第2讲 细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物（解析版）
本节是人教版高中必修1《分子与细胞》第二章第一节“细胞中的元素和化合物”的内容。由于生物科学的许多问题都是在细胞层次上寻求解答的，要深入阐明细胞生命活动的规律，必须要了解生物大分子的结构和功能。要从系统的视角来认识细胞，首先要了解细胞这个系统的物质组成。因此，本章节内容是学习本模块其它章节的基础，也是学习高中生物课程其它模块的基础。教材从组成细胞中的最基本物质——元素，再深入到化合物，这样层层深入，也符合学生学习的认知过程。同时，也使学生在微观层面上了解生命的物质性和生物界的物质统一性，为后续学习进一步打下基础。教学重点难点一是阐明组成细胞的主要元素和化合物，二是解释.构成细胞的基本元素是碳，三是检测生物组织中的糖类、脂肪。通过比较，识记不同化合物的组成元素，联系生态系统的元素循环(物质循环)理解生物体与无机自然界元素组成的统一性和差异性。联系代谢、抗性和生产实际理解自由水和结合水的生理作用，通过实例识记无机盐的作用。牢记物质鉴定的试剂和显色反应，注意不同试剂的使用方法和不同物质鉴定的条件。
一、组成细胞的元素和化合物
1．种类
(1)按含量分：
①大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
②微量元素：生物生活必需但需要量却很少的元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。（新木桶碰铁锰）（谐音记忆法）
(2)作用：
①最基本元素：C。
②基本元素：C、H、O、N。
2．细胞中的元素种类关系
组成生物体的化学元素的种类大体相同，同一生物体内不同元素的含量也相差很大。
无论是大量元素还是微量元素，都是细胞中不可缺少的，其划分的依据是它们在细胞中的含量而非作用。
3．生物界与非生物界在元素种类和含量上的关系
4．几种重要化合物的组成元素
化合物 糖类 脂质 蛋白质 核酸 ATP 叶绿素 血红 蛋白
脂肪、固醇 磷脂
组成元素 C、H、O C、H、O C、H、O、N、P C、H、O、N(P、S 等) C、H、O、N、P C、H O、N、 P C、H、O、N、Mg C、H、O、N、 Fe
【特别提醒】
（1）无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用，如P是组成ATP、膜结构等的重要成分；Ca是组成骨骼、牙齿的成分；Mg是叶绿素的成分；Fe是血红蛋白的成分。
（2）细胞鲜重含量最多的元素是O。
（3）细胞干重含量最多的元素是C。
（4）误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要
大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。
（5）误以为细胞内含量最多的元素是C
活细胞内含量最多的元素是O而不是C，组成细胞干重最多的元素是C，活细胞中原子个数最多的元素是H。
5.组成细胞的化合物
(1)种类：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸。
(2)含量：
①鲜重含量最多的化合物：水。
②鲜重含量最多的有机物蛋白质。
③占细胞干重最多的化合物：蛋白质。
二、细胞中的无机物
1．细胞中的水
(1)存在形式：自由水和结合水。
(2)功能：
①结合水是细胞结构的重要组成成分。
②自由水是细胞内的良好溶剂；参与细胞内的许多生物化学反应；为细胞提供液体环境；运送营养物质和代谢废物。
（3）含量变化
①不同的生物体内水的含量差别很大
②同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同，幼儿期＞成年期，幼嫩部分＞老熟部分。
③同一生物不同器官水的含量不同。生物体的含水量与生物种类和生物的生长发育期有关。
2．细胞中的无机盐
(1)存在形式：主要以离子形式存在。
(2)功能：
①细胞的重要组成成分；
②维持细胞和生物体的生命活动；
③维持细胞内的酸碱平衡。
特别提醒：
①是细胞的结构成分（如下图）；②参与并维持生物体的代谢活动，如哺乳动物血液中钙盐含量过低就会出现抽搐；③维持生物体内的平衡：渗透压平衡（Na＋、Cl－维持细胞外液渗透压，K＋维持细胞内液渗透压），酸碱平衡（如人血浆中HCO3－、HPO42－等的调节）。
【特别提醒】
(1)自由水与结合水是可以相互转化。
(2)自由水与结合水比值与抗逆性的关系：
衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。癌细胞中代谢增强，水分含量增加。
(3)水与细胞代谢的关系：
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
【实验原理】
(1)糖类
(2)脂肪＋苏丹Ⅲ染液―→橘黄色
脂肪＋苏丹Ⅳ染液―→红色
(3)蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色
【实验步骤】
(1)还原糖的检测与观察：
制备组织样液
结论：组织样液与斐林试剂在加热的过程中生成砖红色沉淀，说明组织样液中有可溶性还原糖。
(2)脂肪的检测：
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
方法二：取材：花生种子(浸泡)，将子叶削成薄片。
制片
观察：先在低倍镜下寻找到已着色的颗粒再用高倍镜观察。
结论：圆形小颗粒呈橘黄色，说明有脂肪存在。
(3)蛋白质的检测：
选材与制备：鲜肝提取液或黄豆浆滤液。
结论：说明组织样液中存在蛋白质。
【特别提醒】
1．选材：三个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．脂肪的鉴定不一定都使用显微镜：若要观察被染色的种子细胞中脂肪颗粒，则使用显微镜，但若要通过溶液颜色变化，则不必使用显微镜。
3．双缩脲试剂与斐林试剂的比较
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方可使用，且现配现用 使用时先加A液，再加B液
反应条件 需水浴加热 不需加热
颜色 砖红色 紫色
浓度 乙液CuSO4溶液浓度为0.05 g/mL B液CuSO4溶液浓度为0.01 g/mL
相同点 都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL
1．（2017届高三11月第一次浙江省普通高校招生选考科目）下列关于脂质的叙述，错误的是（ ）
A． 胆固醇参与动物细胞膜的构成
B． 植物蜡可减少植物细胞水分的散失
C． 油脂中氧原子的相对含量高于葡萄糖
D．“检测生物组织中的油脂”实验中可用乙醇洗去多余的染料
【答案】C
【解析】A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，脂质包括磷脂和胆固醇，故A正确。B．植物角质层由表皮细胞合成,主要由角质和蜡质两类脂类物质组成。角质层作为覆盖在植物地上部分表面的保护层能降低植物表面的水分散失,帮助植物抵抗生物和非生物的伤害，故B正确。C．油脂相对于葡萄糖来讲，氧原子相对含量低于葡萄糖，而氢的含量更多，故C错误。D．将油脂染色的染色剂溶于脂肪和酒精，故可用乙醇洗去多余的染料，D正确
2．（2018年普通高等学校招生全国统一考试生物（北京卷））以下高中生物学实验中，操作不正确的是（ ）
A． 在制作果酒的实验中，将葡萄汁液装满整个发酵装置
B． 鉴定DNA时，将粗提产物与二苯胺混合后进行沸水浴
C． 用苏丹Ⅲ染液染色，观察花生子叶细胞中的脂肪滴（颗粒）
D． 用龙胆紫染液染色，观察洋葱根尖分生区细胞中的染色体
【答案】A
