高考、復習與學科能力：生物-2012名師一號（精品課件）：2、細胞中的元素及無機化合物.ppt

1、共 80 頁,1,第二章 組成細胞的分子第2講細胞中的元素及無機化合物,共 80 頁,2,教材基礎回扣 一組成細胞的元素和化合物 1.組成細胞的化學元素 (1)種類 大量元素:占生物體總重量萬分之一以上的元素:1CHONPSKCaMg等 微量元素:生物生活必需但需要量卻很少的元素:2FeMnZnCuBMo等 基本元素:3CHON,共 80 頁,3,思考1.組成人體細胞的主要元素中占細胞干重和鮮重的比例如何排序?主要原因是什么?,共 80 頁,4,(2)作用 組成化合物進而構成細胞,如蛋白質核酸等 影響生物體的4生命活動,如B能促使花粉萌發(fā)和花粉管的伸長 (3)生物界與非生物界的關系 組成生物體

2、的化學元素在無機自然界中都可以找到,說明兩者具有5統(tǒng)一性 組成生物體的化學元素,生物體內和無機自然界中的含量相差很大說明兩者具有6差異性,共 80 頁,5,2.化合物 無機化合物:7水無機鹽 有機化合物:8糖類脂質蛋白質核酸 提示:鮮重條件下:O(65%)C(18%)H(10%)N(3%); 干重條件下:C(55.99%)O(14.62%)N(9.33%)H(7.46%) 在鮮重下O元素最多的原因是H2O在細胞中含量最多,共 80 頁,6,二細胞中的水 1.結合水 (1)概念:在細胞內與其他物質相結合的水 (2)功能:是9細胞結構的重要組成成分,共 80 頁,7,2.自由水 (1)概念:細胞內

3、以游離的形式存在,可以自由流動的水 (2)功能: 細胞內的10良好溶劑 參與細胞內的許多11生物化學反應 為細胞提供液體環(huán)境 運送12營養(yǎng)物質和代謝廢物,共 80 頁,8,思考2.代謝旺盛的細胞中自由水和結合水的含量有什么變化? 提示:自由水的含量升高,自由水與結合水的比例增大,生物新陳代謝旺盛,共 80 頁,9,三細胞中的無機鹽 1.存在形式:主要以13離子存在 2.功能 (1)細胞的重要組成成分 (2)維持細胞和生物體的14生命活動 (3)維持細胞內15滲透壓和酸堿平衡,共 80 頁,10,考點遷移互動 考點1組成細胞的元素 1.分類與地位 (1)組成生物體的化學元素種類,共 80 頁,1

4、1,組成生物體的化學元素常見的主要有20種,根據(jù)其在生物體內的含量可分為大量元素和微量元素(對于微量元素,可以用這么一句口訣來記憶:新(Zn)鐵(Fe)臂(B)阿童(Cu)木(Mo)猛(Mn),共 80 頁,12,(2)存在形式與吸收方式 組成生物體的各種化學元素,在生物體內主要以無機鹽離子或化合態(tài)形式存在,生物體獲得各種元素的方式以自由擴散和主動運輸為主,共 80 頁,13,2.功能 (1)調節(jié)機體生命活動:如K+Na+Ca2+HCO-3等 (2)參與重要化合物的組成:如碘是合成甲狀腺激素的原料等 (3)影響機體的重要生命活動:如B可促進花粉管的萌發(fā),從而促進植物受精,油菜缺B會“花而不實”

5、,共 80 頁,14,3.生物界與非生物界關系的化學元素體現(xiàn) (1)生物界和非生物界的統(tǒng)一性 生物體內的化學元素都可以在無機環(huán)境中找到,沒有一種是生物體所特有的 組成生物體的化學元素在生物界與非生物界之間反復出現(xiàn)循環(huán)流動,共 80 頁,15,(2)生物界和非生物界的差異性 組成生物體的化學元素在生物體內和自然界中的含量差異很大 生物體從自然界獲取組成自身的元素是有選擇的 各種化學元素在生命體系中不是簡單的堆積組合,而是以特殊的有序的方式結合在一起才出現(xiàn)生命現(xiàn)象,這也是生物界和非生物界的根本區(qū)別,共 80 頁,16,(3)統(tǒng)一性和差異性的圖解,共 80 頁,17,特別提醒:(1)分類依據(jù): 大量

