【高中生物一轮学案】第1单元 走近细胞及组成细胞的分子 第2课 细胞中的无机物、糖类和脂质（含答案）

第1单元 走近细胞及组成细胞的分子
第2课　细胞中的无机物、糖类和脂质
[复习目标]　1.通过对水和无机盐的种类和作用、糖类和脂质的种类和功能的分析，形成生命的物质观。(生命观念)　2.关注糖类、脂质等物质的过量摄入对健康的影响，宣传有关营养保健的知识。(社会责任)　3.通过检测生物组织中的还原糖等实验，明确实验原理，学会实验材料的选择，分析实验过程的操作和实验结果。(科学探究)
考点一　组成细胞的元素和化合物、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)种类：常见的有20多种。
(3)存在形式：大多以化合物的形式存在。
[教材深挖]
　(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元素分别是O、C，如何解释这一现象？
提示：玉米种子或秸秆中主要成分是多糖，其中氧元素所占比例较高，人体细胞干重中主要是蛋白质，碳元素比例较高。
2．组成细胞的化合物
3．细胞中的水
(1)水的特性
①水分子具有极性，是良好的溶剂。
②水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成，使水具有流动性。
③水具有较高的比热容，水的温度相对不容易改变。
(2)水的存在形式和功能
(3)明确自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系
4．细胞中的无机盐
提醒：Mg不参与构成类胡萝卜素；缺铁会导致血红素合成障碍，引起缺铁性贫血；细胞中的部分无机盐以化合物的形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿等。
[教材深挖]
(必修1 P22拓展应用2)目前已经探明，在火星两极地区有固态水，而那里的土壤中含有生命必需的Mg、Na、K等元素。科学家也曾在火星上发现了流动水的痕迹。科学家据此推测，火星上曾经或者现在存在着生命。科学家会作出这样推测的依据是水是生命之源，地球上最早的生命就是起源于水中的。科学家在火星上发现了流动水的痕迹，说明那里可能有自由流动的水。同时，那里的土壤中还含有生命必需的一些元素。
[易错辨析]
1．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。(×)
2．由于共价键的存在，水具有较高的比热容。(×)
3．晒干的种子细胞内不含有水分，导致细胞代谢停止。(×)
4．将作物秸秆晒干充分燃烧剩下的灰烬是无机盐。(√)
5．Mg参与构成叶绿体中的各种色素。(×)
1．衍射法归纳细胞中的水
2．归纳概括无机盐维持的三大平衡
(1)渗透压的平衡：Na＋、Cl－对细胞外液渗透压起重要作用，K＋对细胞内液渗透压起决定作用。
(2)酸碱平衡(即pH平衡)：pH影响细胞的一切生命活动，它的改变影响着生物大分子的功能特性以及在细胞内发生的一切反应，如人血浆中的HCO、HPO对维持pH稳定的作用。
(3)离子平衡：细胞膜外Na＋高、K＋低，细胞膜内K＋高、Na＋低。K＋、Na＋这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞保持兴奋性的重要条件。
命题点1　围绕组成细胞的化学元素和化合物考查生命观念
1．(2022·邹城市模拟)美国宇航局科学家在加利福尼亚州东部的莫诺湖里发现了一种被称作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，进行一些关键的生化反应(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)。根据上述材料进行预测，下列说法错误的是(　　)
A．GFAJ-1细菌体内含量较多的六种元素可能是碳、氢、氧、氮、砷、硫
B．砷元素存在于GFAJ-1细菌细胞膜以及糖类、ATP、DNA和RNA等物质中
C．砷对多数生物有毒可能是因为砷能够代替磷参与生化反应，制造混乱
D．该发现将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
解析：选B。砷元素存在于GFAJ-1细菌细胞膜以及ATP、DNA和RNA等物质中，糖类一般由C、H、O三种元素构成，故砷元素不可能在糖类中出现，B错误。
命题点2　围绕水的存在形式和功能考查生命观念及社会责任
2．(2022·湖北卷)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
