细胞中的元素及无机化合物

第2讲细胞中的元素及无机化合物知识点一组成细胞的元素和化合物1．组成细胞的元素图中：①最基本元素，②基本元素，③主要元素。2．组成细胞的化合物知识点二细胞中的无机物1．细胞中水的存在形式和功能2．细胞中的无机盐1．谐音记忆元素的种类大量元素微量元素2.必记元素及化合物的六个结论(1)活细胞中，含量最多的元素是O。(2)细胞干重中，含量最多的元素是C。(3)占细胞鲜重最多的化合物是水。(4)占细胞干重最多的化合物是蛋白质。(5)细胞干重时，四种基本元素的含量关系为CONH。(6)细胞鲜重时，四种基本元素的含量关系为OCHN。3．无机盐功能的“一、一、二”4．水在细胞中的两种存在形式：自由水和结合水。组成细胞的元素种类和功能[过程体验]图1是小耳鼩细胞中物质含量的扇形图，图2是有活性的小耳鼩细胞中元素含量的柱形图。据图回答下列问题：(1)判断正误①若图1表示细胞干重时的元素含量，A、B、C与图2中a、b、c分别代表的元素是相同的。(×)②动物体内的各种元素来源于其食物，与无机自然界的组成元素没有关系。(×)③生物体内含量多的元素，生理作用重要；含量少的元素，生理作用可被其他元素所替代。(×)(2)若图1表示鲜重时细胞中化合物含量，则A是水，其含有的元素是H、O，B是蛋白质，含有的元素是C、H、O、N，由此可见，细胞中的元素具有组成细胞的化合物的生理功能。(3)组成小耳鼩细胞的各种元素在无机自然界都能找到，没有一种是其特有的元素，这一事实说明了生物界和非生物界具有统一性；但是元素含量相差很大，说明了生物界和非生物界具有差异性。[系统认知]1．判断元素与化合物的四个“明确”2．元素组成的应用(1)据特征元素推测化合物的种类：(2)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，故其代谢终产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，故其代谢产物中还含有尿素。(3)从化合物中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量多于糖类，释放的能量也多于糖类。[题点全练]1．下列有关组成生物体细胞化学元素的叙述，错误的是()A．组成生物的最基本元素是CB．H7N9病毒和桃树共有的元素是C、H、O、N、PC．占人体细胞干重百分比最多的元素是OD．Cu、Mn、Mo、B都是组成生物体的微量元素解析：选CH7N9病毒由蛋白质和RNA组成，其组成元素为C、H、O、N、P；占人体细胞干重百分比最多的元素是C。2．(2017·泰州二中检测)下列关于生物体内元素及其化合物的叙述，正确的是()A．蛋白质中的N主要存在于肽键中，核酸中的N主要存在于碱基中B．RNA与DNA分子均由四种核苷酸组成，但前者不能储存遗传信息C．花生子叶细胞中可见被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色的颗粒，表明此细胞只含脂肪D．葡萄糖、乳酸、氨基酸依次是光合作用、细胞呼吸、基因表达的产物解析：选A蛋白质中肽键的结构为—NH—CO—，核酸中存在含N碱基，A正确；RNA与DNA分子均由四种核苷酸组成，RNA为少数病毒的遗传物质，DNA为多数生物的遗传物质，B错误；花生子叶细胞中可见被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色的颗粒，表明此细胞脂肪含量较高，但不是只含脂肪，C错误；葡萄糖、乳酸、氨基酸依次是光合作用、细胞呼吸、蛋白质水解的产物，D错误。水和无机盐的存在形式和生理功能[过程体验]1．细胞中水的含量、存在形式及与代谢的关系(1)判断在不同情况下细胞含水量的高低(填“＞”或“＜”)：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：牙齿≤骨骼≤血液。(2)根据实例回答有关自由水与结合水的问题：①自由水和结合水与温度变化的关系。②根据冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图，归纳总结自由水/结合水的比值大小与代谢和抗逆性的关系。