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[高中生物一轮复习教学讲义 必修1]
第 2 讲 组成细胞的元素及无机化合物
考点一 细胞中的元素与化合物
1．组成细胞的元素
项目 包含元素 判断依据
根 C、H、O、N、P、S、 生命活动必需，且占生物体总质量万分之一
大量元素
据 K、Ca、Mg 以上的元素
含 Fe、Mn、B、Zn、Cu、
微量元素 生命活动必需，但需要量很少的元素
量 Mo等
根 最基本元素 C 构成有机物的基本骨架
据
功 主要元素 C、H、O、N、P、S 共占细胞鲜重的97%以上
能
分类概念模型
注意说明：①细胞鲜重中含量最多的元素是“O”；细胞干重含量最多的元素是“C”；细胞中原子数最多的
是“H”。
②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Pb。
③C、H、O、N四种元素在人体细胞中的含量：在细胞的鲜重中 O>C>H>N；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。
2．从元素看生物间的关系
(1)组成不同生物的化学元素种类基本相同，但各种元素的含量相差较大，如人与玉米、人与大肠杆菌。
(2)同一生物体内的不同元素的含量也不相同，如人体甲状腺细胞内含I较多，红细胞内则含Fe较多。
3．从元素看生物界与非生物界的关系
差异性原因：组成生物体的元素是从自然界中有选择地吸收的。
拓展：(1)几种重要化合物的元素组成(2)从化合物的元素组成分析代谢产物
糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢终产物都有CO 和HO，蛋白质中还有N，故其代谢
2 2
产物中还含有尿素。
4．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:
注意说明：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。
考点二 细胞中的水和无机盐
1．水的存在形式
生命活动离不开水，水在生物体中以自由水和结合水两种形式存在。
存在形式 自由水 结合水
细胞中绝大部分的水以游离的形式 一部分水与细胞内的其他物质相
定义
存在，可以自由流动，叫作自由水 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
①细胞内的良好溶剂；
②参与生化反应； 是细胞结构的重要组成成分，结
功能 ③为细胞提供液体环境，是生化反 合水含量的高低与植物的抗逆性
应的介质； 呈正相关
④运送营养物质和代谢废物；
①自由水和结合水在一定条件下可相互转化；
自由水((((((((((((((((((((结合水
联系
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
注意说明：①不同的生物体内水的含量差别很大，一般水生生物含水量高于陆生生物。
②同一生物体在不同的生长发育阶段的含水量不同。幼儿时期身体的含水量远高于成年时期，如幼儿
身体的含水量约为77%，成年人为52%～65%，老年人约为51%。植物幼嫩部分比老熟部分含水量多。
③同一生物不同器官中水的含量也不同。例如，心肌含水量约为 79%，血液含水量约为82%，而血液
的含水量远远超过牙齿的含水量。2．水在生产实际中的应用
(1)种子的贮存：晒干种子是为了减少自由水含量，降低种子的代谢速率，延长种子的寿命。
(2)低温环境下减少花卉浇水，可提高花卉对低温的抗性。
3．细胞中水的产生和利用
4．无机盐的存在形式
(1)细胞中的无机盐大多数以离子形式存在。细胞中的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等，
阴离子有Cl-、SO 2-、PO 3-、HCO -等。
4 4 3
(2)少数无机盐离子与其他化合物相结合，如Fe2+是血红蛋白、细胞色素的成分，Mg2+是叶绿素的重要
成分。
5．无机盐在生物体内的存在形式及功能
①B：促进花粉的萌发和花粉管的伸长，油菜缺B时，会出现“花而不实”现象。
②Zn+：某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。
考点三 (实验) 检测生物组织中的还原糖、脂肪、蛋白质
1．还原糖的鉴定2．脂肪的鉴定
(1)实验原理：脂肪+ 苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ，染色1min)染液→ 橘黄色(或红色)。
(2)实验步骤：①方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
②方法二：
3．蛋白质的鉴定
注意说明
