(共37张PPT)
第1节 细胞中的元素和无机化合物
第1章 细胞的分子组成
农作物需要施氮、磷、钾肥;人体需要补锌、铁、钙等。以获取相应的元素用于细胞的生命活动,那么组成细胞的元素有哪些?这些元素是细胞特有的吗?
1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成,它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。
2.指出水大约占细胞重量的2/3,以自由水和结合水的形式存在,赋予了细胞许多特性,在生命活动中具有重要作用。
3.举例说出无机盐在细胞内含量虽少,但与生命活动密切相关。
1.阐明生物体是由元素和化合物组成的,初步形成生命的物质观,为辩证唯物主义世界观的形成奠定基础。(生命观念)
2.通过实例分析、归纳水和无机盐的功能。(科学思维)
3.按照科学探究的要求,提出验证或探究植物必需的无机盐的方案。(科学探究)
体会课堂探究的乐趣,
汲取新知识的营养,
让我们一起 吧!
进
走
课
堂
组成地壳和组成细胞的部分元素含量(% )表
元素 地壳 细胞
O 48.60 65.0
Si 26.30 极少*
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0
比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量,你能提出什么问题?就自己提出的问题与其他同学交流。
地壳中的元素和细胞中的元素含量之间的差异,说明了生命体与非生命体之间的基本区别。
针对生物学现象进行观察、提出问题,体现了科学探究的核心素养。
地壳(包括大气)中含量最多的元素是 ,其次是____、Al、Fe。
生物细胞中含量最多的元素是 ,然后依次是 、 、N。
O
Si
O
C
H
一、构成细胞的元素
1、种类:组成细胞的化学元素,常见的有20多种。
2、分类:
根据含量
大量元素:
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl
(含量较多,占生物体总重量万分之一以上的元素)
微量元素:
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Co、Se等
(含量很少,但生物体生命活动所必需的一些元素)
注意:大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的元素。C、H、O、N、P、S等元素构成了细胞结构和功能所需的基本物质 。
3.特点
(1)组成生物体的任何一种元素都可以在__________中找到。
(2)不同生物体内所含的元素种类________,但每种元素的____存在一定的差异。
4.生物体会因环境中缺乏某种元素而发生该元素的缺乏症。如一些山区居民患有克山病,该病与缺__有明显关系。
无机自然界
基本相同
含量
硒
不管是大量元素还是微量元素,都是生物体不可缺少的必需元素;微量元素在生物体中含量很少,但其作用是其他元素不可替代的。
缺Fe会使人患贫血等症状;
缺Zn使人发育受影响,性器官的发育不良等;
缺N会使植物叶子发黄;
缺B会导致“花而不实”,结实率低等。
基于生物学事实和证据运用归纳与概括,体现了科学思维的核心素养。
【归纳提升】
1.组成细胞的元素的种类和含量
2.大量元素和微量元素的划分依据是元素在细胞中含量的多少,而不是生理作用的大小。
3.无论干重还是鲜重,细胞中C、H、O和N这四种元素含量最多。
【拓展延伸】
元素与化合物的关系
1.大多以化合物的形式存在:组成细胞的各种元素在生物体中,如镁形成叶绿素、铁形成血红蛋白等。
2.少数元素是以单质形式存在的:如硫磺细菌中的S是以硫磺颗粒的形式存在的。
3.少数元素以离子的形式存在:如K以K+的形式存在于细胞内液中。
对组成细胞的元素和化合物之间的关系进行拓展延伸,体现了科学思维的核心素养。
【例1】某同学在配制培养植物的培养基时使用了NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液,但缺少了一种必需的大量元素,为补充这种元素,应添加的化合物是( )
A.Ca(NO3)2 B.KCl
C.KH2PO4 D.K2SO4
该同学在配制培养植物的培养基时使用了NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液,但缺少了一种必需的大量元素,从提供的物质看缺少P元素,为补充这种元素,应添加的化合物是KH2PO4,C正确。
C
二、水和无机盐是细胞中的无机化合物
1.组成细胞的化合物
(1)组成细胞的各种元素大多以______的形式存在。化合物分为____化合物和____化合物。
化合物
无机
有机
(2)科学家测得某种植物细胞中的主要化合物及其质量分数。
类别 化合物 质量分数(%)
____化合物 __ 85.0~90.0
无机盐 __________
____化合物 ______ 7.0~10.0
脂质 1.0~2.0
____和____ 1.0~1.5
无机