【解析】在制作果酒的实验中，葡萄汁液不能装满发酵装置，要留出1/3的空间，A错误；在DNA鉴定实验中，DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色，B正确；用苏丹Ⅲ染液可以把花生子叶细胞中的脂肪颗粒染成橘黄色，C正确；用龙胆紫染液能将细胞中的染色体染成深紫色，在洋葱根尖分生区细胞中能清晰地观察到，D正确，所以选A。
3．（山东省菏泽一中、单县一中2016-2017学年高二下学期期末考试生物试题）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
【答案】B
【解析】通常认为细胞膜丧失完整性，细胞即可被认为已经死亡。台盼蓝是检测细胞膜完整性最常用的生物染色试剂。健康的正常细胞能够排斥台盼蓝，而死亡的细胞，膜的完整性丧失，通透性增加，细胞可被台盼蓝染成蓝色，A正确；氨基酸不含肽键，而双缩脲试剂是用来检测蛋白质中的肽键，B错误；观察细胞分裂过程中的染色体，通常用醋酸洋红液或龙胆紫溶液或改良的苯酚品红溶液，C正确；斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液，可被葡萄糖在水浴加热下还原成砖红色，D正确。
4．（2015年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试生物（广东卷））关于人胰岛素的叙述，正确的是（ ）
①以碳链为基本骨架 ②与双缩脲试剂反应呈蓝色 ③促进肝糖原分解 ④由胰岛B细胞合成、分泌
A． ①③ B． ①④ C． ②③ D． ③④
【答案】B
【解析】①胰岛素是蛋白质，蛋白质是生物大分子，以碳链为基本骨架，①正确；②蛋白质可以与双缩脲试剂反应生成紫色，②错误；③胰岛素可以促进肝糖原合成，③错误；④胰岛素由胰岛B细胞合成和分泌，④正确。综上所述，B正确。
例1：（2018年普通高等学校招生全国统一考试生物（课标I卷））下列有关植物根系吸收利用营养物质元素的叙述，错误的是（ ）
A． 在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中N2和NO3-
B． 农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C． 土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D． 给玉米施肥过多，会因根系水分外流引起“烧苗”现象
【答案】A
【解析】植物根细胞从土壤中能吸收无机盐，但无机盐需以离子形成存在，所以N2不能直接吸收利用，A错误；根细胞吸收矿质元素的方式是主动运输，主动运输需要消耗能量，农田适时松土能促进根系的有氧呼吸，为根细胞吸收矿质元素提供更多的能量，因此农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收，B正确；土壤中微生物可以分解植物秸秆中的有机物，产生无机盐离子，从而可以被根系吸收，C正确；给玉米施肥过多时，会使土壤溶液浓度过高，大于根系细胞溶液的浓度，植物细胞失水，导致植物因失水而萎蔫，引起“烧苗”现象，D正确。
变式训练1：（2018年普通高等学校招生全国统一考试生物（全国II卷带解析））下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是（ ）
A． 浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原
B． 肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C． 蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输
D． 细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
【答案】C
【解析】抗原能和特异性抗体相结合，病毒、细菌等病原体表面的蛋白质等物质，都可以作为引起免疫反应的抗原，可见，浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原，A正确；肌肉细胞中的某些蛋白质（如肌动蛋白等）参与肌肉收缩的过程，B正确；蛋白质结合Fe2＋形成的血红蛋白参与O2的运输，C错误；染色体是细胞核的结构之一，染色体主要由DNA和蛋白质组成，D正确。
例2：（浙江省名校协作体2018-2019学年高二第一学期模拟考试生物试题）无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分，具体表现在（ ）
A． 维持血浆的正常浓度 B． 维持血浆的酸碱平衡
C． 维持神经肌肉的兴奋性 D． Mg2+是叶绿素的必需成分
【答案】D
【解析】无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分，如Mg2+是叶绿素的必需成分，Fe2+是血红蛋白的组成成分，I-是甲状腺激素的组成成分等。
维持血浆的正常浓度的无机盐主要不是以化合物的形式存在，A错误；维持血浆的酸碱平衡的无机盐也主要是一些离子形式存在，如HCO3-、HPO32-等，B错误；维持神经肌肉的兴奋性主要也是一些离子如K+、Na+等，C错误；Mg2+是叶绿素的必需成分和Fe2+是血红蛋白的组成成分，都体现了无机盐参与组成复杂化合物，D正确。
变式训练2：（云南省玉溪市一中2019届高三上学期第二次调研考试生物试题 ）下列有关组成细胞的元素和化合物的叙述，正确的是
A． 寒冬来临，植物细胞中的结合水含量下降
B． C、H、O、N是组成生物体内酶所必需的元素
C． 组成细胞的化合物都能被相应的酶水解
D． 氮是构成脱氧核糖和核糖核酸必不可少的元素
【答案】B
【解析】1、自由水和结合水可相互转化：代谢旺盛时自由水含量增多，反之，含量减少。
2、酶的化学本质是蛋白质或RNA。组成蛋白质的元素主要有C、H、O、N，少部分蛋白质的组成元素还有S、Fe。组成RNA的元素有C、H、O、N、P。
寒冬来临，植物细胞的代谢活动减弱，植物细胞中的结合水含量升高，A错误；酶的化学本质是蛋白质或RNA，蛋白质和RNA的组成元素均有C、H、O、N，B正确；并不是所有组成细胞的化合物都能被相应的酶水解，例如葡萄糖、水、甘油等，C错误；核糖核酸的组成元素为C、H、O、N，脱氧核糖属于糖类，组成元素有C、H、O。因此，脱氧核糖不含有N元素，D错误。故选B。
例3：（青海省西宁市第四高级中学2019届高三上学期第一次模拟考试理综生物试题）下列有关生物体组成元素和化合物的叙述，正确的是
A． Mg元素缺乏会造成人体血液中血红蛋白含量不足，从而影响体内氧气供应
B． 一个RNA分子水解后能得到4种脱氧核苷酸
C． 蛋白质和DNA分子的多样性都与它们的空间结构密切相关
D． 淀粉、糖原、纤维素和麦芽糖彻底水解后，得到的产物是相同的
【答案】D
【解析】镁元素是构成叶绿素的重要元素，铁元素是构成血红蛋白的重要元素；RNA的基本单位是核糖核苷酸，DNA的基本单位是脱氧核苷酸；一个RNA分子水解后能得到4种核糖核苷酸，B错误； 蛋白质分子的多样性与氨基酸的数量、种类、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关，DNA分子的多样性与脱氧核苷酸的排列顺序有关；葡萄糖是糖类的基本单位，多糖和二糖中的蔗糖的组成成分中都只有葡萄糖。
Fe2+是构成血红蛋白的重要元素，因此铁元素缺乏会造成人体血液中血红蛋白含量不足，从而影响体内氧气供应，A错误；一个RNA分子水解后能得到4种核糖核苷酸，B错误；不同的DNA分子都具有独特的双螺旋结构，因此DNA分子的多样性与其空间结构无关，C错误；淀粉、糖原、纤维素和麦芽糖彻底水解后，得到的产物都只有葡萄糖，D正确。
变式训练3．（江苏省无锡市2017-2018学年高二第二次学业水平模拟测试生物试题）无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列无机盐中，缺乏后会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降的是( )
