生物一轮复习必修1第2章第15节细胞中的元素和化合物细胞中的无机物.ppt

【考纲展示】 1.蛋白质、核酸的结构和功能() 2.糖类、脂质的种类和作用() 3.水和无机盐的作用() 4.观察DNA、RNA在细胞中的分布(实验) 5.检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质(实验),【热点考向】 1.蛋白质、核酸的结构特点、功能及相互关系 2.蛋白质脱水缩合过程分析及相关计算 3.糖类和脂质的元素组成、种类及其作用 4.水的存在形式、生理作用及其实验探究 5.糖类、脂肪、蛋白质的鉴定原理及相关实验设计 分析,一、组成细胞的元素和化合物 1.组成细胞的元素分类,大量元素： 等 微量元素： 等,(1)按含量分,最基本元素： 组成人体细胞的主要元素： （按占细胞鲜重的百分比） ,(2)按作用分,C、H、O、N、P、S,Fe、Mn、Zn、Cu、B、MO,C,O、C、H、N、P、S,2.组成细胞的化合物,(1)种类,无机化合物： 有机化合物： 、脂质、蛋白质、,(2)含量 占细胞鲜重最多的化合物是 。 占细胞鲜重最多的有机化合物是 。 占细胞干重最多的化合物是 。,水、无机盐,糖类,核酸,水,蛋白质,蛋白质,二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,斐林试剂,砖红色沉淀,橘黄色,双缩脲试剂,紫色,三、细胞中的无机物 1.细胞中的水 (1)存在形式： 和 。 (2)含量变化：生物体的含水量与 和生物的 有关。,自由水,结合水,生物种类,生长发育期,(3)功能,自由水,a.细胞内的 b.参与许多 c.运送 和 d.为细胞生存提供,结合水：是 的重要组成成分。,良好溶剂,化学反应,营养物质,液体环境,代谢废物,细胞结构,(4)自由水与结合水的联系 自由水 结合水,2.细胞中的无机盐 (1)含量：很少，占细胞鲜重的1%1.5%。 (2)存在形式：绝大多数以 的形式存在，少部分是细 胞内 的组成成分。 (3)功能：维持细胞和生物体的 ，维持细胞的 平衡等。,离子,复杂化合物,生命活动,酸碱,1.种类与含量,(1)上述元素分类是针对生物整体概况的，具体到某种生物 时元素的归属可能不同，如氯元素(Cl)是组成人体的大量 元素，但对植物而言却属于微量元素。 (2)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素。生物 体内所含有的元素却不一定都是必需元素。 (3)占人体细胞干重最多的元素是C，占人体细胞鲜重最多的 元素是氧，无论鲜重还是干重，C、H、O、N四种元素的 含量最多。,2.元素的统一性和差异性 (1)元素种类上的统一性 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。,生物界元素都是从无机环境中获取的，如下图：,组成生物体的化学元素在生物界与非生物界之间反复出现、循环流动。,(2)元素含量上的差异性,组成生物体的化学元素在生物体内和自然界中的含量差异很大。 生物体从自然界获取组成自身的元素是有选择的。 各种化学元素在生命体系中不是简单的堆积、组合，而是以特殊的有序的方式结合在一起才出现生命现象，这也是生物界和非生物界的根本区别。,3.元素的主要生理作用 (1)维持机体正常的生命活动。如钾可保持心肌正常的兴 奋性；硼可促进花粉的萌发和花粉管的伸长。,(2)组成化合物，如下表：,大量元素和微量元素的划分依据是含量，而不是作用， 微量元素虽然含量少，但同样不可缺少，很多疾病都与微 量元素缺乏有关，如缺Fe会导致贫血，缺Zn影响智力发育。,例1 如图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2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1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质 B.若图2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1表示细胞完全脱水后化合物含量，则A化合物具有多 样性，其必含的元素为C、H、O、N,课堂笔记 选 组成细胞的化合物中含量最多的是H2O， 其次是蛋白质，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。