【名师一号】高考生物 第2讲 细胞中的元素及无机化合物复习与学科能力课件.ppt

共80页 1 第二章组成细胞的分子第2讲细胞中的元素及无机化合物 共80页 2 教材基础回扣一 组成细胞的元素和化合物1 组成细胞的化学元素 1 种类 大量元素 占生物体总重量万分之一以上的元素 1 c h o n p s k ca mg等 微量元素 生物生活必需但需要量却很少的元素 2 fe mn zn cu b mo等 基本元素 3 c h o n 共80页 3 思考1 组成人体细胞的主要元素中占细胞干重和鲜重的比例如何排序 主要原因是什么 共80页 4 2 作用组成化合物进而构成细胞 如蛋白质 核酸等 影响生物体的 4 生命活动 如b能促使花粉萌发和花粉管的伸长 3 生物界与非生物界的关系组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到 说明两者具有 5 统一性 组成生物体的化学元素 生物体内和无机自然界中的含量相差很大说明两者具有 6 差异性 共80页 5 2 化合物无机化合物 7 水 无机盐 有机化合物 8 糖类 脂质 蛋白质 核酸 提示 鲜重条件下 o 65 c 18 h 10 n 3 干重条件下 c 55 99 o 14 62 n 9 33 h 7 46 在鲜重下o元素最多的原因是h2o在细胞中含量最多 共80页 6 二 细胞中的水1 结合水 1 概念 在细胞内与其他物质相结合的水 2 功能 是 9 细胞结构的重要组成成分 共80页 7 2 自由水 1 概念 细胞内以游离的形式存在 可以自由流动的水 2 功能 细胞内的 10 良好溶剂 参与细胞内的许多 11 生物化学反应 为细胞提供液体环境 运送 12 营养物质和代谢废物 共80页 8 思考2 代谢旺盛的细胞中自由水和结合水的含量有什么变化 提示 自由水的含量升高 自由水与结合水的比例增大 生物新陈代谢旺盛 共80页 9 三 细胞中的无机盐1 存在形式 主要以 13 离子存在 2 功能 1 细胞的重要组成成分 2 维持细胞和生物体的 14 生命活动 3 维持细胞内 15 渗透压和酸碱平衡 共80页 10 考点迁移互动考点1组成细胞的元素1 分类与地位 1 组成生物体的化学元素种类 共80页 11 组成生物体的化学元素常见的主要有20种 根据其在生物体内的含量可分为大量元素和微量元素 对于微量元素 可以用这么一句口诀来记忆 新 zn 铁 fe 臂 b 阿童 cu 木 mo 猛 mn 共80页 12 2 存在形式与吸收方式组成生物体的各种化学元素 在生物体内主要以无机盐离子或化合态形式存在 生物体获得各种元素的方式以自由扩散和主动运输为主 共80页 13 2 功能 1 调节机体生命活动 如k na ca2 hco 3等 2 参与重要化合物的组成 如碘是合成甲状腺激素的原料等 3 影响机体的重要生命活动 如b可促进花粉管的萌发 从而促进植物受精 油菜缺b会 花而不实 共80页 14 3 生物界与非生物界关系的化学元素体现 1 生物界和非生物界的统一性 生物体内的化学元素都可以在无机环境中找到 没有一种是生物体所特有的 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 共80页 15 2 生物界和非生物界的差异性 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 共80页 16 3 统一性和差异性的图解 共80页 17 特别提醒 1 分类依据 大量元素 微量元素是根据元素在生物体内的含量区分的 含量占生物体总重量万分之一以上的元素称为大量元素 含量万分之一以下的元素称为微量元素 主要元素 基本元素是根据元素对生物体的作用区分的 2 大量元素和微量元素的划分是依据生物界中生物的整体情况 具体到某一种生物可能有差别 如cl在植物体内是微量元素 但在人体内却是大量元素 共80页 18 3 组成生物体的常见的20种化学元素是指必需元素 生物体内可能含一些非必需元素 如人体可能含pb 4 在鲜重和干重条件下 细胞中各种元素的含量是不同的 在鲜重下o元素最多的原因是h2o在细胞中含量最多 5 碳元素之所以成为最基本元素 不是因为在干重条件下c是细胞中含量 48 4 最多的元素 