第02講 細胞中的元素和化合物【知識精研】高考生物一輪復習 課件

必修一第2講細胞中的元素和化合物第一單元細胞的分子組成和結(jié)構目標要求1.說出細胞主要由C、H、O、N、P、S等元素構成。2.指出水大約占細胞重量的2/3，以自由水和結(jié)合水的形式存在，

賦予了細胞許多特性，在生命活動中具有重要作用。3.舉例說出無機鹽在細胞內(nèi)含量雖少，但與生命活動密切相關。01細胞中的元素和化合物02細胞中的無機物考點細胞中的元素和無機物01細胞中的元素和化合物一、組成細胞的元素1.元素的來源、分類和存在形式元素有選擇地從無機自然界中獲取大量元素: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：CC、H、O、N（參與構成生物大分子的基本骨架）大多以化合物的形式存在含量作用來源分類依據(jù)存在形式常見20多種大量元素和微量元素不是按生理作用的分類，微量元素雖然少，但其生理作用卻不可替代。一、組成細胞的元素2.物質(zhì)循環(huán)組成生物體的

等基本元素，在不斷進行著從

到

，又從

的循環(huán)過程。非生物環(huán)境C、H、O、N、P、S生物群落生物群落到非生物環(huán)境（1）這里的物質(zhì)是指？（2）這里的生態(tài)系統(tǒng)是指？C、H、O、N、P、S等基本元素生物圈P選三63生物界非生物界

性種類上

性含量上有選擇地從無機自然界中獲取組成細胞的化學元素，在無機自然界中都能夠找到組成元素在含量上相差很大統(tǒng)一多樣一、組成細胞的元素3.生物界和非生物界在元素種類和含量上的關系細胞中的元素和無機物二、組成細胞的化合物1.無機物2.有機物水無機鹽鮮重

，大多為

。大多以

形式存在。糖類脂質(zhì)蛋白質(zhì)核酸只含

（

物質(zhì)）。主要含

，此外

（

物質(zhì)）。主要含

（

物質(zhì)）。含

（

物質(zhì)）。最多自由水離子C、H、O能源N、P儲能C、H、O、N(S)結(jié)構C、H、O、N、P遺傳C、H、O含碳元素最值問題

1.鮮重最多的化合物：2.鮮重最多的有機物：3.干重最多的化合物：4.干重最多的有機物：5.鮮重最多的四種元素：6.干重最多的四種元素：水

蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)O>C>H>NC>O>N>H

不同生物組織的細胞中各種化合物的含量是有差別的，同種生物不同組織細胞中化合物種類和含量也是有區(qū)別的。細胞中的元素和無機物C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg基本元素主要元素C:在細胞_____中含量最多，

是_______元素。是構成有機物的核心元素。H:參與構成水和有機物。是細胞中__________最多的元素。O:在細胞_____中含量最多，參與構成水和有機物。干重最基本原子個數(shù)鮮重N:主要參與構成_______和核酸、ATP、NADPH、NADH等有機物。蛋白質(zhì)P:主要參與構成______、ATP、NADPH、磷脂等有機物。核酸S:主要參與構成某些________。蛋白質(zhì)習題鞏固

鮮重中水是細胞中含量最多的化合物，而水分子中O的含量遠大于H，因此組成生物體的元素中，O元素占細胞鮮重百分比最多。習題鞏固元素玉米細胞人體細胞C43.5755.99H6.247.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.781．(必修1P16“思考·討論”)玉米細胞和人體細胞干重中含量較多的四種元素都是C、H、O、N，這是因為：教材隱性知識

玉米和人都是生物，組成它們的主要成分都是糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，這些物質(zhì)含有C、H、O，蛋白質(zhì)中還含有大量的N習題鞏固元素玉米細胞人體細胞C43.5755.99H6.247.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.782.在玉米細胞干重中的含量大小關系為O>C>H>N，而在人體細胞干重中的含量大小關系為C>O>N>H，這是為什么？

不同生物組織細胞中化合物含量不同，有的還相差懸殊。如小麥種子細胞和玉米細胞等中糖類含量較高，而人體細胞中蛋白質(zhì)含量較高。習題鞏固3.(2023·湖南名校聯(lián)考)下表是甲、乙兩種生物(玉米、人)體細胞的部分元素的含量占干重的百分比，有關說法錯誤的是(

)元素CHONKCaPMgS甲43.576.2444.431.460.920.230.200.180.17乙55.997.4614.629.331.094.673.110.160.78A.表格中在細胞內(nèi)含量多的元素比含量少的元素更重要B.兩種生物細胞中C、H、O、N四種元素的含量很高

