1、第 2 课时 细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物 回扣基础构建网络 一、组成细胞的元素生物界和非生物界具有(种类相同)生物界和非生物界具有(含量不同)分类依据含量分 大量元素：等：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等依据作用分最基本元素：基本元素：元素：C、H、O、N、P、S存在形式：大多数以的形式存在作用 组成进而构成细胞，如蛋白质、核酸影响生物体的产，如B影响花粉萌发研究意义C、H、O、N、S、P、K、Mg、Ca微量元素CC、H、O、N主要化合物生命活动化合物统一性差异性挖掘教材 据教材 17 页图 21 和图 22 可得出什么信息？提示 在干重和鲜重的情况下，人体细胞中含量最多的元素不同
2、。在鲜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。特别提醒 大量元素和微量元素的划分依据是含量，而不是生理作用的大小。记忆微量元素可利用口决：铁 锰 碰 新 木 桶(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。(谐音记忆法)记忆大量元素：C、H、O 三种以 H2O、CO2 化合物形式吸收；N、P、K 三大肥料元素；Mg、Ca、S美好的东西应该留住。碳是最基本元素不是因为干重含量最多，而是因为碳易构成基本骨架，是大分子物质形成的基础。二、组成细胞的化合物提醒 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占细胞鲜重 50%以上
3、的化合物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占细胞干重 50%以上的化合物蛋白质蛋白质水判一判 精瘦肉细胞、沙漠植物细胞、成熟甜西瓜细胞中，含量最多的化合物分别为蛋白质、蛋白质和糖类。提示 错；上述细胞中含量最多的都是水，不要被干扰信息所迷惑而掉进陷阱。三、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测的原理鉴定物质试剂颜色变化注意事项还原糖砖红色沉淀现配现用，加热淀粉碘液若 检 验 有 色 组 织 或 器官，如绿叶，则需脱色处理苏丹染液脂肪苏丹染液做 切 片 观 察 脂 肪 颗 粒需蛋白质紫色CuSO4 不能过量双缩脲试剂斐林试剂水浴蓝色橘黄色红色显微镜酒精练一
4、练 在蛋白质的鉴定实验之前，还要留出一部分样液的作用是。斐林试剂的甲液和乙液应混合后方可使用，双缩脲试剂呢？。加入双缩脲试剂的顺序应是。蛋白质和还原糖的鉴定实验中谁需加热？。如何加热？。留作对照分别加入先加NaOH，后加CuSO4还原糖水浴加热四、细胞中的无机物1细胞中的水(1)存在形式：。(2)功能是的重要组成成分是细胞内的，运送营养物质和代谢 废物参与许多为细胞提供自由水和结合水细胞结构良好溶剂生物化学反应液体环境2细胞中的无机盐(1)存在形式：绝大多数以的形式存在，少数是细胞内的组成成分。(2)功能：维持细胞和生物体的，维持细胞的等。复杂化合物离子生命活动酸碱平衡概念网络构建 突破考点提
5、炼方法 考点 4 聚焦“统一性”和“差异性”1生物界与非生物界的统一性和差异性(1)统一性是从化学元素的种类来分析的：组成生物体的化学元素没有一种是生物体所特有的。(2)差异性是从化学元素的含量来分析的：组成生物体的化学元素与无机环境中的相应元素的含量有一定的差别。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：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；所有生物共用一套遗传密码子；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
6、物体都是以 ATP 作为能量“通货”的。拓展提升1元素组成化合物元素参与形成的物质及结构N蛋白质、ATP(ADP)、NADPH、NADH、叶绿素、核苷酸(DNA、RNA)等PATP(ADP)、NADPH、NADH、核苷酸(DNA、RNA)、磷脂Mg叶绿素的组成成分S甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分；蛋白质的特征元素Fe动物血红蛋白I甲状腺激素等2.元素影响生命活动(1)Ca 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。(2)K 可维持人体细胞内液的渗透压、心肌舒张和保持心肌正常的兴奋性。K 在植物体内可促进光合作用中糖类的合成和运输。(3)B 可促进植物花粉的萌