解析：选C。自由水是化学反应的介质，故水是酶促反应的环境，A正确；血液中的缓冲对是由离子组成的，离子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；自由水能参与化学反应，故水可作为反应物参与生物氧化过程，D正确。
3．(2022·黑龙江实验中学模拟)《氾胜之书》中提到收获的粮食要“曝使极燥”，降低粮食的含水量后才入仓储存。下列说法错误的是(　　)
A．“曝使极燥”后，细胞丧失了全部水分，新陈代谢完全停止
B．植物生长的不同时期，细胞内自由水与结合水的比值可能不同
C．粮食晾晒过程中含水量大幅度降低，可降低储存时有机物的损耗
D．若用高温烘焙的方式处理使粮食干燥，这些粮食以后可能萌发率较低，不易作种
解析：选A。“曝使极燥”通过晾晒，种子丢失自由水，而仍保留少量的结合水，代谢减慢，并未停止，A错误；生长旺盛的时候，自由水与结合水的比值较高，反之，自由水与结合水的比值比较低，植物生长的不同时期，其代谢速率不同，因此细胞内自由水与结合水的比值可能不同，B正确；水是呼吸作用的底物，含水量降低，呼吸作用减弱，有机物消耗降低，因此粮食晾晒过程中含水量大幅度降低，可降低储存时有机物的损耗，C正确；高温烘焙会使种子丢失自由水和结合水，导致细胞死亡，这些粮食以后可能萌发率较低，不易作种，D正确。
命题点3　围绕无机盐的功能考查生命观念及科学探究
4．(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：选B。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正确；Ca2＋不能自由通过细胞膜的磷脂双分子层，需要转运蛋白协助，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钙离子，钙离子的含量太低，会出现抽搐等症状，D正确。
5．(2022·扬州调研)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，故此实验需在相同的光照条件下进行，D错误。
[技法提炼]　验证某种矿质元素的生理功能的方法
(1)实验设计
①对照组：植物＋完全培养液→正常生长。
②实验组
(2)实验成功的关键
①实验中应保证培养条件和实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。
②实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。
考点二　细胞中的糖类和脂质
1．细胞中的糖类
[教材深挖]
　(必修1 P24图2－3)淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，为什么它们在化学性质上有很大差距？
提示：虽然三种多糖的基本单位都是葡萄糖，但是构成的结构不同，因此它们具有不同的化学性质。
2．细胞中的脂质
3．细胞中糖类和脂质的相互转化
[教材深挖]
(必修1 P26图2－6)与糖类相比较，脂肪的组成元素的种类与比例有什么异同？这种差异与脂肪的功能有什么关系？
提示：与糖类相比，脂肪的组成元素中C、H比例高，相同质量的糖类和脂肪氧化分解时，脂肪需氧多，释放的能量多，这种差异使脂肪成为生物体内良好的储能物质。
[易错辨析]
1．淀粉水解的终产物是二氧化碳和水。(×)
2．几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合，因此可用于废水处理。(√)
3．糖尿病病人在饮食方面只需要严格限制其对甜味食品的摄取。(×)
4．不饱和脂肪酸的熔点较低，不容易凝固。(√)
5．胆固醇存在于所有细胞中，是组成细胞和生物体的重要有机化合物。(×)
1．糖类与脂质的比较
比较 糖类 脂质
元素组成 一般由C、H、O C、H、O(N、P)，其中脂肪、固醇只含C、H、O，磷脂含C、H、O、N、P
生理作用 ①主要的能源物质；】②参与细胞(细胞壁)的构成，核糖、脱氧核糖参与核酸的组成；③细胞中的储能物质，如糖原、淀粉 ①生物体的主要储能物质，如脂肪；②构成生物膜的重要成分，如磷脂、胆固醇；③调节新陈代谢和生殖，如性激素
相同质量的物质分解情况 耗O2少，产H2O少，释放能量少 耗O2多，产H2O多，释放能量多
联系 二者可相互转化，但脂肪不能大量转化为糖类
2.种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化
种子类型变化　　 非油料作物种子(如小麦) 油料作物种子(如大豆)
种子形成时 可溶性糖(还原糖)→淀粉 糖类→脂肪
种子萌发时 淀粉→可溶性糖(还原糖) 脂肪→甘油、脂肪酸→糖类