與組成細胞的化合物有關C.根據(jù)O的含量判斷甲代表的是玉米，因為玉米細胞中糖類含量高D.根據(jù)N、Ca的含量判斷乙代表的是人，

因為人細胞中蛋白質(zhì)含量高，骨骼中Ca含量高A習題鞏固4.(2023·江蘇南通調(diào)研)下列有關化合物的組成元素及功能的敘述，正確的是(

)A.磷脂、核酸都含C、H、O、N、P，可參與構成核糖體B.葉綠素含C、H、O、N、Mg，能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能C.糖類都含C、H、O、N，既可提供能量也可構成細胞結(jié)構D.胰島素含有C、H、O、N、S，可促進肝糖原分解為葡萄糖B核糖體由RNA和蛋白質(zhì)構成胡蘿卜素：C、H；葉黃素：C、H、O胰島素是唯一降低血糖的激素5.（2022年廣州一模）以下四組物質(zhì)中，元素組成相同的一組是

（

）磷脂和磷酸 B.ATP和cDNAC.丙酮酸與丙氨酸 D.糖蛋白與肌糖原B習題鞏固OPOHOHOH磷酸

6.(2021·佛山一模)玉米從外界吸收的硝酸鹽，可以用于細胞內(nèi)合成(

)

A．核糖B．淀粉酶

C．甘油D．固醇B解析：核糖屬于糖類，組成元素為C、H、O，A錯誤；淀粉酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的組成元素是C、H、O、N，B正確；甘油的組成元素為C、H、O，C錯誤；固醇的組成元素為C、H、O，D錯誤。習題鞏固7.（2022年湛江二模）下列有關組成細胞的化學元素的敘述，錯誤的是（

）組成纖維素、糖原、丙酮酸、脂肪酸的化學元素的種類相同B.碳循環(huán)是指碳元素在生物群落與無機環(huán)境之間的往返過程C.DNA雙鏈均被32P標記的細菌在含31P的培養(yǎng)基中繁殖，子一代細菌都含放射性D.DNA雙鏈均被15N標記的細菌在含14N的培養(yǎng)基中繁殖，子一代細菌只含14ND習題鞏固細胞中的元素和無機物三、依據(jù)元素推斷化合物的種類和功能1.據(jù)特征元素推測化合物的種類三、依據(jù)元素推斷化合物的種類和功能2.

“元素分析法”判斷化合物的種類和功能從化合物的元素組成分析代謝終產(chǎn)物：糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)都含有C、H、O，故其代謝終產(chǎn)物都有CO2和H2O；蛋白質(zhì)中還有N，其代謝終產(chǎn)物中還含有尿素。3.從化合物的元素組成分析氧化分解釋放能量的多少

脂肪的含氫量多于糖類，因此等質(zhì)量的脂肪氧化分解時消耗氧氣和釋放能量都多于糖類。習題鞏固8.如圖表示不同化學元素所組成的化合物，

以下說法錯誤的是（

）A.若①為某種大分子的組成單位，則①最可能是氨基酸B.若②是細胞中重要的儲能物質(zhì)，則②是脂肪C.若③為能儲存遺傳信息的大分子物質(zhì)，則③一定是DNAD.若④主要是在動物肝臟和肌肉中合成的儲能物質(zhì)，

則④是糖原C習題鞏固9.美國宇航局科學家在加利福尼亞州東部的莫諾湖里發(fā)現(xiàn)了一種被稱作GFAJ-1的獨特細菌，這種細菌能利用某劇毒化合物中的砷來代替磷元素構筑生命分子，進行一些關鍵的生化反應(在元素周期表中，砷排在磷下方，兩者屬于同族，化學性質(zhì)相似)。根據(jù)上述材料進行預測，下列說法錯誤的是()A.GFAJ-1細菌體內(nèi)含量較多的六種元素可能是碳、氫、氧、氮、砷、硫B.砷元素存在于GFAJ-1細菌細胞膜以及糖類、DNA和RNA等物質(zhì)中C.砷對多數(shù)生物有毒可能是因為砷能夠代替磷參與生化反應，制造混亂D.該發(fā)現(xiàn)將使人類對生命的認識發(fā)生重大改變，拓寬了在地球極端環(huán)境乃至外星球?qū)ふ疑乃悸稡細胞中的無機物02細胞中的無機物一、水1.水的含量活細胞中含量最多化合物（1）生物種類：