6、元素微量元素是根據(jù)元素在生物體內的含量區(qū)分的,含量占生物體總重量萬分之一以上的元素稱為大量元素,含量萬分之一以下的元素稱為微量元素 主要元素基本元素是根據(jù)元素對生物體的作用區(qū)分的 (2)大量元素和微量元素的劃分是依據(jù)生物界中生物的整體情況,具體到某一種生物可能有差別如Cl在植物體內是微量元素,但在人體內卻是大量元素,共 80 頁,18,(3)組成生物體的常見的20種化學元素是指必需元素,生物體內可能含一些非必需元素如人體可能含Pb (4)在鮮重和干重條件下,細胞中各種元素的含量是不同的,在鮮重下O元素最多的原因是H2O在細胞中含量最多 (5)碳元素之所以成為最基本元素,不是因為在干重條件下C是

7、細胞中含量(48.4%)最多的元素,而是因為碳原子本身的化學性質使它能夠通過化學鍵連接成鏈或環(huán),從而形成各種生物大分子,而生物大分子在生物體的生命活動中具有重要作用,共 80 頁,19,【例析1】 科學家在利用無土栽培法培養(yǎng)一些名貴花卉時,培養(yǎng)液中添加了多種必需化學元素其配方如下:,其中花卉根細胞吸收最少的離子是( ) A.Ca2+ B.SO2-3 C.Zn2+ D.H2PO-4,共 80 頁,20,解析 根據(jù)組成生物體的化學元素在生物體內的含量不同,分成大量元素和微量元素大量元素包括CHONPSKCaMg等;微量元素包括FeMnCuZnBMo等由于植物體內含有大量的CaSP等元素,這些元素只

8、能靠根從培養(yǎng)液中吸取,而培養(yǎng)液能為花卉提供CaSP的離子分別是Ca2+SO2-3H2PO-4,因此花卉對這些離子的吸收量較大而Zn屬于微量元素,因此花卉對Zn2+的吸收量較少 答案 C,共 80 頁,21,【互動探究1】 觀察右圖,下列敘述不正確的是( ),共 80 頁,22,A.如果該圖為組成細胞的化合物,則A中含有的元素為HO B.如果該圖表示的是組成細胞的各種化學元素,則A應該是C元素 C.如果該圖是已經(jīng)完全脫水后的細胞,則A是蛋白質 D.如果該圖表示的是組成細胞的各種化學元素,則其中微量元素的總量不超過3%,共 80 頁,23,解析 細胞鮮重含量最多的化合物是H2O,由HO兩種元素組成

9、;含量最多的元素是O;細胞干重含量最多的化合物是蛋白質;組成細胞的各種化學元素中,微量元素的總量不超過3% 答案 B,共 80 頁,24,考點2水生命之源 1.含量:細胞中含量最多的化合物 (1)不同種類的生物體中水的含量差別較大:如水生生物陸生生物 (2)同一生物的不同組織器官中含水量差別很大 (3)同一器官在不同生長發(fā)育期含水量差別較大: 如幼兒期成年期老年期,共 80 頁,25,2.存在形式與功能 (1)自由水 特點:流動性強易蒸發(fā)加溫可析離,是可以參與物質代謝過程的水 生理功能:良好溶劑;各種生化反應的介質;生化反應(如光合作用呼吸作用)的原料;物質運輸,共 80 頁,26,(2)結合

10、水 特點:是以氫鍵形式與細胞內親水性物質(如蛋白質淀粉等)結合的水,不蒸發(fā),不能析離,不流動,無溶解性 功能:細胞結構的組成成分 (3)自由水與結合水的相互轉化 自由水和結合水在一定的條件下可以相互轉化,如結合水在獲得足夠能量時,可轉化為自由水,自由水在親水性物質增加時,可轉化為結合水,共 80 頁,27,總結提升,共 80 頁,28,生物體內水的含量存在形式及比例與代謝 (1)一般情況下,代謝活躍時,生物體含水量在70%以上含水量降低,生命活動不活躍或進入休眠 (2)當自由水比例增加時,生物體代謝活躍,生長迅速,但抗逆性減弱例如干種子內所含的主要是結合水,干種子只有吸足水分獲得大量自由水,才

