2013高考一轮复习必修111细胞中的水和无机物-PPT文档.ppt

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1、本章主要介绍了组成细胞的化学元素和化合物的种类、结构及其生理功能。其中高考考查的重点内容包括糖类、脂质的种类和作用，蛋白质、核酸的结构和功能，水和无机盐的作用，以及两个实验(糖类、脂质、蛋白质的鉴定和观察核酸在细胞中的分布)。 关于本章的高考命题，细胞化学成分是其重点内容，除此之外，主要涉及蛋白质、核酸的基本组成单位，蛋白质的结构和功能的多样性的原因，以及对实验中相关试剂的考查等,复习细胞的分子组成时，可以将各种有机物从元素组成、基本组成单位、种类、功能等方面列表比较，对一些物质的鉴定也可从物质种类、鉴定试剂和颜色变化等方面比较掌握。,第一课时 细胞中的水和无机物,附：组成生物体的化学元素的种

2、类及作用,【基础知识整合】,一、组成细胞的元素 细胞中常见的化学元素有 种，是生物体从 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 等。 微量元素，如 等。 (2)按元素在生物体内的作用可分为： 最基本的元素是 。 主要元素，如 。,20多,无机自然界,C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo,C,C、H、O、N、P、S,2元素的含量特点 (1)占细胞鲜重最多的元素是 。 (2)占细胞干重最多的元素是 。 (3)细胞中含量最多的四种元素是 。 3元素的存在形式：大多以 的形式存在。,O,C,C、H、O、N,化合物,二、组成细胞的

3、化合物 组成细胞的化合物分为无机化合物和 ，前者中 的含量是最多的，后者中含量最多的是 。,有机化合物,水,蛋白质,【知识拓展】,1组成生物体的化学元素的种类及含量 组成生物体的化学元素常见的主要有20多种。其组成、分类及含量如下图所示： 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。,(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；但不同的生物体内各种化学元素的含量一般相差很大。 (2)元素分类是根据其在生物体内的含量，而不是其生理作用。因此对于细胞内的各种元素，

4、不能以其含量的多少来衡量其重要或不重要。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聚合酶的辅助因子，缺Zn将导致DNA复制和RNA合成不能正常进行；Zn还有助于人体细胞的分裂，促使生长发育(如大脑发育和性成熟等)。,(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“碳是生命的核心元素”，“没有碳，就没有生命”，这与其在生物体内的含量无关。 (4)生物体鲜重中含量最多的元素为O，干重最多的元素为C。植物因糖类较多，蛋白质相对较少，故干重中O元素较多，而动物相反，干重中C、N比例较

5、高，且Ca、P等元素因骨骼、牙齿中大量积累而含量较多。,(5)糖类、脂肪和蛋白质的组成元素都有C、H、O，可推知其代谢产物中都有CO2和H2O，蛋白质中还含有N，故其代谢产物中还含有尿素。 (6)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时所消耗的氧气比糖类多，释放的能量也多于糖类，约为糖类或蛋白质的二倍。 (7)由于蛋白质中通常含有S，而DNA中含P，因此在实验方法上可分别用放射性同位素35S和32P示踪以证明DNA是遗传物质或证明光反应过程中产生的物质中的O来自原料中的水。,2化学元素的存在形式及功能 (1)化学元素的存在形式 组成生物体的各种化学元素

6、，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以主动运输为主。 (2)生物体内化学元素的功能 生物体内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。,S是甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分，因此也是蛋白质的特征元素。 Ca在原生质中一般以磷酸盐和碳酸盐的形式存在，对保持原生质胶体的稳定性和调节膜的通透性是不可缺少的。动物血液和组织液中的钙离子，对血液的凝固和肌肉的收缩有调节作用。 缺钙，老年人患骨质疏松症，成年人患骨质软化病，儿童患佝偻病；血钙含量低，易导致肌肉抽搐；血钙高导致肌无力。,Mg是叶

