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必修① 分子與細(xì)胞 第二章 組成細(xì)胞的分子,,,,,第一講 細(xì)胞中的化學(xué)元素及無機(jī)物,,課前自主學(xué)習(xí),,,,課堂互動探究,1．含量與種類 組成生物體的化學(xué)元素常見的有20多種，各種元素的歸屬范圍歸納如下：,組成細(xì)胞的化學(xué)元素,,(1)上述元素分類是指生物的整體概況，具體到某種生物時元素的歸屬可能不同。 (2)大量元素和微量元素都是組成生物體的必需元素。 (3)占細(xì)胞干重最多的元素是C，占細(xì)胞鮮重最多的元素是O；無論干重還是鮮重，C、H、O、N四種元素的含量最多。,2．統(tǒng)一性與差異性 (1)生物界與非生物界及不同生物之間在元素種類上具有統(tǒng)一性，而在元素含量上具有差異性。 (2)生物體的元素是生物根據(jù)自身生命活動的需要，有選擇地從無機(jī)環(huán)境中吸收的，這體現(xiàn)了生物界與非生物界的統(tǒng)一性。,3．主要作用 (1)維持機(jī)體的生命活動，如K＋可保持心肌正常的興奮性。 (2)組成化合物，如糖類和脂肪由C、H、O三種元素組成，核酸由C、H、O、N、P五種元素組成，蛋白質(zhì)由C、H、O、N等元素組成。 (3)影響機(jī)體的重要生命活動：如B可促進(jìn)花粉管的萌發(fā)，從而促進(jìn)植物受精，油菜缺B會“花而不實”。,1．(2012·江蘇高考)下列關(guān)于細(xì)胞中化學(xué)元素的敘述，正確的是( ) A．細(xì)胞中一種元素的作用能被其他元素替代 B．細(xì)胞中的脫氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素 C．主動運輸機(jī)制有助于維持細(xì)胞內(nèi)元素組成的相對穩(wěn)定 D．細(xì)胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要,解析：細(xì)胞中每種元素都有其特定的作用，不能替代，脫氧核苷酸的組成元素是C、H、O、N、P，主動運輸是有選擇性地運輸化合物，從而可以維持細(xì)胞內(nèi)元素組成的相對穩(wěn)定。 答案：C,2．(2013·濟(jì)南質(zhì)檢)下列關(guān)于構(gòu)成細(xì)胞的化學(xué)元素種類及作用的敘述不正確的是( ) A．因為C是構(gòu)成有機(jī)物的骨架，所以C是構(gòu)成生物體的最基本元素 B．生物界和非生物界的統(tǒng)一性表現(xiàn)在組成生物體的化學(xué)元素的種類和無機(jī)自然界相同 C．構(gòu)成生物體的化學(xué)元素的重要功能之一是構(gòu)成組成細(xì)胞的各種化合物 D．構(gòu)成生物體的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等,解析：C是構(gòu)成有機(jī)物的骨架，所以C是構(gòu)成生物體的最基本元素；生物界與非生物界的統(tǒng)一性應(yīng)該是指組成生物體的化學(xué)元素在無機(jī)自然界中都可以找到，而不是相同；組成細(xì)胞的各種化合物是由各種化學(xué)元素組成的；構(gòu)成生物體的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。 答案：B,一、細(xì)胞中水的含量、存在形式及其與代謝的關(guān)系 1．水的含量 在構(gòu)成細(xì)胞的各種化合物中，水的含量最多，一般為85%～90%。,水和無機(jī)鹽,(1)不同的生物體內(nèi)水的含量差別很大。例如，生物體的含水量一般為60%～95%，而生活在海洋中的水母的含水量達(dá)到97%。 (2)同一生物體不同的生長發(fā)育階段水的含量不同。幼兒時期成年時期；幼嫩部分成熟部分。 (3)同一生物不同器官水的含量也不同，如心肌含水79%。血液含水82%。,2．水的存在形式,3.水的含量與代謝和抗逆性的關(guān)系 (1)當(dāng)自由水比例增加時，生物體代謝活躍、生長迅速，如干種子內(nèi)所含的主要是結(jié)合水，干種子只有吸足水分——獲得大量自由水，才能進(jìn)行旺盛的生命活動。 (2)當(dāng)自由水向結(jié)合水轉(zhuǎn)化較多時，代謝強(qiáng)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(qiáng)的抗旱能力，其生理原因之一就是結(jié)合水含量較高。,3．(2013·南京市高三質(zhì)檢)下列有關(guān)生物體內(nèi)水和無機(jī)鹽的敘述錯誤的是 ( ) A．細(xì)胞代謝過程中，葉綠體、核糖體、中心體中都有水生成 B．自由水是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑，結(jié)合水是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì),C．無機(jī)鹽離子對維持血漿的正常濃度和酸堿平衡等有重要作用 D．鎂是構(gòu)成葉綠素的必需成分，植物缺乏鎂會導(dǎo)致葉片發(fā)黃 解析：細(xì)胞代謝過程中，在葉綠體中進(jìn)行的光合作用，其暗反應(yīng)過程有水生成；在核糖體中進(jìn)行的多肽鏈的合成也有水的生成；中心體中無水生成。 答案：A,4．(2013·長沙檢測)下列關(guān)于細(xì)胞中水的含量的敘述，不正確的是( ) A．水是人體細(xì)胞中含量最多的化合物 B．老年人細(xì)胞中含水量比嬰兒的少 C．新陳代謝越旺盛，細(xì)胞中的含水量越高 D．抗凍的植物細(xì)胞內(nèi)自由水含量大,解析：細(xì)胞中含量最多的化合物是水，水為細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)提供場所，或者直接作為反應(yīng)物參與反應(yīng)，因此代謝旺盛的細(xì)胞中含水量較高。老年人代謝比嬰兒慢，細(xì)胞內(nèi)含水量比嬰兒少。細(xì)胞內(nèi)的水分為自由水和結(jié)合水，代謝旺盛的細(xì)胞中，自由水含量會增多，在干旱、低溫條件下，結(jié)合水含量增多，以增強(qiáng)植物的抗旱、抗凍能力。 答案：D,,實驗技能提升,檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì) 1．實驗原理 生物組織中某些有機(jī)化合物能與某些化學(xué)試劑產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。,,,顏色反應(yīng)： 結(jié)論：組織樣液與斐林試劑在加熱的過程中生成磚紅色沉淀，說明組織樣液中含有可溶性還原糖,,,,觀察：先在低倍顯微鏡下尋找已著色顆粒，再用高倍 顯微鏡觀察 結(jié)論：圓形小顆粒呈橘黃色，說明有脂肪存在,,,(3)蛋白質(zhì)的檢測 選材與制備：鮮肝提取液或豆?jié){濾液 結(jié)論：組織樣液中存在蛋白質(zhì),,3．斐林試劑與雙縮脲試劑的比較,(1)濃度不同：即斐林試劑中CuSO4溶液濃度與雙縮脲試劑中CuSO4溶液濃度不同。 (2)原理不同：斐林試劑的實質(zhì)是新配制的Cu(OH)2溶液；雙縮脲試劑實質(zhì)是堿性環(huán)境中的Cu2＋。 (3)使用方法不同：斐林試劑是先將NaOH溶液與CuSO4溶液混勻后再使用；雙縮脲試劑是先加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液。,5．(2013·鹽城模擬)生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)三種有機(jī)化合物的檢測實驗中，以下操作錯誤的是( ) A．