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高考生物一轮专题知识梳理
第2讲　细胞中的无机物、糖类和脂质
课标解读 核心素养
1.说出细胞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.指出水在细胞中的含量、存在形式及作用 3.举例说出无机盐的含量和作用 4.概述糖类、脂质的种类和作用 5.活动:检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 生命观念 建立水和无机盐的存在形式与功能相适应,糖类与脂质的结构与其具有的功能相适应的观点
科学思维 分析细胞中的元素和化合物,培养图表信息的图文转换能力和判断能力
科学探究 探究植物生长必需无机盐的作用,检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
考点一　细胞中的元素和化合物、无机物
1.组成细胞的元素。
(1)生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系。
(2)元素的来源、分类和存在形式。
提醒　①生物体含量很少的元素并非都是微量元素,微量元素含量虽少,但却是生命活动不可缺少的。
②谐音记法。
2.组成细胞的化合物。
3.细胞中的无机物。
(1)细胞中的水。
①水的性质。
②细胞中水的存在形式和功能。
③自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系。
提醒　衰老细胞的特征之一为细胞内水分减少(主要是自由水),细胞萎缩,体积变小,新陈代谢速率减慢。
(2)细胞中的无机盐。
提醒　神经调节中静息电位维持时K+外流及动作电位形成时Na+内流均为协助扩散(不耗能)。
正误判断
(1)组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能够找到。 (√)
(2)玉米和人体细胞干重中含量占前四的元素均是C、O、N、H。 (√)
(3)梨的果实和叶片的细胞中化合物的种类和含量大体是相同的。 (×)
(4)在沙漠植物仙人掌的活细胞中含量最多的化合物是蛋白质。 (×)
(5)水在常温下能够维持液体状态是由于水分子之间的氢键不断地断裂,又不断地形成。 (√)
(6)Mg2+参与构成叶绿体中的各种色素。 (×)
(7)缺铁会导致血红素合成障碍,引起缺铁性贫血。 (√)
(8)哺乳动物血液中钙离子含量太低,会出现抽搐症状。 (√)
教材微点
1.(必修1 P16“思考·讨论”)玉米细胞和人体细胞干重中含量较多的四种元素都是C、H、O、N(其中在玉米细胞中的含量大小关系为O>C>H>N,而在人体细胞中的含量大小关系为C>O>N>H),这是因为玉米和人都是生物,组成它们的主要成分都是糖类、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。
2.(必修1 P22“思考·讨论T3”)植物体缺P常表现为生长发育不正常,这说明什么 分析为什么植物体缺P会影响其生长发育。
提示　植物体缺P常表现为生长发育不正常,这说明P对于生命活动必不可少。P是组成细胞膜和细胞核的重要成分,也是细胞内必不可少的许多化合物的成分。
长句突破
1.(事实概述)根系是植物吸收水分的主要器官。根细胞内水分的主要作用有水是根细胞的重要组成成分;水参与根细胞内的生物化学反应(答出两点即可)。
2.(科学思维)[2020·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(答出1点即可)。
3.(科学探究)(2019·全国卷Ⅲ,29节选)农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(N)和硝态氮(N)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中N和N的吸收具有偏好性(N和N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。
提示　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N和N剩余量。
预期结果和结论:若营养液中N剩余量小于N剩余量,则说明作物甲偏好吸收N;若营养液中N剩余量小于N剩余量,则说明作物甲偏好吸收N。
1.衍射法归纳细胞中水的吸收、产生和利用。
2.归纳整合常考无机盐功能。
角度一 通过对元素与化合物的推断,考查推理判断能力
1.如图①~⑤表示某些化学元素所组成的化合物,下列相关叙述正确的是 (　　)