因此 若图1表示鲜重，则A是H2O；若图1表示干重(脱水后)，则 A是蛋白质。组成人体的主要元素的含量依次是O、C、H、 N、P、S。生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类 上，而不是元素的含量上。,C,如图表示细胞中各种化合物或主要元素占 细胞鲜重的含量，以下按顺序排 列，正确的是 ( ) A.水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C B.蛋白质、糖类、脂质、水；O、C、N、H C.水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N D.蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N,解析：主要元素占细胞鲜重依次是O、C、H、N、P、S。化合物占细胞鲜重的顺序依次是H2O、蛋白质、脂质、糖类和核酸。,答案：D,1.自由水与结合水的区别和联系,2.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系,自由水/结合水,比值高代谢旺盛，但抗逆性差 比值低代谢强度降低，但抗寒、抗旱、 抗热等抗逆性增强,3.影响细胞含水量的因素 (1)生活环境：水生生物含水量陆生生物。 (2)生长发育阶段：幼儿成年；植物幼嫩部分植物老熟 部分。 (3)组织、器官种类与代谢强度：如牙齿含水量为10%，骨 骼含水量为22%，血液含水量为83%。,4.自由水和结合水的存在及其功能的验证 (1)鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻自由水散失，代谢减弱。 (2)干种子用水浸泡后仍能萌发失去自由水的种子仍保持其生理活性。 (3)干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 失去结合水。种子浸泡后不萌发失去结合水的细胞失去生理活性。,5.在生产实际中的应用 (1)种子贮藏：晒干种子可减少自由水含量，起到降低代谢 速率、延长存贮寿命的作用。 (2)减少灌溉：低温环境下减少对花卉、作物的灌溉，可在 一定程度上提高植物的抗冻能力。,例2 2009年3月22日是第十七个“世界水日”，宣传的主题是“跨界水共享的水，共享的机遇”。水污染、水资源短缺导致的水危机日趋严重，研究表明，80%的疾病是由水污染引起的。下列有关人体内水的叙述，错误的是 ( ) A.水在病变细胞中以结合水和自由水形式存在 B.在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生 C.人体衰老细胞中自由水含量减少，代谢缓慢 D.冬季，植物体内自由水含量相对增高，以增强植物的抗寒能力,课堂笔记 选 水在各种细胞中都以结合水和自由水两种形式存在。胰岛素的合成是氨基酸脱水缩合过程，此过程中有H2O生成，衰老细胞中自由水含量少，代谢缓慢。冬季，植物体内自由水含量相对降低，以增强植物的抗逆性，故D错误。,D,1.存在形式 (1)大多数以离子形式存在。 (2)少数与其他化合物结合，如I是甲状腺激素的组成成分。,2.主要功能 (1)是复杂化合物的组成成分。如Fe2是血红蛋白的组成 成分，Mg2是叶绿素的组成成分。 (2)维持正常的生命活动。如Ca2能降低神经系统的兴奋性， 血浆中Ca2过低，会出现抽搐现象，血浆中Ca2过高， 则会导致肌无力。 (3)维持酸碱平衡和渗透压平衡。如血浆中H2CO3/NaHCO3 缓冲物质维持酸碱平衡；Na主要维持细胞外液的渗透 压，K主要维持细胞内液的渗透压。,3.植物必需无机盐(元素)的实验探究 (1)对照组 植物完全培养液正常生长 (2)实验组,(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。,例3 华北某地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起的，有人认为是土壤中缺镁引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，探究上面的猜测哪个正确。 