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元素化合物无机物
第2章组成细胞的分子
第1.5节细胞的元素和化合物细胞的无机物
预习学案
考纲要求与复习目标:
1、水和无机盐的作用
2、生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定与实验探究。
重点讲解与典例
一、组成细胞的元素和化合物
(一)组成细胞的元素
1、种类与含量
组成生物体的化学元素常见的有___________种。
(1)按含量分:
大量元素:
_________________等;微量元素:
______________等
(2)按作用分:
最基本的元素是_____,基本元素是,组成人体细胞的主要元素是________等。
注意:
①大量元素和微量元素都是组成生物体的_________元素。
②占细胞干重最多的是________,含量前四位的元素是_________;占细胞鲜重最多的元素是_________。
含量前四位的元素是__________________。
无论干重还是鲜重__________________四种元素的含量最多。
2、元素的来源和存在形式
(1)来源:
是生物体有选择地从________________获得的。
(2)存在形式:
大多以__________的形式存在。
3、统一性与差异性
(1)生物界与非生物界及不同生物之间在元素种类上具有__________性,而在元素含量上具有___________性。
(2)生物体的元素是生物根据自身生命活动的需要,有选择地从无机环境中吸收的,这体现了_____________________________________。
4、细胞中元素的作用
(1)组成化合物
元素
参与形成的物质及结构
N
蛋白质、、NADP+、、等
P
ATP、NADP+、、磷脂
Mg
的组成成分
S
甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分;的特征元素
Fe
I
动物
等
(2)影响生命活动
①Ca可调节肌肉收缩和血液凝固,血钙过高会造成,血钙过低会引起。
②Na+与K+能参与可兴奋细胞(如肌细胞、腺细胞、神经细胞等)的兴奋性变化。
例如,神经细胞受到刺激之后;维持人体细胞外液。
③B可促进植物,植物缺B会造成“”。
(二)组成细胞的化合物
(1)种类:
①无机化合物:
_____________________
②有机化合物:
_____________________
(2)含量:
细胞鲜重中化合物含量由多到少依次是:
,细胞内含量最多的化合物,细胞内含量最多的无机化合物,占细胞鲜重含量最多的化合物,占细胞鲜重50%以上的化合物,精瘦肉细胞中含量最多的化合物,沙漠植物细胞中含量最多的化合物,成熟甜西瓜细胞中含量最多的化合物,细胞内含量仅次于水的化合物,细胞内含量最多的有机化合物,占细胞干重含量最多的化合物,占细胞干重50%以上的化合物。
【例1】如图1是细胞中化合物含量的扇形图,图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图,下列说法不正确的是()
A、若图1表示细胞鲜重,则A、B化合物依次是H2O、蛋白质
B、若图2表示体细胞的元素含量,则a、b、c依次是O、C、H
C、地壳与活细胞中含量最多的元素都是a,因此说明生物界与非生物界具有统一性
D、若图1表示细胞完全脱水后化合物含量,则A化合物具有多样性,其必含的元素为C、H、O、N
【变式训练1】如图表示细胞中的各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量,如按①②③④顺序排列,正确的是()
A、水、蛋白质、糖类、脂质;N、H、O、C
B、蛋白质、糖类、脂质、水;O、C、N、H
C、水、蛋白质、脂质、糖类;H、O、C、N
D、蛋白质、水、脂质、糖类;C、O、H、N
【变式训练2】容器底部是培养基,其中含有植物生长所需的全部养分,如果有人在配制培养基的矿质元
素中使用了NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液,但缺少了一种必需元素,为补充这种元素,应添加的化合物是()
A.Ca(NO3)2B.KClC.KH2PO4D.K2SO4
二、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测
化合物
鉴定试剂
颜色反应
备注
还原糖
水浴加热;甲液、乙液混合后加入,现配现用
蛋白质
A液、B液
先后加入
脂肪
如果采用对生物组织切片进行染色,需使用显微镜
淀粉
比较2种试剂
斐林试剂
双缩脲试剂
甲液
乙液
A液
B液
成分
0.1g/mL
NaOH溶液
g/mL
CuSO4溶液
0.1g/mL
NaOH溶液
g/mL
CuSO4溶液
鉴定物质
添加顺序
甲乙两液混匀后立即使用
先加入1mL,摇匀,
再加入4滴,摇匀
反应条件
50oC~65oC加热
不需,摇匀即可
反应现象
样液变色
样液变色
【总结提升】
(1)颜色反应实在取材要注意所选材料本身鉴定物质含量高且颜色尽可能白色或浅色,以防止影响颜色观察。
(2)生物组织中常见的可溶性还原性糖有、、三种。
(3)做鉴定还原糖和蛋白质的实验时,在鉴定之前,可以留出一部分样液,以便与鉴定后的样液的颜色变化作对比,这样可以增强说服力。
(4)蛋白质要稀释主要是防止蛋白质与双缩脲反应后粘固在试管壁上,使反应不彻底,也不易洗刷试管。
思考:
甘蔗、甜菜、番茄、韭菜是不是鉴定还原糖的理想材料?
