人教生物 必修1 第一单元 第二课时

第二课时细胞中的元素和化合物细胞中的无机物知识诠释思维发散一、组成细胞的元素1.组成细胞的元素种类(约20种)

2.组成细胞的元素含量细胞鲜重中③O的含量最高,其次是C、H、N、P等;④

细胞干重中C含量最高,其次是O、N、H、Ca等。3.统一性与差异性1.组成细胞的化合物的种类及质量分数组成细胞的化合物

2.组成细胞元素和化合物的关系及特点(1)关系细胞生命系统

(2)特点活细胞中的化合物,含量和比例处于⑩不断变化之中,但又保持相对稳定。三、水和无机盐1.水在细胞中的存在形式和作用水

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,叶绿素中的

Mg、血红蛋白中的

Fe等以化合态存在。(2)无机盐的生物功能a.

复杂化合物的组成成分

b.维持正常的生命活动。c.维持

酸碱平衡和

渗透压平衡。核心突围技能聚合一、细胞中的元素和化合物1.分析组成细胞的化学元素(1)归纳元素的种类①大量元素和微量元素划分的依据是含量,而不是生理

作用。②生物体内含有的元素不一定是生物所必需的元素。③主要元素占人体鲜重比例的顺序依次是O、C、H、

N、P、S。(2)根据元素组成可进行物质种类的判断根据不同化合物的元素组成来判断其归属为哪类化合

物。如某化合物只含C、H、O,则可判断此化合物属

糖类或脂肪;S是蛋白质的标志元素等。几种有机物的

元素组成归纳如下:(3)组成细胞的元素来源组成细胞的元素全部来自无机环境,这一观点体现了生

物界与非生物界的统一性。组成细胞的元素的含量与无机自然界大不相同,这一观

点体现了生物界与非生物界的差异性。

思维误区规避1.不要错认为微量元素的作用没有大量元素的大。2.不要误认为蛋白质只能标记S元素,核酸只能标记P元

素,组成化合物的任何一种元素都可标记。标记的目的

是区分和跟踪,区分时要找两种物质特有的元素进行标

记。(2)有关化合物含量的各种说法归纳2.浅析组成细胞的化合物(1)图示组成细胞的化合物细胞内含量最多的化合物水细胞内含量最多的无机化合物占细胞鲜重含量最多的化合物占细胞鲜重50%以上的化合物精瘦肉细胞中含量最多的化合物沙漠植物细胞中含量最多的化合物成熟甜西瓜细胞中含量最多的化合物细胞内含量仅次于水的化合物蛋白质细胞内含量最多的有机化合物占细胞干重最多的化合物占细胞干重50%以上的化合物

典例1

(2013年湖南重点中学月考)右图为某些化学元素组成不同化合物的示意图,以下说法不正确的是(

)A.若①为某种具有催化作用的化合物,则①被初步水解

的产物为多肽,彻底水解的产物为氨基酸B.若②大量积累于皮下和内脏器官周围,则②较之糖原

为更好的储能物质C.若③为构成细胞膜基本骨架的分子,则③为磷脂D.若④在低血糖时分解补充血糖,则④可能是肌糖原和

肝糖原【答案】D

典例2

(2011年四会模拟)下图表示细胞中4类有机化合物的关系,每个椭圆形代表一类有机物,则以下列出的这4种化合物名称中,最合理的一组是

(

)A.①~④:脂质、酶、蛋白质、激素B.①~④:激素、脂质、蛋白质、酶C.①~④:酶、蛋白质、激素、脂质D.①~④:激素、脂质、酶、蛋白质【思路剖析】酶有蛋白质和RNA两种,激素有氨基酸

类、肽类、蛋白质类和固醇类等。选项所涉及的脂

质、酶、蛋白质、激素四类有机化合物中,因为酶大

部分是蛋白质,所以酶与蛋白质有交叉部分;有的激素

也是蛋白质,所以激素与蛋白质也有交叉;有的激素属

脂质,所以激素与脂质有交叉。通过分析看出,与其他

物质单交叉的有酶和脂质,与其他物质双交叉的有蛋

白质和激素。再看图中4个椭圆,两个大两个小。大

的含义是范围广,小的含义是范围窄。显然蛋白质的

范围比酶和激素的范围广;脂质的范围比激素的范围广。【答案】C形式自由水结合水定义细胞中绝大部分的水以游离的形式存在,可以自由流动与细胞内的其他物质相结合的水含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%特点流动性强、易蒸发、加压可分离,可参与物质代谢不流动、不蒸发、不能分离,与其他物质结合二、透析细胞内水的有关问题1.细胞内水的两种存在形式比较功能①是细胞内良好的溶剂②参与生化反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质和代谢废物是细胞结构的重要组成成分联系自由水和结合水在一定条件下可相互转化自由水

结合水2.水的含量特点及与代谢程度和抗逆性的关系(1)含量特点①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)。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)与代谢强度的关系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。

