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课标要求 学业要求
1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成,它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子 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 4.教学活动:检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质 从结构与功能相适应这一视角,解释细胞由多种多样的分子组成,这些分子是细胞执行各项生命活动的物质基础(生命观念、科学思维)
第2讲 细胞的元素和化合物
生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系
统一
差异
问题探讨
元素 地壳 细胞
O 48.6 65.0
Si 26.3 极少
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0
1.在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样的,都是C、H、O、N。这是因为玉米和人都是生物,组成它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质,这些物质含有C、H、0,蛋白质中还含有大量的N元素。
2.提示:细胞中有些元素含量很少,但是却有重要作用,如在玉米细胞中,S只有0.17%,Mg只有0.18%,但很多蛋白质都含有S,叶绿体中的叶绿素分子就含有Mg,如果缺少S或Mg,细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。
3.提示:组成玉米细胞中0元素的含量明显要高于人体细胞,而N元素的含量明显又低于人体细胞,这说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别,如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些; Ca元素的含量也有区别,这与玉米和人体的物质和结构组成有关。
元素
来源
分类依据
含量
作用
存在形式
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
Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu
最基本元素：
基本元素：
C
C、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
（常见20多种）
复习目标一：组成细胞的元素
微量元素含量虽少，但其生理作用不可替代，大量元素和 微量元素都是必需元素。
生物体内的元素不一定都是必需元素，如人体可能含有Pb（铅），不是必需元素。
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
2.相同的元素在生物体内组成的化合物相同。( )
3.不论鲜重还是干重，组成细胞的元素中 、 、 、 的含量最多。( )
4.因为 是细胞干重中最多的元素，所以其是最基本的元素。( )
5.在占干重百分比中，因为脂质中脂肪是储能物质，所以脂质最多。( )
1.同一生物体不同组织细胞中所含的化学元素的种类和含量大体相同。( )
×
×
×
√
×
教材深度拓展
1. （必1 P16思考·讨论）玉米细胞干重中含量最多的元素是 ，人体细胞干重中含量最多的元素是 。玉米细胞和人体细胞中含量最多的四种元素都是_________________。分析玉米细胞和人体细胞中的元素构成特点是_________________________________________________________________________________________。
、 、 、
组成人体细胞和玉米细胞的元素的种类基本相同，具有统一性；元素含量相差很大，具有差异性
2. （必1 P19拓展应用1）组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同的原因是____________________________________________________________________________。
细胞是有生命的，它可以主动地、有选择地从无机环境中获取生命活动需要的元素
3. （必1 P19拓展应用2）将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中，能构成一个生命系统吗？为什么？__________________________________________________________________________________________________________________。
不能。组成生物体的化合物不能单独完成各项生命活动,只有以一定的方式形成细胞这一最基本的生命系统,才能体现生命特征
水
无机盐
蛋白质
核酸
复习目标二：组成细胞的化合物
①—b—Ⅰ　②—d—Ⅲ　
③—a—Ⅱ ④—c—Ⅳ
检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
取材：
马铃薯匀浆
步骤
组织样液2mL
碘液2滴
结论：
说明组织样液中存在淀粉。
摇匀后变成蓝色
淀粉的检测和观察：
①还原糖有 。
②试剂： .
甲液：0.1g/ml的______ , 乙液：0.05g/ml的 .
