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1、第1、5节细胞中的元素和化合物细胞中的无机物,一、组成细胞的元素和化合物,1组成细胞的化学元素(1)种类a大量元素：占生物体总重量万分之一以上的元素：b微量元素：生物生活必需但需要量却很少的元素：c基本元素：,C、H、O、N、P、,S、K、Ca、Mg等。,Fe、Mn、Zn、Cu,B、Mo等。,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
2、性,2化合物无机化合物：。有机化合物：。,水、无机盐,糖类、脂质、蛋白质、核酸,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。,细胞结构,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a细胞内的 b参与细胞内的许多 c为细胞提供液体环境d运送,良好溶剂,生物化学反应,营养物质和代谢废物,1存在形式：主要以 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,思考探讨提示：1鲜重条件下：O(65%)C(18%)H(10%)N(3%)干重条件下：C(55.99%
3、)O(14.62%)N(9.33%)H(7.46%)在鲜重下O元素最多的原因是H2O在细胞中含量最多。2自由水的含量升高，自由水与结合水的比例增大，生物新陈代谢旺盛,三、细胞中的无机盐,1组成生物体的化学元素的种类组成生物体的化学元素常见的主要有20多种，其组成、分类及含量归纳如下：,一、组成细胞的化学元素,(1)最基本的元素是指生命的核心元素。碳元素本身的化学性质，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。(2)大量元素和微量元素的划分依据是含量而不是生理作用，无论是大量元素还是微量元素，都是生物体所必需的元素。(3)在干重和鲜重的情况下，人体细胞中含量最多的元素是不同的。在鲜
4、重中含量最多的元素是O，其次是C、H、N；而在干重中含量最多的元素是C，其次是O、N、H。,2生物界与非生物界的统一性和差异性(1)生物界与非生物界在元素种类上具有统一性，构成生物体的化学元素在无机自然界都能找到，没有一种是生物界所特有的。(2)生物界与非生物界在元素含量上具有差异性。3组成细胞的元素的主要作用(1)调节机体生命活动：如K+、Na+、Ca2+、HCO3-等。(2)参与重要化合物的组成：如Fe2+是血红蛋白的成分，Mg2+参与叶绿素的形成，碘是合成甲状腺激素的原料等。(3)影响机体的重要生命活动：如B可促进花粉管的萌发，从而促进植物受精，油菜缺B会“花而不实”。,(1)大量元素和
5、微量元素的划分是依据生物界中生物的整体情况，具体到某一种生物可能有差别。(2)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，这是细胞统一性和差异性的表现。(3)元素可用于同位素标记法中，如示踪光合作用和细胞呼吸中可用碳、氧原子；示踪分泌蛋白合成，运输和分泌途经可用氮、氢原子；在噬菌体侵染细菌的实验中，可用硫、磷原子；证明DNA分子半保留复制方式，可用氮、磷原子等。,1如下图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
6、多的是aB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bC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,【解析】A项，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项，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。C项，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项，B物质含量第二，且具有多样性，则B物质是蛋白质
7、，其必含的元素为C、H、O、N，可能还含有S、P等其他元素。【答案】C,二、实验：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。(1)糖类(2)脂肪苏丹染液橘黄色脂肪苏丹染液红色(3)蛋白质双缩脲试剂紫色,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)还原糖的检测和观察,制备组织样液,呈色反应：,结论：可溶性还原糖与斐林试剂在加热的过程中生成砖红色沉淀，说明组织样液中有可溶性还原糖。,(2)脂肪的检测和观察方法一：花生种子匀浆3滴苏丹染液橘黄色方法二：取材：花生种子(浸泡)，将子叶削成薄片,制片,观察：先
8、在低倍镜下寻找到已着色的颗粒再用高倍镜观察,结论：圆形小颗粒呈橘黄色，说明有脂肪存在,(3)蛋白质的检测和观察选材与制备：鲜肝提取液或黄豆浆滤液,呈色反应：,结论：说明组织样液中存在蛋白质,(4)淀粉的检测和观察取材：马铃薯匀浆,结论：组织样液中含有淀粉,检测：,操作要点(1)斐林试剂与双缩脲试剂的配制、使用方法,(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)蛋白质要稀释主要是防止蛋白质与双缩脲反应后粘固在试管壁上，使反应不彻底，也不易洗刷试管。,(1)鉴定还原糖的实验材料选择，应选择含还原糖量较高，颜色较浅，
