资源简介

细胞中的元素和化合物
1.组成细胞的元素
（1） 生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系
种类
统一
含量
差异
原因：生物有选择性地从无机自然界获取各种物质来组成自身。
1
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：
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
2、组成细胞的元素来源、分类、存在形式
元素
有选择地从无机自然界中获取
大量元素:
来源
分类依据
存在形式
常见20多种
C
注意：微量元素虽含量少，但生理作用不可替代，因此大量元素和微量元素都是必需元素。
生物体内的元素未必都是必需元素，如人体可能含有 Pb （铅），但 Pb 不是人体必需元素。
?
1
3、组成细胞的化合物
水：鲜重 ，大多为 。
无机化合物
无机盐：大多以 形式存在
糖类：只含 （ 物质）

脂质：主要含 ，此外还含 （ 物质）
有机化合物
蛋白质：主要含 （ 物质）
核酸：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)
（2）最值问题
鲜重最多的化合物：
鲜重最多的有机物：
干重最多的化合物：
干重最多的有机物：
鲜重最多的四种元素：
干重最多的四种元素：
水
蛋白质
蛋白质
蛋白质
O>C>H>N
C>O>N>H
元素
玉米细胞
人体细胞
C
43.57
55.99
H
6.24
7.46
O
44.43
14.62
N
1.46
9.33
K
0.92
1.09
Ca
0.23
4.67
P
0.20
3.11
Mg
0.18
0.16
S
0.17
0.78
原因：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。
思考讨论
玉米细胞和人体细胞干重含量较多的四种都是元素C、H、O、N，在玉米细胞中的含量大小关系为O>C>H>N，而在人体细胞中的含量大小关系为C>O>N>H，这是为什么？
【归纳总结】
（1）氮元素属于组成细胞的大量元素
在核糖体上合成的含氮有机物是蛋白质
在细胞核中合成的含氮有机物是核酸，
叶绿体中含氮的光合色素是叶绿素。
氮元素在DNA分子上存在于碱基中;
氮元素在蛋白质中主要存在于肽键中。
（2）磷元素属于组成细胞的大量元素。
磷酸是合成ATP的原料（或细胞质基质中进行的某些化学反应需要ATP水解提供能量，而磷酸是ATP的水解产物）;

细胞核含有磷的有机物主要有磷脂、DNA、RNA、ATP （或ADP）。
其中在翻译过程中能识别并转运氨基酸的含磷化合物是 tRNA 。
?
3.判断化合物的种类和功能的2种方法
（1）元素组成分析法
（2）特征元素提示法
4.教材中涉及到的同位素标记
请你回忆并归纳以上同位素标记的化合物及对应课本实验
【易错辨析】
（1）细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要。( )
×
[解析] 微量元素是生物体内含量很少但必不可少的元素。
（2）细胞中一种元素的作用能被其他元素替代。( )
×
[解析] 细胞中每种元素的作用是不同的，是不能被替代的。
（3） 因为脂质中的脂肪是储能物质,所以脂质在组成细胞的化合物中，占细胞
干重百分比最多。( )
×
[解析] 在组成细胞的化合物中，占细胞干重百分比最多的是蛋白质。
（4） 淀粉、脂肪、蛋白质和核酸4种生物分子都含C、 H 、 O 、 N 这4种元素。
( )
?
×
[解析] 淀粉、脂肪只含有C、 H 、 O 3种元素。
?
1.[2022·内蒙古包钢一中一模] “民以食为天”，人们经常食用的某些食物，经消化
吸收后可被转化为人体的组成成分。下列叙述正确的是( )
A.组成人体的化学元素，都能在食物中找到，但不一定都能在无机自然界中找到
B.人体细胞干重和鲜重中含量最多的化学元素都是氧
C.组成各种生物体细胞的元素中碳含量较高，所以碳是生命的核心元素
D.在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的种类基本相同
D
2.[2022·四川泸县五中模拟] 生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，图1-2-
5中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化
合物。下列叙述不正确的是( )
D
图1-2-5
A.Ⅱ为有机化合物，Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ都含有元素 C 、 H 、 O
B.Ⅲ在细胞中有结合水和自由水两种存在形式，且二者能相互转化
C.Ⅴ是生命活动的主要承担者，其基本组成单位含有氨基和羧基
D.植物的根部细胞主要通过协助扩散的方式从土壤中吸收Ⅳ
?
（1）含水量的比较
水生生物＞陆生生物；幼儿＞成年＞老年；男人＞女人；代谢旺盛＞代谢缓慢。
（2）细胞中水的存在形式和功能
结合水
细胞结构
自由水
细胞内的生物化学反应
液体环境
营养物质和代谢废物
细胞中的水（70%~90%）
种子烘干丧失的水
种子晒干丧失的水
O
H
H
―
＋
＋
O
H
H
―
＋
＋
O
H
H
―
＋
＋
氢键
水的分子结构与水的功能的关系
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。
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
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
（3）自由水与结合水的比值和细胞代谢的关系
①关系：二者可以相互转化。
旺盛
差
减慢
强
②实例：
a.不同种类的生物、同一生物的不同器官及不同生长发育时期，细胞的含水量不同。
b.衰老的细胞内自由水含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。
c.萌发种子或癌变细胞中，自由水与结合水的比值上升，代谢增强。
d.种子成熟过程中自由水含量降低。
e.变温生物冬天自由水含量少，夏天自由水含量多。
归纳总结：
{5DA37D80-6434-44D0-A028-1B22A696006F} 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
分析角度
具体内容
吸收

