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第02讲 细胞中元素和化合物
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知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系
考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点
基础梳理·自主夯基（9条） 重难突破·考点深研
【考点一】 细胞中的元素
【考点二】 细胞中的化合物
【考点三】 细胞中的水
【考点四】 细胞中的无机盐
【考点五】 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
能力进阶·方法专项提炼——总结解题方法，突破专项难点
【专项突破01】 种子萌发过程中有机物的变化
【专项突破02】 探究某种无机盐X是否是植物生长所必需的（科学探究）
【专项突破03】 元素和化合物的相互推断（归纳总结）
高考精练·专题实战通关——精选高考真题，强化实战应用
知识脑图·核心脉络搭建
考点深研·知能分层突破
基础梳理 自主夯基——课前5分钟核心背默
1.生物界与非生物界在元素种类上具有统一性， 在元素的含量上具有差异性。 2.组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。细胞中含量最高的化合物是水，含量最高的有机化合物是蛋白质， 在细胞干重中， 含量最多的有机化合物是蛋白质。 3.生物组织中的成分鉴定 ①还原糖＋ 斐林 试剂→ 砖红色沉淀； ②淀粉＋ 碘液 → 蓝 色； ③脂肪＋ 苏丹Ⅲ染液 → 橘黄 色 (染色后要用体积分数为 50%酒精 洗掉浮色)； ④蛋白质(多肽)＋ 双缩脲 试剂→ 紫 色。 4.斐林试剂 ①组成：甲液：质量浓度为 0.1g/mL 的 NaOH 溶液 ；乙液：质量浓度为 0.05g/mL的 CuSO4 溶液 。②使用方法： 等量混合使用， 现配现用； 水浴 加热。 5.双缩脲试剂 ①组成：A 液：质量浓度为 0.1g/mL 的 NaOH 溶液 ；B 液：质量浓度为 0.01g/mL的 CuSO4 溶液 。 ②使用方法： 先加 双缩脲试剂 A 液 ， 摇匀， 再加少量 双缩脲试剂 B液 ， 摇匀 ， 不需要 (需要/不需要)加热。 6. 自由水的作用： ①水是细胞内良好的溶剂，许多种物质能够在水中溶解。 ②细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与。 ③多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中。 ④水在生物体内流动，可以把营养物质运送到各个细胞， 同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物， 运送到排泄器官或直接排出体外。 7.在正常情况下， 细胞内自由水所占的比例越大， 细胞的代谢就越旺盛； 而结合水越多， 细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 8.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。 9.无机盐的作用有： ①某些重要化合物的组成部分，如 Mg 是构成叶绿素的元素，Fe 是构成血红素的元素。 ②对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，如血钙偏低时哺乳动物会抽搐。 ③对维持细胞酸碱平衡非常重要 。 ④维持正常渗透压， 即水盐平衡。
重难突破 考点深研——要点提炼
考点一 细胞中的元素