A． Fe2＋ B． Mg2＋ C． Ca2＋ D． Cu2＋
【答案】A
【解析】哺乳动物血液中的红细胞具有运输O2的能力，Fe2＋是合成红细胞中血红蛋白的必需元素。答案选A。
1．（河南省天一大联考2017—2018学年高二年级阶段性测试（四）生物试卷）下列有关细胞中的元素和化合物的说法，正确的是（ ）
A． 盐析会改变蛋白质的空间结构，使其成为白色絮状物
B． 油料作物种子成熟过程中，糖类不断转化成脂肪导致脂肪含量增加
C． 叶肉细胞吸收的氮元素可用于合成核苷酸、蛋白质、磷脂和淀粉
D． 干旱环境生长的仙人掌细胞中结合水的含量多于自由水
【答案】B
【解析】盐析是指在蛋白质水溶液中加入中性盐，随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀出来的现象，蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被改变，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，这种现象称为蛋白质变性，盐析是可逆的，变性是不可逆的。油料种子成熟过程中，糖类会转化成脂肪；淀粉是糖类，不含N元素；仙人掌由于生活在干旱的环境中，细胞内的结合水含量较其他植物而言相对含量较高，但细胞中绝大部分水以自由水形式存在的。
2．（黑龙江省2018年高考模拟精编大考卷（八）生物试题）下列关于生物体内水和无机盐的叙述，错误的是（ ）
A． 自由水与结合水的比值低时代谢旺盛
B． 自由水既是细胞的良好溶剂，又是生物体内物质运输的主要介质
C． 无机盐对于维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用
D． 氨基酸形成多肽时，生成的水中的氢来自氨基和羧基
【答案】A
【解析】自由水：（占大多数）以游离形式存在，可以自由流动；生理功能：①良好的溶剂；②运送营养物质和代谢的废物；③参与许多化学反应，如绿色植物进行光合作用的原料；④为细胞提供液体环境。无机盐主要以离子的形式存在，其生理作用有：①细胞中某些复杂化合物的重要组成成分；如Fe2+是血红蛋白的主要成分；Mg2+是叶绿素的必要成分。②维持细胞的生命活动，如Ca可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。③维持细胞的酸碱平衡和细胞的形态。
3．（浙江省温州市十五校2017—2018学年第二学期高二生物试题）下列化合物构成元素种类一般最少的是（ ）
A． 磷脂 B． 血红蛋白 C． 叶绿素 D． 胡萝卜素
【答案】D
【解析】磷脂由C、H、O、N、P五种元素组成；组成血红蛋白的元素是C、H、O、N、Fe；叶绿素的组成元素有C、H、O、N、Mg；胡萝卜素的元素是C、H。综上所述，A、B、C均错误，D正确。
4．（贵州省思南中学2018-2019学年高一上学期第一次月考生物试题）下图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化，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发生改变
C． 种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反
D． 种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少
【答案】D
【解析】水是活细胞中含量最多的化合物，细胞的一切生命活动离不开水，一般来说细胞代谢旺盛的细胞含水量多，老熟的器官比幼嫩的器官含水量多；细胞内的水的存在形式是自由水与结合水，自由水与结合水在一定的条件下可以相互转化。分析题图可知，小麦种子成熟过程中干物质含量逐渐升高，水分的相对含量逐渐下降。
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小；B正确；种子成熟期间干物质相对含量升高，水分的相对含量下降，种子萌发时干物质的相对含量降低，水的相对含量下降，C正确；种子中水分减小的主要原因是生物体自身的调节，不是植物吸收的水分减少，D错误，故选D。
5．（2018届高三理综高考压轴冲刺卷二生物试题）下列有关细胞及其物质组成的叙述，正确的是（ ）
A． 细胞中的水大多以结合水形式存在，其含量影响细胞代谢
B． 构成生物膜的磷脂分子中既有亲水基团又有疏水基团
C． 卵细胞的体积较大，它与周围环境进行物质交换的效率较高
D． 细胞在发生分化和癌变后，其细胞膜的成分不会发生改变
【答案】B
【解析】细胞内的水的存在形式有自由水和结合水，主要的存在形式是自由水，自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛；磷脂分子的结构特点是具有亲水的头部和疏水的尾部；细胞体积越大，相对表面积越小，和周围环境进行物质交换的效率越低；癌细胞的主要特征：（1）无限增殖；（2）细胞形态结构发生显著变化；（3）细胞表面发生变化。
6．（安徽省示范高中培优联盟2017-2018学年高一下学期春季联赛生物试题）如图所示为刚收获的小麦种子所做的不同处理方式，下列说法最可能正确的是（ ）
A． ②在适宜条件下很难萌发成幼苗 B． ③在生物体内均以离子形式存在
C． ③与①的质量比是1?1.5% D． ④是细胞结构的重要组成成分
【答案】A
【解析】分析题干的信息：刚收获的种子含量最多的化合物是水；种子在晒干过程中，主要失去的是自由水（有活性，能进行呼吸作用等），干种子在烘烤过程中，主要失去的是结合水（失去生命活性）；烘干的种子燃烧后，残留的主要是无机盐，碳元素在燃烧的过程中主要随二氧化碳而散失。
干种子在烘烤过程中，主要失去的是结合水，会导致种子死亡，②是失去结合水后的种子，在适宜条件下很难萌发成幼苗，A正确；无机盐大多数以离子（可离解的化合物）形式存在，少数以稳定化合物（不可离解的化合物）形式存在，如碳酸钙，B错误；丙（无机盐）与刚收获的种子（种子的鲜重）的质量之比大约是1%～1.5%，而①是失去自由水后的种子（干重），故丙与①的比值大于1%～1.5%，C错误；④是自由水，⑤是结合水，⑤是细胞结构重要组成成分，D错误。
7．（河北省武邑中学2018届高三下学期第六次模拟考试生物试题）下列有关生命活动中，细胞内物质含量或比值的关系，正确的是（ ）
A． 人体细胞内02/C02的比值，线粒体内比细胞质基质高
B． 细胞内结合水/自由水的比值，种子萌发时比休眠时高
C． 神经纤维膜内K+/Na+的比值，动作电位时比静息电位时高
D． 适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供应C02后比停止前的高
【答案】D
【解析】O2、CO2的运输方式是自由扩散，O2在细胞内的运输方向是细胞质基质→线粒体，CO2的运输方向是线粒体→细胞质基质。细胞内的水以自由水和结合水的形式存在，自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，比值越低，细胞代谢活动越弱。静息电位的产生和维持是由于钾离子外流引起，动作电位的产生和维持是钠离子内流引起。停止CO2供应，CO2固定消耗的五碳化合物（C5）减少，形成的三碳化合物（C3）减少，而C3还原进行的消耗C3不变，形成的C5不变，因此C3减少，C5增加，C5/C3的比值升高。
线粒体中产生CO2，消耗O2，所以线粒体中CO2浓度大于细胞质基质，而O2浓度低于细胞质基质，因此线粒体内O2/CO2的比值比细胞质基质低，A错误；种子萌发时比休眠时代谢活动增强，结合水与自由水比值更低，B错误；产生动作电位时，钠离子内流，因此神经纤维膜内K+/Na+的比值降低，C错误；适宜条件下光合作用过程中，停止供应CO2后，三碳化合物减少，五碳化合物增加，故C5/C3的比值升高，D正确。
