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1、第第1讲讲 细胞中的水和无机盐细胞中的水和无机盐20多多无机自然界无机自然界C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Cu 、Zn 、B、Mo一、组成细胞的元素：一、组成细胞的元素： 细胞中常见的化学元素有细胞中常见的化学元素有 种，是生物体种，是生物体从从 中获取的。中获取的。1元素的分类：元素的分类：（1）按元素在生物体内的含量可分为：）按元素在生物体内的含量可分为：大量元素，如：大量元素，如： 等。等。微量元素，如微量元素，如 等。等。（2）按元素在生物体内的作用可分为：）按元素在生物体内的作用可分为：最基本的元素是最基本的元素是 。主要元素，如主要元素，如 。CC、H、O、N、
2、P、S（1）占细胞鲜重最多的元素是）占细胞鲜重最多的元素是 。（2）占细胞干重最多的元素是）占细胞干重最多的元素是 。（3）细胞中含量最多的四种元素是）细胞中含量最多的四种元素是 。2元素的含量特点：元素的含量特点：OCC、H、O、N3元素的存在形式：大多以元素的存在形式：大多以 的形式存在。的形式存在。化合物化合物 组组成成细细胞胞的的化化合合物物分分为为无无机机化化合合物物和和 ，前前者者中中 的的含含量量是是最最多多的的，后后者者中中含含量量最最多多的的是是 。有机化合物有机化合物水水蛋白质蛋白质二、组成细胞的化合物：二、组成细胞的化合物：主要元素：指含量占原生质总量主要元素：指含量占原
3、生质总量97%以上以上的元素。的元素。【知识拓展】【知识拓展】1组成生物体的化学元素的种类及含量：组成生物体的化学元素的种类及含量： 组成生物体的化学元素常见的主要有组成生物体的化学元素常见的主要有20多种。其多种。其组成、分类及含量如下图所示：组成、分类及含量如下图所示：大量元素：指含量占生物体总重量的大量元素：指含量占生物体总重量的万分之一以上万分之一以上的元素。的元素。微微量量元元素素：指指生生物物体体生生活活所所必必需需的的，含含量量虽虽少少但但作作用用非非常常重重要要的的元素。元素。（1）组组成成生生物物体体的的化化学学元元素素在在不不同同的的生生物物体体内内种种类类大大体体相相同同
4、（统统一一性性）；但但不不同同的的生生物物体体内内各各种种化化学学元元素素的的含量一般相差很大（含量一般相差很大（差异性差异性）。）。（2）元元素素分分类类是是根根据据其其在在生生物物体体内内的的含含量量，而而不不是是其其生生理理作作用用。因因此此对对于于细细胞胞内内的的各各种种元元素素，不不能能以以其其含含量量的的多多少少来来衡衡量量其其重重要要或或不不重重要要。微微量量元元素素虽虽含含量量少少，但但其其生生理理作作用用却却不不可可替替代代，如如Zn是是DNA聚聚合合酶酶和和RNA聚聚合合酶酶的的辅辅助助因因子子，缺缺Zn将将导导致致DNA复复制制和和RNA合合成成不不能能正正常常进进行行；
5、Zn还还有有助助于于人人体体细细胞胞的的分分裂裂，促促使使生生长发育（如大脑发育和性成熟等）。长发育（如大脑发育和性成熟等）。（3）碳碳原原子子本本身身的的化化学学性性质质，使使它它能能够够通通过过化化学学键键连连接接成成链链或或环环，从从而而形形成成各各种种生生物物大大分分子子，正正是是由由于于碳碳原原子子在在组组成成生生物物大大分分子子中中的的重重要要作作用用，科科学学家家才才说说“碳碳是是生命的生命的核心元素核心元素”，“没有碳，就没有生命没有碳，就没有生命” 。（4）生生物物体体鲜鲜重重中中含含量量最最多多的的元元素素为为O，干干重重最最多多的的元元素素为为C。植植物物因因糖糖类类较较
6、多多，蛋蛋白白质质相相对对较较少少，故故干干重重中中O元元素素较较多多，而而动动物物相相反反，干干重重中中N比比例例较较高高，且且Ca、P等元素因骨骼、牙齿中大量积累而含量较多。等元素因骨骼、牙齿中大量积累而含量较多。（5）糖糖类类、脂脂肪肪和和蛋蛋白白质质的的组组成成元元素素都都有有C、H、O，可可推推知知其其代代谢谢产产物物中中都都有有CO2和和H2O，蛋蛋白白质质中中还还含有含有N，故其代谢产物中还含有尿素。，故其代谢产物中还含有尿素。（6）脂脂肪肪分分子子中中氧氧的的含含量量远远少少于于糖糖类类，而而碳碳和和氢氢的的含含量量则则比比糖糖类类多多，因因此此等等质质量量的的脂脂肪肪彻彻底底
