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第2讲组成生物体的化学元素及无机化合物走进高考第一关：教材关合作梳理知识体系组成细胞的元素和化合物化学元素种类②_________________元素：占生物体总重量万分之一以上的元素：C↓________________①元素、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等_______________③元素：生物生活必需但需要量却很少的元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等作用组成④__________进而构成细胞，如蛋白质、核酸等影响生物体的生命活动，如B能促进花粉萌发和花粉管的伸长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——⑤_______性生物有⑥____________地吸收组成生物体的化学元素，生物体和无机自然界中的含量相差很大——⑦______________性化合物无机物水含量：最多，约占细胞鲜重的60～95%存在形式结合水：与细胞内其他物质相结合，含量相对⑧_____________自由水：以游离形式存在，可自由流动，含量⑨__________________功能结合水：细胞结构的重要组成（4.5%）转化转化自由水(1)良好;________________(2)生化反应的重要场所；(3)参加许多重要生化反应；(4)物质运输无机盐含量：很少，占细胞鲜重的1%～1.5%存在形式：大多数以________________形式存在于细胞中，少数以化合物形式存在功能细胞内某些重要化合物的重要组成成分，如磷酸是ATP、磷脂的成分维持生物体的生命活动，如Ca2+维持细胞的______________和_____________平衡，如Na+、K+、HCO3等有机物：糖类、脂质、蛋白质、核酸存在形式自我校对：①最基本②大量③微量④化合物⑤统一⑥选择⑦差异⑧稳定⑨变化大溶剂离子渗透压酸碱解读高考第二关：考点关考点1组成细胞的元素1.分类与地位（1）组成生物体的化学元素种类：组成生物体的化学元素常见的主要有20种，根据其在生物体内的含量可分为大量元素和微量元素。（2）存在形式与吸收方式组成生物体的各种化学元素，在生物体内主要以无机盐离子或化合态形式存在，生物体获得各种元素的方式以自由扩散和主动运输为主。2.功能（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”。3.生物界与非生物界关系的化学元素体现（1）生物界和非生物界的统一性①生物界元素都是从无机环境中获取的，如下图：②生物体内的化学元素都可以在无机环境中找到，没有一种是生物体所特有的。③组成生物体的化学元素在生物界与非生物界之间反复出现、循环流动。（2）生物界和非生物界的差异性①组成生物体的化学元素在生物体内和自然界中的含量差异很大。②生物体从自然界获取组成自身的元素是有选择的。③各种化学元素在生命体系中不是简单的堆积、组合，而是以特殊的有序的方式结合在一起才出现生命现象，这也是生物界和非生物界的根本区别。（3）统一性和差异性的图解特别提醒：（1）分类依据：①大量元素、微量元素是根据元素在生物体内的含量区分的，含量占生物体总重量万分之一以上的元素称为大量元素，含量万分之一以下的元素称为微量元素。②主要元素、基本元素是根据元素对生物体的作用区分的。（2）大量元素和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。如Cl在植物体内是微量元素，但在人体内却是大量元素。（3）组成生物体的常见的20种化学元素是指必需元素，生物体内可能含一些非必需元素。如人体可能含Pb。（4）在鲜重和干重条件下，细胞中各种元素的含量是不同的，在鲜重下O元素最多的原因是H2O在细胞中含量最多。（5）碳元素之所以成为最基本元素，不是因为在干重条件下C是细胞中含量（48.4%）最多的元素，而是因为碳原子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，而生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用。例析1(2010·河北唐山市摸底）关于构成生物体的元素的叙述中，正确的是（）①大量元素B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长②人体内血钠含量过低，会引起心肌的自动节律异常，甚至导致心律失常③落叶与正常叶相比Ca和Mg的含量基本不变④氧元素是组成生物体的主要元素之一⑤氮元素是光合作用过程中各种酶的成分，施氮肥过多时会造成农作物倒伏⑥Mg元素是叶绿素的成分，糖类运输到块茎、种子等器官中需要K+A．①②④⑤⑥B.①④⑤⑥C．④⑤⑥D．①②③④⑤⑥解析：微量元素B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长；人体内血钾含量过低，会引起心肌的自动节律异常，甚至导致心律失常；Mg在植物体内形成不稳定的化合物，叶片脱落前，能够移动，落叶中含量较少。K+能促进糖类在植物体内运输。答案：C互动探究1-1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K+Na+Mg2+Ca2+NO3H2PO4SO23Zn2+培养液浓度/mol·L-1110.251210.251其中花卉根细胞吸收最少的离子是（）A.Ca2+B.SO23C.Zn2+D.H2PO4解析：根据组成生物体的化学元素在生物体内的含量不同，分成大量元素和微量元素。大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等；微量元素包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等。由于植物体内含有大量的Ca、S、P等元素，这些元素只能靠根从培养液中吸取，而培养液能为花卉提供Ca、S、P的离子分别是Ca2+、SO23、H2PO4，因此花卉对这些离子的吸收量较大。而Zn属于微量元素，因此花卉对Zn2+的吸收量较少。答案：C互动探究1-2观察右图，下列叙述不正确的是（）A.如果该图为组成细胞的化合物，则A中含有的元素为H、OB.如果该图表示的是组成细胞的各种化学元素，则A应该是C元素C.如果该图是已经完全脱水后的细胞，则A是蛋白质D.如果该图表示的是组成细胞的各种化学元素，则其中微量元素的总量不超过3%解析：细胞鲜重含量最多的化合物是H2O由H、O两种元素组成；含量最多的元素是O；细胞干重含量最多的化合物是蛋白质；组成细胞的各种化学元素中，微量元素的总量不超过3%。