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。(3)与抗逆性的关系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

。3.自由水和结合水的存在及其基本生理功能的验证(1)鲜种子放在阳光下暴晒,重量减轻→自由水散失。(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)干种子不浸泡则不萌发→自由水越少,代谢越缓慢。(4)干种子放在试管中,用酒精灯加热,试管壁上有水珠

→失去的主要是结合水。(5)失去结合水的种子浸泡后不萌发→失去结合水的细

胞失去生理活性。

规律精讲精析分析细胞内水时应注意以下几点:(1)分析思路

(2)相关结论

4.水的代谢图解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

典例3

(2011年云南模拟)关于生物体内水和无机盐的叙述,不正确的是

(

)【思路剖析】细胞内的水分为结合水和自由水。自由水是良好的溶剂,体内营养物质和代谢废物是溶于其中运输的,故A正确。无机盐指细胞中的K+、Ca2+、N

、S

等物质,组成纤维素的C、H、O不以无机盐的形式存在,故B错误。细胞吸水和失水与周围溶液浓度有关,若细胞内溶液浓度大于其周围溶液浓度,则细胞吸水;反之,则失水,故C正确。自由水与结合水的比值越大,说明自由水的含量高,细胞代谢越旺盛;反之,则弱,故D正确。【答案】B

典例4

“绵绵的春雨,是她润醒了小草,润绿了杨树,润开了报春花。”小草被润醒了、杨树被润绿了、报春花被润开的过程中细胞中自由水与结合水的变化,下图表示正确的是

(

)【思路剖析】随复苏时间的推移,植物代谢越来越强,

自由水含量增加,结合水含量减少。【答案】B1.无机盐代谢与其功能整合三、与无机盐相关问题的剖析①对照组:正常植物+完全培养液→生长正常②实验组:正常植物+缺X“完全培养液”↓a.若生长正常⇒则X不是必需无机盐b.若出现病症⇒则X是必需无机盐2.植物必需无机盐的实验验证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的目的是二次对照,使实验组前后对照,以增强说服力。3.进行植物必需无机盐的实验验证时,所使用的容器不能含有被验证元素。为了保证植物生活正常,还要给植物根部供氧。

实验探究进阶无机盐功能含量异常I-甲状腺激素的组成成分缺乏时患地方性甲状腺肿Fe2+血红蛋白的组成成分缺乏时患贫血3.部分无机盐离子的具体功能分析Ca2+降低神经系统的兴奋性血钙过低时,会出现抽搐现象;血钙过高时,会患肌无力Mg2+组成叶绿素的元素之一缺乏时叶片变黄,无法进行光合作用B促进花粉的萌发和花粉管的伸长油菜缺硼时,会出现“花而不实”K+促进植物体内淀粉的运输;动物细胞内液渗透压的维持缺乏时植物抗逆能力减弱,易受病害侵袭Na+维持细胞外液的渗透压缺乏会导致细胞外液渗透压下降

典例5

下列是无土栽培营养液的配方,请据此回答有关问题:配方:NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4、螯合铁

溶液、微量元素溶液。(1)为使作物正常生长,还需补充含

等元素的

化合物。(2)植物吸收NH4NO3可用于合成

。A.脂肪和RNAB.蛋白质和ATPC.核苷酸和纤维素D.淀粉和酶(3)营养液中某些无机盐离子浓度比根细胞内的低,植物仍可通过

方式吸收无机盐离子。若栽培池

内较长时间通气不畅,作物根部可能出现的症状是

,其生理原因是

。(4)有些无机盐离子可重复利用,有的不能重复利用,可

重复利用的无机盐离子缺乏时,老叶先表现出缺乏症,

不可重复利用的无机盐离子缺乏时,幼叶先表现出缺乏

症。请设计实验证明Mg是可重复利用的元素。实验材料:长势相同的玉米幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。实验步骤:①配制全素培养液和缺镁培养液,分别放入两组培养瓶

中,并编号A、B。②

。③放在适宜条件下培养一段时间,

。实验现象:在全素培养液中的玉米幼苗生长正常,

。【思路剖析】(1)植物生长需要C、H、O、N、P、S

、K、Ca、Mg等大量元素和微量元素。(2)脂肪、淀

粉和纤维素只含C、H、O三种元素。(3)植物可通过

主动运输吸收无机盐。长期缺氧,根进行无氧呼吸产

生酒精,会毒害根。(4)据题干信息可知,可重复利用的

元素缺乏时,老叶先表现症状,此实验的自变量是镁的

有无,因变量是老叶先变黄,还是幼叶先变黄。的玉米幼苗分别栽培在上述两种培养液中③观察

玉米幼苗的生长情况实验现象:在缺镁培养液中生长的玉米幼苗老叶先

变黄【答案】(1)P

(2)B

(3)主动运输根变黑(烂根)

