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专题01 细胞中的元素和无机物
考 点 链 接
考点1 细胞是生命活动的基本单位
1．细胞学说的主要内容：
(1)细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；
(2)细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用；
(3)新细胞是由老细胞分裂产生的。
2．细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
3．归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法。
4．系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。一个蛋白质分子可以看成一个系统。
5．自然界从生物个体到生物圈，可以看作各个层次的生命系统。地球上最大的生命系统是生物圈，最基本的生命系统是细胞。
6．植物(如冷箭竹)没有系统层次，单细胞生物既可看做细胞层次，又可看做个体层次。心肌属于组织层次，心脏属于器官层次。
7．病毒没有细胞结构，一般由核酸和蛋白质组成。但是，病毒的生活离不开细胞。
考点2 细胞的多样性和统一性
1．显微镜的使用：首先，在低倍镜下观察清楚并找到目标，把要放大的物像移到视野中央。其次：转动转换器，换成高倍镜观察，并轻轻转动细准焦螺旋直到看清物像为止。若视野较暗，可调节光圈和反光镜。
2．特别提醒：
(1)必须先用低倍镜观察后，再转动转换器换成高倍镜观察。
(2)低倍镜观察时，粗、细准焦螺旋都可调节，高倍镜观察时，只能调节细准焦螺旋。
(3)由低倍镜换高倍镜，视野变暗，视野内细胞数目变少，每个细胞的体积变大。
(4)目镜的长度与其放大倍数呈反比；物镜的长度与其放大倍数呈正比。
(5)显微镜的放大倍数：放大倍数指的是物体的长度或宽度的放大倍数。
(6)物像移动与装片移动的关系：由于显微镜下成像是倒立的像，若细胞在显微镜下的像偏右上方，实际在装片中细胞的位置则偏左下方。所以，物像移动的方向与载玻片移动的方向是相反的。
3．原核细胞与真核细胞的主要区别是没有以核膜为界线的细胞核。由真核细胞构成的生物
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叫作真核生物，如植物、动物、真菌等。由原核细胞构成的生物叫作原核生物，如细菌(如蓝细菌，旧称蓝藻)、支原体、衣原体、立克次氏体等。
4．淡水水域污染后富营养化，导致蓝细菌和绿藻等大量繁殖，会形成让人讨厌的水华，影响水质和水生动物的生活。
5．发菜也属于蓝细菌，细胞群体呈黑蓝色，状如发丝，在我国多产于西北草地和荒漠。
6．蓝细菌细胞内含有藻蓝素和叶绿素，是能进行光合作用的自养生物。细菌中的多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。细菌的细胞都有细胞壁、细胞膜和细胞质，都没有由核膜包被的细胞核，也没有染色体，但有环状的DNA分子，位于细胞内特定的区域，这个区域叫作拟核。
7．支原体可能是最小、最简单的单细胞生物。
考点3 细胞中的元素和化合物
1．组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有，这说明了生物界与无机自然界具有统一性；但是，细胞与无机自然界相比，各种元素的相对含量又大不相同，这说明了生物界与无机自然界具有差异性。
2．组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。细胞中含量最高的化合物是水，它同时也是含量最高的无机物，含量最高的有机物是蛋白质。
4．用化学试剂检测生物组织中的化合物或观察结构
还原糖
脂肪
蛋白质
淀粉
试剂
斐林试剂
苏丹Ⅲ
双缩脲试剂
碘液
现象
砖红色沉淀
橘黄色
紫色
蓝色
需要加热的是还原糖的鉴定，需要借助显微镜的是脂肪鉴定。常见的还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖。
5．脂肪的检测和观察实验中，切片后，从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片的中央；在花生子叶薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min，用吸水纸吸去染液，再用50%的酒精洗去浮色；先在低倍镜下观察，再换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见。
