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第02 讲 细胞中元素和化合物
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01 知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系
02 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
03 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）
04 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 ， 在元素的含量上具有 。
2.组成细胞的各种元素大多以 的形式存在。细胞中含量最高的化合物是 ，含量最高的有机
化合物是 ， 在细胞干重中， 含量最多的有机化合物是 。
3.生物组织中的成分鉴定
①还原糖＋
试剂→
沉淀；
②淀粉＋
→
色；
③脂肪＋
→
色 (染色后要用体积分数为
洗掉浮色)；
④蛋白质(多肽)＋
试剂→
色。
4.斐林试剂
①组成：甲液：质量浓度为
的
；乙液：质量浓度为
的
。②使用方法： 等量混合使用， ；
加热。
5.双缩脲试剂
①组成：A 液：质量浓度为
的
；B 液：质量浓度为 的
。
②使用方法： 先加
， 摇匀， 再加少量
， 摇匀 ，
(需要/不需要)加热。
6. 自由水的作用：
①水是 ，许多种物质能够在水中溶解。
②细胞内的许多 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 。
④水在生物体内流动，可以把 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 或 。
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 ； 而结合水越多， 细胞
抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就 。
8.细胞中大多数无机盐以 的形式存在。
9.无机盐的作用有：
①某些 的组成部分，如 Mg 是构成 的元素，Fe 是构成 的元
素。
②对于维持 有重要作用，如血钙偏低时哺乳动物会 。
③对维持 非常重要 。
④维持正常 ， 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
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
（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。
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
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：
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
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
P
ATP、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
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：
（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。
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：
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
₂
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)
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/mL
B 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
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
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
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
