第一单元学案2细胞中的元素和化合物细胞中的无机物docWord文档格式.docx
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1.细胞中的水
(1)存在形式:
自由水和结合水。
(2)含量变化:
生物体的含水量与生物种类和生物的生长发育期有关。
(3)功能
②结合水:
是细胞结构的重要组成成分。
(4)自由水与结合水的联系
自由水
结合水
你查了吗 心肌呈固态是因为结合水含量高,血液呈液态是因为自由水含量高,对吗?
为什么?
答案 不对。
原因是二者自由水与结合水的比例不同。
2.细胞中的无机盐
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
(2)功能:
①维持细胞和生物体的正常的生命活动,如哺乳动物的血液中若钙离子含量太低,会出现抽搐等症状。
②它是细胞的重要组成成分。
探究点一 组成细胞的元素和化合物
化合物
质量分数/%
水
占85~90
无机盐
占1~1.5
占7~10
脂质
占1~2
糖类和核酸
丙
(1)比较甲、乙两图,组成细胞的元素中含量最多的四种元素是C、H、O、N,C元素在乙图(甲图,乙图)中的含量表明它是构成细胞的最基本的元素。
(2)比较甲图、丙表,回答氧元素占细胞鲜重百分比最大的原因?
答案 水在细胞中质量分数最多,达85%~90%,而水的化学元素组成是氢、氧两种元素,其质量比为2∶16,所以氧元素占细胞鲜重百分比最大。
(3)生物界和非生物界在化学元素上既有统一性,又有差异性的原因是什么?
答案 统一性的原因:
生物体内的化学元素均来自自然界。
差异性的原因:
生物体总是有选择地从自然界获得所需元素。
思维拓展
1.组成生物体的化学元素在不同的生物体内种类大体相同;
不同的生物体内各种化学元素的含量一般相差很大。
2.元素分类是根据生物体内的含量,而不是生理作用,微量元素虽含量少,但其生理作用却不可替代,如Zn是DNA聚合酶和RNA聚合酶的辅助因子,缺Zn将导致DNA复制和RNA合成不能正常进行。
探究示例1
(2010·
镇江质检)有关生物体细胞组成元素的叙述,错误的是( )
A.在不同生物的体细胞内,组成它们的化学元素种类大体相同
B.组成细胞的最基本元素是C
C.在同一生物的不同体细胞内,各种化学元素的含量相同
D.组成生物体细胞的化学元素,在无机自然界中都能找到
思路导引 从元素的组成角度考虑,生物界与非生物界在元素种类上具有统一性,构成生物体的化学元素在无机自然界都能找到,没有一种是生物界所特有的。
答案 C
解析 从元素组成的角度考虑,组成不同生物的元素种类大体相同,但每种元素的含量不同。
归纳总结 组成细胞的化学元素的统一性与差异性
(1)生物界与非生物界及不同生物之间在元素种类上具有统一性,而在元素含量上具有差异性。
(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,这体现了生物界与非生物界的统一性。
(3)生物直接或间接获得无机环境中元素的方式不同。
探究点二 细胞中的无机物
在农村秋季粮食收获之后,农民要将粮食晒干后进行储存,这样能保存较长时间。
如果将晒干后的粮食放入试管中进行加热,会发现试管壁上有水珠出现。
如果粮食再进行焚烧,则只会留下少量呈灰白色的灰分。
请据此思考以下几个问题:
1.粮食晒干过程中,丧失的化合物是什么?
在细胞中是以什么形式存在的?
答案 丧失的化合物是水分,在细胞中是以自由水形式存在的。
2.晒干后的粮食在试管中加热,试管壁上出现的水珠在细胞中以什么形式存在?
此时的种子还能萌发吗?
答案 试管壁上出现的水珠在细胞中是以结合水形式存在的。
结合水丧失,细胞结构被破坏,种子死亡,不能再萌发。
3.粮食焚烧后留下的少量灰分是什么?