9、或近白色的生物组织(或器官)，如苹果(青苹果)、梨较好；原料选择有颜色的如蕃茄、西瓜、南瓜、胡萝卜、绿叶等，以防对实验现象干扰，另外蔗糖为非还原糖，因为不能选用甘蔗为实验材料。(2)脂肪鉴定中：a.用酒精可洗去浮色的原因是苏丹(或苏丹)可溶于酒精中；b.发现细胞外存在橘黄色的颗粒，说明细胞已破裂；c.本实验长时间放置，实验现象可消失，因为脂肪可溶于酒清中。(3)蛋白质鉴定中：a.双缩脲试剂B为4滴，不能过量的原因是与双缩脲试剂发生反应产生蓝色沉淀，干扰实验现象。b.只要化合物中含有肽键，都可用双缩脲试剂鉴定。,2下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是()A用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙
10、液，可直接用于蛋白质的鉴定B脂肪的鉴定实验中需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪滴C鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液D用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现配现用,【解析】本题在于考查学生的操作是否规范、正确，是否注意了不同鉴定实验之间的差别。在选用试剂上容易出现错误。斐林试剂与双缩脲试剂所用溶质相同，且所用氢氧化钠溶液的浓度相同，但二者所用的硫酸铜的质量浓度不同。鉴定还原糖时，是甲、乙两液现配现用，一次加入。而鉴定蛋白质时要先加A液，再加B液。还原糖、蛋白质的颜色反应是试剂与其发生化学反应的结果，是肉眼可见的。脂肪的鉴定中，
11、由于脂肪滴小且分散在细胞中，所以需要借助于显微镜观察。【答案】B,3(2008年广东理科基础)双缩脲试剂可以鉴定蛋白质，是由于蛋白质有()A肽键 B氨基酸C羧基 D氨基【解析】鉴定生物组织中是否含有蛋白质时，常用双缩脲法，使用的是双缩脲试剂。双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1 g/mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.01 g/mL的硫酸铜溶液。在碱性溶液中，双缩脲(H2NOCNHCONH2)能与Cu2作用，形成紫色的络合物。由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键，因此，蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应，从而用来鉴定蛋白质的存在。【答案】A,三、细胞中的水,1水的含量、分类及生理作用,2.
12、不同生物含水量特点(1)是细胞和生物体中含量最多的物质(如精肉中的水，沙漠植物中的水)。(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。,(1)水的存在形式与代谢的关系若细胞内自由水比例升高，则代谢旺盛，反之代谢缓慢。(2)水的存在形式与温度的关系在活细胞内，受温度的影响，自由水和结合水可相互转化，具体转化如下：自由水 结合水即升高温度时，自由水增多，反之，结合水增多。(3)种子与水的关系种子晒干时减少的为自由水，但仍能保持生命活性，仍能萌发；试管加热或炒熟则丧失结合水，种子死亡不萌发；种子萌发吸水主要是增多自由水，代谢加强，呼吸作用加快。,四、细胞中的无机盐,1存在
13、：主要以离子形式，如K、Na、Fe2、Mg2、HCO3、HPO42等。2生理功能(1)是细胞的结构成分，有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分，如Mg2是叶绿素组成成分，Fe2是血红蛋白组成成分，PO43是磷脂、ATP、DNA、RNA等主要组成成分。(2)参与并维持生物体的代谢活动：如哺乳动物血液中Ca2，含量太低会出现抽搐，含量太高会出现肌无力。(3)维持生物体内的平衡：渗透压平衡：Na、Cl对细胞外液渗透压起重要作用，K对细胞内液渗透压起决定作用。酸碱平衡：如人体血浆中HCO3、HPO42等。离子平衡：如人体神经元膜外Na高、K低，膜内K高，Na低，静息电位是由于K外流引起，而动作
14、电位与Na内流有关。,4某校研究性学习小组在设计验证Mg是植物必需的无机盐的实验时，设计了下列四组实验，你认为其中最恰当的是(),【解析】本题为用图解表示的实验设计题。首先要看懂四组实验中的实验组和对照组的不同，然后思考每一个设计组是否遵循了对照性原则、单一变量原则、科学性原则。该实验要验证Mg是必需矿质元素，单一变量是Mg的有无，所以实验中应利用完全营养液和缺Mg的完全营养液。不可利用沙土，因为沙土中成分不详，可能含有Mg元素；也不可利用蒸馏水，植物会因缺少其他必需的无机盐而生长不良，甚至死亡。【答案】C,组成细胞的元素和化合物,(2008年江苏生物)下列各组物质中，由相同种类元素组成的是(