(1)种子形成时，光合作用产物的输入导致干重增加。
(2)种子萌发时，吸收水分导致鲜重增加，非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少，油料作物种子萌发初期干重有所增加(是由于脂肪转化为糖的过程中增加了氧元素)，然后再减少。
命题点1　围绕糖类、脂质与人体健康的关系考查生命观念及社会责任
1．(2022·北京海淀模拟)《中国居民膳食指南》对糖、脂的摄入提出“控量”的建议，下列叙述不合理的是(　　)
A．糖类是人体的主要能源物质
B．人体很难消化纤维素所以要避免摄入
C．脂质类激素调节人体生理活动
D．适量摄入糖、脂同时合理运动利于健康
解析：选B。糖类在细胞内氧化分解产生大量能量，是人体的主要能源物质，A合理；纤维素虽然不能被人体消化吸收，但对人体健康有益，如促进胃肠蠕动，加快粪便的排出等，因此要适量摄入纤维素，B不合理；性激素化学本质是脂质，能促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成，调节人体生理活动，C合理；适量摄入糖、脂同时合理运动消耗过多的糖类和脂肪，有利于健康，D合理。
2．(2022·安徽定远模拟)肥胖不利于身体健康，减少高糖类食物的摄入和适当增加锻炼是防止肥胖发生的有效手段。下列相关叙述正确的是(　　)
A．糖和脂肪的组成元素相同，两者在人体内相互转化的难易度也相同
B．糖类是主要的能源物质，但有些糖一般不能作为能源物质
C．脂肪和胆固醇都属于脂质，但只有后者参与构成细胞膜的基本支架
D．人在锻炼的过程中，脂肪不能直接供能，但葡萄糖可以直接供能
解析：选B。糖和脂肪的组成元素都是C、H、O，正常情况下，在人体内糖类较容易转化成脂肪，但脂肪较难转化成糖类，A错误；糖类是主要的能源物质，但糖类中的纤维素、核糖和脱氧核糖一般不能作为能源物质，B正确；细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，不含脂肪，胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，C错误；脂肪和葡萄糖都不是直接能源物质，ATP是直接能源物质，D错误。
[易错警示]　(1)并非所有的糖都是能源物质，如纤维素、核糖和脱氧核糖不提供能量。
(2)水解不同于氧化分解。多糖和二糖水解的终产物是其单糖；糖类氧化分解的终产物是CO2和H2O，即参与有氧呼吸后的最终产物。
(3)并非所有的糖都是还原糖，如淀粉、纤维素、糖原、蔗糖都是非还原糖，不能用斐林试剂检测。
(4)脂肪是良好的储能物质，但不构成膜结构，磷脂和胆固醇均参与膜结构的组成。
命题点2　围绕糖类、脂质的种类与功能考查科学思维及科学探究
3．(2020·山东卷，改编)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．曲线乙表示品系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：选C。纤维素的基本组成单位是葡萄糖，A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错误；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错误。
4．(2022·淄博模拟)在人体中，胆固醇可与载脂蛋白结合成低密度脂蛋白LDL进入血液，然后被运送到全身各处细胞。已知细胞摄取LDL有两种途径：一是LDL与细胞膜上的特异性受体结合后被胞吞，之后受体重新回到细胞膜上；二是LDL随机被胞吞(不需要与受体结合)。如图为体外培养的正常细胞和高胆固醇血症患者的细胞对LDL的摄取速率示意图。下列说法错误的是(　　)
A．血液中的胆固醇通过自由扩散方式被细胞吸收
B．当胞外LDL浓度大于35μg/mL时，正常细胞的LDL摄取速率改变
C．高胆固醇血症患者可能通过途径二吸收LDL
D．破坏LDL受体后，高胆固醇血症患者摄取LDL的相对速率会受影响
解析：选D。分析曲线可知，高胆固醇血症患者的细胞吸收LDL速率呈上升趋势，且在实验浓度范围内，推断高胆固醇血症患者的细胞吸收LDL不需要与受体结合，故破坏LDL受体后，高胆固醇血症患者摄取LDL的相对速率不会受影响，D错误。
考点三　(实验)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．实验原理
(1)还原糖的检测：还原糖＋斐林试剂
砖红色沉淀。
(2)脂肪的检测：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
(3)蛋白质的检测：蛋白质＋双缩脲试剂→紫色。
