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第2講 細胞中的元素和化合物 細胞中的無機物,,第一單元 細胞及分子組成,[考綱考頻] 1．水和無機鹽的作用 Ⅰ(3年6考) 2.實驗：檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質(3年11考),,第一單元 細胞及分子組成,一、組成細胞的元素和化合物 1．組成細胞的元素,自然界,C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg,Fe 、Mn 、Zn 、Cu 、 B 、Mo,C,C 、H 、 O 、N,化合物,蛋白質和核酸,水,蛋白質,二、生物組織中糖類、脂肪和蛋白質檢測的原理[連一連],,,,,,,,,三、細胞中的無機物 1．細胞中的水 (1)存在形式：_________和_________。 (2),自由水,結合水,化學反應,液體環(huán)境,營養(yǎng)物質和代謝廢物,離子,復雜化合物,生命活動,思考 ： 所有的色素分子都含有Mg2＋嗎？ 提示：只有葉綠素分子中含Mg2＋。,1．(2015·陜西長安一中質檢)下圖為原生質的組成成分，如果該圖表示的是原生質的各種化學元素，則A應該是什么？如果該圖為原生質的化合物，則A應該是什么？如果該圖是已經完全脫水后的原生質，則A應該是什么( ) ①碳 ②氧 ③水 ④無機鹽 ⑤葡萄糖 ⑥蛋白質 A．①③⑥ B．②④⑥ C．②③⑥ D．①④⑤,C,解析：占細胞鮮重最多的元素是氧元素，其次是碳元素； 占細胞鮮重最多的化合物是水，其次是蛋白質；占細胞干重 最多的化合物是蛋白質。,2．在下列生理狀態(tài)下，細胞內自由水與結合水比值增加的是( ) A．細胞衰老 B．作物越冬 C．種子萌發(fā) D．細胞質壁分離 解析：自由水與結合水比值增加時，細胞的代謝將加強(如處于萌發(fā)狀態(tài)的種子)。而A、B兩種 狀態(tài) 的代謝 水 平 都 將 降低，D失去的主要是自由水。,C,3．(2015·宿州、亳州一檢)下列關于無機鹽的敘述中正確的是( ) A．細胞中的無機鹽主要以化合物的形式存在 B．人體內環(huán)境的滲透壓主要來源于Na＋、Cl－ C．細胞合成ATP、核酸、核糖等物質時均需要磷酸鹽 D．貧血癥患者的病因是體內缺少Fe2＋ 解析：細胞中的無機鹽主要以離子的形式存在,A項錯誤。 核糖僅由C、H、O三種元素組成，C項錯誤。貧血癥患者的 病因有多種，如紅細胞數目低于正常人也會造成貧血，但體 內不缺乏Fe2＋，D項錯誤。人體內環(huán)境的滲透壓90%以上 來 源于Na＋、Cl－，B項正確。,B,C,解析：糖尿病患者的尿液中加入斐林試 劑后，液 體呈 現 藍色，加熱后出現磚紅色；在脂肪的鑒定實驗中，用50%的酒精洗去浮色；將斐林試劑中的CuSO4溶液稀釋五倍后，可用于唾液淀粉酶(蛋白質)的鑒定；鑒定豆?jié){中 的蛋白質時，先加NaOH 溶 液1 mL，振 蕩后加入少量的(3～4滴) CuSO4 溶液，觀察顏色變化。,考點一 以化合物的元素組成為依托，考查組成細 胞的元素的種類和功能,考點二 結合細胞代謝，考查水和無機鹽的存在形 式和生理,考點三 檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質,考點一 以化合物的元素組成為依托，考查組成細胞的元素的種類和功能 甲圖為細胞中元素的分類圖示，乙圖為生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性，請完善下圖,甲圖,基本,主要,微量,大量,S P,Fe Mn B Zn Cu,乙圖,元素,含量,1．