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(共46张PPT)
第2讲
细胞中的元素和化合物
细胞中的无机物
实验：检测植物组织中的还
原糖、蛋白质、脂质和淀粉
细胞中的无机物
细胞中的元素和化合物
01
02
03
目录
考点 由高考知核心知识点 预测
元素 、化合物 、无机物 （2022江苏卷1）元素 （2022 全国甲卷 1 ）脂质、无机盐 （2022 海南卷 10 ）脂肪实验 （2022湖北卷 1 ）水 （2022河北卷）还原糖的鉴定 （2022江苏卷5）蛋白质实验 （2021 全国甲卷 1 ）组成细胞的化合物综合 （2021 全国乙卷 3 ）水 （2021 湖南卷 2）组成细胞的化合物实验
题型：选择题
内容：重点是组成细胞的四种有机物及相关实验、组成细胞的无机物
知识点1
细胞中的元素和化合物
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）
1.1 组成细胞的元素
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
1.2 组成细胞的化合物
1.2 组成细胞的化合物
（70%-90%）
（7%-10%）
（1%-1.5%）
（1%-1.5%）
（1%-2%）
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
最值问题
（2022江苏卷）1. 下列各组元素中，大量参与组成线粒体内膜的是（ ）A. O、P、N
B. C、N、Si
C. S、P、Ca
D. N、P、Na
【答案】A
（2022年广州一模）1. 以下四组物质中，元素组成相同的一组是（ ）A. 磷脂和磷酸 B. ATP 和 cDNA·C. 丙酮酸与丙氨酸 D. 糖蛋白与肌糖原
【答案】B
（2022年湛江二模）2. 下列有关组成细胞的化学元素的叙述，错误的是（ ）A. 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14N
【答案】D
围绕元素和化合物，考查生命观念
(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
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。
答案：B
知识点2
细胞中的无机物
2.1 细胞中的无机物--水
①水的分子结构
O
H
H
―
＋
＋
水是极性分子
O
H
H
―
＋
＋
O
H
H
―
＋
＋
氢键
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
（70%-90%）
③ 自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系
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 。
（如：癌细胞、种子萌发等）
旺盛
减弱
降低
增强
2.1 细胞中的无机物--水
2.1 细胞中的无机物--水
② 细胞中水存在的形式和功能
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
④(科学思维)水的归纳
2.1 细胞中的无机物--水
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
④(科学思维)水的归纳
2.1 细胞中的无机物--水
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
2.1 细胞中的无机物--无机盐
无机盐 存在形式 功能
（1%-1.5%）
少数为化合物
骨骼中骨盐的主要成分是Ca3(PO4)2
大部分以离子形式存在
阳离子：
Na 、K 、Ca2 、Mg2 、Fe2 等
阴离子：
Cl 、SO42 、PO43 、HCO3
①组成细胞中某些复杂化合物
是细胞膜、细胞核的重要成分
是血红素的成分
是叶绿素的成分
②维持细胞和生物体的生命活动
缺乏导致植物生长不良
维持神经、肌肉兴奋性
维持酸碱平衡
Fe2+
PO43
Mg2
Na K Ca2
N K P
HCO3-、HPO42-
(科学探究)无机盐生理功能的验证
2.1 细胞中的无机物--无机盐
(1)完全培养液：满足植物生长发育必需营养素的培养液。
(2)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。
（2022全国甲卷）1. 钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长，预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的是（ ）A. 细胞中有以无机离子形式存在的钙B. 人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层C. 适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收D. 人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象
【答案】B
（2022 湖北卷）1. 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
【答案】C
围绕水和无机盐，考查科学思维和科学探究
　(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
答案：C
(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．HCO 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
答案：A
1．(2021·河北卷)植物细胞中自由水的生理作用包括______________等。
答案：是细胞内良好的溶剂、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
2．(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_______________________________________________________。
答案：肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
【长句表达】
3．(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____________________________________。
答案：叶绿素、酶、NADPH、ATP　
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
4．将种子晒干的目的是__________________________________________。
答案：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
5．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__________________________________。
答案：避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身
6．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。
答案：抽搐　细胞和生物体的生命活动
知识点3
实验：检测植物组织中的还原糖、蛋白质、脂质和淀粉
实验：检测植物组织中的还原糖、蛋白质、脂质和淀粉
某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。
①___________+斐林试剂 砖红色沉淀
②___________+碘 蓝色
③脂肪+_____________ 橘黄色
④蛋白质+_____________ 紫色反应
50~65℃
水浴加热
镜检
还原糖
淀 粉
苏丹Ⅲ
双缩脲试剂
①还原糖的检测与观察
且必须是可溶性还原糖
属于还原糖的有：单糖、麦芽糖、乳糖
属于非还原糖的有：蔗糖、多糖
