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1、第二章 细胞的化学组成,第一节 细胞中的元素和无机化合物,一,二,三,一、组成细胞的元素 1.大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。 2.微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo。 3.含量 (1)地壳中含量最多的元素是氧,再依次是硅、铝、铁。 (2)生物细胞中含量最多的元素是氧,然后是碳、氢、氮。 自主思考 人体内缺铁会导致缺铁性贫血,从元素含量分析铁属于哪类元素?微量元素在人体内发挥的作用是否重要? 提示:铁是组成生物体的微量元素,缺铁会导致缺铁性贫血。微量元素虽然在人体内的含量很少,但作用非常重要,是生物体生命活动所必需的。,一,二,三,二、组成细胞的化合物 1.种类 (1
2、)无机化合物有水和无机盐。 (2)有机化合物主要有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。 2.含量 (1)占细胞鲜重最多的化合物是水。 (2)占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质。 (3)占细胞干重最多的化合物是蛋白质。,三、细胞中的无机化合物 1.水 (1)含量:在活细胞中,水是含量最多的物质,约占细胞总质量的85.0%90.0%。 (2)存在形式:水分子以结合水和自由水两种形式存在于细胞中。在代谢旺盛的细胞中,自由水的含量一般较多;休眠的种子、越冬的植物、生活在干旱和盐渍条件下的植物,其细胞内结合水的含量相对增多,使得它们抵抗不良环境的能力增强。,一,二,三,(3)功能 自由水的功能:自由水是良好的溶
3、剂;许多细胞生命活动需要的离子、分子都溶解在自由水中;细胞中几乎所有的生物化学反应都是以自由水为介质进行的,有些水还直接作为反应物参与生物化学反应;各种物质只有溶解在水中,才能运送到各个细胞,并被细胞吸收和利用;细胞代谢废物的排出也要借助于水。 结合水的功能:结合水是组成细胞结构的重要成分。,一,二,三,2.无机盐 (1)含量:在活细胞中,无机盐占细胞总质量的1.0%1.5%。 (2)存在形式:细胞中的无机盐常以离子的形式存在。 (3)功能:构成复杂的化合物,参与细胞的各种生命活动。 自主思考人患急性肠胃炎,医生用质量分数为0.9%的NaCl溶液静脉注射。为什么不注射蒸馏水? 提示:注射蒸馏水
4、会使人体细胞过度吸水而涨破,导致细胞死亡,影响细胞和人体的生命活动。生理盐水与人体内细胞所生活的环境中的溶液浓度大致相同,注射生理盐水能维持细胞正常的形态和生命活动。,一,二,三,探究点,易错点排查,当堂检测,一,二,组成细胞的元素 问题导引,几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱,有的甚至发黄枯萎,即使使用了充足的N、P、K肥也无济于事。后来,人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛,原来,这一片“绿洲”的附近有一座钼矿,矿工每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子踩过的地方,牧草绿油油的,科学家经过化验和分析得知,10 000 m2牧草只需150 g钼就足够了。通过分析,你能得出什么结论
5、? 提示:钼是植物正常生长和发育所必需的化学元素,虽然含量很少,但是作用非常重要。,探究点,易错点排查,当堂检测,一,二,名师精讲 1.细胞内化学元素的分类,(1)根据在细胞内的含量的不同将细胞内的化学元素分为大量元素和微量元素。有些含量较多,如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素,称为大量元素;有些含量很少,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等,被称为微量元素。,探究点,易错点排查,当堂检测,一,二,(2)糖类是由C、H、O三种元素组成的生物大分子;脂质主要由C、H、O三种元素组成;蛋白质的组成元素一定有C、H、O、N,很多蛋白质还含有S;核酸是由C、H、O、N、P五种元素组成的。糖
