高三生物一轮复习精品学案7：细胞中的元素和无机物

细胞中的元素和无机物
一、细胞中的元素
细胞中常见的元素有20多种，根据含量可划分为大量元素与微量元素：
大量元素：C 、H 、O 、N 、P 、K 、Ca 和Mg
微量元素：Fe 、Mn 、Zn 、Cu 、B 和Mo
C 、H 、O 和N 四种元素，在细胞中含量最多，是基本元素，其中C 可通过化学键相连
成链或环，形成多种生物大分子，是最基本元素。

二、水
1.细胞中的含量
生物体内含水超过50%，是各种化合物中含量最多的；不同生物，体内含水量不同；
同一生物，不同器官含水量不同。

2.水的存在形式及功能
自由水与结合水在一定条件下可以相互转化，如受温度的影响，高温时结合水可转化为
自由水。

3.水与其他知识的联系
水与代谢、抗逆性和稳态的调节密切相关，注重相互联系。

三、无机盐
1.存在形式
大部分以离子形式存在，少量以化合物形式存在。

2.生理功能
细胞和生物体的重要组成成分；维持细胞和生物体的生命活动；维持细胞的渗透压和酸
碱平衡。

形式
定义 含量 功能
自由水 细胞中游离态，可以自由游动 95%以上 细胞内良好的溶剂；各种化学反应的介质；运送养
料与废物
结合水 细胞中与其他化合物结
合 约4.5% 细胞的构成成分
3.常见无机盐离子的功能
I：甲状腺激素的主要成分，缺乏时患地方性甲状腺肿；
Fe：血红蛋白的主要成分，缺乏时患贫血；
Mg:叶绿素的组成成分；
必背
１．组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的，这个事实说明生物界和非生物界具统一性。

２．组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大，这个事实说明生物界与非生物界还具有差异性。

３．构成生物体的基本元素：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ，最基本元素是Ｃ
４．大量元素：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ
５．微量元素：Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｂ，Ｆｅ为半微量元素。

6.植物“花而不实”是由于缺少硼元素。

7．各种生物体内含量最多的化合物是水，其存在形式有：自由水和结合水。

8．人缺钙会出现抽搐，这说明无机盐离子能够维持生物体的生命活动。

考点归纳突破：自由水、结合水和代谢水
水在生物体细胞内的存在有两种形式：自由水和结合水。

自由水在细胞内、细胞之间、生物体内可以自由流动，是良好的溶剂，可溶解许多物质；可以参与物质代谢，如输送新陈代谢所需物质和代谢废物。

自由水的含量会影响细胞代谢强度，含量越大，新陈代谢越旺盛，如在贮藏种子时晒干主要损失自由水，降低了细胞的代谢强度，从而有利于有机物的保存。

结合水在生物体内或细胞内与蛋白质、多糖等物质相结合，失去流动性。

结合水是细胞结构的重要组成成分，不能溶解其他物质，不参与代谢作用。

结合水赋予各种组织、器官一定形状、硬度和弹性，因此某些组织器官的含水量虽多，仍呈现坚韧的状态。

自由水和结合水在一定条件下可以相互转化，如血液凝固时，部分自由水转变成结合水。

代谢水是指生物土体内的糖类、脂类和蛋白质等有机物在机体内进行新陈代谢过程中通过氧化产生的水，代谢水在人和动物体内具有重要作用，如成人每天约排出300毫升的代谢水，以维持内环境的平衡。

又如鸟胚胎在封闭的卵壳内发育成雏鸟所需的水，就是靠鸟蛋中贮藏的营养物质氧化产生的水。

提升突破
1.必需元素、植物矿质元素
大量元素：（C、H、O）N、P、S、K、Ca、Mg（9种）（矿质6种）
微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl（不是Al）、Ni（8种）
C最基本(干重最多) C H O N基本 C H O N P S主要O鲜重最多
微量元素作用：在生物体内的含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的
不同生物体内元素种类大体相同，含量相差很大
生物界与非生物界具有统一性和差异性
光合作用有关元素：N、P、K、Mg、Fe 血红蛋白的组成元素：C、H、O、N、Fe 叶绿素的组成元素：C、H、O、N、Mg 甲状腺的组成元素：C、H、O、N、I
重点总结：N P K Ca Mg Fe B 的重要作用
2.化学元素能参与生物体物质的组成或能影响生物体的生命活动:
N就植物而言，N主要是以铵态氮(NH4＋)和硝态氮(NO2－、NO3－)的形式被植物吸收的。