2．实验步骤
(1)还原糖的检测和观察
结果分析：若出现砖红色沉淀，则说明组织样液中含有可溶性还原糖。
(2)脂肪的检测和观察
(3)蛋白质的检测和观察
结果分析：若试管中液体变成紫色，则说明组织样液中存在蛋白质。
1．实验成功的3个关键点
选材 ①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
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
2.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
提醒：糖类、脂肪和蛋白质检测的三个易错点
(1)无颜色变化≠无色：进行物质检测时，有些检测剂本身带有颜色，将其加入含有某些化合物的试管中，若不呈现特定颜色反应，表明试管中不含被检测物质，但不可说成“试管中无色”，此时试管中可显示试剂本身颜色(如斐林试剂原本为“蓝色”，碘液原本为黄色等)。
(2)双缩脲≠双缩脲试剂：双缩脲是由两分子尿素缩合，脱去一分子氨形成的化合物；双缩脲试剂是由A液0.1 g/mL的NaOH溶液和B液0.01 g/mL的CuSO4溶液组成。
(3)能与双缩脲试剂呈现紫色反应的化合物不一定是蛋白质：凡是具有两个或两个以上肽键的化合物均可以与双缩脲试剂呈现紫色反应。
命题点1　教材基础实验
1．(2022·临沂模拟)某生物兴趣小组在野外发现一种组织颜色为白色的不知名野果，该小组把这些野果带回实验室欲检测其中是否含有还原糖、脂肪和蛋白质，下列叙述正确的是(　　)
A．观察该野果细胞中的脂肪颗粒需要使用显微镜
B．若该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的葡萄糖
C．进行蛋白质的检测时可用斐林试剂的甲液和乙液代替双缩脲试剂A液和B液，因为它们的成分相同
D．进行还原糖检测实验结束时将剩余的斐林试剂装入棕色瓶，以便长期保存备用
解析：选A。观察该野果细胞中的脂肪颗粒，属于细胞水平的研究，需要使用显微镜，A正确；向该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的还原糖，但不能确定是否含葡萄糖，B错误；双缩脲试剂和斐林试剂的成分虽然相同，但成分的浓度不完全相同，C错误；斐林试剂使用时需现用现配，不能长期放置，D错误。
2．某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如图)，下列叙述正确的是(　　)
A．在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好
B．在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是促进还原糖的溶解
C．用于该实验检测的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同
D．由于斐林试剂不稳定，在使用斐林试剂时要先加入0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液
解析：选A。苹果含还原糖量较高且颜色浅，比植物叶片更适合用于还原糖的检测，A正确；在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是使实验材料研磨充分，B错误；斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的质量浓度不同，C错误；在使用斐林试剂时应将NaOH溶液和CuSO4溶液等量混匀后再加入组织样液，D错误。
命题点2　高考拓展延伸
3．(经典高考题，改编)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种子萌发过程中产生的淀粉酶作用的结果，请设计实验证明，要求写出实验思路：_______________________。
解析：(1)检测蛋白质或多肽应该用双缩脲试剂；该实验需要用量筒量取一定量的玉米提取液、双缩脲试剂A液，需要用滴管滴加双缩脲试剂B液，但是该实验不需要加热，也不需要用显微镜观察，故选①②③。(2)检测淀粉应该用碘液；胚乳呈现蓝色块状，说明胚乳含有大量的淀粉，而随着时间的延长，蓝色块状变小，说明玉米发芽的过程中胚乳中的淀粉含量逐渐减少(或分解)。(3)该实验的目的是验证题述蓝色块状物变小是种子萌发过程中产生的淀粉酶作用的结果，可依据淀粉酶能催化淀粉水解的特点设计实验。