根进行无氧呼吸,细胞内积累酒精

(4)②将长势相同1.(2011年惠州调研)人的肝脏细胞中含量最多的有机

物是

(

)A.水B.蛋白质C.脂肪D.肝糖原【思路剖析】在所有的活细胞中,含量最多的化合物

是水,含量最多的有机化合物是蛋白质。【答案】B2.(2012年泰州模拟)C、H、O三种元素在人体内质量分数约为73%,而在组成岩石圈的化学成分中还不到1%,这一事实说明了

(

)A.生物界与非生物界具有相似性B.生物界与非生物界的元素组成是不同的C.生物界与非生物界具有统一性D.生物界与非生物界存在差异性量不同,说明了生物界和非生物界存在着差异性。组

成生物体的元素和组成非生物体的元素的种类相差

不大,说明了生物界和非生物界具有统一性。【答案】D【思路剖析】同类元素在生物界和非生物界中的含3.(2013年潍坊高三月考)下图表示构成生物体的元素

、化合物及其作用,其中a、b、d、e代表小分子,A、B

、E、F代表不同的生物大分子,请据图回答下列问题:(1)物质a表示

,其在原核细胞中共有

种。(2)若E是动物细胞中的储能物质,则E是

,其在

人体中主要分布于

细胞。(3)物质d是

。物质F是

,其在动

植物细胞中均可含有,并且由于含能量多而且占体积

小,被生物体作为长期备用能源物质,从进化的角度看,

这是经过长期

。(4)物质b的名称是

,图中的?是指

元

素。若某种B分子由n个b(平均相对分子质量为m)形成

的两条链组成,则该B分子的相对分子质量大约为

。(5)下图是某物质的部分结构示意图,请补充完整。

【答案】(1)核苷酸8

(2)糖原肝细胞和肌肉

(3)雌性激素脂肪自然选择的结果

(4)氨基酸

N

mn-(n-2)18

(5)-CO-NH-基础·角度·思路一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分)1.(基础再现)下列关于组成生物体的化学元素的说法

中,正确的是

(

)A.哺乳动物血液中钙过多时会出现抽搐B.O元素是活细胞中含量最多的元素,C元素是生物体

内最基本的元素C.玉米和人体内所含有的元素种类大体相同,同一种元

素在两者体内的含量相差不大D.随着叶龄的增加,叶片中各种元素的含量将逐渐增加【思路剖析】哺乳动物血液中钙过少时,神经系统的

兴奋性增强,会出现抽搐,故A错误。由于活细胞含有

大量的水分,所以活细胞中O元素含量最多;由于C元

素在细胞干重中含量最多且有机物是以碳链为骨架

的,所以,C元素是生物体内最基本的元素,故B正确。

玉米和人体内所含的元素种类大体相同,但同一元素

在两者体内的含量差别较大,如N元素。玉米中以淀

粉为主,C、H、O含量较高,而N含量较低;人体蛋白质

含量较高,所以N元素含量要高,故C错误。随着叶龄

的增加,水的含量逐渐减少,H和O的含量会逐渐减少,故D错误。【答案】B2.(基础再现)某生物兴趣小组对某一物质进行测定,发

现其中C、H、N三种元素的质量分数仅占1%,该物质

可能是

(

)A.水果B.岩石C.肌肉组织D.枯死的植物【思路剖析】仅C元素在生物体内的含量就比较高,

故该物质不可能是生物。【答案】B3.(视角拓展)神九升空、举国欢庆!但在太空中,宇航员

骨钙流失的速度将会是地面的10倍。骨骼也是一种组

织,它们的形状会因承受压力的变化而变化。骨骼组织

中既有破骨细胞,又有成骨细胞。成骨细胞不断地贮藏

磷酸钙,而破骨细胞不断地除去它。通常情况下,这两

种代谢动态平衡。失重时,骨头缺少压力,促使成骨细

胞活动的刺激没有了,但破骨细胞的活动还在继续,因

此,破骨与成骨的平衡被破坏了,骨钙流失得多,骨骼变

轻变脆。据此推测,长期太空生活不会使得人

(

)A.骨质疏松B.肌无力,回到地面难以站立C.抽搐D.身体畸形【思路剖析】此题是信息题,分析可知长期太空生活

会打破内环境与骨钙平衡,呈现前多后少之势,会发生

A、B、D,不会出现抽搐现象,C错误。【答案】C4.(高度提升)某同学在验证镁是植物正常生长的必需

元素时,发现对照组和实验组生长状况相同。可能的原

因是

(

)①定期更换培养液②对照组的培养器皿没清洗干净③培养时间短④光照相同A.①②B.①③C.②③D.②④清洗干净可能导致对照组培养液中也含有了镁,故②

可能。培养时间短,也可导致实验现象不明显,故③可

能。实验组和对照组除了自变量不同外,其余无关变

量必须相同,故排除④。【答案】C【思路剖析】定期更换培养液可保证无机盐和氧气

的供应,但由于培养液成分不同,对照组和实验组植物

生长状况肯定不同,故排除①。对照组的培养器皿没5.(