材料用具：三株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。 实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状，根据全素培养和相应缺锌、缺镁的培养对苹果生长发育的比较，判断小叶病的病因。,方法步骤： (1)首先配制全素培养液和相应的缺锌培养液和 培 养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。 (2) 。 (3)放在适宜的条件下培养一段时间， 。,(4)结果预测和分析：, 缸内的苹果幼苗正常生长。 若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有，则说 。 若 ，则说明苹果小叶病是由缺镁引起的。 若 ，则说明苹果小叶病既与缺镁有关，又与缺锌有关。 若 ，则说明苹果小叶病与缺镁、缺锌都无关。,课堂笔记 实验的自变量是Zn、Mg的有无，因变量是植物的生长状况。对照组应用全素培养液培养，实验组分别用缺锌培养液和缺镁培养液培养，根据植物的生长状况予以判断小叶病与镁和锌的关系。,答案 (1)缺镁 (2)将三株长势相同的苹果幼苗分别栽培在上述三种培养液中 (3)观察苹果幼苗的生长发育状况 (4)A 苹果小叶病是由缺锌引起的 C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有 B、C两缸内苹果幼苗都表现出小叶病 B、C两缸内苹果幼苗都不表现出小叶病,命题设计,互花米草是一种滩涂草本盐沼植物，对水淹的生态环境有很强适应能力，曾被称为“保滩护堤、促淤造陆的最佳植物”。来自美国东海岸的互花米草在引入我国后，出现生长蔓延、破坏生态环境的严重问题。为了探究互花米草对水淹生态环境的适应机制，进一步为调控措施的研究提供依据，某科研小组以“探究互花米草体内自由水与结合水的比值和潮汐水淹时间的关系”为课题，设计了如下实验：,选取同一海滩的互花米草幼苗分别栽种于多个沙盆中。 将长势相同生长良好的互花米草幼苗平均分成5组，分别每天以0 h、3 h、6 h、12 h和24 h进行水淹处理。 在处理50 d后，采集整株植株并测定自由水与结合水含量，计算自由水与结合水的比值。如曲线甲所示。,分析实验过程及实验结果，回答以下问题： (1)在该实验中， 是自变量，自由水与结合水的含量是因变量。 (2)为了能最大程度地模拟互花米草水淹的生态环境，在进行水淹处理时，实验用水应为 水，来源于 。 (3)自由水与结合水的比值和植物的代谢能力及抗逆性有着密切的关系。根据实验结果可知，互花米草在水淹时间为 h/d的环境下，抗逆性最强；在水淹时间为 h/d的环境下，代谢活动最旺盛。,(4)在实验结束时水淹时间为24 h/d的实验组互花米草长势最差，甚至死亡，导致该现象发生的主要原因是 。 (5)该实验小组同时测定K吸收速率与水淹时间的关系，如曲线乙所示。由图可知，互花米草吸收K的方式是 。,【解题指导】 (1)由实验目的可确定该实验的自变量是水淹时间，因变量是自由水与结合水的含量。 (2)为确保实验结果的可靠性，该实验应选用取自互花米草采样地点的海水。 (3)由甲曲线可知，水淹3天，自由水/结合水的比值最低，互花米草的抗逆性最强。而在没有水淹时，自由水/结合水比值最高，代谢最旺盛。,(4)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，导致供能不足和酒精毒害。 (5)由曲线乙可知，随水淹时间延长，K吸收速率逐级下降，结合(4)的分析，可知K的运输方式为主动运输。,【答案】 (1)水淹时间 (2)海 互花米草采样地点 (3)3 0 (4)长期水淹导致互花米草进行无氧呼吸造成供能不足、酒精中毒 (5)主动运输,生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的检测,理论指导,一、验证鉴定类实验 1.实验目的 针对已知的生物学事实进行验证，巩固和加强有关知 识内容，培养实验操作能力。,2.常用方法和技术 (1)研磨、过滤，如叶绿体色素的提取和分离，生物组织 中糖类、脂肪和蛋白质的鉴定。 (2)纸层析法，如叶绿体中色素的分离。 (3)同位素示踪法，如噬菌体侵染细菌实验。