7、氧氧化化时时所所消消耗耗的的氧氧气气比比糖糖类类多多，释释放放的的能能量量也也多多于于糖糖类类，约约为为糖糖类类或或蛋蛋白质的二倍。白质的二倍。（7）由由于于蛋蛋白白质质中中通通常常含含有有S，而而DNA中中含含P，因因此此在在实实验验方方法法上上可可分分别别用用放放射射性性同同位位素素35S和和32P示示踪踪以以证证明明DNA是遗传物质。是遗传物质。 组组成成生生物物体体的的各各种种化化学学元元素素，在在生生物物体体内内主主要要以以无无机机盐盐离子或化合态形式存在。离子或化合态形式存在。2化学元素的存在形式及功能：化学元素的存在形式及功能：（1）化学元素的存在形式）化学元素的存在形式（2）生
8、物体内化学元素的功能）生物体内化学元素的功能组组成成多多种种多多样样的的化化合合物物，这这些些化化合合物物和和化化学学元元素素是是生生物物体体生命活动的物质基础。生命活动的物质基础。化学元素能够影响生物体的生命活动。化学元素能够影响生物体的生命活动。S是是甲甲硫硫氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸等等含含硫硫氨氨基基酸酸的的组组成成成成分分，因因此也是蛋白质的此也是蛋白质的特征特征元素。元素。Ca在在原原生生质质中中一一般般以以磷磷酸酸盐盐和和碳碳酸酸盐盐的的形形式式存存在在，对对保保持持原原生生质质胶胶体体的的稳稳定定性性和和调调节节膜膜的的通通透透性性是是不不可可缺缺少少的的。动动物物血血液液和和
9、组组织织液液中中的的钙钙离离子子，对对血血液液的凝固和肌肉的收缩有调节作用。的凝固和肌肉的收缩有调节作用。缺缺钙钙，老老年年人人患患骨骨质质疏疏松松症症，成成年年人人患患骨骨质质软软化化病病，儿儿童童患患佝佝偻偻病病；血血钙钙含含量量低低，易易导导致致肌肌肉肉抽抽搐搐；血血钙钙高导致高导致肌无力肌无力。Mg是是叶叶绿绿素素的的组组成成成成分分，是是一一切切绿绿色色植植物物光光合合作作用用不可缺少的。不可缺少的。Fe是是细细胞胞色色素素（线线粒粒体体内内一一种种与与有有氧氧呼呼吸吸有有关关的的蛋蛋白白质质）、血血红红蛋蛋白白和和许许多多含含铁铁酶酶类类的的成成分分，与与氧氧气气的的运运输输以以及
10、及许许多多物物质质代代谢谢有有关关。植植物物缺缺铁铁，叶叶绿绿素素形形成成受受阻，易产生黄化苗。阻，易产生黄化苗。微量元素微量元素B（硼）能促进花粉的萌发和花粉管的伸长；（硼）能促进花粉的萌发和花粉管的伸长；I是合成甲状腺激素的成分。是合成甲状腺激素的成分。C【典例精析】【典例精析】【例【例1】下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的】下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是（是（ ）A组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量最高素的含量最高B人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大C组成生物体的
11、化学元素在无机自然界中都可以找到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比例基本相似不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似（1）水的含量：）水的含量：考点一组成生物体的无机物考点一组成生物体的无机物水和无机盐水和无机盐 【基础知识整合】【基础知识整合】 1细胞中的水：细胞中的水： 在在构构成成细细胞胞的的各各种种化化合合物物中中，水水的的含含量量最最多多，一一般般为为80%90%。不同的生物体内水的含量差别很大。不同的生物体内水的含量差别很大。同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。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；幼嫩部分
12、老熟部分。幼儿时期成年时期；幼嫩部分老熟部分。同同一一生生物物不不同同器器官官水水的的含含量量也也不不同同，如如心心肌肌含含水水79%，血液含水，血液含水82%。结合水结合水自由水自由水（2）存在形式：）存在形式： 和和 。一一般般情情况况下下，代代谢谢活活跃跃时时，生生物物体体含含水水量量在在70%以以上上。含水量降低，生命活动不活跃或进入休眠。含水量降低，生命活动不活跃或进入休眠。水的含量与代谢的关系：水的含量与代谢的关系：当当自自由由水水比比例例增增加加时时，生生物物体体代代谢谢活活跃跃，生生长长迅迅速速，如如干干种种子子内内所所含含的的主主要要是是结结合合水水，干干种种子子只只有有吸吸
