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细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物


2013 届高考生物一轮复习学案 2

细胞中的元素和化合物

细胞中的无机物(人教版)
[考纲要求]1.水和无机盐的作用(Ⅰ)。2.检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。

一、组成细胞的元素及化合物 1.最基本元素:C。 2.主要元素:C、H、O、N、P、S。 3.大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca

、Mg 等。 4.微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。 5.细胞鲜重含量最多的元素是 O。 6.细胞干重含量最多的元素是 C。 7.组成细胞的化合物:组成细胞的化合物分为无机化合物和有机化合物,前者中 H2O 的含量最多,后者中蛋白质含量最多。 特点提醒 ①大量元素和微量元素的划分依据是含量。 ②记忆微量元素可利用口诀:铁猛碰新木桶(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。(谐音记忆法) 想一想 为什么组成细胞的元素在无机自然界都能找到?而含量又大不相同? 答案 组成细胞的元素最终是生物体有选择地从无机环境中吸收的。 二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 鉴定物质 还原糖 淀粉 脂肪 蛋白质 鉴定试剂 斐林试剂 碘液 苏丹Ⅲ染液 (或苏丹Ⅳ染液) 双缩脲试剂 颜色变化 砖红色沉淀 蓝色 橘黄色(或红色) 紫色

你知道吗 斐林试剂和双缩脲试剂都包含 NaOH 溶液和 CuSO4 溶液两种试剂,使用时 有什么不同? 答案 斐林试剂使用时是甲液和乙液等量混合均匀后注入, 斐林试剂现配现用, 水浴加 热 2 分钟;双缩脲试剂使用时是先加入 A 液 1 mL,再加 B 液 4 滴。 三、细胞中的无机物 1.细胞中的水 (1)存在形式:自由水和结合水。

(2)含量变化:生物体的含水量与生物种类和生物的生长发育期有关。 (3)功能

?b.参与许多化学反应 ? ①自 c.运送营养物质和 由水? 代谢废物 ?d.为细胞生存提供 ? 液体环境
a.细胞内的良好溶剂 ②结合水:是细胞结构的重要组成成分。 (4)自由水与结合水的联系 自由水 ? 结合水 你查了吗 心肌呈固态是因为结合水含量高, 血液呈液态是因为自由水含量高, 对吗? 为什么? 答案 不对。原因是二者自由水与结合水的比例不同。 2.细胞中的无机盐 (1)存在形式:细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。 (2)功能:①维持细胞和生物体的正常的生命活动,如哺乳动物的血液中若钙离子含量 太低,会出现抽搐等症状。 ②它是细胞的重要组成成分。

探究点一 组成细胞的元素和化合物

质量分数/% 占 85~90 占 1~1.5 占 7~10 占 1~2 占 1~1.5 丙 (1)比较甲、乙两图,组成细胞的元素中含量最多的四种元素是 C、H、O、N,C 元素 在乙图(甲图,乙图)中的含量表明它是构成细胞的最基本的元素。 (2)比较甲图、丙表,回答氧元素占细胞鲜重百分比最大的原因? 答案 水在细胞中质量分数最多,达 85%~90%,而水的化学元素组成是氢、氧两种元 素,其质量比为 2∶16,所以氧元素占细胞鲜重百分比最大。 (3)生物界和非生物界在化学元素上既有统一性,又有差异性的原因是什么? 答案 统一性的原因:生物体内的化学元素均来自自然界。 差异性的原因:生物体总是有选择地从自然界获得所需元素。 思维拓展 1.组成生物体的化学元素在不同的生物体内种类大体相同;不同的生物体内各种化学 元素的含量一般相差很大。 2.元素分类是根据生物体内的含量,而不是生理作用,微量元素虽含量少,但其生理 作用却不可替代,如 Zn 是 DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶的辅助因子,缺 Zn 将导致 DNA 复 制和 RNA 合成不能正常进行。 探究示例 1 (2010· 镇江质检)有关生物体细胞组成元素的叙述,错误的是( ) A.在不同生物的体细胞内,组成它们的化学元素种类大体相同 B.组成细胞的最基本元素是 C C.在同一生物的不同体细胞内,各种化学元素的含量相同 D.组成生物体细胞的化学元素,在无机自然界中都能找到 思路导引 从元素的组成角度考虑, 生物界与非生物界在元素种类上具有统一性, 构成 生物体的化学元素在无机自然界都能找到,没有一种是生物界所特有的。 答案 C 解析 从元素组成的角度考虑, 组成不同生物的元素种类大体相同, 但每种元素的含量 不同。 归纳总结 组成细胞的化学元素的统一性与差异性 (1)生物界与非生物界及不同生物之间在元素种类上具有统一性,而在元素含量上具有 差异性。 (2)生物体的元素是生物根据自身生命活动的需要,有选择地从无机环境中吸收的,这 体现了生物界与非生物界的统一性。 (3)生物直接或间接获得无机环境中元素的方式不同。

