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文档简介
2026届新高考生物热点精准复习
细胞中的元素、无机物课标要求学习目标[课标内容]1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成,它们以碳链为骨架形成复杂的大分子2.指出水大约占细胞重量的2/3,以自由水和结合水的形式存在,赋予了细胞许多特性,在生命中具有重要作用3.举例说出无机盐在细胞内含量很少,但与生命活动密切相关[核心素养]生命观念:运用物质与能量观,阐明细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成科学思维:基于数据模型,归纳总结细胞中主要元素和化合物的种类和含量;基于事例分析,归纳总结水的种类和作用科学探究:基于实验理论基础,设计实验方案鉴定生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质;基于事例分析,归纳总结无机盐的作用[学习目标]1.说出组成细胞的元素都来自自然界但各元素相对含量又与无机环境不同2.说出组成细胞的大量元素和主要微量元素,说出组成细胞的化合物的主要种类。3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,进行实验操作、观察结果,基于实验简述组成细胞的物质的特殊性4.说出水在细胞中的存在形式和作用,认同其在生命活动中具有重要作用5.举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用[学习重点]1.组成细胞的主要元素和化合物。2.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质3.水和无机盐在细胞中的作用[学习难点]1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质2.结合水的概念3.无机盐的作用课题:细胞中的元素和无机物组成细胞的化合物组成细胞的元素细胞中的无机盐探究•实践:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质细胞中的水考点一组成细胞的元素与自然界中的元素有什么联系?组成细胞的元素地壳元素细胞OSiCNH48.6026.300.0870.030.7665.0极少18.03.010.0(1)组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能找到,说明了什么?(2)细胞中的各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同,这说明了什么?比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%),回答问题:生物界和非生物界具有统一性。生物界和非生物界还具有差异性。(3)组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界,为什么细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同?生物体是按照生命活动的需要,有选择性地从无机自然界获取元素的。原因:都是从无机自然界获取的(证明生物界起源于无机界)1.生物界与非生物界的统一性与差异性(元素组成角度)差异性的表现差异性的原因按生命活动所需进行选择性吸收统一性的表现统一性的原因组成细胞的化学元素在无机自然界都能找得到,没有一种为细胞特有都是从无机自然界获取的(证明生物界起源于无机界)相对含量大不相同元素玉米细胞人体细胞C43.5755.99H6.277.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78比较组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重,质量分数),回答下列问题:(1)分析在玉米细胞和人体细胞中所含元素种类和相对含量,你能得出什么结论注:其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%种类相似含量不同2.
生物界内部(细胞)的统一性与差异性(元素组成角度)差异性的表现统一性的表现各种细胞的化学元素种类相似各种细胞的化学元素相对含量不同统一性的原因具有共同的起源(共同祖先)元素玉米细胞人体细胞C43.5755.99H6.277.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78比较组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重,质量分数),回答下列问题:(1)分析在玉米细胞和人体细胞中所含元素种类和相对含量,你能得出什么结论都是CHON较多.组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质,这些物质含有C、H、O,蛋白质中还含有大量的N元素。注:其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%种类相似含量不同有机物的含量有差别,如玉米细胞中的糖类要多一些,而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些。(2)在玉米细胞和人体细胞中所含量较多的四种元素一样吗?怎样解释这种现象?(3)玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞,而氮元素的含量明显又低于人体细胞,怎样解释这种现象?2.
生物界内部(细胞)的统一性与差异性(元素组成)差异性的表现统一性的表现各种细胞的化学元素种类相似各种细胞的化学元素相对含量不同统一性的原因具有共同的起源(共同祖先)差异性的原因与组成细胞的化合物有关(P19拓展应用1)(根本上是按生命活动所需进行选择性吸收)【视野拓展】含量干重=鲜重-水=有机物+无机盐鲜重干重在人体细胞中,鲜重时含量最多的元素是
;干重时含量最多的元素是
。OC鲜重:O>C>H>N干重:C>O>N>H元素玉米细胞人体细胞C43.5755.99H6.277.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78比较组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重,质量分数),回答下列问题:基本元素大量元素注:其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%组成细胞的元素3.