7、绿素的组成成分，是一切绿色植物光合作用不可缺少的。 Fe是细胞色素(线粒体内一种与有氧呼吸有关的蛋白质)、血红蛋白和许多含铁酶类的成分，与氧气的运输以及许多物质代谢有关。植物缺铁，叶绿素形成受阻，易产生黄化苗。 微量元素B(硼)能促进花粉的萌发和花粉管的伸长；I是合成甲状腺激素的成分。,【典例精析】,【例1】下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是( ) A组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量最高 B人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大 C组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到 D不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似,C,【解析】生物界与非生物界之间存在着统一

8、性和差异性，统一性体现在它们所含的元素种类基本相同，差异性体现在所含元素的含量显著不同。碳元素在生物界中含量较高，而在非生物界中含量很少，非生物界中含量最多的元素是O，所以A项不对；动植物之间所含元素的种类相差不大，但各种化学元素的含量不同，所以B、D两项不对。 【方法归纳】在组成生物体的化学元素中，常见的大量元素有9种，微量元素有6种。对于微量元素，可以用这么一句口诀来记忆：铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。,考点一 组成生物体的无机物水和无机盐,【基础知识整合】,1细胞中的水 (1)存在形式： 和 。 (2)功能：是 的重要组成成分，是细胞内的 ，运送 ，参与许多

9、 ，为细胞提供 环境。 2细胞中的无机盐 (1)存在形式：绝大多数以 的形式存在，少部分是细胞内 的组成成分。 (2)功能：维持 的生命活动，维持细胞的 平衡等。,结合水,自由水,细胞结构,良好溶剂,营养,生物化学反应,液体,离子,复杂化合物,细胞和生物体,酸碱,【知识拓展】,1细胞中的水 (1)水的含量 在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多，一般为80%90%。 不同的生物体内水的含量差别很大。例如，生物体的含水量一般为60%95%，而生活在海洋中的水母的身体里的水的含量约为97%。 同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期成年时期；幼嫩部分老熟部分。 同一生物不同器官水的含量也

10、不同，如心肌含水79%，血液含水82%。,(3)水的含量与代谢的关系 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。 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。,2细胞中的无机盐 (1)存在形式：主要是以离子形式存在。 (2)生理功能 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

11、分子必需的成分；Fe2是血红蛋白的主要成分；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。 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，如果血液中钙盐的含量过低就会出现肌肉抽搐。,维持生物体内的平衡：体内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。 a渗透压的平衡：Na、Cl对细胞外液渗透压调节起重要作用，K则对细胞内液渗透压平衡起决定作用。 b酸碱平衡(即pH平衡)：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响细胞内发生的一切反应，其平衡的维持就依赖于某些无机盐离子的调节，如人血浆中HCO3、HPO42等

12、的调节。,【典例精析】,【例2】下面关于生物体内水、自由水、结合水的联系以及与生物新陈代谢、抗性的关系，有关叙述正确的是( ) A细胞中自由水只存在于细胞液中，相对含量越大，生物新陈代谢越旺盛 B自由水和结合水在不同时期作用相同 C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 D越冬作物减少灌溉，便于结合水与细胞中某些物质结合在一起存在,C,【解析】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，细胞中自由水相对含量越大，生物新陈代谢越旺盛；自由水相对含量越少，生物新陈代谢越缓慢。自由水和结合水在生物体内所起作用不能相互代替，在不同时期作用各有侧重。种子贮存前，

13、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。越冬作物减少灌溉，可增加结合水的相对含量，提高作物对低温的抗性。,【例3】英国人塞达尼任格在进行离体蛙心实验中发现，用不含钙和钾的生理盐水灌注蛙心，其收缩不能维持；用含有少量钙和钾的生理盐水灌注时，蛙心可持续跳动数小时。该实验说明钙盐和钾盐( ) A是细胞中某些复杂化合物的组成成分 B对维持细胞的生命活动有重要作用 C对维持细胞的正常形态有重要作用 D能够为蛙心的持续跳动提供部分能量,B,【解析】A、B、C都是无机盐的功能，但从题意可看出钙盐和钾盐有维持心脏持续跳动的功能，而心脏持续跳动显然是生物体的生命活动。 【方法归纳】无机盐的主要