A.若②是构成细胞膜的主要成分,则具有物种的特异性
B.若④存在于皮下等部位,则④这类物质只存在于动物细胞
C.若⑤为人体某种蛋白质,则①中可能含有硒元素
D.若⑥主要在人体肝脏和肌肉内合成,则③只存在于动物细胞
解析　分析题图,②是由C、H、O、N、P五种元素组成的,若②是构成细胞膜的主要成分,则为磷脂,其无物种的特异性,A项错误;④由C、H、O组成,若④存在于皮下等部位,则④为脂肪,动植物细胞中均含有,B项错误;若⑤为人体某种蛋白质,则①为氨基酸,其R基中可能含有硒元素,C项正确;⑥由C、H、O组成,若⑥主要在人体肝脏和肌肉内合成,则⑥为糖原,③为葡萄糖,而葡萄糖是动、植物细胞共有的糖,D项错误。
答案　C
2.(不定项)(2023·潍坊五校联考)下列关于细胞内元素与化合物的叙述,正确的是 (　　)
A.人体体温调节过程需要含碘化合物的参与
B.人体血液中氧气的运输需含钙化合物的参与
C.绿色植物的光吸收过程需要含镁化合物的参与
D.家兔遗传信息的传递过程需要含氮化合物的参与
解析　人体体温调节过程需要含碘化合物甲状腺激素的参与,因为甲状腺激素能促进细胞代谢,A项正确;人体血液中氧气的运输需要含铁化合物血红蛋白的参与,B项错误;绿色植物的光吸收过程需要含镁化合物叶绿素的参与,C项正确;家兔遗传信息的传递过程需要含氮化合物(mRNA)的参与,D项正确。
答案　ACD
角度二 围绕细胞中的水,考查生命观念
3.(2021·全国乙卷)植物在生长发育过程中,需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述,错误的是 (　　)
A.根系吸收的水有利于植物保持固有姿态
B.结合水是植物细胞结构的重要组成成分
C.细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水
D.自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动
解析　植物在生长发育过程中,需要不断地从环境中吸收水,保持其固有的姿态,A项正确;细胞中的一部分水是以结合水的形式存在的,结合水是细胞结构的重要组成成分,B项正确;细胞在有氧呼吸第二阶段消耗水,在有氧呼吸第三阶段产生水,C项错误;自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动,比值越高,细胞的代谢活动越旺盛,D项正确。
答案　C
4.(不定项)(2023·辽宁大连质检)水在生物体内是一种良好的溶剂,是多种化学反应的介质,在代谢中有重要作用。下列有关水的说法正确的是 (　　)
A.只有成熟的植物细胞才可以通过渗透作用吸水,而动物细胞则不能
B.给黑暗中的植物浇灌含18O的水,最先出现放射性的物质是二氧化碳
C.人由30 ℃的环境走进10 ℃的环境后,排尿量会增加
D.越冬的植物体内自由水与结合水的比值下降,利于越冬
解析　成熟的植物细胞、动物细胞均可与外界溶液组成渗透系统,通过渗透作用吸水,A项错误;有氧呼吸过程中,O参与第二阶段与丙酮酸结合生成C18O2,故给黑暗中的植物浇灌含18O的水,最先出现放射性的物质是二氧化碳,B项正确;人由30 ℃的环境走进10 ℃的环境后,代谢加快,代谢产物增多,且排汗减少,排尿量会增加,C项正确;越冬的植物体内自由水与结合水的比值下降,利于越冬,D项正确。
答案　BCD
角度三 围绕无机盐的功能,考查生命观念
5.(2021·浙江6月选考)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.HC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
解析　Mg2+是叶绿素的主要成分,Mg2+存在于叶绿体的叶绿素中,A项错误;HC可以中和体液中的酸性物质,对体液pH起重要的调节作用,B项正确;哺乳动物血液中Ca2+含量过低,则会出现肌肉抽搐,C项正确;I-是合成甲状腺激素所必需的,适当补充I-,可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症,D项正确。
答案　A
6.(不定项)(2023·山东德州期中)无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列有关生物体内无机盐的叙述正确的是 (　　)
A.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在,如CaCO3参与构成骨骼、牙齿等
B.生理盐水可用于清洗外伤伤口,因为它可维持细胞正常的渗透压并有清洁作用