N是叶绿素的成分，没有N植物就不能合成叶绿素。

N是可重复利用元素，参与构成的重要物质有蛋白质、核酸、A TP、NADP+，缺N就会影响到植物生命活动的各个方面，如光合作用、呼吸作用等。

N在土壤中都是以各种离子的形式存在的，如NH4＋、NO2－、NO3－等。

无机态的N在土壤中是不能贮存的，很容易被雨水冲走，所以N是土壤中最容易缺少的矿质元素。

N是一种容易造成水域生态系统富营养化的一种化学元素；
P参与构成的物质有核酸、A TP、NADP+等，植物体内缺P，会影响到DNA的复制和RNA的转录，从而影响到植物的生长发育。

P还参与植物光合作用和呼吸作用中的能量传递过程，因为ATP和ADP中都含有磷酸。

P对生物的生命活动是必需的，但P也是容易造成水域生态系统富营养化的一种元素。

在一般的淡水生态系统中，由于土壤施肥的原因，N 的含量是相当丰富的，一旦大量的P进入水域，在适宜的温度条件下就会出现“水华”现象，故现在提倡使用无磷洗衣粉。

Fe2+是血红蛋白的成分；Fe在植物体内形成的化合物一般是稳定的、难溶于水的化合物，故Fe是一种不可以重复利用的矿质元素。

Fe在植物体内的作用主要是作为某些酶的活化中心，如在合成叶绿素的过程中，有一种酶必须要用Fe离子作为它的活化中心，没有Fe就不能合成叶绿素而导致植物出现失绿症，但发病的部位与缺Mg是不同的，是嫩叶先失绿。

I 是甲状腺激素合成的原料；
Mg是叶绿素的构成成分；
B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用；
Zn有助于人体细胞的分裂繁殖，促进生长发育、大脑发育和性成熟。

对植物而言，Zn 是某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。

如催化合成吲哚乙酸的酶中含有Zn，没有Zn 就不能合成吲哚乙酸。

所以缺Zn引起苹果、桃等植物的小叶症和丛叶症，叶子变小，节间缩短；
Na+是维持人体细胞外液的重要无机盐，缺乏时导致细胞外液渗透压下降，并出现血压下降，心率加快、四肢发冷甚至昏迷等症状；
K+在维持细胞内液渗透压上起决定性作用，还能维持心肌舒张，保持心肌正常的兴奋性，缺乏时心肌自动节律异常，导致心律失常；
Ca是骨骼的主要成分，Ca2+对肌细胞兴奋性有重要影响，血钙过高兴奋性降低导致肌无力，血钙过低兴奋性高导致抽搐，Ca2+还能参与血液凝固，血液中缺少Ca2+血液不能正常凝固。

自由水：良好溶剂，有利于物质运输和化学反应的进行
结合水：细胞结构组成部分
自由水越多，新陈代谢越强；结合水越多，抗逆性越强，自由水和结合水可相互转化能产生水的细胞结构：有线粒体(有氧呼吸的第三阶段)、核糖体(脱水缩合)、叶绿体(暗
反应)、细胞质基质(无氧呼吸)、细胞核(DNA复制)。

心肌血液状态的解释：心肌细胞中多是结合水
生命源于水，也依赖于水
1．组成生物体的化学元素在生物体中起重要作用，下列对几种元素与光合作用关系的叙述中，正确的是()
A．C是组成碳水化合物的基本元素，在光合作用中C元素从CO2经C3、C5形成(CH2O) B．N是叶绿素的组成成分，缺少N会影响植物进行光合作用
C．O是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物中的氧来自H2O
D．P是构成A TP的必需元素，光合作用中光反应和暗反应过程中有ATP的合成
『解析』C是组成碳水化合物的基本元素，在光合作用中C元素从CO2经C3形成(CH2O)，不经过C5。

光合作用制造的有机物中的氧来自CO2而不是来自H2O。

P是构成ATP的必需
元素，光合作用中只有光反应过程中有ATP的合成，暗反应过程中没有A TP的合成。

N是叶绿素的组成成分，缺少N会影响植物进行光合作用。

『答案』B
2．(2012·江西南昌调研)下列有关细胞中元素和化合物的叙述，正确的是() A．C是构成细胞的基本元素，在人体活细胞中含量最多
B．脂肪分子中含H比糖类多，是主要的能源物质
C．氨基酸脱水缩合产生水，水中的氧来自氨基酸的羧基
D．RNA和DNA主要组成元素的种类不同，碱基种类不完全相同
『解析』在人体活细胞中氧含量最多。

脂肪分子中含H比糖类多，含O比糖类少，是主要的储能物质，主要的能源物质是糖类。

RNA和DNA主要组成元素的种类相同，碱基种类不完全相同。

『答案』C
3．(2012·江西南昌一模)下列关于元素及化合物的叙述，正确的是()
A．N不仅是生物膜系统的重要组成元素，也是脂肪、A TP、DNA等不可缺少的组成元素B．人体内环境中的Na＋有维持血浆渗透压的功能
C．无论是鲜重还是干重，碳元素占人体细胞的百分比最高
D．碳元素在生物群落与无机环境之间主要以二氧化碳和含碳有机物的形式循环
『解析』脂肪中不含N元素。

