2020年领军高考生物一轮复习 专题02 细胞中的元素和无机物（含解析）

专题02 细胞中的元素和无机物【考纲解读】考点分布考纲要求备考指南组成细胞的元素和化合物水和无机盐的作用1.组成细胞的元素和化合物()2.水和无机盐的作用()明确细胞中化合物的种类和占比。熟记大量元素和微量元素。掌握各种有机物的元素组成。掌握水的存在形式及作用。明确无机盐作用及缺乏症【知识梳理】1组成细胞的元素和化合物（1）组成细胞的元素大量元素：_。微量元素：_。主要元素：_。基本元素：_。最基本元素：_。生物界和非生物界在元素组成上的统一性和差异性a统一性的表现：_。b差异性的表现：_。（2）细胞鲜重和干重中元素的含量不同占细胞鲜重百分比最多的是_。在细胞干重百分比中，最多的是_。2.元素缺乏症状B（硼）促进花粉萌发，花粉管伸长，缺硼会出现“_”的现象；Mg是合成_分子的必需元素。Fe是合成_分子的必需元素。3.组成细胞的化合物有机化合物有_。无机化合物有_。细胞中含量最高的化合物是_，细胞中含量最多的有机化合物是_。4.细胞中的水的存在形式有_和_。自由水的作用有细胞内良好的_；参与许多生物_；为细胞提供液体环境；运送_和_。5.细胞中的无机盐细胞中无机盐的主要存在形式是_形式。无机盐的作用是组成_；维持细胞和生物体的_；对于维持细胞和生物体正常的_、_酸碱平衡非常重要。【考点精讲】1.组成细胞的元素和化合物（1）组成细胞的元素元素的来源、分类和存在形式（2）生物界和非生物界在元素组成上的统一性和差异性a统一性的表现：组成生物体的元素在无机自然界中都能找到，在元素种类上具有统一性。b差异性的表现：同一种元素在生物界和非生物界中的含量差别很大。（3）组成细胞的化合物（4）细胞鲜重和干重中元素与化合物的含量不同在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：OCHN；占干重百分比：CONH。在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比：水蛋白质脂质糖类，但在干重百分比中，蛋白质最多。典例1.(2019湖北重点中学联考)下列关于组成生物体的化学元素的叙述正确的是()A占细胞鲜重百分比最多的元素是CB组成DNA、磷脂分子的元素种类相同C非生物界与生物界的元素种类相同D组成生物体的化学元素多以离子形式存在【答案】B【解析】占细胞鲜重百分比最多的元素是O，A项错误；组成DNA、磷脂分子的元素都是C、H、O、N、P，种类相同，B项正确；组成生物界的元素种类在非生物界中都能找到，但非生物界与生物界的元素种类存在差异，C项错误；组成生物体的化学元素多以化合物的形式存在，D项错误。【思路点拨】细胞中元素与化合物的种类及含量的扇形图和柱状图若图1表示组成人体活细胞的元素含量比例，则甲丁依次是O、C、H、N，但占人体细胞干重百分比最高的元素是图1中的甲，其原因是人体细胞鲜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质。若图2表示细胞干重中化合物的含量，则为蛋白质，其标志性元素是图1中的丁，若按鲜重计应为水。图1所示元素在非生物界中一定能(填“一定能”“一定不能”或“不一定能”)找到，这说明生物界和非生物界具有统一性。C、H、N三种元素在人体的化学成分中，质量分数共占73%左右(占细胞干重的百分比)，而在岩石圈的化学成分中，质量分数不到1%，这一事实说明生物界与非生物界具有差异性。典例2.(2019河北正定中学期末)下列各组化合物中，由相同元素组成的是()A叶绿素、类胡萝卜素B胰岛素、性激素C脂肪、核苷酸 D纤维素、丙酮酸【答案】D【解析】叶绿素中含有镁元素，与类胡萝卜素的元素组成不同，A错误；性激素只含有C、H、O，胰岛素含有C、H、O、N，B错误；脂肪只含有C、H、O，核苷酸含有C、H、O、N、P，C错误；纤维素和丙酮酸都只含有C、H、O，D正确。【规律方法】根据元素推测化合物的种类2细胞中的无机物（1）细胞中的水自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系自由水/结合水，比值高，细胞代谢旺盛，但抗旱、抗寒、抗热等抗逆性差；比值低，细胞代谢强度降低，但抗旱、抗寒、抗热等抗逆性增强。实例：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。