a．比值大，表示代谢旺盛，但抗逆性差。b．比值小，表示代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性强。2．根据图示回答下列问题如图是某同学设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐的构思，本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。(1)实验中的自变量、因变量分别是元素X的有无、植物的生长状况。(2)两次对照中属于实验组的依次是乙组、乙组实验后。(3)实验培养过程中，需要不断通入空气(或不断更换等量新鲜培养液)，目的是为植物根细胞提供O2，由此可见，植物根细胞对无机盐的吸收方式是主动运输。[系统认知]1．衍射法归纳细胞代谢、调节中的水细胞的代谢活动离不开水，在细胞的代谢过程中，既有水的利用，也有水的产生，概括如下：2．探究无机盐对植物生长作用的实验设计(1)无机盐吸收的主要方式：主动运输。(2)无机盐生理功能的验证：①对照组植物＋完全培养液→正常生长②实验组[题点全练]1．生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，正确的是()A．ATP转化成ADP的过程会产生水B．光合作用过程中只消耗水，有氧呼吸过程中只产生水C．植物细胞有丝分裂的末期，高尔基体内有水生成D．不同生物细胞的自由水和结合水的比值相同，它们的代谢强度也相同解析：选CATP水解生成ADP的过程会消耗水，A错误；光合作用和有氧呼吸过程中既能产生水也能消耗水，B错误；植物细胞有丝分裂的末期在高尔基体内单糖脱水缩合形成纤维素构成新的细胞壁，C正确；不同生物细胞的自由水和结合水的比值是不同的，它们的代谢强度也不相同，D错误。2．下列有关无机盐的叙述，正确的是()A．人体的血浆渗透压由无机盐维持B．细胞中的无机盐主要以化合物形式存在C．细胞进行脂肪、DNA、RNA等物质合成时都需要磷酸盐D．K是构成细胞的大量元素，对维持细胞正常功能有重要作用解析：选D人体血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质含量有关；细胞中的无机盐主要以离子形式存在；脂肪的组成元素只有C、H、O，不含P，其合成时不需要磷酸盐。种子成熟与萌发时有机物的变化[化解难点]1．种子成熟时有机物的变化种子成熟时，小分子有机物合成大分子物质，以便于储存。主要营养物质变化如下：(1)可溶性糖类→不溶性糖类(如淀粉)。(2)非蛋白质氮→蛋白质。(3)糖类→脂肪。2．种子萌发时有机物的变化种子萌发时，储存的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子物质，作为幼胚生长的营养物质：(1)淀粉――→淀粉酶麦芽糖――→麦芽糖酶葡萄糖。(2)蛋白质――→蛋白酶氨基酸。(3)脂肪――→脂肪酶甘油＋脂肪酸。[练通难点]命题点(一)种子萌发过程中无机物的有关变化1.(2017·河南中原名校一模)玉米种子发育到玉米幼苗的过程中，关于细胞内水和无机盐的叙述，正确的是()A．玉米种子在萌发过程中，主要以被动运输的方式从外界吸收水和无机盐B．玉米幼苗从土壤中吸收的水分主要用于光合作用和呼吸作用C．储存的玉米种子的细胞内，可用于细胞代谢的水主要是自由水D．适宜环境中，玉米幼苗生长较快，每个细胞内无机物的积累量越来越多解析：选C玉米种子在萌发过程中，水分和无机盐分别以自由扩散和主动运输的方式进入细胞；玉米幼苗吸收水分的90%～95%通过蒸腾作用散失；用于细胞代谢的水主要是自由水；玉米幼苗生长中，幼苗无机物积累越来越多，但每个细胞内无机物含量变化不大。命题点(二)依托实验考查种子成熟和萌发过程中有机物变化2．油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示。