为什么?
【例2】在还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中,对实验材料的选择叙述错误的是()
A、马铃薯块茎中含有较多的糖且近于白色,可用于进行可溶性还原糖的鉴定
B、花生种子富含脂肪且子叶肥厚,是用于脂肪鉴定的理想材料
C、大豆种子蛋白质含量高,是进行蛋白质鉴定的理想材料
D、鸡蛋清含蛋白质多,是进行蛋白质鉴定的动物材料
【变式训练】若以鸡蛋蛋白液为材料进行蛋白质鉴定实验,发现蛋白液与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管壁上。
下列关于这一现象形成原因的描述中正确的是()
A、鸡蛋蛋白液稀释不够,搅拌不匀
B、只添加了双缩脲试剂A,未添加双缩脲试剂B
C、鸡蛋蛋白液不是合适的实验材料
D、蛋白液与双缩脲试剂的反应时间不够长
三、细胞中的无机物
1、细胞中的水
(1)存在形式:
_______________
(2)功能:
①是________________的重要组成部分。
②是细胞内的________________,运送营养物质和代谢废物。
③参与许多____________________
④为细胞提供__________________
(3)联系:
____________________
【总结提升】
1.水的含量
在构成细胞的各种化合物中,水的含量最多,一般为。
(1)不同的生物体内水的含量。
水生>陆生
(2)同一生物体不同的生长发育阶段水的含量。
幼年>成年>老年、幼嫩细胞>衰老细胞。
(3)同一生物不同器官水的含量,如心肌含水79%,血液含水82%。
2.水的存在形式与代谢的关系:
在活细胞内,受温度的影响,自由水和结合水可相互转化,
即升高温度时,自由水,反之,结合水。
若细胞内自由水比例升高,则代谢,抗寒性,反之代谢,抗寒性。
3.种子与水的关系
(1)种子晒干时减少的为,但仍能保持生命活性,仍能萌发;试管加热或炒熟则丧失,种子死亡不萌发;种子萌发吸水主要是增多,代谢,呼吸作用。
(2)不同种子亲水能力不同,大豆(主要含蛋白质)>小麦、玉米、大米(主要含淀粉)>花生(主要含脂肪)。
2、细胞中的无机盐
(1)存在形式:
绝大多数以_____________的形式存在,少部分是细胞内的____________的组成成分。
(2)功能:
维持细胞和生物体的________________,维持细胞的_____________等。
【总结提升】
1.无机盐的生理作用及实例
牙齿、骸骨中的、叶绿素中的、血红蛋白中的、甲状腺激素中的都是生物体组成的代表实例;血钙含量、Zn2+等主要考查无机盐的的功能;Na+、Cl-考查无机盐的功能;HCO-3、H2PO-4等则考查无机盐的功能。
2.探究某种元素是否是必需矿质元素的实验设计(参考教材P36中技能训练)
【例3】下列有关水的叙述中,错误的是()
①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水②生物体内的化学反应离不开水
③水是细胞结构的组成成分之一④人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水
⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大
⑥不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大
A.①④⑤B.①④⑤⑥C.⑤⑥D.②③④⑤⑥
【例4】人体体液中存在着许多缓冲系统(如H2CO3和HCO3-、HPO2-4和H2PO4-等),它们既能与酸性物质发生反应,又能与碱性物质发生反应,这说明无机盐()
A、能够维持细胞的渗透压B、能够维持生物体体液的酸碱平衡
C、能够维持生物体的生命活动D、是构成细胞的成分
【课堂检测】
离子
培养液浓度/mol·L-1
K+
1
Na+
1
Mg2+
0.25
Ca2+
1
NO3-
2
H2PO4-
1
SO32-
0.25
Zn2+
1
1.科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时,培养液中添加了多种必需化学元素。
其配方如下:
其中花卉根细胞吸收最少的离子是()
A.Ca2+B.SO32-C.Zn2+D.H2PO4-
2.一种植物和一种哺乳动物体内细胞的某些化学元素含量(占细胞干重的百分比)如下表数据,下列有关叙述正确的是()
元素
C
H
O
N
P
Ca
S
植物(%)
43.57
6.24
44.43
1.46
0.20
