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1、第二章 细胞的化学组成 第一节第一节 细胞中的元素和无机化合物细胞中的元素和无机化合物 一二三 一、组成细胞的元素 1.大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。 2.微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo。 3.含量 (1)地壳中含量最多的元素是氧,再依次是硅、铝、铁。 (2)生物细胞中含量最多的元素是氧,然后是碳、氢、氮。 自主思考 人体内缺铁会导致缺铁性贫血,从元素含量分析铁属于 哪类元素?微量元素在人体内发挥的作用是否重要? 提示:铁是组成生物体的微量元素,缺铁会导致缺铁性贫血。微量 元素虽然在人体内的含量很少,但作用非常重要,是生物体生命活 动所必需的。 一二三 二、组成
2、细胞的化合物 1.种类 (1)无机化合物有水和无机盐。 (2)有机化合物主要有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。 2.含量 (1)占细胞鲜重最多的化合物是水。 (2)占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质。 (3)占细胞干重最多的化合物是蛋白质。 三、细胞中的无机化合物 1.水 (1)含量:在活细胞中,水是含量最多的物质,约占细胞总质量的 85.0%90.0%。 (2)存在形式:水分子以结合水和自由水两种形式存在于细胞中。 在代谢旺盛的细胞中,自由水的含量一般较多;休眠的种子、越冬 的植物、生活在干旱和盐渍条件下的植物,其细胞内结合水的含量 相对增多,使得它们抵抗不良环境的能力增强。 一二三 (3)功能
3、 自由水的功能:自由水是良好的溶剂;许多细胞生命活动需要的 离子、分子都溶解在自由水中;细胞中几乎所有的生物化学反应都 是以自由水为介质进行的,有些水还直接作为反应物参与生物化学 反应;各种物质只有溶解在水中,才能运送到各个细胞,并被细胞吸 收和利用;细胞代谢废物的排出也要借助于水。 结合水的功能:结合水是组成细胞结构的重要成分。 一二三 2.无机盐 (1)含量:在活细胞中,无机盐占细胞总质量的1.0%1.5%。 (2)存在形式:细胞中的无机盐常以离子的形式存在。 (3)功能:构成复杂的化合物,参与细胞的各种生命活动。 自主思考人患急性肠胃炎,医生用质量分数为0.9%的NaCl溶液静 脉注射。
4、为什么不注射蒸馏水? 提示:注射蒸馏水会使人体细胞过度吸水而涨破,导致细胞死亡,影 响细胞和人体的生命活动。生理盐水与人体内细胞所生活的环境 中的溶液浓度大致相同,注射生理盐水能维持细胞正常的形态和生 命活动。 一二三 探究点易错点排查当堂检测一二 组成细胞的元素组成细胞的元素 问题导引 几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱,有的甚至发 黄枯萎,即使使用了充足的N、P、K肥也无济于事。后来,人们偶 然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛,原来,这一片“绿洲”的附 近有一座钼矿,矿工每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子踩过的 地方,牧草绿油油的,科学家经过化验和分析得知,10 000 m2牧
5、草只 需150 g钼就足够了。通过分析,你能得出什么结论? 提示:钼是植物正常生长和发育所必需的化学元素,虽然含量很 少,但是作用非常重要。 探究点易错点排查当堂检测一二 名师精讲 1.细胞内化学元素的分类 (1)根据在细胞内的含量的不同将细胞内的化学元素分为大量元 素和微量元素。有些含量较多,如C、H、O、N、P、S、K、Ca、 Mg等元素,称为大量元素;有些含量很少,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、 Mo等,被称为微量元素。 探究点易错点排查当堂检测一二 (2)糖类是由C、H、O三种元素组成的生物大分子;脂质主要由C、 H、O三种元素组成;蛋白质的组成元素一定有C、H、O、N,很多 蛋白质还