C.患急性肠炎的病人脱水时输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法
D.缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
解析　细胞中的无机盐大多数以离子形式存在,少数以化合物的形式存在,A项错误;生理盐水(质量分数为0.9%的氯化钠溶液)可维持细胞正常的渗透压,并有清洁作用,B项正确;患急性肠炎的病人脱水时会丢失水分和无机盐,所以需要及时补充水分和无机盐,葡萄糖可提供能量,输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法,C项正确;红细胞中的血红蛋白含有Fe2+,缺铁会导致血红蛋白合成受阻,哺乳动物血液运输O2的能力下降,D项正确。
答案　BCD
考点二　糖类、脂质的种类和作用
1.细胞中的糖类。
提醒　①单糖可不经消化水解直接被吸收,而二糖、多糖必须经消化水解成单糖后才能被吸收。
②糖类并非都是能源物质,如核糖、脱氧核糖、纤维素等不参与氧化分解提供能量。
2.细胞中的脂质。
提醒　①磷脂是所有细胞必不可少的脂质。
②脂质中只有脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
③糖类可大量转化为脂肪,但脂肪不能大量转化为糖类,所以说“发胖容易减肥难”。
正误判断
(1)几丁质是一种广泛存在于甲壳类动物和昆虫外骨骼中的脂质。 (×)
(2)糖原的基本组成单位是葡萄糖分子,主要功能是提供能量,与斐林试剂反应呈现砖红色。 (×)
(3)不是所有细胞壁的组成成分都含有纤维素。 (√)
(4)细胞中的糖类不与其他分子结合。 (×)
(5)脂肪酸和磷脂含有的元素相同。 (×)
(6)所有的脂质都能参与膜结构的构成。 (×)
(7)脂肪、淀粉和蛋白质都是生物大分子。 (×)
教材微点
1.(必修1 P24“图2-3”)构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子,但是葡萄糖的连接方式不同。
2.(必修1 P25“批判性思维”)科学家还将纤维素等其他糖类称为人类的“第七类营养素”。
3.(必修1 P27“正文信息”)细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。但是糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。例如,糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪;而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍,引起供能不足时,才会分解供能,而且不能大量转化为糖类。
长句突破
1.(健康生活)哺乳动物体内胆固醇并非有害无益,原因是胆固醇是动物细胞膜的重要组成成分,在人体内还参与血液中脂质的运输。
2.(科学思维)如图为几种多糖的分子结构示意图,请思考:
(1)请具体指出甲、乙、丙的名称。这三类分子有何共性
提示　甲为淀粉,乙为糖原,丙为纤维素;三类分子均为多聚体且单体均为葡萄糖。
(2)淀粉的水解过程是先生成相对分子质量较小的糊精,糊精继续水解生成麦芽糖,最终水解产物是葡萄糖,如何检验淀粉是全部水解还是部分水解
提示　取一支试管,加入未知水解程度的淀粉液,再滴加少量碘液,如溶液变蓝色,则淀粉未完全水解,如溶液为棕黄色则已全部水解。
角度一 通过糖类的种类及功能,考查生命活动
1.(2021·湖南卷)糖类是细胞的主要组成成分之一。下列叙述错误的是 (　　)
A.植物细胞壁的主要成分纤维素是多糖
B.糖原是人和动物细胞的储能物质
C.麦芽糖、乳糖和核糖均是二糖
D.葡萄糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
解析　纤维素是多糖,是植物细胞壁的主要成分之一,A项正确;糖原是多糖,是人和动物细胞的储能物质,B项正确;麦芽糖、乳糖是二糖,核糖是单糖,C项错误;葡萄糖是还原糖,能与斐林试剂在水浴加热条件下反应生成砖红色沉淀,D项正确。
答案　C
2.(不定项)(2023·衡水调研)如图为某单糖的概念模型,下列相关叙述错误的是 (　　)
A.若M为果糖,则①与斐林试剂共热有砖红色沉淀产生
B.若②均由M构成,则②不都为细胞的生命活动供能
C.若③为ATP,则单糖M可以是脱氧核糖
D.若M为核糖,则③可以是T2噬菌体的遗传物质
解析　果糖与葡萄糖缩合形成的糖为蔗糖,蔗糖是非还原糖,与斐林试剂共热(水浴加热)没有砖红色沉淀产生,A项错误;纤维素、淀粉、糖原等多糖都由葡萄糖构成,淀粉、糖原是细胞内的储能物质,纤维素是构成植物细胞壁的主要物质,一般不为细胞的生命活动供能,B项正确;ATP为腺苷三磷酸,腺苷由核糖和腺嘌呤组成,C项错误;T2噬菌体的遗传物质是DNA,构成DNA的五碳糖为脱氧核糖,D项错误。
