PAGEPAGE13專題02細胞中的元素和無機物【考綱解讀】考點分布考綱要求備考指南組成細胞的元素和化合物水和無機鹽的作用1.組成細胞的元素和化合物(Ⅰ)2.水和無機鹽的作用(Ⅰ)明確細胞中化合物的種類和占比。熟記大量元素和微量元素。駕馭各種有機物的元素組成。駕馭水的存在形式及作用。明確無機鹽作用及缺乏癥【學問梳理】1．組成細胞的元素和化合物（1）組成細胞的元素①大量元素：_______________________________。微量元素：_________________________。主要元素：_________________________。基本元素：_________________________。最基本元素：_________________________。②生物界和非生物界在元素組成上的統(tǒng)一性和差異性a．統(tǒng)一性的表現(xiàn)：________________________________________________________。b．差異性的表現(xiàn)：____________________________________________________。（2）細胞鮮重和干重中元素的含量不同①占細胞鮮重百分比最多的是______。②在細胞干重百分比中，最多的是______。2.元素缺乏癥狀B（硼）促進花粉萌發(fā)，花粉管伸長，缺硼會出現(xiàn)“__________”的現(xiàn)象；Mg是合成_________分子的必需元素。Fe是合成_________分子的必需元素。3.組成細胞的化合物有機化合物有__________________________________________。無機化合物有__________________。細胞中含量最高的化合物是______，細胞中含量最多的有機化合物是________。4.細胞中的水的存在形式有_________和________。自由水的作用有①細胞內(nèi)良好的__________；②參加很多生物__________；③為細胞供應液體環(huán)境；④運輸____________和_____________。5.細胞中的無機鹽細胞中無機鹽的主要存在形式是_______形式。無機鹽的作用是①組成_______________；②維持細胞和生物體的____________；③對于維持細胞和生物體正常的_______、_________酸堿平衡特別重要?！究键c精講】1.組成細胞的元素和化合物（1）組成細胞的元素元素的來源、分類和存在形式（2）生物界和非生物界在元素組成上的統(tǒng)一性和差異性a．統(tǒng)一性的表現(xiàn)：組成生物體的元素在無機自然界中都能找到，在元素種類上具有統(tǒng)一性。b．差異性的表現(xiàn)：同一種元素在生物界和非生物界中的含量差別很大。（3）組成細胞的化合物（4）細胞鮮重和干重中元素與化合物的含量不同①在組成細胞的元素中，占鮮重百分比：O＞C＞H＞N；占干重百分比：C＞O＞N＞H。②在組成細胞的化合物中，占鮮重百分比：水＞蛋白質(zhì)＞脂質(zhì)＞糖類，但在干重百分比中，蛋白質(zhì)最多。典例1.(2024·湖北重點中學聯(lián)考)下列關(guān)于組成生物體的化學元素的敘述正確的是()A．占細胞鮮重百分比最多的元素是CB．組成DNA、磷脂分子的元素種類相同C．非生物界與生物界的元素種類相同D．組成生物體的化學元素多以離子形式存在【答案】B【解析】占細胞鮮重百分比最多的元素是O，A項錯誤；組成DNA、磷脂分子的元素都是C、H、O、N、P，種類相同，B項正確；組成生物界的元素種類在非生物界中都能找到，但非生物界與生物界的元素種類存在差異，C項錯誤；組成生物體的化學元素多以化合物的形式存在，D項錯誤?！