由甲圖分析： (1)分類依據：大量元素和微量元素的分類是依據元素在生 物體內的_________，而不是______________。微量元素含量雖少，但其生理作用卻不可替代。 (2)分類范圍：大量元素和微量元素的劃分是依據生物界中生物的整體情況，具體到某一種生物可能有一定的_______。 (3)分類來源：組成生物體的常見的20多種化學元素是指_________元素，生物體內可能含一些非必需元素，如人體可能含Pb。,含量,生理作用,差別,必需,2．由乙圖分析： (1)統(tǒng)一性：組成生物體的化學元素在______________中都 可以找到，沒有一種是_______________________。 (2)差異性：盡管組成生物體的化學元素在無機環(huán)境 中都可以找到，但與無機環(huán)境中的相應元素的_________又有一 定 的 差別。 (3)細胞統(tǒng)一性和差異性的體現：不同生物體內所含的化學 元素的種類___________，但在不同生物體內同種元素的含量差別_________；同一生物體內不同組織細胞 中各元 素 的含 量____________。,無機環(huán)境,生物體所特有的,含量,基本相同,較大,也不相同,深度思考,2．下表是幾種細胞中6種大量元素的百分比含量,(1)人的活細胞中含量最高的元素是哪種？為什么？ _________________________ (2)由表中數據可以看出，在玉米細胞(干重)中所占比例明顯高于人細胞(干重)中的元素是氧，發(fā)生這種差異的一個主要原因是組成玉米細胞的化合物中哪種成分較多？ ____________________________,提示：1.C、H、O、N、P。 2．(1)O?；罴毎泻琀2O較多。 (2)糖類。,1．(2015·山東濟寧模擬)下圖1是細胞中3種化合物含量的扇形圖，圖2是有活性的細胞中元素含量的柱形圖，下列說法不正確的是( ) A．若圖1表示正常細胞，則甲、乙化合物共有的元素中含量最多的是a B．若圖1表示細胞完全脫水后化合物含量的扇形圖，則甲化合物中含量最多的元素為圖2中的b,.,C,C．圖2中含量最多的元素是a，這與細胞中含量最多的化合物無關 D．若圖1表示正常細胞，則乙化合物具有多樣性，其必含的元素為C、H、O、N 解析：正常細胞中含量最多的是水，其 次是蛋白質。有活性的細胞中元素含量最多的是氧，其次是碳,再者是氫.因此甲、乙分別為H2O和蛋白質，a、b、c分別為氧、碳、氫. H2O和蛋白質共有元素為H、O，而O在活細胞中含量最多;細胞脫水后含量最多的是蛋白質，因此在脫水的細胞中甲 為 蛋白質，蛋白質是以碳元素為骨架建立的大分子物質,其中 碳含量最多；細胞中含量最多的元素是氧,這與細胞中水的含量有關;蛋白質具有多樣性，其必含的元素為C、H、O、N。,B,歸納提煉 判斷元素和化合物時需要明確四點 (1)判斷元素的含量時，要明確是鮮重還是干重。如判斷細胞中含量最多的元素時，鮮重時氧元素最多、干重時碳元素最多。 (2)判斷元素的差異時，要明確是種類還是含量。因為組成不同細胞的化學元素，在種類上差別不大，但在含量上相差很大。,(3)判斷化合物元素組成時，要明確每種化合物的化學本質。糖類：C、H、O。脂質：主要為C、H、O，有的還含N和 P。蛋白質：基本元素為C、H、O、N，有的還含S、Fe。核酸：C、H、O、N、P。 (4)判斷微量元素時，要明確含量和是否是生物體所必需。