答案：B考点2水——生命之源1.含量：细胞中含量最多的化合物（1）不同种类的生物体中水的含量差别较大：如水生生物＞陆生生物。（2）同一生物的不同组织器官中含水量差别很大。（3）同一器官在不同生长发育期含水量差别较大：如幼儿期＞成年期＞老年期。2.存在形式与功能（1）自由水①特点：流动性强、易蒸发、加温可析离，是可以参与物质代谢过程的水。②生理功能：良好溶剂；各种生化反应的介质；生化反应（如光合作用、呼吸作用）的原料；物质运输。（2）结合水①特点：是以氢键形式与细胞内亲水性物质（如蛋白质、淀粉等）结合的水，不蒸发，不能析离，不流动，无溶解性。②功能：细胞结构的组成成分。（3）自由水与结合水的相互转化自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化，如结合水在获得足够能量时，可转化为自由水，自由水在亲水性物质增加时，可转化为结合水。总结提升：生物体内水的含量、存在形式及比例与代谢（1）一般情况下，代谢活跃时，生物体含水量在70%以上。含水量降低，生命活动不活跃或进入休眠。（2）当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，但抗逆性减弱。例如干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分——获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。（3）当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有较强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。特别提醒：自由水和结合水的存在及其功能的验证（1（2（3例析2下列有关水的叙述中，错误的是（）①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水②生物体内的化学反应离不开水③水是细胞结构的组成成分之一④人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大⑥不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大A．①④⑤B．①④⑤⑥C．⑤⑥D．②③④⑤⑥解析：本题综合考查生物体内水分的存在形式、自由水和结合水的生理作用、不同细胞内水的存在形式的差异性等。生物体细胞内水以两种形式存在，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，许多生化代谢必须有水的参与。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：C互动探究2-1人体中水的含量约占65%，下列选项中能正确说明水对人体重要性的是（）①水同糖类、脂肪、蛋白质一样为人体提供能量②没有水人体内大部分化学反应就根本不会发生③水的比热小，有利于维持体温④体内营养物质的运输离不开水A.①②B.②③C.②④D.③④解析：水在人体内不能提供能量，故①错误；细胞内的许多化学反应必须有水参加，没有水，这些化学反应将不会发生，②正确；水的比热比较大，对体温在环境温度变化较大时仍保持相对稳定有重要作用，故③错误；水在生物体内的流动，可把营养物质运送到各个细胞，没有水，营养物质的运输难以完成，故④正确。答案：C互动探究2-2图甲中能正确反映种子含水量与呼吸作用强度之间关系的曲线是（）A.ⅠB.ⅡC.ⅢD.Ⅳ解析：考查自由水的作用。种子含水量增加，自由水含量增加，新陈代谢旺盛，呼吸作用加快。答案：A考点3无机盐的存在形式及生理作用1.存在形式主要是离子形式，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、HCO3、SO24等，少数以化合态形式存在。2.吸收的主要方式：主动运输3.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的化合物的重要组成部分，如Mg2+是叶绿素分子必需的成分；Fe2+是血红蛋白的主要成分；碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿中的重要成分；PO24是生物膜的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：如哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2+，如果某个动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐。维持生物体内的平衡：体内平衡使细胞有稳定的结构和功能，是生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。有关体内平衡的内容很复杂，情况多变。其中三个主要方面与无机盐含量的稳定有密切关系：①渗透压的平衡：Na+、Cl-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。②酸碱平衡(即pH平衡)：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质体组成物质的所有特性以及在细胞内发生的一切反应：如人血浆中的HCO3、HPO24等。③离子平衡：动物细胞内外Na+/K+／Ca2+的比例是相对稳定的。细胞膜外Na+高、K+低，细胞膜内K+高、Na+低。K+、Na+这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞可以保持正常功能的重要条件。例析3下列关于无机盐在生物体内所起作用的叙述中，错误的是（）A.合成ATP、DNA、RNA、NADPH、脂肪等物质时，都需要磷酸盐作原料B.根瘤菌的固氮酶中含有钼、铁，说明某些金属元素可以成为一些复杂蛋白质的构成元素C.观察人的口腔上皮细胞时要用浓度为0.9%的生理盐水，观察蛙的肠系膜中血液流动时使用的生理盐水浓度为0.65%，这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用D.人缺碘会患大脖子病，是因为碘是合成甲状腺激素的重要原料解析：脂肪只是由C、H、O三种元素组成，并不含有P，因此合成脂肪不需要磷酸盐做原料，本题考查各种重要生物物质的元素组成。同时考查审题技能，若将脂肪误认为磷脂则该选项就没有错误。答案：A互动探究3-1人的红细胞必须生活在含有0.9%的氯化钠溶液中，若将红细胞置于浓盐水中，红细胞则会失水皱缩，从而丧失输送氧气的