细胞中的元素和化合物知识点梳理

第二章组成细胞的元素和化合物第一节细胞中的元素和化合物知识梳理：【2013考纲】1.蛋白质、核酸的结构和功能Ⅱ2．糖类、脂质的种类和作用Ⅱ3．水和无机盐的作用Ⅰ【知识网络】考点一：组成细胞的元素和化合物1．细胞中的元素分类2．元素与化合物的含量(1)在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：OCHN；占干重百分比：CONH。(2)在组成细胞的化合物，占鲜重百分比：水蛋白质脂质糖类，但在干重百分比中，蛋白质最多。(3)水是细胞中物质含量最多的化合物，氧元素是水的主要组成成分，因此，组成生物体的元素中，O元素含量最多。3．生物界与非生物界的统一性和差异性：4．元素的生理功能(1)维持机体正常的生命活动：如K＋可保持心肌正常兴奋性，微量元素B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长等。(2)组成细胞的化合物：种类元素组成构成单体多糖仅含C、H、O葡萄糖等单糖脂质脂肪和固醇：C、H、O；磷脂：C、H、O、(N)、P甘油、脂肪酸(脂肪的单体)蛋白质C、H、O、N等氨基酸核酸C、H、O、N、PDNA：脱氧核苷酸专题一细胞的分子组成学案1细胞的分子组成网络构建[关键处填充]遗传信息差异性结合水应物大量微量主要的能源物质脂肪生物膜固醇主要承担者DNARNA反巧记微量元素和大量元素：(1)微量元素：铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。(2)大量元素：洋人探亲，丹留人盖美家，即C(探)、O(洋)、H(亲)、N(丹)、S(留)、P(人)、Ca(盖)、Mg(美)、K(家)。RNA：核糖核苷酸1．元素组成分析及应用(1)据特征元素推测化合物的种类：(2)利用同位素示踪法通过标记特殊物质中的标志性元素，研究该物质在生物体内的合成运输等生理作用。(3)从化合物的元素组成分析代谢产物：糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，其代谢产物中还含有尿素。(4)从化合物的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少：脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪彻底氧化分解时所消耗的O2比糖类多，释放的能量也多于糖类。2．生物界统一性的表现(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：①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；②所有生物共用一套遗传密码子；③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：生物体都是以ATP作为能量“通货”的。1．误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。2．误以为细胞内含量最多的元素是碳细胞内含量最多的元素是氧而不是碳，组成细胞干重最多的元素是碳。考点二：细胞中的无机物1．细胞中的水(1)影响细胞含水量的因素：①生物种类：水生生物含水量＞陆生生物含水量。②生长发育阶段：幼儿＞成年；幼嫩部分＞成熟部分。③组织器官种类与代谢程度：如牙齿＜骨骼＜血液。(2)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系：自由水/结合水比值高⇒代谢旺盛，但抗逆性差比值低⇒代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强[特别提醒]：细胞内水分变化①环境恶化——自由水↓，结合水↑。②细胞衰老——自由水↓，结合水↑。③生命活动增强——自由水↑，结合水↓2．细胞中无机盐的生理功能：(1)复杂化合物的组成成分Mg2＋—叶绿素Fe2＋—血红蛋白PO3－4—ATP、核酸(2)维持正常的生命活动。(3)维持酸碱平衡和渗透压平衡。1．生物体内水的代谢图解(3)自由水、结合水的关系及功能：2．自由水和结合水的存在及其功能的验证(1)鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻―→自由水散失，代谢减弱。(2)干种子用水浸泡后仍能萌发―→失去自由水的种子仍保持其生理活性。