与，是消耗水的反应，不产生水。
9．在正常人的一生中，细胞内自由水与结合水的比值P随年龄变化(y)的曲线是(　　)
解析：选D　细胞内自由水与结合水的比值与细胞代谢有关。年龄越小，细胞代谢越旺盛，则自由水的含量越高，随着年龄增加，细胞代谢减缓，自由水含量下降，则两者比值变小。
10．如表是人体肌细胞受刺激后，细胞内钙含量和肌肉收缩力量随时间的变化关系。
时间(ms) 0 30 60 90 120 150 180
钙含量(mmol/mL) 0 7.8 2.2 0.5 0 0 0
肌肉收缩力量(N) 0 2.0 5 3.5 2.1 0.5 0
表中数据可以说明(　　)
A．细胞内钙浓度越高肌肉收缩力量越大
B．肌肉收缩力量随时间不断增强
C．钙离子进入肌细胞的方式是主动运输
D．肌肉在达到最大收缩力前钙离子释放
解析：选D　由表格数据可看出，在肌肉收缩力量未达到最大时，钙含量已经达到最大，当肌肉收缩力量达到最大时，钙含量已经下降了，说明肌肉收缩力量达到最大前钙离子已经开始释放，所以并不是钙离子浓度越高肌肉收缩力量越大，肌肉的收缩力量与时间无关，表中的数据不足以说明钙离子进入细胞的方式。
11．N、P等元素在植物体内形成的化合物往往不稳定，在逆境中可从老叶转移至幼叶，而Ca、Mn等元素形成的稳定化合物不易转移。某植株成熟叶正常，部分幼叶出现病态，用Ca(NO3)2根部施肥后幼叶恢复正常。下面是施肥后根尖成熟区细胞吸收Ca2＋、NO和H2O的示意图，正确的是(　　)
解析：选C　由题意可知，用Ca(NO3)2根部施肥后幼叶恢复正常，说明部分幼叶出现病态可能是缺乏Ca2＋或NO，又由题干信息知，成熟叶正常，这说明缺乏的是不能再被利用的元素Ca2＋；用Ca(NO3)2根部施肥后，土壤溶液浓度升高，根细胞吸水能力下降，吸收Ca2＋量增加，吸收NO不变，随细胞吸收Ca2＋量增加，细胞液浓度升高，细胞吸水的能力又逐渐增强。
12．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。对此现象不合理的解释是(　　)
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A　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通过载体运输进入细胞时，若载体的种类相同，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。
13．(2021·三明模拟)科学家发现了一种被称作 GFAJ 1 的独特细菌，这种细菌能利用剧毒化合物(砒霜)中的砷来代替磷元素构筑生命分子和生化反应。根据材料进行分析，下列说法错误的是(　　)
A．GFAJ1细菌体内砷元素含量可能比铜、铁元素多
B．砷对多数生物有毒可能是因为砷能够替代磷参与生化反应，制造混乱
C．GFAJ1 细菌可利用砷元素合成蛋白质、核酸、糖类等物质
D．该发现使人类对生命的认识发生重大改变，拓宽了在地球极端环境寻找生命的思路
解析：选C　在GFAJ 1细菌体内，砷可以代替磷元素构筑生命分子由于磷是大量元素，所以砷的含量比微量元素(铜、铁元素)多，A正确；在元素周期表中，砷排在磷下方，两者属于同族，化学性质相似，因此对多数生物来说，砷之所以有毒，是因为砷与磷化学性质相似，它能够“劫持”磷参与的生化反应，制造混乱，B正确；蛋白质、糖类不含磷元素，合成也就不需要砷元素，C错误；该发现使人类对生命的认识发生重大改变，拓宽了在地球极端环境乃至外星球寻找生命的思路，D正确。
14．方便面中脱水蔬菜的加工过程主要如下：原料挑选→切削、烫漂→冷却、沥水→烘干，烘干的过程要注意温度，否则容易烤焦。下列叙述错误的是(　　)
A．蔬菜烘干的过程中主要是失去自由水
B．脱水蔬菜细胞中数量最多的元素为H
C．方便面中的干牛肉含量最多的化合物为蛋白质
D．烤焦后形成的物质能给细胞提供能量
解析：选D　 蔬菜烘干过程中失去的水主要为自由水，A正确；脱水蔬菜细胞中数量最多的为H元素，B正确；干牛肉细胞中含量最多的化合物为蛋白质，C正确；烤焦后形成的物质主要为无机盐，无机盐不能给细胞提供能量，D错误。
15．关于水能成为良好溶剂及具有支持生命的独特性质的原因，叙述错误的是(　　)
A．水分子是极性分子，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
C．自由水和结合水都能参与化学反应
D．氢键的存在使水有较高的比热容，使水的温度不易发生改变，有利于维持生命系统的稳定
