学年高中生物第二章细胞的化学组成第一节细胞中的元素和无机化合物练习苏教版必修1.docx
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学年高中生物第二章细胞的化学组成第一节细胞中的元素和无机化合物练习苏教版必修1
第一节 细胞中的元素和无机化合物
目标导航1.结合材料P8～9，举例说出组成细胞的元素。
2.结合教材P9～10，举例说出细胞中无机化合物的功能、存在形式和作用。
一、组成细胞的元素（阅读P8～9）
1.元素的种类
（1）按与生命的关系，可以分为必需元素和非必需元素。
缺乏必需元素可能导致疾病。
（2）按含量的多少，必需元素分为大量元素和微量元素。
其中大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
微量元素虽含量少，作用却很大。
2.不同种类生物体内所含的元素种类基本相同，但是每种元素的含量却有多有少。
3.一些山区居民患有克山病，该病与缺硒有明显关系。
二、细胞中的无机化合物（阅读P9～10）
1.细胞中的化合物
（1）种类
①无机化合物：
水和无机盐。
②有机化合物：
糖类、脂质、蛋白质和核酸。
（2）含量
①含量最多的化合物是水。
②含量仅次于水的化合物是蛋白质。
③有机化合物中含量最多的是蛋白质。
2.细胞中的水
在活细胞中，含量最多的物质是水，一切细胞都是生活在水环境中的。
（1）结合水：
其与细胞内的其他物质相结合，是组成细胞结构的重要成分。
其在休眠的种子、越冬的植物、生活在干旱和盐渍条件下的植物的细胞中含量较多，使得它们抵抗不良环境的能力增强。
（2）自由水
①自由水可以自由流动，是细胞内的良好溶剂。
②自由水可作为细胞中几乎所有的生物化学反应的介质，有的直接还作为反应物参与生物化学反应。
③生物体内的各种物质只有溶解在水中，才能运送到各个细胞并被其吸收和利用，自由水还能将细胞代谢废物排出体外。
3.细胞中的无机盐
无机盐在细胞中常以离子形式存在，虽然含量比较少，但在生物体的生命活动中却不可缺少。
生物体内的无机盐过多或过少，均会影响其生命活动，例如血液中的钙离子缺少时，会发生肌肉抽搐现象，而血钙过高时又会出现肌肉乏力现象。
一、组成细胞和生物体的元素
1.组成细胞和生物体的元素
（1）种类
细胞中最常见的化学元素有20多种。
元素项目
大量元素
微量元素
含 量
较多（高于万分之一）
很少（低于万分之一）
种 类
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等
（2）各种元素的归属范围
（3）特点：
组成生物体的化学元素种类大体相同；在不同的生物体内，各种化学元素的含量相差很大。
（4）作用：
无论是大量元素还是微量元素都是生物体必需的，对维持生物体生命活动有重要作用。
2.生物界与非生物界的统一性和差异性
1.组成细胞的化学元素均可从无机自然界中找到吗？
生物体有无特殊的元素？
答案 组成细胞的化学元素均可从无机自然界中找到，没有一种是生物体所特有的。
2.你能从生物与无机自然界所组成元素的异同关系中得出什么结论？
答案 生物界与无机自然界既具有统一性，又具有本质上的不同。
3.微量元素含量很少，是不是说作用不重要，可有可无？
请进行解释。
答案 不是。
微量元素和大量元素均是生物必需的元素，微量元素含量虽然很少，但是对生物体一样具有重要的作用，不可缺少。
4.是不是生物体内含有的元素不是大量元素就是微量元素？
为什么？
答案 不是。
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。
如果不是生物体必需的元素，不管含量高低，都不是大量元素或者微量元素。
1.人体内微量元素的含量甚微，但是对人体的健康却起着重要作用。
下列各组元素全部是微量元素的是（）
A.Na、K、O、SB.B、Mo、Fe、Cu
C.N、H、O、P、CD.Fe、Ca、Cu、C
问题导析
（1）大量元素：
C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K等。
（2）微量元素：
Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。
答案 B
一题多变
土壤缺硼（B）时，植物会表现出一定的病症，在有该病症的植株叶面上喷施很少量的一定浓度的含硼溶液后，该病症消失，这说明硼是植物体的________（大量/微量）元素。
答案 微量