8．（山东省威海市2018年高考模拟考试理综生物试题）大麦种子吸水萌发时，淀粉大量水解，新的蛋白质和RNA分别在吸水后15～20min和12h开始合成。水解淀粉的淀粉酶一部分来自种子中原有酶的活化，还有一部分来自新合成的蛋白质。下列叙述错误的是（ ）
A． 萌发种子中自由水与结合水的比值高于干燥种子
B． 淀粉酶水解淀粉的产物经斐林试剂检测后不会产生砖红色沉淀
C． 有些酶和RNA可以在干种子中长期保存
D． 用赤霉素处理大麦种子可以使其无需发芽就产生新的淀粉酶
【答案】B
【解析】A．萌发种子的新陈代谢旺盛，自由水与结合水的比值高于干燥种子，A正确；
B．淀粉经淀粉酶水解成麦芽糖，具有还原性，用斐林试剂检测会产生砖红色沉淀，B错误；
C．由题意可知，在新的蛋白质和RNA合成前，种子中已有淀粉酶和合成酶所需的RNA，C正确； D．启动α—淀粉酶合成的化学信使是赤霉素，因此用赤霉素处理大麦种子可以使其无需发芽就产生新的淀粉酶，D正确
9．（江苏省盐城市2018届高三下学期第三次模拟考试生物试题）下列有关生物体内组成成分的叙述，错误的是( )
A． 脂肪、糖原和淀粉都是储能物质
B． 胰岛素与血红蛋白的组成元素不完全相同
C． 无机盐与神经元产生兴奋有关，与传导兴奋无关
D． 水既是细胞代谢所需的原料，也是细胞代谢的产物
【答案】C
【解析】脂肪是良好的储能物质，动植物细胞中均有，糖原是动物细胞中的储能物质，淀粉是植物细胞中的储能物质，A正确。胰岛素与血红蛋白均属于蛋白质，均含有C、H、O、N，但血红蛋白中含有Fe元素，而胰岛素中没有，因此两者的组成元素不完全相同，B正确。无机盐如Na+和K+，与神经元接受刺激产生兴奋有关，与传导兴奋也有关，C错误。水既是细胞代谢所需的原料，同时也是细胞代谢的产物，例如水是有氧呼吸的原料，也是有氧呼吸的产物，D正确。
10．（四川省乐山四校2017-2018学年高二第二学期半期联考生物试题）实验 1：用任氏液(含少量 Ca2+)灌注离体蛙心，发现蛙心可持续跳动数小时；实验 2：用不含 Ca2+的任氏液灌注离体蛙心，发现蛙心会很快停止跳动。这两个实验的结果表明 Ca2+（ ）
A． Ca2+进入心肌细胞的方式是主动运输 B． 对维持生命活动有重要作用
C． 对维持蛙心形态有重要作用 D． 为蛙心的跳动直接提供能量
【答案】B
【解析】已知用任氏液(含少量 Ca2+)灌注离体蛙心，发现蛙心可持续跳动数小时；用不含 Ca2+的任氏液灌注离体蛙心，发现蛙心会很快停止跳动。这两个实验的结果说明Ca2+对于维持离体的蛙的心脏跳动（生命活动）具有重要作用，表明Ca2+对于维持生物体的生命活动具有重要作用，故B项正确，A、C、D项错误。
11．（河南省安阳市2018届高三第三次模拟考试理科综合生物试题）下列有关酶和ATP与细胞代谢的叙述，正确的是（ ）
A． 酶和激素都须与相应物质结合后才能发挥作用，作用前后自身不变
B． 适当降低氧气浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
C． 在安静状态下，肌细胞中可以储存大量的ATP以供运动时需要
D． 种子萌发过程中，自由水/结合水的值会减小，细胞代谢旺盛
【答案】B
【解析】酶和激素都须与相应受体结合后才能发挥作用，酶作用前后保持不变，激素作用后会被灭活，A错误。氧气浓度会影响有氧呼吸，适当降低氧气浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗，B正确。ATP在生物体内含量很少，在安静状态下，由于耗能少，所以ATP与ADP之间的转化较慢，C错误。种子萌发过程中，自由水/结合水的值会增大，细胞代谢旺盛，D错误。
12．（全国普通高校招生统一考试模拟试卷2018仿真模拟卷(二)理科综合生物试题）下列关于人体内某些物质的叙述，正确的是（ ）
A． RNA是由多个脱氧核苷酸形成的多聚体
B． 食物中的蔗糖可被小肠上皮细胞直接吸收
C． 无机盐离子含量过低可导致人体酸碱平衡紊乱
D． 蛋白质结构的多样性只与氨基酸的种类和数量有关
【答案】C
【解析】RNA是由多个核糖核苷酸形成的多聚体，A错误。蔗糖不能被小肠上皮细胞直接吸收，需要消化成单糖才能被吸收，B错误。无机盐离子对维持血浆的酸碱平衡有重要作用?，含量过低可导致人体酸碱平衡紊乱，C正确。蛋白质结构的多样性与氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关，D错误。
13．（湖南省长郡中学2018届高三下学期第一次模拟考试理科综合生物试题）下列有关细胞的分子组成的叙述，正确的是（ ）
A． 脂肪、糖原、淀粉、纤维素等是细胞内重要的储能物质
B． 细胞膜的主要成分是蛋白质、磷脂，此外，还有少量糖类
C． 休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更小
D． 血钙过高引起抽搐，说明无机盐有维持机体正常的生命活动的作用
【答案】B
【解析】脂肪是细胞内良好的储能物质，糖原是动物细胞中储能物质，淀粉是植物细胞中储能物质，纤维素是构成植物细胞的细胞壁的主要成分，A错误；细胞膜的主要成分是蛋白质、磷脂，此外，还有少量糖类，B正确；休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更大，C错误；血钙过低引起抽搐，说明无机盐有维持机体正常生命活动的作用，D错误。
14．（普通高等学校2018年招生全国统一考试冲刺预测?全国卷理科综合（五）生物试题）研究发现鳕鱼、美洲拟鲽等海水硬骨鱼能在结冰的海水中生活，这与其体内电解质的含量(主要是无机盐离子)以及抗冻蛋白(AFP)有关，回答下列问题：
（1）鳕鱼可通过增加体内电解质含量来提高血液_______，使其冰点下降，保障了其正常的生命活动，这说明无机盐具有___________的功能。
（2）研究发现，温度能影响美洲拟鲽AFP基因的转录水平，请你设计实验：探究温度与AFP基因转录水平的关系。要求写出实验设计思路、预期结果和结论______________________。
【答案】 渗透压维持正常的生命活动实验思路：①取生长状态及大小相似的美洲拟鲽若干条，均分成两组（若干组），分别放入相对低温和相对高温C或一系列温度梯度）模拟海水中培养一段时间；②测量并记录各组美洲拟鲽体内AFP基因转录出的mRNA量，进行对比。
预测结果和结论：若相对低温美洲拟鲽体内AFP基因的mRNA数量更多，则说明低温能促进AFP基因的转录，反之，高温促进AFP基因的转录。
【解析】
细胞内的无机盐主要存在形式是离子，有些无机盐是某些复杂化合物的组成成分，许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用，有些无机盐参与维持酸碱平衡和渗透压。
【详解】
（1）渗透压是溶质微粒对水的吸引力，溶质微粒越多，渗透压越大，鳕鱼可通过增加体内电解质含量提高渗透压，冰点下降，保障机体生命活动的正常进行，体现了无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用。
（2）由题意知，该实验的目的是探究温度与AFP基因转录水平的关系，实验的自变量是温度，因变量是AFP转录细胞的mRNA的含量，美洲拟鲽的生理状态、培养条件和时间是无关变量，无关变量应该保持一致且适宜，按照实验设计的对照原则、单一变量原则和平行重复原则，实验的思路如下：①取生长状态及大小相似的美洲拟鲽若干条，均分成两组，分别放入相对低温和相对高温（或一系列温度梯度）模拟海水中培养一段时间；②测量并记录各组美洲拟鲽体内AFP基因转录出的mRNA量，进行对比。预测结果和结论：若相对低温美洲拟鲽体内AFP基因的mRNA数量更多，则说明低温能促进AFP基因的转录，反之，高温促进AFP基因的转录。
15．（北京市海淀区2018届高三理综模拟测试卷八生物试题）下图是种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势。据图回答下列问题：
