第一章 细胞的分子组成
第一节 水和无机盐是构成细胞的重要无机物
基础巩固
1.(2017浙江4月选考,4)哺乳动物血液中某种离子含量过低会导致肌肉发生抽搐。该离子是( )
A.Fe2+
B.Ca2+
C.Cl-
D.I-
2.(2020丽水四校高一段考)生物体中水的含量一般为60%~90%,下列有关水的说法正确的是( )
A.任何细胞中水都是含量最多的化合物
B.水分蒸发时破坏氢键会释放大量的热
C.没有水会使人体内许多生化反应根本不能发生
D.人体中的细胞全部浸润在水溶液中
3.(2020嘉兴高一期末)无机盐对于维持生物体的生命活动有着重要的作用,下列叙述错误的是( )
A.Fe3+是血红蛋白的组成成分
B.Mg2+是叶绿素的组成成分
C.细胞中的无机盐大多以离子形式存在
D.哺乳动物血液中Ca2+含量过低会引起抽搐
4.生活在沙漠中的仙人掌和生活在珊瑚礁中的珊瑚鱼,组成它们的化学元素种类( )
A.差异很大
B.大体相同
C.很难确定
D.没有一定标准
5.以下实例,能证明微量元素是生命活动必需的是
( )
A.人体缺硒—克山病
B.植物缺镁—白化苗
C.动物缺钙—抽搐
D.植物缺钾—易倒伏
6.(2020绍兴柯桥中学高一期末)下列关于无机盐功能的叙述,错误的是( )
A.参与生物体内某些复杂化合物的构成
B.对维持神经肌肉的兴奋性非常重要
C.维持血浆的正常浓度和酸碱平衡
D.为细胞的生命活动提供物质和少量能量
7.医生常常给病人输液,常把药剂溶解于生理盐水(0.9%的NaCl溶液)中,而不是溶解于蒸馏水中,这是因为
( )
A.无机盐在生物体的生命活动中是不可缺少的
B.蒸馏水不含营养物质
C.蒸馏水可增大细胞中自由水比例,使细胞代谢加快,加剧病情
D.生理盐水的浓度与血浆浓度相等,可以防止细胞过度吸水
8.下列关于细胞内水和无机盐的叙述,正确的是( )
A.不是所有无机盐都是以离子形式存在于细胞中的
B.哺乳动物血液中的Ca2+含量过高,容易发生抽搐
C.凡是有极性的分子或离子都不易溶于水
D.由于水分子之间的氢键,水也就成了生物体内物质运输的主要介质
9.英国医生塞达尼·任格在对离体蛙心进行的实验中发现,用不含钙的生理盐水灌注蛙心,其收缩不能维持;用含有少量钙和钾的生理盐水灌注时,蛙心可持续跳动数小时。实验说明钙盐和钾盐( )
A.对维持细胞的形态有着重要作用
B.是细胞中某些复杂化合物的重要组成成分
C.为蛙心的持续跳动提供能量
D.对维持生物体的生命活动有重要作用
10.表1和表2分别表示一些生物体的含水量和人体组织器官的含水量。从表中数据分析,可得出的正确结论是( )
表1 各生物体的含水量
生物
水母
鱼类
蛙
哺乳
动物
藻类
高等植物
含水量/%
97
80~85
78
65
90
60~80
表2 人体组织器官的含水量
组织器官
牙齿
骨骼
骨骼肌
心脏
血液
脑
含水量/%
10
22
76
79
83
84
①构成生物体的成分中水的含量最多 ②生物体的含水量与生物生活环境密切相关 ③代谢旺盛的组织器官含水量较高 ④组织器官的形态结构差异与水的含量有关
A.①④
B.②③
C.①②③
D.①②③④
能力提升
11.如图表示细胞内的主要元素及比例。下列相关叙述错误的是( )
A.图中所示为各元素占细胞鲜重的比例
B.图中所含的元素在非生物界都可以找到
C.组成细胞的元素大多以化合物的形式存在
D.其他元素仅占约7%,都属于微量元素
12.刚刚从农业学院毕业的小刘,准备利用所学的知识在农村搞无土栽培。他配制的培养液中含有Mg2+、K+、Ca2+、Zn2+,其浓度都是0.1
mol/L,培养一段时间后,培养液中剩余最多的是( )
A.Ca2+
B.Mg2+
C.Zn2+
D.K+