化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类和核酸

探究点二 细胞中的无机物 在农村秋季粮食收获之后,农民要将粮食晒干后进行储存,这样能保存较长时间。如果 将晒干后的粮食放入试管中进行加热,会发现试管壁上有水珠出现。如果粮食再进行焚烧,

则只会留下少量呈灰白色的灰分。请据此思考以下几个问题: 1.粮食晒干过程中,丧失的化合物是什么?在细胞中是以什么形式存在的? 答案 丧失的化合物是水分,在细胞中是以自由水形式存在的。 2.晒干后的粮食在试管中加热,试管壁上出现的水珠在细胞中以什么形式存在?此时 的种子还能萌发吗? 答案 试管壁上出现的水珠在细胞中是以结合水形式存在的。 结合水丧失, 细胞结构被 破坏,种子死亡,不能再萌发。 3.粮食焚烧后留下的少量灰分是什么? 答案 少量灰分是矿质元素。 归纳总结 1.细胞中的无机物——水 (1)水的含量、分类及生理作用 含量 概念 生理作用 4.5% 结合水 与其它物质结合在一起 细胞组成成分 良好溶剂;运输作用;反应场所、 95.5% 自由水 能够自由流动、以游离状态存在 原料 (2)不同生物含水量特点 ①是细胞和生物体中含量最多的物质(如精瘦肉中的水,沙漠植物中的水)。 ②含水量:水生>陆生、幼年>成年>老年、代谢旺盛>代谢缓慢、幼嫩细胞>衰老细 胞。 2.生物体中的无机物——无机盐 (1)无机盐的含量及存在形式 含量:很少,约占细胞鲜重的 1%~1.5%。 存在形式: 大多数无机盐以离子的形式存在于细胞中, 少数以化合物的形式存在于细胞 中。 (2)无机盐的生理作用 ①有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成成分。 ②有许多种无机盐的离子对于维持生物体的生命活动有重要作用。 ③生物体内的无机盐离子, 必须保持一定的比例, 这对维持细胞内的渗透压和酸碱平衡 非常重要,这是生物进行正常生命活动的必要条件。 思维拓展 1.自由水含量与代谢强度的关系 (1)生物体代谢越旺盛,其体内自由水相对比例越高。如种子萌发时,先要吸收大量的 水分,以增加自由水的含量,并加快代谢速度。 (2)结合水不参与代谢作用,但结合水的相对含量与植物的抗寒性有关。如冬季,植物 吸水减少时,细胞内结合水相对含量升高,由于结合水不易结冰和蒸腾,从而使植被抗寒性 加强。 (3)水对于生物体非常重要,常被誉为“生命之源”,其主要原因是:①生物体所有的 生命活动都离不开水;②地球上的所有生命都是从水中起源的。 2.自由水、结合水相互转化 在活细胞内,在生命活动不受限制的温度变化范围内:
温度降低 ? ? ? ? ?? 自由水 ? ?温? 升 高?? 结合水 ? 度

一般情况下,温度略升高,自由水含量将升高,反之则自由水含量降低。相同条件下, 自由水含量高的细胞,代谢旺盛。结合水含量高的细胞代谢较弱。 探究示例 2 小明同学的不良反应引起了父母的担忧:感冒频繁,口腔溃疡反复发作, 伤口不易愈合,食欲不振,免疫力低下。比起同龄儿童,他的身体偏矮,偏瘦。去医院后, 经检查发现小明血清中锌的含量过低。对上述材料的解释,不正确的是( ) A.锌是人体必需的化学元素 B.锌在人体的生长发育过程中的作用不容替代 C.锌是人体必需的微量元素

