细胞中的元素__化合物__无机物

(共63张PPT)
第2章　组成细胞的分子
第1、5节　细胞中的元素和化合物　
细胞中的无机物
判断下列说法是否正确：
1．(2011·江苏卷，21·D)P是构成磷脂、核酸和ATP的重要元素，能促进水稻生长发育( )
2．斐林试剂与双缩脲试剂的成分相同，但用法比例、使用方法和反应原理不同( )
3．C是组成糖类的基本元素，在光合作用中C元素从CO2先后经过C3、C5形成(CH2O)( )
√
√
×
4．自由水在衰老，癌变细胞中含量较少，而在分裂、成熟的细胞中含量较多( )
5．新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干过程中，无机盐的相对含量一直增加( )
6．(2010·山东卷，22·A)龋齿是由于人体内钙含量过高造成的( )
×
×
×
一、组成细胞的元素
1．种类
(1)大量元素：占生物体总重量万分之一以上的元素：
等。
(2)微量元素：生物生活必需但需要量却很少的元素：
等。
(3)基本元素： 。
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
C、H、O、N
2．作用
组成化合物进而构成细胞，如蛋白质、核酸等。
影响生物体的 ，如B能促进花粉萌发和花粉管的伸长。
3．生物界与非生物界的关系
组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到，说明两者具有 。
组成生物体的化学元素，生物体内和无机自然界中的含量相差很大说明两者具有 。
生命活动
统一性
差异性
鲜重条件和干重条件下，组成细胞的主要元素中，从多到少的前四种元素分别是什么？
提示：　鲜重条件下，由多到少的前四种依次是：O>C>H>N；干重条件下由多到少的前四种依次是：C>O>N>H。
二、细胞中的水
1．结合水
(1)概念：在细胞内与其他物质相结合的水。
(2)功能：是 的重要组成成分。
2．自由水
(1)概念：细胞内以游离的形式存在，可以自由流动的水。
(2)功能：①细胞内的 ；
②参与细胞内的许多 ；
③为细胞提供液体环境；
④运送 。
细胞结构
良好溶剂
生物化学反应
营养物质和代谢废物
人在剧烈运动或长时间高温作业时大量出汗，要喝大量的盐水，这是为了及时补充水分和维持细胞的渗透压。
三、细胞中的无机盐
1．存在形式：主要以 形式存在。
2．功能
(1)细胞的重要组成成分；
(2)维持细胞和生物体的 ；
(3)维持细胞内 。
离子
生命活动
渗透压和酸碱平衡
1．种类与含量
(1)大量元素和微量元素划分的依据是含量，而不是生理作用。
(2)主要元素占人体鲜重比例的顺序依次是O、C、H、N、P、S。
2．生物界与非生物界的统一性和差异性
1．不同生物体内所含的化学元素的种类基本相同，但在不同生物体内同种元素的含量差别较大；同一生物体内的不同元素的含量也不相同。
2．生物界的统一性
(1)从化学元素角度分析：组成生物体的化学元素种类大体相同。
(2)从分子水平角度分析：①所有生物DNA分子的空间结构(规则的双螺旋结构)和化学组成(四种脱氧核苷酸)相同；②所有生物共用一套遗传密码子；③蛋白质的基本单位——氨基酸的种类基本相同。
(3)从结构角度分析：除病毒外，生物体都是由细胞组成的。
(4)从能量角度分析：生物体都是以ATP作为能量“通货”的。
1．(2012·聊城模拟)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于水
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
答案：　B
　水的存在形式
形式 自由水 结合水
定义 细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动 与细胞内的其它物质相结合的水
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%
1．自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系
比值高时，代谢旺盛，但生长迅速；比值低时，代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强。
2．细胞中水的吸收、产生和利用
几种无机盐离子作用的总结
(1)I－：是甲状腺激素的组成成分，缺乏时会患地方性甲状腺肿。
(2)Fe2＋：是血红蛋白的组成成分，缺乏时患贫血。
(3)Ca2＋：能降低神经系统的兴奋性，血钙过低时，会出现抽搐现象，血钙过高时，会患肌无力。
(4)Na＋：主要维持细胞外液的渗透压。
(5)Mg2＋：是组成叶绿素的基本元素。
2．(2012·山西师大附中三次摸底)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H218O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H218O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
组成细胞的化学元素和化合物综合考查
除了要记住糖类(C、H、O)、脂肪(C、H、O)、蛋白质(主要含C、H、O、N)和核酸(主要含C、H、O、N、P)的组成元素以外，还要了解教材中提及的一些特殊物质的元素组成和作用：
物质名称 元素组成 作用