归纳总结细胞中水的产生和利用产生水利用水有氧呼吸第三阶段氨基酸脱水缩合多糖的合成DNA的复制与转录ADP形成ATP多糖、蛋白质、脂肪、核酸的分解(水解)光反应中水的分解有氧呼吸第二阶段中水的利用ATP的水解（2）细胞中的无机盐举例细胞中常见无机盐的作用及含量异常情况无机盐作用含量异常I甲状腺激素的组成成分缺乏时患地方性甲状腺肿；婴、幼儿缺乏患呆小症Fe2血红蛋白的组成成分缺乏时患缺铁性贫血Ca2降低神经系统的兴奋性血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力Mg2叶绿素的组成成分缺乏会导致叶片发黄K促进植物体内淀粉的运输；维持动物细胞内液的渗透压缺乏时植物抗逆能力减弱，易受病害侵袭Na维持细胞外液的渗透压缺乏会导致细胞外液渗透压下降典例1.(2019南京校级一模)大多数无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，下列相关叙述正确的是()AK内流是神经纤维产生静息电位的主要原因BMg2参与叶绿素的合成而直接影响光合作用暗反应CI参与组成的甲状腺激素有促进细胞代谢增加产热的作用D过量摄入钠盐会导致血浆中抗利尿激素含量降低【答案】C【解析】K外流是神经纤维产生静息电位的主要原因；Mg2参与叶绿素的合成而直接影响光合作用的光反应；I参与组成甲状腺激素，甲状腺激素具有促进细胞代谢增加产热的作用；过量摄入钠盐会导致细胞外液渗透压升高，血浆中抗利尿激素含量升高。典例2.(2017海南高考)无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是()A蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收B缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降C和ATP一样，KH2PO4也能为生物体提供能量D植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐【答案】C【解析】草酸与食物中钙离子结合形成沉淀物不利于钙的吸收；铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运输O2，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降；KH2PO4不是能源物质，不能为生物体提供能量；燃烧过程中有机物被分解，剩下的是无机物。【解题思路】该选项考查的是生物知识与生活的联系，同时需结合化学知识：草酸与食物中钙离子结合形成沉淀物不利于吸收。生活小知识中常说的小葱拌豆腐不利于钙的吸收，也是这个道理。考生往往一看到“不利于”这类绝对化的词语就盲目判定选项错误而导致误选。典例3.(2014四川高考)生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，错误的是()A在最基本生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式B由氨基酸形成多肽链时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基C有氧呼吸时，生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解DH2O在光下分解，产生的H将固定的CO2还原成(CH2O) 【答案】C【解析】水在最基本的生命系统中有两种存在形式：自由水和结合水；在氨基酸脱水缩合形成多肽链的过程中，生成物H2O中的两个氢原子分别来自两个氨基酸中的氨基和羧基；有氧呼吸第三阶段，O2与第一阶段葡萄糖分解产生的H和第二阶段丙酮酸分解产生的H结合形成H2O，同时释放出大量能量。线粒体中丙酮酸的分解要利用H2O，产生CO2；光合作用的光反应阶段发生在叶绿体类囊体薄膜上，H2O在光下被分解成O2和H，H可将叶绿体基质中暗反应固定的CO2还原成(CH2O)。【思路点拨】本题结合细胞代谢考查细胞中水的存在形式、产生和利用，解题的关键是明确光合作用、细胞呼吸和脱水缩合等与水有关的代谢过程。 【知识拓展】小麦幼苗的正常生长需要多种无机盐，你如何设计实验证明某种无机盐A是否为幼苗生长所必需的？请写出实验思路，并根据实验结果作出判断。