微量元素含量很少并且是生物體所必需。含量少但不是生物體所必需的不是微量元素，如人體內可能含有的汞或鎘。,考點二 結合細胞代謝，考查水和無機鹽的存在形式和生理功能 1．結合下圖探究以下問題,(1)探究自由水/結合水的比值與新陳代謝、生物抗逆性的關系 比值越大，生物新陳代謝__________，但其抗逆性______;反之，生物新陳代謝_________，但抗逆性_________。 (2)探究自由水和結合水的轉化 自由水和結合水在一定條件下存在著動態(tài)轉化，自由水 和 結合水的轉化受____________和_________的影響，細胞內代謝越旺盛，_________含量相對越多。,越旺盛,下降,緩慢,增強,代謝強度,溫度,自由水,(3)水在生產中的應用 ①種子貯存前，先要晾曬，目的是減少_________的含量，降低種子的代謝速率，以延長種子的壽命。 ②越冬作物減少灌溉，可提高作物對______________。 (4)氣溫過低，植物對無機鹽的吸收量_________。,自由水,低溫的抗性,減少,2．無機鹽生理功能的驗證方法 (1)對照組 植物＋完全培養(yǎng)液―→正常生長 (2)實驗組,加入X鹽,深度思考 1.脂質和蛋白質等都是細胞的結構物質，水也是細胞的結構物質嗎？ _________________________ 2.生命活動離不開水，下圖中進行①②⑤的場所分別是什么? ___________________________,3.上述無機鹽生理功能驗證方法實驗組用缺素培養(yǎng)液， 對照組能用蒸餾水做對照嗎？實驗組加入X鹽 的 目的 是 二 次 對照，屬于哪種對照類型？ ________________________ 4.實驗中應保證實驗材料哪些方面的統(tǒng)一性？(舉例) ________________________,提示：1.是。如結合水。 2．線粒體內膜、核糖體、類囊體薄膜。 3．不能，對照組用全素培養(yǎng)液。前后對照。 4．如材料的種類、生長狀況一致等。,3. (原創(chuàng)) 2014年入夏以來我國的河南、遼寧、 山東等省區(qū)出現特大旱情，尤其是在河南， 大面積的農作物面臨絕產、許多地方的牲 畜飲水困難。由此可以看出生物體的生命 活動離不開水。下列關于水的敘述，錯誤的是( ) A．在最基本生命系統(tǒng)中，結合水越多，抗旱性越強 B．細胞發(fā)生癌變，其自由水含量較正常細胞的低 C．有氧呼吸時，H2O中的氧原子可以轉移至二氧化碳中 D．細胞中產生水的細胞結構有線粒體、葉綠體、核糖體和細胞核等,B,解析：細胞是最基本的生命系統(tǒng)，結合水比例越大，抗旱 性越強，A項正確；癌細胞能無限增殖，細胞內代謝 比正 常 細胞旺盛，因此自由水含量較正常細胞高，B項錯誤；有 氧 呼吸第二階段反應物H2O中的氧原子可以轉移至二氧化 碳中,C項正確；有氧呼吸第三階段產生水，光合作用過程產 生水,氨基酸的脫水縮合也會產生水，脫氧核苷酸脫水縮合形成DNA也會產生水，D項正確。,4．(2015·山東濰坊模擬)下列關于無機鹽的敘述， 錯 誤 的 是( ) A．鐵是合成血紅蛋白不可缺少的成分 B．所有蛋白質中都含有硫元素 C．植物缺鎂會影響光合作用 D．食鹽中加碘可預防地方性甲狀腺腫 解析：并非所有蛋白質都含有S元素。,B,歸納提煉 (1)細胞代謝產生水的結構和過程,暗反應合成有機物,有氧呼吸的第三階段,氨基酸的脫水縮合,合成纖維素,DNA復制、轉錄,合成糖原,ADP生成ATP,考點三 檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質,磚紅色沉淀,紅色,紫色,2．