（1）植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的 水主要以________的形式存在。
（2）从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的________、________从细胞外进入细胞内。
（3）萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成________，通过呼吸作用为种子萌发提供能量。若测得阶段Ⅱ种子吸收O2与放出CO2的体积比为1:3，则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为________。与阶段Ⅱ相比，阶段Ⅲ有氧呼吸速率明显加强的原因是_______________。
（4）小麦、玉米在即将成熟时，如果经历持续一段时间的干热之后又遇大雨天气，种子就容易在穗上发芽。此现象与________在高温条件下容易降解有关。
【答案】结合水磷脂双分子层载体（水通道）葡萄糖6：1胚根突破种皮，氧气供应增多脱落酸
【解析】细胞内水的存在形式分为自由水和结合水，结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水是良好的溶剂，是许多化学反应的介质，自由水还参与细胞内的许多化学反应，自由水自由移动对运输营养物质和代谢废物具有重要作用；自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛，反之亦然。种子萌发前，风干的种子自由水含量少，代谢弱，同时种子内脱落酸含量较高而抑制种子萌发；当干种子不断吸水到一定程度，种子中胚细胞代谢增强，开始萌发；尤其是种子的胚根突破后，吸水能力增强，供氧更充足，种子有氧呼吸加强，代谢进一步变得旺盛。
【详解】
（1）风干种子细胞中自由水含量较少，主要以结合水的形式存在。
（2）细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，故从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的磷脂双分子层、水通道从细胞外进入细胞内。
（3）萌发过程中胚乳组织中的淀粉被彻底水解成葡萄糖，通过呼吸作用为种子萌发提供能量。设阶段Ⅱ种子无氧呼吸消耗的葡萄糖为x，有氧呼吸消耗的葡萄糖为y。由题意“种子吸收O2与放出CO2的体积比为1:3”，结合有氧呼吸和无氧呼吸总反应式可得：6y:(6y+2x)=1:3，计算得出x:y=6:1，即此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为6:1。与阶段Ⅱ相比，由于阶段Ⅲ时，胚根突破种皮，氧气供应增多，所以阶段Ⅲ的有氧呼吸速率明显加强。
（4）小麦、玉米在即将成熟时，种子内脱落酸产生较多，如果此时经历持续一段时间的干热之后又遇大雨天气，脱落酸就容易降解，种子失去脱落酸的抑制，就容易在穗上发芽。
16．（陕西省西安市长安区第五中学2018届高三上学期第二次模拟考试生物试题）华北某地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺Zn引起的，有人认为是土壤中缺Mg引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，证实上面的猜测哪个正确。
（1）材料用具：三十株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
（2）实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状。根据全素培养液和相应缺Zn、缺Mg的培养液对苹果生长发育影响的比较，判断小叶病的病因。
（3）方法步骤：
①首先配制全素培养液和相应的缺Zn培养液和_________培养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。
②将三株长势相同的幼苗分别培养在上述三种培养液中。
③放在适宜的条件下培养一段时间，观察苹果幼苗的生长发育状况。
（4）结果预测和分析：
①____________缸内的苹果幼苗正常生长。
②若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸中的没有，则说明苹果小叶病是缺____________引起的；
若C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有，则说明苹果小叶病是由缺____________引起的；
若B、C两缸内的幼苗都表现为小叶病，则说明苹果小叶病是由缺____________引起的；
若B、C两缸都不表现为小叶病，则说明苹果小叶病____________。
（5）若实验证明苹果小叶病是由于缺Zn引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是：____________________。增加故障后的实验结果是______________________________。
【答案】 缺Mg A Zn Mg Zn或Mg 与缺Zn和缺Mg都无关 在缺Zn的完佘培养液B中加入一定量的含Zn的无机盐 一段时间后小叶病消失，幼苗恢复正常生长
【解析】分析题干信息可知，该实验为探究性实验，实验的自变量是培养液中矿质元素的不同，因变量是苹果幼苗生长发育状况。设计实验时，利用全素培养液作为对照，设置缺锌和缺镁的培养液为实验组，其他培养条件都相同，通过比较苹果幼苗的生长发育状况即可得出结论；探究实验的结果和结论是开放的，要根据所学习的理论知识正确预测所有可能的实验结果并得出相应的实验结论。
(3)该实验的自变量是营养液的种类，因为探究的是苹果小叶病是土壤中缺锌引起的还是土壤中缺镁引起的，因此实验组的培养液是缺镁培养液、缺锌培养液，对照实验的营养液是全素营养液。
(4) 结果预测和分析：
①A缸中是全素营养液，正常生长；
②如果是小叶病是由缺锌引起的，则B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有；如果是由缺镁引起的，则C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有，B、C两缸内的幼苗都表现为小叶病，则说明小叶病与与缺锌和缺镁都有关；如果B、C两缸内幼苗都不表现为小叶病,则说苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关。
(5)若实验证明苹果小叶病是由缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是在缺锌的完全培养液B中加入一定量的含锌的无机盐，观察缺素症状是否消失；如果一段时间后小叶病消失，幼苗恢复正常生长，说明苹果小叶病是由缺锌引起的。
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第2讲 细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物（解析版）
本节是人教版高中必修1《分子与细胞》第二章第一节“细胞中的元素和化合物”的内容。由于生物科学的许多问题都是在细胞层次上寻求解答的，要深入阐明细胞生命活动的规律，必须要了解生物大分子的结构和功能。要从系统的视角来认识细胞，首先要了解细胞这个系统的物质组成。因此，本章节内容是学习本模块其它章节的基础，也是学习高中生物课程其它模块的基础。教材从组成细胞中的最基本物质——元素，再深入到化合物，这样层层深入，也符合学生学习的认知过程。同时，也使学生在微观层面上了解生命的物质性和生物界的物质统一性，为后续学习进一步打下基础。教学重点难点一是阐明组成细胞的主要元素和化合物，二是解释.构成细胞的基本元素是碳，三是检测生物组织中的糖类、脂肪。通过比较，识记不同化合物的组成元素，联系生态系统的元素循环(物质循环)理解生物体与无机自然界元素组成的统一性和差异性。联系代谢、抗性和生产实际理解自由水和结合水的生理作用，通过实例识记无机盐的作用。牢记物质鉴定的试剂和显色反应，注意不同试剂的使用方法和不同物质鉴定的条件。
