第2章 組成細胞的分子 第1節(jié) 細胞中的元素和化合物 第5節(jié) 細胞中的無機物,【知識梳理】 一、組成細胞的元素和化合物 1.組成細胞的元素： (1)存在形式：大多數(shù)以_的形式存在。 (2)分類。 從含量上分： 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,從作用上分： 最基本元素：_。 基本元素：_。,C,C、H、O、N,2.組成細胞的化合物： (1)種類 (2)含量,無機化合物：_ 有機化合物：_、蛋白質(zhì)和核酸等,含量最多或細胞鮮重最多的化合物：_ 含量最多的有機物：_ 占細胞干重最多的化合物：_,水和無機鹽,糖類、脂質(zhì),水,蛋白質(zhì),蛋白質(zhì),二、細胞中的無機物 1.水： 寫出A、B、C、D所反映的以上兩種水的功能： A.組成_。 B.提供細胞生活的_環(huán)境。 C.作為_，參與反應。 D.有利于_。,細胞結構,液體,反應物,物質(zhì)運輸,2.無機鹽： (1)含量：占細胞鮮重的1%1.5%。 (2)在細胞中的存在形式：大多數(shù)以_的形式存在。 (3)生理作用。 是某些復雜化合物的組成成分，如Mg2+參與_合成；Fe2+ 參與_合成。 維持細胞和生物體的_。 維持細胞的_。,離子,葉綠素,血紅蛋白,生命活動,酸堿平衡,【小題快練】 1.考題診斷： (1)(2014四川高考T2A)在最基本生命系統(tǒng)中，H2O有自由水和結合 水兩種存在形式。 ( ) 【分析】最基本生命系統(tǒng)是細胞，水在細胞中有自由水和結合水兩 種存在形式。,(2)(2013江蘇高考T16A)貯藏中的種子不含水分，以保持休眠狀 態(tài)。 ( ) 【分析】貯藏中的種子主要含有結合水，即貯藏中的種子自由水含 量減少，以保持休眠狀態(tài)。 (3)(2013重慶高考T1A)在人體活細胞中氫原子的數(shù)目最多。( ) 【分析】活細胞中含量最多的化合物是水，水中含有氫原子，除此 之外細胞中的有機物等也含有氫原子，所以氫原子數(shù)目最多。,(4)(2012江蘇高考T1D)細胞中的微量元素因含量極少而不如大量 元素重要。 ( ) 【分析】微量元素是生物體的必需元素，在細胞內(nèi)的作用不可替代。,2.易錯診斷： (1)細胞中的無機鹽大多數(shù)以化合物的形式存在，如CaCO3構成骨骼、 牙齒。 ( ) 【分析】細胞中的無機鹽大多數(shù)以離子的形式存在。 (2)Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是組成細胞的微量元素。 ( ) 【分析】Ca和Mg是組成細胞的大量元素。,(3)心肌呈固態(tài)是因為其細胞中的水以結合水的形式存在，血液呈液 態(tài)是因為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結合水，且都是自由水含量高， 但由于自由水與結合水所占的比例不同而呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。,3.教材研習： (1)(必修1 P19拓展題T1改編)組成生物體的元素追根溯源來自無機環(huán)境，下列有關說法正確的是( ) A.生物體內(nèi)的元素比例和無機環(huán)境中相同 B.說明生物界和非生物界具有統(tǒng)一性 C.生物界中含量最多的三種元素是O、C、H，因此非生物界中含量最多的三種元素也是O、C、H D.生物體內(nèi)的元素種類和無機環(huán)境中相同,【解析】選B。生物界和非生物界既具有統(tǒng)一性，也具有差異性。生物體內(nèi)的化學元素來自無機環(huán)境，但生物體內(nèi)的元素種類和比例與無機環(huán)境不同。生物體內(nèi)含量最多的三種元素是O、C、H，非生物界中含量最多的三種元素不是O、C、H。