只有脂肪的檢測需要使用顯微鏡 B．用雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)不需要加熱 C．使用斐林試劑和雙縮脲試劑最好是現(xiàn)配現(xiàn)用 D．可溶性還原糖的檢測，可用酒精燈直接加熱產(chǎn)生磚紅色沉淀,解析：斐林試劑包括甲液和乙液，使用時一定要現(xiàn)配現(xiàn)用，雙縮脲試劑最好也是現(xiàn)配現(xiàn)用，因為成分中的Cu2＋容易沉淀；斐林試劑檢測還原糖時一定要水浴加熱，而使用雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)時不需要加熱；這個實驗中只有脂肪的檢測需要使用顯微鏡。 答案：D,6．根據(jù)檢測“生物組織中的糖類．脂肪和蛋白質(zhì)”實驗，回答下列問題： (1)檢測成熟蘋果果肉中存在還原糖所用的試劑是________，該試劑與細(xì)胞內(nèi)還原糖發(fā)生作用，形成 ________沉淀。 (2)在檢測花生子葉中的脂肪的實驗中，能將脂肪染成橘黃色的染液是________，用其染色時，沖洗浮色要用酒精，這是因為酒精________。,(3)檢測黃豆組織中存在蛋白質(zhì)時，向組織液中加入雙縮脲試劑A搖勻，再向樣液中加入雙縮脲試劑B搖勻。其中雙縮脲試劑B的量只有3～4滴，而不能過量，為什么？____________________。 (4)本實驗注意事項：①斐林試劑極不穩(wěn)定，其甲液和乙液需________，使用時再臨時混合均勻用于實驗。②雙縮脲試劑的使用，應(yīng)先加試劑________，造成堿性環(huán)境，再加試劑________。③在可溶性還原糖的檢測中，對試管中溶液加熱時，試管底部不要觸及_______；試管口不要朝向____________，以免溶液沸騰時沖出試管造成燙傷。,解析：(1)還原糖具有還原性，能將斐林試劑中的Cu2＋還原成Cu＋，生成Cu2O磚紅色沉淀，所以可用斐林試劑檢測還原糖的存在；(2)蘇丹Ⅲ可將脂肪染成橘黃色。蘇丹Ⅲ能溶解在酒精中，根據(jù)這一性質(zhì)可用酒精洗去浮色，便于觀察。(3)雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的原理是蛋白質(zhì)與雙縮腺試劑反應(yīng)形成紫色。若加入過量的雙縮脲試劑B液即CuSO4，CuSO4本身呈藍(lán)色，與試劑A液反應(yīng)產(chǎn)生的Cu(OH)2也呈藍(lán)色，會掩蓋生成的紫色，影響實驗觀察。,答案：(1)斐林試劑 磚紅色 (2)蘇丹Ⅲ染液 能溶解蘇丹Ⅲ (3)過量的雙縮脲試劑B會與試劑A反應(yīng)，使溶液呈藍(lán)色，而掩蓋生成的紫色 (4)①分別配制、儲存 ②A液(0.1 g/mL NaOH溶液) B液(0.01 g/mL CuSO4溶液) ③燒杯底部 實驗者或其他人,1．下列關(guān)于生物體內(nèi)水的敘述，不正確的是 ( ) A．結(jié)合水是細(xì)胞的重要組成成分 B．血細(xì)胞中的水大部分是自由水 C．細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水與自由水的比值與新陳代謝強(qiáng)度無關(guān) D．自由水可參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運輸與化學(xué)反應(yīng),解析：水在細(xì)胞中的存在形式有結(jié)合水和自由水，結(jié)合水是組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要成分，自由水是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑、細(xì)胞生活的液體環(huán)境和各種生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，自由水與結(jié)合水的比例變化主要取決于新陳代謝強(qiáng)度。 