第02讲 细胞中的元素和化合物【知识精研】高考生物一轮复习 课件

必修一第2讲细胞中的元素和化合物第一单元细胞的分子组成和结构目标要求1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成。2.指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，

赋予了细胞许多特性，在生命活动中具有重要作用。3.举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。01细胞中的元素和化合物02细胞中的无机物考点细胞中的元素和无机物01细胞中的元素和化合物一、组成细胞的元素1.元素的来源、分类和存在形式元素有选择地从无机自然界中获取大量元素:微量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等

最基本元素：基本元素：CC、H、O、N（参与构成生物大分子的基本骨架）大多以化合物的形式存在含量作用来源分类依据存在形式常见20多种大量元素和微量元素不是按生理作用的分类，微量元素虽然少，但其生理作用却不可替代。一、组成细胞的元素2.物质循环组成生物体的

等基本元素，在不断进行着从

到

，又从

的循环过程。非生物环境C、H、O、N、P、S生物群落生物群落到非生物环境（1）这里的物质是指？（2）这里的生态系统是指？C、H、O、N、P、S等基本元素生物圈P选三63生物界非生物界

性种类上

性含量上有选择地从无机自然界中获取组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到组成元素在含量上相差很大统一多样一、组成细胞的元素3.生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系细胞中的元素和无机物二、组成细胞的化合物1.无机物2.有机物水无机盐鲜重

，大多为

。大多以

形式存在。糖类脂质蛋白质核酸只含

（

物质）。主要含

，此外

（

物质）。主要含

（

物质）。含

（

物质）。最多自由水离子C、H、O能源N、P储能C、H、O、N(S)结构C、H、O、N、P遗传C、H、O含碳元素最值问题

1.鲜重最多的化合物：2.鲜重最多的有机物：3.干重最多的化合物：4.干重最多的有机物：5.鲜重最多的四种元素：6.干重最多的四种元素：水

蛋白质蛋白质蛋白质O>C>H>NC>O>N>H

不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，同种生物不同组织细胞中化合物种类和含量也是有区别的。细胞中的元素和无机物C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg基本元素主要元素C:在细胞_____中含量最多，

是_______元素。是构成有机物的核心元素。H:参与构成水和有机物。是细胞中__________最多的元素。O:在细胞_____中含量最多，参与构成水和有机物。干重最基本原子个数鲜重N:主要参与构成_______和核酸、ATP、NADPH、NADH等有机物。蛋白质P:主要参与构成______、ATP、NADPH、磷脂等有机物。核酸S:主要参与构成某些________。蛋白质习题巩固

鲜重中水是细胞中含量最多的化合物，而水分子中O的含量远大于H，因此组成生物体的元素中，O元素占细胞鲜重百分比最多。习题巩固元素玉米细胞人体细胞C43.5755.99H6.247.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.781．(必修1P16“思考·讨论”)玉米细胞和人体细胞干重中含量较多的四种元素都是C、H、O、N，这是因为：教材隐性知识

玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N习题巩固元素玉米细胞人体细胞C43.5755.99H6.247.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.782.在玉米细胞干重中的含量大小关系为O>C>H>N，而在人体细胞干重中的含量大小关系为C>O>N>H，这是为什么？

不同生物组织细胞中化合物含量不同，有的还相差悬殊。如小麦种子细胞和玉米细胞等中糖类含量较高，而人体细胞中蛋白质含量较高。习题巩固3.(2023·湖南名校联考)下表是甲、乙两种生物(玉米、人)体细胞的部分元素的含量占干重的百分比，有关说法错误的是(

)元素CHONKCaPMgS甲43.576.2444.431.460.920.230.200.180.17乙55.997.4614.629.331.094.673.110.160.78A.表格中在细胞内含量多的元素比含量少的元素更重要B.两种生物细胞中C、H、O、N四种元素的含量很高

与组成细胞的化合物有关C.根据O的含量判断甲代表的是玉米，因为玉米细胞中糖类含量高D.根据N、Ca的含量判断乙代表的是人，

因为人细胞中蛋白质含量高，骨骼中Ca含量高A习题巩固4.(2023·江苏南通调研)下列有关化合物的组成元素及功能的叙述，正确的是(

)A.磷脂、核酸都含C、H、O、N、P，可参与构成核糖体B.叶绿素含C、H、O、N、Mg，能吸收、传递、转换光能C.糖类都含C、H、O、N，既可提供能量也可构成细胞结构D.胰岛素含有C、H、O、N、S，可促进肝糖原分解为葡萄糖B核糖体由RNA和蛋白质构成胡萝卜素：C、H；叶黄素：C、H、O胰岛素是唯一降低血糖的激素5.（2022年广州一模）以下四组物质中，元素组成相同的一组是