(3)干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠―→失去结合水。种子浸泡后不萌发―→失去结合水的细胞丧失生理活性。[特别提醒]分析细胞内水时应注意以下几点①环境条件是否恶化。②细胞的年龄变化。③生命活动强度(或状态)的变化。3．生物体内无机盐生理功能的实验验证(1)对照组：植物＋完全培养液―→正常生长(2)实验组：实验：检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质1．实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。2．实验流程(1)还原糖的检测和观察：(3)蛋白质的检测：[特别提醒]①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等。②实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。(2)脂肪的检测和观察：方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液―→橘黄色。方法二：(2)斐林试剂和双缩脲试剂的比较：斐林试剂双缩脲试剂试剂浓度甲液：质量浓度为/mL的NaOH溶液；乙液：质量浓度为/mL的CuSO4溶液A液：质量浓度为/mL的NaOH溶液；B液：质量浓度为/mL的CuSO4溶液使用方法甲液、乙液混合均匀后，再加入样液先加A液造成碱性环境，再滴加B液使用条件加热(水浴50～65℃)不加热，摇匀即可实验现象浅蓝色→棕色→砖红色紫色统一性：元素种类大体相同1、生物界与非生物界差异性：元素含量有差异2、组成细胞的元素质量分数最大的元素：O（鲜重下含量元素含量最高的四种元素：基本元素：C、H、O、N（90%）（20种）大量元素：C、H、O、N、P、S（97%）K、Ca、Mg等物质基础微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等（口诀：新木桶碰铁门）最基本元素：C，占细胞干重的48.8%，生物大分子以碳链为骨架说明生物界与非生物界的统一性和差异性。化合物无机化合物水：主要组成成分，一切生命活动都离不开水。（含量最高的化合物）无机盐：对维持生物体的生命活动有重要作用有机化合物蛋白质：生命活动（或性状）的主要承担者（体现者）（干重中含量最高的化合物）核酸：携带遗传信息糖类：主要的能源物质脂质：主要的储能物质、组成细胞的化学元素大多以化合物的形式存在。如水、蛋白质、糖类、脂质和核酸，以及部分的无机盐。多数无机盐则以离子形式存在于细胞中。2、化合物中，有机物主要包括四种，即糖类、脂质、蛋白质和核酸。除此以外，细胞中还有其它化合物，如我们熟悉的糖类分解的中间产物丙酮酸以及不完全分解产物酒精、乳酸，此外，还有维生素基本上也不属于上述四类物质。因此，我们不应看到有机物，就想把它往某一类化合物中归类。【3．疑难点拨】：(1)实验材料的选择：①可溶性还原糖的鉴定实验中，最理想的实验材料是还原糖含量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅，易于观察。②脂肪的鉴定实验中，实验材料最好选择花生种子。新鲜的花生种子，可不必浸泡，干种子浸泡3～4h最适宜切片(浸泡时间短，不容易切片；浸泡时间过长，组织太软，切下的薄片不易成形)。③蛋白质的鉴定实验，最好选用富含蛋白质的生物组织。植物材料常用大豆，且浸泡1～2d，适于研磨，动物材料常用鸡蛋蛋清。3、不同化合物在细胞中的含量不同，其中水是含量最多的化合物，约占细胞鲜重的85%--90%，蛋白质约占细胞鲜重的7%--10%。若分析细胞干重，蛋白质则占50%左右，因此，蛋白质是除水外，含量最多的化合物，是占细胞干重比例最大的化合物，是细胞中含量最多的有机物。重比例最大的化合物，是细胞中含量最多的有一、组成细胞的化学元素1、常见元素的生理作用2、研究化合物中元素转移方向的方法：同位素标记法(1)用3H标记亮氨酸探究分泌蛋白的形成过程与途径3H出现的次序为：核糖体→内质网高尔基体细胞膜(2)用14CO2追踪光合作用暗反应过程(3)分别用H218O与C18O2做原料，探知光合作用过程中释放出的氧全部来自水而不来自CO2。(4)分别用32P与35S标记噬菌体DNA与蛋白质，探知噬菌体的遗传物质是DNA而不是蛋白质。(5)用15N标记模板DNA，探知DNA复制为半保留复制。(6)用具放射性或荧光分子标记的DNA做探针，进行基因诊断或用于饮用水中病毒检测。(7)用14C标记生长素探知生长素的极性运输。