2014届高三一轮复习 1.2 细胞中的元素和化合物

1、第二课时细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物,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O的含量最高,其次是C、H、N、P等;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

2、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。,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,大量元素和微量元素划分的依据是含量,而不是生理作用。,生物体内含有的元素不一定是生物所必需的元素。,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

3、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,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.若为某种具有催化作用的

4、化合物,则被初步水解的产物为多肽,彻底水解的产物为氨基酸,B.若大量积累于皮下和内脏器官周围,则较之糖原为更好的储能物质,C.若为构成细胞膜基本骨架的分子,则为磷脂,D.若在低血糖时分解补充血糖,则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.:脂质、酶、蛋白质、激素,B.:激素、脂质、蛋白质、酶,C.:酶、蛋白质、激素、脂质,D.: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

5、、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,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,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,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

6、盛代谢缓慢、幼嫩细胞衰老细胞。,(2)与代谢强度的关系,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。,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

7、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

8、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

9、谢越来越强,自由水含量增加,结合水含量减少。,【答案】B,1.无机盐代谢与其功能整合,三、与无机盐相关问题的剖析,对照组:正常植物+完全培养液生长正常,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,3.部分无机盐离子的具体功能分析,典例5下列是无土栽培营

10、养液的配 方,请据此回答有关问题:,配方:NH4NO3、KNO3、CaCl22H2O、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ATP,C.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

11、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:,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。, 。,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

12、叶先变黄。,的玉米幼苗分别栽培在上述两种培养液中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)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】B,2.(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

13、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

14、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Nmn-(n-2)18(5)-CO-NH-,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

15、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,

16、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】B,2.(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】B,3.(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

17、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】C,4.(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(),定期更换培养液对照组的培养器皿没清洗干净,培养时间短光照相同,A.B.C.D.,清洗干净可能导致对照组培养液中也含有了镁,故可能。

18、培养时间短,也可导致实验现象不明显,故可能。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。,【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。对照组的培养器皿没,5.(高度提升)水被誉为“生命之源”。下列有关水的说法错误的是(),A.人老了脸上会皱巴巴的,是因为年老时与幼儿时相比,细胞中的自由水含量减少了,B.沙漠植物比温带植物含结合水比例高,寒带植物比温带植物含结合水比例高,C.光合产物如淀粉的合成、转化和运输等这些都需要以水作介质,作介质的水是自由水,D.小麦干种子中的水主要是自由水,【思路剖析

19、】刚收下的小麦种子经过曝晒后种子变干,曝晒失去的水是自由水,小麦干种子中的水主要是结合水。,【答案】D,6.(能力综合)五个大小相同的马铃薯幼根与物种A的幼根分别放入甲戊五种不同浓度的蔗糖溶液中,数小时后,取出称重,质量变化如下图所示。以下关于该实验结果的说法正确的是(),A.物种A比马铃薯更耐干旱,B.在甲溶液中加入适量的蔗糖酶,在最初一段时间,其,中的马铃薯幼根细胞液浓度将减小,C.物种A在与马铃薯根细胞液等渗的完全培养液中不能正常生长,D.当马铃薯根细胞在乙蔗糖溶液中质量不再发生变化时,渗透作用依然进行,【思路剖析】本题考查渗透作用,意在考查解读图表信息的能力。由图示马铃薯与物种A在同一

20、种蔗糖溶液中的质量变化可看出,物种A的根细胞液浓度小于马铃薯的根细胞液浓度,故物种A在与马铃薯根细胞,液等渗的溶液中不能正常生长,马铃薯较物种A更耐旱。在甲溶液中加入蔗糖酶后蔗糖水解,溶液浓度升高,马铃薯根细胞液浓度因细胞失水而增大。当处于乙蔗糖溶液中的马铃薯根细胞质量不再发生变化时,半透膜两侧已没有浓度差了,故不再发生渗透作用,但水分子依然有跨膜的运动。,【答案】C,7.(能力综合)结合下列曲线,分析有关无机物在生物体内含量的说法,错误的是(),A.曲线可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线,B.曲线可以表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化,C.曲线可以表示一粒新鲜的玉