一、组成细胞的元素和化合物
1．种类
(1)按含量分：
①大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
②微量元素：生物生活必需但需要量却很少的元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。（新木桶碰铁锰）（谐音记忆法）
(2)作用：
①最基本元素：C。
②基本元素：C、H、O、N。
2．细胞中的元素种类关系
组成生物体的化学元素的种类大体相同，同一生物体内不同元素的含量也相差很大。
无论是大量元素还是微量元素，都是细胞中不可缺少的，其划分的依据是它们在细胞中的含量而非作用。
3．生物界与非生物界在元素种类和含量上的关系
4．几种重要化合物的组成元素
化合物 糖类 脂质 蛋白质 核酸 ATP 叶绿素 血红 蛋白
脂肪、固醇 磷脂
组成元素 C、H、O C、H、O C、H、O、N、P C、H、O、N(P、S 等) C、H、O、N、P C、H O、N、 P C、H、O、N、Mg C、H、O、N、 Fe
【特别提醒】
（1）无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用，如P是组成ATP、膜结构等的重要成分；Ca是组成骨骼、牙齿的成分；Mg是叶绿素的成分；Fe是血红蛋白的成分。
（2）细胞鲜重含量最多的元素是O。
（3）细胞干重含量最多的元素是C。
（4）误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要
大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。
（5）误以为细胞内含量最多的元素是C
活细胞内含量最多的元素是O而不是C，组成细胞干重最多的元素是C，活细胞中原子个数最多的元素是H。
5.组成细胞的化合物
(1)种类：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸。
(2)含量：
①鲜重含量最多的化合物：水。
②鲜重含量最多的有机物蛋白质。
③占细胞干重最多的化合物：蛋白质。
二、细胞中的无机物
1．细胞中的水
(1)存在形式：自由水和结合水。
(2)功能：
①结合水是细胞结构的重要组成成分。
②自由水是细胞内的良好溶剂；参与细胞内的许多生物化学反应；为细胞提供液体环境；运送营养物质和代谢废物。
（3）含量变化
①不同的生物体内水的含量差别很大
②同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同，幼儿期＞成年期，幼嫩部分＞老熟部分。
③同一生物不同器官水的含量不同。生物体的含水量与生物种类和生物的生长发育期有关。
2．细胞中的无机盐
(1)存在形式：主要以离子形式存在。
(2)功能：
①细胞的重要组成成分；
②维持细胞和生物体的生命活动；
③维持细胞内的酸碱平衡。
特别提醒：
①是细胞的结构成分（如下图）；②参与并维持生物体的代谢活动，如哺乳动物血液中钙盐含量过低就会出现抽搐；③维持生物体内的平衡：渗透压平衡（Na＋、Cl－维持细胞外液渗透压，K＋维持细胞内液渗透压），酸碱平衡（如人血浆中HCO3－、HPO42－等的调节）。
【特别提醒】
(1)自由水与结合水是可以相互转化。
(2)自由水与结合水比值与抗逆性的关系：
衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。癌细胞中代谢增强，水分含量增加。
(3)水与细胞代谢的关系：
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
【实验原理】
(1)糖类
(2)脂肪＋苏丹Ⅲ染液―→橘黄色
脂肪＋苏丹Ⅳ染液―→红色
(3)蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色
【实验步骤】
(1)还原糖的检测与观察：
制备组织样液
结论：组织样液与斐林试剂在加热的过程中生成砖红色沉淀，说明组织样液中有可溶性还原糖。
(2)脂肪的检测：
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
方法二：取材：花生种子(浸泡)，将子叶削成薄片。
制片
观察：先在低倍镜下寻找到已着色的颗粒再用高倍镜观察。
结论：圆形小颗粒呈橘黄色，说明有脂肪存在。
(3)蛋白质的检测：
选材与制备：鲜肝提取液或黄豆浆滤液。
结论：说明组织样液中存在蛋白质。
【特别提醒】
1．选材：三个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．脂肪的鉴定不一定都使用显微镜：若要观察被染色的种子细胞中脂肪颗粒，则使用显微镜，但若要通过溶液颜色变化，则不必使用显微镜。
3．双缩脲试剂与斐林试剂的比较
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方可使用，且现配现用 使用时先加A液，再加B液
反应条件 需水浴加热 不需加热
颜色 砖红色 紫色
浓度 乙液CuSO4溶液浓度为0.05 g/mL B液CuSO4溶液浓度为0.01 g/mL
相同点 都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL
1．（2017届高三11月第一次浙江省普通高校招生选考科目）下列关于脂质的叙述，错误的是（ ）
A． 胆固醇参与动物细胞膜的构成
B． 植物蜡可减少植物细胞水分的散失
C． 油脂中氧原子的相对含量高于葡萄糖
D．“检测生物组织中的油脂”实验中可用乙醇洗去多余的染料
【答案】C
【解析】A．细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，脂质包括磷脂和胆固醇，故A正确。B．植物角质层由表皮细胞合成,主要由角质和蜡质两类脂类物质组成。角质层作为覆盖在植物地上部分表面的保护层能降低植物表面的水分散失,帮助植物抵抗生物和非生物的伤害，故B正确。C．油脂相对于葡萄糖来讲，氧原子相对含量低于葡萄糖，而氢的含量更多，故C错误。D．将油脂染色的染色剂溶于脂肪和酒精，故可用乙醇洗去多余的染料，D正确
2．（2018年普通高等学校招生全国统一考试生物（北京卷））以下高中生物学实验中，操作不正确的是（ ）
A． 在制作果酒的实验中，将葡萄汁液装满整个发酵装置
B． 鉴定DNA时，将粗提产物与二苯胺混合后进行沸水浴
C． 用苏丹Ⅲ染液染色，观察花生子叶细胞中的脂肪滴（颗粒）
D． 用龙胆紫染液染色，观察洋葱根尖分生区细胞中的染色体
【答案】A
【解析】在制作果酒的实验中，葡萄汁液不能装满发酵装置，要留出1/3的空间，A错误；在DNA鉴定实验中，DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色，B正确；用苏丹Ⅲ染液可以把花生子叶细胞中的脂肪颗粒染成橘黄色，C正确；用龙胆紫染液能将细胞中的染色体染成深紫色，在洋葱根尖分生区细胞中能清晰地观察到，D正确，所以选A。
3．（山东省菏泽一中、单县一中2016-2017学年高二下学期期末考试生物试题）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
【答案】B