答案　ACD
角度二 结合脂质与人体健康的关系,考查社会责任
3.近年来,由于人们室内生活时间变长、防晒霜和防晒衣的普及等因素,维生素D(VD)缺乏已经成为了一个普遍性的问题。研究显示,人体内几乎所有的细胞都有VD受体,VD和很多疾病密切相关,例如VD可通过与免疫细胞上的受体结合参与人体的免疫调节过程,肠道细胞VD受体缺失可以导致严重的炎症性肠病。下列关于维生素D的叙述错误的是 (　　)
A.VD属于脂肪,可通过自由扩散进出细胞
B.适当的晒太阳可使体内的VD得以补充
C.VD可以看作一种信号分子,对细胞有调节作用
D.VD缺乏影响Ca的吸收,进而可引起骨质疏松等症状
解析　VD属于脂质中的固醇类,不属于脂肪,A项错误;紫外线有利于维生素D的合成,适当的晒太阳可使体内的VD得以补充,B项正确;VD可以看作一种信号分子,对细胞有调节作用,C项正确;维生素D可以促进胃肠道对钙的吸收,VD缺乏会影响Ca的吸收,进而可引起骨质疏松等症状,D项正确。
答案　A
4.(不定项)(2023·潍坊模拟)为探究蓖麻种子(脂肪含量达70%)萌发过程中的物质变化,某研究小组将种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件均适宜的黑暗环境中培养,定期检查萌发种子(含幼苗)的脂肪、蔗糖、葡萄糖的含量和干重变化,结果如图所示,据图分析下列说法正确的是 (　　)
甲 乙
A.图甲表示油脂在酶的作用下水解为葡萄糖,其中一部分进一步转化为蔗糖
B.糖类是胚生长发育的主要能源物质,由脂肪转化为糖类需要蛋白质参与
C.用苏丹Ⅲ染液对蓖麻种子切片染色,可通过肉眼观察到橘黄色脂肪颗粒
D.据图乙分析蓖麻种子萌发初期时干重增加,增加的主要元素是O
解析　油脂在酶的作用下水解为甘油、脂肪酸,再转化为糖类,A项错误;糖类是生命活动的主要能源物质,脂肪转化为糖类过程中需要酶的参与,酶的本质主要是蛋白质,B项正确;用苏丹Ⅲ染液对蓖麻种子切片染色,需在显微镜下才能观察到橘黄色的脂肪颗粒,C项错误;植物种子中的脂肪在种子萌发过程中,经过一系列变化转化为糖类,糖类物质中O的比例大于脂肪,因此导致种子干重增加的主要元素是氧元素,D项正确。
答案　BD
考点三　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测。
2.脂肪的检测。
(1)检测原理:脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
(2)检测步骤。
3.蛋白质的检测。
教材深挖
(必修1 P18“探究·实践”)为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质
提示　斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液成分相同,只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液大,故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可。
1.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”。
(1)检测还原糖时使用的斐林试剂要现配现用的原因:斐林试剂很不稳定,容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀,所以应将甲液和乙液分别保存,使用时现配现用。
(2)在还原糖检测实验中,若待测组织样液中不含还原糖,加入斐林试剂水浴加热后的现象不是无色,而是浅蓝色,即Cu(OH)2的颜色。
(3)检测蛋白质时,加入过量的双缩脲试剂B液后,如果没有产生明显的紫色反应,可能的原因是加入的双缩脲试剂B液过量,CuSO4在碱性溶液中生成大量的Cu(OH)2蓝色絮状沉淀,会遮蔽实验中所产生的紫色,影响观察效果。
(4)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,可用于蛋白质的检测。
2.实验成功的3个关键点。
选材 (1)上述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变化。 (2)蛋白质检测中,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;且该实验应预留部分组织样液作对比