组成细胞的元素及分类自然界中的元素、组成细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素。自然界中的元素基本元素大量元素微量元素【思考】微量元素就是微不足道可有可无吗?微量元素,只是含量低,仍然是必需元素:不可或缺、不可替代【思考】为什么没有Na,而Cl也属于微量元素?研究的细胞中的元素,Na、Cl主要分布在细胞外液中(捏铁猛碰新木桶)FeMnBZnMoCu等CHONPSKCa
Mg等生命系统内部是由物质以特定方式组合成严谨有序的结构,不是随机堆砌的低序元素【视野拓展】地壳中含量丰富,保障了物质基础【思维提升】高中常见化合物的元素组成化合物元素组成蛋白质C、H、O、N(S)生长素C、H、O、N核酸C、H、O、N、PATPC、H、O、N、P[H]NADPHC、H、O、N、PNADHC、H、O、N、P磷脂C、H、O、N、P脂肪C、H、O固醇(性激素等)C、H、O糖类单糖二糖C、H、O糖原C、H、O纤维素C、H、O淀粉C、H、O几丁质C、H、O、N丙酮酸C、H、O类胡萝卜素叶黄素C、H、O胡萝卜素C、H叶绿素C、H、O、N、Mg血红蛋白C、H、O、N、Fe、S甲状腺激素C、H、O、N、I注:其他激素要根据具体化学本质,再按上面类型分析【思维提升】元素的重要应用①同位素标记技术(同位素示踪)②根据元素组成分析有机物彻底氧化分解产物分泌蛋白、侵染实验、光合产物研究等,注意确定特征元素或被标记的特定物质不一定都是利用放射性(如DNA半保留复制验证中利用的是分子量不同)C————CO2H、O——H2ON————含氮废物
P————含磷废物如氨基酸代谢终产物为“CO2、H2O、含N废物”,糖的代谢终产物就是“CO2、H2O”【思维提升】元素的重要应用③根据元素组成分析能源物质作用脂肪CH含量高于糖类,所以脂肪储存能量的效率高,彻底氧化分解需要O2多(易受含氧量限制)、产生CO2多、产生H2O、释放能量多,因此,是比较好的储能物质。而糖类虽然储能效率低,但不受O2限制,所以充当主要供能物质(当然糖原可以做临时储能物质)一般来说植物含糖类相对较多,动物含脂肪、蛋白质相对较多,所以植物中含元素O高于动物而C、H、N低于动物④初步判断动植物组织:【思维提升】探究“必需元素”恢复正常甲组完全(全素)营养液正常生长培养幼苗乙组不正常只缺X的完全营养液(缺素培养液)培养幼苗添加元素X空白对照自身(前后)对照组成细胞的化合物考点二水无机盐糖类蛋白质脂质核酸组成细胞的化合物细胞中含量最多的化合物是_____。细胞内含量最多的有机化合物是________。干重中含量最多的化合物是________。水
蛋白质蛋白质分类种类无机化合物水无机盐有机化合物蛋白质脂质糖类核酸无论植物还是动物,不管在什么环境下(1)元素存在形式:大多以_______的形式存在。化合物(2)种类及相对含量组成细胞的化合物【学以致用】取食原则:“多样”、“均衡”,满足生命活动需求不同生物组织中各种化合物的含量有差异3考点三探究·实践检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质123物质鉴定类实验的基本思路鉴定原理实验流程(注意事项)实验选材要求:颜色浅或接近于浅色,富含某种有机物的材料。糖类的检测:
还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)+
试剂
。斐林砖红色沉淀实验原理1Cu(OH)2还原糖Cu2O砖红色其他产物+2+1被还原被氧化氧化剂还原剂糖类的检测:
还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)+
试剂
。脂肪的检测:
脂肪+
染液→
色。蛋白质的检测:
蛋白质+
试剂→
色。斐林砖红色沉淀苏丹Ⅲ橘黄双缩脲紫实验原理1脂肪+
染液→
色。苏丹Ⅳ橘红本质:Cu(OH)2氧化还原性糖,生成砖红色CuO本质:碱性条件,Cu2+与肽键反应蛋清豆浆鸡肝梨葡萄白萝卜实验选材2不同生物组织中各种化合物的含量有差异且必须是可溶性还原糖属于还原糖的有:单糖、麦芽糖、乳糖属于非还原糖的有:蔗糖、多糖斐林试剂是甲液NaOH和乙液CuSO4混合后才可使用,因为其反应原理是还原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化,Cu(OH)2被还原成Cu2O。Cu(OH)2不稳定易分解(不能久置、不能温度太高使用)。不能用酒精灯直接加热(1)还原糖的鉴定实验流程3颜色深度代表含量【思考】鉴定可溶性还原糖的实验材料是否可选择西瓜、番茄、马铃薯、
甘蔗组织样液?西瓜和番茄组织样液本身的颜色对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用,导致实验现象不明显;马铃薯含淀粉,淀粉为非还原糖;甘蔗主要含蔗糖,为非还原糖。应选颜色为白色或近白色、富含葡萄糖、果糖或麦芽糖等还原糖的植物组织样液,以苹果、梨的匀浆最好。不可以(2)蛋白质的鉴定稀释10倍以上,否则实验后易黏附在试管壁上双缩脲试剂是使用时先加A液,再加B液,因为其反应原理是具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物,所以要先营造一个碱性环境。实验流程3顺序用量【思维提升】总结斐林试剂和双缩脲试剂的异同项目斐林试剂双缩脲试剂成分甲液乙液A液B液质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液质量浓度为质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液质量浓度为反应原理加热条件下,含醛基的可溶性还原糖将Cu(OH)2还原为Cu2O沉淀碱性条件下Cu2+与具有两个或两个以上肽键的化合物发生反应生成紫色络合物使用方法甲、乙两液等量
混匀后立即使用(现配现用)反应条件反应现象0.05g/mL的CuSO4溶液0.01g/mL的CuSO4溶液先加入A液1mL摇匀,再加B液4滴,摇匀50~65℃水浴加热不需加热蓝色→棕色→砖红色浅蓝色→紫色(3)脂肪的鉴定实验流程3方法一:取材:花生种子(浸泡),将子叶切成薄片制片①取最薄的切片,放在载玻片中央②滴2~3滴苏丹Ⅲ染液(染色3min)③洗去浮色:加1~2滴体积分数为50%的酒精溶液④制成临时装片:滴一滴蒸馏水,盖上盖玻片先低倍镜下找着色颗粒,再高倍镜观察观察:结论:圆形小颗粒呈橘黄色,证明有脂肪存在。脂肪颗粒的膜是什么样的?分子脂质方法二:花生种子匀浆+3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色(5)DNA的鉴定拓展实验4淀粉溶液+2滴碘液→蓝色(4)淀粉的鉴定(6)酒精的鉴定(7)CO2的鉴定DNA液(2Mol/LNaCl溶解)+二苯胺(现配现用)
蓝色酒精+重铬酸钾→灰绿色CO2通入澄清石灰水中→沉淀CO2通入溴麝香草酚蓝溶液中(蓝)→绿