提示：对照组将小麦幼苗培养在完全培养液中，小麦幼苗正常生长；实验组将小麦幼苗培养在缺A的完全培养液中，若小麦幼苗正常生长，说明无机盐A不是幼苗生长所必需的无机盐，若小麦幼苗不正常生长，加入无机盐A后又恢复正常生长，说明无机盐A是小麦幼苗生长所必需的无机盐。对照法探究植物生长必需的无机盐1实验目的：探究无机盐X是否是植物生长发育所必需的。2实验设计3实验中的对照(1)空白对照(2)自身对照对照实验的类型及实验组、对照组的确认空白对照对照组为自然状态下不作处理的对象组，实验组为施加实验变量处理的对象组自身对照实验处理前的对象组为对照组，实验处理后的对象组为实验组相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如“影响酶活性的条件”的实验中，探究温度对酶活性的影响时，要用热水、正常温度的水、冰水三个实验组来探究温度对酶活性的影响，进行相互对照，以得出相应的实验结论条件对照即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，在动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组实验相关说明：(1)实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等相同。(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。(3)该方案也可用于检测某种矿质元素是否是植物正常生长的必需元素。【真题&模拟速递】1.(2019六安模拟)显微镜下分别观察小麦的叶肉细胞和干种子的胚细胞，发现叶肉细胞的细胞质中有明显的细胞质流动现象，而胚细胞则无此现象，原因是()A叶肉细胞是活细胞，而胚细胞是死细胞B叶肉细胞中有自由水，胚细胞中没有自由水C叶肉细胞中自由水与结合水的比值大D胚细胞中自由水与结合水的比值大【答案】C【解析】休眠细胞仍是活细胞，种子在晒干的过程中，自由水大量蒸发，胚细胞中自由水含量较少，结合水的相对比值增大，细胞代谢不活跃，所以细胞质流动不明显。2.(2019徐州高三检测)研究发现，冬小麦在秋冬受低温袭击时，呼吸速率先升高后降低；持续的冷害使根生长迟缓，吸收能力下降，但细胞内可溶性糖的含量有明显的提高。下列推断错误的是()A冷害初期呼吸作用先增强，有利于抵御寒冷B持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，直接影响可溶性糖合成淀粉C低温时细胞内结合水的比例上升，有利于适应低温环境D低温使根细胞呼吸减弱，吸收矿质营养能力下降【答案】B【解析】冷害初期呼吸作用增强，产热量增加，有利于抵御寒冷；可溶性糖合成淀粉过程需要能量，而持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，影响ATP的合成，从而间接影响可溶性糖合成淀粉；低温使细胞内结合水含量升高，自由水含量降低，以适应低温环境，增强抗寒性；低温使酶活性降低，根细胞呼吸减弱，根细胞吸收矿质营养的方式是主动运输，需要消耗能量，因此低温下根吸收矿质营养能力下降。3.(2014海南高考)下列关于植物体内水分的叙述，错误的是()A植物体内的水分参与营养物质的运输B水是构成叶肉细胞的重要化合物之一C自由水可作为细胞内化学反应的反应物D同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同【答案】D【解析】A、植物体内的自由水能自由移动对于营养物质的运输具有重要作用，故A选项正确；B、细胞中的结合水是细胞结构的重要组成成分，故B选项正确；C、自由水可以参与细胞内的许多化学反应，故C选项正确；D、同种植物萌发种子的含水量比眠种子的含水量高，故D选项错误4.(2019新余模拟)如图为对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析有关说法正确的是()A和是同一种物质，但是在细胞中的存在形式不同B和均能萌发形成幼苗C在生物体内主要以化合物形式存在D点燃后产生的CO2中的C只来自种子中的糖类【答案】A【解析】图中是自由水，是结合水，两者在细胞中存在形式不同，A正确；晒干的种子能萌发形成幼苗，烘干的种子不能萌发形成幼苗，B错误；是无机盐，在生物体内主要以离子形式存在，C错误；点燃后产生的CO2中的C来自种子中的有机物，D错误。5.(2019湖南四校联考)互花米草是一种沿海滩涂草本盐沼植物，对水淹的生态环境有很强适应能力。