生物必修一第二章细胞中的元素和无机化合物

第２章组成细胞的分子阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上．一、组成细胞的元素和化合物[判断正误]1．生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。()2．Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。()3．组成人体细胞的主要元素是O、C、H、N、P、S。()4．组成细胞的元素以化合物的形式存在。()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。()××√×√第１节细胞中的元素和化合物组成细胞的化学元素，没有一种是细胞特有.说明：组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）表元素地壳细胞O48.6065.0Si26.30极少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0但细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同.说明：细胞与非生物之间具有统一性二者之间具有差异性结论:生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性.生命起源于非生命物质。化合物由两种或两种以上的元素组成的纯净物。一、组成细胞的元素细胞中常见的化学元素有20多种．大量元素微量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、B、Zn、Mo、Cu最基本元素主要元素大量元素微量元素2、含量：1、种类：含量占生物体总重量万分之一以下必需元素铁猛碰新木桶是指生物生长发育必不可少的元素大量元素：微量元素：基本元素：四大元素：主要元素：大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上的元素。微量元素：含量占生物体总重量万分之一以下的元素。CHONPSKCaMgFeMnBZnMoCuCCHONCHONPS(约占原生质总量的97%)元素玉米人O44.4314.62C43.5755.99H6.247.46N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78组成玉米和人体的含量较多的元素是：等四种。不同生物体的组成元素种类;不同生物体内，各种化学元素的含量.C、H、O、N大体相同相差很大玉米和人体细胞部分元素含量的比较（%）干﹑鲜细胞对比图组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）在人体细胞中，鲜重时含量最多的元素是；干重时含量最多的元素是。Co组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）55.99%14.62%9.33%7.46%4.67%0.78%3.11%练习：下列组成活细胞的基本元素中，含量关系由多到少的顺序正确的是：A.CHONB.COHNC.OCNHD.OCHN鲜重干重注意：认真审题，不忽略关键词D活细胞的元素关系：OCHN细胞干重的前四位的元素：CONH缺Fe：人体患贫血缺Ca：成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象。缺I：人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病）缺Zn：“花”而不实（只开花不结果）缺B：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟缺Mg：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行缺Se：患克山病（原发性心脏病）二、组成细胞的化合物组成细胞的化合物无机化合物有机化合物水无机盐糖类脂类蛋白质核酸(85-90%)(1-1.5%)(1-2%)(7-10%)化合物含量最多的是有机物含量最多的是占细胞干重超过一半的是水蛋白质蛋白质1．影响细胞含水量的因素(1)生物种类：水生生物含水量＞陆生生物含水量。(2)生长发育阶段：幼儿＞成年；幼嫩部分＞成熟部分。(3)组织器官种类与代谢程度：如牙齿＜骨骼＜血液。细胞中的无机物一、细胞中的水2.水在细胞中的存在形式（1）结合水：（2）自由水：与细胞内其他化合物相结合的水（占全部水的4.5%）以游离的形式存在，可以自由流动（占全部水的95.5%）特点：易蒸发、不受束缚、可流动特点：不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性判断：以下实例中水主要以什么形式存在？（A）切西瓜时流出的瓜汁水（B）新鲜小麦种子晒干时丢失的水（Ｃ）干小麦烘烤时丢失的水（D）鸡蛋清里的水（Ｅ）浆糊中的水ＡＢＣDE以自由水方式存在的有：以结合水方式存在的有：3．自由水、结合水的关系及功能2．自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系自由水/结合水比值高⇒代谢旺盛，但抗逆性差比值低⇒代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强3.4.5．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―→失去结合水的细胞丧失生理活性。1．(2011·海淀模拟)如果细胞内结合水与自由水的比值用a表示，则初生细胞a1与衰老细胞a2的大小为()A．a1＞a2B．a1＝a2C．a1＜a2D．无法判断2.(双选)下列有关人体内水的叙述，错误的是()A．人的体液不断进行新陈代谢，其中水的吸收是通过渗透作用完成的B．在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生C．人体衰老细胞中自由水含量减少，代谢缓慢D．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ADc二、无机盐2、存在形式大多数以离子状态存在：如K＋、Na＋、等少数与其他化合物结合：如ATP、DNA等1、含量很少：1%—1.5%3、生理功能Mg2+—叶绿素Fe2+—血红蛋白PO43-——核苷酸磷酸钙—骨、牙齿叶绿素a的分子式为C55H72O5N4Mg,叶绿素b的分子式为C55H70O6N4Mg。①是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分2.细胞中的无机盐生理功能(1)某些复杂化合物的组成成分Mg2+——叶绿素Fe2+——血红蛋白PO43-——ATP、磷脂I——甲状腺激素Ca——形成碳酸钙,构成骨骼和牙齿(2)维持细胞和生物体的正常生命活动。元素相关的生命活动K+维持心肌正常的兴奋性Ca2+骨骼肌正常的功能:血钙过高——肌无力、血钙过低——肌肉抽搐B促进植物花粉管的萌发和伸长,植物缺少会“花而不实”②无机盐对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。