→黄【归纳提升】关于颜色反应实验的归纳总结颜色原理红黄绿蓝紫①还原糖+斐林试剂(水浴加热)→砖红色沉淀②脂肪+苏丹Ⅳ染液→红色③染色体(质)+醋酸洋红液→红色①脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色②叶绿体中色素分离的滤纸条中胡萝卜素→橙黄色,叶黄素→黄色③CO2+溴麝香草酚蓝→蓝变绿再变黄①酒精+橙色的重铬酸钾溶液(在酸性条件下)→灰绿色②叶绿体中色素分离的滤纸条中叶绿素b→黄绿色,叶绿素a→蓝绿色①淀粉+碘液→蓝色②死细胞+台盼蓝(或蓝墨水)→细胞内蓝色③DNA+二苯胺(水浴)→蓝色①染色体(质)+龙胆紫溶液→紫色②蛋白质+双缩脲试剂→紫色③叶绿体中的4种色素→主要吸收蓝紫光【归纳提升】高中用到的颜色鉴定归纳鉴定物质鉴定试剂现象备注还原性糖斐林试剂(或班氏试剂)砖红色沉淀(深浅代表量多少)现配现用、水浴加热蛋白质双缩脲试剂紫色脂肪苏丹III(或苏丹IV)橘黄色(或红色)可用可不用显微镜淀粉碘液变蓝DNA二苯胺试剂蓝色现配现用、水浴加热细胞死活台盼蓝死细胞染成蓝色、显微镜【归纳提升】高中用到的颜色鉴定归纳鉴定物质鉴定试剂现象备注酒精重铬酸钾(硫酸酸化)灰绿色深浅代表量多少CO2溴麝香草酚蓝由蓝变绿再变黄深浅代表量多少澄清石灰石变浑浊染色体龙胆紫(甲紫)、醋酸洋红、改良苯酚品红对应试剂颜色分解纤维素菌刚果红菌落周围透明圈说明纤维素被分解分解尿素菌(脲酶检测)酚红溶液培养基变红说明尿素被分解成了氨PH升高大肠杆菌伊红美蓝黑色有金属光泽菌落【归纳提升】高中用到酒精的实验总结实验用法用途脂肪鉴定50%洗去浮色探究叶绿体在光照下合成淀粉实验叶片放酒精溶液中,隔水加热使叶片褪色光合色素提取无水乙醇DNA粗提取95%冷酒精观察染色体质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按体积比1:1混合,解离并固定分裂相无菌操作70%酒精消毒酒精灯火焰灼烧灭菌酒精灯火焰附近无菌区低温诱导染色体数目变化95%酒精冲洗固定液,解离(并且用于配制卡诺氏液)细胞中的元素和化合物化合物无机物有机物水无机盐脂类糖类蛋白质核酸斐林试剂检测碘液脂肪蛋白质还原糖淀粉苏丹Ⅲ或Ⅳ染液双缩脲试剂C、H、O、NC、H、O、N、P、
S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、Mo元素大量元素基本元素微量元素统一性、差异性考点四4细胞中的无机物探讨不同生物体内的含水量,分析材料得出结论。依据图表中的数据,你能找到什么规律?不同种生物的相对含水量(%)生物类型水母鱼类蛙哺乳动物藻类高等植物相对含水量97%80%~85%78%65%90%60%~80%不同种生物含水量不同;(水生生物含水量一般比陆生生物高)同一生物体,不同发育时期含水量也不同水在构成生物体的化合物中含量最多(重要成分);人体中几种不同器官或组织中水的含量组织器官牙齿
骨骼骨骼肌心肌血液所占比例(%)1022767983探讨同一生物体不同器官的含水量,分析材料得出结论。同一生物体,不同组织、器官中的含水量不同依据上表中的数据得出什么结论?1.细胞中的水水是活细胞中含量最多的化合物;不同种生物含水量不同;同一生物体,不同发育时期含水量不同同一生物体,不同组织、器官中的含水量不同水在细胞中的含量1.1自由水(占细胞内全部水的95.5%)结合水(占细胞内全部水的4.5%)特点:易蒸发、不受束缚、可流动特点:不易散失、含量较稳定、
失去流动性和溶解性以游离的形式存在,可以自由流动与细胞内其他化合物(蛋白质、多糖等物质)相结合的水水在细胞中存在的形式及特点1.2乙组思考:含水量相同情况下,哪一组自由水比例高?任务一:分析细胞中水的存在形式及其相互转化1.刚收获的小麦种子,农民往往将其晒干后再储藏,在这个过程中,种子丢失的主要是哪种形式的水?种子还有活性吗?该过程中种子丢失的主要是自由水;种子仍保留活性。2.如果将晒干的种子放在试管中加热,会发现试管壁上有水珠出现,该过程中种子丢失的主要是哪种形式的水?种子还有活性吗?该过程中种子丢失的主要是结合水;种子失去活性。说明两种水在细胞内(生物体内)发挥的功能相同吗?P21第2段黑字后水的生理功能1.31.