,(2)(必修1 P35思考與討論改編)下列有關植物缺乏鎂元素的說法錯誤的是( ) A.不能合成葉綠素，說明無機鹽有調(diào)節(jié)細胞和生物體生命活動的作用 B.植物葉片變成黃色 C.能合成部分葉綠體色素 D.光合作用強度將會有一定程度的降低,【解析】選A。葉綠素含鎂，說明無機鹽是復雜化合物的組成成分。缺鎂時葉綠素含量會降低，影響光能吸收，使光合作用強度降低，同時葉片中類胡蘿卜素含量相對增多，故葉片變成黃色。,4.關于如圖所示的餅狀圖代表的含義敘述錯誤的是( ) A.若該圖表示的是細胞中各化學元素的含量，則A應該為碳元素 B.若該圖為組成活細胞的化合物，則A中含有的元素為H、O C.若該圖是已經(jīng)完全脫水后的細胞的化合物組成情況，則A是蛋白質(zhì) D.若該圖表示的是細胞周期，則A時期發(fā)生染色體的復制,【解析】選A。若該圖表示的是細胞中各化學元素的含量，則干重時A為碳元素，鮮重時A為氧元素。,5.下列有關無機鹽的敘述，正確的是( ) A.人體的血漿滲透壓由無機鹽維持 B.細胞中的無機鹽少數(shù)以離子的形式存在 C.細胞進行脂肪、DNA、RNA等物質(zhì)合成時都需要磷酸鹽 D.K是構成細胞的大量元素，對維持細胞正常功能有重要作用 【解析】選D。人體血漿滲透壓的大小主要與無機鹽、蛋白質(zhì)的含量有關，A錯誤；細胞中的無機鹽主要以離子的形式存在，B錯誤；脂肪的組成元素只有C、H、O，不含P，其合成時不需要磷酸鹽，C錯誤。,6.下列符合自由水生理功能的是( ) A.作為溶劑，可以使無機鹽成為離子狀態(tài) B.細胞能量的主要來源 C.與細胞內(nèi)其他的物質(zhì)結合 D.細胞結構的組成成分 【解析】選A。自由水作為良好的溶劑，許多物質(zhì)都溶解在其中；無機鹽以離子狀態(tài)溶解在水中才能被細胞利用；細胞能量的主要來源是糖類，細胞內(nèi)與其他物質(zhì)結合的水是結合水。,7.人患急性胃腸炎時往往會有抽搐的癥狀，原因是( ) A.失水過多 B.炎癥造成人體吸收糖類減少 C.炎癥造成人體吸收Ca2+減少 D.炎癥造成人體吸收氨基酸減少 【解析】選C。本題考查無機鹽的功能，人體缺少Ca2+時會發(fā)生抽搐現(xiàn)象。,【速記卡片】 1.元素的種類和含量： (1)不同生物體內(nèi)化學元素的種類基本相同。 (2)相同元素在不同生物體內(nèi)的含量差別較大。 2.元素的含量之最： (1)活細胞中含量最多的元素是O。 (2)細胞干重中含量最多的元素是C。,3.化合物含量之最： (1)占細胞鮮重最多的化合物是水。 (2)占細胞干重最多的化合物是蛋白質(zhì)。 4.不同狀態(tài)的細胞中4種基本元素的含量： (1)細胞鮮重時元素含量OCHN。 (2)細胞干重時元素含量CONH。,5.3種有機化合物含量在細胞中的比例： 蛋白質(zhì)脂質(zhì)糖類。 6.水在細胞中的兩種存在形式：自由水和結合水。 7.無機鹽在生物體內(nèi)的存在形式：多數(shù)以離子的形式存在，少數(shù)以化合物的形式存在。,考點一 細胞中的元素和化合物 1.細胞中元素的種類： (1)分類圖示：,(2)分析。 分類依據(jù)：大量元素和微量元素的分類是依據(jù)元素在生物體內(nèi)的含量，而不是生理作用。微量元素含量雖少，但其生理作用卻不可替代。 分類來源：組成生物體的常見的20多種化學元素是指必需元素。,2.生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性：,(1)統(tǒng)一性：組成生物體的化學元素在無機環(huán)境中都可以找到，沒有一種是生物體所特有的。 (2)差異性：盡管組成生物體的化學元素在無機環(huán)境中都可以找到，但與無機環(huán)境中的相應元素的含量又有一定的差別。 (3)細胞統(tǒng)一性和差異性的體現(xiàn)。 