21、米种子在烘箱中被烘,干的过程中,其内无机盐的相对含量变化,D.曲线可以表示人从幼年到成年,体内水相对含量的变化,【思路剖析】人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄增加呈下降趋势,故A、D正确。在一定范围内,细胞呼吸速率与“自由水和结合水比值”是呈正相关的,故B正确。一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中,其内无机盐的相对含量变化是上升的,故C错误。,【答案】C,8.(视角拓展)一种植物和一种哺乳动物体内细胞的某些化学元素含量(占细胞干重的质量分数/%)如下表数据,下列有关叙述正确的是(),A.经测定,该植物某有机物含C、H、O、N、S,此化合物可能携带氨基酸进入核糖体,B.这两种生物体内所含

22、的化学元素的种类差异很大,C.N、S的含量说明动物组织含蛋白质较多,若该动物血钙高则会发生肌肉抽搐,D.C的含量说明有机物是干物质的主要成分,很大,故B错误。动物血钙低则会发生肌肉抽搐,故C错误。由于表中是某些化学元素含量占细胞干重的质量分数,而C元素主要存在于有机物中,所以,D项正确。,【答案】D,【思路剖析】携带氨基酸进入核糖体的是tRNA,RNA中不含S元素,故A错误。从表中可看出,这两种生物体内所含的化学元素的种类差异不大,含量差异,9.(高度提升,12分)智能温室无土栽培作物,易于管理,优质高产。下图是该项技术在现代农业中的应用,请思考并回答下列问题:,二、非选择题(本题共4小题,共

23、52分),(1)无土栽培所用营养液中的无机盐在植物体内的作用是和。植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同,所以应视具体情况调整,供作物性吸收无机盐离子。,(2)植物因种类不同对无机盐的吸收也不同,这与细胞膜上的有关。,(3)从生态学的角度考虑,水属于因素。,(4)从细胞代谢角度看,水要参与作用和作用。,(5)从物质跨膜运输角度考虑,水和无机盐的吸收(填“同步”或“不同步”)。,【思路剖析】(1)无机盐在植物体内的作用是参与细胞的组成和调节生命活动。植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同,所以,对于不同种类或不同发育阶段的植物,营养液配方应有不同。作物,会选择性吸收无机盐离子

24、。(2)无机盐的吸收是主动运输。不同植物细胞膜上载体的种类和数量是不同的,所以吸收无机盐的种类和数量也不同。(3)水在生态系统中是非生物因素。(4)水参与植物的生理活动有光合作用、呼吸作用、蒸腾作用。(5)由于水的吸收属自由扩散,无机盐的吸收属主动运输,所以水和无机盐的吸收不同步。,【答案】(1)细胞的组成成分调节生命活动营养液配方选择(2)载体(3)非生物(4)光合呼吸,(5)不同步,10.(基础再现,12分)据下图回答下列问题:,C、H、O B,(1)如果A代表N元素,则细胞中含有以上元素的化合物有。,(2)如果B代表的物质在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用,则B代

25、表的物质其基本单位是,它(填“属于”或“不属于”)生命系统结构层次中的成分。,(3)如果B代表的物质是磷脂,其作用是构成,。,【答案】(1)蛋白质、核酸、磷脂(2)核苷酸不属于(3)各种膜结构的重要成分,11.(视角拓展,12分)正确操作、全面仔细地考虑是做出正确实验结论的前提。小明在做“探究镁与叶绿素的合成有关”的实验时,出现了下列三个问题:,(1)第一次实验,实验组的小麦苗也变绿了。,(2)第二次实验,小麦苗的根烂了。,(3)第三次实验,实验组和对照组的小麦苗都萎蔫了。,(4)第四次实验,成功了!,请你选择其中的一个问题,帮小明分析可能的原因。,【思路剖析】这是一道实验纠错题。实验组小麦苗变绿说明培养液中有镁离子,问题可能出在容器上,如用了含镁的容器。烂根说明根部缺氧。实验组和对照组的小麦苗都萎蔫了,说明小麦缺少水,可能没及时更换培养液,根吸水后导致培养液浓度升高。,【答案】(1)第一次失败的原因可能是用了含镁的容器或容器壁上有镁元素。(2)第二次失败的原因可能是没向培养液中充气,或过一段时间将小麦苗捞出晾根。(3)第三次失败的原因可能是没及时更换培养液