7、发和花粉管的伸长，植物缺 B 会造成“花而不实”。对位训练1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()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、HC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 化合物具有多样性，其必含的元素为 C、H、O、N答案 C解析 2科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需化学元素。其配方如下：离子培养液浓度/molL
8、1K1Na1Mg20.25Ca21NO32H2PO41SO230.25Zn21其中花卉根细胞吸收最少的离子是()ACa2 BSO23 CZn2 DH2PO4友情提示 此题考查侧重点即命题角度在大量元素和微量元素的区别植物体内含量上的差别。答案 C考点 5 细胞中的无机物水和无机盐1水(1)水的含量、分类及生理作用含量概念生理作用结合水4.5%与其它物质结合在一起细胞结构的组成成分自由水95.5%能够自由流动、以游离状态存在良好溶剂、运输作用、反应场所、原料(2)不同生物的含水量特点细胞和生物体中含量最多的物质(如精瘦肉中的水，沙漠植物中的水)。含水量：水生陆生、幼年成年老年、代谢旺盛代谢缓慢、
9、幼嫩细胞衰老细胞。拓展提升(1)水的存在形式与器官形态的关系 心肌和血液总的含水量差不多，但心肌呈固态，血液呈液态，原因是二者自由水和结合水的比例不同。(2)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。(3)水的存在形式与抗寒性的关系 秋冬季节，蒸腾作用减弱，吸水减少，结合水相对含量升高，因结合水不易结冰和蒸腾，从而使植物抗寒性加强。(4)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：自由水降低温度升高温度结合水 即适当升高温度时，自由水增多，反之，结合水增多。(5)种子与水的关系 种子晒干时减少的为自由水，但仍能保
10、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。不同种子亲水能力不同，大豆(主要含蛋白质)小麦、玉米、大米(主要含淀粉)花生(主要含脂肪)。2无机盐的生理作用(1)是细胞的结构成分。如 Mg2是叶绿素分子必需的成分；Fe2是血红蛋白的主要成分；PO34 是生物膜主要成分磷脂的组成成分，也是 ATP、NADPH 的主要组成成分。(2)参与并维持生物体的代谢活动。如哺乳动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐。(3)维持生物体内的平衡渗透压的平衡：Na对细胞外液渗透压起重要作用，K则对细胞内液渗透压起决定作用。酸碱平衡(即 pH
11、平衡)：如人血浆中 HCO3、HPO24 等的调节。对位训练3下列有关人体内水的叙述中，错误的是()A人体细胞有氧呼吸过程中既有水的参与，也有水的产生B当人体缺水时，血浆的渗透压会升高，在下丘脑形成渴觉C在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生D人体衰老细胞中自由水含量减少，代谢缓慢B解析 有氧呼吸第二阶段需要水的参与，第三阶段有水的产生；下丘脑是调节人体内水平衡的中枢，但渴觉的形成在大脑皮层；胰岛素属于蛋白质，在氨基酸经脱水缩合作用生成多肽的过程中有水产生；衰老细胞最大的特点是代谢缓慢，其细胞内自由水含量相对较少。4苹果含有元素 Zn，Zn 是形成与记忆力息息相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺 Z
12、n，就会导致大脑发育不完善。因此，苹果又被称为记忆之果，这说明无机盐离子()A对维持酸碱平衡有重要作用B对维持细胞形态有重要作用C对调节细胞渗透压有重要作用D对维持生物体的生命活动有重要作用D解析 分析材料可知，儿童缺 Zn，就会导致大脑发育不完善，可以说明 Zn 对维持生物体的生命活动有重要作用。考点 6 生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的鉴定1实验原理及步骤2实验注意问题(1)还原糖鉴定实验材料要求浅色：不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料，防止颜色的干扰。还原糖含量高：不能用马铃薯(含淀粉)、甘蔗、甜菜(含蔗糖)。(2)唯一需要加热还原糖鉴定，且必需水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖
13、红色沉淀出现。(3)非还原糖(如蔗糖)斐林试剂水浴加热 现象不是无色而是浅蓝色Cu(OH)2 的颜色。(4)唯一需要显微镜脂肪鉴定，实验用 50%酒精的作用洗掉浮色。(5)记准混合后加入斐林试剂，且现配现用；分别加入双缩脲试剂(先加 A 液，后加 B 液，且 B 液不能过量)。两者成分相同，但 CuSO4 的浓度不同，所以不能混用。(6)若用大豆做材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其粘在试管壁上不易涮洗；且该实验应预留部分组织样液做对比。(7)易写错别字提示：“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”；双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。对位训练5在下列四支试管中分别加入一些物质。