舅悸伏c撥】細胞中元素與化合物的種類及含量的扇形圖和柱狀圖①若圖1表示組成人體活細胞的元素含量比例，則甲～丁依次是O、C、H、N，但占人體細胞干重百分比最高的元素是圖1中的甲，其緣由是人體細胞鮮重含量最多的化合物是H2O，而干重含量最多的化合物是蛋白質(zhì)。②若圖2表示細胞干重中化合物的含量，則②為蛋白質(zhì)，其標記性元素是圖1中的丁，若按鮮重計②應為水。③圖1所示元素在非生物界中肯定能(填“肯定能”“肯定不能”或“不肯定能”)找到，這說明生物界和非生物界具有統(tǒng)一性。④C、H、N三種元素在人體的化學成分中，質(zhì)量分數(shù)共占73%左右(占細胞干重的百分比)，而在巖石圈的化學成分中，質(zhì)量分數(shù)不到1%，這一事實說明生物界與非生物界具有差異性。典例2.(2024·河北正定中學期末)下列各組化合物中，由相同元素組成的是()A．葉綠素、類胡蘿卜素B．胰島素、性激素C．脂肪、核苷酸 D．纖維素、丙酮酸【答案】D【解析】葉綠素中含有鎂元素，與類胡蘿卜素的元素組成不同，A錯誤；性激素只含有C、H、O，胰島素含有C、H、O、N，B錯誤；脂肪只含有C、H、O，核苷酸含有C、H、O、N、P，C錯誤；纖維素和丙酮酸都只含有C、H、O，D正確?！疽?guī)律方法】依據(jù)元素推想化合物的種類2．細胞中的無機物（1）細胞中的水①自由水/結(jié)合水與代謝、抗逆性的關(guān)系自由水/結(jié)合水，比值高，細胞代謝旺盛，但抗旱、抗寒、抗熱等抗逆性差；比值低，細胞代謝強度降低，但抗旱、抗寒、抗熱等抗逆性增加。實例：蒼老的細胞內(nèi)水分含量削減，細胞萎縮，體積減小，細胞代謝速率減慢。②歸納總結(jié)細胞中水的產(chǎn)生和利用產(chǎn)生水利用水①有氧呼吸第三階段②氨基酸脫水縮合③多糖的合成④DNA的復制與轉(zhuǎn)錄⑤ADP形成ATP①多糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸的分解(水解)②光反應中水的分解③有氧呼吸其次階段中水的利用④ATP的水解（2）細胞中的無機鹽舉例細胞中常見無機鹽的作用及含量異樣狀況無機鹽作用含量異樣I－甲狀腺激素的組成成分缺乏時患地方性甲狀腺腫；嬰、幼兒缺乏患呆小癥Fe2＋血紅蛋白的組成成分缺乏時患缺鐵性貧血Ca2＋降低神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性血鈣過低時，會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象；血鈣過高時，會患肌無力Mg2＋葉綠素的組成成分缺乏會導致葉片發(fā)黃K＋促進植物體內(nèi)淀粉的運輸；維持動物細胞內(nèi)液的滲透壓缺乏時植物抗逆實力減弱，易受病害侵襲Na＋維持細胞外液的滲透壓缺乏會導致細胞外液滲透壓下降典例1.(2024·南京校級一模)大多數(shù)無機鹽對于維持細胞和生物體的生命活動有重要作用，下列相關(guān)敘述正確的是()A．K＋內(nèi)流是神經(jīng)纖維產(chǎn)生靜息電位的主要緣由B．Mg2＋參加葉綠素的合成而干脆影響光合作用暗反應C．I－參加組成的甲狀腺激素有促進細胞代謝增加產(chǎn)熱的作用D．過量攝入鈉鹽會導致血漿中抗利尿激素含量降低【答案】C【解析】K＋外流是神經(jīng)纖維產(chǎn)生靜息電位的主要緣由；Mg2＋參加葉綠素的合成而干脆影響光合作用的光反應；I－參加組成甲狀腺激素，甲狀腺激素具有促進細胞代謝增加產(chǎn)熱的作用；過量攝入鈉鹽會導致細胞外液滲透壓上升，血漿中抗利尿激素含量上升。典例2.(2024·海南高考)無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．蔬菜中的草酸不利于機體對食物中鈣的汲取B．缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的實力下降C．和ATP一樣，KH2PO4也能為生物體供應能量D．植物秸稈燃燒產(chǎn)生的灰燼中含有豐富的無機鹽【答案】C【解析】草酸與食物中鈣離子結(jié)合形成沉淀物不利于鈣的汲?。昏F是血紅蛋白的組成成分，血紅蛋白的主要作用是運輸O2，缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的實力下降；KH2PO4不是能源物質(zhì)，不能為生物體供應能量；燃燒過程中有機物被分解，剩下的是無機物?！窘忸}思路】該選項考查的是生物學問與生活的聯(lián)系，同時需結(jié)合化學學問：草酸與食物中鈣離子結(jié)合形成沉淀物不利于汲取。生活小學問中常說的小蔥拌豆腐不利于鈣的汲取，也是這個道理?？忌豢吹健安焕凇边@類肯定化的詞語就盲目判定選項錯誤而導致誤選。典例3.(2014·四川高考)生物體的生命活動離不開水。下列關(guān)于水的敘述，錯誤的是()A．在最基本生命系統(tǒng)中，H2O有自由水和結(jié)合水兩種存在形式B．由氨基酸形成多肽鏈時，生成物H2O中的氫來自氨基和羧基C．有氧呼吸時，生成物H2O中的氫來自線粒體中丙酮酸的分解D．H2O在光下分解，產(chǎn)生的[H]將固定的CO2還原成(CH2O)【答案】C【解析】水在最基本的生命系統(tǒng)中有兩種存在形式：自由水和結(jié)合水；在氨基酸脫水縮合形成多肽鏈的過程中，生成物H2O中的兩個氫原子分別來自兩個氨基酸中的氨基和羧基；有氧呼吸第三階段，O2與第一階段葡萄糖分解產(chǎn)生的[H]和其次階段丙酮酸分解產(chǎn)生的[H]結(jié)合形成H2O，同時釋放出大量能量。線粒體中丙酮酸的分解要利用H2O，產(chǎn)生CO2；光合作用的光反應階段發(fā)生在葉綠體類囊體薄膜上，H2O在光下被分解成O2和[H]，[H]可將葉綠體基質(zhì)中暗反應固定的CO2還原成(CH2O)?！舅悸伏c撥】本題結(jié)合細胞代謝考查細胞中水的存在形式、產(chǎn)生和利用，解題的關(guān)鍵是明確光合作用、細胞呼吸和脫水縮合等與水有關(guān)的代謝過程?！緦W問拓展】小麥幼苗的正常生長須要多種無機鹽，你如何設(shè)計試驗證明某種無機鹽A是否為幼苗生長所必需的？請寫出試驗思路，并依據(jù)試驗結(jié)果作出推斷。提示：比照組將小麥幼苗培育在完全培育液中，小麥幼苗正常生長；試驗組將小麥幼苗培育在缺A的完全培育液中，若小麥幼苗正常生長，說明無機鹽A不是幼苗生長所必需的無機鹽，若小麥幼苗不正常生長，加入無機鹽A后又復原正常生長，說明無機鹽A是小麥幼苗生長所必需的無機鹽。比照法探究植物生長必需的無機鹽1．試驗目的：探究無機鹽X是否是植物生長發(fā)育所必需的。2．試驗設(shè)計3．試驗中的比照(1)空白比照eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(比照組：植物＋完全培育液,試驗組：植物＋缺X培育液))(2)自身比照eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(比照組：缺X培育液加入無機鹽X之前,試驗組：加入無機鹽X后))比照試驗的類型及試驗組、比照組的確認空白比照比照組為自然狀態(tài)下不作處理的對象組，試驗組為施加試驗變量處理的對象組自身比照試驗處理前的對象組為比照組，試驗處理后的對象組為試驗組相互比照不單設(shè)比照組，而是幾個試驗組相互比照。如“影響酶活性的條件”的試驗中，探究溫度對酶活性的影響時，要用熱水、正常溫度的水、冰水三個試驗組來探究溫度對酶活性的影響，進行相互比照，以得出相應的試驗結(jié)論條件比照即給對象施加某種試驗處理，雖不是檢驗假設(shè)須要的，但更能充分說明試驗變量的比照。