6．蛋白质的检测和观察实验中，加入组织样液2 mL后，先注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀，再注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀，可见组织样液变成紫色。
考点4 细胞中的无机物
1．自由水的作用：水是细胞内良好的溶剂，许多种物质能够在水中溶解；细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与。多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中。水在生物体内流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的废物，运送到排泄器官或者直接排出体外。
2．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和
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溶解性，成为生物体的构成成分。
3．在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。
4．细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
5．无机盐的作用有：
①某些重要化合物的组成部分，如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素。
②对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用，如缺钙时哺乳动物会抽搐。
③对维持细胞酸碱平衡非常重要。④维持正常渗透压，即水盐平衡。
6．%的氯化钠溶液。
真 题 回 顾
1．（2023·海南·高考真题）衣藻和大肠杆菌都是单细胞生物。下列有关二者的叙述，正确的是（    ）
A．都属于原核生物
B．都以DNA作为遗传物质
C．都具有叶绿体，都能进行光合作用
D．都具有线粒体，都能进行呼吸作用
【答案】B
【解析】衣藻属于真核生物，A错误；衣藻和大肠杆菌的遗传物质都是DNA，B正确；大肠杆菌没有叶绿体，也不能进行光合作用，C错误；大肠杆菌不含线粒体，D错误。
2．（2022·海南·统考高考真题）脊髓灰质炎病毒已被科学家人工合成。该人工合成病毒能够引发小鼠脊髓灰质炎，但其毒性比天然病毒小得多。下列有关叙述正确的是（    ）
A．该人工合成病毒的结构和功能与天然病毒的完全相同
B．该人工合成病毒和原核细胞都有细胞膜，无细胞核
C．该人工合成病毒和真核细胞都能进行细胞呼吸
D．该人工合成病毒、大肠杆菌和酵母菌都含有遗传物质
【答案】D
【解析】人工合成的脊髓灰质炎病毒的毒性比天然病毒小得多，据此可推测二者在结构和功能上存在差异，A错误；病毒不具有细胞结构，不能进行细胞呼吸，只能在宿主细胞中增殖，BC错误；人工合成病毒、大肠杆菌和酵母菌都含有遗传物质，D正确。
3．（2022·辽宁·统考高考真题）下列关于硝化细菌的叙述，错误的是（    ）
A．可以发生基因突变 B．在核糖体合成蛋白质
C．可以进行有丝分裂 D．能以CO2作为碳源
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【答案】C
【解析】硝化细菌的遗传物质是DNA，可发生基因突变，A正确；原核细胞只有核糖体一种细胞器，蛋白质在核糖体合成，B正确；原核生物不能进行有丝分裂，进行二分裂，C错误；硝化细菌可进行化能合成作用，是自养型生物，能以CO2作为碳源，D正确。
4．（2022·重庆·统考高考真题）在一定条件下，斐林试剂可与葡萄糖反应生成砖红色沉淀，去除沉淀后的溶液蓝色变浅，测定其吸光值可用于计算葡萄糖含量。下表是用该方法检测不同样本的结果。下列叙述正确的是（    ）
样本
①
②
③
④
⑤
⑥
吸光值
葡萄糖含量（mg/mL）
0
A．斐林试剂与样本混合后立即生成砖红色沉淀
B．吸光值与样本的葡萄糖含量有关，与斐林试剂的用量无关
C．，
D．在一定范围内葡萄糖含量越高，反应液去除沉淀后蓝色越浅
【答案】D
