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第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 第5节 细胞中的无机物,【知识梳理】 一、组成细胞的元素和化合物 1.组成细胞的元素： (1)存在形式：大多数以_的形式存在。 (2)分类。 从含量上分： 大量元素：_等。 微量元素：_等。,化合物,C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo,从作用上分： 最基本元素：_。 基本元素：_。,C,C、H、O、N,2.组成细胞的化合物： (1)种类 (2)含量,无机化合物：_ 有机化合物：_、蛋白质和核酸等,含量最多或细胞鲜重最多的化合物：_ 含量最多的有机物：_ 占细胞干重最多的化合物：_,水和无机盐,糖类、脂质,水,蛋白质,蛋白质,二、细胞中的无机物 1.水： 写出A、B、C、D所反映的以上两种水的功能： A.组成_。 B.提供细胞生活的_环境。 C.作为_，参与反应。 D.有利于_。,细胞结构,液体,反应物,物质运输,2.无机盐： (1)含量：占细胞鲜重的1%1.5%。 (2)在细胞中的存在形式：大多数以_的形式存在。 (3)生理作用。 是某些复杂化合物的组成成分，如Mg2+参与_合成；Fe2+ 参与_合成。 维持细胞和生物体的_。 维持细胞的_。,离子,叶绿素,血红蛋白,生命活动,酸碱平衡,【小题快练】 1.考题诊断： (1)(2014四川高考T2A)在最基本生命系统中，H2O有自由水和结合 水两种存在形式。 ( ) 【分析】最基本生命系统是细胞，水在细胞中有自由水和结合水两 种存在形式。,(2)(2013江苏高考T16A)贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状 态。 ( ) 【分析】贮藏中的种子主要含有结合水，即贮藏中的种子自由水含 量减少，以保持休眠状态。 (3)(2013重庆高考T1A)在人体活细胞中氢原子的数目最多。( ) 【分析】活细胞中含量最多的化合物是水，水中含有氢原子，除此 之外细胞中的有机物等也含有氢原子，所以氢原子数目最多。,(4)(2012江苏高考T1D)细胞中的微量元素因含量极少而不如大量 元素重要。 ( ) 【分析】微量元素是生物体的必需元素，在细胞内的作用不可替代。,2.易错诊断： (1)细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成骨骼、 牙齿。 ( ) 【分析】细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在。 (2)Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素。 ( ) 【分析】Ca和Mg是组成细胞的大量元素。,(3)心肌呈固态是因为其细胞中的水以结合水的形式存在，血液呈液 态是因为其水以自由水的形式存在。 ( ) 【分析】心肌和血液中都含自由水和结合水，且都是自由水含量高， 但由于自由水与结合水所占的比例不同而呈现不同的状态。,3.教材研习： (1)(必修1 P19拓展题T1改编)组成生物体的元素追根溯源来自无机环境，下列有关说法正确的是( ) A.生物体内的元素比例和无机环境中相同 B.说明生物界和非生物界具有统一性 C.生物界中含量最多的三种元素是O、C、H，因此非生物界中含量最多的三种元素也是O、C、H D.生物体内的元素种类和无机环境中相同,【解析】选B。生物界和非生物界既具有统一性，也具有差异性。生物体内的化学元素来自无机环境，但生物体内的元素种类和比例与无机环境不同。生物体内含量最多的三种元素是O、C、H，非生物界中含量最多的三种元素不是O、C、H。,(2)(必修1 P35思考与讨论改编)下列有关植物缺乏镁元素的说法错误的是( ) A.不能合成叶绿素，说明无机盐有调节细胞和生物体生命活动的作用 B.植物叶片变成黄色 C.能合成部分叶绿体色素 D.光合作用强度将会有一定程度的降低,【解析】选A。叶绿素含镁，说明无机盐是复杂化合物的组成成分。缺镁时叶绿素含量会降低，影响光能吸收，使光合作用强度降低，同时叶片中类胡萝卜素含量相对增多，故叶片变成黄色。,4.关于如图所示的饼状图代表的含义叙述错误的是( ) A.若该图表示的是细胞中各化学元素的含量，则A应该为碳元素 B.若该图为组成活细胞的化合物，则A中含有的元素为H、O C.若该图是已经完全脱水后的细胞的化合物组成情况，则A是蛋白质 D.若该图表示的是细胞周期，则A时期发生染色体的复制,【解析】选A。若该图表示的是细胞中各化学元素的含量，则干重时A为碳元素，鲜重时A为氧元素。,5.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.