(3)维持生物体内的平衡。①渗透压的平衡,如Na+、Cl-维持人体细胞外液的渗透压,K+维持人体细胞内液的渗透压;②酸碱平衡,如血浆中H2CO3/HCO3-的缓冲作用。③维持酸碱平衡•渗透压高低取决于溶质粒子的数量。•细胞内有机物和无机物均引起渗透压。但无机盐的浓度、解离程度比有机物高得多，所以无机盐提供的渗透压最大，而有机物提供的渗透压很小。细胞内外的渗透压恒定时，细胞的形态和机能才能维持正常。④维持渗透压平衡设计实验查找资料，了解某一种植物生长发育需要哪些无机盐。设计实验，证明某一种或几种无机盐是这种植物生长发育所必需的。矿质元素是指除C、H、O以外,主要由根系从土壤中吸收的元素。溶液培养法(水培法),是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。砂基培养法(砂培法)则是在洗净的石英砂或玻璃球等基质中加入全部或部分营养液来培养植物的方法。在研究植物必需的矿质元素时,可在配制的营养液中除去或加入某一元素,以观察植物的生长发育和生理生化变化。如果在植物生长发育正常的培养液中,除去某一元素,植物生长发育不良,并出现特有的病症,当加入该元素后,症状又消失,则说明该元素为植物的必需元素。反之,若减去某一元素对植物生长发育无不良影响,即表示该元素为非植物必需元素。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、乙组实验后对照组通常指在自然状态下或已知影响因素所造成的结果的一组实验；而实验组通常指某种自变量的改变对实验结果的影响未知，需要人为探索的一组实验。对照组能帮助人们排除无关变量所造成的实验误差，与实验组对照有助于得出真实可信的结果或结论。★谈一谈:根据你的生活经验,说说哪些植物器官(苹果、梨、马铃薯、花生种子、黄豆种子）的细胞中富含糖类、脂质或蛋白质?★想一想:怎样从植物器官中提取这些化合物?实验检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质原理＋斐林试剂→砖红色沉淀还原糖(如葡萄糖、果糖、麦芽糖)淀粉＋碘液→蓝色＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色＋苏丹Ⅳ染液→红色糖类脂肪蛋白质＋双缩脲试剂→紫色反应1、实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。(试剂现配现用,且需水浴加热)•鉴定时，需要用到显微镜的是()，需要加热的是()，二者皆不需要的是()（蓝色→棕色→砖红色）2．实验流程(1)还原糖的检测和观察(2)脂肪的检测和观察方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液―→橘黄色(3)蛋白质的检测1.实验成功的关键——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还原糖量较高的生物组织(或器官),而且组织颜色较浅,或近于白色。经实验比较,苹果、梨等较为理想。(2)脂肪的鉴定实验中,实验材料最好选富含脂肪的种子。(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的蛋清。(2)斐林试剂和双缩脲试剂的比较：斐林试剂双缩脲试剂试剂浓度甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液；乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液；B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液使用方法甲液、乙液混合均匀后，再加入样液先加A液造成碱性环境，再滴加B液使用条件加热(水浴50～65℃)不加热，摇匀即可实验现象浅蓝色→棕色→砖红色紫色注意：与双缩脲试剂起反应的是肽键而不是氨基酸2007年广东高考：为进一步确定来源不同的A、B、C、D、E五种物质（或结构）的具体类型，进行了下列实验，现象与结果如下：①各种物质（或结构）的性质、染色反应的结果，见右表：注：＋：有；－：无；灰分指物质充分燃烧后剩下的部分。②A为红色，检测A的灰分后发现其中含有Fe元素。③将适量的E溶液加入盛有D的试管中，混合一段时间后，混合液能与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。根据以上实验现象和结果，推断出：A.;B.;C.;D.;E.。血红蛋白脂肪染色质(体)纤维素纤维素酶++++++++++(2010·广东高考)假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：(1)选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ染液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是________；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为________。③紫色(2)完善以下实验设计并回答问题。探究A动物蛋白对小鼠生长的影响资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持小鼠正常生长；A动物蛋白有可能用于饲料生产。一、研究目的：探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。二、饲料：1.基础饲料：基本无蛋白质的饲料；2.普通饲料(含12%植物蛋白)：基础饲料＋植物蛋白；3.实验饲料：基础饲料＋A动物蛋白。三、实验分组：实验组号小鼠数量(只)饲料饲养时(天)110基础饲料21210实验饲料1(含6%A动物蛋白)21310实验饲料2(含12%A动物蛋白)21410实验饲料3(含18%A动物蛋白)21510实验饲料4(含24%A动物蛋白)21610ⅠⅡ备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。四、实验方法和检测指标：略①实验组6中，Ⅰ应该为________，原因是________________________________；Ⅱ应该为________，原因是________________________________。②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的________和________。普通饲料需要普通饲料作对照21饲养时间相同，实验结果的比较才有意义体重体长1．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。①②③④依次为()A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、CB．蛋白质、水、脂质、糖类；O、C、N、HC．水、蛋白