6、含有S;核酸是由C、H、O、N、P五种元素组成的。糖类、 脂质、蛋白质和核酸是构成细胞的主要化合物,所以C、H、O、N、 P、S这六种元素称为主要元素;生物大分子均以碳链为基本骨架,C 元素在构成细胞化合物中起着非常重要的作用,因此称为最基本元 素。 探究点易错点排查当堂检测一二 2.细胞内化学元素的特点 3.细胞内化学元素的作用 (1)维持机体生命活动:如K+可保持心肌正常兴奋性,硼(B)可促进 植物花粉的萌发和花粉管的伸长。 (2)组成化合物:如糖类、脂质、蛋白质和核酸中都含有C、H、 O等元素。 探究点易错点排查当堂检测一二 典例剖析 【例题1】下列关于构成细胞的化学元素、大量元素和微量
7、元 素的叙述,不正确的是( ) A.非生物界的元素在生物界都能够找到,这说明生物界和非生物 界具有统一性的一面 B.C、H、O、N、P、K、Ca、Mg都是大量元素,C在各种有机物 中都存在 C.划分大量元素和微量元素的标准是元素的含量,两者之间不存 在交集 D.微量元素虽然含量少,但它们既参与细胞结构组成也参与细胞 的代谢调节 探究点易错点排查当堂检测一二 解析:组成生物体的元素在非生物界中都能找到;组成细胞的大 量元素为C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,C是最基本的元素,在 各种有机物中都存在;大量元素和微量元素的划分依据是在生物体 内的含量;微量元素在生物体内含量很少,却是生物生命活
8、动不可 缺少的,有的微量元素参与构成细胞的结构,如Fe是构成人体血红 蛋白的重要成分,B可调节植物花粉的萌发和花粉管的伸长。 答案:A 典型方法元素的记忆规律 (1)大量元素:谐音记忆为“他请杨丹刘林盖美家”(C、H、O、N、 S、P、Ca、Mg、K)。 (2)微量元素:谐音记忆“铁猛碰新木桶”(Fe、Mn、B、Zn、Mo、 Cu)。 探究点易错点排查当堂检测一二 变式训练 下列关于组成细胞的化学元素的叙述,正确的是( ) A.人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大 B.C是细胞中最基本的元素 C.哺乳动物血液中Ca2+含量过低,会导致动物出现抽搐现象,说明 微量元素是生命活动必需的 D.生
9、物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同 解析:不同生物体所含的化学元素种类基本相同;Ca是组成生物 体的大量元素,缺Ca2+的症状不能说明微量元素是生命活动必需的; 非生物界的有些元素在生物界中找不到,因此生物界和非生物界在 元素组成种类上不同。 答案:B 一二探究点易错点排查当堂检测 细胞中的无机化合物细胞中的无机化合物 问题导引 小明比较胖,其体内含量最多的化合物是什么呢? 提示:人体内含量最多的化合物是水,与胖瘦无关。 一二探究点易错点排查当堂检测 名师精讲 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85.0%95.0%。 不同的生物体内水的含量
10、差别很大。例如,生物体的含水量一 般为60.0%95.0%,而生活在海洋中的水母的含水量达到97.0%。 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。 同一生物不同部位水的含量也不同,如心肌含水量约为79.0%, 血液中含水量约为82.0%;植物的幼嫩部分成熟部分。 一二探究点易错点排查当堂检测 (2)水在细胞中的生理作用 (3)自由水与结合水的含量与细胞代谢的关系 当自由水/结合水的比值增加时,生物体代谢旺盛。如萌发的 种子与休眠期的种子相比,自由水的比例增加。 当结合水/自由水的比值增加时,生物体代谢水平下降,抗旱、 抗寒等抗逆性增强。如旱生植物比水生植物体内结合水的含量
11、高。 一二探究点易错点排查当堂检测 2.细胞中的无机盐 (1)存在形式 细胞中的无机盐大多以离子形式存在,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、 Fe2+、Cl-、 等。 一二探究点易错点排查当堂检测 (2)生理功能 一二探究点易错点排查当堂检测 特别提醒几种常见无机盐的作用(缺乏症) (1)Fe是血红蛋白的必需元素,缺铁会引起人的贫血。 (2)I是甲状腺激素的组成元素,碘缺乏会影响甲状腺激素的 合成,幼年时缺乏易患呆小症,成年人缺乏易患甲状腺肿。 (3)Ca是骨骼、牙齿的重要组成成分,长期缺钙的幼儿易患 佝偻病,在成年人中易引起骨质软化病,在老年人中易引起骨质疏 松症。 (4)Zn缺乏时会引起
