第2讲细胞中的元素及无机化合物-PPT文档.ppt
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1、走进高考 第一关:教材关,组成细胞的元素和化合物化学元素种类 元素:占生 物体总重量万分之一以上的元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等, 元素:生物生活必需但需要量却很少的元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等,最基本,大量,微量,作用组成 进而构成细胞,如蛋白质、核酸等,影响生物体的生命活动,如B能促进花粉萌发和花粉管的伸长,化合物,统一,选择,差异,化合物 无机物水含量:最多,约占细胞鲜重的6095%,存在形式结合水:与细胞内其他物质相结合,含量相对 ,自由水:以游离形式存在,可自由流动,含量 功能结合水:细胞结构的重要组成(4.5%),转化,转化,自由水良好 ;生化反应的重要
2、场所;,参加许多重要生化反应;物质运输,差异,稳定,变化大,溶剂,无机盐含量:很少,占细胞鲜重的1%1.5%,存在形式:大多数以 形式存在于细胞中,少数以化合物形式存在,功能细胞内某些重要化合物的重要组成成分,如磷酸是ATP、磷脂的成分,维持生物体的生命活动,如Ca2,维持细胞 的 和 平衡,如Na、K、 有机物:糖类、脂质、蛋白质、核酸,离子,渗透压,酸碱,解读高考 第二关:考点关,考点1 组成细胞的元素 1.分类与地位 (1)组成生物体的化学元素种类:组成生物体的化学元素常见的主要有20种,根据其在生物体内的含量可分为大量元素和微量元素。,(2)存在形式与吸收方式 组成生物体的各种化学元素
3、,在生物体内主要以无机盐离子或化合态形式存在,生物体获得各种元素的方式以自由扩散和主动运输为主。,2.功能,(2)参与重要化合物的组成:如Fe2是血红蛋白的成分,Mg2参与叶绿素的形成,碘是合成甲状腺激素的原料等。 (3)影响机体的重要生命活动:如B可促进花粉管的萌发,从而促进植物受精,油菜缺B会“花而不实”。,3.生物界与非生物界关系的化学元素体现 (1)生物界和非生物界的统一性 生物界元素都是从无机环境中获取的,如下图:,生物体内的化学元素都可以在无机环境中找到,没有一种是生物体所特有的。 组成生物体的化学元素在生物界与非生物界之间反复出现、循环流动。,(2)生物界和非生物界的差异性 组成
4、生物体的化学元素在生物体内和自然界中的含量差异很大。 生物体从自然界获取组成自身的元素是有选择的。 各种化学元素在生命体系中不是简单的堆积、组合,而是以特殊的有序的方式结合在一起才出现生命现象,这也是生物界和非生物界的根本区别。,(3)统一性和差异性的图解,特别提醒:(1)分类依据: 大量元素、微量元素是根据元素在生物体内的含量区分的,含量占生物体总重量万分之一以上的元素称为大量元素,含量万分之一以下的元素称为微量元素。 主要元素、基本元素是根据元素对生物体的作用区分的。,(2)大量元素和微量元素的划分是依据生物界中生物的整体情况,具体到某一种生物可能有差别。如Cl在植物体内是微量元素,但在人
5、体内却是大量元素。 (3)组成生物体的常见的20种化学元素是指必需元素,生物体内可能含一些非必需元素。如人体可能含Pb。 (4)在鲜重和干重条件下,细胞中各种元素的含量是不同的,在鲜重下O元素最多的原因是H2O在细胞中含量最多。,(5)碳元素之所以成为最基本元素,不是因为在干重条件下C是细胞中含量(48.4%)最多的元素,而是因为碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链或环,从而形成各种生物大分子,而生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用。,例析1生物大分子在生物体生命活动中具有重要的作用。碳原子本身的化学性质,使它能够通过化学键连接成链状或环状,从而形成生物大分子。以上事实可以说明
6、( ) 碳元素参与生物体内所有化合物的组成 地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的 碳元素是各种化合物中含量最多的元素 碳元素是组成生物体内有机化合物的最基本元素 A. B. C. D.,答案:C,解析:题干信息显示在生命活动中具有重要作用的生物大分子是在碳元素的基础上建立起来的,这与碳原子本身的化学性质有关,因此可以得出、的结论。作为生物体重要组成的水中无碳元素,有些化合物如糖、水中含量最多的元素是氧。故、无法从上述事实中得出。,互动探究11:科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时,培养液中添加了多种必需化学元素。其配方如下: 其中花卉根细胞吸收最少的离子是( ),解析:根据组成生物体的
7、化学元素在生物体内的含量不同,分成大量元素和微量元素。大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等;微量元素包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等。由于植物体内含有大量的Ca、S、P等元素,这些元素只能靠根从培养液中吸取,而培养液能为花卉提供Ca、S、,答案:C,互动探究12:观察右图,下列叙述不正确的是( ) A.如果该图为组成细胞的化合物,则A中含有的元素为H、O B.如果该图表示的是组成细胞的各种化学元素,则A应该是C元素 C.如果该图是已经完全脱水后的细胞,则A是蛋白质 D.如果该图表示的是组成细胞的各种化学元素,则其中微量元素的总量不超过3%,解析:细胞鲜重含量最多的化合物是
8、H2O由H、O两种元素组成;含量最多的元素是O;细胞干重含量最多的化合物是蛋白质;组成细胞的各种化学元素中,微量元素的总量不超过3%。,答案:B,考点2 水生命之源 1.含量:细胞中含量最多的化合物 (1)不同种类的生物体中水的含量差别较大:如水生生物陆生生物。 (2)同一生物的不同组织器官中含水量差别很大。 (3)同一器官在不同生长发育期含水量差别较大: 如幼儿期成年期老年期。,2.存在形式与功能 (1)自由水 特点:流动性强、易蒸发、加温可析离,是可以参与物质代谢过程的水。 生理功能:良好溶剂;各种生化反应的介质;生化反应(如光合作用、呼吸作用)的原料;物质运输。,(2)结合水 特点:是以