（

）磷脂和磷酸 B.ATP和cDNAC.丙酮酸与丙氨酸 D.糖蛋白与肌糖原B习题巩固OPOHOHOH磷酸

6.(2021·佛山一模)玉米从外界吸收的硝酸盐，可以用于细胞内合成(

)

A．核糖B．淀粉酶

C．甘油D．固醇B解析：核糖属于糖类，组成元素为C、H、O，A错误；淀粉酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的组成元素是C、H、O、N，B正确；甘油的组成元素为C、H、O，C错误；固醇的组成元素为C、H、O，D错误。习题巩固7.（2022年湛江二模）下列有关组成细胞的化学元素的叙述，错误的是（

）组成纤维素、糖原、丙酮酸、脂肪酸的化学元素的种类相同B.碳循环是指碳元素在生物群落与无机环境之间的往返过程C.DNA双链均被32P标记的细菌在含31P的培养基中繁殖，子一代细菌都含放射性D.DNA双链均被15N标记的细菌在含14N的培养基中繁殖，子一代细菌只含14ND习题巩固细胞中的元素和无机物三、依据元素推断化合物的种类和功能1.据特征元素推测化合物的种类三、依据元素推断化合物的种类和功能2.

“元素分析法”判断化合物的种类和功能从化合物的元素组成分析代谢终产物：糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢终产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，其代谢终产物中还含有尿素。3.从化合物的元素组成分析氧化分解释放能量的多少

脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪氧化分解时消耗氧气和释放能量都多于糖类。习题巩固8.如图表示不同化学元素所组成的化合物，

以下说法错误的是（

）A.若①为某种大分子的组成单位，则①最可能是氨基酸B.若②是细胞中重要的储能物质，则②是脂肪C.若③为能储存遗传信息的大分子物质，则③一定是DNAD.若④主要是在动物肝脏和肌肉中合成的储能物质，

则④是糖原C习题巩固9.美国宇航局科学家在加利福尼亚州东部的莫诺湖里发现了一种被称作GFAJ-1的独特细菌，这种细菌能利用某剧毒化合物中的砷来代替磷元素构筑生命分子，进行一些关键的生化反应(在元素周期表中，砷排在磷下方，两者属于同族，化学性质相似)。根据上述材料进行预测，下列说法错误的是()A.GFAJ-1细菌体内含量较多的六种元素可能是碳、氢、氧、氮、砷、硫B.砷元素存在于GFAJ-1细菌细胞膜以及糖类、DNA和RNA等物质中C.砷对多数生物有毒可能是因为砷能够代替磷参与生化反应，制造混乱D.该发现将使人类对生命的认识发生重大改变，拓宽了在地球极端环境乃至外星球寻找生命的思路B细胞中的无机物02细胞中的无机物一、水1.水的含量活细胞中含量最多化合物（1）生物种类：

水生生物

陆生生物。（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：牙齿___骨骼____血液。>>><<在不同情况下细胞含水量的高低2.水的分子结构OHH-＋＋OHH-＋＋OHH-＋＋氢键（1）水是极性分子带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合因此，水是良好的溶剂。（2）水分子之间形成氢键氢键比较弱，易被破坏，不断断裂又不断形成，使水能维持液体状态（3）水具有较高的比热容，不易发生改变维持生命系统的稳定性一、水3.细胞中水的存在形式和功能与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分自由水结合水存在形式功能功能细胞内良好的溶剂参与许多化学反应为细胞提供液体环境运送营养物质和代谢废物可转换种子烘干丧失的水种子晒干丧失的水一、水一、水4.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系（如：癌细胞、种子萌发等）旺盛减弱降低增强

比值高：代谢

，但抗逆性

。

自由水/结合水

比值低：代谢强度

，但抗寒、抗旱、

抗热等抗逆性

。4.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系生活中的现象对此现象的解释种子在贮存时需将种子晒干干种子用水浸泡后仍能萌发低温环境下减少花卉浇水干种子放在试管中加热有水珠炒熟的种子浸泡后不萌发减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命失去自由水的种子仍保持其生理活性提高花卉对低温的抗性种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会失去结合水失去结合水的细胞失去生理活性一、水5.水的归纳：水的产生、利用、吸收及其调节一、水6.水的运输方式从细胞组成和结构的角度来推测，水分可以经过细胞膜中的

