新教材高中生物第一章細胞的分子組成第一節(jié)細胞中的元素和無機化合物課件蘇教必修110271391

第一節(jié)細胞中的元素和無機化合物第一章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習課堂篇探究學習學習目標1.通過對地殼和細胞中元素種類、含量的比較,樹立細胞和無機自然界在元素組成、含量上有統(tǒng)一性和差異性的生命觀念。2.說出細胞中的大量元素、微量元素的種類,培養(yǎng)生命觀念。3.理解自由水、結(jié)合水的相互轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)科學思維。4.說出無機鹽的功能、缺乏癥等概念,掌握必需無機鹽的實驗驗證方法,培養(yǎng)科學探究精神和社會責任意識。課前篇自主預(yù)習一、構(gòu)成細胞的元素1.不同的元素在地殼中和在生物細胞中所占的比例各不相同。組成生物體的任何一種元素都可以在無機自然界中找到。2.生物體中常見的元素有20多種。不同生物體內(nèi)所含的元素種類基本相同,但每種元素的含量存在一定的差異。3.構(gòu)成細胞的元素(1)種類①大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl等。②微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Co、Se等。(2)含量①地殼(包括大氣)中含量最多的元素是O,再依次是Si、Al、Fe。②生物細胞中含量最多的元素是O,然后依次是C、H、N。4.生物體會因環(huán)境中缺乏某種元素而發(fā)生該元素的缺乏癥。例如,克山病是由于食物中缺乏硒引起的,口服亞硒酸鈉可以預(yù)防克山病的發(fā)生。二、組成細胞的化合物1.種類(1)無機化合物有水和無機鹽。(2)有機化合物主要有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類和核酸等。2.含量(1)占細胞鮮重最多的化合物是水。(2)占細胞鮮重最多的有機化合物是蛋白質(zhì)。(3)占細胞干重最多的化合物是蛋白質(zhì)。三、細胞中的無機化合物1.水(1)活細胞中含量最多的物質(zhì)是水,約占細胞重量的2/3。水分子間的氫鍵使水分子具有許多特殊的理化性質(zhì):使水分子具有極性;使水分子間的作用力大大增強。(2)存在形式:細胞中的水分子以結(jié)合水和自由水兩種形式存在。(3)作用①自由水以游離的形式存在,參與細胞中各種代謝活動。自由水是良好的溶劑,細胞生命活動所需的許多離子、分子都可以溶解其中;自由水可以自由流動,溶解在水中的各種物質(zhì)隨著水的流動到達生物體各處,被細胞吸收和利用,細胞代謝產(chǎn)生的廢物一般也借助于水排出體外;細胞中幾乎所有的生化反應(yīng)都是以自由水為介質(zhì)進行的,有些水還直接作為反應(yīng)物參與生化反應(yīng)。正因為自由水的特殊作用,在代謝旺盛的細胞中,自由水的含量一般比較高。②結(jié)合水是被細胞內(nèi)其他物質(zhì)(如蛋白質(zhì))束縛而不易自由流動的水,是組成細胞的重要成分。休眠的種子、越冬的植物、生活在干旱或鹽漬條件下的植物,其細胞內(nèi)結(jié)合水的含量相對較多,抵抗不良環(huán)境的能力也較強?？傊?細胞中的水對于維持細胞的形態(tài)、保證細胞代謝的正常進行具有重要作用?？梢哉f,沒有水就沒有生命。2.無機鹽(1)細胞中的無機鹽約占細胞重量的1%,常以離子形式存在。(2)細胞中的無機鹽作用舉例作

用舉

例維持細胞的滲透壓和生物體液的酸堿平衡細胞中的磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀等參與維持生物體液的酸堿平衡參與物質(zhì)組成,維持細胞正常的代謝活動合成血紅蛋白需要鐵,合成甲狀腺激素需要碘,合成葉綠素需要鎂(3)當某些無機鹽含量過多或過少時,生物體可能會出現(xiàn)相應(yīng)的病癥。例如,哺乳動物缺少鈣時,會出現(xiàn)肌肉抽搐現(xiàn)象,而鈣過多時,又會出現(xiàn)肌肉乏力現(xiàn)象;番茄果實出現(xiàn)臍腐現(xiàn)象(臍腐病)與缺少鈣有關(guān);番茄植株的老葉尖端和邊緣出現(xiàn)失綠甚至干枯壞死的現(xiàn)象,與缺少鉀有關(guān)。(4)精準農(nóng)業(yè)能根據(jù)農(nóng)田的土壤元素狀況和作物的元素缺乏狀況,實施定位、定量的精準施肥,高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源,取得較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。預(yù)習反饋1.判斷。(1)生物界和無機自然界的統(tǒng)一性體現(xiàn)在所含化學元素的種類上。(√)(2)大量元素在細胞內(nèi)作用重大,微量元素在細胞中的作用微小。(×)(3)幼嫩的植物細胞只含有自由水,代謝旺盛。(×)(4)水在細胞內(nèi)不參與細胞結(jié)構(gòu)組成。(×)(5)缺鐵性貧血是體內(nèi)缺乏鐵,進而導(dǎo)致血紅蛋白不能合成所致。(√)(6)細胞中的無機鹽多以化合物形式存在,如CaCO3構(gòu)成牙齒、骨骼。(×)2.在組成生物體的化學元素中,屬于大量元素的一組是(