6、类、脂质、蛋白质和核酸是构成细胞的主要化合物,所以C、H、O、N、P、S这六种元素称为主要元素;生物大分子均以碳链为基本骨架,C元素在构成细胞化合物中起着非常重要的作用,因此称为最基本元素。,探究点,易错点排查,当堂检测,一,二,2.细胞内化学元素的特点,3.细胞内化学元素的作用 (1)维持机体生命活动:如K+可保持心肌正常兴奋性,硼(B)可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长。 (2)组成化合物:如糖类、脂质、蛋白质和核酸中都含有C、H、O等元素。,探究点,易错点排查,当堂检测,一,二,典例剖析 【例题1】下列关于构成细胞的化学元素、大量元素和微量元素的叙述,不正确的是( ) A.非生物界的元素
7、在生物界都能够找到,这说明生物界和非生物界具有统一性的一面 B.C、H、O、N、P、K、Ca、Mg都是大量元素,C在各种有机物中都存在 C.划分大量元素和微量元素的标准是元素的含量,两者之间不存在交集 D.微量元素虽然含量少,但它们既参与细胞结构组成也参与细胞的代谢调节,探究点,易错点排查,当堂检测,一,二,解析:组成生物体的元素在非生物界中都能找到;组成细胞的大量元素为C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,C是最基本的元素,在各种有机物中都存在;大量元素和微量元素的划分依据是在生物体内的含量;微量元素在生物体内含量很少,却是生物生命活动不可缺少的,有的微量元素参与构成细胞的结构,如Fe是构
8、成人体血红蛋白的重要成分,B可调节植物花粉的萌发和花粉管的伸长。 答案:A,典型方法元素的记忆规律 (1)大量元素:谐音记忆为“他请杨丹刘林盖美家”(C、H、O、N、S、P、Ca、Mg、K)。 (2)微量元素:谐音记忆“铁猛碰新木桶”(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。,探究点,易错点排查,当堂检测,一,二,变式训练 下列关于组成细胞的化学元素的叙述,正确的是( ),A.人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大 B.C是细胞中最基本的元素 C.哺乳动物血液中Ca2+含量过低,会导致动物出现抽搐现象,说明微量元素是生命活动必需的 D.生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同 解析:不同生
9、物体所含的化学元素种类基本相同;Ca是组成生物体的大量元素,缺Ca2+的症状不能说明微量元素是生命活动必需的;非生物界的有些元素在生物界中找不到,因此生物界和非生物界在元素组成种类上不同。 答案:B,一,二,探究点,易错点排查,当堂检测,细胞中的无机化合物 问题导引 小明比较胖,其体内含量最多的化合物是什么呢? 提示:人体内含量最多的化合物是水,与胖瘦无关。,一,二,探究点,易错点排查,当堂检测,名师精讲 1.细胞中的水 (1)水的含量 在构成细胞的各种化合物中,水的含量最多,一般为85.0%95.0%。 不同的生物体内水的含量差别很大。例如,生物体的含水量一般为60.0%95.0%,而生活在
10、海洋中的水母的含水量达到97.0%。 同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期成年时期。 同一生物不同部位水的含量也不同,如心肌含水量约为79.0%,血液中含水量约为82.0%;植物的幼嫩部分成熟部分。,一,二,探究点,易错点排查,当堂检测,(2)水在细胞中的生理作用,(3)自由水与结合水的含量与细胞代谢的关系 当自由水/结合水的比值增加时,生物体代谢旺盛。如萌发的种子与休眠期的种子相比,自由水的比例增加。 当结合水/自由水的比值增加时,生物体代谢水平下降,抗旱、抗寒等抗逆性增强。如旱生植物比水生植物体内结合水的含量高。,一,二,探究点,易错点排查,当堂检测,2.细胞中的无机盐 (1
11、)存在形式 细胞中的无机盐大多以离子形式存在,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl-、 等。,一,二,探究点,易错点排查,当堂检测,(2)生理功能,一,二,探究点,易错点排查,当堂检测,特别提醒几种常见无机盐的作用(缺乏症) (1)Fe是血红蛋白的必需元素,缺铁会引起人的贫血。 (2)I是甲状腺激素的组成元素,碘缺乏会影响甲状腺激素的合成,幼年时缺乏易患呆小症,成年人缺乏易患甲状腺肿。 (3)Ca是骨骼、牙齿的重要组成成分,长期缺钙的幼儿易患佝偻病,在成年人中易引起骨质软化病,在老年人中易引起骨质疏松症。 (4)Zn缺乏时会引起苹果、桃等植物的“小叶症”和“丛叶症”(叶子变小,节