、

从细胞外进入细胞内。磷脂双分子层水通道蛋白P68生物科学史话水通道蛋白(AQP)是对水专一的通道蛋白,普遍存在于动、植物及微生物中。它所介导的自由水快速被动的跨生物膜转运,是水进出细胞的主要途径。习题巩固1.(2023·广东梅州统考二模)水是生命之源，一切生命都离不开水。下列有关水的叙述，正确的是(

)A.细胞中的结合水可以结合、溶解、运输无机盐B.自由水作为一种良好溶剂的原因是水为非极性分子C.手有时会磨出水泡，水泡中的液体主要是组织液D.水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物C自由水才可溶解、运输无机盐无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精或者乳酸，不产生水2.(2021·全国卷Ⅰ)植物在生长发育过程中，需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述，错误的是(

)A．根系吸收的水有利于植物保持固有姿态B．结合水是植物细胞结构的重要组成成分C．细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水D．自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动习题巩固C有氧呼吸第二阶段消耗水习题巩固3.当人体失水过多时，不会发生的生理变化是()A.血浆渗透压升高B.产生渴感C.血液中的抗利尿激素含量升高D.肾小管对水的重吸收降低D习题巩固4.哺乳动物长时间未饮水导致机体脱水时，会发生的生理现象是（）A.血浆渗透压降低B.抗利尿激素增加C.肾小管和集合管对水的重吸收作用减弱

D.下丘脑渗透压感受器受到的刺激减弱B习题巩固5.生命活动离不开水。下列关于水的叙述，正确的有几项（）①在最基本的生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式；②由氨基酸形成多肽时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基；③有氧呼吸时，生成物中H2O中的氢

全部来自线粒体中丙酮酸分解；④H2O在光下分解，产生的[H]将固定的CO2还原成（CH2O）；⑤贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态；⑥缺水时，动物体通过调节能使机体减少水的散失

A.一项 B.二项 C.三项 D.四项D√√√√有结合水和自由水有氧呼吸第一阶段产生4[H]6.(2021·河北卷)植物细胞中自由水的生理作用包括________等。细胞内良好的溶剂、能够参与生化反应、能为细胞提供液体环境、能运送营养物质和代谢废物7.(2020·全国卷Ⅰ)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是

。肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收8.(2021·珠海二模)适当施氮肥可促进小麦叶肉细胞中___________等物质的合成，从而可提高植物的光合作用速率。但施肥过多反而会降低小麦的光合速率，其原因是_____________________。施肥增加土壤中溶液的浓度，导致植物失水过多而抑制气孔开放，CO2吸收量减少，暗反应速率下降，从而降低小麦光合作用速率习题巩固叶绿素、酶、NADPH、ATP；9.将种子晒干的目的是________________。为了蒸发掉种子里的自由水，降低种子的代谢作用，有利于保存种子10.北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，

而结合水的比例会逐渐升高，原因是___________________。11.如果Ca2＋的含量太低，动物会出现________等症状，

可见无机盐对于维持__________________都有重要作用。避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身抽搐；细胞和生物体的生命活动习题巩固种子的萌发水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题：（1）植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在，风干种子细胞中的水主要以__________的形式存在。经阶段I吸水后，种子中的水主要是以__________的形式存在。结合水自由水种子的萌发（2）在阶段II，种子吸水速率______（填“大于”、“小于”或“等于”）阶段I，呼吸速率______（填“大于”、“小于”或“等于”）阶段I。小于大于种子的萌发干燥种子吸水到种胚突破种皮的过程叫做是萌发。种子的萌发种子萌发过程：A.吸水过程吸胀吸水吸水缓慢渗透性吸水吸胀吸水植物细胞吸水的一种方式。未形成液泡的细胞靠吸胀作用为动力的吸水过程。例如风干种子的吸水就是靠吸胀作用。分生组织细胞主要也靠吸胀作用吸水。吸胀作用是亲水胶体吸水并使其膨胀的现象。急剧吸水暂停吸水重新吸水种子的萌发种子萌发过程：A.吸水过程吸胀吸水吸水缓慢渗透吸水渗透吸水渗透作用是溶剂分子通过半透膜的扩散作用。