)A.N、P、Mo、SeB.Fe、Mn、Zn、CuC.B、C、H、OD.K、Ca、Mg、S答案

D解析

Mo、Se屬于微量元素,A項不符合題意;Fe、Mn、Zn、Cu均屬于微量元素,B項不符合題意;B屬于微量元素,C項不符合題意;K、Ca、Mg、S都屬于大量元素,D項符合題意。3.自由水/結(jié)合水的值不斷增大時,植物體內(nèi)新陳代謝活躍,生長迅速;自由水/結(jié)合水的值不斷減小時,植物體內(nèi)的新陳代謝減弱,生長緩慢。下列解釋正確的是(

)①結(jié)合水是構(gòu)成植物細胞結(jié)構(gòu)的一部分

②結(jié)合水參與某些代謝反應(yīng)

③自由水是各種代謝活動的介質(zhì)

④自由水參與某些代謝反應(yīng)A.①②

B.②④C.③④

D.①④答案

C解析

自由水是良好的溶劑,是各種代謝活動的介質(zhì),自由水還參與一些代謝反應(yīng),因此自由水/結(jié)合水的值增大時,代謝加快。4.下列有關(guān)水的敘述,錯誤的是(

)①參與運輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的水為自由水

②細胞內(nèi)的生物化學反應(yīng)離不開水

③水是細胞的重要組成成分之一

④人體細胞內(nèi)水的存在形式為結(jié)合水和自由水

⑤自由水與結(jié)合水的比值與新陳代謝的強弱關(guān)系不大

⑥不同細胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值相差不大A.①④⑤

B.①④⑤⑥C.⑤⑥

D.②③④⑤⑥答案

C解析

生物體細胞內(nèi)的水以兩種形式存在,即自由水和結(jié)合水。結(jié)合水是組成細胞的重要成分;自由水在細胞中以游離形式存在,可以自由流動,是細胞內(nèi)良好的溶劑,同時可以運輸各種營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物,并為生物體內(nèi)的生物化學反應(yīng)提供介質(zhì),有些水還直接作為反應(yīng)物參與生物化學反應(yīng)。不同生活環(huán)境、生活狀態(tài)下的細胞的含水量是不同的。細胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值越大,其新陳代謝越旺盛,反之則越弱。5.下列關(guān)于無機鹽的敘述,錯誤的是(

)A.人體缺鐵會影響正常的有氧呼吸功能B.人體血液中Ca2+濃度過低時,會出現(xiàn)肌無力C.Mg是葉綠素的成分之一,缺Mg會影響植物的光合作用D.碘是合成甲狀腺激素的原料,所以常在食鹽中加碘答案

B解析

鐵是紅細胞內(nèi)血紅蛋白的組成成分,缺鐵會影響氧氣的運輸,進而影響正常的有氧呼吸功能,A項正確;人體血液中Ca2+濃度太低時,會出現(xiàn)肌肉抽搐現(xiàn)象,Ca2+濃度過高時,會出現(xiàn)肌肉乏力現(xiàn)象,B項錯誤;Mg是組成葉綠素的成分,缺Mg時葉綠素不能合成,影響植物的光合作用,C項正確;食物中適量的碘可以保證甲狀腺激素的正常合成,D項正確。課堂篇探究學習探究點一構(gòu)成細胞的元素表1是玉米細胞和人體細胞部分化學元素的對比表(干重),表2是組成地殼和組成細胞的部分化學元素的對比表(干重)。據(jù)表分析回答下列問題。表1