二、细胞中的无机化合物
1.细胞中水的存在形式及其生理作用
2.自由水和结合水的相对含量与生物体的结构和功能关系
（1）自由水和结合水是可以相互转化的。
自由水的相对含量越高，细胞代谢越旺盛，如种子萌发时，先要吸足水分，以增加自由水的含量，才能进行旺盛的生命活动。
（2）结合水的相对含量越高，细胞的抗旱、抗寒能力越强，如冬季植物吸水减少，细胞中结合水相对含量升高，使植物抗寒性增强。
再如生活在干旱环境中的植物，结合水相对含量高，降低了蒸腾作用（蒸腾作用散失的是自由水）。
（3）细胞中两种形式水的相对含量不同，会影响组织、器官的形态特点，如心肌和血液中水的含量相当，但心肌中结合水含量相对较高，血液中自由水含量相对较高。
3.细胞中的无机盐
含量
较少
存在
形式
主要以离子形式存在，如Na＋、K＋、Ca2＋、Cl－、HCO
；少数以化合态存在，如I－构成甲状腺激素等
生理
作用
合成有机物的原料，如Mg2＋是叶绿素的必需成分、P是合成核苷酸的原料
②合成某些具有特殊生理功能的物质的原料，如Fe2＋是血红蛋白的重要成分
③维持细胞的酸碱平衡，如红细胞中的K2HPO4/KH2PO4、HCO
/H2CO3
1.与枝叶繁茂的夏季相比，冬季的北方落叶树结合水与自由水的比值上升了还是下降了？
这有何意义？
答案 冬季的落叶树的结合水与自由水的比值有所上升，可降低代谢，增强抗逆性，对于树木抵御严寒有重要意义。
2.无机盐缺乏会引起相应的疾病，所以我们要大量补充多种无机盐，对吗？
答案 不对。
无机盐摄入过量同样会引起多种疾病。
如摄入钙过量会引起胆结石、动脉粥样硬化；氟过量会使牙齿出现斑点。
3.以下事实分别说明无机盐有什么生理功能？
（1）有植物合成蛋白质需要含氮的无机盐；组成细胞膜、核酸和ATP需要含氮和磷的无机盐；碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿中的重要成分等。
（2）有些无机盐离子是酶、激素或维生素的重要组成成分。
（3）人体血液中HPO
/H2PO
和H2CO3/HCO
等组成的重要酸碱缓冲体系调节并维持生物体的酸碱平衡。
答案
（1）有些无机盐是细胞和生物体内有机物的重要组成部分。
（2）许多种无机盐离子是合成某些具有特殊生理功能的物质的原料。
（3）维持生物体内的酸碱平衡。
4.为什么人体缺铁会导致贫血？
为什么植物缺镁会影响光合作用？
答案 铁是血红蛋白的重要组分。
镁是叶绿素的重要组分。
2.卷柏有“九死还魂草”之称，它在干枯后，若得到充足的水仍能成活，其原因是（）
A.失去的水为自由水
B.虽失去结合水，但有特殊酶
C.此生物有特殊的结构
D.以上都不正确
问题导析
（1）结合水是构成生物体的重要成分，当失去结合水，会因细胞的结构破坏而死亡，即使再补足水也不能复活。
（2）卷柏属于蕨类植物，适应能力强，干枯后得到充足的水后仍能成活，所以失去的是自由水。
答案 A
一题多变
回答不同条件下生物的失水情况：
（1）鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻：
________水散失。
（2）干种子用水浸泡后仍能萌发：
失去________水的种子仍保持其生理活性。
（3）干种子不浸泡则不萌发：
____________水越多，代谢越旺盛。
（4）种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠：
失去________水。
（5）烘烤后的种子浸泡后不萌发：
失去________水的细胞失去生理活性。
答案
（1）自由
（2）自由 （3）自由 （4）结合 （5）结合
1.组成生物体的最基本元素是（）
A.CB.O
C.ND.H
答案 A
解析 组成细胞的元素中，C、H、O、N这四种元素的含量最多，在干重中C的含量达到55.99%，这表明C是构成细胞最基本元素。
2.研究甲状腺功能时应用的放射性同位素是（）
A.FeB.I
C.ND.Zn
答案 B
解析 I是构成甲状腺激素的重要原料，甲状腺激素是由甲状腺合成并分泌的。
通过标记放射性同位素I可跟踪其在细胞内的代谢途径，从而了解甲状腺的一些功能。
3.下列关于水的生理功能的叙述中，不正确的是（）
A.自由水是良好的溶剂
B.结合水是细胞结构的重要组成成分
C.水溶液可运输代谢废物到排泄器官
D.水分解能释放能量供生命活动需要
答案 D
解析 所有无机化合物都不是生物体的能源物质；糖类、脂质、蛋白质是生物体内的能源物质。
