细胞中的元素和化合物

第2章组成细胞的分子,第1节细胞中的元素和化合物,学习目标,1.简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的基本元素是碳。2.认同生命的物质性。3.认同生物界在物质组成上的统一性。4.说出水在细胞中的存在形式和作用,组成地壳和组成细胞的部分元素含量()表,问题探讨,1、组成生物体的所有元素中，有没有哪一些元素是生物体所特有的？,没有。,这说明什么？,生物界和非生物界具有统一性。,2、生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？,有，相差很大。,这又说明什么？,生物界和非生物界还具有差异性。,生物体按照生命活动需要从外界有选择地吸收元素，故元素含量与无机环境元素含量相差较大。,3.生物所含元素都来自无机环境，为什么二者元素含量却大不相同？,统一性：组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到,没有一种元素是生命特有的；,差异性：但元素在细胞中和无机环境中的含量却有区别.,说明生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性,生命起源于非生命物质.,一、生物界与非生物界的统一性和差异性,玉米和人体的化学元素组成（质量分数%）,1.不同生物体内化学元素的种类：,2.不同生物体内同种化学元素的含量：,3.同一生物体内不同化学元素的含量不同，其中哪4种元素所占比例最大？,C、H、O、N,大体相同,相差很大,从上表中可得出：,组成人体细胞的主要的元素占细胞鲜重和干重的%,组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）,组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）,问题：1.在人体细胞中，干重时含量最多的元素是；最多的四种元素按多到少排列是。2.鲜重时含量最多的元素是；最多的四种元素按多到少排列是。3.组成生物体的化学元素的种类和含量一样吗？,C,O,?,种类大体相同，含量差异很大,CONH,OCHN,二、组成生物体的化学元素,按含量分类,大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上的元素。主要有：C、H、0、N、P、S、K、Ca、Mg等。,微量元素：生物体内含量很少的一些元素。主要有：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。（铁猛碰新木桶）,C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu,基本元素,主要元素,大量元素,微量元素,最基本元素,组成人体的最基本元素：组成人体的基本元素：组成人体的主要元素：,按作用分,C,CHON,CHONPS,（C是构成生物大分子的基本骨架）,一些化学元素的作用,N：组成蛋白质、核酸、叶绿素、ATP、NADPH等物质的组成成分P：组成ATP、生物膜结构的成分K：感到肢体麻木Ca：骨骼、牙齿的组成成分，成年人缺Ca易患骨质疏松，人血液中缺钙容易患抽搐症Mg：叶绿素的重要组分Fe：血红蛋白、多种酶的重要组成成分，缺Fe会使人患贫血；Zn：缺使人发育受影响，导致发育不良;B：“花而不实”，缺导致开花而不结果实。,例题：,1、组成玉米和人体的最基本元素（）A、HB、OC、ND、C2.下列组成活细胞的基本元素中，含量由多到少的正确顺序是（）A、CHONB、COHNC、OCNHD、OCHN,D,D,3.比较小麦和家兔体内的各种化学元素（）A、种类和含量都相差很大B、种类相差很大，其中相同元素的含量都大体相同C、种类和含量都相差不大D、种类大体相同，其中相同元素的含量大都相差很大,D,组成细胞的各种元素主要又是以什么形式存在的呢?,?,以化合物的形式存在,无机化合物,水：8590%,无机盐：11.5%,有机化合物,糖类,脂质：12%,核酸,蛋白质：78%,三、组成细胞的化合物,11.5%,化合物占细胞鲜重的含量：,1.