而是因为碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链或环 从而形成各种生物大分子 而生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用 共80页 19 例析1 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化学元素 其配方如下 其中花卉根细胞吸收最少的离子是 a ca2 b so2 3c zn2 d h2po 4 共80页 20 解析 根据组成生物体的化学元素在生物体内的含量不同 分成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 cu zn b mo等 由于植物体内含有大量的ca s p等元素 这些元素只能靠根从培养液中吸取 而培养液能为花卉提供ca s p的离子分别是ca2 so2 3 h2po 4 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zn2 的吸收量较少 答案 c 共80页 21 互动探究1 观察右图 下列叙述不正确的是 共80页 22 a 如果该图为组成细胞的化合物 则a中含有的元素为h ob 如果该图表示的是组成细胞的各种化学元素 则a应该是c元素c 如果该图是已经完全脱水后的细胞 则a是蛋白质d 如果该图表示的是组成细胞的各种化学元素 则其中微量元素的总量不超过3 共80页 23 解析 细胞鲜重含量最多的化合物是h2o 由h o两种元素组成 含量最多的元素是o 细胞干重含量最多的化合物是蛋白质 组成细胞的各种化学元素中 微量元素的总量不超过3 答案 b 共80页 24 考点2水 生命之源1 含量 细胞中含量最多的化合物 1 不同种类的生物体中水的含量差别较大 如水生生物 陆生生物 2 同一生物的不同组织器官中含水量差别很大 3 同一器官在不同生长发育期含水量差别较大 如幼儿期 成年期 老年期 共80页 25 2 存在形式与功能 1 自由水 特点 流动性强 易蒸发 加温可析离 是可以参与物质代谢过程的水 生理功能 良好溶剂 各种生化反应的介质 生化反应 如光合作用 呼吸作用 的原料 物质运输 共80页 26 2 结合水 特点 是以氢键形式与细胞内亲水性物质 如蛋白质 淀粉等 结合的水 不蒸发 不能析离 不流动 无溶解性 功能 细胞结构的组成成分 3 自由水与结合水的相互转化自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化 如结合水在获得足够能量时 可转化为自由水 自由水在亲水性物质增加时 可转化为结合水 共80页 27 总结提升 共80页 28 生物体内水的含量 存在形式及比例与代谢 1 一般情况下 代谢活跃时 生物体含水量在70 以上 含水量降低 生命活动不活跃或进入休眠 2 当自由水比例增加时 生物体代谢活跃 生长迅速 但抗逆性减弱 例如干种子内所含的主要是结合水 干种子只有吸足水分 获得大量自由水 才能进行旺盛的生命活动 共80页 29 3 当自由水向结合水转化较多时 代谢强度就会下降 抗寒 抗热 抗旱的性能提高 旱生植物比水生植物具有较强抗旱能力 其生理原因之一就是结合水含量较高 共80页 30 例析2 下列有关水的叙述中 错误的是 参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 生物体内的化学反应离不开水 水是细胞结构的组成成分之一 人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水 自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大 不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大a b c d 共80页 31 解析 本题综合考查生物体内水分的存在形式 自由水和结合水的生理作用 不同细胞内水的存在形式的差异性等 生物体细胞内水以两种形式存在 即自由水 结合水 结合水是细胞结构的重要组成成分 自由水在细胞中以游离形式存在 可以自由流动 是细胞内的良好溶剂 运输各种营养物质和代谢废物 