解析：选C　水分子是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子结合，因此水可以作为良好的溶剂，A正确；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；自由水能参与化学反应，而结合水是细胞结构的组成成分，不能参与生化反应，C错误；氢键的存在使水有较高的比热容，使水的温度不易发生改变，有利于维持生命系统的稳定，D正确。
二、非选择题
16．人体所需要的营养物质主要是水、无机盐、维生素、糖类、脂质和蛋白质等。这些营养物质在人体细胞中有着重要的作用。
(1)自由水的生理作用：___________________________________________________
________________________________________________________________________。(答出2点即可)
(2)牛奶、奶粉中都添加钙、铁等元素，其中碳酸钙是人体骨骼和牙齿的重要组成成分，铁是血红蛋白的组成成分，这说明无机盐的生理作用是______________________；生理盐水对维持细胞内外渗透压非常重要，这说明无机盐的生理作用是__________________________。
(3)俗话说“一方水土养一方人”，饮水是人体获得必需元素的重要途径之一。在天然无污染的泉水中，含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Na、Fe等人体必需元素，其中属于大量元素的是______________________________。
答案：(1)①是细胞内的良好溶剂；②参与多种生物化学反应；③运送营养物质和代谢废物；④为多细胞生物体内的细胞提供良好的液体环境(任答2点即可)
(2)构成细胞内某些复杂化合物的重要成分　维持生物体内环境的平衡　(3)K、Ca、P、Mg
17．关于C、H、O、N、P、S在玉米和人细胞(干重)以及活细胞中的含量如下表，请分析回答下列问题：
元素 O C H N P S
玉米细胞(干重) 44.43 43.57 6.24 1.46 0.2 0.17
人细胞(干重) 14.62 55.99 7.46 9.33 3.11 0.78
活细胞 65 18 10 3 1.4 0.3
(1)以上元素在活细胞中含量明显比人细胞(干重)含量多的是O和________，发生差异的原因是活细胞中的各种化合物中含量最多的是________。
(2)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作用。
①从上述信息可以推断，植物细胞内自由水与结合水的含量比值变________，则新陈代谢加强。
②浸泡约一周时间，黄豆芽已长得又白又粗，1 kg的黄豆能长出5 kg的黄豆芽，在这个过程中，黄豆细胞内的有机物含量变化是__________，种类变化是__________，其原因是________________________________________________________________________。
(3)由表中数据可以看出，在玉米细胞(干重)中所占比例明显高于人细胞(干重)中的元素是O，发生这种差异的一个主要原因是组成玉米细胞的化合物中________成分较多，此类化合物主要作为________结构的基本组成成分。
(4)蛋白质和核酸是构成原生质的最重要的化合物，在表中元素中，这两种化合物在元素组成上最明显的差异是________________________________________________________。
解析：(1)活细胞中含量最多的化合物是水，占85%～90%，水的组成元素是H和O，因此活细胞中比干细胞中明显增多的元素是O和H。(2)细胞中自由水与结合水的比值越大，新陈代谢作用越强。在萌发过程中，黄豆细胞内的有机物含量减少，种类增多，其原因是进行细胞呼吸消耗有机物，产生许多中间代谢产物。(3)与人体细胞相比，玉米细胞中糖类较多，其中的纤维素是细胞壁的主要组成成分，因此在玉米细胞(干重)中所占比例明显高于人细胞(干重)中的元素是O。(4)蛋白质和核酸是构成原生质的最重要的化合物，在题表中的元素中，这两种化合物在元素组成上最明显的差异是蛋白质含有S，而核酸含有P。
答案：(1)H　水　(2)①大　②减少　增多　进行细胞呼吸消耗有机物，产生许多中间代谢产物　(3)糖类　细胞壁　(4)蛋白质含S、核酸含P

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