一般情况下活细胞内含量最多的化合物是_；2.含量最多的有机化合物_；3.占干重最多的化合物是。,水,蛋白质,蛋白质,关于水和蛋白质的几种说法：,例题：1.生活在缺水的沙漠环境中的仙人掌细胞中，含量最多的化合物是（）A、蛋白质B、脂肪C、糖类D、水2.细胞干重中含量最多的化合物是（）A、水B、蛋白质C、脂质D、无机盐,D,B,火星湖泊和海洋沉积岩,火星表面水的痕迹,2004年1月24日美国“勇气号”登陆火星表面，寻找水的踪迹。经过认真分析拍摄的照片，美国宇航局声称火星上曾被水淹没。为什么科学家在为寻找火星上是否有水而努力？找到水又能说明什么？,生命离不开水。,四、细胞中的水,（一）水的含量,细胞中含量最高的化合物是水。,表1细胞中各种化合物所占比例,资料1,不同生物含水量不同。,水生陆生,资料2,同种生物，不同生长发育时期含水量不同。,幼年成年老年,资料3,同种生物，不同的组织、器官含水量不同。,资料4,资料4,（二）水在细胞中的存在形式,细胞中游离态的水，可以自由流动,细胞中与其他化合物结合的水,95%以上,约4.5%,特点：,特点：,不受束缚、易蒸发、可自由流动,受束缚，不易散失、不能自由流动,判断：以下实例中水主要以什么形式存在？（A）切西瓜时流出的瓜汁水（B）新鲜小麦种子晒干时丢失的水（C）小麦烘烤时丢失的水（D）鸡蛋清里的水（E）臭鸡蛋里的水,自由水,结合水,自由水,自由水,结合水,1、细胞或生物体内绝大多数生物化学反应必需在水环境中进行；2、蛋白质、多糖、核酸等水解时，需要水参与；3、光合作用、呼吸作用的反应中都需要水参与；4、人的胚胎必须浸润在羊水中发育；5、血液把其中溶解的营养物质运输到各个细胞，同时又把细胞代谢产生的废物运送到排泄器官或者直接运输到体外。,根据以下事实，说出水在生物体内的作用,细胞中游离态的水，可以自由流动,细胞中与其他化合物结合的水,95%以上,约4.5%,1.细胞内的良好溶剂，2.参与多种生物化学反应3.构成细胞生活的液体环境4.运送养料和代谢废物,细胞结构的重要组成成分,2、水在细胞中的存在形式,特点：,不易散失、不能自由流动,特点：,易蒸发、可自由流动,结论：一般而言，代谢越旺盛，自由水含量越高。,哪一个新陈代谢旺盛？,哪一个自由水含量更多呢？,结论：结合水含量越高，抗逆性相对越强。,谁的结合水含量更多呢？,谁的抗逆性更强呢?,热带雨林植物,沙漠植物,冬眠中的北极熊,在种子的萌发与休眠中，结合水和自由水又是怎么变化的？,种子的萌发与休眠,（四）自由水和结合水的关系,自由水,结合水,降温,升温,（四）自由水和结合水的关系,1、在一定条件下可以相互转化。,转化实例：烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。,2、自由水与结合水的比例和代谢的关系,（1）种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量。（2）种子贮存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长贮存时间。（3）越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。,3、在生产中的应用,1幼小植物体内自由水与结合水的比值不断增大时，植物体内的新陈代谢活跃，生长迅速；自由水与结合水的比值不断减小时，植物体内的新陈代谢减弱，生长缓慢。下面解释正确的是()结合水是构成植物细胞结构的一部分结合水参与某些代谢反应自由水是各种代谢活动的介质自由水参与某些代谢反应ABCD,C,如果将上述小麦种子继续烘干直到燃烧，最后得到一些灰烬，这些灰烬就是一些_。,无机盐,（一）无机盐在细胞中的主要存在形式：,离子形式,阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等；,阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等；,五、细胞中的无机盐,很少，仅占11.5,化合物（少数）：CaCO3等。