细胞中的元素和化合物

1、必修I 分子与细胞第1讲 细胞中的元素和无机化合物考试说明等级要求水和无机盐的作用(A)A检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质(b)B考点1:组成细胞的化学元素C II O N P S KI匸耍尤索呵诃Mg l；c M n Zu C u B 爸1 细胞中化学元素归类：可根据元素 在细胞中的含量及作用进行归类。特别提醒：无论是大量元素还是微量元 素，都是生物体必需的， 对于维持生物 生命活动起着非常重要的作用。最基本的元素基本元素主要元素微量元素没有一种元素是生物体所特有的，但每种元素的 却.曰.一、丰.大量元素(1 )组成细胞的元素在无机自然界中都能找到, 不同。(2 )细胞中含量最多的四种元素

2、是 , _是构成细胞的最基本元素。细胞鲜重时基本元素的含量大小关系 ，细胞干重时基本元素的含量大小关系 。2 举例说明元素的作用丿元糸BZnPK作用促进花粉明发促进细胞分裂及大脑发育促进牛殖牛长促进营养生长、促进有机物在 植物体内转移3. C是构成细胞的基本元素碳元素之所以成为基本元素，不是因为干重条件下它是细胞中含量最多的元素，而是因为碳原子本 身的化学性质(能与其他元素形成四个共价键，且成键能力很强)使它能够通过化学键连接成碳链 或碳环，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。地球上的 生命可以说是在碳元素的基础上建立起来的。生物大分子以 为骨架，碳原子之间可

3、以单键相结合，也可以双键或三键相结合，形成不同长度的链状、分支链状或环状结构。4 生物界和非生物界的统一性和差异性(1) “统一性”指的是从化学元素的 来分析看：组成生物体的元素没有一种是生物界所 特有的，在非生物界都能找到。(2) “差异性”指的是从化学元素的 来分析看：组成生物体的化学元素与非生物界中 的相应元素的含量不同。【特别提醒】组成生物体的化学元素都是生物体从其生活环境中吸收而来，所以组成生物体的化学 元素在自然界能够找到，但不能说组成自然界的化学元素在生物体中都能找到，因为生物体对元素 的吸收是选择性吸收。正因为生物体对自然界的元素是选择性吸收，所以组成生物体的化学元素在 生物体

4、中的含量与自然界中的含量差异很大。5 生物界的统一性和差异性的理解(1) 可从以下几方面理解“统一性”： 从化学元素角度看：不同种类生物体内所含的化学元素 基本相同。 从分子水平角度看：所有DNA分子的和都相同所有生物共用一套都以作为生命的体现者，它的基本单位都是 从结构角度分析：除了病毒外，生物体都是由 组成的。 从能量角度分析：生物体都以 物质。(2 )对“差异性”的理解： 从元素的角度分析：主要体现在不同生物体内，同种元素的 差别较大。 从分子水平角度分析：J组成不同 DNA分子的脱氧核苷酸的 不同i组成不同蛋白质分子的氨基酸 不同，以及不同【例1】生物大分子在生物体生命活动中具有重要的

5、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()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大分子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.【例2】以下事实中可以作为生物界统一性的依据的是()组成生物体的各种元素在无机界中广泛存在不同生物体的生物大分子一一核酸、蛋白质分子相同 遗传密码在生物界是通用的 核酸、蛋白质、糖类等大分子物质各自的基本结构单位在 不同生物体内都相同A. B. C. D. 【例3】下列关于构成细胞的化学元素、大量元素和微量元素的元素

6、的叙述中。不正确的是()A 无机自然界的元素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、0、N、P、Ca都是大量元素，C在各种有机物都存在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 考点2:组成细胞的化合物1. 细胞中的水(1) 在活细胞中，含量最多的是 ，它在细胞中以 和两种形式存在。(2 )在代谢旺盛的细胞中， 的含量一般较多。(3) 在休眠的种子、越冬的植物、生活在盐渍条件下的植物，体内的含量相对增多，使植物的抗逆性 ，以适应不良的环境条件。(4) 功能：是良好的溶剂，各种