0.23
0.17
动物(%)
55.99
7.46
14.62
9.33
3.11
4.67
0.78
A.碳元素的含量说明有机物是干物质的主要成分
B.这两种生物体内所含的化学元素的种类差异很大
C.N、S含量说明动物组织含蛋白质较多,若该动物血钙高则会发生肌肉抽搐
D.经测定该植物某有机物含C、H、O、N、S,此化合物可能携带氨基酸进入核糖体
3.下列有关水的叙述中,错误的是()
①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水②生物体内的化学反应离不开水
③水是细胞结构的组成成分之一④人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水
⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大
⑥不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大
A.①④⑤B.①④⑤⑥C.⑤⑥D.②③④⑤⑥
4.下列关于无机盐的叙述,错误的是()
A.缺铁性贫血是因为体内缺乏铁,血红蛋白不能合成
B.Mg2+是叶绿素的成分之一,缺Mg2+影响光合作用
C.细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在,如CaCO3构成骨骼、牙齿
D.碘是合成甲状腺激素的原料,所以常在食盐中加碘
5.蛋白质与双缩脲试剂发生作用产生紫色反应。
下列物质中可以与双缩脲试剂发生紫色反应的化合物是()
6.(2008·重庆理综,30Ⅱ)在对不同时间大豆种子和幼苗中相关物质定量测定之前,进行了蛋白质含量变化的预测实验,请填充实验原理;判断实验步骤中划线部分是否正确,并更正错误之处;写出实验结果。
(1)实验原理:
蛋白质,其颜色深浅与蛋白质含量成正比。
(2)实验步骤:
①将三份等量大豆种子分别萌发1、5、9天后取出,各加入适量蒸馏水,研碎、提取、定容后离心得到蛋白质制备液;
②取3支试管,编号1、2、3,分别加入等量的萌发1、5、9天的蛋白质制备液;
③在上述试管中各加入等量的双缩脲试剂A和B(按比例配制)的混合液,振荡均匀后,在沸水浴中加热观察颜色变化。
a:
。
b:
。
(3)实验结果:
。
【课后延展】
1、下列有关组成生物体细胞化学元素的叙述中,错误的是()
A、组成生物体的最基本元素是碳
B、SARS病毒和桃树共有的元素是C、H、O、N、P等
C、生物体内含有的元素都是生物体所必需的
D、Cu、Mn、Mo、B都是组成生物体的微量元素
2、人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜,经消化吸收后,其中的成分大多被转化为人体自身的一部分,其根本原因是()
A、组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到
B、在不同生物的细胞内,组成它们的化学元素和化合物种类大体相同
C、组成生物体细胞的基本元素是碳
D、不同生物的细胞内,组成它们的化学元素的含量大体相同
3、对于生物体内自由水的叙述不正确的是()
A、生物体代谢旺盛时含量最丰富的物质
B、不发生化学反应
C、生物体内各种反应的介质
D、植物越冬时,自由水含量降低
4、医生给病人输液,常把药剂溶解于生理盐水(0.9%的NaCl溶液)中,而不是溶解于蒸馏水中。
这是因为()
A、无机盐在生物体的生命活动中是不可缺少的
B、蒸馏水不含营养物质
C、蒸馏水可增大细胞中自由水比例,使细胞代谢加快,加剧病情
D、生理盐水能维持人体内环境参透压的稳定,防止细胞过度吸水
5、下列物质的鉴定与所用试剂、实验手段、实验现象搭配正确的是()
A、脂肪——苏丹III染液——显微镜观察——染成红色
B、DNA——二苯胺试剂——加热——蓝色反应
C、蛋白质——双缩脲试剂——加热——紫色反应
D、葡萄糖——斐林试剂——直接观察——砖红色沉淀
6、在下列四支试管中分别加入一些物质,甲试管:
豆浆;乙试管:
氨基酸溶液;丙试管:
牛奶和蛋白酶;丁试管:
人血液中的红细胞和蒸馏水。
上述四支试管中加入双缩脲试剂振荡后,有紫色反应的是()
A、甲、丁B、甲、乙、丁C、甲、乙、丙D、甲、丙、丁
7、下列有关叙述正确的是()
A、组成生物体和组成无机自然界的化学元素中,碳元素的含量最多
B、人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大
C、组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到