13.已知Mn是许多酶的活化剂,例如能激活硝酸还原酶。缺Mn2+的植物就无法利用硝酸盐,这说明无机盐离子( )
A.对维持细胞形态和功能有重要作用
B.对维持生物体的生命活动有重要作用
C.对维持细胞的酸碱平衡有重要作用
D.对维持细胞内渗透压有重要作用
14.科学工作者研究了钙和硼对某种植物花粉粒萌发和花粉管生长的影响,结果如图所示。下列结论错误的是( )
A.适宜浓度的钙有利于花粉管的生长,适宜浓度的硼有利于花粉的萌发
B.钙和硼对花粉萌发、花粉管生长的影响不同
C.钙在一定浓度范围内几乎不影响花粉管的生长速率
D.硼在一定浓度范围内几乎不影响花粉管的生长速率
15.血液凝固是一系列复杂的化学连锁反应的过程,其实质是血浆中的可溶性纤维蛋白转变为不溶性的纤维蛋白,这一转变过程需要钙离子参与,缺乏钙离子则血液不能凝固。草酸钾能与血液中的钙离子发生反应,形成草酸钙,起抗凝作用。
请根据提供的实验材料和用具,回答相关问题。
实验材料和用具:家兔;生理盐水;酒精棉;适宜浓度的草酸钾溶液;适宜浓度的氯化钙溶液;试管、注射器(针头、针管)。实验流程表:
序号
A试管
B试管
①
加2
mL草酸钾溶液
?
②
用酒精棉消毒并用注射器取兔血
③
?
现象(一)
?
?
④
?
现象(二)
?
?
(1)实验序号①中应向B试管内加入 。?
(2)描述实验序号③的实验操作: 。?
(3)写出经过一段时间后,A、B两试管内观察到的实验现象(一):
A试管 ;B试管 。?
(4)为提高实验结论的可靠性,需设计第二次对照实验,实验序号④应如何操作? 。能观察到什么现象? 。?
参考答案
第一节 水和无机盐是构成
细胞的重要无机物
基础巩固
1.B 解析
哺乳动物血液中钙离子含量过低会导致肌肉发生抽搐。
2.C 解析
活细胞中,含量最多的化合物是水,而在干重情况下,含量最多的化合物是蛋白质,A项错误;水分蒸发时破坏氢键会吸收大量的热,B项错误;水是许多化学反应的介质,也参与部分化学反应,没有水,人体内许多生化反应根本不能发生,C项正确;人体中的细胞绝大多数浸润在以水为基础的液体环境中,不是全部,D项错误。
3.A 解析
Fe2+是血红蛋白的必需成分,A项错误;Mg2+是叶绿素的必需成分,故植物体缺镁影响叶绿素的合成进而影响光合作用,B项正确;细胞中的无机盐的主要存在形式是离子,C项正确;哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+,如果Ca2+含量过低,会出现抽搐症状,D项正确。
4.B 解析
从组成生物体的化学元素的种类来说,组成不同生物体的元素种类大体相同;从组成生物体的化学元素的含量来说,组成不同生物体的元素的含量存在差异。
5.A 解析
硒属于构成人体的微量元素,人体缺硒会患克山病,说明微量元素是生命活动必需的,其他几种元素均为主要元素。
6.D 解析
无机盐是生物体内某些复杂化合物的重要组成成分,如Fe2+是血红蛋白的必需成分、Mg2+是叶绿素的必需成分,A项正确;有些无机盐离子对维持神经、肌肉的兴奋性非常重要,如Na+、K+等,B项正确;无机盐具有维持血浆的正常浓度和酸碱平衡的功能,C项正确;无机盐不能为生物体提供能量,D项错误。
7.D 解析
无机盐能维持细胞及生物体的渗透压,对维持细胞正常形态与功能具有重要作用。医生给病人输液时,常将药剂溶解于生理盐水中而不是溶于蒸馏水中,就是由于生理盐水的浓度与血浆浓度相等,可以防止细胞因过度吸水而涨破。
8.A 解析
多数无机盐是以离子形式存在于细胞中的,少数以化合物的形式存在,A项正确;哺乳动物血液中的Ca2+含量过低,容易发生抽搐,B项错误;水是极性分子,凡是有极性的分子或离子都易溶于水,因此水是生物体内物质运输的主要介质,C项错误、D项错误。