细胞中的无机盐少数以离子的形式存在 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、蛋白质的含量有关，A错误；细胞中的无机盐主要以离子的形式存在，B错误；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，C错误。,6.下列符合自由水生理功能的是( ) A.作为溶剂，可以使无机盐成为离子状态 B.细胞能量的主要来源 C.与细胞内其他的物质结合 D.细胞结构的组成成分 【解析】选A。自由水作为良好的溶剂，许多物质都溶解在其中；无机盐以离子状态溶解在水中才能被细胞利用；细胞能量的主要来源是糖类，细胞内与其他物质结合的水是结合水。,7.人患急性胃肠炎时往往会有抽搐的症状，原因是( ) A.失水过多 B.炎症造成人体吸收糖类减少 C.炎症造成人体吸收Ca2+减少 D.炎症造成人体吸收氨基酸减少 【解析】选C。本题考查无机盐的功能，人体缺少Ca2+时会发生抽搐现象。,【速记卡片】 1.元素的种类和含量： (1)不同生物体内化学元素的种类基本相同。 (2)相同元素在不同生物体内的含量差别较大。 2.元素的含量之最： (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.化合物含量之最： (1)占细胞鲜重最多的化合物是水。 (2)占细胞干重最多的化合物是蛋白质。 4.不同状态的细胞中4种基本元素的含量： (1)细胞鲜重时元素含量OCHN。 (2)细胞干重时元素含量CONH。,5.3种有机化合物含量在细胞中的比例： 蛋白质脂质糖类。 6.水在细胞中的两种存在形式：自由水和结合水。 7.无机盐在生物体内的存在形式：多数以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在。,考点一 细胞中的元素和化合物 1.细胞中元素的种类： (1)分类图示：,(2)分析。 分类依据：大量元素和微量元素的分类是依据元素在生物体内的含量，而不是生理作用。微量元素含量虽少，但其生理作用却不可替代。 分类来源：组成生物体的常见的20多种化学元素是指必需元素。,2.生物界与非生物界的统一性和差异性：,(1)统一性：组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到，没有一种是生物体所特有的。 (2)差异性：尽管组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到，但与无机环境中的相应元素的含量又有一定的差别。 (3)细胞统一性和差异性的体现。 统一性：不同生物体内所含的化学元素的种类基本相同。 差异性：不同生物体内同种元素的含量差别较大，同一生物体内不同组织细胞中各元素的含量也不相同。,【提分技法】从元素来判断化合物的种类、代谢产物及放能多少 (1)根据特征元素来推断化合物：,(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。 (3)从化合物的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少。 脂肪的含氢量高于糖类，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。,【考题回访】 1.(2013海南高考)关于生物体内有机化合物所含元素的叙述，错误的是( ) A.叶绿素含有镁元素 B.血红蛋白含有铁元素 C.脱氧核糖含有磷元素 D.胰岛素含有碳元素 【解题指南】解答本题时需关注以下两点： (1)糖类的元素组成只有C、H、O。 (2)蛋白质的元素组成有C、H、O、N，有的还有Fe、Mg、S等。,【解析】选C。本题考查有机化合物的组成元素。A项，叶绿素的组成元素含有镁，故正确。B项，血红蛋白含有Fe2+，故正确。C项，脱氧核糖属于五碳糖，所含元素只有C、H、O，故错误。D项，胰岛素的本质为蛋白质，含有碳，故正确。,2.(2015长春模拟)自然界中已发现的元素有100多种，而组成生物体的常见元素只有20多种。下列有关组成生物体化学元素的叙述正确的是( ) A.微量元素在生物体内含量很少，所以人体不存在微量元素缺乏症 B.每种大量元素在不同的生物体内的含量都是相同的 C.组成生物体的化学元素根据其含量的不同分为大量元素和微量元素两大类 D.组成生物体的大量元素中，碳是最基本的元素，在细胞鲜重中含量总是最多的,【解析】选C。微量元素也是生物体的必需元素，缺乏也会导致相应的病症；各元素在不同的生物体内的含量不一定相同；细胞鲜重中含量最多的元素是氧。,3.(2015玉林模拟)如图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量。