组成生物体的化学元素和无机化合物

从元素水平上看，生物界和非生物界有什么关系？1、组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到，说明生物界与非生物界具有统一性。2、组成生物体的化学元素，在生物界和非生物界含量差异很大，说明两者之间存在差异性。1.种类及含量几种元素在同位素标记法中的应用元素标记物质研究问题3H氨基酸分泌蛋白在细胞内的合成、运输和分泌途径18OCO2或H2O光合作用中氧气的来源14CCO2光合作用过程中碳的同化途径32P、35S分别标记噬菌体DNA是生物的遗传物质15NDNADNA的复制方式为半保留复制元素存在物质生理功能N蛋白质、酶、ATP、NADP＋、叶绿素、DNA等促进细胞生长、参与能量转换、物质还原；有利于植物茎叶生长，延长叶片的寿命、PATP、NADP＋、DNA、磷脂；动物体内牙齿、骨骼成分促进细胞分裂、参与能量转换；有利于植物开花、结果K主要以K＋形式存在可使植物抗倒状；促进植物糖类的合成和运输；维持细胞内液渗透压；维持心肌舒张，保持心肌正常的兴奋性Na主要以Na＋形式存在维持动物细胞外液渗透压Mg叶绿素参与光能吸收、传递、转换Fe动物血红蛋白存在于红细胞内，参与氧气运输Ca主要以钙盐形式存在，少量游离是动物体内骨骼、牙齿等的无机成分；参与血液凝固、肌固收缩等生理过程I甲状腺激素等促进动物的新陈代谢、生长发育等特别提醒①元素在生物体内的存在形式并非都是化合态形式，有的是化合态形式，如N；有的是离子形式，如K＋。②每一种组成元素都有重要作用，过多或过少都会引起生物体的生命活动异常，如血钙过高，人体会出现肌无力；血钙过低，人体会出现肌肉抽搐。③化学元素的作用大小，与在生物体内的含量多少无关，有些元素含量很少，但作用很大，如少儿缺碘，易患呆小症。【例2】(2010·河北唐山摸底)下列关于构成生物体的元素的叙述，正确的是 ()①大量元素B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长②人体内血钠含量过低，会引起心肌的自动节律异常，甚至导致心律失常③落叶与正常叶相比Ca和Mg的含量基本不变④氧元素是组成生物体的主要元素之一⑤氮元素是光合作用过程中各种酶的成分，施氮肥过多时会造成农作物倒伏⑥Mg元素是叶绿素的成分，糖类运输到块茎、种子等器官中需要K＋A．①②④⑤⑥B．①④⑤⑥C．④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥解析：硼属于微量元素；人体内血钾含量过低，会引起心肌的自动节律异常，甚至导致心律失常；Mg在植物体内形成不稳定的化合物，叶片脱落前，能够移动，落叶中含量较少。答案：C组成细胞的化合物无机物有机物水无机盐糖类脂质蛋白质核酸二、细胞中的化合物（含量最多的化合物）（含量最多的有机物）（占鲜重最多的化合物）（占干重最多的化合物）细胞中各种化合物占细胞鲜重的含量化合物质量分数（%）水85-90无机盐1-1.5蛋白质7-10脂类1-2糖类和核酸1-1.5三、细胞中的无机物------水1.生物体内水含量及分布规律(1)在活细胞中含量最多。一般占细胞鲜重的60%～95%。(2)不同种类的生物含水量不同，这与其生活环境有关。(3)同一种生物的不同组织、器官含水量不同，这与其代谢强度有关。(4)同一种生物在不同的生长发育期，含水量不同。幼年时期>成年时期。2．水的存在形式与温度、新陈代谢、抗逆性的关系(1)水的存在形式与温度的关系在活细胞内，受温度的影响，自由水和结合水可以相互转化：即自由水结合水。(2)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，但心肌呈固态而血液呈液态，原因是结合水与自由水比例不同，前者的比值高于后者。(3)水的存在形式与新陈代谢、生物抗逆性的关系细胞中自由水相对含量越高，生物新陈代谢越旺盛，抗逆性(如抗寒性、抗旱性)越弱。反之，代谢缓慢，抗逆性强。3．在生产实践中的应用(1)种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量，降低种子的代谢速率，以延长寿命。(2)低温环境下对作物减少灌溉，可提高作物的抗寒性。特别提醒①自由水主要存在于细胞液、细胞质基质及某些细胞器基质中；结合水与细胞中某些物质结合在一起存在。②自由水与结合水的作用都重要，不能认为自由水含量高、作用大，其实两种水在植物的不同发育时期的作用各有所侧重。4．