7、物质只有溶解在水中，才能被细胞吸收并运输；参与细胞中各种代谢作用等。 是组成细胞结构的重要成分。(5) 自由水和结合水关系。自由水和结合水可以相互转化。如在活细胞内，受温度的影响，自由水和结合水可相互转化，具体转化如下：iL x Z 養合水I号圭水自由水与结合水的比值反映细胞的生理状态。比值越大，代谢越确 ，抗逆性越;比值越小，代谢越 ，抗逆性越。(6) 细胞中能产生水的结构有哪些？其产生的具体代谢过程是什么？ 在叶绿体基质中通过 合成有机物的过程中产生水。 在线粒体中通过有氧呼吸的第阶段产生水。 在核糖体上通过氨基酸的 作用产生水。植物高尔基体上在合成纤维素的过程中产生水。动物肝脏和肌肉中合

8、成 时产生水。ADP生成ATP时产生水。DNA合成过程产生水(7) 细胞中由水参与的代谢过程大分子有机物如蛋白质的消化(水解)、糖原分解、ATP水解、有氧呼吸的第二阶段、光合作用的光反应等代谢过程。【例4】下列有关水的叙述中正确的是 ()A. 呼吸作用过程的第三阶段既有水的生成又有水的分解B. 白天用H218O浇花草，在花草周围空气的水、Q、CQ中会出现18OC. 苹果树不宜在热带地区栽种的主要限制因素是水D. 细胞内结合水与自由水的比例越大，代谢越旺盛【例5】水在生物体内是一种良好的溶剂，是各种化学反应的介质。下列有关水的说法哪一项是不 正确的()A. 水是细胞中含量最多的化合物B.当人体缺

9、水时，血浆渗透压会降低，从而产生渴觉C.核糖体中进行的化学反应有水生成D.休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值会下降【例6】在探索外星球是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为最关键的环节。水在生命 中的意义表现为()A 是细胞鲜重中含量最多的化合物B 在生物体内可以流动C 能与蛋白质结合而体现生命活动现象D 生化反应要在水中进行【例7】水是生命之源，下面是有关水与生命活动的叙述，不正确的是()A. 丙酮酸彻底氧化分解生成CO2的过程需要水的参与B. 水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物C. 标记有氧呼吸消耗的氧气中的氧可在产物水中检测到D . ATP转化成 ADP的过程需要水考点3

10、:细胞中的无机盐1 .无机盐存在形式(1 )大部分以 形式存在。(2) 有些无机盐与蛋白质等物质结合成复杂的 。无机盐是细胞内 的重要组成成分，如血红蛋白中的 Fe2+。许多无机盐对于维持细胞和生物体的 有重要作用。2 无机盐的生理作用(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，如无机盐参与组成的化合物2+Mg叶绿素必需的原料L 2+Fe血红蛋白的重要成分I-合成甲状腺激素的重要原料PC43-合成磷脂、核苷酸的原料，也是ATP NADPH勺主要组成成分CaCO动物和人体骨骼、牙齿中的重要成分(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Ca

11、i +，如果某个动物血液中钙盐的含量 就会出现抽搐；而 Ca2+多时，又会出现 现象等。(3 )维持生物体内的相对平衡：体内相对平衡是细胞能有稳定的结构和功能、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无机盐含 量的稳定有密切关系：渗透压的平衡： 对细胞外液渗透压起重要作用，则对细胞内液渗透压起决定作用。酸碱平衡(即pH平衡)：pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质体组成物质的所有特性以及在细胞内发生的一切反应，如人血浆中的HCO3、HPO-4等。 离子平衡：动物细胞内外Na+/K +的比例是相对稳定的。细胞膜外高、低，细胞膜

12、内_高、氐。K Na+这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。（4 ）某些无机盐含量过多或过少时，生物体会出现相应的病症。缺Mg+影响叶绿素的合成缺 Fe2+影响血红蛋白的合成，人就会患缺铁性贫血。缺动物会出现肌肉抽搐现象Ca2+过多动物会出现肌肉乏力现象等缺P植株生长矮小、瘦弱、叶色暗绿、缺乏光泽，下部老叶和茎秆呈紫红色，开花结果少等缺K+植株的叶色暗绿或紫蓝，老叶的尖端和边缘会失绿直至干枯坏死【例8】人的红细胞必须生活在0.9%的NaCI或5%勺葡萄糖溶液中，若将红细胞置于浓盐水中，红细胞则会失水皱缩，从而失去输送氧气的功能。这一事实说明（）A. 无机盐对维