例如，在動物激素飼喂小動物的試驗方案中，飼喂甲狀腺激素的為試驗組；飼喂甲狀腺抑制劑的是條件比照組；不飼喂藥劑的是空白比照組試驗相關(guān)說明：(1)試驗中應保證明驗材料的統(tǒng)一性，即材料的種類、生長狀況等相同。(2)試驗組加入X的目的是二次比照，使試驗組前后比照，以增加勸服力。(3)該方案也可用于檢測某種礦質(zhì)元素是否是植物正常生長的必需元素。【真題&模擬速遞】1.(2024·六安模擬)顯微鏡下分別視察小麥的葉肉細胞和干種子的胚細胞，發(fā)覺葉肉細胞的細胞質(zhì)中有明顯的細胞質(zhì)流淌現(xiàn)象，而胚細胞則無此現(xiàn)象，緣由是()A．葉肉細胞是活細胞，而胚細胞是死細胞B．葉肉細胞中有自由水，胚細胞中沒有自由水C．葉肉細胞中自由水與結(jié)合水的比值大D．胚細胞中自由水與結(jié)合水的比值大【答案】C【解析】休眠細胞仍是活細胞，種子在曬干的過程中，自由水大量蒸發(fā)，胚細胞中自由水含量較少，結(jié)合水的相對比值增大，細胞代謝不活躍，所以細胞質(zhì)流淌不明顯。2.(2024·徐州高三檢測)探討發(fā)覺，冬小麥在秋冬受低溫攻擊時，呼吸速領(lǐng)先上升后降低；持續(xù)的冷害使根生長遲緩，汲取實力下降，但細胞內(nèi)可溶性糖的含量有明顯的提高。下列推斷錯誤的是()A．冷害初期呼吸作用先增加，有利于抵擋寒冷B．持續(xù)低溫使線粒體內(nèi)氧化酶活性減弱，干脆影響可溶性糖合成淀粉C．低溫時細胞內(nèi)結(jié)合水的比例上升，有利于適應低溫環(huán)境D．低溫使根細胞呼吸減弱，汲取礦質(zhì)養(yǎng)分實力下降【答案】B【解析】冷害初期呼吸作用增加，產(chǎn)熱量增加，有利于抵擋寒冷；可溶性糖合成淀粉過程須要能量，而持續(xù)低溫使線粒體內(nèi)氧化酶活性減弱，影響ATP的合成，從而間接影響可溶性糖合成淀粉；低溫使細胞內(nèi)結(jié)合水含量上升，自由水含量降低，以適應低溫環(huán)境，增加抗寒性；低溫使酶活性降低，根細胞呼吸減弱，根細胞汲取礦質(zhì)養(yǎng)分的方式是主動運輸，須要消耗能量，因此低溫下根汲取礦質(zhì)養(yǎng)分實力下降。3.(2014·海南高考)下列關(guān)于植物體內(nèi)水分的敘述，錯誤的是()A．植物體內(nèi)的水分參加養(yǎng)分物質(zhì)的運輸B．水是構(gòu)成葉肉細胞的重要化合物之一C．自由水可作為細胞內(nèi)化學反應的反應物D．同種植物萌發(fā)種子的含水量和休眠種子的相同【答案】D【解析】A、植物體內(nèi)的自由水能自由移動對于養(yǎng)分物質(zhì)的運輸具有重要作用，故A選項正確；B、細胞中的結(jié)合水是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，故B選項正確；C、自由水可以參加細胞內(nèi)的很多化學反應，故C選項正確；D、同種植物萌發(fā)種子的含水量比眠種子的含水量高，故D選項錯誤．4.(2024·新余模擬)如圖為對剛收獲的種子所做的一系列處理，據(jù)圖分析有關(guān)說法正確的是()A．④和⑤是同一種物質(zhì)，但是在細胞中的存在形式不同B．①和②均能萌發(fā)形成幼苗C．③在生物體內(nèi)主要以化合物形式存在D．點燃后產(chǎn)生的CO2中的C只來自種子中的糖類【答案】A【解析】圖中④是自由水，⑤是結(jié)合水，兩者在細胞中存在形式不同，A正確；①曬干的種子能萌發(fā)形成幼苗，②烘干的種子不能萌發(fā)形成幼苗，B錯誤；③是無機鹽，在生物體內(nèi)主要以離子形式存在，C錯誤；點燃后產(chǎn)生的CO2中的C來自種子中的有機物，D錯誤。5.