设置 对照 物质检测实验一般不设立对照实验,若需设立对照实验,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
实验 试剂 脂肪检测的过程中滴加1~2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮色,原理是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精
角度一 结合糖类、脂肪和蛋白质的检测原理与基本操作,考查实验基本过程
1.为检测生物组织中的还原糖,制备了某苹果的两种提取液:①浅红色混浊的匀浆;②浅黄色澄清的匀浆。下列叙述正确的是 (　　)
A.提取液②加入斐林试剂并加热产生砖红色沉淀,说明②中含有还原糖
B.与提取液②相比,①更适合用于检测苹果中的还原糖
C.提取液中含有淀粉、少量的麦芽糖和蔗糖等还原糖
D.检测还原糖时,先加入双缩脲试剂A液再加入B液
解析　斐林试剂与还原糖在水浴加热条件下反应生成砖红色沉淀。所以提取液②加入斐林试剂并加热产生砖红色沉淀,说明②中含有还原糖,A项正确;由于②较澄清,①为浅红色混浊的匀浆,与提取液①相比,②更适合用于检测苹果中的还原糖,B项错误;淀粉和蔗糖不是还原糖,C项错误;双缩脲试剂是用来检测蛋白质的,不能检测还原糖,D项错误。
答案　A
2.下列关于细胞结构与成分的叙述,错误的是 (　　)
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　用台盼蓝鉴定细胞死活,被染色的细胞是死细胞,因为死细胞的细胞膜失去了对台盼蓝的选择透过性,能进入细胞而使细胞被染成蓝色,如果细胞膜结构不完整,台盼蓝也能进入,故也能判断细胞膜结构的完整性,A项正确;双缩脲试剂用来检测蛋白质中的肽键,不能检测氨基酸的含量,B项错误;若要观察处于细胞分裂中期的染色体,可以用碱性染料醋酸洋红液、甲紫溶液、改良苯酚品红溶液等试剂染色,C项正确;斐林试剂是由0.1 g/mL的NaOH溶液与0.05 g/mL的CuSO4溶液等量混合配制而成的,其中的Cu2+可与还原糖在水浴加热的条件下,发生氧化还原反应,生成砖红色沉淀,D项正确。
答案　B
角度二 借助种子的成熟和萌发,考查与物质检测相关的科学探究
3.为了研究在大豆种子萌发和生长过程中糖类和蛋白质的相互关系,某研究小组在25 ℃、黑暗、无菌、湿润的条件下进行实验,然后测定在不同时间种子和幼苗中相关物质的含量,结果如图所示:
(1)在观察时间内,图中可溶性糖含量的变化是　　　　　　　　　　　　　。总糖含量变化是　　　　　　　　,蛋白质含量的变化是　　　　　　　　　。
(2)如果在同样条件下继续培养,预测图中曲线的最终变化趋势是　　　　,其原因是　　　　　　　。
(3)在上述定量测定之前,进行了蛋白质含量变化的预实验,请填充实验原理;判断实验步骤中画线部分是否正确,并更正错误之处;写出实验结果。
①实验原理:蛋白质　　　　　　　　　　　　　　,其颜色深浅与蛋白质含量成正比。
②实验步骤
Ⅰ:将三份等量大豆种子分别萌发1、5、9天后取出,各加入适量蒸馏水,研碎、提取、定容后离心得到蛋白质制备液;
Ⅱ:取3支试管,编号1、2、3,分别加入等量的萌发1、5、9天的蛋白质制备液;
Ⅲ:在上述试管中a.各加入等量的双缩脲试剂A液和B液按比例配制的混合液,振荡均匀后,b.在沸水浴中加热观察颜色变化。
a: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
b: 　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
③实验结果: 　　　　　　　　　。
(4)大豆细胞中含量最多的化合物是　　　　,其在大豆种子萌发过程中的存在形式主要是　　　　,判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)在观察时间内,蛋白质含量上升,总糖含量下降,可溶性糖含量先增加,然后保持相对稳定。(2)幼苗在黑暗环境中只进行细胞呼吸,不进行光合作用,消耗有机物,随时间的推移有机物的总量下降。(3)蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色。在用双缩脲试剂检测蛋白质时,先加A液1 mL摇匀,再加B液4滴,振荡,可观察到检测液呈紫色。(4)大豆细胞中含量最多的化合物是水,在大豆种子萌发的过程中,水主要以自由水的形式存在,萌发的大豆种子代谢活动旺盛,与细胞内自由水的含量增加有关。
答案　(1)先增加,然后保持相对稳定　下降　上升
(2)都下降　黑暗条件下无光合作用并且细胞呼吸消耗有机物
(3)①与双缩脲试剂作用产生紫色反应