(1)还原糖的含量、生物组织中有无色素是影响实验结果和观察的重要因素，因此要选择可溶性还原
糖含量高、组织颜色较浅或近于白色的植物，如苹果、梨、白萝卜。
(2)所用材料最好是富含脂肪的种子，如花生种子，取其子叶，但必须提前浸泡3～4h(3)富含蛋白质的生物组织(或器官)，如大豆、鸡蛋。如用大豆可直接用豆浆作实验材料；如用鸡蛋
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)易忽略斐林试剂本身的颜色：非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色而是浅蓝
色[Cu(OH) 的颜色]。
2
(5)误认为脂肪的鉴定必须使用显微镜：若要观察被染色的脂肪颗粒，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。
(6)斐林试剂与双缩脲试剂比较
比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
成分
0.1 g/mLNaOH溶液 0.05 g/mLCuSO 溶液 0.1 g/mLNaOH溶液 0.01 g/mLCuSO 溶液
4 4
含醛基的可溶性还原糖将Cu(OH) 还原为 具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件
反应原理 2
CuO沉淀 下与Cu2＋反应生成络合物
2
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3～4滴B液摇匀
反应条件 50～65℃水浴加热 不需加热
反应现象 样液浅蓝色→棕色→砖红色 样液变紫色
相同点 都含有NaOH、CuSO 两种成分，且所用NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL
4
(7)物质鉴定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(阳性对照)。1．如图1是细胞中3种化合物含量的扇形图，图2是细胞完全脱水后元素含量的柱形图，下列说法不正确
的是( )
A．若图1表示正常细胞，则A、B化合物共有的元素中含量最多的是b
B．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量扇形图，则A中含量最多的元素为图2的b
C．图2中含量最多的元素是碳元素，这是因为生物大分子以碳链为骨架
D．若图1表示正常细胞，则B化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
[答案]B [解析]如果图1表示正常细胞，A是水，B是蛋白质，C是脂质，图2是细胞完全脱水后的元
素含量，a是C，b是O，c是N，水和蛋白质中共有的元素是O和H，含量最多的是b(O)，A正确。如果
图1表示细胞完全脱水后化合物含量，A是蛋白质，B是脂质，C是糖类，在蛋白质中含量最多的元素是
a(C)，B错误。图2中含量最多的元素是C，是因为生物大分子以碳链为基本骨架，C正确。若图1表示正
常细胞，B是蛋白质，蛋白质具有多样性，其一定含有C、H、O、N四种元素，D正确。
2．下列各选项描述的化合物中元素组成一定相同的是 ( )
A．纤维素酶催化的底物，脂肪酶催化的底物
B．生命活动的主要承担者，遗传信息的携带者
C．红细胞内运输氧气的物质，HIV的遗传物质
D．具催化功能的有机物，具调节功能的有机物
[答案]A．[解析]本题考查化合物的元素组成，意在考查考生的识记能力。纤维素酶催化的底物是纤维
素，脂肪酶催化的底物是脂肪，纤维素和脂肪的组成元素都是C、H、O，A符合。生命活动的主要承担者
是蛋白质，组成元素是C、H、O、N等；遗传信息的携带者是核酸，组成元素是C、H、O、N、P，B不
符合。红细胞内运输氧气的物质是血红蛋白，组成元素有C、H、O、N、Fe等；HIV的遗传物质是
RNA，组成元素是C、H、O、N、P，C不符合。具催化功能的有机物的化学本质是蛋白质或 RNA，具调
节功能的有机物有某些蛋白质、某些脂质等，具催化功能的有机物与具调节功能的有机物的组成元素不一
定相同，D不符合。
3．下列关于细胞内含磷化合物的叙述，错误的是 ( )
A．为生命活动直接供能的“通货”是含磷化合物
B．对细胞代谢具有催化作用的酶都是含磷化合物
C．细胞膜、核糖体、染色体都有含磷化合物D．人体维持内环境pH的稳定需要含磷化合物参与
[答案]B．[解析]ATP为生命活动的能量“通货”，全称为三磷酸腺苷，为含磷化合物，故A项正确；
大多数酶的化学本质是蛋白质，少数是RNA，化学本质为RNA的酶都含磷元素，但化学本质为蛋白质的
酶不一定含有磷元素，故B项错误；组成细胞膜的含磷化合物有磷脂分子，组成核糖体的含磷化合物有
