导学案1：细胞中的元素和化合物

1、组成细胞的元素和化合物自主梳理一、组成细胞的元素细胞中常见的化学元素有20多种,是生物体有选择地从无机自然界中获取的。1. 元素的分类(1) 按元素在生物体内的含量可分为 大量元素,如c、h、0、n、p、s、k、ca、mg等。 微量元素,如fe> mn> zn> cu、b、mo等。(2) 按元素在生物体内的作用可分为 最基本的兀素：co 主要元素：如c、h、0、n、p、s。2. 元素的含量特点(1) 占细胞鲜重最多的元素是。(2) 占细胞干重最多的兀素是(3) 细胞中含量最多的四种元素是c、h、0、n。3. 元素的存在形式大多以化合物的形式存在。互动探究为什么碳是最基本的元素

2、？提示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，使地球上的生命建立在碳元素的基础上。二、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,前者中水的含量是最多的，后者中含量最 多的是蛋白质。互动探究组成细胞的化学元素的存在形式有哪些？有机物与无机物在元素组成上有什 么区别？提示组成细胞的化学元素，绝大多数构成细胞的两种化合物，少数以离子的形式存在， 如细胞中的kt h2po；. hco等。组成有机物的分子中都有碳元素，如糖类、脂质和蛋白 质等都含有c、h、o等元素；无机物如水只由h和。两种元素构成。要点归纳1. 组成生物体的化学元素种类与含量组成生

3、物体的化学元素常见的主要有20多种，其组成、分类及含量如图所示：chons pk ca mg最基本元素基本元素主要元素大量元素fe mn cu mo zn b微虽元素其中主要元素：指含量占原生质总量97%以上的元素。大量元素：指含量占生物体总重量的万分之一以上的元素。 微量元素：指生物体生活所必需的，含量虽少但作用非常重要的元素。2. 矿质元素：指除了 c、h、0以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。 化学元素的存在形式和功能(1)化学元素的存在形式化学元素在生物体内的存在形式：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主要以主动运输为主。(

4、2)生物体内化学元素的功能 生物体的化学元素组成多种多样的化合物，这些化合物和化学元素是生物体生命活动的物 质基础。 化学元素能够影响生物体的生命活动。感悟拓展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聚合酶的输助因子，缺zn将导致dna复制和rna 合成不能正常进行。3. 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, 正是由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用，科学家才说“碳

5、是生命的核心元素”，“没 有碳，就没有生命”，与在生物体内的含量无关。4. 生物体内鲜重最多的元素为0,干重最多的为c,植物因糖类多，蛋白质少，故干重中0 较多，而动物相反，故干重中c、n比例高，且ca、p等元素因骨骼、牙齿中大量积累而较 多。5. 从化合物的元素组成上分析代谢产物糖类、脂质和蛋白质的组成元素中都有c、h、0,可推知其代谢产物中都有c02和h20；蛋 白质中还含n,故其代谢产物中含有尿素。6. 从化合物的元素含量上分析其氧化分解时释放的能量多少：脂肪分子中氧的含量远少于糖类，而碳和氢的含量则比糖类多，因此等质量的脂肪彻底氧化 分解时所消耗的氧气比糖类多，释放的能量也多于糖类。7

6、. 化合物的特殊元素组成在同位素标记法中的应用噬菌体的蛋白质中含s,而dna中含p,因此可分别用同位素标记s和p以证明dna是噬菌 体的遗传物质。8. 组成生物体的化学元素的重要作用(1)组成化合物与光合作用有关的含n化合物：叶绿素、atp、nadp+、酶等。9. 生物的统一性和差异性(1) 统一性 从元素角度：组成生物体的各化学元素种类大体相同。 从分子水平：dna的空间结构和基本单位相同；共用一套遗传密码。 从结构角度：除病毒外，生物体都由细胞组成。21世纪教育网 从能量角度：都以atp为直接能源。(2) 差异性从元素角度看，组成生物体的各化学元素的含量有很大差异。典例导悟例1.组成甲型h

7、1n1病毒、疯牛病病毒和桃树的共有元素是()a. c、 h、 0b. c、 h、 0、 sc. c、h、0、nd. c、h、0、p解析 一般地，所有生物的遗传物质都是核酸，都有p元素，但疯牛病病原体的成分仅含有 蛋白质，因此上述生命并不都含有p元素，但它们都含有蛋白质，所以共有元素为c、h、0、 no答案c生物界在基本组成上的高度一致性表现在()组成生物体的化学元素基本一致 各种生物的核酸都相同 构成核酸的碱基都相同各种生物的蛋白质都相同 构成蛋白质的氨基酸都相同a.b.c.d.答案b解析 生命起源于无机环境，构成细胞的几十种元素，没有一种是生命物质所特有的，而生 物不断地进化和发展，彼此之间