統(tǒng)一性：不同生物體內(nèi)所含的化學元素的種類基本相同。 差異性：不同生物體內(nèi)同種元素的含量差別較大，同一生物體內(nèi)不同組織細胞中各元素的含量也不相同。,【提分技法】從元素來判斷化合物的種類、代謝產(chǎn)物及放能多少 (1)根據(jù)特征元素來推斷化合物：,(2)從化合物的元素組成分析代謝產(chǎn)物。 糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)都含有C、H、O，故其代謝產(chǎn)物都有CO2和H2O。 蛋白質(zhì)中還有N，其代謝產(chǎn)物中還含有尿素。 (3)從化合物的元素含量上分析氧化分解釋放能量的多少。 脂肪的含氫量高于糖類，因此等質(zhì)量的脂肪徹底氧化分解時所消耗的O2比糖類多，釋放的能量也多于糖類。,【考題回訪】 1.(2013海南高考)關于生物體內(nèi)有機化合物所含元素的敘述，錯誤的是( ) A.葉綠素含有鎂元素 B.血紅蛋白含有鐵元素 C.脫氧核糖含有磷元素 D.胰島素含有碳元素 【解題指南】解答本題時需關注以下兩點： (1)糖類的元素組成只有C、H、O。 (2)蛋白質(zhì)的元素組成有C、H、O、N，有的還有Fe、Mg、S等。,【解析】選C。本題考查有機化合物的組成元素。A項，葉綠素的組成元素含有鎂，故正確。B項，血紅蛋白含有Fe2+，故正確。C項，脫氧核糖屬于五碳糖，所含元素只有C、H、O，故錯誤。D項，胰島素的本質(zhì)為蛋白質(zhì)，含有碳，故正確。,2.(2015長春模擬)自然界中已發(fā)現(xiàn)的元素有100多種，而組成生物體的常見元素只有20多種。下列有關組成生物體化學元素的敘述正確的是( ) A.微量元素在生物體內(nèi)含量很少，所以人體不存在微量元素缺乏癥 B.每種大量元素在不同的生物體內(nèi)的含量都是相同的 C.組成生物體的化學元素根據(jù)其含量的不同分為大量元素和微量元素兩大類 D.組成生物體的大量元素中，碳是最基本的元素，在細胞鮮重中含量總是最多的,【解析】選C。微量元素也是生物體的必需元素，缺乏也會導致相應的病癥；各元素在不同的生物體內(nèi)的含量不一定相同；細胞鮮重中含量最多的元素是氧。,3.(2015玉林模擬)如圖表示細胞中各種化合物或主要元素占細胞鮮重的含量。依次為( ) A.水、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)；N、H、O、C B.蛋白質(zhì)、水、脂質(zhì)、糖類；O、C、N、H C.水、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類；H、O、C、N D.蛋白質(zhì)、水、脂質(zhì)、糖類；C、O、H、N,【解析】選D。細胞鮮重含量最多的化合物是水，占85%90%，其次為蛋白質(zhì)，占7%10%，脂質(zhì)占1%2%，糖類和核酸占1%1.5%；細胞中的主要元素有C、H、O、N、P、S等，其中占細胞鮮重含量最多的元素是O，其余依次是C、H、N等。圖中顯示最多，次之，較少，最少，故為水或O，為蛋白質(zhì)或C。,【知識總結】判斷元素和化合物的四點“明確” (1)判斷元素的含量時要明確是鮮重還是干重。 (2)判斷元素的差異時要明確是種類還是含量，如人和大腸桿菌元素種類基本相同，元素含量差別較大。 (3)判斷化合物的元素組成要明確每種化合物的化學本質(zhì)，如性激素屬于固醇類，固醇類元素組成都是C、H、O。 (4)判斷微量元素時，要明確含量和是不是生物體所必需的。含量少但不是生物體所必需的不是微量元素，如人體內(nèi)可能含有汞或鎘。,【加固訓練】 1.下列能證明微量元素是生命活動所必需的實例是( ) A.鎂是葉綠素的組成成分 B.油菜缺少硼時只開花不結果 C.小麥生長后期缺鉀易倒伏 D.