答案：C,2．蘋果含有Zn，Zn是形成與記憶力息息相關(guān)的蛋白質(zhì)不可缺少的元素，兒童缺Zn就會導(dǎo)致大腦發(fā)育不完善。因此，蘋果又被稱為記憶之果，這說明無機(jī)鹽離子 ( ) A．對于維持酸堿平衡有重要作用 B．對于維持細(xì)胞形態(tài)有重要作用 C．對于調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓有重要作用 D．對于維持生物體的生命活動有重要作用,解析：分析材料可知，兒童缺Zn就會導(dǎo)致大腦發(fā)育不完善，可以說明Zn對于維持生物體的生命活動有重要作用。 答案：D,3．(2013·寧波檢測)實驗測得小麥、大豆、花生三種生物干種子中三大類有機(jī)物含量如下圖，有關(guān)敘述正確的是( ),,A．選用花生檢驗細(xì)胞中有脂肪存在時需要使用顯微鏡 B．向小麥種子的研磨濾液中加入斐林試劑，就會呈磚紅色 C．用雙縮脲試劑檢驗大豆組織樣液中存在蛋白質(zhì)加熱呈藍(lán)色 D．萌發(fā)時相同質(zhì)量的三種種子需要的O2量基本相同,解析：花生種子中含有脂肪較多，可以用作鑒定脂肪的材料，實驗中需要用顯微鏡觀察被染上顏色的脂肪微粒。小麥種子含淀粉最多，可以用作鑒定淀粉的實驗材料，但需要用碘液來鑒定，呈現(xiàn)藍(lán)色。大豆種子含有蛋白質(zhì)較多，所以研磨后的樣液可以用雙縮脲試劑來鑒定而呈現(xiàn)紫色。等質(zhì)量的種子萌發(fā)時消耗氧氣最多的是花生種子，因為花生種子含的脂肪最多。 答案：A,4．(2013·錦州模擬)在治療創(chuàng)傷的中藥方劑中，雄性羚羊角或犀牛角的用量極少，但是缺少這味藥，療效將大大下降甚至無效。已知動物的角主要是由死亡細(xì)胞的角化(變性)蛋白質(zhì)組成的，則羚羊角等的有效成分最可能是( ) A．特殊活性蛋白質(zhì) B．DNA C．微量元素類 D．大量元素類,解析：結(jié)合題意分析，動物角主要由變性的蛋白質(zhì)組成，而且在中藥方劑中用量極少，可以得出羚羊角等的有效成分最可能是提供了一些微量元素，正確選項為C。A項，即使有特殊活性蛋白質(zhì)，在中藥的煎制及服用后被破壞，起不到任何作用；B項和D項肯定是不正確的。 答案：C,5．下列有關(guān)無機(jī)鹽的敘述，正確的是( ) A．人體的血漿滲透壓由無機(jī)鹽維持 B．細(xì)胞中的無機(jī)鹽主要以化合物形式存在 C．細(xì)胞進(jìn)行脂肪、DNA、RNA等物質(zhì)合成時都需要磷酸鹽 D．K是構(gòu)成細(xì)胞的大量元素，對維持細(xì)胞正常功能有重要作用,解析：人體的血漿滲透壓大小主要與無機(jī)鹽和蛋白質(zhì)的含量有關(guān)；細(xì)胞中的無機(jī)鹽主要以離子形式存在；脂肪中只含有C、H、O三種元素，故脂肪合成時不需要磷酸鹽；K屬于構(gòu)成細(xì)胞的大量元素，在維持細(xì)胞內(nèi)液正常的滲透壓中起重要作用。 答案：D,6．微量元素在生物體內(nèi)含量雖然很少，卻是維持正常生命活動不可缺少的。這可通過下面的哪一實例得到證實( ) A．缺Mg時葉片變黃 B．油菜缺B時只開花不結(jié)果 C．動物血液中鈣鹽的含量太低會抽搐 D．缺P會影響ATP的合成,解析：結(jié)合題干，要證明微量元素的作用，選項中Mg、Ca、P等為大量元素，只有B是微量元素，且與花粉管的生長有關(guān)，因此正確的是B項。 答案：B,7．如下圖1為細(xì)胞中3種化合物含量的扇形圖，圖2為有活性的細(xì)胞中元素含量的柱形圖，下列說法不正確的是( ),,A．若圖1表示正常細(xì)胞，則A、B化合物共有的元素中含量最多的是a B．