下图中甲、乙两条曲线分别表示互花米草体内自由水与结合水的比值、K吸收速率与潮汐水淹时间的关系。下列叙述中，正确的是()A.在进行水淹处理时，实验用水应为自来水B.互花米草在水淹时间为3 h/d的环境下，抗逆性最强C.水淹时间为24 h/d的互花米草长势最差的主要原因是光D.随水淹时间延长，K吸收速率逐渐下降，主要与细胞膜上载体数量不足有关【答案】B 【解析】本实验所选植物互花米草是一种沿海滩涂草本盐沼植物，为保证实验结果的可靠性，实验中选用的水应为采样地点的海水，能更好地模拟植物的生存环境，A错误；自由水与结合水比值的大小与细胞代谢旺盛程度和抗逆性有关，自由水与结合水比值越大，细胞代谢越旺盛，抗逆性越低，从图中信息可知，互花米草在水淹时间为3 h/d的环境下，抗逆性最强，B正确；在水淹时间为24 h/d时，植物因缺氧而长时间进行无氧呼吸积累酒精，酒精会对细胞产生毒害作用，从而影响长势，C错误；由图中曲线可知，随水淹时间的延长，K吸收速率逐渐下降，主要与植物水淹后进行无氧呼吸供能不足有关，D错误。6.(2018全国卷，3)下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是()A.在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NOB.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.给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象【答案】A【解析】在酸性土壤中，小麦不能吸收利用土壤中的N2，A错误；农田适时松土可以增加土壤中的氧气，增强农作物根系的有氧呼吸，有利于农作物根细胞通过主动运输的方式对矿质元素进行吸收，B正确；土壤微生物可以将秸秆中的有机物分解成无机离子等，植物的根系能吸收这些无机离子用于生命活动，C正确；给玉米施肥过多时，土壤渗透压升高，当其高于玉米根的细胞液渗透压时，玉米会因根系水分外流而出现“烧苗”现象，D正确。7.(2013海南卷，1)关于生物体内有机化合物所含元素的叙述，错误的是()A.叶绿素含有镁元素 B.血红蛋白含有铁元素C.脱氧核糖含有磷元素 D.胰岛素含有碳元素【答案】C【解析】脱氧核糖属五碳糖仅由C、H、O三种元素组成。8、(2018南通模拟)下列关于细胞中元素和化合物的描述，正确的是()A脂肪酸与吲哚乙酸的元素组成相同BRNA分子携带大量遗传信息，是绝大多数真核生物的遗传物质C与糖类相比，脂肪中C的比率较高，C是活细胞中含量最多的元素D蛋白质是活细胞中含量最多的生物大分子，是生命活动的主要承担者【答案】D【解析】脂肪酸的元素组成是C、H、O，吲哚乙酸的元素组成是C、H、O、N，二者的元素组成不同；只有少数病毒的遗传物质是RNA，真核生物和原核生物的遗传物质均为DNA；活细胞中含量最多的元素是O。9、(2019淄博五中检测)如图是构成细胞的某些化合物的元素组成情况，下列对甲、乙、丙所表示的物质及其所能表现的生理功能推测错误的是()A甲可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用B乙可能是血红蛋白，有运输氧的作用C丙可能是磷脂，是细胞膜的主要成分D若植物培养液中缺微量元素Mg，将导致叶片发黄【答案】D【解析】叶绿素中含有Mg，所以甲可能是叶绿素，能吸收光能进行光合作用；血红蛋白中含有Fe，所以乙可能是血红蛋白，有运输氧的作用；磷脂含有的元素是C、H、O、N、P，所以丙可能是磷脂，是组成细胞膜的主要成分；Mg属于大量元素，植物缺Mg将导致叶片发黄。10、(2019成都七中检测)下列关于组成生物的元素和化合物的说法，正确的是()A细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要B生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同C细胞中的无机盐多以化合物形式存在D植物缺乏N和Mg，将导致叶绿素不能合成，叶片颜色变黄【答案】D【解析】组成细胞的微量元素的含量极少，但其作用不可缺少，如缺乏则可能会导致相应的疾病，A错误；生物界与非生物界在元素含量上具有差异性，B错误；细胞中的无机盐多以离子形式存在，C错误；N和Mg都是组成叶绿素的元素，缺少N和Mg会影响叶绿素的合成而使叶片发黄，D正确。