将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是()选项取样时间检测试剂检测结果A第10天斐林试剂不显色B第20天双缩脲试剂不显色C第30天苏丹Ⅲ染液橘黄色D第40天碘液蓝色解析：选C第10天有可溶性糖，不排除有还原糖的可能，故加入斐林试剂，水浴加热后可能出现砖红色沉淀，A错误；种子中一定有蛋白质，加入双缩脲试剂后会出现紫色反应，B错误；第30天种子中有脂肪，与苏丹Ⅲ染液发生反应，呈现橘黄色，C正确；第40天种子中无淀粉，加入碘液后不会呈现蓝色，D错误。3．大多数植物种子的储能物质以脂肪(油)为主，并储存在细胞的油体中。种子萌发时，脂肪首先水解生成脂肪酸和甘油，然后脂肪酸和甘油分别在多种酶的催化下形成葡萄糖，最后转变成蔗糖，并转运至胚轴供给胚生长和发育，如图所示。(1)大多数植物种子以贮藏脂肪为主，这是因为与糖类相比，脂肪是更好的________物质，其原因之一是相同质量的脂肪彻底氧化分解释放出的能量比糖类______。(2)为了观察植物种子中的脂肪，常用苏丹Ⅲ染液对种子切片染色，然后在________下观察，可见________的脂肪微粒。(3)油料种子萌发时，细胞中催化脂肪水解的酶是______；脂肪储能和转变为蔗糖的过程中，先后依赖于油体、乙醛酸循环体、线粒体，是细胞器之间_________________________________________________________________________________的典型例子。(4)油料种子萌发初期(真叶长出之前)，干重先增加、后减少。其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。真叶长出之后，干重________，原因是___________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)脂肪是生物体良好的储能物质。(2)观察种子中的脂肪微粒需借助显微镜。(3)催化脂肪水解的酶是脂肪酶。(4)脂肪与糖类相比，氧的含量少，所以脂肪在转变为蔗糖的过程中需要补充较多的氧元素，故油料种子在萌发初期干重会先增加。答案：(1)储能多(2)显微镜橘黄色(3)脂肪酶协调配合(分工合作)(4)早期由于大量脂肪转变为蔗糖，蔗糖的氧元素含量高于脂肪，导致干重增加；之后由于大量蔗糖用于细胞呼吸等异化作用，分解为二氧化碳和水等代谢废物，导致干重减少增加真叶通过光合作用制造有机物[课堂练真题——明考查热点]1．(2016·上海高考)诺贝尔奖得主屠呦呦在抗疟药物研发中，发现了一种药效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚，结构如图所示。下列与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是()A．纤维素B．胰岛素C．叶绿素D．甲状腺激素解析：选A据图可知蒿甲醚的组成元素为C、H、O，纤维素为多糖，组成元素为C、H、O；胰岛素属于蛋白质，组成元素为C、H、O、N等；叶绿素含有镁元素；甲状腺激素含有碘元素。2．(2015·山东高考)下列有关细胞内物质含量比值的关系，正确的是()A．细胞内结合水/自由水的比值，种子萌发时比休眠时高B．人体细胞内O2/CO2的比值，线粒体内比细胞质基质高C．神经纤维膜内K＋/Na＋的比值，动作电位时比静息电位时高D．适宜条件下光合作用过程中C5/C3的比值，停止供应CO2后比停止前高解析：选D种子萌发时，细胞代谢旺盛，结合水/自由水的比值比休眠时低。O2、CO2的运输方式均为自由扩散，细胞有氧呼吸过程吸收O2、释放CO2，因此细胞质基质内O2浓度大于线粒体内，细胞质基质内CO2浓度小于线粒体内，故线粒体内O2/CO2的比值比细胞质基质的低。静息电位时K＋外流，动作电位时Na＋内流，因此动作电位时神经纤维膜内K＋/Na＋的比值较静息电位时低。适宜条件下光合作用过程中，若停止供应CO2，则CO2的固定停止，C3的还原仍正常进行，导致C3含量减少，C5含量增加，C5/C3的比值增大。3．(2014·海南高考)下列关于植物体内水分的叙述，错误的是()A．植物体内的水分参与营养物质的运输B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物D．同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同解析：选D同种植物萌