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1.水和无机盐的作用2．检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质3．蛋白质的结构和功能4．糖类、脂质的种类和作用5．核酸的结构和功能6．观察DNA、RNA在细胞中的分布 　　本章介绍了组成细胞的化学元素和化合物的种类、含量及其生理功能。组成细胞的化学元素大都以化合物的形式存在，所以本章的重点内容是关于糖类、脂质、蛋白质和核酸的相关内容，尤其是蛋白质和核酸，它们分别是生命的体现者和控制者。分析近几年的高考命题，组成生物体的化学元素比较简单，通常与组成生物体的有机化合物一起命题，考查组成化合物的化学元素，如2010年江苏生物第1题；在组成生物体的化合物中，氨基酸分子的结构通式及其特点、蛋白质分子与核酸分子的结构和功能是本专题的重点及难点，也是高考命题的热点，如2010年全国理综第4题，本专题一般难度不大，理解和记忆性的知识较多，高考考查的知识点较基础。
第二章组成细胞的分子
第一课时 组成细胞的元素和无机物
课本回归
一、组成细胞的元素
1．最基本元素：________。
2．主要元素：________________。
3．大量元素：_____________________________等。
4．微量元素：_____________________________等。
5．细胞鲜重含量最多的元素是________。
6．细胞干重含量最多的元素是________。
二、组成细胞的化合物
三、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测原理
检测物质 试剂 颜色变化
还原糖 ________ 砖红色沉淀
淀粉 碘液 ________
脂肪 ________ 橘黄色
苏丹Ⅳ染液 ________
蛋白质 ________ 紫色
四、细胞中的无机物`
1．细胞中的水
答案：
一、1.C　2.C、H、O、N、P、S　3.C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg　4.Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo　5.O　6.C
二、1.水、无机盐　糖类、脂质、蛋白质、核酸　2.水　蛋白质
三、斐林试剂　蓝色　苏丹Ⅲ染液　红色　双缩脲试剂
四、1.(1)自由水　结合水　(2)细胞结构　良好溶剂　生化反应　液体环境　营养物质　代谢废物　2.(1)离子
复杂化合物　(2)生命活动　酸碱
1．种类与含量
(1)大量元素和微量元素划分的依据是含量，而不是生理作用。
(2)生物体内含有的元素不一定是生物所必需的元素。
(3)主要元素占人体鲜重比例的顺序依次是O、C、H、N、P、S。
2．统一性与差异性
3．主要作用
(1)维持机体生命活动，如K＋可保持心肌正常兴奋性；B可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长。
(2)组成化合物
化合物 元素组成
糖类和脂肪 C、H、O
蛋白质 C、H、O、N等
核酸和ATP C、H、O、N、P
1．水存在的形式及比较
形式 自由水 结合水
定义 细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动 与细胞内的其他物质相结合的水
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、易蒸发，可参与物质代谢 不流动、不蒸发，与其他物质结合
功能 ①细胞内良好的溶剂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
联系 自由水和结合水能够随新陈代谢的进行而相互转化
2.水的含量与代谢、抗逆性的关系
(1)当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，如干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分——获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。
(2)当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。
1．存在形式：主要以离子形式存在。
2．功能
功能 举例
细胞的结构成分 Mg2＋是叶绿素分子的必需成分Fe2＋是血红蛋白的主要成分CaCO3是动物和人体牙齿、骨骼的重要成分
维持细胞和生物体的生命活动 Ca2＋对血液的凝固非常重要，血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐等症状