,3.特定化学物质的检测方法,二、糖类、脂肪、蛋白质的检测 1.实验原理 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生 特定的颜色反应。 还原糖斐林试剂 砖红色沉淀,苏丹染液橘黄色 苏丹染液红色 蛋白质+双缩脲试剂紫色,脂肪,蛋白质双缩脲试剂紫色,2.实验流程 (1)还原糖的检测和观察,(2)脂肪的检测和观察 方法一：花生种子匀浆3滴苏丹染液橘黄色 方法二：,(3)蛋白质的检测,3.斐林试剂与双缩脲试剂的比较分析,命题设计,(2008重庆高考)为了研究在大豆种子萌发和生 长过程中糖类和蛋白质的相互关系，某研究小组在25、黑暗、无菌、湿润的条件下萌发种子，然后测定在不同时间种子和幼苗中相关物质的含量，结果如图所示：,(1)在观察时间内，图中可溶性糖含量的变化是 。总糖含量变化是 ，蛋白质含量的变化是 ，由此可推测糖类和蛋白质的关系是 。 (2)如果在同样条件下继续培养，预测图中曲线的最终变化趋势是 ，其原因是 。 (3)在上述定量测定之前，进行了蛋白质含量变化的预测实验，请填充实验原理；判断实验步骤中画线部分是否正确，并更正错误之处；写出实验结果。,实验原理：蛋白质 ，其颜色深浅与蛋白质含量成正比。 实验步骤： ：将三份等量大豆种子分别萌发1、5、9天后取出，各加入适量蒸馏水，研碎、提取、定容后离心得到蛋白质制备液； ：取3支试管，编号1、2、3，分别加入等量的萌发1、5、9天的蛋白质制备液；,：在上述试管中各加入等量的,A： 。 B： 。 实验结果： 。,【解题指导】 (1)经分析图像可知，可溶性糖的含量在13天增加，在3天后趋于稳定；蛋白质含量上升，而总糖含量下降，由此可推测糖类可转变为蛋白质。 (2)在黑暗环境中，种子萌发和幼苗生长都只进行细胞呼吸而消耗有机物，不能进行光合作用合成有机物，因此，随着培养时间的延长，有机物含量下降，曲线呈下降趋势。,(3)用双缩脲试剂可鉴定蛋白质，且蛋白质的含量与颜色深浅呈正相关。双缩脲试剂由A液(0.1 g/mL NaOH溶液)和B液(0.01 g/mL CuSO4溶液)组成。使用时，应先加A液制造碱性环境，再加B液34滴，无需加热即可观察到紫色反应。 由图像可知，在大豆种子萌发的9天时间内，蛋白质的含量是先增加后趋于稳定，所以用萌发至第1天、第5天和第9天的大豆种子制成的蛋白质制备液，蛋白质的含量逐渐升高，用双缩脲试剂检验，颜色也是依次加深。,【答案】 (1)先增加，然后保持相对稳定 下降 上升 糖类可转变为蛋白质 (2)下降 黑暗条件下无光合作用并且细胞呼吸消耗有机物 (3)与双缩脲试剂作用产生紫色反应 a： 更正：双缩脲试剂A液，混合均匀后再加入双缩脲试剂B液 b： 更正：不加热或直接观察 1、2、3号试管中颜色依次加深,1.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,解析：在不同细胞中，化学元素的种类具有统一性，而在含量上，则具有差异性。,答案：C,2.(2009广东高考改选)对下表中所列待测物质的检测，所 选用的试剂及预期结果都正确的是（双选） ( ),解析：鉴别脂肪可以利用苏丹，呈现橘黄色，也可以利用苏丹，呈现红色；蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色。,答案：BD,3.在下列生理状态下，细胞内自由水与结合水比值增加的 是 ( ) A.细胞衰老 B.作物越冬 C.种子萌发 D.细胞质壁分离,解析：自由水与结合水比值增加时，细胞的代谢将加强 (如处于萌发状态的种子)。而A、B两种状态的代谢水平都将降低，D失去的主要是自由水。,答案：C,4.(2010广州模拟)法国科学家发现，玉米、烟草等植物含有,类似人体血红蛋白的基因，加入铁原子，就可以制造出人 的血红蛋白，从而可由植物提供医疗上所需要的人体血液。下列有关说法正确的是 ( ) A.血红蛋白属于人体内环境成分 B.Fe是构成血红蛋白的必需元素 C.Fe2能调节红细胞内的渗透压 D.Fe2是细胞外液的主要阳离子,解析：血红蛋白存在于红细胞内，不属于内环境成分；Fe2是血红蛋白的组成成分，不能调节细胞内的渗透压；细胞外液的主要阳离子是Na。,答案：B,5.下列关于鉴定还原糖、脂肪和蛋白质实验操作的叙述中， 正确的是 ( ) A.鉴定还原糖的斐林试剂甲液与乙液，可直接用