13、持生物体的细胞代谢有重要作用B.无机盐对维持细胞的渗透压有重要作用C.无机盐离子容易进出细胞D.水分子容易进出细胞【例9】铁是血红蛋白的重要组成成分，血红蛋白是红细胞的主要成分。当人或哺乳动物体内含铁 量减少时，红细胞运输氧的功能减弱，且含铁量过低时，人和动物则表现为贫血，同时会出现一系 列的症状，如贫血的人面色苍白，容易疲劳，并有心慌气短、恶心、头痛、眩晕等症状。这一事实 说明铁的作用为（ ）A. 细胞中某些化合物的重要组成成分B 维持生物体的生命活动C.维持细胞的正常生理活动D 以上三项都是【例10】下列有关生物体内水和无机盐的叙述错误的是（）A. 细胞代谢过程中，叶绿体、核糖体和中心体中

14、都有水生成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，植物缺乏镁时会导致叶片发黄【例11】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、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

15、状腺激素的重要原料提供加看锌元素对大豆植株地t部分I X含竝的城响【例12】如图表示分别测定 A （完全培养液）、B （只缺锌元素的 状后提供锌元素，每隔24小时取样一次）三组大豆植株地上部 分生长素（IAA）的含量柱形图。对此分析正确的是（）A. 锌元素与生长素的生成有关B. 锌元素是组成生长素的重要成分C. 缺锌不会导致农作物出现生长缓慢的现象D. 锌是植物体内必需的大量矿质元素之一考点4:生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测1 实验原理：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物 产生特定的颜色反应。（1 ）还原性糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖）与发生反应,在水浴加热中生成 ；淀粉遇碘变 色。（氧化

16、-还原反应）（2）脂肪可被苏丹川染液染成 ，被苏丹”染液染成 色。(3) 蛋白质与 发生作用，产生 反应(络合反应)。2. 选择实验材料(1) 检测可溶性还原糖可选择 的植物组织，如苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜等。(2) 检测脂肪可选择富含脂肪的植物种子，如花生种子。如果是新鲜花生种子，可不需浸泡，浸泡效果反而不好；如果是干种子，需浸泡34 h最适宜切片(浸泡时间短，不容易切片；浸泡时间过长，组织太软，切下的薄片不易成形)。(3) 检测蛋白质可用浸泡后的大豆种子或鸡卵蛋白。3. 实验的注意事项(1) 斐林试剂：NaOH(0.1 g mL1、CuSO(0.05 g mL1) 1 : 1混匀(现用

17、现配，混合使用)注入 后水浴加热(50C65C)。1 1(2) 双缩脲试剂：NaOH(0.1 g mL)、CuSO(0.01 g mL )分别滴入(使用不同时)，注入后振荡、 不加热。(3) 苏丹W染液：染色时间不宜过长，否则染液会过多的进入细胞间隙等而影响观察。4. 实验步骤(1 )还原糖鉴定的具体步骤还瓏輔的纓定t遇材含蔚吐较样，白色或近下白色WtfiW组织1 制容殂纠样港 却麗c用-层纱布)加谯I min#2ml筋色反理结论：还廉糖与黑林试剂在加势宜沸的过程中生戍 址色机漁°注吏丼试剂的甲液和乙臧零皿泡書均匀后怔用(2)脂肪鉴定的具体步骤取材：花主件子浸泡3-4 X将子叶削成薄

18、片取最理想的薄片制片严u”d在薄片上滴23滴苏丹111染色2-3 min 去浮色制或临时装片 观察：在低倍镜下寻找到已染色的圆形小颗也然后用高倍镜观察V结论:猎脑能被苏丹川染液染戒橘黄邑匚(3 )蛋白质鉴定的具体步骤堇鯉L眩浆=滤液J(稅泡K2d)过滤组织样滸、 ir 2 mL颜色反应双缩蹩严咖剂B无色色或紫红色图2觀论土蛋白质与双缩麻试剂发生反应，产生紫色反应。5 实验中应注意问题(1)在鉴定还原性糖的实验中：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。或者在提取液与斐林试剂混合后， 可用酒精灯直接加热，可缩短实验时间和