甲乙液必须 后再加入样中， 。
③必须 。
葡萄糖，果糖，麦芽糖
用水浴加热
斐林试剂
NaOH
CuSO4
等量混合均匀
现配现用
还原糖检测
④颜色变化：
浅蓝色
棕色
砖红色沉淀
选材：含糖量高，白色或接近于白色的组织块
蛋白质的检测和观察：
豆浆滤液或蛋清稀释液
取材：
步骤：
组织样液2mL
双缩脲试剂A液1mL
双缩脲试剂B液4滴
摇匀后变成紫色
试剂：
原理：
蛋白质+双缩脲试剂 紫色反应
A液： 0.1g/ml的 ；
B液： 0.01g/ml的______
双缩脲试剂
NaOH
CuSO4
先加A液，后加B液，不等量加入
注意：与双缩脲试剂起反应的是肽键而不是氨基酸
脂肪的鉴定
取材：花生种子（实验前浸泡12-24h），去皮，将子叶削成薄片
制片：
①选取最薄的薄片移至载玻片中央
②在薄片上滴加苏丹Ⅲ染液2－3滴，染色３min
③滴加体积分数为50%的酒精溶液1—2滴，洗去浮色（多余的苏丹Ⅲ）
④吸去余液，滴1-2滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片
显微观察：
先在低倍镜下找到已着色的薄片，后用高倍镜观察
现象：
有被染成橘黄色的脂肪微粒
高中常见的颜色（反应）
(1)斐林试剂：鉴定还原糖(需加热)，呈砖红色(甲液、乙液混合使用)
(2)双缩脲试剂：鉴定多肽、蛋白质、先加A液，后加B液，呈紫色
(3)碘液：鉴定淀粉呈蓝色
(4)苏丹Ⅲ染液：鉴定脂肪，呈橘黄色
(5)甲紫溶液、醋酸洋红：使染色体着色，用于观察有丝分裂、减数分裂、染色体缺失等变异
(6)改良苯酚品红染液：使染色体着色，用于低温诱导染色体加倍实验
(7)CO2+溴麝香草酚蓝水溶液：由蓝变绿再变黄。
(8)酒精+重铬酸钾+浓硫酸：橙色→灰绿色
(9)用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色。
（10）二苯胺+DNA：沸水浴加热呈蓝色。
在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，关于实验材料的选择的叙述，错误的是（ ）
A.甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多的糖，且近于白色，因此可以用于进行还原糖的鉴定
B.花生种子含脂肪多，且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料
C.大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想植物材料
D.鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的动物材料
E.可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定葡萄糖和尿液中的蛋白质
A
下列关于实验操作步骤的叙述，正确的是（ ）
A.用于鉴定还原糖的斐林试剂中的甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B.脂肪的鉴定实验中需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒
C.鉴定还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
D.用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后再加入含样品的试管中
B
实验测得小麦、大豆、花生三种生物干种子中三大类有机物含量如图所示,下列有关叙述正确的是 (　　)
A
A.选用花生作为实验材料检验细胞中的脂肪颗粒时需要使用显微镜
B.用双缩脲试剂检测大豆种子研磨液中的蛋白质时需加热后才能呈紫色
C.向小麦种子的研磨液中加入斐林试剂,会出现砖红色
D.选用小麦种子的研磨液作为实验材料检验淀粉是否存在时需要使用苏丹Ⅲ染液
例.[不定选]某白酒在生产发酵中需用麦芽浆,对萌发且带有小芽的大麦充分研磨后,过滤得到组织样液。在组织样液中加入下列试剂后振荡摇匀,则有关实验现象及结论的叙述,不正确的是 ( 　 )
A.加入苏丹Ⅲ染液,溶液呈橘黄色,证明发芽的大麦中含有脂肪
B.加入斐林试剂并水浴加热,溶液出现砖红色沉淀,说明发芽的大麦中含有麦芽糖
C.加入碘液,溶液呈蓝色,说明发芽的大麦中含有淀粉
D.如果发芽的大麦中含有蛋白质,那么加入双缩脲试剂,水浴加热后溶液会呈紫色
BD
复习目标三：细胞中的水
1．细胞中的水的含量
在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多。
①不同的生物体内水的含量差别很大。例如，生物体的含水量一般为60%～95%，而生活在海洋中的水母的含水量达到97%。
②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>老熟部分。
③同一生物不同器官水的含量也不同。
2.水的结构特点
①水是 分子，因此水是良好的溶剂。
②水分子具有 ，易于断裂和形成，使水具有 和较高的_________
3.水的存在形式和作用
项目 自由水 结合水
形式 在细胞中以 的形式存在 与细胞内其他物质相结合
作用 ①细胞内___________ ②参与_____________ ③为细胞提供液体环境 ④运送营养物质和_________ 是 的重要组成部分
极性
氢键
流动性
比热容
游离
良好的溶剂
生物化学反应
代谢废物
细胞结构
4.水与细胞代谢的关系
第三
第二
自由水
结合水
