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第一单元最基本的生命系统——细胞及其分子组成第二讲组成细胞的元素及无机化合物必修一知识内容考纲要求水和无机盐的作用Ⅰ检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质实验探究知识点一：组成细胞的元素和化合物1．组成细胞的元素和化合物[判断正误](1)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。()(2)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。()××(3)组成人体细胞的主要元素是O、C、H、N、P、S。()(4)组成细胞的元素都以化合物的形式存在。()(5)占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。()√×√2．生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测[连线]1.与大量元素相比组成细胞的微量元素作用相对较弱，对吗？为什么？提示：不对。大量元素与微量元素的作用是据“含量”而不是据“功能”——微量元素虽然含量较少，但其作用是无法用其他元素取代的。组成细胞的化学元素1．种类与含量(1)上述元素分类是针对生物整体概况的，具体到某种生物时元素的归属可能不同，如氯元素(Cl)是组成人体的大量元素，但对植物而言却属于微量元素。(2)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素。生物体内所含有的元素却不一定都是必需元素。(3)占人体细胞干重最多的元素是C，占人体细胞鲜重最多的元素是氧，无论鲜重还是干重，C、H、O、N四种元素的含量最多。2．统一性与差异性(1)统一性――→体现元素种类――→表现→生物界与非生物界→生物界不同生物之间(2)差异性――→体现元素含量――→表现→生物界与非生物界→生物界不同生物之间3．元素的主要生理作用(1)维持机体正常的生命活动。如钾可保持心肌正常的兴奋性，硼可促进花粉的萌发和花粉管的伸长。(2)组成化合物，如下表：化合物元素组成糖类和脂肪C、H、O核酸、ATPC、H、O、N、P蛋白质C、H、O、N等(有的含S、Fe等元素)巧记微量元素和大量元素(1)微量元素：铁(Fe)锰(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)。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解析：答案：C2．(2013·福州模拟)细胞是由物质组成的，物质是由元素组成的。人体内的某种有机物只含C、H、O三种元素，下列对该种物质的叙述中正确的是()A．与细胞膜、核糖体的组成无关B．不能作为能源物质为人体的生命活动提供能量C．不是构成核酸的成分D．对维持体温的相对恒定可能具有重要作用解析：该物质可能是糖类或脂肪，组成细胞膜的化学成分中含有糖类，核糖体主要由蛋白质、RNA组成，RNA含有核糖；糖类和脂肪都可为人体的生命活动供能；五碳糖是核酸的组成成分；脂肪可维持体温的相对恒定。答案：D知识点二：细胞中的无机物1．细胞中水的存在形式及功能存在形式生理功能结合水细胞结构的重要组成成分自由水①细胞内的____________②参与许多____________③为细胞生存提供液体环境④运送和____________良好溶剂化学反应营养物质代谢废物2.细胞中的无机盐无机盐存在形式：大多数以形式存在功能1细胞的，如组成复杂的化合物2维持，如酸碱平衡等离子组成成分生命活动2.医院里给病人输液时所用的溶解药物的溶剂可以用蒸馏水吗？为什么？提示：不可以。用于溶解药物的溶剂应为0.9%的生理盐水或5%的葡萄糖注射液，该溶液进入体内，相当于组织细胞的等渗溶液，可维持细胞正常形态、功能，若用蒸馏水，将会导致细胞吸水、甚至涨破。1．细胞中的水(1)细胞中产生水的代谢和利用水的代谢项目产生水的代谢利用水的代谢光合作用碳反应阶段光反应阶段需氧呼吸第三阶段第二阶段蛋白质代谢脱水缩合生成多肽多肽的水解过程糖代谢二糖、多糖的合成二糖、多糖的水解脂质代谢油脂的合成油脂的水解核酸DNA复制、转录、翻译核酸的水解ATP代谢ATP的合成ATP的水解(2)水与代谢的关系①水的分布规律a．代谢旺盛的细胞或组织代谢缓慢的细胞或组织；b．幼嫩部位细胞衰老部位细胞；c．幼年个体成年个体老年个体；d．水生生物陆生生物。②含水量与代谢强度、生物抗逆性的关系自由水/结合水比值越大，代谢越强，抗逆性越弱比值越小，代谢越弱，抗逆性越强2．细胞中的无机盐(1)主要存在形式：离子。(2)主要吸收方式：主动转运。(3)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；PO3－4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。a．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。b．酸碱平衡：如人血浆中HCO－3、HPO2－4等的调节。(4)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：3．研究发现，冬小麦在秋冬受低温袭击时，呼吸速率先升高后降低；持续的冷害使根生长迟缓，吸收能力下降，但细胞内可溶性糖的含量有明显的提高。下列有关水对生命活动影响的叙述合理的是()A．冷害初期呼吸作用增强，不利于抵御寒冷B．持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，影响可溶性糖合成淀粉C．低温使细胞内结合水含量降低，自由水含量增加，以适应低温环境D．在休眠的植物体内自由水与结合水的比值降低，有利于降低植物的细胞代谢解析：冷害初期细胞呼吸增强，释放能量增多，有利于抵御寒冷；持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，使细胞呼吸减弱，氧化酶与可溶性糖合成淀粉无关；低温使细胞内自由水含量降低，结合水含量增加，以适应低温环境。