,（三）功能,（二）含量：,例1：小兰最近总觉得疲乏困倦、头晕眼花，经检查发现体内血红蛋白含量偏低，确诊为缺铁性贫血。小兰有个疑惑：为什么缺铁会导致贫血呢？例2：某生物兴趣小组做了个无土栽培的实验，结果如图示。小组的同学经过进一步的实验研究，发现缺镁的植株光合作用效率降低了，因而他们得出缺镁影响光合作用的结论，但他们也有一个疑问：为什么缺镁会影响光合作用呢？,思考讨论！,（1）为什么缺铁会导致贫血？,功能1：构成细胞某些复杂化合物的重要组分,铁是血红蛋白的重要组分，缺铁会导致血红蛋白合成受阻。,叶绿素是光合色素的一种，镁是叶绿素的重要组分，缺镁会导致叶绿素合成受阻。,（三）无机盐的功能,（2）为什么植物缺镁会影响光合作用？,资料2,功能2：维持细胞和生物体的生命活动,1、哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+，如果Ca2+的含量太低，会出现什么症状。,（三）无机盐的功能,2、某些植物缺B，会出现“花”而不“实”。,以上事实说明了无机盐在生物体内有什么作用？,（三）无机盐的功能,某人生病到医院输液，你知道用的生理盐水是多少浓度的？为什么要配制这一浓度，用0.09%或9%浓度可以吗？为什么？,质量分数为0.9%的氯化钠溶液,皱缩,膨胀,资料3,功能3：维持细胞水盐平衡,运动员在剧烈运动后，医师建议他(她)吃一些苏打饼（含Na2CO3）以减少肌肉酸痛，这是为什么？,资料4,功能4：维持细胞和生物体的酸碱平衡,（三）无机盐的功能,（1）组成细胞中的某些复杂化合物,（2）维持细胞和生物体的生命活动,（3）维持细胞的水盐平衡,（4）维持细胞和生物体的酸碱平衡,（三）无机盐的功能,三、组成细胞的元素和物质,1、构成细胞中主要化合物的基础是_等化学元素。2.、生物中有机物（糖类、脂质、蛋白质、核酸）以_为基本骨架，它们是构成细胞的基本框架，其中_是主要的能源物质，_是主要储能物质，_是生命活动的主要承担者，_作为遗传物质。,C、H、O、N,碳链,糖类,脂肪,蛋白质,核酸,水和无机盐与其他物质一道，共同承担起构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。,课堂小结,细胞中的水1.含量2.存在形式3.功能,细胞中的无机盐1.存在形式2.含量3.功能,第五节细胞中的无机物,作业,设计实验：证明某种或某几种无机盐是这种植物生长发育所必需的。,课堂检测,1沙漠中生长的植物，其细胞中含量最多的成分是（）。A蛋白质B脂肪C核酸D水下列各项中，不属于对细胞内自由水的描述的是（）。A吸附或结合在蛋白质等物质上B能够流动，可以运输营养物质和废物C是生物体代谢活动的介质D是良好的溶剂,3.现有含水量10%12%14%16%的小麦分别储存于条件相同的四个粮仓中，在储存过程中，有机物损耗最少的是（）。ABCD4.小麦萌发时，细胞内自由水和结合水的比例（）。A、升高B、降低C、不变D、无法判断,5.血液中的Ca2+含量太低时，神经肌肉的兴奋性升高而出现抽搐，这一事实说明Ca2+的生理功能之一是()A.构成细胞结构的组成成分B.维持细胞的正常形态C.维持细胞的正常生命活动D.调节渗透压和酸碱平衡,6甲状腺激素、血红蛋白和叶绿素中含有的重要元素依次是（）。AI、Fe、MgBCu、Mg、ICI、Mg、FeDFe、Mg、I7.一头牛耕地时突然发生抽搐，兽医除必须对症下药外，还需注射一定量的（）A、生理盐水B、葡萄糖液C、葡萄糖酸钙D、淀粉和蔗糖,技能训练,查找资料,了解某一种植物(如小麦)生长发育需要那些无机盐.设计实验,证明某一种或某几种无机盐是这中植物生长发育所必需的.,(1)取甲、乙两植株，分别放在A.B两种培养液中培养，A培养液元素齐全，B培养液只缺少待验证的元素，其他配方与A培养液相同。观察甲.乙两植株的生长情况。(2)然后在B培养液中添加该元素，并进一步观察乙植株的生长情况。,三、技能训练设计实验科学地设计实验方案应注意：1.实验方案要完整：实验题目假设预期实验观察和收集数据分析推论交流2.实验设计的原则：科学性原则、可行性原则、简便性原则、可重复性原则，对照性原则，单一变量原则3.变量的控制：遵循单一变量原则。即一个实验变量对应观测一个反应变量。,实验