水与其他生理活动的联系生理过程相关知识链接光合作用作为原料，在光反应阶段被分解产生[H]和O2；产物有水，在暗反应阶段产生有氧呼吸作为原料，在第二阶段参与反应，第三阶段[H]与O2结合生成水ATP与ADP转化ATP生成的同时产生水而ATP水解需消耗水蛋白质、糖元、脂肪、核酸的关系合成大分子时都伴随水的产生，而大分子水解成小分子时都消耗水【例3】(2010·涪陵质检)2009年春我国许多地方出现旱情，影响农作物的生长。下列有关水对生命活动影响的叙述，不正确的是 ()①越冬的植物体内自由水和结合水的比值下降，有利于抵抗不利的环境条件②细胞内自由水含量降低是细施衰老的特征之一③癌细胞中自由水含量较正常的细胞低④当人体缺水时，血浆的渗透压会降低，从而产生渴觉A．①④ B．①③C．③④ D．②④解析：癌细胞具有无限增殖的特点，因此自由水含量较高。当人体缺水时，血浆的渗透压会升高，从而产生渴觉。答案：C(2010·辽宁名校联考)在正常人的一生中，细胞内自由水与结合水的比值P随年龄变化的曲线是 ()解析：在正常人的一生中，随年龄变化大部分细胞的代谢相对减弱，细胞内自由水与结合水的比值逐渐减小。答案：D三、细胞中的无机物------无机盐1.存在形式主要是离子形式，如Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cl－、HCO3－、SO42－等。2．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；Fe2＋是血红蛋白的主要成分；碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿的重要成分；PO43－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。(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。(3)维持生物体内的稳态与平衡：机体稳态与平衡使细胞能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：①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。②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的所有特性以及在细胞内发生的一切反应，如人血浆中HCO3－、HPO42－等。③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，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。【例4】(2010·广安检测)黄金搭档含多种维生素及钙、铁、锌、硒等矿物质，因具有能改善人体代谢和免疫、保障青少年体格和智力正常发育等保健功能而受到广大消费者的青睐。下面有关叙述正确的是 ()A．钙、铁、锌、硒都是人体所需的微量元素B．补铁将有助于对缺铁性贫血及镰刀型细胞贫血症的治疗C．成年人缺钙易患佝偻病D．维生素不是能源物质，但对生物体的新陈代谢具有重要作用解析：A错误：钙是人体所需的大量元素。B错误：镰刀型细胞贫血症不是由缺铁引起的，而是由基因突变所致的遗传病。C错误：儿童缺钙易患佝偻病。答案：D●考情分析1．命题特点综合分析表明，关于组成生物体化学元素的高考试题很少。从仅有的几个题目来看，具有以下特点和规律：(1)题型为选择题。(2)考点：考查化学元素及其作用，通常与化合物和矿质代谢结合考查，几乎无拓展。2．预测展望根据近几年高考命题的特点和规律，这部分如果命题，今后命题的趋势表现在以下几个方面：(1)从内容上看，化学元素及其作用、元素与化合物、矿质代谢、物质代谢等结合考查，可设置同位素标记法、溶液培养法等情境。(2)从题型来看，只有选择题。(3)从学科能力来看，通过元素与化合物、矿质代谢、物质代谢等的结合，考查学生的理解能力、获取信息和处理信息的能力。●资料卡片元素与人体健康(1)元素缺乏可能导致的人类疾病铁贫血、面色苍白、食欲减退、乏力、心悸、头晕、耳鸣、烦躁、毛发脱落等锌食欲减退、儿童生长发育停滞、味嗅功能下降、毛发色素变淡、伤口愈合不良、免疫缺陷等铜引起脑组织萎缩、神经元减少、神经发育受阻、嗜睡等铬老人缺铬易患糖尿病和动脉粥样硬化钴引起维生素B12的缺乏，产生恶性贫血、生长不良和偶然性的神经错乱锰生长停滞、骨骼畸形、生殖功能受损、体重减轻钼体内黄嘌氧经酶的活性降低、高尿酸症和痛风症钙骨质疏松、佝偻病、骨软化、抽搐等钾四肢无力、精神不振、反应迟钝、心律紊乱、平滑