水的转化及其与代谢的关系
①自由水和结合水相互转化：自由水 结合水
②自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系
温度
温度
降低
升高
高
差
弱
强
（如：癌细胞、种子萌发等）
（如：越冬植物、干种子等）
1.将少量干燥种子放入干燥的试管内，放在酒精灯火焰上烘烤，试管内壁上出现少量水珠。该水分在细胞中以哪种形式存在？如果用上述烘烤后的种子播种，种子能否萌发？
【拓展】 提升科学思维
以结合水形式存在。如果将烘烤后的种子播种下去，种子不能萌发，因为结合水是细胞内的结构物质，失去结合水，细胞结构被破坏，细胞死亡，导致种子失去活性。
2.下列有关生物体内水的叙述，不正确的是
A.越冬植物体内自由水与结合水的比值下降
B.细胞中自由水含量降低是细胞衰老的特征之一
C.细胞内的许多反应需要水作为反应物
D.水是活细胞中含量最多的化合物，并能维持细胞渗透压
D
1. [2021·全国乙卷] 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
C
高考真题
2.[不定选][2021·山东卷]关于细胞中的 H2O 和 O2,下列说法正确的是( 　 )
A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有 H2O 产生
B.有氧呼吸第二阶段一定消耗 H2O
C.植物细胞产生的 O2 只能来自光合作用
D.光合作用产生的 O2 中的氧元素只能来自于 H2O
ABD
离
主
子
动
叶绿素
血红素
Na+缺乏
抽搐
酸碱平衡
提醒 不参与构成类胡萝卜素；缺铁会导致血红素合成障碍,引起缺铁性贫血；细胞中的部分无机盐以化合物的形式存在，如 构成骨骼、牙齿等。
复习目标四：细胞中的无机盐
ATP
核苷酸
ATP
叶绿素
甲状腺激素
细胞外液
血红素
细胞外液
细胞内液
举例说明细胞中常见无机盐的作用及含量异常情况
1.P22课后拓展应用：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？
【拓展】 提升科学思维
质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度，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。
2.Zn2＋是激活色氨酸合成酶的必要成分，缺Zn2＋会影响生长素合成导致植物生长受阻，通常会出现节间缩短，叶片变小呈簇生状，俗称“小叶病”。
(1)锌属于大量元素还是微量元素？该现象说明无机盐的作用是什么？
锌属于微量元素。该现象说明无机盐的作用是维持细胞和生物体的正常生命活动。
(2)为探究小叶病是否由缺锌引起，对照组、实验组分别怎样设置？写出简要步骤。
①对照组应使用完全培养液，实验组使用缺锌的完全培养液。
②将长势相同的幼苗分成2等份，分别培养在上述2种培养液中。
③放在适宜的条件下培养一段时间，观察幼苗的生长发育状况。
(3)若实验证明小叶病是由缺锌引起的，从科学研究的严谨角度出发，还应增加的实验步骤是什么？增加步骤后的实验结果是什么？
在实验组缺锌的完全培养液中再加入一定量的含锌的无机盐，培养一段时间。一段时间后小叶病消失，植株恢复正常生长。
归纳总结
②实验成功关键
a.实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。
b.实验组加入X的目的是使实验组前后对照，以增强说服力。
验证某种矿质元素的生理功能
①实验设计
a.对照组：植物＋完全
培养液―→正常生长。
b.实验组
无机盐是动物体不可缺少的营养物质，下列叙述错误的是
A.无机盐是构成细胞内某些重要化合物的组成成分，如Fe2＋参与血浆蛋白的组成
B.人体内环境稳态的维持离不开Na＋、Cl－、 等无机盐离子的参与
C.食物中缺碘可能会导致地方性甲状腺肿，因此应适量食用加碘食物
D.神经细胞内、外的Na＋和K＋浓度的稳定有利于维持其正常的兴奋性
√
C
[2021·湖北名师联盟质检] 将小麦幼苗在缺少无机盐 的完全培养液中培养一段时间后，出现了叶片发黄的现象。下列有关叙述错误的是( @28@ )
A.对照实验应使用含无机盐 的完全培养液培养小麦幼苗
B.据实验结果推测，无机盐 可能含镁元素
C.与正常幼苗相比，该幼苗叶绿体内 的合成速率增加
D.实验结束时，培养液中某些无机盐离子的浓度可能会增加
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。下列叙述正确的是(　　)
A．对照组是甲组、乙组实验后
B．控制此实验的无关变量只需
选一些相同的植物
C．此实验如果是无土栽培，则
实验前营养液要灭菌
D．为防止外界影响，此实验需
在黑暗密闭条件下进行
C
试一试
2.[不定选]水、无机盐等对于维持人体内环境稳态具有重要作用。下列叙述正确的是 (　　 )
A.呕吐、腹泻的病人,需及时补充葡萄糖盐水
B.过量饮水导致细胞内液渗透压升高,需脱水治疗
C.缺钙引起的肌肉抽搐,可通过增加户外活动、合理膳食得到改善
D.铁摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血,需适量补铁
ACD
差异性
维持生命活动
液体环境
主要的能源物质
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
细胞内良好的储能物质
催化、运输、
信息传递、防御
遗传信息

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