11、能進行旺盛的生命活動,共 80 頁,29,(3)當自由水向結合水轉化較多時,代謝強度就會下降,抗寒抗熱抗旱的性能提高旱生植物比水生植物具有較強抗旱能力,其生理原因之一就是結合水含量較高,共 80 頁,30,【例析2】 下列有關水的敘述中,錯誤的是 ( ) 參與運輸營養(yǎng)物質和代謝廢物的水為自由水 生物體內的化學反應離不開水 水是細胞結構的組成成分之一 人體細胞內水的存在形式為結合水和自由水 自由水與結合水的比例與新陳代謝的強弱關系不大 不同細胞內自由水與結合水的比例相差不大 A. B. C. D.,共 80 頁,31,解析 本題綜合考查生物體內水分的存在形式自由水和結合水的生理作用不同細胞內水的

12、存在形式的差異性等 生物體細胞內水以兩種形式存在,即自由水結合水,結合水是細胞結構的重要組成成分;自由水在細胞中以游離形式存在,可以自由流動,是細胞內的良好溶劑,運輸各種營養(yǎng)物質和代謝廢物,為生物體內的生化反應提供介質,許多生化代謝必須有水的參與,共 80 頁,32,不同生活環(huán)境生活狀態(tài)下的細胞含水量是不同的;細胞內自由水與結合水比例越大,其新陳代謝越旺盛,反之越弱 答案 C,共 80 頁,33,規(guī)律總結 涉及細胞內水的兩種存在形式含量變化時,要注意: (1)原理:水分含量與新陳代謝生物抗性的關系 細胞中自由水與結合水的比值大,生物新陳代謝旺盛,其抗性小;若該比值小,生物新陳代謝緩慢,其抗性大

13、,共 80 頁,34,(2)分析思路 環(huán)境條件是否惡化; 細胞的年齡變化; 生命活動強度(或狀態(tài))的變化 (3)相關結論 環(huán)境惡化自由水,結合水; 細胞衰老自由水,結合水; 生命活動增強自由水,結合水,共 80 頁,35,【互動探究2-1】 人體中水的含量約占65%,下列選項中能正確說明水對人體重要性的是( ) 水同糖類脂肪蛋白質一樣為人體提供能量 沒有水人體內大部分化學反應就根本不會發(fā)生 水的比熱小,有利于維持體溫 體內營養(yǎng)物質的運輸離不開水 A. B. C. D.,共 80 頁,36,解析 水在人體內不能提供能量,故錯誤;細胞內的許多化學反應必須有水參加,沒有水,這些化學反應將不會發(fā)生,正

14、確;水的比熱比較大,對體溫在環(huán)境溫度變化較大時仍保持相對穩(wěn)定有重要作用,故錯誤;水在生物體內的流動,可把營養(yǎng)物質運送到各個細胞,沒有水,營養(yǎng)物質的運輸難以完成,故正確 答案 C,共 80 頁,37,【互動探究2-2】 圖甲中能正確反映種子含水量與呼吸作用強度之間關系的曲線是( ),共 80 頁,38,A. B. C. D. 解析 考查自由水的作用種子含水量增加,自由水含量增加,新陳代謝旺盛,呼吸作用加快 答案 A,共 80 頁,39,考點3無機鹽的存在形式及生理作用 1.存在形式 主要是離子形式,如Na+K+Ca2+Mg2+Fe2+Fe3+Cl-HCO-3SO2-4等,少數(shù)以化合態(tài)形式存在 2

15、.吸收的主要方式:主動運輸,共 80 頁,40,3.生理功能 (1)是細胞的結構成分,有些無機鹽是細胞內某些復雜的化合物的重要組成部分,如Mg2+是葉綠素分子必需的成分(葉綠素含有CHONMg五種元素);Fe2+是血紅蛋白的主要成分;碳酸鈣是動物和人體的骨骼牙齒中的重要成分;PO3-4是生物膜的主要成分磷脂的組成成分,也是ATPNADPH的主要組成成分,共 80 頁,41,(2)參與并維持生物體的代謝活動:如哺乳動物血液中必須含有一定量的Ca2+,如果某個動物血液中鈣鹽的含量過低就會出現(xiàn)抽搐 維持生物體內的平衡:體內平衡使細胞有穩(wěn)定的結構和功能,是生物能維持正常的代謝和生理活動的必要條件有關體