9、氢键形式与细胞内亲水性物质(如蛋白质、淀粉等)结合的水,不蒸发,不能析离,不流动,无溶解性。 功能:细胞结构的组成成分。,(3)自由水与结合水的相互转化 自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化,如结合水在获得足够能量时,可转化为自由水,自由水在亲水性物质增加时,可转化为结合水。,总结提升:,生物体内水的含量、存在形式及比例与代谢 (1)一般情况下,代谢活跃时,生物体含水量在70%以上。含水量降低,生命活动不活跃或进入休眠。 (2)当自由水比例增加时,生物体代谢活跃,生长迅速,但抗逆性减弱。例如干种子内所含的主要是结合水,干种子只有吸足水分获得大量自由水,才能进行旺盛的生命活动。,(3)当自由
10、水向结合水转化较多时,代谢强度就会下降,抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有较强抗旱能力,其生理原因之一就是结合水含量较高。,特别提醒: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失去生理活性。,例析2下列有关水的叙述中,错误的是( ) 参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 生物体内的化学反应离不开水 水是细胞结构的组成成分之一 人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水
11、 自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大 不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大 A. B. C. D.,答案:C,解析:本题综合考查生物体内水分的存在形式、自由水和结合水的生理作用、不同细胞内水的存在形式的差异性等。 生物体细胞内水以两种形式存在,即自由水、结合水,结合水是细胞结构的重要组成成分;自由水在细胞中以游离形式存在,可以自由流动,是细胞内的良好溶剂,运输各种营养物质和代谢废物,为生物体内的生化反应提供介质,许多生化代谢必须有水的参与。 不同生活环境、生活状态下的细胞含水量是不同的;细胞内自由水与结合水比例越大,其新陈代谢越旺盛,反之越弱。,互动探究21:人体中水的含量约占65
12、%,下列选项中能正确说明水对人体重要性的是( ) 水同糖类、脂肪、蛋白质一样为人体提供能量 没有水人体内大部分化学反应就根本不会发生 水的比热小,有利于维持体温 体内营养物质的运输离不开水 A. B. C. D.,答案:C,解析:水在人体内不能提供能量,故错误;细胞内的许多化学反应必须有水参加,没有水,这些化学反应将不会发生,正确;水的比热比较大,对体温在环境温度变化较大时仍保持相对稳定有重要作用,故错误;水在生物体内的流动,可把营养物质运送到各个细胞,没有水,营养物质的运输难以完成,故正确。,互动探究22:图甲中能正确反映种子含水量与呼吸作用强度之间关系的曲线是( ) A. B. C. D.
13、,解析:考查自由水的作用。种子含水量增加,自由水含量增加,新陈代谢旺盛,呼吸作用加快。,答案:A,考点3 无机盐的存在形式及生理作用 1.存在形式,3.生理功能 (1)是细胞的结构成分,有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分,如Mg2是叶绿素分子必需的成分; Fe2是血红蛋白的主要成分;碳酸钙是动物和人体的骨骼、,(2)参与并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,如果某个动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐。 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。有关体内平衡的内容很复杂,情况多变。其中三个主要方面与
14、无机盐含量的稳定有密切关系:,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。,离子平衡:动物细胞内外Na/K/Ca2的比例是相对稳定的。细胞膜外Na高、K低,细胞膜内K高、Na低。K、Na这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差,是使细胞可以保持正常功能的重要条件。,例析3下列关于无机盐在生物体内所起作用的叙述中,错误的是( ) A.合成ATP、DNA、RNA、NADPH、脂肪等物质时,都需要磷酸盐作原料 B.根瘤菌的固氮酶中含有钼、铁,说明某些金属元素可以成为一些复杂蛋白质的构成元素,C.观察人的口腔上皮细胞时要用浓度为0.9%的生理盐水,观察蛙的肠系膜中血液
15、流动时使用的生理盐水浓度为0.65%,这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用 D.人缺碘会患大脖子病,是因为碘是合成甲状腺激素的重要原料,答案:A,解析:脂肪只是由、三种元素组成,并不含有,因此合成脂肪不需要磷酸盐做原料,本题考查各种重要生物物质的元素组成。同时考查审题技能,若将脂肪误认为磷脂则该选项就没有错误。,互动探究31:人的红细胞必须生活在含有0.9%的氯化钠溶液中,若将红细胞置于浓盐水中,红细胞则会失水皱缩,从而丧失输送氧气的功能。这些事实说明( ) A.无机盐对维持生物体的新陈代谢有重要作用 B.无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用 C.无机盐离子容易进出细胞 D.水分子