4.下列关于无机盐的叙述，错误的是（）
A.铁是合成血红蛋白不可缺少的成分
B.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在
C.植物缺Mg2＋会影响光合作用
D.食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿
答案 B
解析 细胞中的无机盐主要以离子状态存在，铁是合成血红蛋白不可缺少的，镁是合成叶绿素不可缺少的，碘是合成甲状腺激素不可缺少的。
5.刚收获的鲜黄豆放在阳光下晒干，重量减轻，这个过程损失的主要是
____________________，这样的种子在条件适宜时，仍能萌发成幼苗。
把晒干的种子放在一洁净试管中加热，试管壁上有水滴出现，这些水主要是来自黄豆内的______________________，这样的种子将不能萌发，原因是___________________
已被破坏。
代谢旺盛的细胞内________________相对含量高些。
答案 自由水 结合水 细胞结构 自由水
解析 鲜黄豆晒干重量减轻，损失的主要物质是黄豆中的自由水；把晒干的种子放在一洁净试管中加热后，丢失的是黄豆中的结合水，由于结合水是组成细胞结构的重要成分，故丢失了结合水就会破坏细胞的结构，影响正常的生命活动；代谢旺盛的细胞内自由水的相对含量高些，因为细胞中几乎所有的生物化学反应都是以水为介质进行的或水直接作为反应物，自由水参与细胞中各种代谢反应。
基础巩固
1.下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是（）
A.组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量最多
B.动物和植物所含的化学元素的种类差异很大
C.组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到
D.不同生物体内各种化学元素的含量基本相似
答案 C
解析 生物界与非生物界之间存在着统一性和差异性，统一性体现在生物体的化学元素在非生物界可以找到，差异性体现在它们所含元素的含量不同。
碳元素在生物界中含量较高，而在非生物界中含量很少；动植物之间所含元素的种类相差不大，但各种化学元素的相对含量比例不同。
2.番茄植株的老叶的尖端和边缘出现失绿现象，甚至有的干枯坏死。
此植株最可能缺乏的营养元素是（）
A.氮元素B.镁元素
C.钾元素D.磷元素
答案 C
解析 缺少K＋时，番茄植株的老叶尖端和边缘会失绿，直至干枯坏死。
3.当生物体新陈代谢旺盛与生长迅速时，通常结合水与自由水的比值（）
A.会增大B.会减少C.无变化D.波动大
答案 B
解析 自由水与新陈代谢有关，自由水越多，新陈代谢越旺盛，所以当生物体新陈代谢旺盛与生长迅速时，通常结合水与自由水的比值要下降，故B正确。
4.水是生命的源泉，人体中水的含量约占65%。
下列有关水的叙述中，错误的是（）
A.参与运输营养物质和代谢废物的为自由水
B.结合水是构成细胞结构的组成成分之一
C.心肌细胞只含结合水，血液只含自由水
D.自由水和结合水的比例影响新陈代谢的强弱
答案 C
解析 水的存在形式有自由水和结合水。
其中结合水的功能是细胞结构的重要组成成分，自由水的功能有：
良好溶剂、运输营养物质和代谢废物等，故A、B项均正确；自由水越高，代谢越旺盛，故D项正确；心肌细胞中既有自由水又有结合水，故C项错误。
5.人体缺乏亚铁离子就无法合成血红蛋白，缺少碘离子就无法合成甲状腺激素，这说明无机盐所具有的生理功能之一是（）
A.合成某些特殊生理功能物质的原料
B.调节渗透压
C.调节生物体的生命活动
D.调节细胞中离子平衡
答案 A
解析 碘是合成甲状腺激素的原料之一，铁离子是合成血红蛋白的元素之一，说明无机盐离子是合成某些特殊生理功能物质的原料。
6.在治疗创伤的中药方剂中，雄性羚羊角或犀牛角的用量极少，但是缺少这味药，疗效将大大下降甚至无效。
已知动物的角主要是由死亡细胞的角化（变性）蛋白质组成的，则羚羊角等的有效成分最可能是（）
A.特殊活性蛋白质B.核酸
C.微量元素D.大量元素
答案 C
解析 结合题意分析，动物角主要由变性的蛋白质组成，而且在中药方剂中用量极少，可以得出羚羊角等的有效成分最可能是提供了一些微量元素，正确选项为C。
A项，即使有特殊活性蛋白质，在中药的煎制及服用后被破坏，起不到任何作用；B项和D项肯定是不正确的。
巩固提升