19、增加安全性。(2 )在鉴定脂肪的实验中： 装片制作方法如按教材所述，切片不薄，影响实验效果，可改为左手拇指与食指垂直捏压下端， 右手拿刀片横向切割，切片可很薄。 用苏丹川染液染色时间不宜过长。做鉴定还原糖和蛋白质的实验时，在鉴定之前，可以留出一部 分样液，以便与鉴定后样液的颜色变化作对比，这样可以增强说服力。(3) 在鉴定蛋白质的实验中： 使用双缩脲试剂时，应先加双缩脲试剂 A(0.1g/mL的NaOH溶液)造成碱性环境，再加双缩脲试剂 B(0 01 g/ mL的CuSO4溶液)。试剂B不能多加，否则会有蓝色的 Cu(OH) 2生成，遮盖颜色反应的 真实结果。 若使用鸡卵清蛋白，必须稀释。如果

20、蛋白液稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管的 内壁上，使反应不易进行彻底，并且试管也不容易刷洗干净。6 斐林试剂与双缩脲试剂的区别(1)斐林试剂与双缩脲试剂都是由两种溶液即NaOH和CuSO组成，但两者也有区别：3某种试剂的浓度不同：NaOH的浓度是相同的，都是 0.1g mL1，但CuSO的浓度不同，斐林试剂中CuSO为 0.05mol/L，双缩脲试剂中 CuSO为 0.01mol/L ;3使用的顺序不同：斐林试剂中CuSO与NaOH混合使用，而双缩脲中 CuSO与NaOH是分开使用；3反应发生的原理不同：在参与检测反应时， 是以不同的反应物出现的，斐林试剂以Cu(OH)2形式参oO

21、_|_丄与反应，还原糖中含有'(醛基)，在碱性溶液中加热12 min，会被Cu(OH)2氧化成''-J_l。而Cu(OH)2则被还原成 CitO,呈现砖红色沉淀。 实验过程中，必须是先将1mL斐林试剂滴入2mL的组 2+织样液中，让其反应生成Cu(OH)2后，才能加入还原糖组织样液中。双缩脲试剂以Cu形式参与反应，具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应，生成紫色络合物。实验过程中，必须是先加入1mL的甲液振荡后，造成碱性环境，再滴入 45滴乙液，振荡混合均匀。如果将甲液和乙 液混合后加入，则混合液中不含有Cu2+，不会发生显色反应。3反应的条件不同：蛋

22、白质鉴定时不需要加热，还原糖的鉴定需要加热(50C65C)。(2 )斐林试剂与双缩脲试剂的比较与总结比较项目斐林试剂双缩脲试剂不 同 占 八、使用方法甲液和乙液混合均匀后方可使用，且现配现用使用时先加A液再加B液呈色反应条件需水浴加热不需加热即可反应反应原理还原糖中的醛基被 Cu（OH） 2氧化，Cu（OH） 2被 还原为Cu2O具有两个以上肽键的化合物在碱 性条件下与Cu2+反应生成络合物颜色砖红色紫色浓度乙液CuSO4浓度为0.05g mL-1B液CuSO4浓度为 0.01g mL-1相同点都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用 NaOH浓度都是0.1 g mL-17 检测生物组织中糖

23、类、脂肪和蛋白质注意事项（1）还原糖鉴定实验材料要求 浅色：不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料。 还原糖含量高：不能用马铃薯（含淀粉）、甘蔗、甜菜（含蔗糖）。（2）唯一需要加热 还原糖鉴定，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖 红色沉淀出现。（3） 唯一需要显微镜 脂肪鉴定。（4）记准混合加入 斐林试剂；分别加入 双缩脲试剂（先加A液，后加B液，且B液不能过量） 两者成分相同，但CuSO的浓度不同，所以不能混用。（5） 非还原糖（如蔗糖）+斐林试剂水浴加热现象不是无色而是浅蓝色Cu（OH）2的颜色 &植物必需无机盐的实验验证（1 ）对照实验 对照组：正常植物+完全培养液t生长正常 实验组：正常植物+缺X完全培养液（2 ）结果预测 若生长正常则X不是必需无机盐 若出现病症则X是必需无机盐【例13】下列有关实验及显色结果的叙述，正确的是（）A. 常温条件下，蛋白质与双缩脲试剂发生作用呈现紫色B. 常温条件下，核糖核酸与甲基绿作用呈现绿色C. 沸水浴条件下，脱氧核苷酸与二苯胺发生作用呈现蓝色D. 水浴加热条件下，蔗糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀【例14】对表中所列待测物质的检测，对所选用的试剂及预期结果的描述，正确的是（）待测物质检