水生生物

陸生生物。（2）生長發(fā)育階段：幼兒____成年；幼嫩部分____成熟部分。（3）組織器官種類與代謝程度：牙齒___骨骼____血液。>>><<在不同情況下細胞含水量的高低2.水的分子結(jié)構OHH-＋＋OHH-＋＋OHH-＋＋氫鍵（1）水是極性分子帶有正電荷或負電荷的分子（或離子）都容易與水結(jié)合因此，水是良好的溶劑。（2）水分子之間形成氫鍵氫鍵比較弱，易被破壞，不斷斷裂又不斷形成，使水能維持液體狀態(tài)（3）水具有較高的比熱容，不易發(fā)生改變維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性一、水3.細胞中水的存在形式和功能與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)結(jié)合，這樣水就失去流動性和溶解性，成為生物體的構成成分自由水結(jié)合水存在形式功能功能細胞內(nèi)良好的溶劑參與許多化學反應為細胞提供液體環(huán)境運送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物可轉(zhuǎn)換種子烘干喪失的水種子曬干喪失的水一、水一、水4.自由水/結(jié)合水與代謝、抗逆性的關系（如：癌細胞、種子萌發(fā)等）旺盛減弱降低增強

比值高：代謝

，但抗逆性

。

自由水/結(jié)合水

比值低：代謝強度

，但抗寒、抗旱、

抗熱等抗逆性

。4.自由水/結(jié)合水與代謝、抗逆性的關系生活中的現(xiàn)象對此現(xiàn)象的解釋種子在貯存時需將種子曬干干種子用水浸泡后仍能萌發(fā)低溫環(huán)境下減少花卉澆水干種子放在試管中加熱有水珠炒熟的種子浸泡后不萌發(fā)減少自由水含量，降低種子的代謝，延長種子壽命失去自由水的種子仍保持其生理活性提高花卉對低溫的抗性種子曬干后，仍含有結(jié)合水，用酒精燈加熱會失去結(jié)合水失去結(jié)合水的細胞失去生理活性一、水5.水的歸納：水的產(chǎn)生、利用、吸收及其調(diào)節(jié)一、水6.水的運輸方式從細胞組成和結(jié)構的角度來推測，水分可以經(jīng)過細胞膜中的

、

從細胞外進入細胞內(nèi)。磷脂雙分子層水通道蛋白P68生物科學史話水通道蛋白(AQP)是對水專一的通道蛋白,普遍存在于動、植物及微生物中。它所介導的自由水快速被動的跨生物膜轉(zhuǎn)運,是水進出細胞的主要途徑。習題鞏固1.(2023·廣東梅州統(tǒng)考二模)水是生命之源，一切生命都離不開水。下列有關水的敘述，正確的是(

)A.細胞中的結(jié)合水可以結(jié)合、溶解、運輸無機鹽B.自由水作為一種良好溶劑的原因是水為非極性分子C.手有時會磨出水泡，水泡中的液體主要是組織液D.水是有氧呼吸和無氧呼吸共同的代謝終產(chǎn)物C自由水才可溶解、運輸無機鹽無氧呼吸的產(chǎn)物是二氧化碳和酒精或者乳酸，不產(chǎn)生水2.(2021·全國卷Ⅰ)植物在生長發(fā)育過程中，需要不斷從環(huán)境中吸收水。下列有關植物體內(nèi)水的敘述，錯誤的是(

)A．根系吸收的水有利于植物保持固有姿態(tài)B．結(jié)合水是植物細胞結(jié)構的重要組成成分C．細胞的有氧呼吸過程不消耗水但能產(chǎn)生水D．自由水和結(jié)合水比值的改變會影響細胞的代謝活動習題鞏固C有氧呼吸第二階段消耗水習題鞏固3.當人體失水過多時，不會發(fā)生的生理變化是()A.血漿滲透壓升高B.產(chǎn)生渴感C.血液中的抗利尿激素含量升高D.腎小管對水的重吸收降低D習題鞏固4.哺乳動物長時間未飲水導致機體脫水時，會發(fā)生的生理現(xiàn)象是（）A.血漿滲透壓降低B.抗利尿激素增加C.腎小管和集合管對水的重吸收作用減弱

D.下丘腦滲透壓感受器受到的刺激減弱B習題鞏固5.生命活動離不開水。下列關于水的敘述，正確的有幾項（）①在最基本的生命系統(tǒng)中，H2O有自由水和結(jié)合水兩種存在形式；②由氨基酸形成多肽時，生成物H2O中的氫來自氨基和羧基；③有氧呼吸時，生成物中H2O中的氫