细胞中的水水细胞内良好的溶剂(胞内)参与生物化学反应(胞内)为细胞提供液体环境(胞外)运输营养物质和代谢废物(胞外)一切生命活动离不开水(水是生命之源,外太空寻找生命也把先找到水作为探测是否存在生命的重要条件)构成细胞结构的重要成分(结合水)(1)结合水的组成及特性,水分子中H、O原子的结合方式和带电情况,尝试解释水为什么能成为良好的溶剂。(2)水分子的氢键是怎样形成的?为什么在常温下水是液体状态,具有流动性?阅读课本P20-21楷体字部分,小组讨论完成下列问题:水分子的空间结构及电子的不对称分布,使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合,因此,水是良好的溶剂。水分子是极性分子,可以与周围水分子靠氢键互相作用在一起。氢键比较弱,易被破坏,只能维持极短时间,这样氢键不断地断裂,又不断地形成,使水在常温下能够维持液体状态,具有流动性。水在常温下是液体状态,流动性强,这一特性,对于维持生命系统的稳定性十分重要一切生命活动离不开水氢键的存在,使水具有较高比热容,温度不易变化任务二:分析自由水与结合水的相互转化
【资料】农业生产中,需要将种子晒干后进行储存,这样能保存较长时间。如果将晒干后的种子放入试管中进行加热,会发现试管壁上有水珠出现。晒干后的小麦种子不能萌发,但浸泡处理后还可以萌发。①烘干种子时,部分结合水转化为自由水散失掉②水果放入冰箱冷藏时,部分自由水转化为结合水温度降低结合水自由水温度升高(1)条件(2)实例自由水与结合水的相互转化1.4任务二:分析自由水与结合水的相互转化
1.晒干的种子能够长久保存,浸泡吸水后能够萌发,据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系?在一定范围内,自由水和结合水的比值越大,细胞代谢越旺盛。2.越冬的植物、干旱地区植物的细胞中,结合水含量升高,这表明自由水和结合水的比值与生物的抗逆性有什么关系?在一般情况下,自由水和结合水的比值越小,细胞抗逆性越强。【资料】农业生产中,需要将种子晒干后进行储存,这样能保存较长时间。如果将晒干后的种子放入试管中进行加热,会发现试管壁上有水珠出现。晒干后的小麦种子不能萌发,但浸泡处理后还可以萌发。自由水的比例越高——代谢活跃,生长快,但抗逆性弱(抗逆性:动植物适应不良条件的能力,如抗旱、抗寒、抗热性能)新陈代谢速率抗逆性自由水结合水自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系1.5自由水的比例越高——物质趋向于液态思考:心脏和血液的含水量很接近,为何心脏呈坚韧的形态而血液却呈流动的液态?结合水占细胞内全部水分的4.5%左右【归纳提升】高中所涉及水的反应H2O作反应物H2O作产物光合作用光反应光合作用光反应有氧呼吸第二阶段有氧呼吸第三阶段各种水解核糖体上合成蛋白质合成DNA、RNA、多糖等多聚体高尔基体合成纤维素等多糖动物肝、肌细胞合成糖原ADP合成ATP组成细胞的水和无机盐联系生活(A)鲜种子在阳光下暴晒,重量减轻—→自由水散失。(B)于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。(C)干种子不浸泡则不萌发—→自由水越少,代谢越缓慢。
(D)干种子放在试管中,用酒精灯加热,试管壁上有水珠—→失去结合水。(E)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。组成细胞的水和无机盐(1)存在形式——大多数以离子形式存在阳离子:Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、F
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