为生物体内的生化反应提供介质 许多生化代谢必须有水的参与 共80页 32 不同生活环境 生活状态下的细胞含水量是不同的 细胞内自由水与结合水比例越大 其新陈代谢越旺盛 反之越弱 答案 c 共80页 33 规律总结 涉及细胞内水的两种存在形式含量变化时 要注意 1 原理 水分含量与新陈代谢 生物抗性的关系细胞中自由水与结合水的比值大 生物新陈代谢旺盛 其抗性小 若该比值小 生物新陈代谢缓慢 其抗性大 共80页 34 2 分析思路 环境条件是否恶化 细胞的年龄变化 生命活动强度 或状态 的变化 3 相关结论 环境恶化 自由水 结合水 细胞衰老 自由水 结合水 生命活动增强 自由水 结合水 共80页 35 互动探究2 1 人体中水的含量约占65 下列选项中能正确说明水对人体重要性的是 水同糖类 脂肪 蛋白质一样为人体提供能量 没有水人体内大部分化学反应就根本不会发生 水的比热小 有利于维持体温 体内营养物质的运输离不开水a b c d 共80页 36 解析 水在人体内不能提供能量 故 错误 细胞内的许多化学反应必须有水参加 没有水 这些化学反应将不会发生 正确 水的比热比较大 对体温在环境温度变化较大时仍保持相对稳定有重要作用 故 错误 水在生物体内的流动 可把营养物质运送到各个细胞 没有水 营养物质的运输难以完成 故 正确 答案 c 共80页 37 互动探究2 2 图甲中能正确反映种子含水量与呼吸作用强度之间关系的曲线是 共80页 38 a b c d 解析 考查自由水的作用 种子含水量增加 自由水含量增加 新陈代谢旺盛 呼吸作用加快 答案 a 共80页 39 考点3无机盐的存在形式及生理作用1 存在形式主要是离子形式 如na k ca2 mg2 fe2 fe3 cl hco 3 so2 4等 少数以化合态形式存在 2 吸收的主要方式 主动运输 共80页 40 3 生理功能 1 是细胞的结构成分 有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分 如mg2 是叶绿素分子必需的成分 叶绿素含有c h o n mg五种元素 fe2 是血红蛋白的主要成分 碳酸钙是动物和人体的骨骼 牙齿中的重要成分 po3 4是生物膜的主要成分磷脂的组成成分 也是atp nadph的主要组成成分 共80页 41 2 参与并维持生物体的代谢活动 如哺乳动物血液中必须含有一定量的ca2 如果某个动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐 维持生物体内的平衡 体内平衡使细胞有稳定的结构和功能 是生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件 有关体内平衡的内容很复杂 情况多变 其中三个主要方面与无机盐含量的稳定有密切关系 共80页 42 渗透压的平衡 na cl 对细胞外液渗透压起重要作用 k 则对细胞内液渗透压起决定作用 酸碱平衡 即ph平衡 ph调节着细胞的一切生命活动 它的改变影响着原生质体组成物质的所有特性以及在细胞内发生的一切反应 如人血浆中的hco 3 hpo2 4等 离子平衡 动物细胞内外na k ca2 的比例是相对稳定的 细胞膜外na 高 k 低 细胞膜内k 高 na 低 k na 这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差 是使细胞可以保持正常功能的重要条件 共80页 43 例析3 下列关于无机盐在生物体内所起作用的叙述中 错误的是 a 合成atp dna rna nadph 脂肪等物质时 都需要磷酸盐作原料b 根瘤菌的固氮酶中含有钼 铁 说明某些金属元素可以成为一些复杂蛋白质的构成元素 共80页 44 c 观察人的口腔上皮细胞时要用浓度为0 9 的生理盐水 观察蛙的肠系膜中血液流动时使用的生理盐水浓度为0 65 这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用d 人缺碘会患大脖子病 是因为碘是合成甲状腺激素的重要原料 共80页 45 解析 脂肪只是由c h o三种元素组成 并不含有p 因此合成脂肪不需要磷酸盐做原料 本题考查各种重要生物物质的元素组成 同时考查审题技能 