维持生物体内的酸碱平衡 血液中存在NaHCO3/H2CO3、NaH2PO4/Na2HPO4缓冲对，调节机体的酸碱平衡
1．原理
(2)淀粉＋碘液―→蓝色
(3)脂肪＋苏丹Ⅲ染液(苏丹Ⅳ染液)―→橘黄色(红色)
(4)蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色反应
2．实验流程
(1)还原糖的检测和观察
选材：含糖量较高、白色或近于白色的植物组织
(3)蛋白质的检测
3．斐林试剂与双缩脲试剂的比较
斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
成分 0.1g/mLNaOH溶液 0.05g/mLCuSO4溶液 0.1 g/mLNaOH溶液 0.01g/mLCuSO4溶液
鉴定物质 还原糖 蛋白质
添加顺序 甲乙两液等量混匀后立即使用 先加入A液1 mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀
反应条件 水浴加热 不需加热，摇匀即可
反应现象 样液变砖红色 样液变紫色
例一 (2010·济南模拟)人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分大多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是 (　　)
A．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到
B．在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物种类大体相同
C．组成生物体细胞的基本元素是碳
D．不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同
解析：生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换，有选择地从自然界获取各种物质来满足自身的需要，不管相同生物还是不同生物，组成它们细胞的化学元素和化合物种类大体是相同的，因此不同生物间可进行物质转化；但是组成它们的各种元素的含量是不同的，由此分为大量元素和微量元素；组成生物体细胞的化学元素都是来自无机自然界，因此组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到，据研究组成生物体细胞的基本元素是碳，即A、C两项本身正确，但不符合题干所问。
答案：B
下列有关组成生物体化学元素的叙述，正确的是 (　　)
A．微量元素在生物体内含量很少，所以人体不存在微量元素缺乏症
B．每种大量元素在不同的生物体内的含量都是相同的
C．组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类
D．组成生物体的大量元素中，C是最基本的元素，在细胞鲜重中含量总是最多的
答案：C
解析：本题考查的是对“组成生物体化学元素的种类及作用”的记忆和理解。微量元素在生物体内含量很少，却是维持正常生命活动不可缺少的，若缺乏，会出现微量元素缺乏症，如缺锌、缺碘，都会出现相应的病症；每种元素在不同的生物体内的含量是不相同的，如O元素在玉米和人的细胞中，占细胞干重的质量分数分别为44.43%和14.64%；生物体内的C元素是最基本的元素，但在细胞鲜重中，O的含量是最多的。
例二 (2010·胶南模拟)人体红细胞呈圆饼状，具有运输氧气的功能，下面是将人体红细胞分别放在三种不同的液体环境中一段时间内的变化示意图，请分析该图说明的问题是 (　　)
A．水分容易进出细胞 B．无机盐离子容易进出细胞
C．红细胞有运输氧气的功能 D．水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用
解析：据图可知，盐浓度的大小能够改变红细胞的形态和功能，因此水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用。
答案：D
下列有关生物体内的元素及其生理作用的叙述中，正确的是 (　　)
A．人体内的K＋在维持细胞外液渗透压上起决定性作用
B．H＋对机体的生理活动没有调节作用
C．植物落叶中Fe的含量比其正常生长时要低
D．P在维持叶绿体膜的结构和功能上起重要作用
答案：D
解析：人体内的K＋在维持细胞内液渗透压上起决定性作用，人体内的Na＋在维持细胞外液渗透压上起决定性作用。二氧化碳和H＋对机体的生理活动也有调节作用。矿质元素Fe进入植物体后形成难以溶解的稳定的化合物，不能被植物体再度利用，落叶中Fe的含量不低于其正常生长时。P是构成磷脂的元素，磷脂在维持叶绿体膜的结构和功能上起重要作用。