(2024·湖南四校聯(lián)考)互花米草是一種沿海灘涂草本鹽沼植物，對水淹的生態(tài)環(huán)境有很強適應實力。下圖中甲、乙兩條曲線分別表示互花米草體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值、K＋汲取速率與潮汐水淹時間的關(guān)系。下列敘述中，正確的是()A.在進行水淹處理時，試驗用水應為自來水B.互花米草在水淹時間為3h/d的環(huán)境下，抗逆性最強C.水淹時間為24h/d的互花米草長勢最差的主要緣由是光D.隨水淹時間延長，K＋汲取速率漸漸下降，主要與細胞膜上載體數(shù)量不足有關(guān)【答案】B【解析】本試驗所選植物互花米草是一種沿海灘涂草本鹽沼植物，為保證明驗結(jié)果的牢靠性，試驗中選用的水應為采樣地點的海水，能更好地模擬植物的生存環(huán)境，A錯誤；自由水與結(jié)合水比值的大小與細胞代謝旺盛程度和抗逆性有關(guān)，自由水與結(jié)合水比值越大，細胞代謝越旺盛，抗逆性越低，從圖中信息可知，互花米草在水淹時間為3h/d的環(huán)境下，抗逆性最強，B正確；在水淹時間為24h/d時，植物因缺氧而長時間進行無氧呼吸積累酒精，酒精會對細胞產(chǎn)生毒害作用，從而影響長勢，C錯誤；由圖中曲線可知，隨水淹時間的延長，K＋汲取速率漸漸下降，主要與植物水淹后進行無氧呼吸供能不足有關(guān)，D錯誤。6.(2024·全國卷Ⅰ，3)下列有關(guān)植物根系汲取利用養(yǎng)分元素的敘述，錯誤的是()A.在酸性土壤中，小麥可汲取利用土壤中的N2和NOB.農(nóng)田適時松土有利于農(nóng)作物根細胞對礦質(zhì)元素的汲取C.土壤微生物降解植物秸稈產(chǎn)生的無機離子可被根系汲取D.給玉米施肥過多時，會因根系水格外流引起“燒苗”現(xiàn)象【答案】A【解析】在酸性土壤中，小麥不能汲取利用土壤中的N2，A錯誤；農(nóng)田適時松土可以增加土壤中的氧氣，增加農(nóng)作物根系的有氧呼吸，有利于農(nóng)作物根細胞通過主動運輸?shù)姆绞綄ΦV質(zhì)元素進行汲取，B正確；土壤微生物可以將秸稈中的有機物分解成無機離子等，植物的根系能汲取這些無機離子用于生命活動，C正確；給玉米施肥過多時，土壤滲透壓上升，當其高于玉米根的細胞液滲透壓時，玉米會因根系水格外流而出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象，D正確。7.(2013·海南卷，1)關(guān)于生物體內(nèi)有機化合物所含元素的敘述，錯誤的是()A.葉綠素含有鎂元素 B.血紅蛋白含有鐵元素C.脫氧核糖含有磷元素 D.胰島素含有碳元素【答案】C【解析】脫氧核糖屬五碳糖僅由C、H、O三種元素組成。8、(2024·南通模擬)下列關(guān)于細胞中元素和化合物的描述，正確的是()A．脂肪酸與吲哚乙酸的元素組成相同B．RNA分子攜帶大量遺傳信息，是絕大多數(shù)真核生物的遺傳物質(zhì)C．與糖類相比，脂肪中C的比率較高，C是活細胞中含量最多的元素D．蛋白質(zhì)是活細胞中含量最多的生物大分子，是生命活動的主要擔當者【答案】D【解析】脂肪酸的元素組成是C、H、O，吲哚乙酸的元素組成是C、H、O、N，二者的元素組成不同；只有少數(shù)病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，真核生物和原核生物的遺傳物質(zhì)均為DNA；活細胞中含量最多的元素是O。9、(2024·淄博五中檢測)如圖是構(gòu)成細胞的某些化合物的元素組成狀況，下列對甲、乙、丙所表示的物質(zhì)及其所能表現(xiàn)的生理功能推想錯誤的是()A．甲可能是葉綠素，能汲取光能進行光合作用B．乙可能是血紅蛋白，有運輸氧的作用C．丙可能是磷脂，是細胞膜的主要成分D．