1.生物界和无机自然界在元素组成上的统一性和差异性 （1）统一性：组成细胞的化学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：同一种元素在生物界和无机自然界中的相对含量差别很大。 2.元素的种类、分类及存在形式 （1）种类：组成细胞的化学元素，常见的有20多种。 （2）按含量分为大量元素和微量元素 ①大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素； ②微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等元素。 （3）按作用分为最基本元素和基本元素 ①最基本元素：C； ②基本元素：C、H、O、N。 （4）细胞中含量最多的4种元素：C、H、O、N。细胞中的四种元素含量分析：在细胞的鲜重中O>C>H>N(含量最多的元素是氧元素，但数量最多的是氢原子)；在细胞的干重中，C>O>N>H。造成这种差异的主要原因是水的含量不同。 易错辨析： 大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如人体内可能含有Pb，但Pb不是必需元素。 记忆口诀： 常见微量元素：铁（Fe）锰（Mn）碰（B）新（Zn）木（Mo）桶（Cu） 教材隐性知识： 占玉米细胞干重最多的元素是O，占人体细胞干重最多的元素是C。
考点二 细胞中的化合物
1．组成细胞的化学元素大多以化合物的形式存在，组成细胞的主要化合物及其相对含量如下所示： 特别提醒： 在细胞鲜重中，含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质；在细胞干重中，含量最多的化合物是蛋白质。
考点三 细胞中的水
1．水在生物体内的分布 （1）生物种类不同，含水量一般不同。一般为水生动物>两栖类动物>陆生动物。 （2）同种生物的不同发育时期含水量一般不同。通常幼儿时期>成年时期>老年时期；植物幼嫩部分>植物成熟部分。 （3）同种生物不同器官的含水量一般不同，如：肝≈肺>肾>大脑≈肌肉。 2.水的理化特性与分子结构的对应关系 3.水的存在形式、特点及生理功能 存在形式自由水结合水定义细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%特点流动性强，可参与物质代谢不流动，与其他物质结合功能①细胞内的良好溶剂； ②参与生化反应； ③为细胞提供液体环境； ④运送营养物质和代谢废物；是细胞结构的重要组成成分：水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。联系①自由水和结合水在一定条件下可相互转化； ②自由水与结合水的比值上升时，生物的新陈代谢旺盛，生长迅速；当自由水与结合水的比例下降时，生物的新陈代谢缓慢，但抗逆性增强
易错辨析： 晒干的种子浸泡吸水后能够萌发，在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。 教材拓展： 　如图表示冬小麦叶片细胞中的水与冻害程度的相关性曲线，冬小麦的冻害级别与细胞中自由水/结合水的值成正比。因为细胞中自由水越多，细胞越容易结冰而发生冻害。反之，如果结合水偏多，则不易结冰，从而有利于植物抗寒　。
考点四 细胞中的无机盐
1.无机盐大多数以离子的形式存在；无机盐是细胞中含量很少的无机物仅占细胞鲜重的1%~1.5%。 2.生理功能 （1）组成细胞结构和许多化合物的重要成分：Mg是叶绿素的组成成分；Fe是血红素的组成成分；P是ATP、核酸、NADPH、磷脂的组成成分。 （2）对维持细胞和生物体的生命活动起着重要作用 元素功能含量异常的表现Fe血红素分子的重要组成成分缺铁性贫血症Mg叶绿素分子的重要组成成分植物叶绿素合成受阻，影响光合作用Zn很多酶的结构中心生长发育不良(侏儒症)，生殖腺功能受阻Ca骨骼、牙齿的重要组成成分儿童易患佝偻病，中老年人易患骨质疏松、痉挛等(血钙)维持肌肉细胞的兴奋性动物血钙过低时，会出现抽搐现象； 血钙过高时，会患肌无力I甲状腺激素的重要组成成分甲状腺肿大，儿童的智力和体格发育出现障碍(呆小症)B促进花粉的萌发和花粉管的伸长油菜缺硼时，会导致“花而不实”K促进植物体内淀粉的运输；维持动物细胞内液渗透压植物缺K时抗逆能力减弱，易受虫害侵袭Na主要维持动物细胞外液的渗透压过低时不能维持细胞的正常形态N蛋白质、ATP、NADP＋、叶绿素、核苷酸等的组成元素植物缺N时，植株矮小，叶片薄而黄PATP、NADP、核苷酸、磷脂等的组成元素之一；动物骨骼牙齿的组成成分植物缺P时，开花迟而小，植株矮小