9.D 解析
用不含钙的生理盐水灌注蛙心,其收缩不能维持;用含有少量钙和钾的生理盐水灌注时,蛙心可持续跳动数小时。实验说明钙盐和钾盐对维持生物体的生命活动有重要作用。
10.C 解析
根据表1各生物体的含水量均超过50%,由此可以判断,构成生物体的成分中水的含量最多;表1所列各种生物的生活环境不同,生物体的含水量也不尽相同,说明生物体的含水量与生物生活的环境密切相关;根据表2不同组织器官的含水量可以判断,代谢旺盛的组织器官含水量较高,但脑和血液的含水量差不多,但形态结构差异很大,由此可判断组织器官的形态结构差异与水的含量无直接关系。
能力提升
11.D 解析
图中所示氧元素含量最高,故图中数据是各元素占细胞鲜重的百分比,A项正确;细胞内含有的元素在非生物界也可以找到,这体现了生物界和非生物界的统一性,B项正确;组成细胞的元素大多以化合物的形式存在,C项正确;微量元素是细胞中含量极少的元素,在其他元素中N、P等均属于含量较多的元素,D项错误。
12.C 解析
Zn2+属于微量元素,需要量较少,故培养液中剩余最多。
13.B 解析
由题意知,Mn是许多酶的活化剂,缺Mn的植物就无法利用硝酸盐,这说明无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用。
14.C 解析
分析题图可知,适宜浓度的钙有利于花粉管的生长,适宜浓度的硼有利于花粉的萌发,A项正确;分析题图曲线可知,钙浓度对花粉管生长有影响,但在一定浓度范围内几乎不影响花粉萌发速率,硼浓度对花粉萌发有影响,但在一定浓度范围内几乎对于花粉管生长速率无影响,B项正确;分析题图曲线可知,钙浓度对花粉管生长是在一定浓度范围内有促进作用,超过一定的范围就是抑制作用,C项错误;分析题图曲线可知,硼浓度在一定范围内几乎不影响花粉管生长速率,D项正确。
15.解析
(1)实验序号①中A试管加入的是加2
mL草酸钾溶液,目的是除去血液中的钙离子,试管B中和试管A形成对照,应该加入等量的生理盐水。
(2)实验序号③的实验操作要加入血液观察实验现象。
(3)A试管没有钙离子,血液不凝固,B试管有钙离子,血液凝固。
(4)为了提高实验的可靠性,最重要的是验证钙离子的作用,所以要将等量的氯化钙溶液加入A、B两试管,看看血液是否凝固,进一步证明钙离子在血液凝固中的作用。实验中能观察到A试管血液凝固,B试管血液凝固现象。
答案
(1)2
mL生理盐水
(2)立即将等量的新鲜血液加入A、B两试管中
(3)血液不凝固 血液凝固
(4)将等量的氯化钙溶液加入A、B两试管 A试管血液凝固,B试管血液凝固(共24张PPT)
第一节 水和无机盐是构成细胞的重要无机物
一
二
三
一、细胞主要由C、H、O、N、P和S等元素组成
1.细胞是由 组成的,物质是由 构成的。?
2.地球上存在的天然元素有 多种,构成细胞的主要元素主要包括 和S等。?
3.组成人体的元素, 比重可达96%以上,有些元素含量很低,如 及Mn、B等,被称为微量元素。?
物质
元素
90
C、H、O、N、P
C、H、O、N
Fe、Zn、Cu、I
一
二
三
预习反馈
1.判断正误。
(1)人体内含量最高的元素是C。( )
(2)C、H、O、N是构成细胞的主要元素。( )
(3)组成生物体的化学元素在无机环境中都能找到。( )
(4)微量元素由于含量极少,因此不是细胞所必需的元素。( )
2.某些保健品的组合维生素片中含钙、铁、锌、硒等元素,其中在生物体内含量相对较多的元素是( )
A.钙
B.铁
C.锌
D.硒
×
√
√
×
A
解析:铁、锌、硒在生物体内含量极少,属于微量元素。
一
二
三
二、水为生命活动提供了条件
1.水的含量
在细胞中一般为60%~90%,是生物体内含量 的化合物。?