全部來自線粒體中丙酮酸分解；④H2O在光下分解，產(chǎn)生的[H]將固定的CO2還原成（CH2O）；⑤貯藏中的種子不含水分，以保持休眠狀態(tài)；⑥缺水時，動物體通過調(diào)節(jié)能使機體減少水的散失

A.一項 B.二項 C.三項 D.四項D√√√√有結(jié)合水和自由水有氧呼吸第一階段產(chǎn)生4[H]6.(2021·河北卷)植物細胞中自由水的生理作用包括________等。細胞內(nèi)良好的溶劑、能夠參與生化反應、能為細胞提供液體環(huán)境、能運送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物7.(2020·全國卷Ⅰ)農(nóng)田施肥的同時，往往需要適當澆水，此時澆水的原因是

。肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收8.(2021·珠海二模)適當施氮肥可促進小麥葉肉細胞中___________等物質(zhì)的合成，從而可提高植物的光合作用速率。但施肥過多反而會降低小麥的光合速率，其原因是_____________________。施肥增加土壤中溶液的濃度，導致植物失水過多而抑制氣孔開放，CO2吸收量減少，暗反應速率下降，從而降低小麥光合作用速率習題鞏固葉綠素、酶、NADPH、ATP；9.將種子曬干的目的是________________。為了蒸發(fā)掉種子里的自由水，降低種子的代謝作用，有利于保存種子10.北方冬小麥在冬天來臨前，自由水的比例會逐漸降低，

而結(jié)合水的比例會逐漸升高，原因是___________________。11.如果Ca2＋的含量太低，動物會出現(xiàn)________等癥狀，

可見無機鹽對于維持__________________都有重要作用。避免氣溫下降時自由水過多導致結(jié)冰而損害自身抽搐；細胞和生物體的生命活動習題鞏固種子的萌發(fā)水在植物的生命活動中具有重要作用。風干種子只有吸收足夠的水才能進行旺盛的代謝活動，使胚生長。小麥種子萌發(fā)過程中吸水量隨時間變化的趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）植物細胞中的水通常以結(jié)合水和自由水兩種形式存在，風干種子細胞中的水主要以__________的形式存在。經(jīng)階段I吸水后，種子中的水主要是以__________的形式存在。結(jié)合水自由水種子的萌發(fā)（2）在階段II，種子吸水速率______（填“大于”、“小于”或“等于”）階段I，呼吸速率______（填“大于”、“小于”或“等于”）階段I。小于大于種子的萌發(fā)干燥種子吸水到種胚突破種皮的過程叫做是萌發(fā)。種子的萌發(fā)種子萌發(fā)過程：A.吸水過程吸脹吸水吸水緩慢滲透性吸水吸脹吸水植物細胞吸水的一種方式。未形成液泡的細胞靠吸脹作用為動力的吸水過程。例如風干種子的吸水就是靠吸脹作用。分生組織細胞主要也靠吸脹作用吸水。吸脹作用是親水膠體吸水并使其膨脹的現(xiàn)象。急劇吸水暫停吸水重新吸水種子的萌發(fā)種子萌發(fā)過程：A.吸水過程吸脹吸水吸水緩慢滲透吸水滲透吸水滲透作用是溶劑分子通過半透膜的擴散作用。

具有中央大液泡的細胞主要靠滲透作用吸水。急劇吸水暫停吸水重新吸水種子的萌發(fā)種子萌發(fā)過程：B.細胞呼吸過程第Ⅰ階段和第Ⅱ階段CO2釋放量大大超過O2吸收量，以無氧呼吸為主。第Ⅲ階段O2的吸收量大大增加，此時進行的主要是有氧呼吸。種子的萌發(fā)種子萌發(fā)過程：C.有機物變化過程淀粉+H2O→可溶性糖脂肪+H2O→甘油+脂肪酸脂肪+H2O→糖類蛋白質(zhì)+H2O→氨基酸氧化分解CO2+H2O+尿素等+能量總結(jié)：大分子小分子有機物CO2+H2O等+能量水解氧化分解有機物質(zhì)量增加有機物種類增加有機物質(zhì)量減少習題鞏固