14、功能有：是细胞中许多重要化合物的组成成分；对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用；维持细胞的渗透压，从而维持细胞的正常形态；调节pH、维持细胞及动物和人体体液的酸碱平衡。,课时练习一,一、选择题(每小题只有一个正确选项) 1根据表中生物体含水量(%)的数据，不能得出的结论是( ) A.上述表中生物体内都有一定的含水量 B水生生物体内的含水量相对较高 C生命活动处于极微弱状态的休眠种子也不能没有水 D代谢越旺盛的生物或器官含水量越高,D,2细胞内的某些代谢过程可以产生水。请判断下列生理过程中能产生水的是( ) 合成抗体 淀粉消化成麦芽糖 人体骨骼肌进行无氧呼吸 DNA转录为mRNA 叶肉细胞的

15、光合作用 A B C D,C,3关于水和无机盐的叙述，不正确的是( ) A极性分子或离子易溶于水，水是生物体内物质运输 的良好介质 B多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中 C无机盐在生物体内含量不高，多数以离子形式存在 D维持血浆的正常浓度、酸碱平衡等需要保持恒定的无机盐浓度,D,4人类一直在探索地球外生命的存在，尤其是在找到火星表面存在水冰的证据后，更加继续探索火星上是否存在过生命。下面与水相关的叙述正确的是( ) A火星表面存在水冰也就有可能存在过生命，因为生 化反应必须在水溶液中进行 B生成抗体的化学反应要消耗水 C叶绿体中有水的光解，但没有水的生成 D越冬或休眠

16、的植物体内自由水与结合水的比值上升,A,【解析】B错误：抗体是蛋白质，生成抗体的化学反应是氨基酸脱水缩合反应，该过程产生水，而不是消耗水；C错误：叶绿体中有水的光解(光反应)，也有水的生成(暗反应)；D错误：越冬或休眠的植物体内结合水的相对含量增加，因此自由水与结合水的比值下降。,5“红柳可以生长在茫茫沙漠和戈壁滩上。它与胡杨树一并被我国西北人民称作“沙漠英雄”。沙丘埋它一次，它就生长一节，总是站在沙丘之上。下面有关红柳的叙述正确的是( ) A红柳生长环境缺水，所以依靠叶子从空气中吸收水分 B红柳根毛细胞的细胞液浓度大于土壤溶液的浓度 C红柳根毛细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞

17、质、细胞核 D沙漠中富含无机盐，无机盐可以自由扩散到根细胞内，为红柳生长提供必需元素,B,【解析】虽然沙漠和戈壁上极度缺水，但在长期的适应过程中，红柳却形成了极度发达的根系，它只能用这些根系从沙漠、戈壁的深处吸收水分。既然是用根系吸水，那么，根毛细胞的细胞液浓度就必然大于土壤溶液的浓度。,6下列各种物质的元素组成差异最小的一组是( ) A脂肪酸、氨基酸、核苷酸 B脱氧核糖、淀粉、纤维素 CATP、DNA、IAA D血红蛋白、磷脂、叶绿素,B,7人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分大多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是( ) A组成生物体细胞的化学元素在

18、无机自然界都能找到 B在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物种类大体相同 C组成生物体细胞的基本元素是碳 D不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同,B,8下列有关生物体内水和无机盐的叙述错误的是( ) A细胞代谢过程中，叶绿体、核糖体和中心体中都有水生成 B水既是细胞内良好的溶剂，又是生物体内物质运输的主要介质 C无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用 D镁是构成叶绿素的必需成分，植物缺乏镁时会导致叶片发黄,A,【解析】叶绿体是光合作用的场所，光合作用中有水的光解而没有水生成，中心体中没有水生成，核糖体中发生的蛋白质合成过程有水的生成。,9下列关于生命物质基础