氧元素占人体细胞鲜重的百分比最高。

碳元素在生物群落与无机环境之间主要以二氧化碳的形式循环。

『答案』B
4．下列关于细胞中化合物的叙述，错误的是()
A．细胞中的化合物是细胞的结构和生命活动的基础
B．化合物中的蛋白质、脂质和核酸是构成细胞内生命物质的主要成分
C．构成细胞的任何一种化合物都不能单独完成某一项生命活动
D．构成细胞的任何一种化合物都能在无机自然界找到
『解析』构成细胞的化合物具有生命的特殊性，在无机自然界中不一定都能找到。

『答案』D
5．(2012·东北师大附中三次摸底)下列关于水的说法正确的是()
A．越冬的植物体内水分含量下降，但自由水与结合水的比值上升
B．线粒体、核糖体、中心体等在其活动中都可以产生水
C．用H182O浇花草，周围空气中的水、O2、CO2中都会出现18O
D．缺水时，人体感受渗透压变化并主动饮水的过程属于反射，其中枢位于下丘脑『解析』越冬的植物体内水分含量下降，自由水与结合水的比值下降，结合水的比例增大有利于度过不良环境；线粒体、核糖体等在其活动中都可以产生水，中心体在其活动中不产生
水；缺水时，人体感受渗透压变化并主动饮水的过程属于反射，其中枢分别位于下丘脑和大脑皮层。

用H182O浇花草，由于光合作用和呼吸作用的进行，周围空气中的水、O2、CO2中都会出现18O。

『答案』C
6.(常考易错)科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需化学
元素。

其配方如下：
其中花卉根细胞吸收最少的离子是()
A．Ca2＋B．SO2－3C．Zn2＋D．H2PO－4
『解析』根据组成生物体的化学元素在生物体内的含量不同，分成大量元素和微量元素。

大
量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等；微量元素包括Fe、Mn、Cu、
Zn、
B、Mo等。

由于植物体内含有大量的Ca、S、P等元素，这些元素只能靠根从培养液中吸取，而培养液能为花卉提供Ca、S、P的离子分别是Ca2＋、SO2－3、H2PO－4，因此花卉对这些离子的吸收量较大。

而Zn属于微量元素，因此花卉对Zn2＋的吸收量较少。

『答案』C
1.下图是由4个圆所构成的元素概念的关系图，其中4为最大圆，3、2、1依次减小。

试判断符合这种关系的是( )
A.1.大量元素、2.主要元素、3.基本元素、4.最基本元素
B.1.基本元素、2.最基本元素、3.大量元素、4.主要元素
C.1.最基本元素、2.基本元素、3.主要元素、4.大量元素
D.1.主要元素、2.大量元素、3.最基本元素、4.基本元素
2.下列叙述中，不正确的是()
A.组成生物体的化学元素种类大体相同
B.不同种类的生物体内各种元素的含量相差很大
C.微量元素含量不多，缺少它们对生命活动影响不大
D.生物体内常见的化学元素在元素周期表中原子序数较低
3.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( )
4.2013年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胞衰老的特征之一
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.①③
C.③④
D.②④
5.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状或环状，从而形成生物大分子。

以上事实可以说明（）
①碳元素参与生物体内所有化合物的组成
②地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的
③碳元素是各种大分子化合物中含量最多的元素
④碳元素是组成生物体内有机化合物的最基本元素
A.①③④
B.②③④
C.②④
D.③④
6．分析下列图表回答问题：
细胞中主要化合物相对含量
(1)
(2)组成生物体的最基本元素占细胞鲜重的________。

(3)构成人体的化学元素中C、O、H含量最多的原因是：______ ______。

氮含量较多的原因是____________。

(4)硫元素主要存在于有机化合物的种类是_______________
_________________________________。

(5)氧元素在细胞总量中占比例最大，为什么不是最基本的元素？
______________________________________________________。

——★参考答案★——
1.『解析』最基本元素为C,基本元素是C、H、O、N,主要元素是C、H、O、N、P、S,大量元素为C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg。

因此，C选项符合要求。

『答案』C
2.『解析』微量元素含量虽少，但对生命活动同样不可缺少。

『答案』C
3.『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
4.『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
5.『解析』地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的，碳元素参与自然界中有机物的组成，是有机物最基本的元素。

『答案』C
6.『答案』(1)C、H、O、N、P、S(2)18%(3)含量最多的化合物水中含H、O，有机物中都含C、H、O人体中含有较多的蛋白质(4)蛋白质(5)细胞中的两大生命物质——蛋白质和核酸是由碳原子连接成链状或环状构成的，不是由氧原子为骨架的，所以碳是最基本元素。