15、)A胆固醇、脂肪酸、脂肪酶B淀粉、半乳糖、糖原C氨基酸、核苷酸、丙酮酸 D性激素、生长激素、胰岛素,【解析】A选项中胆固醇属于脂质，主要含C、H、O三种元素，而脂肪酶的化学本质是蛋白质，至少含有C、H、O、N四种元素；B选项中三种物质均为糖类，含有C、H、O三种相同的元素；C选项中氨基酸至少含有C、H、O、N四种元素，而核苷酸含有C、H、O、N、P五种元素；D选项中性激素属于脂质，主要含C、H、O三种元素，而胰岛素的化学本质是蛋白质，至少含有C、H、O、N四种元素。【答案】B,组织中化合物的鉴定,(2009年广东生物)对下表中所列待测物质的检测，所选用的试剂及预期结果都正确的是()A.BC D
16、【解析】鉴别脂肪可以利用苏丹，呈现橘黄色，也可以利用苏丹，呈现红色；蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色。【答案】D,常用染色剂及其作用,探究性试验与验证性试验,1探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。2验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。,探究性实验与验证性实验的比较,相同：实验原理、所用材料、方法步骤相同。区别：现象不同。验证性实验每个装置只出现一种现象，只有一种结论；探究性实验往往有两种以上的可能性，两种以上的结论。,1华北某地区经
17、常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起的，有人认为是土壤中缺镁引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，证实上面的猜测哪个正确。(1)材料用具：三株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。(2)实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状，根据全素培养和相应缺锌、缺镁的培养对苹果生长发育的比较，判断小叶病的病因。(3)方法步骤：首先配制全素培养液和相应的缺锌培养液和_培养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。将三株长势相同的幼苗分别栽培在上述三种培养液中。放在适宜的条件下培养一段时间，观察苹果幼苗的生长发育状况。,(4)结果预测和分
18、析：_缸内的苹果幼苗正常生长。若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有，则说明_；C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸没有，则说明_；若B、C两缸内的幼苗都表现为小叶病，则说明_；,【答案】(3)缺镁(4)A苹果小叶病是由缺锌引起的苹果小叶病是由缺镁引起的苹果小叶病与缺锌和缺镁都有关苹果小叶病与缺锌和缺镁都无关,若B、C两缸内的幼苗都不表现为小叶病，则说明_。,2通常情况下，正常人的尿液中没有葡萄糖。当一次食用大量糖时，尿液中是否有葡萄糖存在？下面利用对照的方法来设计实验方案进行鉴定。第一步：取3支洁净的相同的试管，分别标号1、2、3；其中3号试管为实验研究试管。第二步：分别向3支试管加入相应实
19、验液体。1号：加2 mL正常尿液；2号：加_；3号：加_。第三步：向3支试管内分别加入刚配制好的斐林试剂2 mL。振荡试管，使溶液混合均匀，并将这3支试管放入盛有开水的大烧杯中，将试管放入盛有5065 温水的大烧杯中加热约2 min。,第四步：观察并分析实验结果。(1)1号试管现象：_；(2)2号试管现象：_；(3)3号试管若_，说明不含葡萄糖；若_，说明_。【解析】要严格按照对照实验去操作，保证单一变量的前提下，提供各种合适的条件以排除无关变量对实验结果的影响。该探究实验可以用于糖尿病病人的初步检测。【答案】2 mL葡萄糖液2 mL待检尿液(1)不出现砖红色沉淀(2)出现砖红色沉淀(3)不出
20、现砖红色沉淀出现砖红色沉淀该尿液中含有葡萄糖,1(2009年福建理综)下列关于组成细胞化合物的叙述，不正确的是()A蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变BRNA与DNA的分子结构相似，由四种核苷酸组成，可以储存遗传信息CDNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性D胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输【解析】蛋白质中特定的氨基酸种类、数目、排列顺序以及蛋白质分子特定的空间结构决定了其功能特异性，一旦空间结构被破坏，功能特异性也就丧失。【答案】A,2(2009年上海生物)下列有机化合物中，只含有C、H、O三种元素的是()A氨基酸 B核苷酸C脱氧核糖 D磷脂【解析】脱氧核糖属于五碳糖，仅由C、H、O三种元素构成，而氨基酸主要由C、H、O、N四种元素构成，核苷酸由C、H、O、N、P五种元素构成，磷脂一定含P元素。【答案】C,