答案：(1)双缩脲　①②③　(2)碘液　玉米发芽过程中胚乳中的淀粉含量逐渐减少(或分解) (3)取三支试管，分别加入(等量及适量的)淀粉溶液，再分别向各试管加入(等量及适量的)发芽前玉米提取液、发芽玉米提取液及淀粉酶溶液，40 ℃保温一段时间后分别加入斐林试剂(或滴加碘液检验)并60 ℃(或50～65 ℃或适宜温度)水浴加热(约2分钟)，观察试管中出现的颜色变化
[真题演练]
1．(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：选C。水是植物细胞液的主要成分，细胞液主要存在于液泡中，充盈的液泡使植物细胞保持坚挺，故根系吸收的水有利于植物保持固有姿态，A正确；结合水与细胞内其他物质相结合，是植物细胞结构的重要组成成分，B正确；细胞的有氧呼吸第二阶段消耗水，第三阶段产生水，C错误；自由水参与细胞代谢活动，故自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动，自由水和结合水比值越高，细胞代谢越旺盛，D正确。
2．(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．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
解析：选A。Mg2＋存在于叶绿体的叶绿素中，类胡萝卜素是由碳氢链组成的分子，不含Mg2＋，A错误；HCO、H2PO对体液pH起着重要的调节作用，B正确；哺乳动物血液中Ca2＋含量过低，易出现肌肉抽搐，C正确；I是组成甲状腺激素的重要元素，故适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症，D正确。
3．(2021·海南卷)下列关于纤维素的叙述正确的是(　　)
A．是植物和蓝细菌细胞壁的主要成分
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
解析：选D。蓝细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，A错误；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；纤维素的水解产物为还原糖，可与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，D正确。
4．(2021·辽宁卷)科研人员发现，运动能促进骨骼肌细胞合成FDC5蛋白，该蛋白经蛋白酶切割，产生的有活性的片段被称为鸢尾素。鸢尾素作用于白色脂肪细胞，使细胞中线粒体增多，能量代谢加快。下列有关叙述错误的是(　　)
A．脂肪细胞中的脂肪可被苏丹Ⅲ染液染色
B．鸢尾素在体内的运输离不开内环境
C．蛋白酶催化了鸢尾素中肽键的形成
D．更多的线粒体利于脂肪等有机物的消耗
解析：选C。脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，A正确；有活性的片段鸢尾素通过体液运输作用于脂肪细胞，促进脂肪细胞的能量代谢，B正确；蛋白酶切割FDC5蛋白形成有活性的鸢尾素片段，蛋白酶催化肽键的断裂，C错误；线粒体是有氧呼吸的主要场所，脂肪细胞线粒体增多，有利于脂肪细胞消耗更多的脂肪，D正确。
[长句特训]
　枣有“百果之王”的美称，成熟时枣岀现裂果会影响枣的品质和产量。为研究枣裂果岀现的原因，某兴趣小组测定了枣在生长发育过程中果皮细胞的细胞壁结构物质含量的变化，测定结果如图所示。
设问形式1　相关性推理类命题
(1)据图推断，在成熟期，岀现裂果的原因可能是
________________________________________________________________。
设问形式2　结果分析类命题
(2)有研究表明，在枣果实迅速增长期，Ca元素与果胶结合形成钙盐，能够增强细胞壁的弹性，使果皮有较强的抗裂能力，从而有效降低裂果率。该实例说明无机盐的作用是____________________________。
设问形式3　实验探究类命题
(3)防素是生产上常用的叶面肥，主要成分为有机钙和无机钙，能有效降低裂果率。设计实验验证防素具有降低枣裂果率的作用，写岀简要的实验思路和预期实验结果________________________。
解析：(1)从图中看出随着纤维素和果胶的含量降低，裂果率增加，所以可能的原因是纤维素和果胶是细胞壁的主要组成成分，二者含量下降，细胞壁的支持和保护作用减弱，枣果皮韧性降低，容易裂果。(2)Ca元素与果胶结合形成钙盐，说明无机盐是细胞某些复杂化合物的重要组成成分。(3)验证防素具有降低枣裂果率的作用，自变量是有无防素，因变量是裂果率，所以设计实验思路：取若干长势相同的枣树，平均分成A、B两组；在迅速生长期A组喷洒一定量适宜浓度的防素，B组喷洒等量的蒸馏水；在成熟期进行裂果率统计。预期结果：A组裂果率低于B组裂果率。