水
1.0~1.5
有机
蛋白质
糖类
核酸
2.水赋予细胞许多特性
(1)水在细胞中的含量
在活细胞中,水是含量____的物质,约占细胞重量的____。
(2)水的分子结构与理化特性
①水分子由两个氢原子和一个氧原子以______(由实线表示)结合组成。
最多
2/3
共价键
②在相邻水分子之间存在相互联结的作用力,即____。
③水分子的空间结构与电荷的______分布,使得水分子具有____,这让几乎所有________或____________的分子都能溶解在水中。
④氢键使水分子间的作用力大大增强,水的____和____也因此而增高。
氢键
不对称
极性
带电荷的
具有极性基团
熔点
沸点
(3)自由水
①含义:自由水以__________存在,参与细胞中各种代谢活动。
②作用
a.良好的____。
b.细胞中生物化学反应的介质。
c.有些自由水直接作为反应物参与生化反应。
d.运送营养物质和________。
游离的形式
溶剂
代谢废物
(4)结合水
①含义:被细胞内________(如蛋白质)束缚而不易________的水。
②作用:组成____的重要成分。
其他物质
自由流动
细胞
3.细胞中的无机盐与生命活动关系密切
(1)含量:约占细胞重量的____。
(2)存在形式:常以____形式存在。
1%
离子
作用 举例
维持细胞的______和生物体液的________ 细胞中的__________、磷酸二氢钾等参与维持生物体液的________
参与________,维持细胞正常的________ 合成血红蛋白需要__,合成甲状腺激素需要__,合成叶绿素需要__
渗透压
酸碱平衡
磷酸氢二钾
酸碱平衡
物质组成
代谢活动
铁
碘
镁
(3)生理功能
生物 某些无机盐 症状
哺乳动物 缺少钙 ________
钙过多 ________
番茄 缺少__ 果实出现脐腐现象
缺少__ 老叶尖端和边缘出现失绿甚至干枯坏死的现象
过多
过少
肌肉抽搐
肌肉乏力
钙
钾
(4)当某些无机盐含量____或____时,生物体可能会出现相应的病症。
(5)精准农业能根据农田的____________和作物的__________,实施__________的精准施肥,高效地利用各类农业资源,并取得较好的____效益和____效益。精准农业也许会成为未来农业的发展方向。
土壤元素状况
元素缺乏症
定位、定量
经济
环境
1.水与代谢的关系
【归纳提升】
2.自由水与结合水相互转化的原因
(1)水分子与细胞内的亲水性物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以氢键相结合。
(2)温度升高,水分子的动能增加,会逃脱氢键的束缚成为自由水。
自由水与结合水的比值
比值大
比值小
新陈代谢旺盛,但抗逆性较差
新陈代谢缓慢,但抗逆性较强
3.水在生产实际中的应用
生活中的现象 对此现象的解释
种子在贮存时需将种子晒干 减少自由水含量,降低种子的代谢,延长种子寿命
干种子用水浸泡后仍能萌发 失去自由水的种子仍保持其生理活性
低温环境下减少花卉浇水 提高花卉对低温的抗性
鲜种子放在阳光下暴晒,重量减轻 自由水散失,代谢减弱
干种子放在试管中,用酒精灯加热,试管壁上有水珠 种子晒干后,仍含有结合水,用酒精灯加热会失去结合水
炒熟的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去其生理活性
3.水在生产实际中的应用
在冬季来临时,随着气温的逐渐降低,植物体内发生了一系列适应低温的变化,如可溶性糖含量增加、细胞代谢减弱等。研究表明,细胞内溶液浓度升高,冰点降低。
(1)结合所学知识及上述信息,解释“霜打的茄子——蔫儿了”。
提示:当外界温度降低时,茄子中的自由水含量减少,导致表皮皱缩。
(2)有些蔬菜富含淀粉,但“霜打”后的蔬菜格外“甜”。请结合所学知识解释其原因。
提示:温度降低,蔬菜中的淀粉分解为可溶性糖,增大了细胞液浓度,降低了细胞液的冰点,使细胞不容易冻坏,可溶性糖主要是葡萄糖,因此蔬菜变甜了。
【思考探究】
【归纳提升】
含量异常 症状表现
缺少K+ 会导致肌肉疲劳、抽搐等问题,严重缺乏还可造成心律失常、心肌病等疾病。
缺少I- 人体会患地方性甲状腺肿大
缺少Fe2+ 人体会患缺铁性贫血
Mg2+含量异常 人体中镁的含量过高或过低时,可能会出现抽筋、肌肉痉挛、易兴奋、失眠、疲劳、心率不齐等症状。
某些无机盐含量异常及其症状表现
【归纳提升】
元素种类 作用 含量异常时,症状表现
N 蛋白质、核酸和叶绿素等物质不可缺少的组成成分 缺N 植株不仅生长矮小、瘦弱,叶色淡绿,还表现为花少,果实少而小
N过剩 植株生长过旺、叶色浓绿、果实迟熟
某些元素过剩或缺乏时黄瓜叶片的症状
P 细胞的重要组成成分,对作物体内的物质合成、转化与转移都起着重要作用 缺P 作物除生长矮小、瘦弱外,还表现为叶色暗绿、缺乏光泽,开花结果少
P过剩 作物叶片大小正常,但呈现失绿黄化现象
K 缺K 叶色呈暗绿色或紫蓝色,老叶尖端和边缘逐步失绿,发黄焦枯
Mg 叶绿素的重要组成成分 缺Mg 叶脉之间会变黄,但叶脉周围仍呈现清晰的绿色