19、的叙述正确的是( ) A胞嘧啶脱氧核糖核苷酸由C、H、O、N四种元素组成 B组成活细胞的主要元素中O的含量最高 C大肠杆菌细胞壁的主要组成成分是纤维素 DC、H、O、N、P是组成生物大分子物质所共有的元素,B,【解析】 A项：胞嘧啶脱氧核糖核苷酸是核苷酸的一种，是由胞嘧啶(含N碱基的一种)、脱氧核糖、磷酸组成的，含有C、H、O、N、P五种元素；B项：组成细胞的主要元素有C、H、O、N、P、S，在活细胞中含量最多的元素是O；C项：大肠杆菌属于原核生物，其细胞壁的主要成分是由糖类和多肽组成的化合物，纤维素是高等植物细胞壁组成成分；D项：组成生物的大分子物质有多糖、蛋白质和核酸等，它们共有的元素有C

20、、H、O。,10组成生物体的单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能，只有在生物体特定的结构基础上，有机地结合成各种化合物，这些化合物与其他的物质相互作用才能体现出相应的生理功能。下列有关组成生物体的化学元素的说法中，不正确的是( ) A马铃薯植株缺K，将会造成其产量下降 BMg是叶绿体中的色素分子必不可少的组成元素 C缺铁可能使人患上缺铁性贫血症 DP是磷脂、ATP、H等多种重要有机物的组成元素,B,【解析】叶绿体中的色素有叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素中都含有Mg，但类胡萝卜素中不含Mg。,11下列物质都含有N的一组是( ) A脱氧核糖和脱氧核糖核酸 B胰岛素和核糖核酸 C丙酮酸和丙氨酸 D脂

21、肪和脂肪酶,B,【解析】题干中“下列物质都含有N”，因此明确各化合物的元素组成是解答本题的金钥匙。脱氧核糖是一种单糖，只含C、H、O；丙酮酸只含C、H、O；脂肪只含C、H、O。脱氧核糖核酸、胰岛素和核糖核酸、丙氨酸、脂肪酶中都含有N。,12生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。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，可以说，地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。以上事实说明( ) AC元素组成各种各样的化合物 BC元素是最基本的元素 CC元素是各种生物大分子中含量最多的元素 DC元素比其他的元素重要,B,【解析】碳元素是最基本的元素，它是各种有

22、机化合物的骨架。,13保证生物体正常生活所必需的微量元素是( ) AK、Fe、Mn、Zn、Cu、B BFe、Mn、Zn、Cu、B、Mo CCa、Fe、Mn、Zn、Cu、Mo DMg、Fe、Mn、Zn、B、Mo,B,【解析】A项中的K属于大量元素，C项中的Ca属于大量元素，D项中的Mg属于大量元素。,14下列化合物的组成中，由相同元素组成的是( ) A纤维素、胰岛素、性激素 BADP、tRNA、质粒 C脂肪、丙酮酸、核苷酸 D抗体、酶、生长素,B,【解析】纤维素为多糖，胰岛素为蛋白质含有N、S元素，性激素为脂质；ADP、tRNA、质粒都由C、H、O、N、P构成；脂肪、丙酮酸、核苷酸中核苷酸还含有

23、N、P；抗体、酶、生长素中生长素是小分子有机物不含有S元素。,15关于生物体内水和无机盐的叙述，不正确的是( ) 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自由水和结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化,B,【解析】纤维素是一种多糖，只能由C、H、O三种元素组成，不含无机盐。,16下列关于无机盐的叙述，错误的是( ) A缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成 BMg2是叶绿素的成分之一，缺Mg2影响光合作用 C细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿 D碘是

24、合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘,C,【解析】细胞中的无机盐绝大多数以离子形式存在。,172009年11月，我国北方各地先后迎来了入冬的第一场大雪，此次大雪属罕见暴雪，与历史同期相比，降雪强度之大，致使农作物受灾、房屋倒塌，给各地造成较大的经济损失。下列相关叙述正确的是( ) A蔬菜遭受冻害时细胞内自由水和结合水都会结冰 B自然条件下植物在越冬前细胞内自由水与结合水比例会上升 C病毒主要由蛋白质和核酸组成，无论在高温还是低温环境中其生命活动与水无关 D人进入寒冷环境中时，体内甲状腺激素和肾上腺素含量会上升,D,【解析】在对各个选项进行分析比较的基础上直接作出判断。A项中，细胞内的结合水