11、(2019潍坊期末)下列有关水和矿质元素的叙述，错误的是()A矿质元素是细胞内生物大分子的必需组成成分B休眠的种子和越冬植物体内，自由水与结合水的比值相对较低C合理施肥可提高农作物光合作用速率，从而提高产量D水是植物体光合作用和呼吸作用的原料，许多有机物的合成与分解均有水的参与【答案】A【解析】多糖中不含有矿质元素。12、(2018海南卷，6)将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中，一段时间后，发现营养液中Mg2和SO42-的含量下降，下列叙述不合理的是()A.Mg2通过自由扩散进入根细胞B.MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收C.根吸收的Mg2可以参与叶绿素的形成D.降低温度会影响水稻根系对Mg2的吸收【答案】A【解析】无机盐离子通过主动运输进入根细胞，A错误；土壤中的无机盐必需溶解在水中才能被根吸收，B正确；Mg是合成叶绿素的必需元素，C正确；温度能影响细胞膜的流动性，也会影响到细胞呼吸相关酶的活性，进而影响物质跨膜运输的速率，影响水稻根系对Mg2的吸收，D正确。13、（2019潍坊模拟）下列关于元素和无机盐与人体健康的描述，正确的是()A.细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要 B.缺乏P时，细胞中磷脂、核酸、ATP等的合成就会受影响C.细胞外液渗透压的90%以上来自Ca2，血液中Ca2太低会抽搐D.甲状腺激素含I、血红蛋白含Fe说明无机盐在细胞内主要以化合物的形式存在【答案】B【解析】细胞中的微量元素含量极少，但其和大量元素同等重要，A错误；ATP、DNA、RNA、磷脂等物质都含P，因此缺P时这些物质的合成都会受影响，B正确；细胞外液渗透压的90%以上来自Na、Cl，C错误；甲状腺激素含I、血红蛋白含Fe，说明无机盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成成分，而无机盐在细胞内主要以离子的形式存在，D错误。14、(2018合肥调研)生物体的生命活动离不开水。下列关于真核细胞中水的叙述，错误的是()A.细胞吸收水分是被动运输B.由氨基酸形成多肽链时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基C.有氧呼吸时，生成物H2O中的氢全部来自线粒体中丙酮酸的分解D.H2O在光下分解，产生的H会进入叶绿体基质【答案】C 【解析】水分子进出细胞的方式为自由扩散或通过水通道蛋白的协助扩散，属于被动运输，A正确；氨基酸脱水缩合形成多肽时，生成物水中的氢分别来自两个氨基酸分子的氨基和羧基，B正确；有氧呼吸过程中，生成物水中的氢来自第一、二阶段葡萄糖、丙酮酸的分解，C错误；光合作用中光反应产生的H进入叶绿体基质中参与暗反应，D正确。15、(2019济南模拟)某科研团队用含有各种必需元素的溶液培养大麦幼苗。实验分两组：甲组在光下，乙组在黑暗中，48小时后测定水分的消耗量和几种离子的浓度变化。表中各离子的数据为实验结束时，溶液中离子的浓度占实验开始时浓度的百分比。实验条件水分的消耗量(mL)Ca2(%)K(%)Mg2(%)甲组1 07012827184乙组42510335115请回答：(1)甲组幼苗细胞中能够消耗水并伴随着H和ATP产生的场所有_，细胞产生的一部分ATP可用于通过_方式吸收无机盐离子的过程。(2)48小时后，乙组幼苗的鲜重增加，干重下降。原因是_。(3)从吸收离子的比例上看，大麦幼苗吸收各种离子的速率是不同的，其中对_的吸收速率最大，造成这种结果的原因主要与细胞膜上运输相关离子的_有关。【答案】(1)类囊体薄膜和线粒体基质主动运输(2)幼苗吸收了大量的水分和无机盐，所以鲜重增加；幼苗不能进行光合作用，只进行呼吸作用消耗了大量有机物，所以干重下降(3)K载体蛋白数量【解析】光合作用的光反应和有氧呼吸的第三阶段能产生H和ATP，所以能够消耗水并伴随着H和ATP产生的场所有类囊体薄膜和线粒体基质；无机盐大都通过主动运输的方式进行吸收，少数通过协助扩散的方式运输，如果需要能量，则一定是主动运输。48小时后，乙组幼苗的鲜重增加，干重下降。原因是幼苗吸收了大量的水分和无机盐，所以鲜重增加；幼苗不能进行光合作用，只进行呼吸作用消耗了大量有机物，所以干重下降。离子的吸收速率主要与载体数量和能量有关。14