斐林试剂是甲液NaOH和乙液CuSO4混合后才可使用，因为其反应原理是还原糖中的醛基被Cu（OH）2氧化，Cu（OH）2被还原成Cu2O
不能用酒精灯直接加热
①还原糖的检测与观察
【实验结果】
②蛋白质的检测与观察
稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上
双缩脲试剂是使用时先加A液，再加B液，因为其反应原理是具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物，所以要先营造一个碱性环境。
②蛋白质的检测与观察
【实验结果】
斐林试剂 双缩脲试剂
不同点 使用方法 甲液和乙液_______均匀后方可使用，且现配现用 使用时先加A液，再加B液
反应条件 _______加热 不需要加热
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 具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物
试剂实质 新制的___________________ ____性环境下的_______
颜色 _______ _______
浓度 斐林试剂的乙液CuSO4溶液浓度为0.05 g/mL 双缩脲试剂的B液CuSO4溶液浓度为0.01 g/mL
相同点 都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用的NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL 混合
水浴
Cu（OH）2
砖红色
碱
Cu2+
紫色
切片要厚薄均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊
酒精的作用是洗去浮色
③脂肪的检测与观察
③脂肪的检测与观察
④淀粉的检测与观察
（2022海南卷）10. 种子萌发过程中，储藏的淀粉、蛋白质等物质在酶的催化下生成简单有机物，为新器官的生长和呼吸作用提供原料。下列有关叙述错误的是（ ）A. 种子的萌发受水分、温度和氧气等因素的影响B. 种子萌发过程中呼吸作用增强，储藏的有机物的量减少C. 干燥条件下种子不萌发，主要是因为种子中的酶因缺水而变性失活D. 种子子叶切片用苏丹Ⅲ染色后，显微镜下观察到橘黄色颗粒，说明该种子含有脂肪
【答案】C
（2022 河北卷）3. 某兴趣小组的实验设计中，存在错误的是（　　）A. 采用样方法调查土壤中蚯蚓、鼠妇的种群数量B. 利用醋酸洋红对蝗虫精巢染色，观察减数分裂特征C. 利用斐林试剂检测麦芽、雪梨榨汁中的还原糖D. 利用健那绿染色观察衰老细胞中的线粒体
【答案】A
(2021年湛江一模)下表中的为达成实验目的而进行的相应实验操作，错误的是
答案：C
选项 实验目的 实验操作
A 观察花生子叶细胞中的脂肪颗粒 用苏丹Ⅲ染液染色后，再用酒精洗去浮色
B 观察洋葱外表皮细胞的质壁分离与复原 应在视野不变的条件下，在载物台上更换细胞环境溶液
C 观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂 先用低倍镜找到染色体数目正在发生变化的细胞，再换用高倍镜观察
D 调查某地中某双子叶植物的种群密度 计数各样方中所调查植物的数量，并计算平均值
必修一P19
必修一P62
必修一P115
必修三P61
因为经过解离染色了后的细胞已经是死细胞了，所以是看不到染色体正在发生变化的细胞，只能看到定格的各个分裂时期的细胞，间期的细胞数目最多，间期的时间长。因此C错误。
考向　结合教材的生物学实验，考查科学探究能力
(2020·江苏卷) 生物学实验常呈现“五颜六色”的变化。下列实验中溶液颜色变化的叙述正确的是(　　)
A．在新鲜的梨汁中加入斐林试剂，混匀后在加热条件下由无色变成砖红色
B．在厌氧发酵的果汁中加入酸性重铬酸钾溶液，混匀后由蓝色变成灰绿色
C．用黑藻观察细胞质流动时，无须染色也能见到绿色颗粒
D．在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂，混匀后逐渐变成紫色
答案：C
1、组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。但是，细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。
2、种类：常见的有20多种，主要元素：C、H、O、N；组成细胞的元素中，C、H、O、N这四种元素的含量很高，其原因与组成细胞的化合物有关。
3、最多的元素：鲜重：O；干重：C
4、最基本元素：C
5、大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
6、微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
提示：大量元素与微量元素都是必需元素。

一、组成细胞的元素
二、组成细胞的化合物
1、组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质，等等。2、不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊呢！3、不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别，我们才需要在日常膳食中做到不同食物的合理搭配，以满足机体的营养需要。4、含量最多的化合物：水；第二多的化合物：蛋白质；占干重最多的化合物：蛋白质
探究·实践：《检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》
物质 鉴定试剂 现象 条件
还原糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖） 斐林试剂 砖红色沉淀 水浴加热
脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 显微镜观察
蛋白质 双缩脲试剂 紫色
（一）实验原理某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。
（二）试剂：1、斐林试剂（甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液），使用时等量混合，现用现配。2、质量浓度为0.01 g/mL苏丹III染液。3、双缩脉试剂（A液：质量浓度为0.1g/mL的NaoH溶液，B液；质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液），使用时先加A液，后加B液。4、体积分数为50%的酒精溶液，（洗去浮色，由于酒精能溶解脂肪，因此，装片不能放置时间过长）。
探究·实践：《检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》
三、细胞中的水
自由水
结合水：
良好的溶剂
参与许多生物化学反应
为细胞提供液体环境
运输营养物质与代谢废物
水是极性分子，分子间易形成氢键，导致：
极性分子、带电荷分子易溶于水；
常温下水是液态；
水具有较高的比热容。
细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4.5%
自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。
与细胞代谢的关系：
四、细胞中的无机盐
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等，阴离子有CI-、SO42-、PO42-、HCO3-等。
与水不同，无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。
维持细胞和生物体的生命活动
缺乏P的植株会由于糖类代谢障碍而出现叶片颜色异常，并且长得矮小、结实率低。
增加盐的摄人会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等相关
血液中Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状
维持细胞的酸碱平衡
细胞内复杂化合物的重要组成成分
Mg——叶绿素
Fe——血红素

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