實驗步驟 (1)還原糖的檢測： 選材：含糖量較高、_________________的植物組織 制備組織樣液：制漿→一層紗布過濾→取濾液 顏色反應： 結論：組織樣液中含有_________,白色或近于白色,剛配制的斐林試劑,磚紅色沉淀,還原糖,(2)脂肪的檢測： 方法一：花生種子勻漿＋3滴蘇丹Ⅲ染液→_________ 方法二： 取材：花生種子(浸泡，去掉種皮)，將子葉切成薄片 ↓,觀察：先在_______________下尋找已著色顆粒，再用______________觀察 ↓ 結論：圓形小顆粒呈_________，證明有脂肪存在,橘黃色,蘇丹Ⅲ染液,酒精溶液,蒸餾水,低倍顯微鏡,高倍顯微鏡,橘黃色,,(3)蛋白質的檢測： 選材與制備：蛋清稀釋液或豆?jié){濾液 ↓ ↓ 結論：組織樣液中存在_________,4,紫色,蛋白質,深度思考 1．在檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質的實驗中，對于選材有什么要求？ __________________________ 2．蔗糖溶液中加入斐林試劑后呈現什么顏色？ ___________________________,3．檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質的實驗中，哪些實驗需要加熱？哪些實驗需要用顯微鏡觀察？ ______________________________ 4．斐林試劑與雙縮脲試劑成分相同，但在使用時，斐林試劑甲液與乙液必須混合使用，而雙縮脲試劑則先滴加A液 ， 再滴加B液，請分析原因。 _______________________________,提示：1.主要有兩個方面的要求： (1)含量較高，如檢測還原糖時宜選用蘋果，蘋果含大量還原糖，不能選擇甘蔗、甜菜等，因為這兩種實驗材料中含蔗糖較高，蔗糖不具有還原性。 (2)顏色為白色或淺色。白色或淺色的材料可以避免材 料 本身的顏色遮蓋反應結果，如檢測還原糖時一般不選擇西瓜,檢測蛋白質時一般不選擇血紅蛋白等。 2．蔗糖屬于非還原糖，不與斐林試劑發(fā)生反應。觀察 到 的現象不是無色，而是淺藍色Cu(OH)2的顏色。,3．只有檢測還原糖的實驗需要加熱，且實驗中需要用溫水浴加熱，不能用酒精燈直接加熱。只有檢測脂肪的實驗需 要 用顯微鏡觀察。 4．兩個實驗的反應原理不同，所以使用方法不同。(1)檢 測還原糖：反應原理是Cu(OH)2與還原 糖反 應生成 磚 紅 色 的Cu2O沉淀，所以先將甲液和乙液混合生成Cu(OH)2后再 與還原糖反應。 (2)檢測蛋白質：反應原理是肽鍵在堿性環(huán)境中與Cu2＋反應產生紫色絡合物，所以先滴加A液的目的是制造堿性環(huán)境。,5.某生物興趣小組在野外發(fā)現一種組織顏色 為白色的不知名野果，該小組把這些野果帶 回實驗室欲鑒定其中是否含有還原糖、脂肪 和蛋白質，下列敘述正確的是( ) A．對該野果進行脂肪的鑒定實驗不一定使用顯微鏡 B．若對該野果的組織樣液中加入斐林試劑并水浴加熱出現較深的磚紅色，說明該野果中含有大量的葡萄糖 C．進行蛋白質的鑒定時可用斐林試劑的甲液和乙液代替雙縮脲試劑A液和B液，因為它們的成分相同 D．