②a:错误。更正:先加双缩脲试剂A液1 mL,混合均匀后,再加入双缩脲试剂B液4滴
b:错误。更正:不加热直接观察颜色变化
③1、2、3号试管中紫色依次加深
(4)水　自由水　萌发大豆种子代谢旺盛,自由水含量增多
1.经典重组　判断正误
(1)在酸性土壤中,小麦可吸收利用土壤中的N2和N。(2018·全国卷Ⅰ,3A) (×)
提示　植物只能吸收利用土壤中的N和N,而不能直接利用N2。
(2)蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输。(2018·全国卷Ⅱ,1C) (×)
提示　血红蛋白中含有Fe2+不含Mg2+。
(3)构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收。(全国卷Ⅱ) (√)
(4)在最基本的生命系统中,H2O有自由水和结合水两种存在形式。(四川卷) (√)
(5)淀粉水解成葡萄糖时伴随有ATP的生成。(海南卷,5A) (×)
(6)膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的。(全国卷Ⅲ,1D) (×)
(7)脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能少。(海南卷,2C) (×)
2.(2022·全国甲卷)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.细胞中有以无机离子形式存在的钙
B.人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层
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
解析　细胞中有以无机离子形式存在的钙,也有以化合物形式存在的钙(如CaCO3),A项正确;Ca2+不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层,需要载体协助,B项错误;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项正确;哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+,Ca2+的含量太低,会出现抽搐等症状,D项正确。
答案　B
3.(2020·江苏卷)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　自由水是生化反应的介质,有些水还直接作为反应物参与生物化学反应,如有氧呼吸,A项错误;结合水是组成细胞结构的重要成分,主要存在形式是水与蛋白质、多糖等物质结合,成为生物体的构成成分,而液泡中的水属于自由水,B项错误;细胞中大多数无机盐以离子的形式存在,对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用,能参与维持细胞的酸碱平衡,也能参与有机物的合成,如Mg2+是合成叶绿素的原料,C项错误、D项正确。
答案　D
4.(2020·海南卷)下列关于人体脂质的叙述,正确的是 (　　)
A.组成脂肪与糖原的元素种类不同
B.磷脂水解的最终产物为甘油和脂肪酸
C.性激素属于固醇类物质,能维持人体第二性征
D.维生素D是构成骨骼的主要成分,缺乏维生素D会影响骨骼发育
解析　脂肪和糖原的元素组成都是C、H、O,A项错误;脂肪的最终水解产物是甘油和脂肪酸,B项错误;性激素属于固醇,能激发和维持人体第二性征,C项正确;维生素D可以促进骨骼对钙的吸收,D项错误。
答案　C
5.(不定项)(2020·山东卷)棉花纤维由纤维细胞形成。蔗糖经膜蛋白SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累,在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成。研究人员用普通棉花品系培育了SUT表达水平高的品系F,检测两品系植株开花后纤维细胞中的蔗糖含量,结果如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.纤维素的基本组成单位是葡萄糖和果糖
B.曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量
C.15~18天曲线乙下降的主要原因是蔗糖被水解后参与纤维素的合成
D.提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期延后