依次为( ) A.水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C B.蛋白质、水、脂质、糖类；O、C、N、H C.水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N D.蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N,【解析】选D。细胞鲜重含量最多的化合物是水，占85%90%，其次为蛋白质，占7%10%，脂质占1%2%，糖类和核酸占1%1.5%；细胞中的主要元素有C、H、O、N、P、S等，其中占细胞鲜重含量最多的元素是O，其余依次是C、H、N等。图中显示最多，次之，较少，最少，故为水或O，为蛋白质或C。,【知识总结】判断元素和化合物的四点“明确” (1)判断元素的含量时要明确是鲜重还是干重。 (2)判断元素的差异时要明确是种类还是含量，如人和大肠杆菌元素种类基本相同，元素含量差别较大。 (3)判断化合物的元素组成要明确每种化合物的化学本质，如性激素属于固醇类，固醇类元素组成都是C、H、O。 (4)判断微量元素时，要明确含量和是不是生物体所必需的。含量少但不是生物体所必需的不是微量元素，如人体内可能含有汞或镉。,【加固训练】 1.下列能证明微量元素是生命活动所必需的实例是( ) A.镁是叶绿素的组成成分 B.油菜缺少硼时只开花不结果 C.小麦生长后期缺钾易倒伏 D.缺磷会影响ATP的合成 【解析】选B。镁、钾、磷都是大量元素，硼为微量元素。,2.(2015临沂模拟)人们经常食用的牛肉、羊肉、猪肉等肉类及白菜、土豆等蔬菜，消化吸收后，其中的成分能转化为人体自身的一部分，其根本原因是( ) A.组成生物体细胞的化学元素在无机自然界中都能找到 B.在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的种类大体相同 C.组成生物体细胞的基本元素是碳 D.不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同,【解析】选B。生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换，有选择地从自然界获取各种物质来满足自身的需要，不管同种生物还是不同生物，组成它们的细胞的化学元素和化合物种类大体是相同的，因此不同生物间可进行物质转换。,考点二 细胞中的无机物 1.细胞中的水： (1)结合水与自由水的比较：,(2)水与代谢的关系。 自由水/结合水比值与代谢、抗逆性的关系： 比值高代谢旺盛，但抗逆性差 比值低代谢强度低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性强 细胞衰老与水含量：衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。,水的含量规律。 a.幼嫩部位细胞衰老部位细胞。 b.幼年个体成年个体老年个体。 c.水生生物陆生生物。 水的存在形式与器官形态的关系：心肌和血液总的含水量差不多，但心肌呈固态，血液呈液态，原因是二者自由水和结合水的比例不同。,2.细胞中的无机盐： (1)存在形式：主要是离子形式，如Na+、K+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、 Cl-、HCO3、SO42。 (2)吸收的主要方式：主动运输。,(3)生理功能。 是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。如下表：,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+，如果钙离子的含量过低就会出现抽搐等症状。 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。 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(即pH平衡)：pH调节着细胞的生命活动，pH的改变影响着生物体组成物质的特性以及在细胞内发生的反应，如人血浆中的 HCO3、HPO42等。,(4)无机盐是否必需的实验验证。 对照组： 植物+完全培养液 正常生长 实验组：,【高考警示】 (1)种子的含水量并不是越多越好。 在一定范围内，种子的萌发率随着水分的增加而升高，超过该范围，种子的萌发率又会随着水分的增加而降低。 (2)生物体内的水细胞内的水。 生物体内的水除了存在于细胞内以外，细胞与细胞之间也有，如动物体的细胞外液。,【考题回访】 1.(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与休眠种子的相同,【解题指南】(1)关键知识：细胞中水的存在形式及功能。 (2)隐含信息：自由水的含量与细胞代谢强度有关。 【解析】选D。本题主要考查细胞中水的存在形式及功能。植物体内的水分参与营养物质的运输，故A项正确。水是构成叶肉细胞的重要化合物之一，故B项正确。自由水可作为细胞内化学反应的反应物，如参与光合作用，故C项正确。同种植物萌发种子由于新陈代谢旺盛，所以其含水量大于休眠种子(新陈代谢不旺盛)，故D项错。,2.(2015通化模拟)有的植物能在干旱的环境中生存。下列关于耐旱植物细胞的叙述中正确的是( ) A.细胞液浓度高，自由水多，代谢旺盛 B.细胞液浓度高，自由水少，代谢缓慢 C.细胞液浓度低，自由水少，代谢缓慢 D.细胞液浓度低，自由水多，代谢旺盛,【解题指南】(1)关键知识：自由水含量高，代谢旺盛。 (2)隐含信息：自由水、结合水含量与细胞抗逆性、代谢强度的关系。 【解析】选B。根毛细胞液浓度大于土壤溶液浓度，根毛细胞才能吸水。耐旱植物自由水少，细胞液浓度高，易吸水。自由水为代谢提供水环境、运输营养和代谢废物，自由水少，代谢缓慢。,3.(2015泰安模拟)结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是( ),A.曲线可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线 B.曲线可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化 C.曲线可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，其内无机盐的相对含量变化 D.曲线可以表示人从幼年到成年体内含水量的变化,【解析】选C。随着新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干，水分不断减少，无机盐的相对含量逐渐增多，最后达到稳定，C项错误。随着年龄增加，人体内含水量逐渐减少，新陈代谢速率减慢，自由水与结合水比值下降，A、D项正确。自由水与结合水比值增加，会导致细胞呼吸速率加快，B项正确。,【延伸探究】若横坐标代表温度，适当提高温度后，细胞中自由水与结合水比值的变化，可用哪条曲线表示？为什么？ 提示：曲线。温度升高，随着代谢不断增强，自由水与结合水的比值会增大，到一定时期，曲线会趋于平缓，可用曲线表示。,4.(2015九江模拟)在患急性肠炎时，要及时注射生理盐水；不慎受外伤后，要用0.9%的生理盐水清洁伤口；在高温作业时，要喝淡盐水。以下各项中属于以上三种做法的主要原因依次是( ) 消毒 维持水分代谢平衡 维持无机盐代谢的平衡 降温 是细胞的等渗溶液并有清洁作用 A. B. C. D.,【解析】选C。肠炎病人肠道吸收功能下降，不及时补充水分会造成脱水，所以给肠炎病人注射生理盐水的主要目的是维持水分代谢平衡。受外伤利用0.9%的生理盐水清洗伤口是因为0.9%的生理盐水是细胞的等渗溶液，维持细胞的正常形态且具有清洁作用。高温作业要喝淡盐水主要是为了补充因高温出汗过多而丢失的盐分。,5.(2015湘潭模拟)设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：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。两次对照中属于实验组的依次是( ) A.甲组、乙组实验前 B.甲组、乙组实验后 C.乙组、乙组实验前 D.乙组、乙组实验后,【解析】选D。在实验的对照中，改变实验条件的为实验组。与甲组相比，乙组中不含X；与乙组实验前相比，乙组实验后添加了X。,【易错提醒】设计实验时应注意 (1)实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 (2)实验组用缺素培养液，对照组用全素培养液，不能用蒸馏水做对照。 (3)实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。,【加固训练】 1.如果细胞内结合水与自由水的比值用a表示，则幼嫩细胞a1与衰老细胞a2的大小为( ) A.a1a2 B.a1=a2 C.a1a2 D.无法判断 【解析】选C。幼嫩细胞代谢旺盛，自由水多；衰老细胞代谢速率减慢，自由水减少。,2.人体内缺少钠盐时，会四肢无力，恶心呕吐甚至胸闷。这个事实说明无机盐的作用是( ) A.组成生物体的重要结构 B.调节细胞的pH C.维持生物体的生命活动 D.是人体重要的能源物质 【解析】选C。本题考查无机盐的作用。缺少钠盐时，会四肢无力，恶心呕吐甚至胸闷，因此说明钠盐能维持生物体的生命活动。,
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