14、甲试管：豆浆；乙试管：人体必需的 8 种氨基酸溶液；丙试管：牛奶和蛋白酶；丁试管：人血液中的红细胞和蒸馏水。上述四支试管中加入双缩脲试剂振荡后，有紫色反应的是()A甲、丁B甲、乙、丁C甲、乙、丙D甲、丙、丁解析 双缩脲试剂只能与蛋白质发生颜色反应。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，不能与双缩脲试剂发生颜色反应。答案 D6生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三种有机物的鉴定实验中，以下操作错误的是()A只有脂肪的鉴定需要使用显微镜B用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热C使用斐林试剂最好是现配现用D在还原糖的鉴定中，可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀D解析 生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定，是根据与某种试剂产
15、生的特定的颜色反应进行的。在题目给出的选项中，还原糖的鉴定需要加斐林试剂，同时还要水浴加热，但不能直接加热。方法体验斐林试剂和双缩脲试剂的比较比较项目斐林试剂双缩脲试剂使用方法甲液和乙液混合均匀后方可使用，且现配现用使用时先加 A 液再加 B液实质新配制的 Cu(OH)2反应碱性条件下的 Cu2呈色反应条件需水浴加热不需加热即可反应反应原理还原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被还原为 Cu2O具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2反应生成络合物颜色砖红色紫色不同点浓度乙液 CuSO4浓度为0.05 g/mLB 液 CuSO4浓度为0.01 g/mL相同点都含有 NaOH、C
16、uSO4两种成分，且所用 NaOH 浓度都是 0.1 g/mL典例 斐林试剂的甲液是质量浓度为 0.1 g/mL 的菜NaOH 溶液，乙液是质量浓度为 0.05 g/mL 的 CuSO4溶液。双缩脲试剂的 A 液是质量浓度为 0.1 g/mL 的NaOH 溶液，B 液是质量浓度为 0.01 g/mL 的 CuSO4溶液。某同学在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验中，产生了一些疑问，在征得老师同意后，他利用课外时间进行了探究。下列是其探究实验的部分操作：试管第 1 次加入物第 2 次加入物第 3 次加入物1 号1 mL 0.1 g/mL NaOH 溶液1 mL 0.05 g/mL Cu
17、SO4 溶液2 mL 苹果汁2 号1 mL 0.1 g/mL NaOH 溶液2 mL 苹果汁1 mL 0.05 g/mL CuSO4 溶液3 号2 mL 苹果汁1 mL 0.1 g/mL NaOH 溶液1 mL 0.05 g/mL CuSO4 溶液4 号1 mL 0.05 g/mL CuSO4 溶液2 mL 苹果汁1 mL 0.1 g/mL NaOH 溶液5 号1 mL 0.05 g/mL CuSO4 溶液1 mL 0.1 g/mL NaOH 溶液2 mL 苹果汁6 号1 mL 0.1 g/mL NaOH 溶液4 滴 0.01 g/mL CuSO4 溶液2 mL 苹果汁请分析回答下列问题：(1
18、)该同学试图通过上述实验解决什么问题？_；_。(2)上述试管中，作为对照的是_。(3)要使上述试管中的溶液发生显色反应，还必须做_处理。(4)要 提 高 该 实 验 结 果 的 可 信 度，还 应 该_。(5)你认为该同学的这种活动有意义吗？请简要说明。_。解析 答案(1)斐林试剂的甲液和乙液是否必须混合后才能加入组织样液中(或答加入斐林试剂甲液和乙液的顺序是否可以改变)双缩脲试剂是否可以用于可溶性还原糖的鉴定(2)1号试管(3)加热(或答水浴加热)(4)在相同的条件下重复该实验(5)对于这种活动的意义可以从两个方面来回答：一是该活动的意义不大，因为此实验探究性不强；二是该活动有意义，因为如将
19、甲液和乙液分别与苹果汁接触结果不同。体会 还原性糖的鉴定是新制得的 Cu(OH)2 与醛基的反应，产生 Cu2O 沉淀，而蛋白质的鉴定是在碱性环境下 Cu2与肽键结合成特定化合物的显色反应，原理的不同决定了实验操作方法的不同。易错警示对细胞中化合物的元素组成认识不到位典例(2010上海卷，9)下列选项中，含有相同元素的一组化合物是()A纤维素和尿素B脂肪酸和磷脂C腺苷三磷酸和核糖核酸D胆固醇和血红蛋白错因分析 本题主要错因是不清楚一些化合物的元素组成，如不清楚纤维素的本质是多糖，其组成元素是 C、H、O；另外，记不清胆固醇的组成元素只含 C、H、O 会错选 D 项。解析 A 项纤维素的组成元素