25、是细胞结构的重要组成成分，它与细胞内的其他物质相结合，不会结冰，发生冻害时结冰的是细胞内游离的自由水；B项中，植物在越冬前为防止冻害的发生，自由水与结合水的比例会下降；C项中，病毒虽然是由蛋白质和核酸组成，但其生命活动必须在活细胞内才能进行，所以其生命活动也离不开水；D项中，在寒冷的环境中，甲状腺激素和肾上腺素的含量会上升。,18下列有关生物体内水的叙述，不正确的是( ) A越冬植物体内自由水与结合水的比值下降 B细胞中自由水含量降低是细胞衰老的特征之一 C水分子的跨膜运输方向是由高浓度溶液到低浓度溶液 D水是细胞中含量最多的化合物,C,【解析】越冬的植物结合水的含量会上升，故越冬植物体内自由

26、水与结合水的比值会下降；细胞衰老时自由水的含量下降；水的运输是自由扩散，从低浓度运输到高浓度，即从水分子相对含量高的溶液流向相对含量低的溶液；活细胞中含量最多的化合物是水。,19科学研究发现，苹果含有锌，锌是形成与记忆力相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺锌就会导致大脑发育不完善。这说明无机盐离子 ( ) A对维持生物体的生命活动有重要作用 B对维持酸碱平衡有重要作用 C对调节细胞内的渗透压有重要作用 D对维持细胞形态有重要作用,A,【解析】从题干可知，此题并没有涉及无机盐离子对细胞渗透压、细胞形态及酸碱度的生理作用。,20科学家利用返回式航天器从某个小行星上收集回一些物质样本，经过仪器分析，这

27、些物质中的主要元素组成及含量如下：,该物质不是生物体的组成物质。理由是地球生物的细胞中所含C、H、O、N、P、S这几种元素所占比例约为97%，而该物质中主要元素的种类和含量与生物体的组成元素差异极大，不 可能是生物体的组成物质 。,请根据上面内容判断，该物质是不是小行星上的生物体的组成物质。请说明理由：,21农民在贮存玉米种子前，需将刚收获的玉米种子晒干后，才收进粮仓存放。如果暴晒的时间不够长，在粮仓中堆存时玉米会产热导致霉烂。根据科学研究，玉米的产热量与种子消耗氧气量成正比。播种玉米时，农民又将玉米种子放在水中浸泡一段时间，随着浸泡时间的延长，种子产热速度也越来越快，种子逐渐变“甜”了，几天

28、后，种子开始发芽，这时玉米种子内的含水量达到峰值。请根据以上事实及所学知识回答下面的问题：,(1)农民晒种时玉米种子失去的主要是以 的形式存在于细胞中的水。当把种子晒干后放在试管中加热烘烤，直至碳化，此时失去的水分主要是 。 (2)随着浸泡时间的延长，玉米种子变甜了，这种甜味物质是 ，可用已学过的 试剂进行鉴定，它是由种子中的 (物质)水解后生成的。,自由水,结合水,麦芽糖,斐林,淀粉,(3)通过上述事实可以看出，细胞的代谢强弱与细胞的 有密切联系。 (4)在种子从浸水萌发到长出第一片真叶这段时间，种子内有机物含量的变化为 ，而在这段时间内种子的鲜重却在 。,自由水/结合水的比值,逐渐下降,逐

29、渐增加,【解析】(1)在细胞内水的存在形式有两种：自由水和结合水。自由水容易失去；结合水在发生化学变化的过程中易失去，是细胞的基本组成成分之一。(2)当种子在浸泡时，细胞内的淀粉水解为麦芽糖，具有甜味；麦芽糖是还原性糖，能和斐林试剂或班氏试剂在加热时产生砖红色沉淀，因此可以用斐林试剂进行还原糖的鉴定。(3)玉米种子晒干后，代谢速率降低，是因为自由水减少，自由水/结合水的比值降低；种子萌发时自由水含量大量增加，自由水/结合水的比值增大，代谢旺盛。(4)种子从浸水萌发到长出第一片真叶这段时间，只进行呼吸作用，消耗有机物，不进行光合作用，所以有机物的总量减少，但此时由于种子不断吸水，其鲜重不断增加。,