【解析】通常认为细胞膜丧失完整性，细胞即可被认为已经死亡。台盼蓝是检测细胞膜完整性最常用的生物染色试剂。健康的正常细胞能够排斥台盼蓝，而死亡的细胞，膜的完整性丧失，通透性增加，细胞可被台盼蓝染成蓝色，A正确；氨基酸不含肽键，而双缩脲试剂是用来检测蛋白质中的肽键，B错误；观察细胞分裂过程中的染色体，通常用醋酸洋红液或龙胆紫溶液或改良的苯酚品红溶液，C正确；斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液，可被葡萄糖在水浴加热下还原成砖红色，D正确。
4．（2015年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试生物（广东卷））关于人胰岛素的叙述，正确的是（ ）
①以碳链为基本骨架 ②与双缩脲试剂反应呈蓝色 ③促进肝糖原分解 ④由胰岛B细胞合成、分泌
A． ①③ B． ①④ C． ②③ D． ③④
【答案】B
【解析】①胰岛素是蛋白质，蛋白质是生物大分子，以碳链为基本骨架，①正确；②蛋白质可以与双缩脲试剂反应生成紫色，②错误；③胰岛素可以促进肝糖原合成，③错误；④胰岛素由胰岛B细胞合成和分泌，④正确。综上所述，B正确。
例1：（2018年普通高等学校招生全国统一考试生物（课标I卷））下列有关植物根系吸收利用营养物质元素的叙述，错误的是（ ）
A． 在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中N2和NO3-
B． 农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收
C． 土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收
D． 给玉米施肥过多，会因根系水分外流引起“烧苗”现象
【答案】A
【解析】植物根细胞从土壤中能吸收无机盐，但无机盐需以离子形成存在，所以N2不能直接吸收利用，A错误；根细胞吸收矿质元素的方式是主动运输，主动运输需要消耗能量，农田适时松土能促进根系的有氧呼吸，为根细胞吸收矿质元素提供更多的能量，因此农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收，B正确；土壤中微生物可以分解植物秸秆中的有机物，产生无机盐离子，从而可以被根系吸收，C正确；给玉米施肥过多时，会使土壤溶液浓度过高，大于根系细胞溶液的浓度，植物细胞失水，导致植物因失水而萎蔫，引起“烧苗”现象，D正确。
变式训练1：（2018年普通高等学校招生全国统一考试生物（全国II卷带解析））下列关于人体中蛋白质功能的叙述，错误的是（ ）
A． 浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原
B． 肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程
C． 蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输
D． 细胞核中某些蛋白质是染色体的重要组成成分
例2：（浙江省名校协作体2018-2019学年高二第一学期模拟考试生物试题）无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分，具体表现在（ ）
A． 维持血浆的正常浓度 B． 维持血浆的酸碱平衡
C． 维持神经肌肉的兴奋性 D． Mg2+是叶绿素的必需成分
【答案】D
【解析】无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分，如Mg2+是叶绿素的必需成分，Fe2+是血红蛋白的组成成分，I-是甲状腺激素的组成成分等。
维持血浆的正常浓度的无机盐主要不是以化合物的形式存在，A错误；维持血浆的酸碱平衡的无机盐也主要是一些离子形式存在，如HCO3-、HPO32-等，B错误；维持神经肌肉的兴奋性主要也是一些离子如K+、Na+等，C错误；Mg2+是叶绿素的必需成分和Fe2+是血红蛋白的组成成分，都体现了无机盐参与组成复杂化合物，D正确。
变式训练2：（云南省玉溪市一中2019届高三上学期第二次调研考试生物试题 ）下列有关组成细胞的元素和化合物的叙述，正确的是
A． 寒冬来临，植物细胞中的结合水含量下降
B． C、H、O、N是组成生物体内酶所必需的元素
C． 组成细胞的化合物都能被相应的酶水解
D． 氮是构成脱氧核糖和核糖核酸必不可少的元素
例3：（青海省西宁市第四高级中学2019届高三上学期第一次模拟考试理综生物试题）下列有关生物体组成元素和化合物的叙述，正确的是
A． Mg元素缺乏会造成人体血液中血红蛋白含量不足，从而影响体内氧气供应
B． 一个RNA分子水解后能得到4种脱氧核苷酸
C． 蛋白质和DNA分子的多样性都与它们的空间结构密切相关
D． 淀粉、糖原、纤维素和麦芽糖彻底水解后，得到的产物是相同的
【答案】D
【解析】镁元素是构成叶绿素的重要元素，铁元素是构成血红蛋白的重要元素；RNA的基本单位是核糖核苷酸，DNA的基本单位是脱氧核苷酸；一个RNA分子水解后能得到4种核糖核苷酸，B错误； 蛋白质分子的多样性与氨基酸的数量、种类、排列顺序以及蛋白质的空间结构有关，DNA分子的多样性与脱氧核苷酸的排列顺序有关；葡萄糖是糖类的基本单位，多糖和二糖中的蔗糖的组成成分中都只有葡萄糖。
Fe2+是构成血红蛋白的重要元素，因此铁元素缺乏会造成人体血液中血红蛋白含量不足，从而影响体内氧气供应，A错误；一个RNA分子水解后能得到4种核糖核苷酸，B错误；不同的DNA分子都具有独特的双螺旋结构，因此DNA分子的多样性与其空间结构无关，C错误；淀粉、糖原、纤维素和麦芽糖彻底水解后，得到的产物都只有葡萄糖，D正确。
变式训练3．（江苏省无锡市2017-2018学年高二第二次学业水平模拟测试生物试题）无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列无机盐中，缺乏后会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降的是( )
A． Fe2＋ B． Mg2＋ C． Ca2＋ D． Cu2＋
1．（河南省天一大联考2017—2018学年高二年级阶段性测试（四）生物试卷）下列有关细胞中的元素和化合物的说法，正确的是（ ）
A． 盐析会改变蛋白质的空间结构，使其成为白色絮状物
B． 油料作物种子成熟过程中，糖类不断转化成脂肪导致脂肪含量增加
C． 叶肉细胞吸收的氮元素可用于合成核苷酸、蛋白质、磷脂和淀粉
D． 干旱环境生长的仙人掌细胞中结合水的含量多于自由水
2．（黑龙江省2018年高考模拟精编大考卷（八）生物试题）下列关于生物体内水和无机盐的叙述，错误的是（ ）
A． 自由水与结合水的比值低时代谢旺盛
B． 自由水既是细胞的良好溶剂，又是生物体内物质运输的主要介质
C． 无机盐对于维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用
D． 氨基酸形成多肽时，生成的水中的氢来自氨基和羧基
3．（浙江省温州市十五校2017—2018学年第二学期高二生物试题）下列化合物构成元素种类一般最少的是（ ）
A． 磷脂 B． 血红蛋白 C． 叶绿素 D． 胡萝卜素
4．（贵州省思南中学2018-2019学年高一上学期第一次月考生物试题）下图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化，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发生改变
C． 种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反
D． 种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少
5．（2018届高三理综高考压轴冲刺卷二生物试题）下列有关细胞及其物质组成的叙述，正确的是（ ）
A． 细胞中的水大多以结合水形式存在，其含量影响细胞代谢