2.水的功能
(1)水是 分子,凡是 都易溶于水中。?
(2)水作为良好的 ,能帮助溶解和运输营养物质及代谢产物。?
(3)水分子之间的氢键,使得水具有 的作用。?
(4)水还是细胞中某些 的反应物和产物。?
(5)水在动、植物的分布、繁殖、 以及动物体色、
等方面也有影响。?
最多
极性
有极性的分子或离子
溶剂
调节温度
代谢
生长发育
动物行为
一
二
三
预习反馈
1.判断正误。
(1)水是鲜活细胞中含量最多的化合物。( )
(2)氢键使水分蒸发时会产生大量热量。( )
(3)水作为溶剂,各种分子和离子都易溶于其中。( )
2.水被认为是生命的摇篮,下列关于水分子的特性叙述错误的是( )
A.能形成氢键
B.非极性分子
C.良好的溶剂
D.能调节温度变化
√
×
×
B
解析:水分子之间会形成氢键,A项正确;水属于极性分子,极性物质易溶于水,水可作为溶剂,B项错误、C项正确;水的比热大,能调节温度变化,D项正确。
一
二
三
三、无机盐与细胞生活密切相关
1.无机盐的存在形式和含量
(1)存在形式:多数以 的形式存在。?
(2)含量:在生物体内约占 。?
2.生理功能
(1)是某些复杂化合物的重要组成成分:如Mg2+是 的必需成分, 是血红蛋白的必需成分。?
(2)是细胞的重要组成成分之一: 是骨细胞的重要成分。?
(3)维持生物体的生命活动:维持血浆的正常浓度、 和
等。如哺乳动物血液中 的含量过低,则会发生抽搐。?
离子
1%~1.5%
叶绿素
Fe2+
磷酸钙
酸碱平衡
神经、肌肉的兴奋性
Ca2+
一
二
三
预习反馈
1.判断正误。
(1)无机盐在细胞中的含量不高,全部以离子形式存在。( )
(2)血浆中的Na+和Cl-对于维持酸碱平衡具有重要作用。( )
2.小伟因腹泻引起身体严重缺水,医生除对小伟进行药物治疗外还考虑补液,下列补液方法最合理的是( )
A.喝葡萄糖水
B.静脉滴注生理盐水
C.喝鲜橙汁
D.静脉滴注蒸馏水
×
×
B
解析:人体腹泻后会引起严重脱水,体内的钠离子等无机盐大量流失,血浆的正常浓度受到影响,需要补充含钠离子的无机盐来维持血浆的正常浓度,故应静脉滴注生理盐水。
探究点一
探究点二
组成细胞的元素
问题情境
O、C、H、N、P、S几种元素在玉米细胞(干重)和人细胞(干重)以及活细胞中的含量如下表所示:
探究点一
探究点二
请分析表格中的数据,思考并回答下列问题。
1.O在活细胞中的含量,明显比人细胞(干重)多,造成差异的原因是什么?
?
?
2.请根据表中信息,分析构成细胞的元素种类和含量的特点。
?
?3.组成人体和玉米等生物体的化学元素在无机环境中普遍存在,该事实主要说明什么问题?
?
?