某油料作物種子中脂肪含量為種子干重的70%。為探究該植物種子萌發(fā)過程中干重及脂肪的含量變化，某研究小組將種子置于溫度、水分（蒸餾水）、通氣等條件適宜的黑暗環(huán)境中培養(yǎng)，定期檢查萌發(fā)種子（含幼苗）的脂肪含量和干重，結(jié)果表明：脂肪含量逐漸減少，到第11d時減少了90%，干重變化如圖所示。實驗過程中，導致種子干重增加的主要元素是_______（填“C”、“N”或“O”）。O干重增加不可能是來源于光合作用和礦質(zhì)元素的吸收細胞中的無機物二、無機鹽1.無機鹽在細胞中的含量（2）少數(shù)無機鹽可以

形式存在，如CaCO3構成牙齒、骨骼。極少，僅占細胞鮮重的1%～1.5%。2.無機鹽在細胞中的存在形式（1）細胞中大多數(shù)無機鹽以

的形式存在。如：①陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。②陰離子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。離子化合物二、無機鹽3.無機鹽的生理功能（1）構成細胞中某些復雜化合物的組成成分物質(zhì)名稱特征元素共有元素ATPC、H、O、N葉綠素血紅蛋白甲狀腺激素胰島素ATPPMgS、FeIS3.無機鹽的生理功能（2）維持細胞和生物體正常的生命活動

①血鈣過高，肌無力；血鈣過低，肌肉抽搐。②B能促進花粉萌發(fā)，花粉管生長，缺B會導致“花而不實”。Na+、K+

維持神經(jīng)細胞、肌肉細胞的興奮性Na+人體內(nèi)缺乏會引起神經(jīng)、肌肉細胞的興奮降低，最終引發(fā)肌肉酸痛、無力等。當大量出汗排除過多無機鹽后，應該多喝淡鹽水。3.無機鹽的生理功能（3）維持細胞的滲透壓平衡①細胞外液滲透壓：Na+、Cl-②細胞內(nèi)液滲透壓：K+

醫(yī)用生理鹽水是質(zhì)量分數(shù)為0.9%的氯化鈉溶液。生理鹽水的含義是什么？在什么情況下需要用生理鹽水？質(zhì)量分數(shù)為0.9%的NaCl溶液的濃度，正是人體細胞所處液體環(huán)境中溶質(zhì)的濃度，所以叫生理鹽水。

當人體需要補充鹽溶液或輸入藥物時，應輸入生理鹽水或用生理鹽水作為藥物的溶劑，以保證人體細胞的生活環(huán)境維持在穩(wěn)定的狀態(tài)。3.無機鹽的生理功能（4）維持細胞的酸堿平衡進行激烈運動時，會感到腰酸、膝蓋酸等。這是因為運動時產(chǎn)生了乳酸，但體液的pH沒有因此而降低，還是維持在7.35~7.45之間，為什么呢？CO2＋H2O人體依靠無機鹽離子H2CO3/HCO3—

等組成的緩沖體系來調(diào)節(jié)并維持平衡。乳酸＋NaHCO3乳酸鈉＋H2CO3（1）構成細胞中某些復雜化合物的組成成分（2）維持細胞和生物體正常的生命活動

（3）維持細胞的滲透壓平衡（4）維持細胞的酸堿平衡判斷：1.相對于K+來說，Na+對于維持細胞內(nèi)液的滲透壓具有更重要的作用（）2.細胞內(nèi)無機鹽濃度的大小會影響細胞的吸水或失水（）×√3.無機鹽的生理功能二、無機鹽4.無機鹽離子進出細胞的方式（1）大多數(shù)無機鹽離子進出細胞的方式是主動運輸。無機鹽離子逆濃度梯度跨膜運輸（2）少數(shù)情況下無機鹽離子進出細胞的方式是協(xié)助擴散。①靜息電位形成時：神經(jīng)細胞中的K+外流；②動作電位形式時：神經(jīng)細胞外的Na+內(nèi)流；③肌肉收縮時肌細胞外的Ca2+內(nèi)流。①人體甲狀腺濾泡上皮細胞吸收血液中的碘離子；②植物根部細胞從土壤中吸收無機鹽(逆濃度)。?？紵o機鹽功能習題鞏固1.判斷①自由水主要存在于血漿、組織液、淋巴。（

）②水影響光合作用強度的主要原因是水影響氣孔的開閉。（

）③秋冬季節(jié)，蒸騰作用弱，吸水減少，結(jié)合水含量相對提高有利于植物抗寒提高。（

）④細胞內(nèi)自由水∕結(jié)合水比例升高，則代謝旺盛，反之，則代謝緩慢，如衰老細胞與癌細胞相比，前者該比例下降，后者該比例升高。（）⑤小麥種子中水分減少的主要原因是植物吸收的水分減少。（）×