【解析】斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，会产生砖红色沉淀，A错误；吸光值与溶液的浓度有关，故与样本的葡萄糖含量和斐林试剂的均用量有关，B错误；由表格内容可知，葡萄糖含量越高，吸光值越小，，，～，C错误；在一定范围内葡萄糖含量越高，生成的砖红色沉淀（氧化亚铜）越多，反应液去除沉淀后的溶液中游离的Cu2+越少，则蓝色越浅，D正确。
5．（2022·江苏·统考高考真题）下列物质的鉴定实验中所用试剂与现象对应关系错误的是（    ）
A．还原糖-斐林试剂-砖红色 B．DNA-台盼蓝染液-蓝色
C．脂肪-苏丹Ⅲ染液-橘黄色 D．淀粉-碘液-蓝色
【答案】B
【解析】还原糖与斐林试剂在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀，A正确；在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺呈蓝色，B错误；苏丹Ⅲ染液将脂肪染成橘黄色，苏丹Ⅳ将脂肪染成红色，C正确；淀粉遇碘变蓝，D正确。
6．（2022·湖北·统考高考真题）水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任，下列有关水在生命活动中作用的叙述，错误的是（ ）
A．水是酶促反应的环境 B．参与血液中缓冲体系的形成
C．可作为维生素D等物质的溶剂 D．可作为反应物参与生物氧化过程
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【答案】C
【解析】自由水是化学反应的介质，故水是酶促反应的环境，A正确；血液中的缓冲对是由离子组成的，离子溶解在水中才能形成缓冲体系，B正确；维生素D属于脂质，脂质通常都不溶于水，C错误；自由水能参与化学反应，故水可作为反应物参与生物氧化过程，D正确。
新 题 尝 鲜
1．（2023·四川成都·统考模拟预测）大熊猫喜食竹笋。下列关于大熊猫和竹子的叙述，正确的是（    ）
A．组成大熊猫和竹子的生命系统结构层次相同
B．大熊猫与竹子共同构成了竹林中的生物群落
C．大熊猫生命活动正常进行离不开体内的细胞
D．竹林中的土壤和水分不参与生命系统的组成
【答案】C
【解析】大熊猫属于动物，有系统这个生命系统层次；竹子属于植物，没有系统这个层次，A错误；竹林中的生物群落包括全部生物，不只是大熊猫和竹子，B错误；大熊猫属于多细胞动物，其生命活动离不开体内细胞的参与，C正确；竹林中的土壤和水分可参与生态系统的构成，属于生命系统的层次，D错误。
2．（2023·湖南长沙·校联考模拟预测）“细胞学说”被恩格斯誉为19世纪自然科学的三大发现之一，也开创了生物学研究的新纪元，使其迈入细胞水平。依据细胞内是否有以核膜为界限的细胞核，分为原核细胞和真核细胞。下列相关说法中正确的是（    ）
A．细胞学说揭示了原核细胞和真核细胞的统一性
B．所有原核细胞都有细胞壁，不会被水涨破
C．只能用真核细胞来观察细胞分裂时染色体的变化
D．原核细胞有些可以进行光合作用，但不能进行有氧呼吸
【答案】C
【解析】细胞学说没有提及原核细胞，只是揭示了植物细胞与动物细胞的统一性，A错误；原核细胞中的支原体没有细胞壁，B错误；原核细胞没有染色体，只有真核细胞有染色体，C正确；原核细胞的有些种类如蓝藻（蓝细菌）尽管没有叶绿体，但也能进行光合作用，有些原核细胞尽管没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，D错误。
3．（2023·四川南充·一模）目前，人类已经发现了100多种化学元素，它们参与了各种生物以及非生物成分的组成。以下关于生物体内元素的说法正确的是（ ）
A．某些微量元素可以参与形成复杂化合物
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B．组成细胞的各种元素都以化合物的形式存在
C．组成人和玉米的化学元素种类及含量均基本相同
D．人体活细胞中，数量最多的元素是氧元素，约占65%
【答案】A
【解析】某些微量元素可以参与形成复杂化合物，如Fe是构成血红蛋白的元素，A正确；组成细胞的各种元素大多数以化合物的形式存在，无机盐主要以离子形式存在，B错误；组成人和玉米的化学元素种类基本相同，含量差异很大，C错误；人体活细胞中，数量最多的元素是氢元素，D错误。
4．（2023·海南海口·海南中学校联考一模）螺旋藻是一种主要分布在热带、亚热带地区的多细胞蓝细菌，被联合国粮农组织（FAO）誉为“21世纪最理想的食品”。下列有关描述错误的是（    ）
A．螺旋藻细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质
B．螺旋藻能把无机物转化成有机物，是自养需氧型生物