若将脂肪误认为磷脂则该选项就没有错误 答案 a 共80页 46 互动探究3 1 关于生物体内水和无机盐的叙述 不正确的是 a 体内参与运输营养物质和代谢废物的水是自由水b 某些无机盐是组成atp rna和纤维素的必需成分c 生物体内无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水d 自由水与结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化 共80页 47 解析 水在生物体内的流动 可以把营养物质运送到各个细胞 同时也把代谢废物运送到排泄器官或直接排出体外 纤维素属于糖类 只含有c h o三种元素 不含无机盐 生物体内无机盐浓度的变化 改变细胞内外的浓度差 从而影响细胞吸水或失水 自由水与结合水的比例越大 代谢越强 反之越弱 答案 b 共80页 48 互动探究3 2 在患急性肠炎时 要及时注射生理盐水 不慎受伤后 要用0 9 的盐水清洁伤口 在高温作业时 要喝淡盐水 以下各项中属于以上三种做法的主要原因依次是 消毒 维持水分代谢平衡 维持无机盐代谢的平衡 降温 是细胞的等渗溶液并有清洁作用a b c d 共80页 49 解析 肠炎病人肠道吸收功能下降 若不及时补充水分会造成脱水 所以给肠炎病人注射生理盐水的目的是维持水分代谢平衡 受外伤利用0 9 生理盐水清洗伤口是因为0 9 的生理盐水是细胞的等渗溶液 维持细胞的正常形态 且具有清洁作用 高温作业要喝淡盐水是为了补充因高温出汗过多而丢失的盐分 答案 c 共80页 50 考点4实验生物组织中还原糖 脂肪 蛋白质的鉴定1 关于实验原理的显色反应根据可溶性还原糖 脂肪和蛋白质与某些化学试剂发生特定的颜色反应 对它们进行鉴定 例如 可溶性还原糖 葡萄糖 麦芽糖和果糖 斐林试剂砖红色沉淀脂肪 苏丹 染液 橘黄色脂肪 苏丹 染液 红色蛋白质 具有2个或2个以上肽键皆可 双缩脲试剂 紫色反应 共80页 51 2 实验成功的关键在于实验材料的选择 1 可溶性还原糖的鉴定实验中 最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织 或器官 而且组织的颜色较浅 或近于白色 经试验比较 颜色反应的明显程度依次为苹果 梨 白色甘蓝叶 白萝卜 2 脂肪的鉴定实验中 实验材料最好选用富含脂肪的种子 且徒手切片要成功 3 蛋白质的鉴定实验中 最好选用富含蛋白质的生物组织 植物材料常用的是大豆 动物材料常用的是鸡蛋 共80页 52 3 实验的注意事项 1 斐林试剂很不稳定 故应将组成斐林试剂的甲液 0 1g ml的naoh溶液 和乙液 0 05g ml的cuso4溶液 分别配制 储存 使用时 再临时配制 将4 5滴乙液滴入2ml甲液中 配完后立即使用 2 双缩脲试剂的使用 应先加试剂a 0 1g ml的naoh溶液 2ml 造成碱性的反应环境 再加试剂b 0 01g ml的cuso4溶液 3 4滴 共80页 53 3 在鉴定可溶性还原糖的实验中 对试管中的溶液进行加热时 试管底部不要触及烧杯底部 另外 试管口不要朝向实验者 以免沸腾的溶液冲出试管 造成烫伤 4 在蛋白质的鉴定实验中 若用蛋白质作实验材料 必须稀释 以免实验后粘住试管 不易洗涮 5 在鉴定脂肪的实验中 若用花生种子作实验材料 必须提前浸泡3 4h 浸泡时间短了 不容易切片 浸泡时间过长则组织太软 切下的薄片不易成形 另外染色时间不宜过长 共80页 54 特别提醒 斐林试剂与双缩脲试剂比较 共80页 55 1 浓度不同 斐林试剂中cuso4溶液浓度为0 05g ml 双缩脲试剂中cuso4溶液浓度为0 01g ml 2 原理不同 斐林试剂的实质是新配制的cu oh 2溶液 双缩脲试剂实质是cu2 能和肽键在碱性条件下反应生成络合物 3 使用方法不同 斐林试剂是先将naoh溶液与cuso4溶液混合后再使用 双缩脲试剂是先加入naoh溶液 再滴加cuso4溶液 共80页 56 4 该实验原理 方法 步骤可用于对生物组织 消化液 如唾液 食品 如奶粉 进行某种成分的检测或鉴定 也可用于医学上某些疾病的诊断 如糖尿病 肾炎等 共80页 57 例析4 在对不同时间种子和幼苗中相关物质定量测定之前 进行了蛋白质含量变化的预测实验 请填充实验原理 