進行還原糖鑒定實驗結束時將剩余的斐林試劑裝入棕色瓶，以便長期保存?zhèn)溆?A,解析：脂肪的鑒定可以用含脂肪的組織樣液加入蘇丹Ⅲ直 接觀察，不需要使用顯微鏡，A項正確；向該野果的 組織樣 液中加入斐林試劑并水浴加熱出現較深的磚紅色，說明 該野 果中含有大量的還原糖，而不能確定是葡萄糖，B項 錯 誤； 雙縮脲試劑和斐林試劑的成分相同，但成分的濃度 不同 ，C 項錯誤；斐林試劑使 用時 是將NaOH和CuSO4混 合 后 立 即 使用，不能長期放置，D項錯誤。,6．下列四項是對有關混合液在適宜條件下發(fā)生反應后現象的描述，其中正確的是( ),B,解析：淀粉酶將淀粉水解，因此混合液遇碘液后不變藍色,A項錯誤；由于蛋白酶的化學本質為蛋白質，因此混合液 可 與雙縮脲試劑反應呈現紫色，B項正確；淀 粉酶 不 能 分 解 蔗糖，因此混合液遇斐林試劑后無顏色反應，C項錯誤； 脂 肪酶將脂肪分解，因此混合液遇蘇丹Ⅳ染液后無顏色 反應 ，D項錯誤。,歸納提煉 (1)斐林試劑與雙縮脲試劑的“四個不同” ①濃度不同：二者成分中CuSO4的濃度不同。 ②使用方法不同：斐林試劑是甲、乙液等量混合后使用， 雙縮脲試劑是先加A液后加B液。 ③使用條件不同：斐林試劑需水浴加熱，而雙縮脲試劑不 需要加熱。 ④實驗現象不同：斐林試劑檢測還原糖，產生磚紅色沉淀 ;雙縮脲試劑檢測蛋白質，產生紫色物質。,(2)三類有機物檢測在操作步驟上的差異 ①唯一需要加熱——還原糖檢測，且必須水浴加熱，不 能 用酒精燈直接加熱。若不加熱，則無磚紅色沉淀出現。 ②可能需要顯微鏡——脂肪檢測。 ③混合后加入——斐林試劑；分別加入——雙縮脲試劑(先加A液，后加B液，且B液不能過量)。,易錯點1 認為生物體內大量元素的重要性大于微量元素 [點撥] 無論是大量元素還是微量元素，都是生物體必需的元素。微量元素雖含量少，但其生理作用卻不可替代，如Zn是DNA聚合酶和RNA聚合酶的輔酶成分，缺Zn將導致DNA復制和RNA合成不能正常進行。,易錯點2 認為生物體內的各種元素的種類和含量都相同 [點撥] (1)組成不同生物的化學元素種類基本相同，但各種元素的含量相差較大，如人與玉米、人與大腸桿菌。 (2)同一生物體內的不同細胞元素的含量也不相同。人體甲狀腺細胞內含I較多，紅細胞內則含Fe較多。,易錯點3 認為細胞內含量最多的元素是碳 [點撥] 細胞內含量最多的元素是氧而不是碳(組成細胞干重最多的元素是碳)。 易錯點4 認為自由水比結合水作用大 [點撥] 自由水、結合水的作用都非常大，兩種水在不同時期的作用各有側重。,1．判斷下列有關組成細胞的元素和化合物的敘述 (1)(2013·重慶卷T1A)在人體活細胞中氫原子的數目最多。 ( ) (2)(2012·江蘇卷T1A)細胞中一種元素的作用能被其他元素替代。( ),√,×,2．判斷下列有關生物組織中糖類、脂肪和蛋白質的敘述 (1)(2014·山東卷T4A)鑒定待測樣液中的蛋白質時，先加 NaOH溶液，振蕩后加入CuSO4溶液。( ) (2)(2013·重慶卷T3A)馬鈴薯塊莖搗碎后的提取液可檢測出 蛋白質。( ) (3)(2012·安徽卷T1D)以新鮮洋蔥鱗片葉內表皮為材料，經蘇丹Ⅲ染色，可觀察到橘黃色顆粒狀的蛋白質。( ) (4)(2012·上海卷T3C改編)食物中脂肪用蘇丹Ⅲ染液染色后,呈橘黃色。( ),√,√,×,√,3．判斷下列有關水和無機鹽的敘述 (1)(2014·海南卷T5D)同種植物萌發(fā)種子的含水量和休 眠種 子的相同。( ) (2)(2013·新課標卷ⅡT2A)葉綠素a和葉綠素b都含有鎂元素。( ) (3)(2013·海南卷T1B)血紅蛋白含有鐵元素。( ) (4)(2011·上海卷T13A)生長在含鹽量高、干旱土壤中的鹽生植物，通過液泡中貯存大量的Na＋而促進細胞吸收水分， 說 明Na＋參與調節(jié)滲透壓。( ),×,√,√,√,