解析　纤维素的基本组成单位是葡萄糖,A项错误;品系F的纤维细胞SUT表达水平高,蔗糖经SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累,在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成,曲线甲纤维细胞中的蔗糖含量最先升高,之后降低,说明曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量,B项正确;曲线乙表示普通棉花品系纤维细胞中的蔗糖含量,推测15~18天为纤维细胞的加厚期,此时期蔗糖被大量水解,所以15~18天曲线乙下降,C项正确;由题图可知,品系F纤维细胞的加厚期在9~12天,普通棉花品系纤维细胞的加厚期在15~18天,提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期提前,D项错误。
答案　BC
(一) 物质鉴定类实验
【典例】　(2019·江苏卷)为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化,研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。材料用具:玉米籽粒;斐林试剂,双缩脲试剂,碘液,缓冲液,淀粉,淀粉酶等;研钵,水浴锅,天平,试管,滴管,量筒,容量瓶,显微镜,玻片,酒精灯等。请回答下列问题:
(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化,在不同发芽阶段玉米提取液中,分别加入　　　试剂,比较颜色变化。该实验需要选用的器具有　　　(填序号)。
①试管 ②滴管 ③量筒 ④酒精灯 ⑤显微镜
(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化,将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切,滴加　　　　,进行观察。结果显示,胚乳呈蓝色块状,且随着发芽时间的延长,蓝色块状物变小。由此可得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果,设计了如下实验:在1~4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如图所示),40 ℃温育30 min后,分别加入斐林试剂并60 ℃水浴加热,观察试管内颜色变化。请继续以下分析:
设置试管1作为对照,其主要目的是 。
试管2中应加入的X是　　　的提取液。
③预测试管3中的颜色变化是　　　　。若试管4未出现预期结果(其他试管中结果符合预期),则最可能的原因是 。
解析　(1)用双缩脲试剂检验蛋白质或多肽时,选用的器具有试管、滴管、量筒。(2)利用淀粉遇碘液变蓝色的原理可以检测淀粉,在用碘液检测玉米籽粒发芽过程中胚乳中淀粉含量的变化时,胚乳呈蓝色块状,且随着玉米籽粒发芽时间的延长,蓝色块状物变小,说明玉米籽粒发芽过程中胚乳中的淀粉逐渐减少。(3)淀粉酶水解淀粉会形成还原糖,可用斐林试剂检测,据此可推测淀粉酶水解淀粉的情况。①设置试管1的主要目的是排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖。②该实验的目的是验证玉米籽粒发芽过程中淀粉逐渐减少是淀粉酶作用的结果,因此试管2中加入的X是发芽前玉米的提取液,排除发芽前玉米籽粒中含有还原糖的可能性。③斐林试剂本身的颜色是蓝色,水浴加热过程中,试管3中的颜色变化是由蓝色逐渐变成砖红色。试管4中未出现预期结果(其他试管中结果符合预期)最可能的原因是淀粉酶失活,导致淀粉没有被水解成还原糖。
答案　(1)双缩脲　①②③　(2)碘液　玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少　(3)①排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖　②发芽前玉米　③蓝色→砖红色　淀粉酶已失活
1.有机物的检测与鉴定的基本思路。
细胞中有机物的检测与鉴定是利用某些化学试剂能够使生物组织中的有关化合物产生特定的颜色反应,来达到检测与鉴定的目的。可通过如图所示的几个方面对每种有机物的检测与鉴定进行分析和判断:
2.列表比较6种物质的鉴定。
实验名称 试剂 颜色 生物材料 备注
淀粉的鉴定 碘液 蓝色 脱色的叶片等 若材料有颜色,需先脱色
还原糖的鉴定 斐林 试剂 砖红色沉淀 苹果或梨匀浆等 现配现用、水浴加热
脂肪的鉴定 苏丹Ⅲ 染液 橘黄色 花生种子切片 需用高倍镜观察
蛋白质的鉴定 双缩脲 试剂 紫色 豆浆、稀蛋清等 先加A液,后加B液,摇匀使用
酒精的鉴定 重铬酸钾 溶液 橙色→灰绿色 酵母菌 酸性条件