16、內平衡的內容很復雜,情況多變其中三個主要方面與無機鹽含量的穩(wěn)定有密切關系:,共 80 頁,42,滲透壓的平衡:Na+Cl-對細胞外液滲透壓起重要作用;K+則對細胞內液滲透壓起決定作用 酸堿平衡(即pH平衡):pH調節(jié)著細胞的一切生命活動,它的改變影響著原生質體組成物質的所有特性以及在細胞內發(fā)生的一切反應:如人血漿中的HCO-3HPO2-4等 離子平衡:動物細胞內外Na+/K+/Ca2+的比例是相對穩(wěn)定的細胞膜外Na+高K+低,細胞膜內K+高Na+低K+Na+這兩種離子在細胞膜內外分布的濃度差,是使細胞可以保持正常功能的重要條件,共 80 頁,43,【例析3】 下列關于無機鹽在生物體內所起作用的

17、敘述中,錯誤的是 ( ) A.合成ATPDNARNANADPH脂肪等物質時,都需要磷酸鹽作原料 B.根瘤菌的固氮酶中含有鉬鐵,說明某些金屬元素可以成為一些復雜蛋白質的構成元素,共 80 頁,44,C.觀察人的口腔上皮細胞時要用濃度為0.9%的生理鹽水,觀察蛙的腸系膜中血液流動時使用的生理鹽水濃度為0.65%,這說明無機鹽在維持細胞的形態(tài)和功能中有重要作用 D.人缺碘會患大脖子病,是因為碘是合成甲狀腺激素的重要原料,共 80 頁,45,解析 脂肪只是由CHO三種元素組成,并不含有P,因此合成脂肪不需要磷酸鹽做原料,本題考查各種重要生物物質的元素組成同時考查審題技能,若將脂肪誤認為磷脂則該選項就沒

18、有錯誤 答案 A,共 80 頁,46,【互動探究3-1】 關于生物體內水和無機鹽的敘述,不正確的是( ) A.體內參與運輸營養(yǎng)物質和代謝廢物的水是自由水 B.某些無機鹽是組成ATPRNA和纖維素的必需成分 C.生物體內無機鹽濃度的大小會影響細胞的吸水或失水 D.自由水與結合水的比例隨生物個體代謝的強弱而變化,共 80 頁,47,解析 水在生物體內的流動,可以把營養(yǎng)物質運送到各個細胞,同時也把代謝廢物運送到排泄器官或直接排出體外;纖維素屬于糖類,只含有CHO三種元素,不含無機鹽;生物體內無機鹽濃度的變化,改變細胞內外的濃度差,從而影響細胞吸水或失水;自由水與結合水的比例越大,代謝越強,反之越弱

19、答案 B,共 80 頁,48,【互動探究3-2】 在患急性腸炎時,要及時注射生理鹽水;不慎受傷后,要用0.9%的鹽水清潔傷口;在高溫作業(yè)時,要喝淡鹽水以下各項中屬于以上三種做法的主要原因依次是( ) 消毒 維持水分代謝平衡 維持無機鹽代謝的平衡 降溫 是細胞的等滲溶液并有清潔作用 A. B. C. D.,共 80 頁,49,解析 腸炎病人腸道吸收功能下降,若不及時補充水分會造成脫水,所以給腸炎病人注射生理鹽水的目的是維持水分代謝平衡受外傷利用0.9%生理鹽水清洗傷口是因為0.9%的生理鹽水是細胞的等滲溶液,維持細胞的正常形態(tài),且具有清潔作用高溫作業(yè)要喝淡鹽水是為了補充因高溫出汗過多而丟失的鹽分