【例2】如图为对刚收获的种子所做的一系列处理,据图分析有关说法
正确的是( )
A.④和⑤是同一种物质,但是在细胞中存在的形式不同
B.①和②均能萌发形成幼苗
C.③在生物体内主要以化合物的形式存在
D.点燃后产生的CO2中的C只来自种子中的糖类
据图分析,种子晒干使自由水散失,故④应为自由水,烘干使结合水散失,故⑤应为结合水,A正确;晒干后的种子可再萌发,但烘干的种子已经死亡,不能萌发,B错误;种子点燃后,糖类和其他有机物形成二氧化碳和水等散失,留下的物质为无机盐,无机盐在生物体内大多数以离子形式存在,C、D错误。
A
细胞中的元素和无机化合物
元素
无机化合物
大量元素:C、H、O、N、P、S、 K、Ca、Mg、Na、Cl等
微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、 Mo、Co、Se等
水
无机盐
自由水
结合水
离子
化合物
1.关于细胞中无机盐的相关叙述正确的是( )
A.无机盐都是以离子形式存在于细胞中的
B.人大量出汗会排出过多的无机盐,导致体内的水盐平衡和酸碱平衡失调,这时应多喝淡盐水
C.哺乳动物血液中钙离子含量太低,会出现抽搐等症状,说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡非常重要
D.无机盐在细胞中含量很少,所含元素都属于微量元素
细胞中的无机盐绝大多数以离子形式存在,A错误;哺乳动物血液中钙离子含量太低,会出现抽搐等症状,说明无机盐对于维持细胞和生物体的正常生命活动有重要作用,C错误;无机盐所含的元素也有大量元素,D错误。
B
2.无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是( )
A.蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
B.缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
C.KH2PO4也能为生物体提供能量
D.植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐
草酸是生物体的一种代谢产物,广泛分布于植物、动物和真菌中,草酸容易与钙离子结合形成草酸钙,不利于机体对食物中钙的吸收,A正确;哺乳动物缺铁,会影响血红蛋白的合成,导致血液运输O2的能力下降,B正确;无机物不能为生物体提供能量,C错误;植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐,D正确。
C
3.(多选)水在生物体及细胞内的生命活动中具有非常重要的生理功能,下列叙述正确的是( )
A.自由水和结合水是可以转化的
B.不同种生物细胞的自由水和结合水的比值相同,则它们的代谢强度也相同
C.水分过多与水分过少对生物新陈代谢的影响相同
D.细胞中的许多生化反应需要水的参与
自由水与结合水在一定的条件下可以相互转化,A正确;不同生物细胞内水的含量可能不同,即使不同种生物细胞内的自由水和结合水的比值相同,它们的代谢强度也不一定相同,B错误;水分过多或过少对生物新陈代谢活动的影响不同,C错误;细胞中的许多生化反应需要水的参与,D正确。
AD
4.试回答下列问题:
(1)种子在入仓之前需晾晒,所去除的水分主要是细胞中的________水。
(2)将干种子用水浸泡后种子能萌发,但干种子不经水浸泡不能萌发,这说明____________________________________________________。
(3)新鲜的鸡蛋清呈液态胶状,而臭鸡蛋清则是相对更“稀”的液体,呈水状,这是因为在新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起,形成液态胶体,这时的水为_ _____,而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质,使这部分水释放出来,转变为________。
自由
自由水与细胞代谢强度有关,自由水多,代谢旺盛
结合水
自由水
(4)贫血症患者血液运输_____的能力低。一般的贫血症患者除要补充铁以外,还应多吃一些含________丰富的食物。
(5)人体中含钙最多的是____。
A.肌肉 B.骨组织 C.上皮组织 D.神经组织
(6)人在长跑后,因流汗过多常出现抽搐现象,这时应及时补充含____的食物。
O2
蛋白质
B
钙
(1)自由水是自由流动的水,通过晾晒能蒸发出去。(2)干种子用水浸泡后,会大量吸水,这些水能参与细胞内的许多化学反应,促进种子萌发。(3)蛋白质是亲水性物质,与水结合后形成液态胶体。蛋白质被微生物分解成小分子物质后,结合水会转变为自由水。(4)贫血症患者血红蛋白含量降低,运输O2的能力降低。补充蛋白质丰富的食物,可为人体提供氨基酸,用于合成血红蛋白。(5)在人体的骨骼和牙齿中的钙含量高。(6)血液中钙离子含量过低会引起抽搐。
人生像海,自己像船,朋友是桨,没有双桨,船不是完整的船,没有前进的动力,会被命运所趋,感谢今生有你做知己。