CO2的鉴定 溴麝香草酚蓝溶液 蓝→绿→黄 酵母菌 常温条件
1.(2023·山东菏泽模拟)下列关于生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质鉴定实验的叙述,正确的是 (　　)
A.还原糖、蛋白质的鉴定,可用酒精灯直接加热
B.脂肪鉴定的操作步骤依次是切片→制片→染色→洗去浮色→观察
C.苏丹Ⅲ染液可将脂肪颗粒染成橘黄色
D.常用番茄、苹果等作为鉴定植物组织内还原糖的实验材料
解析　用斐林试剂鉴定还原糖的实验中,需采用50~65 ℃水浴加热的方式,通过观察试管中出现的颜色变化判断组织样液中是否含有还原糖;用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热,A项错误。脂肪鉴定的操作步骤为取材→切片→制片→观察,B项错误。番茄的红色会影响还原糖鉴定实验中对实验现象的观察,D项错误。
答案　C
2.斐林试剂和双缩脲试剂能够分别使还原糖、蛋白质产生特定的颜色反应。下列关于斐林试剂和双缩脲试剂的叙述,正确的是 (　　)
A.为了节约实验时间,可提前将斐林试剂配好备用
B.与双缩脲试剂发生紫色反应的物质不一定是蛋白质
C.验证高温可导致蛋白质变性失活时,可用双缩脲试剂进行检测
D.加入斐林试剂后组织样液未出现砖红色沉淀,该样液不可能含还原糖
解析　斐林试剂需要现配现用,不能提前配好备用,A项错误。双缩脲试剂检测蛋白质的原理为在碱性环境中,肽键、蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应,故能与双缩脲试剂发生紫色反应的物质不一定是蛋白质,可能是多肽,B项正确。蛋白质变性指其空间结构被破坏,但肽键并未断裂,故蛋白质变性后仍可与双缩脲试剂发生紫色反应,C项错误。用斐林试剂检测还原糖需水浴加热,若组织样液中含还原糖,但加入斐林试剂后未水浴加热,仍不会出现砖红色沉淀,D项错误。
答案　B
3.已知肾炎病人的尿液中含有蛋白质,糖尿病病人的尿液中含有葡萄糖,正常人的尿液中一般不含有这两种物质;今有正常人、肾炎病人和糖尿病病人的三份尿样,由于某种原因尿样的标签失落,请设计实验鉴别出这三种尿样并打上标签。鉴别实验的原理是利用不同的尿中含有的某些特殊化学成分,不同的化学试剂能够与某些特殊成分反应产生特定的颜色反应来进行区分。
(1)鉴别过程:
①用三支试管分别取三种尿样各2 mL于试管中,分别向三支试管中先注入　　　　　　　　　　　　　,摇匀,再向三支试管中注入　　　　　　　　　　　,摇匀,若一试管溶液出现　　　　,则该试管的尿样为肾炎病人的尿样,打上标签。
②另用二支试管分别取剩下的两种尿样各2 mL于试管中,向两支试管中分别注入1 mL新配制的　　　试剂。再将这两支试管放入盛有　　　的大烧杯中加热约2 min,若试管中出现　　　　　　,则说明该试管中的是糖尿病病人的尿样,打上标签。
(2)糖尿病患者常采取注射胰岛素的方法治疗,胰岛素不能口服的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　;患者的饮食也受到严格限制,米饭和馒头等主食都需要定量摄取,这是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)①用双缩脲试剂检测蛋白质时,应该先注入1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液(双缩脲试剂A液1 mL),摇匀,再注入4滴0.01 g/mL CuSO4溶液(双缩脲试剂B液4滴),摇匀;若某试管的尿样为肾炎病人的尿样,则该试管溶液出现紫色。②糖尿病患者尿液中含有葡萄糖,葡萄糖属于还原糖,应该用斐林试剂鉴定;用斐林试剂鉴定还原糖时需要50~65 ℃水浴,结果出现砖红色沉淀。(2)胰岛素是一种蛋白质,如果口服此药物,在消化道内药物会被消化液分解,失去药效,因此胰岛素不能口服;由于米饭和馒头中的淀粉经消化能分解成葡萄糖,被吸收后会加重病情,因此糖尿病患者米饭和馒头等主食都需要定量摄取。
答案　(1)①1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液(双缩脲试剂A液)　4滴0.01 g/mL CuSO4溶液(双缩脲试剂B液)　紫色　②斐林　50~65 ℃温水　砖红色沉淀
(2)胰岛素是一种蛋白质,如果口服,在消化道和小肠内会被彻底分解成氨基酸,从而失去疗效　米饭、馒头的主要成分是淀粉,淀粉经消化分解形成葡萄糖,被吸收也会使病人血糖浓度升高,从而加重病情

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