20、 答案 C,共 80 頁,50,考點4實驗生物組織中還原糖脂肪蛋白質的鑒定1.關于實驗原理的顯色反應根據(jù)可溶性還原糖脂肪和蛋白質與某些化學試劑發(fā)生特定的顏色反應,對它們進行鑒定,例如:可溶性還原糖(葡萄糖麥芽糖和果糖)+斐林試劑 磚紅色沉淀脂肪+蘇丹染液橘黃色脂肪+蘇丹染液紅色蛋白質(具有2個或2個以上肽鍵皆可)+雙縮脲試劑紫色反應,共 80 頁,51,2.實驗成功的關鍵在于實驗材料的選擇 (1)可溶性還原糖的鑒定實驗中,最理想的實驗材料是含糖量較高的生物組織(或器官),而且組織的顏色較淺,或近于白色經(jīng)試驗比較,顏色反應的明顯程度依次為蘋果梨白色甘藍葉白蘿卜 (2)脂肪的鑒定實驗中,實驗材料最

21、好選用富含脂肪的種子,且徒手切片要成功 (3)蛋白質的鑒定實驗中,最好選用富含蛋白質的生物組織,植物材料常用的是大豆,動物材料常用的是雞蛋,共 80 頁,52,3.實驗的注意事項 (1)斐林試劑很不穩(wěn)定,故應將組成斐林試劑的甲液(0.1 g/mL的NaOH溶液)和乙液(0.05 g/mL的CuSO4溶液)分別配制儲存,使用時,再臨時配制,將45滴乙液滴入2 mL甲液中,配完后立即使用 (2)雙縮脲試劑的使用,應先加試劑A(0.1 g/mL的NaOH溶液)2 mL,造成堿性的反應環(huán)境,再加試劑B(0.01 g/mL的CuSO4溶液)34滴,共 80 頁,53,(3)在鑒定可溶性還原糖的實驗中,對

22、試管中的溶液進行加熱時,試管底部不要觸及燒杯底部,另外,試管口不要朝向實驗者,以免沸騰的溶液沖出試管,造成燙傷 (4)在蛋白質的鑒定實驗中,若用蛋白質作實驗材料,必須稀釋,以免實驗后粘住試管,不易洗涮 (5)在鑒定脂肪的實驗中,若用花生種子作實驗材料,必須提前浸泡34 h,浸泡時間短了,不容易切片,浸泡時間過長則組織太軟,切下的薄片不易成形;另外染色時間不宜過長,共 80 頁,54,特別提醒:斐林試劑與雙縮脲試劑比較,共 80 頁,55,(1)濃度不同斐林試劑中CuSO4溶液濃度為0.05 g/mL,雙縮脲試劑中CuSO4溶液濃度為0.01 g/mL (2)原理不同斐林試劑的實質是新配制的Cu

23、(OH)2溶液;雙縮脲試劑實質是Cu2+,能和肽鍵在堿性條件下反應生成絡合物 (3)使用方法不同斐林試劑是先將NaOH溶液與CuSO4溶液混合后再使用;雙縮脲試劑是先加入NaOH溶液,再滴加CuSO4溶液,共 80 頁,56,(4)該實驗原理方法步驟可用于對生物組織消化液(如唾液)食品(如奶粉)進行某種成分的檢測或鑒定,也可用于醫(yī)學上某些疾病的診斷,如糖尿病腎炎等,共 80 頁,57,【例析4】 在對不同時間種子和幼苗中相關物質定量測定之前,進行了蛋白質含量變化的預測實驗,請?zhí)畛鋵嶒炘?判斷實驗步驟中劃線部分是否正確,并更正錯誤之處;寫出實驗結果 (1)實驗原理:蛋白質_,其顏色深淺與蛋白質

24、含量成正比,與雙縮脲試劑作用產(chǎn)生紫色反應,共 80 頁,58,(2)實驗步驟:將三份等量大豆種子分別萌發(fā)159天后取出,各加入適量蒸餾水,研碎提取定容后離心得到蛋白質制備液; 取3支試管,編號123,分別加入等量的萌發(fā)159天的蛋白質制備液; 在上述試管中各加入等量的雙縮脲試劑A和B(按比例配制)的混合液a,振蕩均勻后,在沸水浴中加熱觀察b顏色變化,共 80 頁,59,a:_ b:_ (3)實驗結果:_, 更正:雙縮脲試劑A混合均勻后,再加入試劑B, 更正:不加熱或直接觀察,123號試管中顏色依次加深,共 80 頁,60,解析 考查了蛋白質的鑒別原理,以及雙縮脲試劑的使用方法:先加A液振蕩均勻