C．螺旋藻含有人体必需的Fe、Ca、Mn、Zn等微量元素
D．螺旋藻和黑藻在细胞结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核
【答案】C
【解析】螺旋藻细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质，A正确；螺旋藻能把无机物转化成有机物，属于自养生物，螺旋藻能进行有氧呼吸，所以螺旋藻是自养需氧型生物，B正确；
Ca是大量元素不是微量元素，C错误；螺旋藻是蓝细菌，属于原核生物，黑藻是真核生物，所以螺旋藻和黑藻在细胞结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核，D正确。
5．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考模拟预测）每年3月22日是“世界水日”，水是生命之源。下列有关水的叙述，错误的是（    ）
A．有氧呼吸、氨基酸的脱水缩合等许多生物化学反应都需要水作为反应物
B．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合
C．细胞发生癌变，其自由水的含量较正常时高
D．多细胞生物体的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中
【答案】A
【解析】氨基酸的脱水缩合有水的产生，A错误；细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质的结合，B正确；细胞发生癌变，细胞代谢加快，其自由水的含量较正常时高，C正确；多细胞生物体的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中，D正确。
6．（2023·贵州毕节·统考三模）在我国南方，芥菜等蔬菜在霜冻后食用品质更佳。研究发现，植物在低温时将细胞中的淀粉水解生成葡萄糖，产生抗逆反应。下列分析错误的是（
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    ）
A．抗逆反应体现了植物对低温环境的适应
B．该变化导致细胞液浓度升高，细胞液不易结冰
C．该抗逆反应导致细胞中自由水与结合水的比值降低
D．该抗逆反应引起细胞膜流动性增强、酶活性升高
【答案】D
【解析】低温下小白菜等蔬菜细胞中的淀粉水解成葡萄糖，使溶液浓度升高，冰点降低，该现象为植物对低温环境的一种适应能力，A正确；低温下小白菜等蔬菜细胞中的淀粉水解成葡萄糖，使溶液浓度升高，细胞液不易结冰，B正确；植物在低温环境下，结合水含量上升，自由水含量下降，从而减少细胞结冰的机会，故细胞中自由水与结合水的比值降低，有利于抗逆性增强，C正确；糖分子不仅可以降低冰点，还有巨大的表面活力，可以吸附在细胞器表面降低水分进出的速度，从而减弱它们的生命能力，故抗逆反应引起细胞膜流动性减弱、酶活性降低，从而降低细胞的代谢速率，减少有机物的消耗，D错误。
7．（2023·浙江杭州·浙江大学附属中学校考模拟预测）一种植物和一种哺乳动物体内细胞的某些化学元素含量（占细胞干重的质量分数%）如下表所示，下列有关叙述错误的是（    ）
元素
C
H
O
N
P
Ca
S
植物（%）
动物（%）
A．这两种生物体内所含的化学元素的种类差异很大
B．碳元素的含量说明有机物是干物质的主要成分
C．N、S 含量说明动物组织含蛋白质较多，若该动物血钙低则会发生肌肉抽搐
D．经测定该植物某有机物含 C、H、O、N、S，此化合物可能是蛋白质
【答案】A
【解析】这两种生物体内的化学元素的种类基本相同，A错误；由于表格中，动物细胞的干重含量最多的元素是C元素，植物细胞中C元素含量也较高，原因是动物细胞和植物细胞中含有大量的蛋白质和糖类，所以碳元素的含量说明有机物是干物质的主要成分，B正确；蛋白质的组成元素是C、H、O、N、S，经测定该植物某有机物含 C、H、O、N、S，此化合物可能是蛋白质，N、S 含量多说明动物组织含蛋白质较多；若该动物血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐，CD正确。
8．（2023·湖南长沙·长沙市明德中学校考模拟预测）农谚有云：“有收无收在于水，收多收少在于肥。”水和无机盐在农作物的生长发育过程中发挥着重要的作用。下列关于水和无机盐的叙述，错误的是（
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    ）