产生







水可用自由扩散、协助扩散的方式跨膜运输
①单糖合成多糖
②ATP的合成
③暗反应(叶绿体基质)
④有氧呼吸第三阶段(线粒体内膜)
⑤氨基酸的脱水缩合(核糖体)
⑥DNA分子的复制、转录
分析角度
具体内容
调节


利用







①气孔开闭：通过控制水的蒸腾来调节对水的吸收
②抗利尿激素：促进肾小管和集合管对水的重吸收
①肝糖原的水解
②ATP的水解
③光反应(类囊体薄膜)
④有氧呼吸第二阶段(线粒体基质)
⑤淀粉、蛋白质、脂肪的消化
⑥DNA、RNA的水解
?
1.Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素。 （　×　）
2.组成细胞的元素都是以化合物的形式存在。 （　×　）
3.自由水和结合水是细胞结构的重要组成成分。 （　×　）
4.入冬后气温下降，植物体内自由水含量相对增多。 （　×　）
×
×
×
×
1.小白菜等蔬菜在霜冻后食用品质更佳。研究发现，植物在低温环境下会产生抗
逆反应，如将细胞中的淀粉水解成葡萄糖。下列分析错误的是( )
A.抗逆反应体现了植物对低温环境的适应
B.该变化导致细胞液浓度升高，细胞液不易结冰
C.抗逆反应导致细胞中结合水与自由水比值增大
D.抗逆反应引起细胞膜流动性增强、酶活性升高
D
无机盐（1%~1.5%）
少数无机盐可以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。
1.无机盐在细胞中的含量
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
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。如：
阳离子： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
阴离子： Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
细胞中的无机盐生理功能
具体实例：
①构成细胞中某些复杂化合物的组成成分
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}物质名称
特征元素
共有元素
ATP
C、H、O、N
叶绿素
血红蛋白
甲状腺激素
胰岛素
ATP
P
Mg
S、Fe
I
S
②维持细胞和生物体正常的生命活动
血钙过高，肌无力；血钙过低，肌肉抽搐。
B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维持细胞的渗透压平衡
细胞外液渗透压：
Na+、Cl-
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。
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？
乳酸＋NaHCO3=乳酸钠＋H2CO3
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。
归纳概括常考无机盐的功能
（1）对照组:植物+完全培养液→正常生长。
（2）实验组
分析:
①实验中应保证实验材料相同,即材料的种类、生长状况一致等。
②实验组加入 X 盐的目的是二次对照,使实验组形成前后对照,以增强实验
的说服力。
?
验证无机盐功能实验
完全培养液：满足植物生长发育必需营养素的培养液。
缺素培养液：缺乏植物生长发育所必需的某种或几种营养素的培养液。
习题巩固
1.(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
C
1.[2022·湖北卷] 水是生命的源泉，节约用水是每个人应尽的责任。下列有关水在
生命活动中作用的叙述，错误的是( )
A.水是酶促反应的环境 B.参与血液中缓冲体系的形成
C.可作为维生素 D 等物质的溶剂 D.可作为反应物参与生物氧化过程
?
C
[解析] 自由水是化学反应的介质，故水是酶促反应的环境，A正确；血液中的缓冲对是由离子组成的，离子溶解在水中才能形成缓冲体系，B正确；维生素D属于脂质，脂质通常都不溶于水，C错误；自由水能参与化学反应，故水可作为反应物参与生物氧化过程，D正确。
习题巩固
2.(2021·浙江卷) 无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．Mg2＋存在于叶绿体的类胡萝卜素中
B．H2CO3 对体液pH 起着重要的调节作用
C．血液中Ca2＋含量过低，人体易出现肌肉抽搐
D．适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症
A

展开更多......

收起↑