D、不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似
8、现提供新配制的斐林试剂甲液(0.1g.mLNaOH溶液)、乙液(0.05/mgSuSO4溶液)、蒸馏水,则充分利用上述试剂及必需的实验用具,能鉴别出下列哪些物质()
①葡萄糖②蔗糖③胰蛋白酶④DNA
A、只有①B、①和②C、①和③D、②、③和④
9、人体中水的含量约占65%,下列选项中能正确说明水对人体重要性的是()
①水同糖类、脂肪、蛋白质一样为人体提供能量
②没有水人体内大部分化学反应就根本不会发生
③水的比热小,有利于维持体温
④体内营养物质的运输离不开水
A、①②B、②③C、②④D、③④
10、下列关于实验操作步骤的叙述中,正确的是()
A.用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液,可直接用于蛋白质的鉴定
B.脂肪的鉴定实验中需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪滴
C.鉴定还原糖时,要加入斐林试剂甲液摇匀后,再加入乙液
D.用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后,再加入含样品的试管中,且必须现配现用
11、植物在冬季来临过程中,随着气温的逐渐降低,体内发生了一系列适应低温的生理生化变化,抗寒力逐渐增强。
下图为冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图。
请根据图推断以下有关说法中,错误的是()
A.冬季来临过程中,自由水明显减少是呼吸速率下降的主要原因
B.结合水与自由水含量的比值,与植物的抗寒性呈现明显的正相关
C.随着气温和土壤温度的下降,根系的吸水量减少,组织的含水量下降
D.随温度的缓慢降低,植物的呼吸作用逐渐减弱,有利于减少有机物的消耗
12、将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4天,依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。
取3支试管甲、乙、丙,分别加入等量的淀粉液,然后按下图加入等量的提取液和蒸馏水,45℃水浴保温5分钟,立即在3支试管中加入等量斐林试剂并煮沸2分钟,摇匀观察试管中的颜色。
结果是()
A.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色
B.甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
C.甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色
D.甲呈浅砖红色,乙呈砖红色,丙呈蓝色
13、下图是由4个圆所构成的元素概念的关系图,其中4为最大圆,3、2、1依次减小。
试判断符合这种关系的是A.1.大量元素、2.主要元素、3.基本元素、4.最基本元素
B.1.基本元素、2.最基本元素、3.大量元素、4.主要元素
C.1.最基本元素、2.基本元素、3.主要元素、4.大量元素
D.1.主要元素、2.大量元素、3.最基本元素、4.基本元素
14、在正常人的一生中,细胞内自由水与结合水的比值P随年龄变化的曲线是
15.下列无机盐中能被用于合成“生命活动的主要承担者”和“遗传信息的携带者”的是()A.Na+B.Mg2+C.PO43-D.NO3-
16、科学工作者研究了钙和硼对某种植物花粉粒萌发和花粉管生长的影响,结果如下图所示,下列结论与结果不相符的是()
A.钙和硼对花粉粒萌发和花粉管生长都有同样的影响
B.适宜浓度的硼或钙明显有利于花粉粒萌发或花粉管生长
C.钙对花粉管生长有明显影响,而一定范围内几乎不影响花粉粒的萌发
D.硼对于花粉粒萌发有明显影响,而一定范围内几乎不影响花粉管生长
17、生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。
碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链状或环状,从而形成生物大分子。
以上事实可以说明①碳元素参与生物体内所有化合物的组成②地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的③碳元素是各种大分子化合物中含量最多的元素④碳元素是组成生物体内有机化合物的最基本元素