ATP C、H、O、N、P 细胞内的直接能源物质
叶绿素 C、H、O、N、Mg 吸收、传递并转换光能
血红蛋白 C、H、O、N、S、Fe 主要运输氧气和部分二氧化碳
胰岛素、胰高血糖素 C、H、O、N、S 调节血糖浓度
甲状腺激素 C、H、O、N、I 促进生长发育和新陈代谢、提高神经系统的兴奋性
(2012·山东济宁一模)如图1是细胞中3种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(　　)
A．若图1表示正常细胞，则A、B化合物共有的元素中含量最多的是a
B．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则A化合物中含量最多的元素为图2中的b
C．图2中数量最多的元素是c，这与细胞中含量最多的化合物有关
D．若图1表示正常细胞，则B化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
选项 正误 判断理由
A √ 根据扇形图的比例可判断正常细胞中A、B分别为H2O和蛋白质，它们的共有元素为H、O，而O在活细胞中含量最多
B √ 细胞脱水后则A为蛋白质，蛋白质是以C为骨架建立的大分子物质，其中C含量最多，即为b
解析：
选项 正误 判断理由
C × 细胞中氢元素数量最多，但由于其原子量最小，所以其含量仅占第三(可以计算)，这与细胞中含量最多的化合物无关
D √ B物质含量第二，且具有多样性，则B物质是蛋白质，其必含的元素为C、H、O、N，可能还含有S、P等其他元素
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(　　)
元素 C H O N P Ca S
植物 43.57 6.24 44.43 1.46 0.20 0.23 0.17
动物 55.99 7.46 14.62 9.33 3.11 4.67 0.78
A.碳元素的含量高，说明有机物是干物质的主要成分
B．这两种生物体内所含的化学元素的种类差异很大
C．N、S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．经测定该植物某有机物含C、H、O、N、S，此化合物可携带氨基酸进入核糖体
解析：　从表中数据可以看出两种生物的组成元素基本相同，但含量不同；血钙高会表现为肌无力症状；携带氨基酸进入核糖体的是tRNA，其元素组成是C、H、O、N、P。
答案：　A
细胞中的水及其作用
(2012·西安第一次联考)干旱可以使植物枯萎，人体老化的特征之一是细胞内含水量明显下降，急性肠炎的病人需要及时补充水分，这些现象说明了生命离不开水。下面与水相关的叙述不正确的是(　　)
A．细胞内的许多化学反应需要水的参与，比如光合作用和有氧呼吸
B．核糖体中进行的化学反应要脱水
C．生物体内的含水量在不同时期有所差别
D．水是维持人体内环境渗透压的主要物质
解析：　维持人体内环境渗透压的主要是无机盐和蛋白质，渗透压大小取决于单位体积溶液中溶质的微粒数目。
答案：　D
细胞中含量最多的化合物、最多的有机物各是什么？
提示：　水、蛋白质。
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
[实验原理]
生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂产生特定的颜色反应。
[实验步骤]
先根据选材预测实验结果，然后再实验验证，因此本实验属验证性实验。
(1)还原性糖的检测和观察
1．斐林试剂与双缩脲试剂的配制、使用方法
斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
成分 0.1 g/mL NaOH溶液 0.05 g/mL CuSO4溶液 0.1 g/mL NaOH溶液 0.01 g/mL CuSO4溶液
鉴定物质 还原糖 蛋白质
斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
添加顺序 甲、乙两液等量混匀后立即使用 先加入A液1 mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀
反应条件 水浴50～65 ℃加热 不需加热，摇匀即可
反应现象 样液出现砖红色沉淀 样液变紫色
2.做鉴定还原糖和蛋白质的实验时，在鉴定之前，可以留出一部分样液，以便与鉴定后的样液的颜色变化作对比，这样可以增强说服力。
3．可溶性还原糖的鉴定实验中，最理想的实验材料是还原糖含量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅，易于观察。
1．(2012·宁波检测)实验测得小麦、大豆、花生三种生物干种子中三大类有机物含量如下图，有关叙述正确的是(　　)
A．选用花生检验细胞中有脂肪存在时需要使用显微镜
B．向小麦种子的研磨滤液中加入斐林试剂，就会呈砖红色
C．用双缩脲试剂检验大豆组织样液中存在蛋白质加热呈蓝色
D．萌发时相同质量的三种种子需要的O2量基本相同
解析：　花生种子中含有脂肪较多，可以用作鉴定脂肪的材料，实验中需要用显微镜观察被染上颜色的脂肪微粒。小麦种子含淀粉最多，可以用作鉴定淀粉的实验材料，但需要用碘液来鉴定，呈现蓝色。大豆种子含有蛋白质较多，所以研磨后的样液可以用双缩脲试剂来鉴定而呈现紫色。等质量的种子萌发时消耗氧气最多的是花生种子，因为花生种子含的脂肪最多。