具有中央大液泡的细胞主要靠渗透作用吸水。急剧吸水暂停吸水重新吸水种子的萌发种子萌发过程：B.细胞呼吸过程第Ⅰ阶段和第Ⅱ阶段CO2释放量大大超过O2吸收量，以无氧呼吸为主。第Ⅲ阶段O2的吸收量大大增加，此时进行的主要是有氧呼吸。种子的萌发种子萌发过程：C.有机物变化过程淀粉+H2O→可溶性糖脂肪+H2O→甘油+脂肪酸脂肪+H2O→糖类蛋白质+H2O→氨基酸氧化分解CO2+H2O+尿素等+能量总结：大分子小分子有机物CO2+H2O等+能量水解氧化分解有机物质量增加有机物种类增加有机物质量减少习题巩固

某油料作物种子中脂肪含量为种子干重的70%。为探究该植物种子萌发过程中干重及脂肪的含量变化，某研究小组将种子置于温度、水分（蒸馏水）、通气等条件适宜的黑暗环境中培养，定期检查萌发种子（含幼苗）的脂肪含量和干重，结果表明：脂肪含量逐渐减少，到第11d时减少了90%，干重变化如图所示。实验过程中，导致种子干重增加的主要元素是_______（填“C”、“N”或“O”）。O干重增加不可能是来源于光合作用和矿质元素的吸收细胞中的无机物二、无机盐1.无机盐在细胞中的含量（2）少数无机盐可以

形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。极少，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。2.无机盐在细胞中的存在形式（1）细胞中大多数无机盐以

的形式存在。如：①阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。②阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。离子化合物二、无机盐3.无机盐的生理功能（1）构成细胞中某些复杂化合物的组成成分物质名称特征元素共有元素ATPC、H、O、N叶绿素血红蛋白甲状腺激素胰岛素ATPPMgS、FeIS3.无机盐的生理功能（2）维持细胞和生物体正常的生命活动

①血钙过高，肌无力；血钙过低，肌肉抽搐。②B能促进花粉萌发，花粉管生长，缺B会导致“花而不实”。Na+、K+

维持神经细胞、肌肉细胞的兴奋性Na+人体内缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。当大量出汗排除过多无机盐后，应该多喝淡盐水。3.无机盐的生理功能（3）维持细胞的渗透压平衡①细胞外液渗透压：Na+、Cl-②细胞内液渗透压：K+

医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要用生理盐水？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中溶质的浓度，所以叫生理盐水。

当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。3.无机盐的生理功能（4）维持细胞的酸碱平衡进行激烈运动时，会感到腰酸、膝盖酸等。这是因为运动时产生了乳酸，但体液的pH没有因此而降低，还是维持在7.35~7.45之间，为什么呢？CO2＋H2O人体依靠无机盐离子H2CO3/HCO3—

等组成的缓冲体系来调节并维持平衡。乳酸＋NaHCO3乳酸钠＋H2CO3（1）构成细胞中某些复杂化合物的组成成分（2）维持细胞和生物体正常的生命活动

（3）维持细胞的渗透压平衡（4）维持细胞的酸碱平衡判断：1.相对于K+来说，Na+对于维持细胞内液的渗透压具有更重要的作用（）2.细胞内无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水（）×√3.无机盐的生理功能二、无机盐4.无机盐离子进出细胞的方式（1）大多数无机盐离子进出细胞的方式是主动运输。无机盐离子逆浓度梯度跨膜运输（2）少数情况下无机盐离子进出细胞的方式是协助扩散。①静息电位形成时：神经细胞中的K+外流；②动作电位形式时：神经细胞外的Na+内流；③肌肉收缩时肌细胞外的Ca2+内流。①人体甲状腺滤泡上皮细胞吸收血液中的碘离子；②植物根部细胞从土壤中吸收无机盐(逆浓度)。常考无机盐功能习题巩固1.判断①自由水主要存在于血浆、组织液、淋巴。（

）②水影响光合作用强度的主要原因是水影响气孔的开闭。（

）③秋冬季节，蒸腾作用弱，吸水减少，结合水含量相对提高有利于植物抗寒提高。（

）④细胞内自由水∕结合水比例升高，则代谢旺盛，反之，则代谢缓慢，如衰老细胞与癌细胞相比，前者该比例下降，后者该比例升高。（）⑤小麦种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少。（）×