12、苹果、桃等植物的“小叶症”和“丛叶 症”(叶子变小,节间缩短)。 (5)B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长,缺B常导致植物“花 而不实”。 (6)P参与细胞膜(磷脂等)的构成。 (7)Mg参与叶绿素的合成。 一二探究点易错点排查当堂检测 (8)N参与蛋白质、核酸等物质的合成。 一二探究点易错点排查当堂检测 典例剖析 【例题2】下列有关生物体内水和无机盐的叙述,错误的是( ) A.冬季,植物体内自由水含量相对增高,以增强植物的抗寒能力 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,植物缺乏镁会导致
13、叶片发黄 解析:冬季,植物体内自由水含量相对降低,结合水含量相对升高, 植物的抗寒能力增强。 答案:A 探究点易错点排查当堂检测 判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。 1.Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元 素。( ) 提示: Ca、Mg属于大量元素。 2.生物体内的大量元素起到的作用比微量元素大。 ( ) 提示: 无论是大量元素还是微量元素,都是生物体必需的元 素,是生命活动必需的,都非常重要。 3.细胞内含量最多的元素即是最基本元素。( ) 提示: 细胞内含量最多的元素是氧元素,而最基本元素是碳 元素。 4.自由水的作用比结合水的作用大。( ) 提示: 自
14、由水、结合水的作用都非常大。 探究点易错点排查当堂检测 5.占细胞鲜重最多的化合物是水,占细胞干重最多的化合物是蛋 白质。( ) 提示: 6.不同细胞内自由水与结合水的比例基本相同。( ) 提示: 不同生活环境、生活状态下的细胞中,自由水与结合 水的比例是不同的。细胞内自由水与结合水的比例越大,其新陈代 谢越旺盛,反之,越弱。 12345 探究点易错点排查当堂检测 1.人体内微量元素的含量甚微,但是对人体的健康却起着重要作用。 下列各组元素全部是微量元素的是( ) A.Na、K、O、S B.B、Mo、Fe、Cu C.N、H、O、P、CD.Fe、Ca、Cu、C 解析:组成细胞的大量元素有C、H、
15、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等;微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。 答案:B 12345 探究点易错点排查当堂检测 2.下列有关水的叙述,不合理的是( ) A.人体不同组织和器官的含水量不同 B.水在细胞中的存在形式及功能是不变的 C.水是农作物光合作用的必需原料 D.动物有氧呼吸既需要水参与又有水生成 解析:人体的不同组织和器官含水量不同,A项正确;自由水和结合 水可相互转化,代谢活动旺盛的细胞内自由水含量高,休眠的细胞 中,结合水含量高,B项错误;光合作用的光反应过程需要水,C项正确; 在动物有氧呼吸第二阶段,水与丙酮酸反应产生二氧化碳和H,第 三阶段H和氧气反应产生水,D
16、项正确。 答案:B 12345 探究点易错点排查当堂检测 3.组成生物体的各种化学元素中,最基本的元素、细胞鲜重中含量 最多的元素、占细胞干重最多的元素依次是 ( ) A.C、H、OB.C、O、C C.C、O、ND.C、O、O 解析:组成细胞的最基本元素是C;含量最多的元素是O;占细胞干重 最多的元素是C。 答案:B 12345 探究点易错点排查当堂检测 4.下列有关组成生物体化学元素的叙述,正确的是( ) A.在组成生物体和无机自然界的化学元素中,碳元素的含量最高 B.人、动物与植物中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
17、含量基本相同 解析:生物界与非生物界之间存在着统一性和差异性,统一性体现 在组成生物界的元素都能在非生物界中找到,差异性体现在它们所 含元素的含量不同。碳元素在生物界中含量较高,而在非生物界中 含量很少;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。 答案:C 12345 探究点易错点排查当堂检测 5.萌发的种子,细胞内代谢活动旺盛;干燥的种子,细胞内代谢活动 缓慢,这说明( ) A.水是细胞内代谢活动的产物 B.自由水是细胞内代谢活动的必要物质 C.水是细胞内的主要成分 D.以上三项都正确 解析:自由水的含量与细胞代谢速率密切相关。一般情况下,自由 水含量越高,细胞代谢越快。 答案:B