提示:活细胞中含量最多的化合物是水,含量一般为60%~90%,水的组成元素是H和O,而O的质量分数远大于H,因此活细胞中含量最多的元素是O。
提示:构成不同细胞的元素种类具有相似性,但含量具有差异性。
提示:组成人体和玉米等生物体的化学元素在无机环境中都普遍存在,没有一种化学元素是生物体特有的,这一事实说明生物界与非生物界具有统一性。
探究点一
探究点二
典例剖析
如图为元素在生物体内的含量分布情况,下列说法正确的是( )
A.Ⅰ在无机环境中都能找到,体现了生物界与非生物界的统一性
B.Ⅱ含量少,作用不大,可有可无
C.Ⅱ中的Mg元素缺乏时叶片可能会发黄
D.P、S、K、Ca、Zn属于Ⅲ
A
解析:组成生物体的化学元素,在非生物界中都能找到,体现了生物界与非生物界的统一性,A项正确;微量元素在生物体内含量很少,但是和主要元素同样重要,具有不可替代性,B项错误;Mg元素是主要元素,不是微量元素,C项错误;Zn属于微量元素,D项错误。
探究点一
探究点二
归纳提升
1.元素在生物体内的含量特点
(1)不同生物体内的化学元素,种类大致相同,但同种元素的含量差别很大。
(2)同一生物体内的不同元素的含量不相同。
(3)同一生物不同类型的细胞中,同种元素的含量也不尽相同。
探究点一
探究点二
2.元素的统一性与差异性
(1)统一性
从元素种类看,组成生物体的化学元素在无机环境中都能找到,没有一种元素为生物体所特有,说明了生物界和非生物界具有统一性,这也为生命起源于非生命物质的化学进化学说奠定了理论基础。
(2)差异性
从元素含量看,组成生物体的化学元素在生物体内和无机环境中含量差异很大。生物界与非生物界中相应元素的含量有一定的差异,这说明了生物界和非生物界具有差异性,即生物界的特殊性。
探究点一
探究点二
活学活练
1.下列属于微量元素的一组是( )
A.C、H、N、P、Mg
B.Cl、Fe、S、N、Mg
C.B、Cu、Zn、Mn、Mo
D.N、P、K、Cu、Fe、I
C
解析:C、H、N、P、Mg属于主要元素,A项错误;Cl、S、N、Mg属于主要元素,B项错误;B、Cu、Zn、Mn、Mo均属于微量元素,C项正确;N、P、K属于主要元素,D项错误。
探究点一
探究点二
2.C、H、N三种化学元素的质量分数共占人体化学成分的31.3%左右,而这三种元素在组成岩石圈的化学成分中,质量分数不到1%,这个事实说明( )
A.生物界和非生物界具有统一性
B.生物界与非生物界本质是不同的
C.生物界没有一种元素是生物所特有的,生物和非生物从本质上看是相同的
D.生物界和非生物界存在着本质的区别,两者还具有差异性
D
解析:由题意可知,C、H、N三种化学元素的质量分数在人体中占31.3%,在岩石圈中不到1%,说明在生物界和非生物界中元素的含量不同,即生物界和非生物界之间具有差异性。
探究点一
探究点二
水和无机盐的作用
问题情境
【概念情境】
材料一 细胞或组织中的水,以自由水和结合水的形式存在。自由水可以自由流动,占全部水的95%以上;结合水与细胞或组织内的其他物质相结合,约占全部水的4.5%。人体的某些组织的含水量虽然相近,但形态却不相同。例如:心肌含水量约为79%,呈固态;血液含水量约为82%,呈液态。
材料二 幼小植物体内,当含水量下降时,机体代谢强度降低;当含水量升高时,机体代谢强度加强。
材料三 人体缺铁可引起贫血症。钙在人体内的总含量约为1
300
g,一旦Ca2+在血浆中的浓度过低,神经、肌肉的兴奋性会大大增加,相反,血浆中Ca2+浓度过高会引起肌无力,心血管疾病等。
探究点一
探究点二
思考并回答以下问题。
1.材料一中,心肌和血液两者含水量相似,而形态差异却比较大,你认为原因是什么?
?
?
2.材料二中,体现了水的什么功能?除此之外,水还有其他的功能吗?
?
?
提示:水是细胞中含量最多的化合物,但是不同组织所含的水的形态存在差异。心肌中的水主要是结合水,血液中的水主要是自由水。
提示:材料二主要体现了水在代谢中的作用,含水量高,机体代谢旺盛,反之代谢缓慢。除此之外,水还能作为细胞内的良好溶剂,作为物质运输的载体,并且能够调节温度变化等。
探究点一
探究点二
3.材料三中,一般的贫血症患者因为缺铁影响了什么物质的合成?该物质主要起什么作用?
?
?
?
4.材料三中所示的无机盐的作用有哪些?除此之外无机盐还有什么作用?
?
?