7.如图甲是细胞中化合物含量的扇形图，图乙是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是（）
A.若图甲表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质
B.若图乙表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H
C.地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性
D.若图甲表示细胞完全脱水后化合物的含量，则A化合物是蛋白质
答案 C
解析 一般地说，细胞中含量最多的化合物是水，其次是蛋白质，含量最多的元素依次是O、C、H，对应图乙中的a、b、c。
细胞完全脱水后，细胞中含量最多的化合物是蛋白质，蛋白质含有C、H、O、N等元素。
组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的，这个事实说明生物界与非生物界具有统一性。
8.科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需的化学元素，其配方如表：
离子
K＋
Na＋
Mg2＋
Ca2＋
NO
H2PO
SO
Zn2＋
培养液浓度
/mol·L－1
1
1
0.25
1
2
1
0.25
1
其中植物根细胞吸收量最少的离子是（）
A.Ca2＋B.SO
C.Zn2＋D.H2PO
答案 C
解析 审题关键：
判断出“吸收量最少的离子”一定是属于微量元素的离子，而且“吸收量”与其在溶液中的含量无关。
本题考查生物体内的大量元素和微量元素。
根据组成生物体的化学元素在生物体内的含量不同，分为大量元素和微量元素。
大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等；微量元素包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
培养液中的Ca、S、P等元素属于生物体中的大量元素，因此花卉对这些离子的吸收量较大。
而Zn属于微量元素，因此花卉对其的吸收量最少。
9.微量元素在生物体内含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的，可以通过下面的实例得到证明的是（）
A.Mg2＋是叶绿素的组成成分
B.油菜缺少B时只开花不结果
C.动物血液中Ca盐含量太低，会抽搐
D.缺P会影响ATP的合成
答案 B
解析 微量元素在生物体内含量很少，却是维持正常生命活动不可缺少的元素。
分析题中的四个选项，可知Mg、Ca和P都属于大量元素，故它们不符合题意。
10.人们经常食用的牛、羊、猪等肉类食品和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分大多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是（）
A.组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到
B.在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物的种类大体相同
C.组成生物体细胞的最基本元素是碳
D.不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同
答案 B
解析 生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换，有选择地从自然界获取各种物质来满足自身的需要，不论是相同生物还是不同生物，组成它们的细胞的化学元素和化合物种类大体是相同的，因此不同生物间可进行物质转换；组成它们的各种元素的含量是不同的；组成生物体细胞的化学元素都来自无机自然界，因此组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到；组成生物体细胞的最基本元素是碳。
A、C项本身正确，但不符合题干所问。
11.下面是验证镍为植物生活所必需的元素的实验，回答下列问题。
材料用具：
完全营养液甲、缺镍的完全营养液乙、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含镍的无机盐。
方法步骤：
（1）__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
