三维设计高中生物必修① 第一单元 第二讲 组成细胞的元素及无机化合物(徐州 生物杜老师)

1.分类与地位组成生物体的化学元素常见的有20多种，各种元素的归属范围归纳如下：①分类依据是根据生物体内含量，而不是生理作用，微

量元素含量虽少，但其生理作用却不可替代。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。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。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。2.存在与功能(1)存在与吸收化学元素在生物体内的存在形式：组成生物体的各种

化学元素，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①调节机体生命活动：如K＋、Na＋、Ca2＋、等。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.生物界与非生物界的关系(1)生物界和非生物界的统一性①生物界中的元素都是从无机环境中获取的，如下图：②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。

③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①组成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。②生物体从自然界获取组成自身的元素是有选择的。③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，

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1.(2010·淄博质检)奶粉中蛋白质含量检测通常不是直接测

定蛋白质含量，而是通过测氮含量来推算蛋白质含量。

一般来说，每100克蛋白质平均含氮16克，这些氮主要

存在于蛋白质的(

)A.—CO—NH—

B.游离的氨基

C.游离的羧基

D.R基解析：氨基酸的R基不一定含有N，题目所指的氮主要存在于蛋白质的—CO—NH—。答案：A1.存在形式与功能形式自由水结合水定义细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动与细胞内的其他物质相结合的水含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%形式自由水结合水特点流动性强、易蒸发、加压可析离，可参与物质代谢不流动、不蒸发、不能析离，与其他物质结合功能①细胞内良好的溶剂②参与生化反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质和代谢废物是细胞结构的重要组成成分联系自由水和结合水在一定条件下可相互转化(1)水的变化(2)水的存在、功能验证

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。2.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相对

含量较高。2．(2010·淮安质检)水在生物体及细胞内的生命活动中有非常重要的生理功能。下列有关水的叙述中正确的有(多选)(

)A．代谢活动的强弱与细胞内自由水和结合水的比值有关B．线粒体、核糖体、中心体等在其活动中都可以产生水C．叶绿体内只有水的分解而没有水的生成D．水分和无机盐在人体内的平衡有利于保持内环境稳态解析：水是生物体内含量最多的物质，水盐的平衡对内环境的稳态具有非常重要的意义；在一定范围内，细胞内自由水与结合水比例越大，新陈代谢越旺盛。中心体中不能生成水，叶绿体中进行的光合作用过程中既有水的消耗，又有水的生成。答案：AD1.存在形式主要是离子形式，如Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、

Fe3＋、Cl－、、等，少数以化合态形式存在。2.吸收的主要方式：主动运输。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＋——叶绿素；Fe2＋

——血红蛋白；

——磷脂、ATP、NADPH；I－—

甲状腺激素。(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，过高又会出现肌无力。(3)维持生物体内的平衡：体内平衡使细胞能有稳定的结构和功能，是生物维持正常的代谢和生理活动的必要条件。

①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。

②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的所有特性以及在细胞内发生的一切反应：如人血浆中的、等。③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，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。3.(2010·南京质检)下列关于无机盐的叙述，错误的是

(

)A.缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成

B.Mg2＋是叶绿素的成分之一，缺Mg2＋影响光合作用

C.细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3

构成骨骼、牙齿

D.碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘解析：铁是血红蛋白的组成成分，缺铁则不能合成血红蛋白；Mg2＋是叶绿素的组成成分，缺Mg2＋则不能合成叶绿素，进而影响光合作用；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在；碘是合成甲状腺激素的原料，在食物中加碘是为了补充碘，预防因食物中缺碘而引起地方性甲状腺肿。答案：C医生常给脱水的病人注射0.9%的生理盐水。因为红细胞在蒸馏水中会因吸水过多而胀破，在浓盐水中会因失水过多而皱缩，从而失去输送氧的功能，这说明(

)A.水和无机盐是构成细胞的重要物质

B.水分子容易进出细胞

C.无机盐离子容易进出细胞

D.无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用[解析]

不同浓度的盐水会通过改变细胞的形态而影响细胞运输氧气的功能，说明无机盐对维持细胞的形态和功能具有重要作用。[答案]

D(1)在生理或病理条件下，常需补充缺失的某些成分，如：肠炎导致脱水——生理盐水；低血糖——葡萄糖；缺铁性贫血——铁、蛋白质；地方性甲状腺肿——碘；剧烈运动或高温——淡盐水或盐汽水；抽搐——钙。(2)质量分数为0.9%的NaCl溶液的浓度，正是人体细胞所处

液体环境的浓度，在医学上被称为生理盐水。当人体

需要补充盐溶液或输入药物时，应输入该溶液或用该

溶液作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维

持在相对稳定的状态。水在生物体内是一种良好的溶剂，是各种化学反应的介质。下列相关叙述不正确的是(

)A.水是有氧呼吸的反应物和生成物

B.当人体缺水时，血浆的渗透压降低，产生渴觉

C.温度适当升高会使细胞内自由水与结合水的比值

升高

D.核糖体中进行的化学反应有水生成.[解析]水，尤其是自由水，不仅是良好溶剂，而且是代谢中主要的反应物和生成物，并且为各种反应提供了液体环境。有氧呼吸——水是第二阶段的反应物，第三阶段的生成物；蛋白质合成——脱水缩合；温度升高，结合水→自由水，自由水/结合水的比值增大，代谢加快；人体缺水→血浆渗透压升高→产生渴觉。[答案]