A．农作物从外界吸收的磷酸盐可用于细胞内合成DNA和RNA
B．结合水是细胞内的良好溶剂，可直接参与光合作用过程
C．由于氢键的存在，水具有较高的比热容，有利于维持生命系统的稳定性
D．活性蛋白失去结合水后会改变空间结构，重新得到结合水后不能恢复其活性
【答案】B
【解析】DNA和RNA的元素组成均为C、H、O、N、P，含有磷元素，故农作物从外界吸收的磷酸盐可用于细胞内合成DNA和RNA，A正确；自由水是细胞内的良好溶剂，可直接参与光合作用过程，B错误；由于水分子的极性，一个水分子的氧端靠近另一水分子的氢端时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键；氢键的存在，使水有较高的比热容，使水的温度不易发生改变，有利于维持生命系统的稳定，C正确；蛋白质失活后，其活性不能恢复，D正确。
9．（2023·浙江·校联考一模）如图表示某农作物产量和甲、乙两种无机盐离子浓度之间的关系。下列相关叙述错误的是（    ）
A．甲、乙两种无机盐离子都是该作物生长必需的元素
B．该图可说明植物对不同无机盐离子的需求量是不同的
C．当甲的浓度为a、乙的浓度为d时，作物产量为2A
D．甲、乙被吸收后在该作物体内主要以离子的形式存在
【答案】C
【解析】分析题图可知，甲、乙两种无机盐离子的浓度都影响该农作物的产量，说明都是该作物生长必需的元素，A正确；据图可知，单独施肥时，甲的浓度为a时，产量最高，乙的浓度为d时，作物产量最高，说明该作物对甲、乙两种无机盐离子的需求量不同，B正确；
单独施肥时，甲的浓度为a时，产量最高，为A，乙的浓度为d时，作物产量最高，为A，但实验缺少同时施加a浓度的甲和d浓度乙的实验组，因此当甲的浓度为a、乙的浓度为d时，作物产量无法判断，C错误；无机盐在细胞中主要以离子形式存在，D正确。
10．（2023·湖北·模拟预测）农事谚语说“有收无收在于水，收多收少在于肥”。下列有关叙述错误的是（    ）
A．植物根系吸收的水有利于植物保持固有姿态
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B．自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动
C．作物秸秆充分晾晒后，体内剩余的物质主要是无机盐
D．植物通过根吸收硝酸盐和磷酸盐需要消耗能量
【答案】C
【解析】植物根系吸收的水，细胞充盈，有利于植物保持固有姿态，A正确；自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动，自由水结合水比值越高，细胞代谢越强，B正确；
作物秸秆充分燃烧后，剩余的物质主要是无机盐，C错误；植物通过根吸收硝酸盐和磷酸盐为主动运输，需要消耗能量，D正确。
11．（2023春·四川达州·高二统考期末）细胞是生物结构和功能的基本单位。以下理解不正确的是（    ）
A．现存各种生物的生命活动都是在细胞内完成的
B．病毒不具有细胞结构，但可以进行遗传、复制等生命活动
C．各种分化的细胞密切合作，才能完成一系列复杂的生命活动
D．生物与环境之间物质和能量的交换、生长发育等以细胞代谢为基础
【答案】A
【解析】现存各种生物的生命活动大多数是在细胞内完成的，有的是在细胞外完成的，比如高等动物的糖类、蛋白质等有机物的消化过程是在细胞外的消化道内进行的，A错误；病毒不具有细胞结构，但可以进行遗传、复制等生命活动，表现生物特征，B正确；多细胞生物体中各种分化的细胞密切合作，才能完成一系列复杂的生命活动，C正确；生物与环境之间物质和能量的交换、生长发育等生理活动均是以细胞代谢为基础进行的，D正确。
12．（2023春·四川遂宁·高二统考期末）下列关于细胞学说建立过程的描述中正确的是（    ）
A．法国的比夏通过显微镜观察，指出器官由组织构成，并把组织分为21种
B．英国科学家施莱登和施旺通过研究，提出“新细胞可以从老细胞中产生”
C．荷兰著名磨镜师列文虎克自制显微镜并观察到不同形态的细菌、红细胞等
D．意大利科学家马尔比基在显微镜下，发现新细胞的产生是细胞分裂的结果
【答案】C
【解析】法国的比夏经过对器官的解剖观察，指出器官由组织构成，并把组织分为21种，A错误；德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出“新细胞可以从老细胞中产生”，B错误；
荷兰著名磨镜师列文虎克自制显微镜并观察到不同形态的细菌、红细胞等，C正确；意大利科学家马尔比基在显微镜下广泛观察了动植物的微细结构，但并没有用细胞来描述其发现，也没有进一步考虑生物体结构的一致性，