在鉴定还原糖的实验中，加入斐林试剂时，必须要 (　　)
A．先加入斐林试剂甲液，后加入乙液
B．将斐林试剂的甲液和乙液等量混合均匀后再加
C．先加入斐林试剂乙液，再加入甲液
D．以上A、B、C三项操作方法都正确
解析：斐林试剂主要是由质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和0.05 g/mL的CuSO4溶液等量混合后配制而成的，还原糖与斐林试剂反应出现砖红色沉淀。
答案：B
某同学怀疑购买的淀粉酶是假冒产品，设计实验进行鉴定，你认为应该选择什么材料和试剂 (　　)
A．淀粉溶液、苏丹Ⅲ染液　　
B．淀粉溶液、斐林试剂
C．碘液、斐林试剂
D．以上选择都不恰当
答案：B
解析：如果购买的产品不是假冒产品，则该产品能将淀粉水解成还原糖，用斐林试剂可以对还原糖进行鉴定，产生砖红色沉淀。但设计实验时要注意，为排除购买的产品中含有还原糖，应该设置一个对照实验。
1．下列组成细胞的化学元素中，含量最多的一组是 (　　)
A．N、Zn、O、H B．C、H、O、Fe
C．C、O、N、Cu D．C、H、O、N
答案：D
解析：组成细胞的化学元素根据含量多少分为大量元素和微量元素。大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，其中C、O、H、N四种元素含量最多。
2．肝脏细胞中含量最多的化合物为 (　　)
A．蛋白质 B．糖原
C．脂肪 D．水
答案：D
解析：水是细胞中含量最多的化合物，与细胞的种类无关。
3．(2010·重庆模拟)铁是血红蛋白的重要组成成分，血红蛋白是红细胞的主要成分。当人或哺乳动物体内含铁量减小时，红细胞运输氧的功能减弱。当含铁量过低时，人和动物则表现为贫血，同时会出现一系列的症状，如贫血的人面色苍白，容易疲劳，并有心跳气短、恶心、头痛、眩晕等症状。这一事实说明铁的作用是 (　　)
A．细胞中某些化合物的重要组成成分
B．维持生物体的生命活动
C．维持细胞的正常生理活动
D．以上三项都是
答案：D
解析：铁是红细胞中血红蛋白的组成成分，缺铁不能合成血红蛋白，人会贫血，影响细胞和人体的生命活动。
4．为测定组织细胞中是否有葡萄糖存在，常用的试剂是 (　　)
A．苏丹Ⅲ染液 B．碘液
C．斐林试剂 D．龙胆紫染液
答案：C
解析：苏丹Ⅲ染液用于脂肪的鉴定；碘液用于淀粉的鉴定；斐林试剂用于还原糖的鉴定；龙胆紫染液用于染色体染色。
5．(2010·南京模拟)人患急性肠胃炎时，往往会有抽搐的症状，原因是 (　　)
A．失水过多
B．炎症造成人体吸收糖类减少
C．炎症造成人体吸收无机盐(如钙)减少
D．炎症造成人体吸收氨基酸减少
答案：C
解析：人患急性肠胃炎，会影响人体小肠对营养物质的吸收，抽搐的症状，是由于吸收无机盐——钙的减少所致。从而证明了无机盐对于维持生物体正常的生命活动有重要作用。
6．下表是组成地壳和组成细胞的部分元素含量(%)。请据表回答下列问题：
O Si C N H
地壳 48.60 26.30 0.087 0.03 0.76
细胞 65.0 极少 18.0 3.0 10.0
(1)组成细胞的化学元素在地壳中都普遍存在，没有一种化学元素是细胞特有的，这一事实说明____________________。
(2)由表中数据可知，同一元素在细胞和地壳中含量相差甚远，这一事实说明_______________________________。
(3)由上表中数据可知，组成细胞的化学元素中，C、H、O含量最多，请据下表分析，其原因是：
化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类和核酸
质量分数(%) 85～90 1～1.5 7～10 1～2 1～1.5
①_____________________________________。
②_____________________________________。
答案：(1)生物界与非生物界具有统一性
(2)生物界与非生物界具有差异性
(3)①构成细胞的化合物中H2O含量最多，占85%～90%，而水由H、O组成
②构成细胞的有机化合物中都有C
解析：通过对第一个表分析可以看出，生物界与非生物界在化学元素组成上既有种类的相似，又有含量的差异，充分说明生物界与非生物界既具有统一性，又具有差异性，对第二个表分析可以看出，水在化合物中的含量最多，占85%～90%，而且有机物中都有C，所以组成细胞的化学元素中C、H、O含量最多。
7．关于元素和化合物的叙述中正确的是 (　　)
A．组成蛋白质和核酸的元素都是大量元素
B．不同生物体内元素种类大体相同
C．不同生物中各种化合物含量基本相同
D．不同生物中各种元素含量基本相同
答案：B
解析：本题综合考查元素和化合物的知识及理解、分析、推理的能力。血红蛋白含铁，但铁的含量很少；不同生物体中各种化合物和化学元素的含量各不相同，只是种类相似。因此只有B项正确。