若圖1表示細(xì)胞完全脫水后化合物含量的扇形圖，則A化合物中含量最多的元素為圖2中的b C．圖2中含量最多的元素是C，這與細(xì)胞中含量最多的化合物有關(guān) D．若圖1表示正常細(xì)胞，則B化合物具有多樣性，其必含的元素為C、H、O、N,解析：由圖2表示有活性的細(xì)胞中元素含量的相對值分析，a代表O，b代表C，c代表H。若圖1表示正常細(xì)胞，則A表示H2O，B表示蛋白質(zhì)，二者共有的元素在細(xì)胞中含量最多的是O，故A正確；若圖1表示完全脫水后的細(xì)胞，則A為蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)中含量最多的元素為C，故B正確；圖2中含量最多的元素a是O，故C錯誤；若圖1表示正常細(xì)胞，則B化合物表示蛋白質(zhì)，其具有多樣性，必含的元素為C、H、O、N，故D正確。 答案：C,8．(2013·哈爾濱模擬)下列有關(guān)水與生命活動的說法不正確的是( ) A．細(xì)胞發(fā)生癌變其自由水含量較正常的細(xì)胞低 B．正在萌發(fā)的種子中結(jié)合水與自由水的比值下降 C．在線粒體、葉綠體和核糖體中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都有水生成 D．自由水和結(jié)合水在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化,解析：癌細(xì)胞能夠無限增殖，細(xì)胞內(nèi)代謝比正常細(xì)胞旺盛，因此自由水含量較正常細(xì)胞高；正在萌發(fā)的種子，代謝旺盛，自由水含量較高，此時結(jié)合水與自由水的比值下降；有氧呼吸第三階段產(chǎn)生水，光合作用過程產(chǎn)生水，蛋白質(zhì)的脫水縮合也會產(chǎn)生水，對應(yīng)的細(xì)胞器分別是線粒體、葉綠體和核糖體；自由水和結(jié)合水在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 答案：A,9．(2013·西寧質(zhì)檢)細(xì)菌具有細(xì)胞壁，為探究其化學(xué)成分，某課題小組設(shè)計了如下實驗：(已知糖類加硫酸水解后用堿中和，再加斐林試劑，加熱有磚紅色沉淀生成；蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑作用，生成紫色物質(zhì)。二者單獨檢驗時互不干擾。) (1)將細(xì)菌細(xì)胞粉碎后，用高速離心機(jī)分離得到細(xì)菌細(xì)胞壁。 (2)將細(xì)菌細(xì)胞壁分成兩等份，編號為A、B。 (3)取A加硫酸水解后用堿中和，再加斐林試劑并加熱；取B加雙縮脲試劑，搖勻。,(4)觀察并記錄實驗現(xiàn)象。 現(xiàn)象及結(jié)果分析： 現(xiàn)象①：A出現(xiàn)磚紅色沉淀，B出現(xiàn)紫色； 結(jié)論：___________________________________。 現(xiàn)象②：A________________，B________________； 結(jié)論：細(xì)菌細(xì)胞壁中含有糖類而不含蛋白質(zhì)。 現(xiàn)象③：A不出現(xiàn)磚紅色沉淀，B____________； 結(jié)論：_______________________________。 現(xiàn)象④：A不出現(xiàn)磚紅色沉淀，B______________； 結(jié)論：__________________________________。,答案：①細(xì)菌細(xì)胞壁中含有糖類和蛋白質(zhì) ②出現(xiàn)磚紅色沉淀 不出現(xiàn)紫色 ③出現(xiàn)紫色 細(xì)菌細(xì)胞壁中含蛋白質(zhì)，不含糖類 ④不出現(xiàn)紫色 細(xì)菌細(xì)胞壁中不含糖類和蛋白質(zhì),