若植物培育液中缺微量元素Mg，將導致葉片發(fā)黃【答案】D【解析】葉綠素中含有Mg，所以甲可能是葉綠素，能汲取光能進行光合作用；血紅蛋白中含有Fe，所以乙可能是血紅蛋白，有運輸氧的作用；磷脂含有的元素是C、H、O、N、P，所以丙可能是磷脂，是組成細胞膜的主要成分；Mg屬于大量元素，植物缺Mg將導致葉片發(fā)黃。10、(2024·成都七中檢測)下列關(guān)于組成生物的元素和化合物的說法，正確的是()A．細胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要B．生物界和非生物界在元素組成的種類和含量上都相同C．細胞中的無機鹽多以化合物形式存在D．植物缺乏N和Mg，將導致葉綠素不能合成，葉片顏色變黃【答案】D【解析】組成細胞的微量元素的含量極少，但其作用不行缺少，如缺乏則可能會導致相應的疾病，A錯誤；生物界與非生物界在元素含量上具有差異性，B錯誤；細胞中的無機鹽多以離子形式存在，C錯誤；N和Mg都是組成葉綠素的元素，缺少N和Mg會影響葉綠素的合成而使葉片發(fā)黃，D正確。11、(2024·濰坊期末)下列有關(guān)水和礦質(zhì)元素的敘述，錯誤的是()A．礦質(zhì)元素是細胞內(nèi)生物大分子的必需組成成分B．休眠的種子和越冬植物體內(nèi)，自由水與結(jié)合水的比值相對較低C．合理施肥可提高農(nóng)作物光合作用速率，從而提高產(chǎn)量D．水是植物體光合作用和呼吸作用的原料，很多有機物的合成與分解均有水的參加【答案】A【解析】多糖中不含有礦質(zhì)元素。12、(2024·海南卷，6)將水稻幼苗培育在含MgSO4的培育液中，一段時間后，發(fā)覺養(yǎng)分液中Mg2＋和SO42-的含量下降，下列敘述不合理的是()A.Mg2＋通過自由擴散進入根細胞B.MgSO4必需溶解在水中才能被根汲取C.根汲取的Mg2＋可以參加葉綠素的形成D.降低溫度會影響水稻根系對Mg2＋的汲取【答案】A【解析】無機鹽離子通過主動運輸進入根細胞，A錯誤；土壤中的無機鹽必需溶解在水中才能被根汲取，B正確；Mg是合成葉綠素的必需元素，C正確；溫度能影響細胞膜的流淌性，也會影響到細胞呼吸相關(guān)酶的活性，進而影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾剩绊懰靖祵g2＋的汲取，D正確。13、（2024濰坊模擬）下列關(guān)于元素和無機鹽與人體健康的描述，正確的是()A.細胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要B.缺乏P時，細胞中磷脂、核酸、ATP等的合成就會受影響C.細胞外液滲透壓的90%以上來自Ca2＋，血液中Ca2＋太低會抽搐D.甲狀腺激素含I、血紅蛋白含F(xiàn)e說明無機鹽在細胞內(nèi)主要以化合物的形式存在【答案】B【解析】細胞中的微量元素含量極少，但其和大量元素同等重要，A錯誤；ATP、DNA、RNA、磷脂等物質(zhì)都含P，因此缺P時這些物質(zhì)的合成都會受影響，B正確；細胞外液滲透壓的90%以上來自Na＋、Cl－，C錯誤；甲狀腺激素含I、血紅蛋白含F(xiàn)e，說明無機鹽是細胞中某些困難化合物的重要組成成分，而無機鹽在細胞內(nèi)主要以離子的形式存在，D錯誤。14、(2024·合肥調(diào)研)生物體的生命活動離不開水。下列關(guān)于真核細胞中水的敘述，錯誤的是()A.細胞汲取水分是被動運輸B.由氨基酸形成多肽鏈時，生成物H2O中的氫來自氨基和羧基C.有氧呼吸時，生成物H2O中的氫全部來自線粒體中丙酮酸的分解D.H2O在光下分解，產(chǎn)生的[H]會進入葉綠體基質(zhì)【答案】C【解析】水分子進出細胞的方式為自由擴散或通過水通道蛋白的幫助擴散，屬于被動運輸，A正確；氨基酸脫水縮合