答案：(1)纤维素和果胶是细胞壁的主要组成成分，二者含量下降，细胞壁的支持和保护作用减弱，枣果皮韧性降低，容易裂果　(2)细胞某些复杂化合物的重要组成成分　(3)实验思路：取若干长势相同的枣树，平均分成A、B两组；在迅速生长期A组喷洒一定量适宜浓度的防素，B组喷洒等量的蒸馏水；在成熟期进行裂果率统计。预期结果：A组裂果率低于B组裂果率
第2课　细胞中的无机物、糖类和脂质
[基础练透]
1．(2022·辽宁模拟)某同学用自制简易打孔器，在一片大银杏叶上避开叶脉打下十个相同大小的圆叶片，将其随机分为两组并标号甲、乙，甲组置于湿润的环境中，乙组脱水处理，其他条件均相同，分析鉴定这两组圆叶片中的物质。下列相关叙述错误的是(　　)
A．甲、乙两组圆叶片细胞中含量最多的有机物相同
B．甲组圆叶片细胞中大多数无机盐以离子的形式存在
C．乙组圆叶片经脱水处理后，导致其H和O两种元素含量降为零
D．甲、乙两组圆叶片中自由水与结合水比值不同，代谢强度也不同
解析：选C。甲组置于湿润的环境中，乙组脱水风干处理，甲、乙两组圆叶片中含量最多的有机物种类相同，都是蛋白质，A正确；甲组圆叶片细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，B正确；H和O这两种元素不只存在于水中，蛋白质、糖类和脂质等化合物也含有H和O，乙组圆叶片只是脱水处理，H和O这两种元素含量不会降至零，C错误；甲组置于湿润的环境中，乙组脱水风干处理，两组圆叶片中自由水与结合水比值不同，代谢强度也不同，D正确。
2．(2022·辽宁实验中学模拟)植物利用硝酸盐需要硝酸还原酶，缺Mn2＋的植物无法利用硝酸盐。据此，对Mn2＋的作用正确的推测是(　　)
A．调节细胞的渗透压，对维持细胞的形态有重要作用
B．维持细胞的酸碱平衡，对硝酸还原酶发挥功能有重要作用
C．Mn是植物必需的大量元素，Mn2＋是硝酸还原酶的组成成分
D．硝酸还原酶发挥作用需要被激活，Mn2＋是该酶的活化剂
解析：选D。由题干信息可知，植物利用硝酸盐需要硝酸还原酶，缺Mn2＋的植物无法利用硝酸盐，这说明Mn2＋可能是硝酸还原酶的激活剂，体现了无机盐是某些复杂化合物的组成成分，A、B错误，D正确；Mn是植物必需的微量元素，C错误。
3．(2022·河北模拟)某研究小组将水稻幼苗随机分为甲、乙、丙三组，并利用蒸馏水、适宜浓度的培养液(含Mg2＋、NO等多种无机盐离子)进行了相关实验，如表所示。一段时间后，检测发现甲、丙两组幼苗的叶色出现黄化现象、乙组幼苗能正常生长。下列关于该实验的分析正确的是(　　)
甲 乙 丙
适量的蒸馏水 等量的培养液 等量的培养液
适宜光照 适宜光照 黑暗
其他条件适宜且相同
A.Mg2＋和NO是叶绿体色素的组成成分
B．水稻以协助扩散的方式吸收无机盐离子
C．光照为幼苗吸收无机盐的过程提供能量
D．植物的正常生长需要Mg2＋、NO等离子
解析：选D。叶绿体色素中的Mg2＋和NO是以化合态的形式存在的，并非以离子形式存在，A错误；水稻主要以主动运输的方式吸收无机盐离子，B错误；细胞呼吸为幼苗吸收无机盐的过程提供能量，C错误；叶绿素的成分含Mg2＋等，植物的正常生长需要Mg2＋和NO等离子，D正确。
4．(2022·唐山模拟)糖组是一个生物体或细胞中全部糖类的总和，包括简单的糖类和缀合的糖类。在糖缀合物(如糖蛋白和糖脂等)中的糖链部分有庞大的信息量。下列相关叙述正确的是(　　)
A．多糖必须水解成单糖才能被细胞吸收利用
B．糖类是大多数动物体干重中含量最多的化合物
C．纤维素是植物细胞的结构成分和供能物质
D．细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关，与糖链无关
解析：选A。多糖必须水解成单糖才能被细胞吸收利用，A正确；大多数动物体干重中含量最多的化合物是蛋白质，B错误；纤维素是植物细胞的结构成分，但不是供能物质，C错误；细胞识别与糖蛋白中的蛋白质有关，与糖链也有关，D错误。
5．(2022·广州模拟)左旋肉碱是人体脂肪代谢过程中的一种关键物质，能作为载体把脂肪酸从线粒体外运入线粒体内，使其氧化分解。下列叙述错误的是(　　)
A．脂肪是一种储能物质，比等质量的糖类储存的能量多
B．脂肪酸、糖类彻底氧化分解的产物不相同
C．长跑过程中，左旋肉碱和脂肪酸的结合速率可能加快
D．线粒体内膜折叠形成嵴有利于脂肪酸等氧化分解
解析：选B。脂肪是一种储能物质，含H多，比等质量的糖类储存的能量多，A正确；脂肪酸、糖类均由C、H、O三种元素构成，所以二者彻底氧化分解的产物都是CO2和H2O，B错误；长跑过程中人体需要大量能量，线粒体内的脂肪酸氧化分解速率加快，而左旋肉碱可作为载体来运输脂肪酸进入线粒体，所以可推测左旋肉碱和脂肪酸的结合速率可能加快，C正确；线粒体内膜向内腔折叠形成嵴，扩大了内膜的面积，为更多的酶提供了附着位点，有利于脂肪酸等氧化分解，D正确。