缺磷會影響ATP的合成 【解析】選B。鎂、鉀、磷都是大量元素，硼為微量元素。,2.(2015臨沂模擬)人們經(jīng)常食用的牛肉、羊肉、豬肉等肉類及白菜、土豆等蔬菜，消化吸收后，其中的成分能轉化為人體自身的一部分，其根本原因是( ) A.組成生物體細胞的化學元素在無機自然界中都能找到 B.在不同生物的細胞內(nèi)，組成它們的化學元素的種類大體相同 C.組成生物體細胞的基本元素是碳 D.不同生物的細胞內(nèi)，組成它們的化學元素的含量大體相同,【解析】選B。生物體總是不斷地和外界環(huán)境進行著物質(zhì)交換，有選擇地從自然界獲取各種物質(zhì)來滿足自身的需要，不管同種生物還是不同生物，組成它們的細胞的化學元素和化合物種類大體是相同的，因此不同生物間可進行物質(zhì)轉換。,考點二 細胞中的無機物 1.細胞中的水： (1)結合水與自由水的比較：,(2)水與代謝的關系。 自由水/結合水比值與代謝、抗逆性的關系： 比值高代謝旺盛，但抗逆性差 比值低代謝強度低，但抗寒、抗旱、抗熱等抗逆性強 細胞衰老與水含量：衰老的細胞內(nèi)水分含量減少，細胞萎縮，體積減小，細胞代謝速率減慢。,水的含量規(guī)律。 a.幼嫩部位細胞衰老部位細胞。 b.幼年個體成年個體老年個體。 c.水生生物陸生生物。 水的存在形式與器官形態(tài)的關系：心肌和血液總的含水量差不多，但心肌呈固態(tài)，血液呈液態(tài)，原因是二者自由水和結合水的比例不同。,2.細胞中的無機鹽： (1)存在形式：主要是離子形式，如Na+、K+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、 Cl-、HCO3、SO42。 (2)吸收的主要方式：主動運輸。,(3)生理功能。 是細胞內(nèi)某些復雜化合物的重要組成成分。如下表：,維持生物體的代謝活動：如哺乳動物血液中必須含有一定量的Ca2+，如果鈣離子的含量過低就會出現(xiàn)抽搐等癥狀。 維持生物體內(nèi)的平衡：體內(nèi)平衡使細胞有穩(wěn)定的結構和功能，是生物能維持正常的代謝和生理活動的必要條件。 a.滲透壓的平衡：Na+、Cl-對細胞外液滲透壓起重要作用，K+則對細胞內(nèi)液滲透壓起決定作用。 b.酸堿平衡(即pH平衡)：pH調(diào)節(jié)著細胞的生命活動，pH的改變影響著生物體組成物質(zhì)的特性以及在細胞內(nèi)發(fā)生的反應，如人血漿中的 HCO3、HPO42等。,(4)無機鹽是否必需的實驗驗證。 對照組： 植物+完全培養(yǎng)液 正常生長 實驗組：,【高考警示】 (1)種子的含水量并不是越多越好。 在一定范圍內(nèi)，種子的萌發(fā)率隨著水分的增加而升高，超過該范圍，種子的萌發(fā)率又會隨著水分的增加而降低。 (2)生物體內(nèi)的水細胞內(nèi)的水。 生物體內(nèi)的水除了存在于細胞內(nèi)以外，細胞與細胞之間也有，如動物體的細胞外液。,【考題回訪】 1.(2014海南高考)下列關于植物體內(nèi)水分的敘述，錯誤的是( ) A.植物體內(nèi)的水分參與營養(yǎng)物質(zhì)的運輸 B.水是構成葉肉細胞的重要化合物之一 C.自由水可作為細胞內(nèi)化學反應的反應物 D.同種植物萌發(fā)種子的含水量與休眠種子的相同,【解題指南】(1)關鍵知識：細胞中水的存在形式及功能。 (2)隱含信息：自由水的含量與細胞代謝強度有關。 【解析】選D。本題主要考查細胞中水的存在形式及功能。植物體內(nèi)的水分參與營養(yǎng)物質(zhì)的運輸，故A項正確。水是構成葉肉細胞的重要化合物之一，故B項正確。自由水可作為細胞內(nèi)化學反應的反應物，如參與光合作用，故C項正確。同種植物萌發(fā)種子由于新陳代謝旺盛，所以其含水量大于休眠種子(新陳代謝不旺盛)，故D項錯。,2.