16、容易进出细胞,解析:人体内的红细胞生活在血浆中,血浆的渗透压相当于0.9%的NaCl溶液,红细胞在此环境中能维持渗透压平衡,细胞吸水和失水保持平衡。若将红细胞放入浓盐水中,红细胞会失水皱缩,丧失运输氧气的功能。若将红细胞放入清水中,红细胞会吸水胀破,也会丧失功能。这些事实说明无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用。,答案:B,互动探究32:在患急性肠炎时,要及时注射生理盐水;不慎受伤后,要用0.9%的盐水清洁伤口;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.,
17、解析:肠炎病人肠道吸收功能下降,若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目的是维持水分代谢平衡。受外伤利用0.9%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,且具有清洁作用,维持细胞的正常形态。高温作业要喝淡盐水是为了补充因高温出汗过多而丢失的盐分。,答案:C,考点4 实验生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定 1.关于实验原理的显色反应 根据可溶性还原糖、脂肪和蛋白质与某些化学试剂发生特定的颜色反应,对它们进行鉴定,例如:,2.实验成功的关键在于实验材料的选择 (1)可溶性还原糖的鉴定实验中,最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织(或器官),而且组织的颜色较浅,或
18、近于白色。经试验比较,颜色反应的明显程度依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。,(2)脂肪的鉴定实验中,实验材料最好选用富含脂肪的种子,且徒手切片要成功。 (3)蛋白质的鉴定实验中,最好选用富含蛋白质的生物组织,植物材料常用的是大豆,动物材料常用的是鸡蛋。,3.实验的注意事项: (1)斐林试剂很不稳定,故应将组成斐林试剂的甲液(0.1g/mL的NaOH溶液)和乙液(0.05g/mL的CuSO4溶液)分别配制、储存,使用时,再临时配制,将45滴乙液滴入2mL甲液中,配完后立即使用。 (2)双缩脲试剂的使用,应先加试剂A(0.1g/mL的NaOH溶液)2mL,造成碱性的反应环境,再加试剂B(0.01
19、g/mL的CuSO4溶液)34滴。,(3)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。 (4)在蛋白质的鉴定实验中,若用蛋白质作实验材料,必须稀释,以免实验后粘住试管,不易洗涮。,(5)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34h,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;另外染色时间不宜过长。,特别提醒:斐林试剂与双缩脲试剂比较,(1)浓度不同。斐林试剂中CuSO4溶液浓度为0.05g/mL,双缩脲试剂中CuSO4溶液浓度为0.01g/mL。 (2)
20、原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液;双缩脲试剂实质是碱性环境中的Cu2。 (3)使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液混合后再使用;双缩脲试剂是先加入NaOH溶液,再滴加CuSO4溶液。,(4)该实验原理、方法、步骤可用于对生物组织、消化液(如唾液)、食品(如奶粉)进行某种成分的检测或鉴定,也可用于医学上某些疾病的诊断,如糖尿病、肾炎等。,例析4在对不同时间种子和幼苗中相关物质定量测定之前,进行了蛋白质含量变化的预测实验,请填充实验原理;判断实验步骤中划线部分是否正确,并更正错误之处;写出实验结果。,(1)实验原理:蛋白质_。 其颜色深浅与蛋白质含量成正比。
21、,与双缩脲试剂作用产生紫色反应,(2)实验步骤:将三份等量大豆种子分别萌发1、5、9天后取出,各加入适量蒸馏水,研碎、提取、定容后离心得到蛋白质制备液; 取3支试管,编号1、2、3,分别加入等量的萌发1、5、9天的蛋白质制备液;,在上述试管中各加入等量的双缩脲试剂A和B(按比例配制)的混合,振荡均匀后,在沸水浴中加热观颜色变化。 a:_。 b:_。,答案: a: 更正:双缩脲试剂A混合均匀后,再加入试剂B b: 更正:不加热或直接观察,(3)实验结果:_。,1、2、3号试管中颜色依次加深,互动探究4:现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶,可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴
22、定出来。请回答:,(1)用一种试剂将上述4种溶液区分为两组,这种试剂是 ,其中发生显色反应的一组是 和 溶液,不发生显色反应的一组 是 和 溶液。,双缩脲试剂,稀蛋清,淀粉酶,葡萄糖,淀粉,(2)用 试剂区分不发生显色反应的一组溶液。,斐林,(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是 _。,(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合,一段时间后,用斐林试剂分别处理上述两种混合液,观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液,出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液,解析:(1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本质是蛋白质,蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应,而葡萄糖和淀粉不与双缩脲试剂反应,所以可以用双缩脲试剂
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