D.锌的作用极大,只要有锌,人就能正常生长 思路导引 解答此题要从以下几个方面入手: ①不良反应是缺锌引起的。 ②锌是微量元 素。③微量元素在生物体内的作用。 答案 D 解析 本题先给出一个情景,最终点明是因为缺锌造成的,从教材中我们知道 Zn 是微 量元素,含量少但不能缺少,答案 D 中说法太绝对、武断,因为生物体包含很多的元素, 并且功能各不相同。 拓展提升 设计实验验证 Mg 是小麦幼苗生长发育的必需元素的实验思路 实验组:缺 Mg 的“全素培养液”培养小麦幼苗若干,出现缺绿症状后补充适量的 Mg 元素,症状消失。 对照组:等量的全素培养液,培养发育状况相同且等量的小麦幼苗。 其中实验组又形成自身前后对照。 特别关注 ?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。 ?2?实验组加入X盐的目的是二次对照,使实验组再前后对照,以增强说服力。 变式训练 2 缓步动物具有隐生现象:当环境干燥时,缓步动物的身体失水而萎缩,腿 也缩回而处于一种隐生状态,这时它的代谢率几乎降到零,甚至在纯酒精、液氦(-273℃) 中也能隐生。当环境变得有利于其生存时,它可以在几小时内吸水,使身体膨胀而复苏。说 明了( ) A.自由水参与生命活动 B.结合水参与生命结构 C.从基因水平说明生物具有多样性 D.水对生命活动的重要性 答案 D 解析 结合水和自由水对生命结构和活动都非常重要, 且可以相互转化。 生物具有多样 性是从个体水平来讲的。 实验探究 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.还原糖的鉴定

1. 脂肪的鉴定

3.蛋白质的鉴定

思维拓展 斐林试剂与双缩脲试剂的比较分析 比较项目 不 使用方法 同 点 呈色反应条 件 反应原理 斐林试剂 甲 液和 乙液 混合 均匀 后方 可使 用,且现配现用 需水浴加热 还原糖中的醛基被 Cu(OH)2 氧 化,Cu(OH)2 被还原为 Cu2O 砖红色 双缩脲试剂 使用时先加 A 液再加 B 液 不需加热即可反应 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 紫色

颜色 浓度 相同点

乙液 CuSO4 浓度为 0.05 g/mL B 液 CuSO4 浓度为 0.01 g/mL 都含有 NaOH、CuSO4 两种成分,且所用 NaOH 浓度都是 0.1 g/mL

探究示例 3 下列关于“检测生物组织中的糖类、 脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述 中,正确的是( ) A.用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液,可直接用于蛋白质的鉴定 B.若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪,一定需要用显微镜观察 C.鉴定可溶性还原糖时,要加入斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀再加入) D.用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,需水浴加热 2 min 才能看到紫色 思路导引 正确解答该题应从以下几点入手:(1)明确斐林试剂和双缩脲试剂浓度及使 用方法上的差异。(2)明确检测三类有机物在操作步骤上的差异。 答案 C 解析 C 对,A 错,用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液,必须混合均匀后再使用。 B 错, 鉴定花生种子是否含脂肪, 可先将种子烘烤, 再在白纸上挤压, 看是否出现油迹判断。 D 错,用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,不需加热。 技法总结 三类有机物检测在操作步骤上的差异 (1)唯一需要加热——还原糖鉴定,且必须水浴加热,不能用酒精灯直接加热。若不加 热,则无砖红色沉淀出现。 (2)唯一需要显微镜——脂肪鉴定。 (3)混合后加入——斐林试剂;分别加入——双缩脲试剂(先加 A 液,后加 B 液,且 B 液不能过量)。两者成分相同,但 CuSO4 的浓度不同,所以不能混用。

题组一 组成细胞的元素和化合物 1.从根本上说,组成生物体的化学元素和非生物界是统一的,生物界和非生物界又有 一定的差异性,其原因是(多选)( ) A.组成生物体的化学元素是特异的,有二十多种 B.生物体中有专门的生物元素 C、H、O、N 等 C.组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界中含量相差很大 D.C、H、O、N、P、S 这 6 种元素在生物体内约占原生质总量的 97% 答案 CD 解析 组成生物体的化学元素和非生物界的统一性体现在: 生物体的化学元素都能在非 生物界中找到,不是特有的,故 A 和 B 两种说法是错误的。 + 2.“xx”乳酸亚铁口服液可以有效地治疗人类缺铁性贫血症,这是因为其中的 Fe2 进入 人体后能( ) A.调节血液的酸碱平衡 B.调节血液的渗透压 C.构成红细胞中的血红蛋白 D.促使更多红细胞的产生 答案 C 解析 本题考查无机盐的作用。 铁是合成血红蛋白的必需元素, 缺铁就会使血红蛋白的 含量减少,导致贫血。 3.一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少 某种元素,为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块,进行田间实验。除施肥不同 外,其他田间管理措施相同。实验结果如下表: 地块 甲 乙 丙 丁 戊 磷酸二 磷酸二 施肥情况 尿素 硫酸铵 不施肥 氢钾 氢铵 小麦收获 量(kg) 55.56 65.26 56.88 55.44 55.11

由表中可判断,该农田最可能缺少的元素是( ) A.K B.N C.P D.S 答案 A 解析 通过表中内容可看出甲、乙、丙、丁四组都与戊组对照。结果是甲、丙、丁与戊 组小麦收获量基本差不多,只有乙组小麦收获量明显增多,而乙组