6．(2022·朝阳区模拟)图1表示油菜种子成熟过程中各种有机物的变化情况(1表示可溶性糖，2表示淀粉，3表示含氮化合物，4表示脂肪)。图2表示小麦种子成熟过程中蛋白质、葡萄糖、淀粉含量和淀粉磷酸酶(催化淀粉的生物合成)活性的变化。相关分析正确的是(　　)
图1　　　　　　　　图2
A．图1和图2中蛋白质含量的差异本质上是由生长环境中的光照和温度决定的
B．图2中曲线②代表淀粉含量变化，曲线①代表淀粉磷酸酶活性变化，随着淀粉的不断积累，酶活性逐渐降低
C．图1中曲线4呈上升趋势是由于可溶性糖除被氧化分解外，还有部分转化成脂肪，可用苏丹Ⅲ染液对种子脂肪进行检测
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C。图1和图2中蛋白质含量的差异本质上是由遗传物质决定的，A错误；根据图示分析可知，图2中曲线②代表的是淀粉的含量，曲线③代表的是淀粉磷酸酶的活性，B错误；根据图示分析可知，图1细胞中可溶性糖和淀粉的含量下降，蛋白质含量基本不变，脂肪含量升高，说明脂肪可由淀粉、可溶性糖转化而来，可用苏丹Ⅲ染液对种子脂肪进行检测，呈橘黄色，C正确；将成熟油菜种子磨成匀浆，匀浆中含有蛋白质，加入双缩脲试剂会出现紫色反应，D错误。
7．(多选)如图是人体内葡萄糖转化成脂肪的部分过程示意图。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．葡萄糖和脂肪的元素组成不相同
B．长期偏爱高糖膳食的人，图示过程会加强，从而导致体内脂肪积累
C．若物质X能与脂肪酸结合生成脂肪，则X代表甘油
D．糖类可以转化为脂肪，脂肪不能转化为糖类
解析：选AD。葡萄糖和脂肪的元素组成都是C、H、O，它们的元素组成相同，A错误；从图示过程可以看出，葡萄糖可以转化为脂肪，故长期摄入糖，图示过程会加强，从而导致体内脂肪积累，B正确；脂肪是由甘油和脂肪酸组成的，若物质X能与脂肪酸结合生成脂肪，则X代表甘油，C正确；糖类可以大量转化为脂肪，脂肪可以转化为糖类，但不能大量转化，D错误。
8．(2022·重庆八中期末)研究小组为探究大豆种子发芽过程中一些化合物含量的变化，得到了如图所示结果：
(1)大豆种子萌发过程中自由水与结合水的比值__________(填“增加”或“下降”)，细胞内水分的主要作用有__________________________(至少写出两点)。
(2)为了检测大豆籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，研究小组将双缩脲试剂A液和B液混合加入不同发芽阶段的大豆提取液中，并用60 ℃水浴加热，最后比较颜色变化。上述实验中存在两处错误操作，请找出并更正：________________________、__________________________。
(3)从实验结果来看，萌发过程中蛋白质含量增加，蛋白质合成的场所是__________________。总糖的含量随着萌发时间延长不断减少的原因是____________________。
解析：(1)大豆种子萌发过程中代谢旺盛，自由水与结合水的比值增加，细胞内水分的主要作用有：细胞内良好的溶剂，提供反应介质；运输物质；参与反应；维持细胞形态。(2)双缩脲试剂检测蛋白质，添加双缩脲试剂时是先加A液，再加B液，不应该混合使用，不需要60 ℃水浴加热。(3)蛋白质在核糖体上合成；萌发过程中种子细胞呼吸消耗糖分，使得总糖的含量随着萌发时间延长不断减少。
答案：(1)增加　细胞内良好的溶剂，提供反应介质；运输物质；参与反应；维持细胞形态　(2)双缩脲试剂使用时先加A液再加B液，不应该混合使用　检测蛋白质不需要60℃水浴加热　(3)核糖体　萌发过程中种子细胞呼吸消耗糖分
[能力提升]
9．(2022·河南洛阳模拟)随着新生儿疾病筛查工作的广泛开展，越来越多的苯丙酮尿症患者被早期确诊，并可及时对其进行低苯丙氨酸饮食治疗，严格限制高蛋白食物摄入。对患者在治疗过程中体内主要矿物元素的含量进行检测，结果报告如下，下列分析正确的是(　　)
组别 患者组 对照组
人数 42 42
锌(μmol/L) 70.58±1.53 78.61±0.90
铁(mmol/L) 7.38±1.20 7.75±0.95
钙(mmol/L) 1.68±0.17 1.72±0.17
镁(mmol/L) 1.65±0.17 1.48±0.20
铜(μmol/L) 21.77±3.97 20.04±5.29
A.这是对5种微量元素的检测
