第二讲 细胞中的元素和化合物

对应训练
1.2010年春季，我国南方发生了大面积旱灾，人畜饮水困难十 分突出。结合所学知识分析，生物体没有水就不能生活的根本 原因是 ( ) A．大部分水在细胞里可以自由流动 B．水在细胞中以自由水和结合水两种形式存在 C．细胞内的化学反应是在水中进行的 D．水在不同生物细胞中含量各不相同
解析：新陈代谢是生物的最基本特征，新陈代谢过程中的许 多生化反应需在水环境中进行，离开了水，生物的新陈代谢 将无法进行。 答案：C
①光合作用和细胞呼吸中碳、氧原子的去向； ②示踪分泌蛋白的合成、运输和分泌途径； ③在噬菌体侵染细菌实验中，证明DNA是遗传物质； ④证明DNA分子的半保留复制方式； ⑤基因诊断和DNA分子杂交。
对应训练
1. 组成生物的化学元素在生物体中起重要作用，下列关于几种元 素与光合作用关系的叙述中，正确的是 ( ) A．C是组成糖类的基本元素，在光合作用中C元素从CO2先后经 C3、C5形成 (CH2O) B．N是叶绿素的组成元素之一，没有N植物就不能进行光合作用 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 的氧来自水 D．P是构成ATP的必需元素，光合作用中光反应和暗反应过程 中均有ATP的合成
2.如图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中 元素含量的柱形图，下列说法不正确的是 ( )
答案：C
A．若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质 B．若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次
是O、C、H C．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物
界与非生物界具有统一性 D．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量，则A化合物具
生物界
组成细胞的化学元素在 无机自然界中都能找到
种类上 统一性
非生物界
各种元素的相对含量 含量上 差异性 相差很大
思考： 1．为什么碳是最基本的元素？
是因为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，而生物大分子在生物体的 生命活动中具有重要作用。
2．组成人体细胞的主要元素中占细胞干重和鲜重的比例如何
解析：光合作用中C元素的转移途径为：CO2→C3→(CH2O)，而由N组成的叶 绿素是植物进行光合作用的必需条件；光合作用中H2O中的氧全部形成氧气， 有机物中的氧则来自CO2；且光合作用光反应产生ATP，暗反应消耗ATP。 答案：B
2.组成生物体的化学元素在生物体中起重要作 用。下列关于元素与光合作用的叙述中，正确
应用：①种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量， 降低种子代谢速率，以延长贮存寿命；
②越冬作物减少灌溉，可提高植物的抗冻能力。
2．细胞产生与消耗水的生理过程和场所
产生水
消耗水
①暗反应(叶绿体基质)
①光反应(叶绿体类囊体薄膜)
②有氧呼吸第三阶段(线粒体 ②有氧呼吸第二阶段(线粒体
内膜)
基质)
③ATP的合成(叶绿体、线粒 ③ATP水解(细胞质基质、叶
5.酒精在各实验中的作用
①检测脂肪颗粒：用50%酒精洗去浮色 ②叶绿体中色素的提取：用无水乙醇溶解色素 ③观察根尖分生组织细胞的有丝分裂：质量分 数为95%的酒精和15%的盐酸按1：1配制解离液， 使组织中的细胞相互分离开来 ④低温诱导染色体数加倍：用95％酒精冲洗卡 诺氏液 ⑤土壤中小动物类群丰富度的研究：70％酒精 浸泡采集到的小动物 ⑥叶在光下制造淀粉的实验：95％酒精脱绿
的是（B ）
A.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
B.N是构成ATP的必需元素，光合作用中只在 光反应过程有ATP的合成
C.Mg是植物必需的微量元素，因为合成叶绿 素时需要Mg做原料
D.P是类囊体膜、核糖体膜的组成元素
3.下图①～④表示人体中不同元素组成的化合 物，下列说法正确的是（ B ）