4检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质1、还原糖、脂肪、蛋白质的检测原理物质还原糖脂肪蛋白质特点反应染色反应试剂斐林试剂苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液双缩脲试剂原理还原糖中的醛基和新制的氢氧化铜反应，生成氧化亚铜沉淀脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色或苏丹Ⅳ染液染成红色在碱性环境下，蛋白质和铜离子形成络合物2、实验材料的选取实验材料的选取是实验成败的关键。物质鉴定检测类实验的关键有两个，一是所取的实验材料中有丰富的待测物质，二是实验材料不能带有较深的颜色，以免影响检测后结果的观察。3、斐林试剂和双缩脲试剂的区别（1）配方中CuSO4的浓度不同，斐林试剂中CuSO4的浓度为0.05g/mL，双缩脲试剂中CuSO4的浓度为0.01g/mL。（2）使用过程中CuSO4的用量不同。在检测还原糖时，CuSO4用量和NaOH等量，而在检测蛋白质时，NaOH的用量约1mL，CuSO4的用量为4滴。元素参与构成的相关化合物或作用P参与构成体内重要的化合物如ATP、ADP、磷脂、核酸等CaCa2+与肌肉的收缩有关，碳酸钙是骨骼和牙齿的组成成分。K动物细胞内浓度高，维持细胞内液的渗透压，也与神经的兴奋传导有关（K+外流造成动作电位）。Na动物细胞外液浓度高，参与维持细胞外液的渗透压、调节酸碱平衡，也与神经的兴奋传导有关（Na+内流形成静息电位）。FeFe2+参与构成血红蛋白，与氧气的输送有关。Mg参与构成叶绿素（3）使用方法不同。检测还原糖时，先将NaOH和CuSO4等体积混合，再加入到组织样液中，在检测蛋白质时，先向组织样液中加入NaOH，混合均匀后，再加入CuSO4。（1）还原糖的检测和观察常用材料：苹果和梨试剂：斐林试剂（甲液：0.1g/ml的NaOH乙液：0.05g/ml的CuSO4）注意事项：①还原糖有葡萄糖，果糖，麦芽糖②甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中，现配现用③必须用水浴加热颜色变化：浅蓝色棕色砖红色1、细胞中糖类的分布及作用分类植物细胞动物细胞单糖葡萄糖、核糖、脱氧核糖果糖半乳糖二糖麦芽糖、蔗糖乳糖多糖淀粉、纤维素糖原2、细胞中糖类的作用（1）能源物质。糖类是主要的能源物质，由于葡萄糖结构简单，分布广泛，因此葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，而淀粉和糖原可分解为葡萄糖，因此它们分别是植物动物细胞的储能物质。（2）结构物质。核糖和脱氧核糖分别组成核糖核苷酸和脱氧核苷酸，进一步可形成大分子的RNA和DNA。此外，由几个葡萄糖形成的小分子多糖可以和蛋白质结合组成糖蛋白，结合在细胞膜上，可参与细胞识别和信息传递。纤维素是植物细胞壁的主要成分（注意：必须准确说出是植物细胞壁，在为真菌和原核细胞的细胞壁成分和植物细胞壁不同）。4、脂肪的检测（1）检测生物组织样液中的脂肪，不需要使用显微镜，将苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液加入到组织样液中即可观察。（2）检测细胞中的脂肪，则需要使用显微镜。（2）脂肪的鉴定常用材料：花生子叶或向日葵种子试剂：苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液注意事项：①切片要薄，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊。②酒精的作用是：洗去浮色③需使用显微镜观察④使用不同的染色剂染色时间不同颜色变化：橘黄色或红色1、脂肪（1）脂肪的最主要作用是储能。“脂肪是细胞内良好的储能物质”。说“良好”，是指储能效果好，相同质量的脂肪分解，产生的能量是糖类分解产生能量的约2.3倍。（2）脂肪分解时，需要消耗大量的氧气。（3）脂肪分解时，可以产生大量的水。（4）动物体内的脂肪，还具有保温、缓冲和减压的作用。2、磷脂（1）磷脂的作用：是构成细胞膜的重要成分，是构成细胞器膜的重要成分，因此可以简单地说：磷脂是构成生物膜的重要成分。（2）磷脂的分布由于磷脂是组成生物膜和重要成分，因此生物膜丰富的组织，磷脂的含量也相对较多，如动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子ⅠⅡⅢC2H5OHCO2O