RNA，组成染色体的含磷化合物有DNA，故C项正确；人体维持内环境pH的稳定需要含磷化合物参与，
如缓冲物质磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，故D项正确。
4．下列关于生物体内水和无机盐的叙述．正确的是( )
A．长时间剧烈运动会导致血钙浓度上升．引起肌肉抽搐
B．植物在冬季来临之前．自由水/结合水的值会下降．从而适应寒冷环境
C．细胞中的无机盐对生命活动具有重要作用．均以离子形式存在
D．新鲜的谷物在晾晒过程中失去的主要是结合水
[答案]B．[解析]本题考查了生物体内的水和无机盐等知识．意在考查考生的理解和识记能力。剧烈运
动过程中．血钙浓度下降．会引起肌肉抽搐．A错误。寒冷时．植物细胞中结合水比例增大．自由水/结合
水的值下降．可提高植物的抗寒能力．B正确。细胞中的无机盐大多数以离子形式存在．少数以化合物形
式存在．C错误。新鲜的谷物在晾晒过程中失去的主要是自由水．D错误。
5．植物在天气变冷的过程中，随着气温的逐渐降低，体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒
性逐渐增强。如图为冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图。请据图判断以下有关说法，错误的
是( )
A．随着气温和土壤温度的下降，组织的含水量下降，这可能与根系的吸水量减少有关
B．天气变冷过程中，自由水明显减少是呼吸速率下降的原因之一
C．结合水与自由水含量的比值，与植物的抗寒性呈负相关
D．随温度的缓慢降低，植物的呼吸作用逐渐减弱，有利于减少有机物的消耗
[答案]C．[解析]随着温度降低，植物的吸水量减少可能与根系吸水量减少有关，A正确；结合水与自
由水含量的比值越高，细胞代谢越弱，故自由水含量下降是呼吸速率下降的原因之一，B正确；随着温度降低，结合水含量相对增多，自由水含量相对减少，植物抗寒性增强，结合水与自由水含量
的比值，与植物的抗寒性呈正相关，C错误；随着温度降低，细胞呼吸减弱，消耗的有机物减少，D正确。
6．下列有关生物体中元素和化合物的叙述，正确的是( )
A．性激素在核糖体上合成，经内质网加工再由高尔基体分泌
B．血红蛋白含有Mg2+且可参与O 运输，叶绿素含有Fe2+且可吸收可见光
2
C．血浆渗透压主要由无机盐维持，组织液渗透压仅由蛋白质维持
D．控制细菌性状的基因位于拟核的DNA分子和质粒上
[答案]D．[解析]本题考查生物体中的元素和化合物，意在考查考生的理解能力。性激素的化学本质为
脂质，其合成场所为内质网，A错误;血红蛋白含有Fe2+，可参与O 运输，叶绿素含有Mg2+，可吸收可见
2
光，B错误;血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关，组织液渗透压不是仅由蛋白质维持，C
错误;细菌属于原核生物，没有由核膜包被的细胞核，控制细菌性状的基因位于拟核的DNA分子和质粒上，
D正确。
7．关于生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定实验，下列叙述正确的是( )
A．还原糖、DNA的鉴定通常分别使用双缩脲试剂、二苯胺试剂
B．鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热
C．二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色
D．脂肪、蛋白质鉴定时分别可见橘黄色颗粒、砖红色沉淀
[答案]C．[解析]鉴定还原糖、DNA可分别使用斐林试剂、二苯胺试剂，A项错误；鉴定还原糖和DNA
都需要水浴加热，而鉴定蛋白质不需要水浴加热，B项错误；二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶
液都呈无色，C项正确；用苏丹Ⅲ鉴定脂肪时可见橘黄色颗粒，用双缩脲试剂鉴定蛋白质时会发生紫色反
应，D项错误。
8．“颜色反应”是鉴定特定物质的常用方法。下列叙述正确的是 ( )
A．可以使用斐林试剂检测待测样液中是否含有葡萄糖
B．用苏丹Ⅲ染液和苏丹Ⅳ染液检测组织切片内的脂肪时，染色时间不同
C．若待测样液中不含蛋白质，则加入双缩脲试剂后样液颜色不变
D．斐林试剂和双缩脲试剂所含物质种类不同，使用方法也不同
[答案]B．[解析]斐林试剂只能检测出待测样液中是否含有还原糖，不能检测出特定种类的还原糖，A
项错误；苏丹Ⅲ染液和苏丹Ⅳ染液都能用于检测组织切片内的脂肪，苏丹Ⅲ染液的染色时间为 3 min，而
苏丹Ⅳ染液对应的染色时间为1 min，B项正确；双缩脲试剂本身为浅蓝色，即使待测样液中不含蛋白质，
加入双缩脲试剂后样液颜色也会变化，且多肽也能与双缩脲试剂发生紫色反应，C项错误；斐林试剂和双
缩脲试剂所含物质种类相同，而使用方法不同，D项错误。