玉米細胞和人體細胞部分化學元素的對比表(干重)(單位:%)元素玉米細胞人體細胞

元素玉米細胞人體細胞O44.4314.62Si1.170.005C43.5755.99Cl0.140.47H6.247.46Al0.11—N1.469.33

Fe0.080.012K0.921.09Mn0.004—Ca0.234.67Na—0.47P0.203.11Zn—0.01Mg0.180.16Rb—0.005S0.170.78

表2

組成地殼和組成細胞的部分化學元素的對比表(干重)(單位:%)元素地殼細胞O48.6065.0Si26.30極少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0(1)由表1中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論有:不同生物體內(nèi)所含元素的種類

,而不同生物體內(nèi)同種化學元素的含量

;同一生物體內(nèi)不同化學元素的含量

。

(2)由表2中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是

,該結(jié)論可以說明的問題是

。

答案

(1)基本相同有多有少差別很大(2)組成地殼和組成細胞的化學元素種類基本相同,但含量差別很大生物界與無機自然界既有統(tǒng)一性又有差異性歸納提升1.細胞內(nèi)化學元素的分類

(1)根據(jù)在細胞內(nèi)含量的不同,將細胞內(nèi)的化學元素分為大量元素和微量元素。有些元素含量較多,如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl等元素,稱為大量元素;有些元素含量很少,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Co、Se等,稱為微量元素。(2)糖類由C、H、O三種元素組成;脂質(zhì)主要由C、H、O三種元素組成;蛋白質(zhì)的組成元素一定有C、H、O、N,很多蛋白質(zhì)還含有S;核酸是由C、H、O、N、P五種元素組成的。糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸是構(gòu)成細胞的主要化合物,所以C、H、O、N、P、S這六種元素被稱為主要元素;生物大分子均以碳鏈為骨架,C在構(gòu)成細胞的化合物中起著非常重要的作用,因此被稱為最基本元素。2.細胞內(nèi)化學元素的特點

探究應(yīng)用1.下列關(guān)于構(gòu)成細胞的化學元素、大量元素和微量元素的敘述,不正確的是(

)A.無機自然界的元素在生物界都能夠找到,這說明生物界和無機自然界具有統(tǒng)一性B.C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、Na、Cl都是大量元素,C在各種有機物中都存在C.劃分大量元素和微量元素的依據(jù)是元素的含量,兩者之間不存在交集D.微量元素雖然含量少,但它們既參與細胞結(jié)構(gòu)組成,也參與細胞的代謝調(diào)節(jié)答案

A解析

組成生物體的元素在無機自然界中都能找到;組成細胞的大量元素為C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl等,C是最基本的元素,在各種有機物中都存在;大量元素和微量元素的劃分依據(jù)是元素在生物體內(nèi)的含量;微量元素在生物體內(nèi)含量很少,卻是生物生命活動不可缺少的,有的微量元素參與構(gòu)成細胞的結(jié)構(gòu),如Fe是構(gòu)成人體血紅蛋白的重要成分,B可調(diào)節(jié)植物花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長。2.下列關(guān)于組成細胞的化學元素的敘述,正確的是(

)A.人、動物與植物所含的化學元素種類差異很大B.C是細胞中最基本的元素C.哺乳動物血液中Ca2+含量過低,會導(dǎo)致動物出現(xiàn)肌肉抽搐現(xiàn)象,說明微量元素是生命活動必需的D.生物界和無機自然界在元素組成的種類和含量上都相同答案

B解析

不同生物體所含的化學元素種類基本相同;Ca是組成生物體的大量元素,缺Ca2+的癥狀不能說明微量元素是生命活動必需的;無機自然界中的有些元素在生物界中找不到,因此生物界和無機自然界在元素組成的種類上不同;每種元素的含量也存在一定的差異。3.下列有關(guān)組成生物體化學元素的敘述,正確的是(

)A.微量元素在生物體內(nèi)含量很少,所以人體不存在微量元素缺乏癥B.每種大量元素在不同生物體內(nèi)的含量都是相同的C.組成生物體的化學元素根據(jù)其含量不同分為大量元素和微量元素兩大類D.組成生物體的大量元素中,C是最基本的元素,在細胞鮮重中含量總是最多的答案

C解析

微量元素在生物體內(nèi)含量很少,卻是維持正常生命活動不可缺少的,人體若缺乏微量元素會出現(xiàn)微量元素缺乏癥;每種元素在不同生物體內(nèi)的含量是不同的;生物體內(nèi)的C是最基本的元素,但在細胞鮮重中,O的含量是最多的。探究點二細胞中的無機化合物1.右圖是細胞中主要化合物的含量餅狀圖,據(jù)圖分析回答下列問題。(1)若c是無機鹽,則a是