8．现有含水量①10%、②12%、③14%、④16%的小麦分别储存于条件相同的四个粮仓中，在储存过程中，有机物损耗最多的是 (　　)
A．① B．② C．③ D．④
答案：D
解析：水在细胞中以结合水和自由水两种形式存在。结合水参与组成细胞结构；自由水不仅是良好的溶剂，参与细胞内物质运输，还可作为反应物参与新陈代谢过程中的许多生化反应。小麦种子在储存过程中，细胞呼吸仍在进行，自由水/结合水比值高的，细胞呼吸旺盛，消耗的有机物多；比值低的，细胞呼吸微弱，消耗的有机物就少。
9．钙是组成生物体的一种重要的化学元素，下列相关的叙述正确的是 (　　)
A．哺乳动物血液中钙过多时会出现抽搐
B．植物体的幼嫩器官比衰老器官的钙含量高
C．CaCl2可以增加细菌细胞壁的通透性
D．植物对钙离子的需要量极少，但仍属必需元素
答案：C
解析：A错误：哺乳动物血液中钙过少时会出现抽搐，而血钙过多会出现肌无力。B错误：钙在植物体内参与构成稳定的化合物，幼嫩的器官中钙的吸收、积累还较少，而衰老的器官中积累的较多的钙是不能转移的。C正确：基因工程中目的基因导入受体细胞时，用CaCl2处理细菌可增加细菌细胞壁的通透性。D错误：钙属于大量元素，是否为必需元素不是由吸收量的多少确定的，而是看其是否为植物生长所必需。
10．(2010·潍坊模拟)下列关于无机盐在生物体内所起作用的叙述中，错误的是 (　　)
A．合成ATP、DNA、RNA、NADPH、脂肪等物质时，都需要磷酸盐作原料
B．根瘤菌的固氮酶中含有钼、铁，说明某些金属元素可以成为一些复杂蛋白质的构成元素
C．观察人的口腔上皮细胞时要用浓度为0.9%的生理盐水，观察蛙的肠系膜中血液流动时使用的生理盐水浓度为0.65%，这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用
D．人缺碘会患大脖子病，是因为碘是合成甲状腺激素的重要原料
答案：A
解析：脂肪只是由C、H、O三种元素组成，并不含有P，因此合成脂肪不需要磷酸盐做原料，本题考查各种重要生物物质的元素组成。同时考查审题技能，若将脂肪误认为磷脂则该选项就没有错误。
11．现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答：
(1)用一种试剂将上述4种溶液区分为两组，这种试剂是________，其中发生显色反应的一组是________和________溶液，不发生显色反应的一组是________和________溶液。
(2)用________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是______________________________________________________。
答案：(1)双缩脲试剂　稀蛋清　淀粉酶　葡萄糖　淀粉
(2)斐林
(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液
解析：(1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本质是蛋白质，蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，而葡萄糖和淀粉不与双缩脲试剂反应，所以可以用双缩脲试剂将4种溶液分为两组；(2)葡萄糖属于还原糖，可与斐林试剂作用产生砖红色沉淀，而淀粉不能，所以可用斐林试剂将淀粉与葡萄糖分开；(3)淀粉可被淀粉酶分解形成还原糖，还原糖可与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，而稀蛋清无这一特性，所以可以用淀粉将稀蛋清和淀粉酶区分开。
12．(2010·山东基能)区域内水和土壤中某种化学元素过多或过少都可能导致地方病，影响人们的健康。下列说法正确的是 (　　)
A．龋齿是由于人体内钙含量过高造成的
B．氟骨病是由于人体内氟含量过高造成的
C．人体内硒含量过高会引发克山病
D．饮用低氟水可以预防大骨节病
答案：B
解析：龋齿的发生与人体的钙含量无直接关系；氟骨病是由于人体内氟含量过高造成的；人体内硒含量过低会引发克山病；一般认为大骨节病是由于人体内硒含量过低造成的。
13．(2010·上海生物)下列选项中，含有相同元素的一组化合物是 (　　)
A．纤维素和尿素 　　
B．脂肪酸和磷脂
C．腺苷三磷酸和核糖核酸 　　
D．胆固醇和血红蛋白
答案：C
解析：腺苷三磷酸和核糖核酸的组成元素均为C、H、O、N、P；纤维素含C、H、O，不含N；脂肪酸含C、H、O，不含P；血红蛋白含Fe2＋而胆固醇不含Fe2＋。

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