判断实验步骤中划线部分是否正确 并更正错误之处 写出实验结果 1 实验原理 蛋白质 其颜色深浅与蛋白质含量成正比 与双缩脲试剂作用产生紫色反应 共80页 58 2 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双缩脲试剂a和b 按比例配制 的混合液a 振荡均匀后 在沸水浴中加热观察b颜色变化 共80页 59 a b 3 实验结果 更正 双缩脲试剂a混合均匀后 再加入试剂b 更正 不加热或直接观察 1 2 3号试管中颜色依次加深 共80页 60 解析 考查了蛋白质的鉴别原理 以及双缩脲试剂的使用方法 先加a液振荡均匀 再滴加b液 摇匀 观察颜色的变化 呈现紫色 斐林试剂的配制方法 a液和b液等量混合均匀后使用 共80页 61 互动探究4 现有无标签的稀蛋清 葡萄糖 淀粉和淀粉酶溶液各一瓶 可用双缩脲试剂 斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来 请回答 1 用一种试剂将上述4种溶液区分为两组 这种试剂是 其中发生显色反应的一组是 和 溶液 不发生显色反应的一组是 和 溶液 2 用 试剂区分不发生显色反应的一组溶液 双缩脲试剂 稀蛋清 淀粉酶 葡萄糖 淀粉 斐林 共80页 62 3 区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是 将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合 一段时间后 用斐林试剂分别处理上述两种混合液 观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液 出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液 共80页 63 解析 1 由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本质是蛋白质 蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应 而葡萄糖和淀粉不与双缩脲试剂反应 所以可以用双缩脲试剂将4种溶液分为两组 2 葡萄糖属于还原糖 可与斐林试剂作用产生砖红色沉淀 而淀粉不能 所以可用斐林试剂将淀粉与葡萄糖分开 3 淀粉可被淀粉酶分解形成还原糖 还原糖可与斐林试剂反应产生砖红色沉淀 而稀蛋清无这一特性 所以可以用淀粉将稀蛋清和淀粉酶区分开 共80页 64 点评 由题目分析可知 双缩脲试剂可与蛋白质发生反应 斐林试剂可与还原糖反应 淀粉可在淀粉酶的作用下产生还原糖 这样就可以根据特定的颜色反应 判断出相应溶液的名称 共80页 65 技巧热点探究生物学实验的基本程序一个完整的生物学实验一般包括以下七个步骤 共80页 66 共80页 67 注 这七个步骤需要同学们先有一个整体印象 不要急于求成 其中每一环节的具体内容 我们将在以后章节中逐步展开 相信同学们在按部就班的复习中会有很大收获 共80页 68 典例 1 问题提出 植物体没有专门的脂肪组织 但在花生 大豆 蓖麻等植物的种子中富含脂肪 有人提出植物体除种子外 其他部位如根尖细胞中是否也含有脂肪呢 有同学对此开展课题研究 假如你是其中一员 请根据课题研究要求 回答有关问题 2 探究课题 洋葱的根尖细胞中是否含有脂肪 3 实验假设 洋葱根尖细胞中含有 或不含 脂肪 共80页 69 4 材料用具 新鲜洋葱根尖 苏丹 染液 体积分数为50 的乙醇溶液 蒸馏水 刀片 培养皿 镊子 滴管等 载玻片 盖玻片 显微镜 共80页 70 5 方法步骤 选取新鲜的洋葱根尖并做徒手切片 选取2 3片最薄切片放置在载玻片的中央 滴加2 3滴苏丹 染液进行染色 2 3min后滴加体积分数为50 的酒精溶液 洗去浮色 在切片上滴1 2滴蒸馏水 加盖玻片 制成临时装片 将装片放在显微镜下观察 共80页 71 6 预期结果与相应结论 若在装片中观察到橘黄色的脂肪颗粒 则说明洋葱根尖细胞中含有脂肪 若在装片中观察不到橘黄色的脂肪颗粒 则说明洋葱根尖细胞中不含脂肪 共80页 72 思维导析 本题是探究性实验 探究根尖细胞中是否含有脂肪 因为探究所以预期的结果与结论具有两种情况 要考虑全面