（2）__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
（3）__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
实验预期：
____________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
为进一步验证镍元素一定是必需元素，还应增加的实验步骤及结果是__________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案
（1）将长势相似的玉米幼苗分成数量相同的两组
（2）将一组玉米幼苗放在缺镍的完全营养液乙中培养，另一组玉米幼苗放在等量的完全营养液甲中培养
（3）将两组玉米幼苗放在相同的适宜环境中培养数天，观察玉米的长势情况
实验预期：
甲营养液中玉米幼苗正常生长，乙营养液中玉米幼苗不能正常生长（或表现出缺素症）
实验步骤及结果：
在缺镍的完全营养液乙中加入一定量的镍元素（或含镍的无机盐），一段时间后玉米幼苗恢复正常生长（或病症消失）
解析 通过本实验我们可以学习到两个方面的内容：
一是探究性实验和验证性实验的实验预期是不一样的。
验证性实验的实验预期与实验目的基本一致，一般只有一种情况即实验目的所要验证的情况；而探究性实验的实验现象或预期是不确定的，出现的可能性都要叙述到。
二是通过实验目的，要清晰地确定单因子变量，其实这个单因子变量就是实验目的中所给的，如该题中的单因子变量是营养液中镍的有无，其他条件都应该相同，而且对该实验来说都是适宜的。
故最终实验现象的不同，就是由该单因子变量导致的。
“溶液培养法”既可以判断矿质元素是否是必需的元素，又可以应用于以后所讲到的无土栽培，要掌握这一方法原理。
12.植物在冬季来临之前，随着气温的逐渐下降，体内会发生一系列适应低温的生理变化，抗逆性加强，请据图回答问题：
（1）植物含水量下降的原因是____________________________________________
_____________________________________________________________________。
（2）结合水含量上升，自由水含量下降，利于抗寒的原因是____________________。
答案
（1）温度下降，蒸腾作用下降，吸水较少
（2）结合水不易结冰
解析 水的含量与细胞代谢和抗性的关系如下：
解答本题需借助对曲线图的观察和分析。
冬季来临之前，气温下降，蒸腾作用减弱，吸水减少，导致自由水含量减少，结冰点降低，有利于降低对植物的伤害。
同时呼吸减弱，消耗有机物减少，使细胞内可溶性糖浓度增加，也会导致结冰点降低。
走进高考
13.（2014·海南卷，5）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 植物体内的水分参与营养物质的运输，A正确。
水是构成叶肉细胞的重要化合物之一，B正确。
自由水可作为细胞内化学反应的反应物，C正确。
同种植物萌发种子的含水量大于休眠种子，D错误。
14.（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 脱氧核糖的元素组成为C、H、O，不含磷元素，C项错误。
15.（2009·山东卷，26节选）智能温室无土栽培作物，易于管理，优质高产。
该项技术广泛应用于现代农业。
（1）无土栽培所用营养液中的无机盐在植物体内的作用是________________和________________。
（2）植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同，所以应视具体情况调整_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案
（1）细胞的组成成分 调节植物的生命活动
（2）营养液中无机盐的组成和比例（营养液的配方）
解析 题中在无土栽培所用营养液中的无机盐的作用是：
①构成细胞的组成成分；②调节植物的生命活动；植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同，所以应视具体情况调整无机盐的组成和比例。
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