（3）维持细胞正常酸碱平衡（如：HCO3-和H2CO3等）； （4）维持血浆渗透压平衡（如：Na+和CI-等），维持细胞的正常形态。 3.验证作用(见后文专项突破02) （1）对照组：植物+完全培养液，正常生长。 （2）实验组：植物+只缺元素X的完全培养液。若正常生长，X为非必需元素；若生长不正常，补充X后生长正常，则X是必需元素。 教材隐性知识： 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 教材隐性知识： 0.9%的NaCI溶液与人体内细胞直接生活的环境浓度一致，能使细胞保持正常的形态结构和生理功能，因此又被称为“生理盐水”。
考点五 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．检测生物组织中的还原糖 2．蛋白质的鉴定 3．脂肪的鉴定 (1)实验原理：脂肪＋ 苏丹Ⅲ染液→ 橘黄色。 (2)实验步骤： 4.斐林试剂和双缩脲试剂的比较 比较项目斐林试剂双缩脲试剂不 同 点使用
方法甲液和乙液混合均匀后即可使用，且现配现用。用时先加A液再加B液 呈色反应条件需水浴加热不需要加热即可反应反应 原理还原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被还原为Cu2O具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成络合物颜色砖红色沉淀紫色浓度乙液CuSO4浓度为 0.05 g/mLB液CuSO4浓度为0.01 g/mL 相同都含有NaOH、CuSO4两种成分， 且所用NaOH浓度都是 0.1 g/mL
易错辨析： ①西瓜果肉中含有丰富的还原糖，但其颜色影响实验观察；甘蔗汁中含大量不具有还原性的蔗糖，因此上述两材料都不是理想的实验材料。 ②非还原糖(如蔗糖，多糖)+斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是蓝色[Cu(OH) 的颜色]。 ③用鸡蛋要用蛋清，并注意稀释，一般稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上，使反应不彻底，且试管不易清洗。 ④体积分数为50%的酒精的作用：洗去浮色(原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精) 上图为苏丹Ⅲ染液染色后，在高倍显微镜下观察到脂肪颗粒呈橘黄色。 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。
能力进阶·方法专项提炼
【专项突破01】种子萌发过程中有机物的变化
种子萌发过程中，储存的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子物质，为胚的生长提供营养。
1.，随着种子萌发，种子干重减少（是由细胞呼吸消耗导致的），用碘液检测，蓝色变浅。
2.，随着种子萌发，种子干重减少，用双缩脲试剂检测，紫色变浅。
3.油料作物种子在萌发初期.脂肪转化为糖类、蛋白质等需添加氧元素.会使有机物的质量增加.因此种子萌发初期干重增加。
【专项突破02】种子萌发过程中有机物的变化（科学探究）
1.实验设计及过程
1)对照组：植物+完全培养液→正常生长。
2)实验组
2.实验结果预测
1）若两组植物都正常生长，则无机盐X不是植物生长所必需的。
2）若实验组植物生长不正常，对照组植物生长正常，且向实验组中添加无机盐X,植物恢复正常生长，则无机盐X是植物生长所必需的。
3.实验设计原则
1）对照原则
在实验设计中，为排除无关条件的干扰，常常要设立对照组。常见的对照方法一般包括空白对照、自身对照、相互对照、条件对照4种。实验组加入无机盐X的目的是二次对照，使实验组前后自身对照，以增强说服力。
2）单一变量原则
单一变量原则是指其他因素（无关变量）不变，只改变其中的一个因素（要研究的因素——实验变量，即自变量），然后观察这个实验变量对实验结果的影响。
3）平行重复原则：为避免偶然性，需多做几组平行重复实验。
4）科学性原则：科学性原则是指决策活动必须在决策科学理论的指导下，遵循科学决策的程序，运用科学思维方法进行决策的行为准则。
【专项突破03】元素和化合物的相互推断（归纳总结）