(2015通化模擬)有的植物能在干旱的環(huán)境中生存。下列關于耐旱植物細胞的敘述中正確的是( ) A.細胞液濃度高，自由水多，代謝旺盛 B.細胞液濃度高，自由水少，代謝緩慢 C.細胞液濃度低，自由水少，代謝緩慢 D.細胞液濃度低，自由水多，代謝旺盛,【解題指南】(1)關鍵知識：自由水含量高，代謝旺盛。 (2)隱含信息：自由水、結合水含量與細胞抗逆性、代謝強度的關系。 【解析】選B。根毛細胞液濃度大于土壤溶液濃度，根毛細胞才能吸水。耐旱植物自由水少，細胞液濃度高，易吸水。自由水為代謝提供水環(huán)境、運輸營養(yǎng)和代謝廢物，自由水少，代謝緩慢。,3.(2015泰安模擬)結合下列曲線，分析有關無機物在生物體內(nèi)含量的說法，錯誤的是( ),A.曲線可表示人一生中體內(nèi)自由水與結合水的比值隨年齡變化的曲線 B.曲線可表示細胞呼吸速率隨自由水與結合水比值的變化 C.曲線可以表示一粒新鮮的玉米種子在烘箱中被烘干的過程中，其內(nèi)無機鹽的相對含量變化 D.曲線可以表示人從幼年到成年體內(nèi)含水量的變化,【解析】選C。隨著新鮮的玉米種子在烘箱中被烘干，水分不斷減少，無機鹽的相對含量逐漸增多，最后達到穩(wěn)定，C項錯誤。隨著年齡增加，人體內(nèi)含水量逐漸減少，新陳代謝速率減慢，自由水與結合水比值下降，A、D項正確。自由水與結合水比值增加，會導致細胞呼吸速率加快，B項正確。,【延伸探究】若橫坐標代表溫度，適當提高溫度后，細胞中自由水與結合水比值的變化，可用哪條曲線表示？為什么？ 提示：曲線。溫度升高，隨著代謝不斷增強，自由水與結合水的比值會增大，到一定時期，曲線會趨于平緩，可用曲線表示。,4.(2015九江模擬)在患急性腸炎時，要及時注射生理鹽水；不慎受外傷后，要用0.9%的生理鹽水清潔傷口；在高溫作業(yè)時，要喝淡鹽水。以下各項中屬于以上三種做法的主要原因依次是( ) 消毒 維持水分代謝平衡 維持無機鹽代謝的平衡 降溫 是細胞的等滲溶液并有清潔作用 A. B. C. D.,【解析】選C。腸炎病人腸道吸收功能下降，不及時補充水分會造成脫水，所以給腸炎病人注射生理鹽水的主要目的是維持水分代謝平衡。受外傷利用0.9%的生理鹽水清洗傷口是因為0.9%的生理鹽水是細胞的等滲溶液，維持細胞的正常形態(tài)且具有清潔作用。高溫作業(yè)要喝淡鹽水主要是為了補充因高溫出汗過多而丟失的鹽分。,5.(2015湘潭模擬)設計實驗探究X是否屬于植物生長所必需的無機鹽，某同學的構思大致如下：本實驗中采用甲組、乙組之間的空白對照，以及乙組中實驗前(無X)與實驗后(有X)之間的自身對照。兩次對照中屬于實驗組的依次是( ) A.甲組、乙組實驗前 B.甲組、乙組實驗后 C.乙組、乙組實驗前 D.乙組、乙組實驗后,【解析】選D。在實驗的對照中，改變實驗條件的為實驗組。與甲組相比，乙組中不含X；與乙組實驗前相比，乙組實驗后添加了X。,【易錯提醒】設計實驗時應注意 (1)實驗中應保證實驗材料的統(tǒng)一性，即材料的種類、生長狀況應一致等。 (2)實驗組用缺素培養(yǎng)液，對照組用全素培養(yǎng)液，不能用蒸餾水做對照。 (3)實驗組加入X的目的是二次對照，使實驗組前后對照，以增強說服力。,【加固訓練】 1.如果細胞內(nèi)結合水與自由水的比值用a表示，則幼嫩細胞a1與衰老細胞a2的大小為( ) A.a1a2 B.a1=a2 C.a1a2 D.無法判斷 【解析】選C。幼嫩細胞代謝旺盛，自由水多；衰老細胞代謝速率減慢，自由水減少。,2.人體內(nèi)缺少鈉鹽時，會四肢無力，惡心嘔吐甚至胸悶。這個事實說明無機鹽的作用是( ) A.組成生物體的重要結構 B.調(diào)節(jié)細胞的pH C.維持生物體的生命活動 D.是人體重要的能源物質(zhì) 【解析】選C。本題考查無機鹽的作用。缺少鈉鹽時，會四肢無力，惡心嘔吐甚至胸悶，因此說明鈉鹽能維持生物體的生命活動。,