B．铁是构成血红蛋白的元素，缺铁会导致红细胞扭曲成镰刀状
C．患者组锌含量显著低于对照组，可能是饮食治疗导致锌摄入不足
D．外界环境变化和体内细胞代谢活动的进行，不会导致检测结果发生变化
解析：选C。钙、镁不是微量元素，是大量元素，A错误；铁是合成血红蛋白的主要元素，所以缺铁会导致贫血，而导致红细胞扭曲成镰刀状的原因是基因发生突变，蛋白质结构发生改变引起的，B错误；对患者进行低苯丙氨酸饮食治疗，严格限制高蛋白食物摄入，由表中数据可知，患者组锌含量显著低于对照组，可能是饮食治疗导致锌摄入不足，C正确；外界环境变化和体内细胞代谢活动的进行，会影响细胞对矿物元素的吸收，所以可能会导致检测结果发生变化，D错误。
10．(2022·湖北武汉模拟)抗性淀粉是指对小肠中的淀粉水解酶具有一定抵抗能力的淀粉。这种淀粉可在大肠中转化成对人体有益的短链脂肪酸。不考虑额外的化学修饰，下列叙述错误的是(　　)
A．抗性淀粉可被小肠直接吸收
B．抗性淀粉是以葡萄糖为单体的多聚体
C．抗性淀粉与普通淀粉在空间结构上存在差异
D．抗性淀粉与短链脂肪酸均仅由C、H、O组成
解析：选A。淀粉属于大分子物质，不能直接被小肠吸收，需要水解为单糖才能被细胞吸收利用，A错误；淀粉属于多糖，其基本单位是葡萄糖，B正确；分析题意可知，抗性淀粉是对淀粉水解酶具有一定抵抗能力的淀粉，抗性淀粉与普通淀粉在空间结构上存在差异，C正确；抗性淀粉属于多糖，其元素组成是C、H、O，这种淀粉可在大肠中转化成对人体有益的短链脂肪酸，据此推测抗性淀粉与短链脂肪酸均仅由C、H、O组成，D正确。
11．(多选)研究表明，长期大量施用铵态氮肥，会引发一系列的土壤环境问题。如一些植物的根系在吸收无机盐时，吸收的NH多于吸收的阴离子，为维持体内的电荷平衡，植物会通过根系释放H＋到土壤中，使土壤pH下降，导致土壤酸化。下列相关叙述正确的是(　　)
A．酸化土壤有利于农作物的生长和发育
B．农作物吸收的含氮物质可用于合成蛋白质、叶绿素、磷脂等物质
C．农田中农副产品被大量输出，因此需要长期施加氮肥
D．在减少铵态氮肥施用的同时，合理的轮作也可能改善土壤酸化
解析：选BCD。酸化的土壤会影响植物根细胞的代谢活动，不利于农作物的生长和发育，A错误；蛋白质、叶绿素和磷脂中含有N元素，农作物吸收的含氮物质可用于合成蛋白质、叶绿素和磷脂等物质，B正确；氮、磷、钾是农作物需要的数量最多的无机盐，农田中农副产品被大量输出，因此需要长期施加氮肥，C正确；在减少铵态氮肥施用的同时，合理的轮作可能对土壤酸化有一定的改善作用，D正确。
12．(2022·吉林长春市实验中学期中)脂质是细胞内重要的化合物，肝脏对生物体的脂质代谢具有重要调节作用。
(1)脂质中的____________是细胞膜的主要成分，________________是细胞内良好的储能物质。
(2)小鼠的生物钟基因R与脂肪代谢有关，其主要在肝脏细胞中周期性开启和关闭，R基因的作用机理如图1所示。
图1
夜间，R基因开启，将__________(填“促进”或“抑制”)小鼠肝脏脂肪的合成，脂肪的元素组成有______________________。
(3)为研究影响R基因表达的其他因素，研究者将生长状况一致的小鼠随机平均分为四组，分别进行如下处理，10周后进行相关检测，结果如图2所示。
图2
①由结果可知安静状态时，________________导致R蛋白表达量显著降低，脂肪合成增加。高脂饮食时，R基因表达量不同的原因包括______________________________及运动连续性。
②脂肪在肝脏细胞中堆积过多会引发脂肪肝，影响人体健康。结合本实验研究结果，提出预防脂肪肝的合理建议：_______________________________。
解析：(1)磷脂是构成细胞膜的主要成分，磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架；脂肪的生理作用是细胞内良好的储能物质。(2)据图分析：小鼠的生物钟基因R与脂肪代谢有关，R基因开启会抑制肝脏合成脂肪，其生物学意义是保证小鼠有足够能量供夜晚使用；脂肪的元素组成为C、H、O。(3)①由实验结果可知：安静状态时，高脂饮食导致R蛋白相对含量显著降低，脂肪合成增加；分析图示可知，高脂饮食时，是否运动、运动强度不同以及运动连续性不同将影响R蛋白相对含量不同。②由(2)分析可知，R基因开启，将抑制小鼠肝脏脂肪的合成，所以为预防脂肪肝，需要使R基因的表达水平较高，结合图示可知，低脂饮食或若高脂饮食进行高强度间歇运动都会使R基因的表达水平升高，从而抑制脂肪的合成。
答案：(1)磷脂　脂肪　(2)抑制　C、H、O　(3)①高脂饮食　是否运动、运动强度　②低脂饮食或若高脂饮食则需要进行高强度间歇运动