A.①③④B.②③④C.②④D.③④
18、现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶,可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。
请回答:
(1)用一种试剂将上述4种溶液区分为两组,这种试剂是__________________,其中发生显色反应的一组是_____________________和______________________溶液,不发生显色反应的一组是____________________和____________________溶液。
(2)用_____________________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是__________________________
_____________________________________________________________________。
19、华北某地区经常出现苹果小叶病,有人认为是土壤中缺锌引起的,有人认为是土壤中缺镁引起的。
现有如下材料,请你完成下列实验,探究上面的猜测哪个正确。
材料用具:
三株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
实验原理:
任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用,一旦缺乏,就会表现出相应的症状,根据全素培养和相应缺锌、缺镁的培养对苹果生长发育的比较,判断小叶病的病因。
方法步骤:
(1)首先配制全素培养液和相应的缺锌培养液和____________培养液,分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。
(2)_______________________________________________________________。
(3)放在适宜的条件下培养一段时间,____________________________________。
(4)结果预测和分析:
①_______________缸内的苹果幼苗正常生长。
②若B缸内苹果幼苗表现出小叶病,而C缸没有,则说明___________________
__________________________________________________________________。
③若________________________,则说明苹果小叶病是由缺镁引起的。
④若______________________________________,则说明苹果小叶病既与缺镁有关,又与缺锌有关。
⑤若_____________________________________,则说明苹果小叶病与缺镁、缺锌都无关。
_________________________________。
20、关于C、H、O、N、P、S在玉米和人细胞(干)以及活细胞中的含量如下表,请分析回答下列问题:
元素
O
C
H
N
P
S
玉米细胞(干)
44.43
43.57
6.24
1.46
0.20
0.17
人细胞(干)
14.62
55.99
7.46
9.33
3.11
0.78
活细胞
65.0
18.0
10.0
3.0
1.40
0.30
(1)以上元素在活细胞中含量明显比人细胞(干)含量多的是氧元素和元素,发生差异的原因是活细胞中的各种化合物中含量最多的是。
这两种元素在人体细胞干物质中主要存在于化合物中。
(2)水在生命活动中有极其重要的作用,细胞内含水量的多少直接影响新陈代谢作用。
①在秋季收获大豆后,要进行晾晒才能入仓储存,所除去的水分主要是细胞中的水。
如果大豆细胞内水分过多,则会使细胞的作用加强。
②从上述现象可以推断,植物细胞内自由水与结合水的含量比值变,则新陈代谢加强。
③浸泡约一周时间,黄豆芽已长得又白又粗,1kg的黄豆能生出5kg的黄豆芽。
在这个过程
中,黄豆细胞内的有机物含量变化是,种类变化是,其原因是。
(3)由表中数据可以看出在玉米细胞(干)中所占比例明显高于人细胞(干)中的元素是氧,发生这种差异的一个主要原因是组成玉米细胞的化合物中成分较多,此类化合物主要作为结构的基本组成成分。
(4)蛋白质和核酸是构成原生质的最重要的化合物,在表中的元素中,这两种化合物的生物元素在组成上最明显的差异是。
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