提示:铁是构成血红蛋白的必需元素,血红蛋白可以运输氧气,一般的贫血症患者因为缺铁影响了血红蛋白的合成,机体运输氧气能力下降。
提示:无机盐是某些复杂化合物的重要组成部分;能维持血浆的正常浓度;能维持神经、肌肉的兴奋性。无机盐还是细胞的重要组成成分之一,能维持血浆的酸碱平衡。
探究点一
探究点二
典例剖析
关于水和无机盐的叙述,错误的是( )
A.水和无机盐在细胞中含量很少,却具有重要作用
B.水和无机盐均可以参与细胞的构建
C.人体老化的特征之一是身体细胞的含水量明显下降
D.无机盐离子对于维持细胞的酸碱平衡非常重要
A
解析:无机盐在细胞中含量很少,但有重要作用,水是细胞中含量最多的化合物,A项错误;结合水是细胞结构的重要组成成分,某些无机盐是细胞的重要组成成分;B项正确;衰老细胞含水量明显下降,C项正确;无机盐离子对于维持细胞的酸碱平衡非常重要,D项正确。
探究点一
探究点二
归纳提升
与水有关的问题突破
探究点一
探究点二
易错提醒
对水和无机盐认识的4个易错点
(1)活细胞中,含量最多的化合物是水,含量最多的有机化合物是蛋白质;细胞干重中,含量最多的化合物和有机化合物均为蛋白质。
(2)水与无机盐均不能为细胞代谢提供能量。
(3)组成生物体的无机物也有以化合物形式存在的,如组成骨骼、牙齿的碳酸盐、磷酸盐等。
(4)生物发育的不同时期,含水量不同。外界环境恶劣,生物体含水量下降,以抵抗不良环境;反之,含水量增加,代谢增强。
探究点一
探究点二
活学活练
1.(2020浙东北联盟高一联考)水被认为是生命的摇篮,下列关于生物体中水的叙述,错误的是( )
A.Na+和Cl-要溶解在水中才能在生物体内运输
B.水是极性分子,可以溶解多种生物必需的溶质
C.生物体中水的含量占比较大,可以影响细胞的形态
D.水分子不参与细胞内的代谢过程,但提供代谢场所
D
解析:水是良好的溶剂,无机盐溶解在水中才能在生物体内运输,A项正确;水是极性分子,是许多溶质分子良好的溶剂,许多溶质分子都可以溶解在其内,B项正确;生物体中含量最多的化合物是水,细胞质中水的含量可以影响到细胞的形态,C项正确;水分可以是某些代谢的反应物和产物,即参与细胞内的代谢过程,D项错误。
探究点一
探究点二
2.下列关于无机盐的叙述,不正确的是( )
A.缺铁性贫血是因为人体内缺乏Fe2+,血红蛋白不能合成
B.Mg2+是叶绿素的成分之一,缺Mg2+影响光合作用
C.细胞中的无机盐少数以化合物形式存在,如骨骼、牙齿中的CaCO3
D.哺乳动物血液中的Ca2+含量过高,则会发生抽搐
D
解析:缺铁性贫血是因为人体内缺乏Fe2+,血红蛋白不能合成,A项正确;Mg2+是叶绿素的成分之一,缺Mg2+会影响叶绿素的合成,进而影响光合作用,B项正确;细胞中的无机盐多数以离子形式存在,少数以化合物形式存在,如骨骼、牙齿中的CaCO3,C项正确;哺乳动物血液中的Ca2+含量过低,则会发生抽搐,D项错误。
探究点一
探究点二
3.人的红细胞可以生活在含有0.9%的氯化钠的溶液中,若将红细胞置于蒸馏水中,红细胞会因吸水过多而涨破;若将细胞置于浓盐水中,红细胞会因为失水而皱缩,丧失输送氧气的功能。所以医生给脱水病人注射用的是0.9%的氯化钠溶液,这个事例说明( )
A.无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用
B.只有红细胞有这种特征
C.水分子容易进出细胞
D.无机盐离子容易进出细胞
A
解析:由题意可知,红细胞在含有0.9%的氯化钠的溶液中形态不会改变,在蒸馏水中红细胞会因吸水过多而涨破,在浓盐水中红细胞会因为失水而皱缩,这说明一定浓度的无机盐对于维持细胞的形态和功能稳定具有重要作用。