B涉及细胞内水的两种存在形式含量变化时，要注意：(1)原理：水分含量与新陈代谢、生物抗性的关系细胞中自由水与结合水的比值大，生物新陈代谢旺盛，

其抗性小；若该比值小，生物新陈代谢缓慢，其抗性大。(2)分析思路①环境条件是否恶化；②细胞的年龄变化；③生命活动强度(或状态)的变化。(3)相关结论①环境恶化——自由水↓，结合水↑；②细胞衰老——自由水↓，结合水↑；③生命活动增强——自由水↑，结合水↓。近几年来的电视广告中，有许多推广中老年人补铁、钙和锌等的保健品和药品的广告，说明了无机盐对人体的健康起着重要作用。人体无机盐主要来自于食物，比如海带中含有丰富的碘，无机盐对于维持植物的生命活动也起着重要的作用。结合所学生物学知识，联系日常生活分析回答下列问题：(1)铁、钙和锌等无机盐在细胞内主要以

形式存在，是组成细胞的重要组成成分，如铁是合成

不可缺少的成分，人体缺铁可引起贫血症，血液运输

的能力低。钙在人体内的总量达1300g，其中99%存在于骨骼，一旦钙离子在血浆中的浓度明显下降，会出现

症状。(2)人体的内环境中含有多种无机盐，如维持渗透压的离

子：

，维持pH稳态的离子：

，概括地说，细胞外液本质就是一种盐溶液，类似于海水，在一定程度上反映了：

。[解析]本题考查无机盐在生物体内的存在形式与功能等。无机盐在细胞内主要以离子形式存在。Fe2＋是血红蛋白的重要组分；Ca2＋可维持肌细胞正常的机能。无机离子还可以维持细胞外液与内液的渗透压平衡及酸碱平衡，以维持细胞正常的生命活动。其中维持渗透压的主要是Na＋、Cl－等，维持pH的则是一些缓冲物质，如NaHCO3/H2CO3，Na2HPO4/NaH2PO4。[答案]

(1)离子血红蛋白氧气抽搐(2)Na＋和Cl－和生命起源于海洋本讲实验检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验原理生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂产生特定的颜色反应。(1)糖类淀粉+碘→蓝色还原糖+斐林试剂50~65℃水浴加热约2min砖红色沉淀(2)脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色脂肪＋苏丹Ⅳ染液→红色(3)蛋白质＋双缩脲试剂→紫色实验流程(1)还原糖的检测和观察选材：含糖量较高、白色或近于白色的植物组织结论：组织样液中有可溶性还原糖(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→橘黄色方法二：取材：花生种子(浸泡)，将子叶削成薄片结论：花生种子中有脂肪存在(3)蛋白质的检测和观察选材与制备：鲜肝提取液或黄豆浆滤液

结论：组织样液中存在蛋白质

基本技术要求(1)在鉴定可溶性还原糖的实验中，加热试管中的溶液时，

应该用试管夹夹住试管上部，放入盛50℃～65℃温水

的大烧杯中加热。注意试管底部不要接触烧杯底部；斐

林试剂不稳定，应现用现配。(2)还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之

前，要留出一部分组织样液，以便与鉴定后的样液颜色

作对比，增强实验的说服力。(3)在蛋白质的鉴定实验中，如果用蛋清稀释液作为实验

材料，一定要稀释到一定程度，否则，与双缩脲试剂

发生反应后会粘在试管的内壁上，使反应不彻底，试

管也不易洗刷干净。(4)脂肪的鉴定中，实验用的花生种子需提前浸泡3～4h，

浸泡时间太短，不易切片；浸泡时间太长，则组织太

软，切下的薄片不易成形。(1)实验材料的选择由于本实验是利用颜色反应鉴定不同的物质，因此在

实验的选材上应注意以下两点：①材料本身应无色，以免对结果产生干扰；②材料应富含相关物质，使现象更显著。(2)斐林试剂与双缩脲试剂的比较斐林试剂双缩脲试剂鉴定成分还原糖蛋白质鉴定原理还原糖中的醛基(—CHO)在加热条件下能将Cu(OH)2中的Cu2＋还原成Cu＋，从而生成砖红色的Cu2O沉淀双缩脲(H2NOC—NH—CONH2)在碱性溶液中能与Cu2＋结合生成紫色络合物，蛋白质分子中含有与双缩脲结构相似的肽键斐林试剂双缩脲试剂试剂浓度甲液：质量浓度为/mL的NaOH溶液；乙液：质量浓度为/mL的CuSO4溶液A液：质量浓度为/mL的NaOH溶液；B液：质量浓度为/mL的CuSO4溶液斐林试剂双缩脲试剂使用方法甲液、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→砖红色紫色典例印证(2010·茂名质检)根据相关实验，回答下列问题：(