B． 构成生物膜的磷脂分子中既有亲水基团又有疏水基团
C． 卵细胞的体积较大，它与周围环境进行物质交换的效率较高
D． 细胞在发生分化和癌变后，其细胞膜的成分不会发生改变
6．（安徽省示范高中培优联盟2017-2018学年高一下学期春季联赛生物试题）如图所示为刚收获的小麦种子所做的不同处理方式，下列说法最可能正确的是（ ）
A． ②在适宜条件下很难萌发成幼苗 B． ③在生物体内均以离子形式存在
C． ③与①的质量比是1?1.5% D． ④是细胞结构的重要组成成分
7．（河北省武邑中学2018届高三下学期第六次模拟考试生物试题）下列有关生命活动中，细胞内物质含量或比值的关系，正确的是（ ）
A． 人体细胞内02/C02的比值，线粒体内比细胞质基质高
B． 细胞内结合水/自由水的比值，种子萌发时比休眠时高
C． 神经纤维膜内K+/Na+的比值，动作电位时比静息电位时高
D． 适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供应C02后比停止前的高
8．（山东省威海市2018年高考模拟考试理综生物试题）大麦种子吸水萌发时，淀粉大量水解，新的蛋白质和RNA分别在吸水后15～20min和12h开始合成。水解淀粉的淀粉酶一部分来自种子中原有酶的活化，还有一部分来自新合成的蛋白质。下列叙述错误的是（ ）
A． 萌发种子中自由水与结合水的比值高于干燥种子
B． 淀粉酶水解淀粉的产物经斐林试剂检测后不会产生砖红色沉淀
C． 有些酶和RNA可以在干种子中长期保存
D． 用赤霉素处理大麦种子可以使其无需发芽就产生新的淀粉酶
9．（江苏省盐城市2018届高三下学期第三次模拟考试生物试题）下列有关生物体内组成成分的叙述，错误的是( )
A． 脂肪、糖原和淀粉都是储能物质
B． 胰岛素与血红蛋白的组成元素不完全相同
C． 无机盐与神经元产生兴奋有关，与传导兴奋无关
D． 水既是细胞代谢所需的原料，也是细胞代谢的产物
10．（四川省乐山四校2017-2018学年高二第二学期半期联考生物试题）实验 1：用任氏液(含少量 Ca2+)灌注离体蛙心，发现蛙心可持续跳动数小时；实验 2：用不含 Ca2+的任氏液灌注离体蛙心，发现蛙心会很快停止跳动。这两个实验的结果表明 Ca2+（ ）
A． Ca2+进入心肌细胞的方式是主动运输 B． 对维持生命活动有重要作用
C． 对维持蛙心形态有重要作用 D． 为蛙心的跳动直接提供能量
11．（河南省安阳市2018届高三第三次模拟考试理科综合生物试题）下列有关酶和ATP与细胞代谢的叙述，正确的是（ ）
A． 酶和激素都须与相应物质结合后才能发挥作用，作用前后自身不变
B． 适当降低氧气浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
C． 在安静状态下，肌细胞中可以储存大量的ATP以供运动时需要
D． 种子萌发过程中，自由水/结合水的值会减小，细胞代谢旺盛
12．（全国普通高校招生统一考试模拟试卷2018仿真模拟卷(二)理科综合生物试题）下列关于人体内某些物质的叙述，正确的是（ ）
A． RNA是由多个脱氧核苷酸形成的多聚体
B． 食物中的蔗糖可被小肠上皮细胞直接吸收
C． 无机盐离子含量过低可导致人体酸碱平衡紊乱
D． 蛋白质结构的多样性只与氨基酸的种类和数量有关
13．（湖南省长郡中学2018届高三下学期第一次模拟考试理科综合生物试题）下列有关细胞的分子组成的叙述，正确的是（ ）
A． 脂肪、糖原、淀粉、纤维素等是细胞内重要的储能物质
B． 细胞膜的主要成分是蛋白质、磷脂，此外，还有少量糖类
C． 休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更小
D． 血钙过高引起抽搐，说明无机盐有维持机体正常的生命活动的作用
14．（普通高等学校2018年招生全国统一考试冲刺预测?全国卷理科综合（五）生物试题）研究发现鳕鱼、美洲拟鲽等海水硬骨鱼能在结冰的海水中生活，这与其体内电解质的含量(主要是无机盐离子)以及抗冻蛋白(AFP)有关，回答下列问题：
（1）鳕鱼可通过增加体内电解质含量来提高血液_______，使其冰点下降，保障了其正常的生命活动，这说明无机盐具有___________的功能。
（2）研究发现，温度能影响美洲拟鲽AFP基因的转录水平，请你设计实验：探究温度与AFP基因转录水平的关系。要求写出实验设计思路、预期结果和结论______________________。
15．（北京市海淀区2018届高三理综模拟测试卷八生物试题）下图是种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势。据图回答下列问题：
（1）植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的 水主要以________的形式存在。
（2）从细胞膜组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的________、________从细胞外进入细胞内。
（3）萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成________，通过呼吸作用为种子萌发提供能量。若测得阶段Ⅱ种子吸收O2与放出CO2的体积比为1:3，则此时种子胚细胞的无氧呼吸与有氧呼吸消耗葡萄糖之比为________。与阶段Ⅱ相比，阶段Ⅲ有氧呼吸速率明显加强的原因是_______________。
（4）小麦、玉米在即将成熟时，如果经历持续一段时间的干热之后又遇大雨天气，种子就容易在穗上发芽。此现象与________在高温条件下容易降解有关。
16．（陕西省西安市长安区第五中学2018届高三上学期第二次模拟考试生物试题）华北某地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺Zn引起的，有人认为是土壤中缺Mg引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，证实上面的猜测哪个正确。
（1）材料用具：三十株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
（2）实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状。根据全素培养液和相应缺Zn、缺Mg的培养液对苹果生长发育影响的比较，判断小叶病的病因。
（3）方法步骤：
①首先配制全素培养液和相应的缺Zn培养液和_________培养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。
②将三株长势相同的幼苗分别培养在上述三种培养液中。
③放在适宜的条件下培养一段时间，观察苹果幼苗的生长发育状况。
（4）结果预测和分析：
①____________缸内的苹果幼苗正常生长。
②若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸中的没有，则说明苹果小叶病是缺____________引起的；
若C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有，则说明苹果小叶病是由缺____________引起的；
若B、C两缸内的幼苗都表现为小叶病，则说明苹果小叶病是由缺____________引起的；
若B、C两缸都不表现为小叶病，则说明苹果小叶病____________。
（5）若实验证明苹果小叶病是由于缺Zn引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是：____________________。增加故障后的实验结果是______________________________。
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