,b是

,d是

,e是

。

(2)屬于無機化合物的是

,屬于有機化合物的是

。含量最多的有機物是

。

答案

(1)蛋白質(zhì)脂質(zhì)糖類和核酸水(2)c、e

a、b、d

a2.資料分析。資料1

植物根系吸收的含N、P、K等的無機鹽溶解在水中并隨水運輸?shù)角o、葉,參與細胞的各種生命活動。資料2

光合作用、細胞呼吸等都要消耗一定量的水。資料3

農(nóng)民貯存稻種前,要將收獲的稻種放在陽光下暴曬一段時間,如果曬的時間不夠,稻種在堆放時會發(fā)熱以至霉爛。資料4

秋天,越冬的樹木紛紛落葉,體內(nèi)自由水含量減少,結(jié)合水含量相對增多,這樣可以避免因細胞結(jié)冰而死亡。(1)資料1說明自由水具有

的功能;資料2說明自由水具有

的作用。結(jié)合水的作用是

。

(2)資料3中農(nóng)民曬稻種曬出的水是以

的形式存在于細胞中的,若將曬干的稻種放在試管中烘烤,則試管壁上出現(xiàn)的水珠主要來自稻種中的

水。

(3)資料4說明細胞內(nèi)的自由水、結(jié)合水可以互相轉(zhuǎn)化,生物細胞內(nèi)自由水向結(jié)合水轉(zhuǎn)化相對較多時,生物體的代謝強度將

,抗逆性將

(填“增強”或“減弱”)。

答案

(1)溶解和運輸物質(zhì)參與細胞代謝組成細胞的重要成分(2)自由水結(jié)合(3)減弱增強3.分析下列事實。事實一:Mg2+是葉綠素的重要組成成分,Fe2+是血紅蛋白的重要組成成分,I-是甲狀腺激素的重要組成成分。事實二:在正常人的血漿中,NaHCO3的含量約為H2CO3含量的20倍。當血漿中的NaHCO3含量減少時,會導(dǎo)致酸中毒;當血漿中H2CO3含量減少時,則會導(dǎo)致堿中毒。事實三:將人的紅細胞放在質(zhì)量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液中形態(tài)保持不變,若置于質(zhì)量分數(shù)為9%的NaCl溶液中則失水皺縮,置于質(zhì)量分數(shù)為0.09%的NaCl溶液中則吸水膨脹。事實一說明無機鹽是

;事實二說明無機鹽能

;事實三說明無機鹽對于

有重要作用。

答案

細胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成成分維持生物體液的酸堿平衡維持細胞的正常形態(tài)(滲透壓)歸納提升1.細胞中的水(1)存在形式及作用(2)自由水/結(jié)合水的值與植物代謝、抗逆性的關(guān)系

2.細胞中的無機鹽(巧記功能:一組成二維持)特別提醒

幾種常見無機鹽的作用(缺乏癥)(1)Fe——血紅蛋白的必需元素,缺Fe會引起貧血。(2)I——甲狀腺激素的組成元素,I缺乏會影響甲狀腺激素的合成,成年人缺乏易患甲狀腺腫。(3)Ca——骨骼、牙齒的重要組成成分,長期缺Ca的幼兒易患佝僂病,在成年人中易引起骨質(zhì)軟化病,在老年人中易引起骨質(zhì)疏松癥。(4)Zn——缺乏時會引起蘋果、桃等植物的小葉癥和叢葉癥(葉子變小,節(jié)間縮短)。(5)B——促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長,缺B常導(dǎo)致植物“花而不實”。(6)P——參與細胞質(zhì)膜(磷脂等)的構(gòu)成。(7)Mg——參與葉綠素的合成。(8)N——參與蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的合成。3.生物體內(nèi)無機鹽生理功能的實驗驗證(1)對照組植物+完全培養(yǎng)液→正常生長(2)實驗組探究應(yīng)用1.下列有關(guān)水和無機鹽的敘述,不正確的是(

)①參與運輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的水為自由水②生物體內(nèi)許多生化反應(yīng)需要水的參與,結(jié)合水是細胞結(jié)構(gòu)的組成成分之一③Mg2+是葉綠素、血紅蛋白等物質(zhì)的組成成分④無機鹽有維持細胞內(nèi)酸堿平衡的作用⑤自由水與結(jié)合水的比值與新陳代謝的強弱關(guān)系不大⑥缺I會引起兒童患佝僂病A.①④⑤

B.①④⑤⑥C.③⑤⑥

D.②③④⑤答案

C解析

參與運輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的水能夠自由流