答案：D4．(2013·金陵模拟)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，血红蛋白不能合成B．Mg2＋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(2012·江苏高考)下列关于细胞中化学元素的叙述，正确的是()A．细胞中一种元素的作用能被其他元素替代B．细胞中的脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素C．主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定D．细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要细胞中的元素和化合物解析：细胞中每种元素的作用各不相同；脱氧核苷酸由C、H、O、N、P五种元素组成；细胞中的微量元素虽含量极少，但其作用和大量元素同等重要。故A、B和D都不正确。主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定，C正确。答案：C几种重要元素的功能与异常症元素功能含量异常I甲状腺激素的组成成分缺乏时患地方性甲状腺肿Fe血红蛋白的组成成分缺乏时患贫血Ca降低神经系统的兴奋性血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力Mg组成叶绿素的元素之一缺乏时叶片变黄，光合作用受阻B促进花粉的萌发和花粉管的伸长油菜缺硼时，会出现“花而不实”K促进植物体内淀粉的运输；动物细胞内渗透压的维持植物缺钾时，抗逆能力减弱，易受病害侵袭(2011·上海高考)生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内Na＋参与A．调节渗透压B．组成体内化合物C．维持正常pHD．提供能量细胞中的无机物解析：液泡内的各种矿质离子能够参与调节细胞液的渗透压，盐生植物液泡中贮存大量的Na＋，增大了细胞液的渗透压，吸水能力增强。答案：A水分子进出细胞的方式是自由扩散，只跟细胞内外的浓度差有关。因此，细胞必须生活在适宜浓度的液体环境中才能正常进行各种生命活动，而“适宜浓度”的维持往往与无机盐离子有关。(2012·广东高考)分析下表，可推测注：“＋”显色，“＋＋”显色更深；“－”不显色。A．甲溶液含有淀粉B．乙溶液含有还原糖C．混合溶液不含淀粉D．混合溶液含有淀粉酶生物组织中有机物的鉴定溶液双缩脲试剂碘液斐林试剂甲＋－－乙－＋＋－甲、乙混合＋＋＋解析：本题主要考查蛋白质、淀粉和还原糖鉴定的相关知识。双缩脲试剂、碘液、斐林试剂分别用于检测蛋白质、淀粉和还原糖。根据实验结果可知：甲溶液中含有蛋白质，不含淀粉，A错误；乙溶液中含有淀粉，不含还原糖，B错误；混合溶液遇碘呈蓝色，说明混合溶液中含有淀粉，C错误；甲、乙混合后淀粉含量减少并产生了还原糖，说明甲溶液中的淀粉酶将淀粉部分水解产生了还原糖，D正确。答案：D生物组织中有机成分的鉴定糖类、脂肪和蛋白质与特定试剂会产生特定的颜色反应，因此可以利用这三类有机物的颜色反应来确定待测有机物的化学本质或检测生物组织中的有机物成分。实验现象实验结论待测物质＋碘液→蓝色待测物质含有淀粉待测物质＋斐林试剂――→水浴加热若出现砖红色沉淀待测物质含有还原糖待测物质＋苏丹Ⅲ试剂→若出现橘黄色待测物质含有脂肪待测物质＋双缩脲试剂→若出现紫色待测物质含有蛋白质生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的检测1．生物组织中有机物鉴定的原理某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。(1)淀粉――→碘液蓝色(2)还原糖――→斐林试剂水浴加热砖红色沉淀(3)脂肪――→苏丹Ⅲ染液橘黄色苏丹Ⅳ染液红色(4)蛋白质――→双缩脲试剂紫色2．方法步骤(1)还原糖的检测和观察①选材：含还原性糖量较高、白色或近于白色的植物组织。②制备组织样液：制浆→过滤(用一层纱布)→取液③呈色反应④结论：生成砖红色沉淀，说明组织样液中有还原糖。(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→橘黄色方法二：①取材：花生种子(浸泡)，将子叶削成薄片②制片a.取最理想的薄片b.滴2～3滴苏丹Ⅲ染液染色3minc.去浮色1～2滴体积分数50%的酒精溶液d.制成临时装片1滴蒸馏水，加盖玻片③观察：先在低倍镜下寻找到已着色颗粒再用高倍镜观察④结论：圆形小颗粒呈橘黄色，说明有脂肪存在(3)蛋白质的检测和观察①选材与制备：鲜肝提取液或黄豆浆滤液③结论：组织中存在蛋白质(4)淀粉的检测和观察①取材：马铃薯匀浆③结论：组织样液中含有淀粉3．实验注意事项(1)在鉴定可溶性还原糖的实验中，对试管中的溶液进行加热时，试管底部不要触及烧杯底部，另外，试管口不要朝向实验者，以免沸腾的溶液冲出试管，造成烫伤。(2)在鉴定蛋白质的实验中，若用鸡蛋清作实验材料，必须稀释，以免实验后黏住试管，不易洗刷。(3)在鉴定脂肪的实验中，若用花生种子作实验材料，必须提前浸泡3～4h，浸泡时间短了，不容易切片；浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不易成形。染色时间不宜过长。斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液。双缩脲试剂的A液是质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，B液是质量浓度为0.01g/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1mL0.1g/mLNaOH溶液1mL0.05g/mLCuSO4溶液2mL苹果汁2号1mL0.1g/mLN