2.（全国Ⅰ卷）下图中A、B曲线分别表示在适宜的条件 下，一定时间内某一必需矿质元素从大麦幼根不同部位向茎叶 的输出量和在大麦幼根相应部位积累量的变化。请回答：
（3）若大麦吸收矿质元素不足， 老叶首先表现缺乏该矿质元素的症 状，说明该矿质元素____能_____（能、 不能）被植物体再度利用。在不同 的生长发育时期，大麦对该矿质元 素的需要量_不__相__同_（相同、不相 同）。
A.若①为某种多聚体的单体，则①有4种 B.若②表二糖，则②由葡萄糖和半乳糖组成 C.若③为贮存遗传信息的多聚体，则③是染色体 D.若④是细胞内良好的储能物质，则④是淀粉 物，下列说法
成
4.（全国Ⅰ卷）下图中A、B曲线分别表示在适宜的条件 下，一定时间内某一必需矿质元素从大麦幼根不同部位向茎叶 的输出量和在大麦幼根相应部位积累量的变化。请回答：
？水
细胞内含量仅次于水的化合物 细胞内含量最多的有机化合物 占细胞干重含量最多的化合物
？ 蛋白质
1.细胞中的无机物---水
例子
议一议：怎样理 解没有水就没有 生命？ 生物体的新陈代 谢必须在水中才 能进行。
1.细胞中的无机物---水
细胞内水的存在形式及比较
形 式
自由水
结合水
定 细胞中绝大部分的水以游离的形
该部位对该矿质元素的吸收 量等于输出量与积累量之和， 只考虑B曲线只能得到积累量 的数据，积累量不等于吸收 量
（1）只依据B曲线____不__能______ （能、不能）确定幼根20～60 mm
部位对该矿质元素的吸收量，理 由是_______________________。
（2）一般情况下，土壤中该矿质 元素的浓度比根细胞中的浓度 ___低___，所以，幼根表皮细胞通过 __主__动__运__输_____方式吸收土壤中的矿 质元素。缺氧条件下，根对该矿质 元素的吸收量____减__少____，原因是 主动运__输__需__要___能__量__，。缺氧时根细胞呼吸 作用弱，产生能量少
排序？主要原因是什么？ 数量呢？
P17 图2-1 图2-2
鲜重条件下：O(65%）>C(18%）＞H(10%）>N（3%） 干重条件下：C(48.4%）>O(23.7%）>N(12.9%）＞H(6.6%）
在鲜重下O元素最多的原因是H2O在细胞中含量最多。
思考：
3．我们所学的高中生物学中，哪些知识用到同位素 示踪技术?
义
式存在，可以自由流动
与细胞内的其他物质相结合的水
含 量
约占细胞内全部水分的95.5%
约占细胞内全部水分的4.5%
特 流动性强、易蒸发、可分离，可 不流动、不蒸发、不能分离，与其他物
点 参与物质代谢
质结合
功 能
①细胞内良好的溶剂②参与生化 反应③为细胞提供液体环境 ④运送营养物质和代谢废物
是细胞结构的重要合物的原理。
3.脂肪可以被苏丹Ⅲ染成_橘__黄__色，或被苏丹Ⅳ染成_红__
色。
二、材料用具
1.还原糖的鉴定要选用含糖量高、颜色为白色或近白色
材料。常见还原糖有：麦芽糖、葡萄糖、果糖。
2.花生种子要浸泡和做徒手切片才能染色观察。其中切
出符合要求的_薄__切__片__是实验结果能否满意的关键。 3.在对蛋白质进行鉴定时，若使用蛋清，必须按要求稀__释_
一、细胞中的元素
1.种类：大量元素_________C_、__H_、__O__、__N_、__P_、__S_、__K_、__C__a等、M；g微 量元素_________F_e_、__M_n__、_Z__n_、__C_u_、__B等、；Mo最基本元素______。 C
2．主要作用
（铁猛碰新木桶）
(1)维持机体的生命活动。
对应训练
1．(全国新课标)若要在普通显微镜下观察到质壁分离、RNA 和脂肪，下列四 组材料中应选择的一组是 ( )
A．水稻胚乳和花生子叶 B．天竺葵叶和水稻胚乳
C．紫色洋葱和花生子叶 D．天竺葵叶和紫色洋葱
解析：观察质壁分离时细胞一定要是活的，且细胞的细胞液中 有一定的色素，便 于观察液泡的颜色变化和大小变化，而水稻 胚乳细胞是死细胞不能做质壁分离的材料；天竺葵叶片绿色较 深，会干扰观察质壁分离；水稻胚乳中主要含淀粉，含脂肪少， 不便于观察脂肪。
有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
实验一 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
一、实验原理
（必修一P18）
1.可溶性还原糖：可与_斐__林__试__剂__在50～65℃水浴加热约