25、,再滴加B液,搖勻,觀察顏色的變化(呈現(xiàn)紫色)斐林試劑的配制方法:A液和B液等量混合均勻后使用,共 80 頁,61,【互動探究4】 現(xiàn)有無標簽的稀蛋清葡萄糖淀粉和淀粉酶溶液各一瓶,可用雙縮脲試劑斐林試劑和淀粉溶液將它們鑒定出來請回答: (1)用一種試劑將上述4種溶液區(qū)分為兩組,這種試劑是_,其中發(fā)生顯色反應的一組是_和_溶液,不發(fā)生顯色反應的一組是_和_溶液 (2)用_試劑區(qū)分不發(fā)生顯色反應的一組溶液,雙縮脲試劑,稀蛋清,淀粉酶,葡萄糖,淀粉,斐林,共 80 頁,62,(3)區(qū)分發(fā)生顯色反應一組溶液的方法及鑒定結果是 _,將淀粉溶液分別與發(fā)生顯色反應的兩種溶液混合,一段時間后,用斐林試劑分別處

26、理上述兩種混合液,觀察到無顏色變化的溶液是稀蛋清溶液,出現(xiàn)磚紅色沉淀的溶液是淀粉酶溶液,共 80 頁,63,解析 (1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本質是蛋白質,蛋白質與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應,而葡萄糖和淀粉不與雙縮脲試劑反應,所以可以用雙縮脲試劑將4種溶液分為兩組;(2)葡萄糖屬于還原糖,可與斐林試劑作用產(chǎn)生磚紅色沉淀,而淀粉不能,所以可用斐林試劑將淀粉與葡萄糖分開;(3)淀粉可被淀粉酶分解形成還原糖,還原糖可與斐林試劑反應產(chǎn)生磚紅色沉淀,而稀蛋清無這一特性,所以可以用淀粉將稀蛋清和淀粉酶區(qū)分開,共 80 頁,64,點評 由題目分析可知:雙縮脲試劑可與蛋白質發(fā)生反應;斐林試劑可與還原糖反應;淀粉

27、可在淀粉酶的作用下產(chǎn)生還原糖,這樣就可以根據(jù)特定的顏色反應,判斷出相應溶液的名稱,共 80 頁,65,技巧熱點探究 生物學實驗的基本程序 一個完整的生物學實驗一般包括以下七個步驟:,共 80 頁,66,共 80 頁,67,(注:這七個步驟需要同學們先有一個整體印象,不要急于求成,其中每一環(huán)節(jié)的具體內容,我們將在以后章節(jié)中逐步展開,相信同學們在按部就班的復習中會有很大收獲!),共 80 頁,68,【典例】 (1)問題提出:植物體沒有專門的脂肪組織,但在花生大豆蓖麻等植物的種子中富含脂肪有人提出植物體除種子外,其他部位如根尖細胞中是否也含有脂肪呢?有同學對此開展課題研究,假如你是其中一員,請根據(jù)課

28、題研究要求,回答有關問題 (2)探究課題:洋蔥的根尖細胞中是否含有脂肪 (3)實驗假設:_,洋蔥根尖細胞中含有(或不含)脂肪,共 80 頁,69,(4)材料用具:新鮮洋蔥根尖蘇丹染液體積分數(shù)為50%的乙醇溶液蒸餾水_刀片培養(yǎng)皿鑷子滴管等,載玻片,蓋玻片,顯微鏡,共 80 頁,70,(5)方法步驟 選取新鮮的洋蔥根尖并做徒手切片,選取23片最薄切片放置在載玻片的中央; _ _ _,滴加23滴蘇丹染液進行染色,23 min后滴加體積分數(shù)為50%的酒精溶液,洗去浮色,在切片上滴12滴蒸餾水,加蓋玻片,制成臨時裝片,將裝片放在顯微鏡下觀察,共 80 頁,71,(6)預期結果與相應結論 _ _,若在裝片中觀察到橘黃色的脂肪顆粒則說明洋蔥根尖細胞中含有脂肪,若在裝片中觀察不到橘黃色的脂肪顆粒,則說明洋蔥根尖細胞中不含脂肪,共 80 頁,72,思維導析 本題是探究性實驗,探究根尖細胞中是否含有脂肪;因為探究所以預期的結果與結論具有兩種情況,要考慮全面又因為