8、都有着一定的联系。这种联系从物质组成上，表现在组成生 物体的化学元素基本一致，组成核酸的碱基是相同的，组成蛋白质的氨基酸都是20种左右。不同的生物之所以不同，是由组成它们的核酸和蛋白质的差异决定的。组成生物体的无机物水和无机盐自主梳理1. 细胞中的水(1) 存在形式：自由水和结合水。21世纪教育网(2) 功能：是细胞结构的重要组成成分,是细胞内的良好溶剂,运送营养物质和代谢废 物，参与许多生物化学反应,为细胞提供液体环境。2. 细胞中的无机盐(1) 存在形式：绝大多数以离子的形式存在,少部分是细胞内复杂化合物的组成成分。(2) 功能：维持细胞和生物体的生命活动;维持细胞的酸碱平衡等。要点归纳1

9、. 细胞中的无机物一一水(1)水的含量、分类及生理作用含量概念生理作用结合水4. 5%与其它物质结合在一起细胞组成成分自由水95. 5%能够自由流动、以游离状态存在良好溶剂运输作用反应场所原料(2)不同生物含水量特点 是细胞和生物体中含量最多的物质(如精肉中的水，沙漠植物中的水)。 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. 生物体中的无机物一一无机盐21世纪教育网(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%o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 有些无机盐是细胞内某些复杂

10、化合物的重要组成部分。 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。 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。感悟拓展1. 水的存在形式与器官形态的关系心肌和血液总的含水量差不多，但心肌呈固态，血液呈液态，原因是二者自由水和结合水的 比例不同。2. 水的存在形式与代谢的关系若细胞内自由水比例升高，则代谢旺盛，反之代谢缓慢。3. 水的存在形式与抗寒性的关系秋冬季节，蒸腾作用减弱，吸水减少，结合水相对含量升高，因结合水不易结冰和蒸腾，从 而使植物抗寒性加强。4. 水的存在形式与温度的关系在活细胞内，受温度

11、的影响，自由水和结合水可相互转化，具体转化如下:降低温度 升高温度即升高温度时，自由水增多，反之，结合水增多。5. 种子与水的关系（1）种子晒干时减少的为自由水，但仍能保持生命活性，仍能萌发；试管加热或炒熟则丧失 结合水，种子死亡不萌发；种子萌发吸水主要是增多自由水，代谢加强，呼吸作用加快。（2）不同种子亲水能力不同，大豆（主要含蛋白质）小麦、玉米、大米（主要含淀粉）花生（主 要含脂肪）o6. 无机盐的生理作用碳酸钙是骨骼的主要成分；mg2 +是叶绿素的组成成分，是atp酶的激活剂；fe2 +是血红蛋 白的组成成分；c1 一是唾液淀粉酶的激活剂；hc1可以激活胃蛋白酶原；血细胞只有在0.9%

12、的生理盐水中才能维持正常形态和生理功能。7. 注意相应生理作用中的代表实例及其对应关系碳酸钙中ca、叶绿素中的mg、血红蛋白中的fe、甲状腺激素中的i都是生物体组成的代表 实例；血钙含量、zn*等主要考查维持生命活动；na cp考查维持渗透压；hco、h2po等 则考查维持酸碱平衡。典例导悟例2.英国医生塞达尼任格在对离体蛙心进行的实验中发现，用不含钙的生理盐水灌注蛙 心，收缩不能维持，用含有少量钙和钾的钠盐溶液灌注时，蛙心可持续跳动数小时。实验说明钙盐（）a.对维持细胞的形态有着重要作用b.是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分c.为蛙心的持续跳动提供能量d.对维持生物体的生命活动有重要作用解

13、析无机盐的生理功能包括某些化合物的重要组成成分，维护酸碱平衡及维持生物体正常 生命活动。从题干信息可看出，钙盐对维持生物体的生命活动有重要作用。答案d构成纤维素、rna、超氧化物歧化酶（s0d）的化学成分中，共有的化学元素是（）a. c、 h、 0b. c、 h、 0、 nc. c、 h、 0、 n、 p d. c、 h、 0、 n、 p、 s答案a解析 纤维素属于多糖，只含有c、ii、0；超氧化物歧化酶属于蛋白质，肯定含有c、h、0、 n； rna属于核酸，含有c、h、0、n、p,所以共有的化学元素是c、ii、0。命题热点1考查大量元素和微量元素的易错点【例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：离子培养液浓度/mol- l世纪教育网k+1na+1mg2+0.25ca2+1no?2h2po；1sot0. 25zn2+1其中花卉根细胞吸收最少的离子是（）a. ca2+ b. sot c. zn2' d. h2po7答案c命题热点2水的生理作用【例2】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