13、足足水水分分获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。当当自自由由水水向向结结合合水水转转化化较较多多时时，代代谢谢强强度度就就会会下下降降，抗抗寒寒、抗抗热热、抗抗旱旱的的性性能能提提高高。旱旱生生植植物物比比水水生生植植物物具具有有较较强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。（3）功能：）功能：是是细胞结构细胞结构的重要组成成分；的重要组成成分；是细胞内的是细胞内的良好溶剂良好溶剂，运送，运送营养营养和和废物废物；参与许多参与许多生物化学反应生物化学反应；为细胞提供为细胞提供液体液体环境。环境。（1）
14、存在形式：）存在形式：2细胞中的无机盐：细胞中的无机盐： 绝绝大大多多数数以以离离子子形形式式存存在在，少少部部分分是是细细胞胞内内复复杂杂化化合合物物的组成成分。的组成成分。 是是细细胞胞的的结结构构成成分分，有有些些无无机机盐盐是是细细胞胞内内某某些些复复杂杂的的化化合合物物的的重重要要组组成成部部分分，如如Mg2是是叶叶绿绿素素分分子子必必需需的的成成分分；Fe2是是血血红红蛋蛋白白的的主主要要成成分分；PO43是是生生物物膜膜的的主主要要成成分分磷磷脂脂的的组组成成成成分分，也也是是ATP、NADPH的主要组成成分。的主要组成成分。（2）生理功能：）生理功能：参参与与并并维维持持生生物
15、物体体的的代代谢谢活活动动，如如哺哺乳乳动动物物血血液液中中必必须须含含有有一一定定量量的的Ca2，如如果果血血液液中中钙钙盐盐的的含含量量过低就会出现肌肉抽搐。过低就会出现肌肉抽搐。维维持持生生物物体体内内的的平平衡衡：体体内内平平衡衡使使细细胞胞能能有有稳稳定定的的结结构构和和功功能能，是是生生物物能能维维持持正正常常的的代代谢谢和和生生理理活活动动的的必要条件。必要条件。a渗渗透透压压的的平平衡衡：Na、Cl对对细细胞胞外外液液渗渗透透压压调调节节起起重重要要作作用用，K则则对对细细胞胞内内液液渗渗透透压压平平衡衡起起决决定定作作用。用。b酸酸碱碱平平衡衡（即即pH平平衡衡）：pH调调节
16、节着着细细胞胞的的一一切切生生命命活活动动，它它的的改改变变影影响响细细胞胞内内发发生生的的一一切切反反应应，其其平平衡衡的的维维持持就就依依赖赖于于某某些些无无机机盐盐离离子子的的调调节节，如如人人血血浆浆中中HCO3、HPO42等的调节。等的调节。【典例精析】【典例精析】【例【例2】下面关于生物体内水、自由水、结合水的联系】下面关于生物体内水、自由水、结合水的联系以及与生物新陈代谢、抗性的关系，有关叙述正确的是以及与生物新陈代谢、抗性的关系，有关叙述正确的是（ ）A细胞中自由水只存在于细胞液中，相对含量越大，细胞中自由水只存在于细胞液中，相对含量越大，生物新陈代谢越旺盛生物新陈代谢越旺盛B
17、自由水和结合水在不同时期作用相同自由水和结合水在不同时期作用相同C种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量，降低种种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量，降低种子的代谢速子的代谢速 率，以延长寿命率，以延长寿命D越冬作物减少灌溉，便于结合水与细胞中某些物质越冬作物减少灌溉，便于结合水与细胞中某些物质结合在一起存在结合在一起存在C【例例3】英英国国人人塞塞达达尼尼任任格格在在进进行行离离体体蛙蛙心心实实验验中中发发现现，用用不不含含钙钙和和钾钾的的生生理理盐盐水水灌灌注注蛙蛙心心，其其收收缩缩不不能能维维持持；用用含含有有少少量量钙钙和和钾钾的的生生理理盐盐水水灌灌注注时时，蛙蛙心心可可持持续续跳跳动数小时。该实验说明钙盐和钾盐（动数小时。该实验说明钙盐和钾盐（ ）A是细胞中某些复杂化合物的组成成分是细胞中某些复杂化合物的组成成分B对维持细胞的生命活动有重要作用对维持细胞的生命活动有重要作用C对维持细胞的正常形态有重要作用对维持细胞的正常形态有重要作用D能够为蛙心的持续跳动提供部分能量能够为蛙心的持续跳动提供部分能量B