20、为 C、H、O，而尿素为 C、H、O、N；B 项脂肪酸的元素组成为 C、H、O，而磷脂中还含有 P 和 N 元素；C 项腺苷三磷酸和核糖核酸的组成元素都是 C、H、O、N、P；D 项胆固醇的组成元素为 C、H、O，而血红蛋白是蛋白质，组成元素为 C、H、O、N 等。答案 C纠错笔记 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ATPC、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
21、、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检测落实体验成功 题组一 组成细胞的化学元素1下列有关 P 的说法不正确的是()A人体血浆中含有的 HPO24 与 pH 稳定有关BP 参与构成生物体内的各种化合物，如磷脂、核酸、脂肪等C细胞中的线粒体、内质网、液泡、高尔基体等细胞器都含有 PDP 在维持叶绿体膜的结构与功能上有重要作用解析 人体血浆中含有的 HPO24 是血液中缓冲物质的组成成分之一，与 pH 稳定有关。脂肪由 C、H、O 三种元素组成，不含 P。细胞中的线粒体、内质网、
22、液泡、高尔基体、叶绿体等细胞器都含有生物膜结构，生物膜是由磷脂双分子层构成其基本骨架，P 在维持各种生物膜的结构与功能上有重要作用。答案 B2一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%)如下表所示，下列有关叙述正确的是()元素CHONPCaS植物(%)43.57 6.2444.431.460.200.230.17动物(%)55.99 7.4614.629.333.114.670.78A.碳元素的含量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CN、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
23、C、H、O、N、S，此化合物可能携带氨基酸进入核糖体解析 A 正确，比较表中数据可知，C 的含量很高，C是组成有机物的必需元素，碳链是构成大分子有机物的基本骨架，说明有机物是干物质的主要成分；B 错误，这两种生物体内所含的化学元素的种类基本相同，但含量相差很大；C 错误，N、S 是组成蛋白质的元素，动物细胞中 N、S 含量比植物高，说明动物组织含蛋白质较多，当动物血钙过低时才会发生肌肉抽搐；D 错误，含有 C、H、O、N、S 五种元素的化合物最可能是蛋白质，而携带氨基酸进入核糖体的是 tRNA。答案 A题组二 水和无机盐3下列有关水的叙述中，错误的是()参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水生
24、物体内的化学反应离不开水水是细胞结构的组成成分之一人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大A BCD解析 生物体细胞内的水以两种形式存在，即自由水、结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分；自由水在细胞中以游离形式存在，可以自由流动，是细胞内的良好溶剂，运输各种营养物质和代谢废物，为生物体内的生化反应提供介质，许多生化反应必须有水的参与。不同生活环境、生活状态下的细胞含水量是不同的。细胞内自由水与结合水比例越大，其新陈代谢越旺盛，反之越弱。答案 C4下列关于无机盐的叙述，错误的是()A缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红
25、蛋白不能合成BMg2是叶绿素的成分之一，缺 Mg2影响光合作用C细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3 构成骨骼、牙齿D碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘解析 铁是血红蛋白的组成成分，缺铁则不能合成血红蛋白；Mg2是叶绿素的组成成分，缺 Mg2则不能合成叶绿素，进而影响光合作用；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在；碘是合成甲状腺激素的原料，在食物中加碘是为了预防食物中因缺碘而引起的地方性甲状腺肿。答案 C题组三 营养物质的鉴定5用斐林试剂鉴别健康人的下列四种液体，出现砖红色沉淀的是()A血清B唾液C胃液D尿液A解析 斐林试剂常用于还原糖的鉴定，其原理是Cu(OH)2 与还
26、原糖上的醛基或羰基反应生成砖红色的 Cu2O 沉淀。上述液体中只有血清中含有的葡萄糖可以提供醛基。6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(或苏丹)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(或苏丹)橘黄(或红)返回