1.依据元素推断化合物
种类 元素组成
糖类 C、H、O（几丁质有N）
脂肪 C、H、O
性激素 C、H、O
磷脂 C、H、O、N、P
蛋白质 主要含C、H、0、N、（S）
核酸、ATP C、H、0、N、P
叶绿素 C、H、O、N、Mg
2.推断化合物的种类
（1）元素分析法
（2）特征元素提示法
（3）代谢产物推理法
高考精练·专题实战通关
考向一　分析组成细胞的元素、化合物和无机物
1．(2025·陕晋宁青，1)佝偻病伴发的手足抽搐症状与人体内某种元素缺乏有关。该元素还可以(　　)
A．参与构成叶绿素
B．用于诱导原生质体融合
C．辅助血红蛋白携氧
D．参与构成甲状腺激素
【答案】　B
【解析】　佝偻病伴发的手足抽搐症状与人体内钙(Ca2＋)缺乏有关，而叶绿素的核心元素是镁(Mg2＋)，钙(Ca2＋)不参与叶绿素构成，A错误；在植物体细胞杂交技术中，高Ca2＋—高pH是植物原生质体融合的其中一种方法，与钙(Ca2＋)有关，B正确；血红蛋白的辅基含铁(Fe2＋)，负责携氧，与钙无关，C错误；甲状腺激素含碘(I－)，钙不参与其构成，D错误。
2．(2025·湖北，7)我国农学家贾思勰所著《齐民要术》记载：“凡五谷种子，浥郁则不生，生者亦寻死。”意思是种子如果受潮发霉就不会发芽，即使发芽也会很快死亡。下列叙述错误的是(　　)
A．农业生产中，种子储藏需要干燥的环境
B．种子受潮导致细胞内结合水比例升高，自由水比例降低，细胞代谢减弱
C．霉菌在种子上大量繁殖，消耗了种子的营养物质，不利于种子正常萌发
D．发霉过程中，微生物代谢产生的有害物质可能抑制种子萌发相关酶的活性
【答案】　B
【解析】　种子储藏需要干燥的环境，以减少自由水含量，降低细胞呼吸速率，减少有机物消耗，A正确；种子受潮时，自由水比例升高，结合水比例下降，此时细胞代谢应增强，B错误；霉菌繁殖会消耗种子储存的有机物，导致种子缺乏萌发所需营养物质，C正确；霉菌代谢产物(如毒素)可能破坏种子细胞结构或抑制酶活性，阻碍萌发，D正确。
【归纳总结】
3．(2025·浙江1月选考，2)无机盐对生物体维持生命活动有重要的作用。人体缺铁会直接引起(　　)
A．血红蛋白含量降低
B．肌肉抽搐
C．神经细胞兴奋性降低
D．甲状腺肿大
【答案】　A
【解析】　Fe2＋是血红蛋白中血红素的组成成分，缺铁会直接引起血红蛋白含量降低，A正确；血钙过低时，会出现抽搐现象，B错误；神经细胞兴奋性降低与细胞外Na＋浓度低有关，C错误；I－是甲状腺激素的组成成分，缺乏时甲状腺激素合成减少，成年人患地方性甲状腺肿，D错误。
【归纳总结】常考无机盐的功能
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第02讲 细胞中的元素和化合物
答案版
考点精讲·靶向突破
考点一 细胞中的元素
即●时●演●练
考向01 元素种类与分类的判断
1．C
2．D
考向02 生物界与非生物界关系的逻辑辨析
3．D
考点二 细胞中的无机化合物
考●向●破●译
考向01 水的存在形式与功能辨析
4．B
5．B
考向02 无机盐的功能与实例对应
6．D
7．D
考点三 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
考●向●破●译
考向 无机盐的功能与实例对应
8．B
9．C
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑，感知高考考向
题组一 情景设定：佝偻病伴发的手足抽搐症状 知识溯源：细胞中的无机盐功能辨析
1．B
题组二 情景设定：元素在生命活动中的重要作用 知识溯源：细胞中的元素功能辨析
2．C
题组三 情景设定：花瓣细胞中含量最多的化合物 知识溯源：细胞中的水
3．A
情境探究·素养拓展
——深挖素材脉络，规范长句作答
【答案】(1)胰岛B 增加 胰岛素分泌不足，机体对血糖的利用减弱，供能不足，为补充能量，需增加食物的摄取，同时加速脂肪等非糖物质的转化与分解 斐林试剂
【答案】(1)O2、H+、电子 ATP和NADPH
(2)减少 缺钾影响光合产物的运输和转化，叶绿素合成的底物供应不足：缺钾影响 叶绿素合成相关酶的活性
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