2分钟，生成__砖__红__色__沉__淀__（为Cu2O）。 2.蛋白质的双缩脲试剂反应：根据Cu2+在_碱__性__环境中可
三、斐林试剂与双缩脲试剂使用的比较 使用斐林试剂时，是甲乙液等量混合均匀后立
即注入还原糖中。（甲液是0.1g/mL的NaOH溶液；乙 液是0.05g/mL的CuSO4溶液）
使用双缩脲试剂时，先向装有蛋白质溶液的试 管内注入双缩脲试剂A液1mL摇匀后再向试管内注入 双缩脲试剂B液4滴摇匀。（A液是为0.1g/mL的NaOH 溶液；B液是0.01g/mL的CuSO4溶液）
二 、组成细胞的化合物 P17
无机物
__水_____：85%~90%，在细胞中含量最多 __无_机__盐__：1%~1.5%
化
合
糖类
物 有机物 脂质
蛋白质
核酸
鲜重： 水＞蛋白质＞脂质＞糖类 含量
干重： 蛋白质最多
细胞中的化合物的种类与含量
细胞内含量最多的化合物 细胞内含量最多的无机化合物 占细胞鲜重含量最多的化合物
如K＋可保持心肌正常的兴奋性；Ca2＋可调节肌肉收缩和
血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐；
B可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺B会造成“花
而不实”。
(2)组成化合物
化合物 糖类和脂肪
蛋白质 核酸和ATP
元素组成 C、H、O C、H、O、N等 C、H、O、N、P
3.生物界与非生物界的统一性和差异性
①复杂化合物的组成成分 如：Mg → 叶绿素 Fe → 血红蛋白 P → ATP、DNA、RNA、磷脂等 I → 甲状腺激素
②维持细胞和生物体的生命活动 如：哺乳动物血钙过低会抽搐， 血钙过高导致肌无力
③维持细胞的酸碱平衡 如：H2CO3/NaHCO3 ,NaH2PO4/Na2HPO4
④维持细胞的渗透压 Na+主要维持细胞外液的渗透压 K+主要维持细胞内液的渗透压 人体血浆渗透压90%以上来自Na+和Cl-
体、细胞质基质)
绿体基质等)
④单糖合成多糖(细胞内) ④肝糖原水解(肝细胞)
⑤脱水缩合(核糖体)
⑥DNA分子复制、转录(细 胞核、叶绿体、线粒体)
⑤淀粉、蛋白质、脂肪消化 (细胞质基质、消化道)
⑥DNA、RNA的水解
2.细胞中的无机物---无机盐
（1）含量： 很少，约占1%～1.5% （2）存在形式： 绝大多数以离子形式存在 （3）吸收方式： 主动运输 （4）主要功能：
联 系
自由水和结合水在一定条件下可相互转化
代谢缓慢
自由水
结合水
代谢旺盛
1.细胞中的无机物---水 水的含量特点及与代谢程度的关系 (1)含量特点 ①细胞和生物体中含量最多的物质. ②含水量：水生>陆生、幼年>成年>老年、 代谢旺盛>代谢缓慢、幼嫩细胞>衰老细胞。 (2)与代谢强度的关系
①一般情况下，代谢活跃时，生物体含水量比较多。 ②当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速。
4.实验过程 P18～19
思考：（1）检测还原糖时，为什么应选用含糖量较高、 白色或近于白色的植物组织？ （2）组织样液与组织液一样吗？ （3）在脂肪的检测中，用什么洗去浮色？ （4）在鉴定蛋白质的实验中，加入的双缩脲试剂B液 只有4滴，而不能过量，为什么？ （5）在还原糖和蛋白质的鉴定中，为什么要留出一部 分组织样液？ (6)在该物质检测实验中是否设置对照实验？
第2讲 细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物
考纲要求:
1．水和无机盐的作用
Ⅰ
2．检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质
考纲要求:
学习要求
1.会举例说出水在细胞中的存在形式
水的无机盐的作用 2.能说出水在生命活动中的作用
（Ⅰ）
3.会举例说出无机盐的主要存在形式
4.能简述无机盐在生命活动中的作用
考点一 细胞中的元素和化合物
答案：C
2．下列关于该实验结果的叙述中，正确的是 A
A．生物组织中的脂肪可以被苏丹Ⅲ染成橘黄色，
或被苏丹Ⅳ染成红色
B．将糖尿病患者的尿液与斐林试剂混合，静置一
段时间后，就会出现砖红色沉淀
C．将双缩脲试剂加入到蛋清稀释液中，溶液最终
变成蓝色
D．在鉴定脂肪实验时，苏丹Ⅲ使花生组织液呈橘