答案：　A
2．下列有机物的鉴定实验中，导致实验失败的操作是(　　)
①脂肪鉴定时，花生子叶染色后，没有用酒精洗去浮色　②蛋白质鉴定时，把A、B液混合后再加入蛋白质样液中　③还原糖鉴定时，用60℃水浴加热　④淀粉鉴定时，直接把碘液滴加到淀粉样液中　⑤鉴定酵母菌是否产生酒精的实验中，直接把重铬酸钾加入到酵母菌培养液的滤液中
A．①②⑤　　　　　　　　 B．②④⑤
C．③④⑤ D．①②④
解析：　花生子叶染色后，没有用酒精洗去浮色会使染液的颜色遮盖脂肪呈现的颜色；蛋白质鉴定时，应先加A液提供酸性的化学反应环境；鉴定酵母菌是否产生酒精的实验中，要先加硫酸，使溶液呈酸性后再加入重铬酸钾，才能发生反应。
答案：　A
1．(2012·河南安阳第一次调研)右图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是(　　)
A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C
B．蛋白质、糖类、脂质、水；O、C、N、H
C．水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N
D．蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N
解析：　在细胞鲜重中元素含量最多的是O，其次是C，然后是H、N等，化合物中含量最多的是水，其次是蛋白质，然后是脂质、糖类等。
答案：　D
2．下列关于细胞的组成元素和化合物的说法，正确的是(　　)
A．组成细胞的元素有C、H、O、N等20多种，其中O是最基本的元素
B．青蛙和玉米细胞内的化学元素在种类和含量上基本相同
C．组成血红蛋白、肌球蛋白的氨基酸种类和数目相同，而排列顺序不同
D．水是活细胞中含量最多的化合物，是某些生物化学反应的原料
解析：　C是最基本的元素；不同生物体细胞内的元素在种类上基本相同，在含量上有区别；氨基酸的种类、数目和排列顺序不同使得蛋白质具有多样性。
答案：　D
3．结合下列曲线，有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是(　　)
A．曲线①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②可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化
C．曲线③可以表示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
D．曲线①可以表示人从幼年到成年体内水含量的变化
解析：　随着年龄的增加，自由水含量比例以及水的总含量逐渐下降；自由水与结合水比值越高，说明自由水相对含量越高，细胞代谢越旺盛；新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，水分下降，其内无机盐的相对含量增高。
答案：　C
4．下列有关检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三个实验的叙述中，不正确的是(　　)
A．只有脂肪的检测需要使用显微镜
B．只有还原糖的检测需要加热到50～65 ℃
C．检测还原糖、蛋白质所用试剂相同
D．三个实验的显色反应均不相同
解析：　三种物质的鉴定中，只有脂肪的鉴定需要使用显微镜。还原糖的鉴定需要加热。鉴定还原糖、脂肪和蛋白质分别呈现砖红色、橘黄色(或红色)和紫色。鉴定还原糖用的斐林试剂的甲液(0.1 g/mL的NaOH)和乙液(0.05 g/mL的CuSO4)是等量混合均匀后再加入样液中，现配现用。而鉴定蛋白质用的双缩脲试剂则是先加A液1 mL(0.1 g/mL的NaOH)，再加B液(0.01 g/mL的CuSO4)4滴。两种试剂的使用的方法也不相同。
答案：　C
5．某校高中生物研究性学习小组的同学打算调查市场上的奶粉质量。假如你是其中的一员，请回答：
(1)奶粉中最主要的营养成分是________，牛奶中这种营养成分与NaOH、CuSO4溶液反应呈________色。目前检测技术中，单纯检测奶粉中________元素的含量是无法确定这种营养成分是否达标。因为在奶粉中添加三聚氰胺可以在食品检测时提高这一元素的测定值，达到以次充好的目的，危害消费者。
(2)奶粉有全脂奶粉和脱脂奶粉之分。假冒脱脂奶粉有两种：一是用全脂奶粉冒充脱脂奶粉，二是用淀粉冒充。若用______对样品进行检测呈________色，表明它是用淀粉冒充脱脂奶粉；若用________________试剂对样品进行检测呈________色，表明它是用全脂奶粉冒充脱脂奶粉。
解析：　(1)奶粉的主要成分是蛋白质，在碱性条件下与Cu2＋反应生成紫色络合物，单纯检测氮元素含量无法确定蛋白质含量是否达标。(2)据淀粉与碘液反应呈蓝色，可检测样品是否为淀粉冒充，据苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)与脂肪反应呈橘黄色(或红色)，可检测样品是否为全脂奶粉冒充脱脂奶粉。
答案：　(1)蛋白质　紫　N　(2)碘液　蓝　苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ) 　橘黄(或红)
［练规范、练速度、练技能］
课时作业
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