12、间缩短)。 (5)B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长,缺B常导致植物“花而不实”。 (6)P参与细胞膜(磷脂等)的构成。 (7)Mg参与叶绿素的合成。,一,二,探究点,易错点排查,当堂检测,(8)N参与蛋白质、核酸等物质的合成。,一,二,探究点,易错点排查,当堂检测,典例剖析 【例题2】下列有关生物体内水和无机盐的叙述,错误的是( ) A.冬季,植物体内自由水含量相对增高,以增强植物的抗寒能力 B.水既是细胞内良好的溶剂,又是生物体内物质运输的主要介质 C.无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用 D.镁是构成叶绿素的必需成分,植物缺乏镁会导致叶片发黄 解析:冬季,植物体内自由水含量
13、相对降低,结合水含量相对升高,植物的抗寒能力增强。 答案:A,探究点,易错点排查,当堂检测,判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。 1.Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。( ) 提示: Ca、Mg属于大量元素。 2.生物体内的大量元素起到的作用比微量元素大。 ( ) 提示: 无论是大量元素还是微量元素,都是生物体必需的元素,是生命活动必需的,都非常重要。 3.细胞内含量最多的元素即是最基本元素。( ) 提示: 细胞内含量最多的元素是氧元素,而最基本元素是碳元素。 4.自由水的作用比结合水的作用大。( ) 提示: 自由水、结合水的作用都非常大。,探究点,易错点
14、排查,当堂检测,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。( ) 提示: 6.不同细胞内自由水与结合水的比例基本相同。( ) 提示: 不同生活环境、生活状态下的细胞中,自由水与结合水的比例是不同的。细胞内自由水与结合水的比例越大,其新陈代谢越旺盛,反之,越弱。,1,2,3,4,5,探究点,易错点排查,当堂检测,1.人体内微量元素的含量甚微,但是对人体的健康却起着重要作用。下列各组元素全部是微量元素的是( ) A.Na、K、O、S B.B、Mo、Fe、Cu C.N、H、O、P、C D.Fe、Ca、Cu、C 解析:组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等;
15、微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。 答案:B,1,2,3,4,5,探究点,易错点排查,当堂检测,2.下列有关水的叙述,不合理的是( ) A.人体不同组织和器官的含水量不同 B.水在细胞中的存在形式及功能是不变的 C.水是农作物光合作用的必需原料 D.动物有氧呼吸既需要水参与又有水生成 解析:人体的不同组织和器官含水量不同,A项正确;自由水和结合水可相互转化,代谢活动旺盛的细胞内自由水含量高,休眠的细胞中,结合水含量高,B项错误;光合作用的光反应过程需要水,C项正确;在动物有氧呼吸第二阶段,水与丙酮酸反应产生二氧化碳和H,第三阶段H和氧气反应产生水,D项正确。 答案:B,1,2,3,
16、4,5,探究点,易错点排查,当堂检测,3.组成生物体的各种化学元素中,最基本的元素、细胞鲜重中含量最多的元素、占细胞干重最多的元素依次是 ( ) A.C、H、O B.C、O、C C.C、O、N D.C、O、O 解析:组成细胞的最基本元素是C;含量最多的元素是O;占细胞干重最多的元素是C。 答案:B,1,2,3,4,5,探究点,易错点排查,当堂检测,4.下列有关组成生物体化学元素的叙述,正确的是( ) A.在组成生物体和无机自然界的化学元素中,碳元素的含量最高 B.人、动物与植物中所含的化学元素种类差异很大 C.组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到 D.不同生物体内各种化学元素的含量基本相同 解析:生物界与非生物界之间存在着统一性和差异性,统一性体现在组成生物界的元素都能在非生物界中找到,差异性体现在它们所含元素的含量不同。碳元素在生物界中含量较高,而在非生物界中含量很少;动、植物之间所含元素的种类相差不大,但各种化学