答案 少量灰分是矿质元素。
归纳总结
1.细胞中的无机物——水
(1)水的含量、分类及生理作用
含量
概念
生理作用
4.5%
与其它物质结合在一起
细胞组成成分
95.5%
能够自由流动、以游离状态存在
良好溶剂;
运输作用;
反应场所、原料
(2)不同生物含水量特点
①是细胞和生物体中含量最多的物质(如精瘦肉中的水,沙漠植物中的水)。
②含水量:
水生>陆生、幼年>成年>老年、代谢旺盛>代谢缓慢、幼嫩细胞>衰老细胞。
2.生物体中的无机物——无机盐
(1)无机盐的含量及存在形式
含量:
很少,约占细胞鲜重的1%~1.5%。
存在形式:
大多数无机盐以离子的形式存在于细胞中,少数以化合物的形式存在于细胞中。
(2)无机盐的生理作用
①有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成成分。
②有许多种无机盐的离子对于维持生物体的生命活动有重要作用。
③生物体内的无机盐离子,必须保持一定的比例,这对维持细胞内的渗透压和酸碱平衡非常重要,这是生物进行正常生命活动的必要条件。
1.自由水含量与代谢强度的关系
(1)生物体代谢越旺盛,其体内自由水相对比例越高。
如种子萌发时,先要吸收大量的水分,以增加自由水的含量,并加快代谢速度。
(2)结合水不参与代谢作用,但结合水的相对含量与植物的抗寒性有关。
如冬季,植物吸水减少时,细胞内结合水相对含量升高,由于结合水不易结冰和蒸腾,从而使植被抗寒性加强。
(3)水对于生物体非常重要,常被誉为“生命之源”,其主要原因是:
①生物体所有的生命活动都离不开水;
②地球上的所有生命都是从水中起源的。
2.自由水、结合水相互转化
在活细胞内,在生命活动不受限制的温度变化范围内:
一般情况下,温度略升高,自由水含量将升高,反之则自由水含量降低。
相同条件下,自由水含量高的细胞,代谢旺盛。
结合水含量高的细胞代谢较弱。
探究示例2
小明同学的不良反应引起了父母的担忧:
感冒频繁,口腔溃疡反复发作,伤口不易愈合,食欲不振,免疫力低下。
比起同龄儿童,他的身体偏矮,偏瘦。
去医院后,经检查发现小明血清中锌的含量过低。
对上述材料的解释,不正确的是( )
A.锌是人体必需的化学元素
B.锌在人体的生长发育过程中的作用不容替代
C.锌是人体必需的微量元素
D.锌的作用极大,只要有锌,人就能正常生长
思路导引 解答此题要从以下几个方面入手:
①不良反应是缺锌引起的。
②锌是微量元素。
③微量元素在生物体内的作用。
答案 D
解析 本题先给出一个情景,最终点明是因为缺锌造成的,从教材中我们知道Zn是微量元素,含量少但不能缺少,答案D中说法太绝对、武断,因为生物体包含很多的元素,并且功能各不相同。
拓展提升 设计实验验证Mg是小麦幼苗生长发育的必需元素的实验思路
实验组:
缺Mg的“全素培养液”培养小麦幼苗若干,出现缺绿症状后补充适量的Mg元素,症状消失。
对照组:
等量的全素培养液,培养发育状况相同且等量的小麦幼苗。
其中实验组又形成自身前后对照。
变式训练2
缓步动物具有隐生现象:
当环境干燥时,缓步动物的身体失水而萎缩,腿也缩回而处于一种隐生状态,这时它的代谢率几乎降到零,甚至在纯酒精、液氦(-273℃)中也能隐生。
当环境变得有利于其生存时,它可以在几小时内吸水,使身体膨胀而复苏。
说明了( )
A.自由水参与生命活动B.结合水参与生命结构
C.从基因水平说明生物具有多样性D.水对生命活动的重要性
解析 结合水和自由水对生命结构和活动都非常重要,且可以相互转化。
生物具有多样性是从个体水平来讲的。
实验探究 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的鉴定
1.脂肪的鉴定
3.蛋白质的鉴定
思维拓展 斐林试剂与双缩脲试剂的比较分析
比较项目
不同点
使用方法
甲液和乙液混合均匀后方可使用,且现配现用
使用时先加A液再加B液
呈色反应条件
需水浴加热
不需加热即可反应
反应原理
还原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化,Cu(OH)2被还原为Cu2O
具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物
颜色
砖红色
浓度
乙液CuSO4浓度为0.05g/mL
B液CuSO4浓度为0.01g/mL
相同点
都含有NaOH、CuSO4两种成分,且所用NaOH浓度都是0.1g/mL
探究示例3
下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”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.若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪,一定需要用显微镜观察
C.鉴定可溶性还原糖时,要加入斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀再加入)
D.用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,需水浴加热2min才能看到紫色
思路导引 正确解答该题应从以下几点入手:
(1)明确斐林试剂和双缩脲试剂浓度及使用方法上的差异。
(2)明确检测三类有机物在操作步骤上的差异。
解析 C对,A错,用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液,必须混合均匀后再使用。
B错,鉴定花生种子是否含脂肪,可先将种子烘烤,再在白纸上挤压,看是否出现油迹判断。
D错,用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,不需加热。
技法总结 三类有机物检测在操作步骤上的差异
(1)唯一需要加热——还原糖鉴定,且必须水浴加热,不能用酒精灯直接加热。
若不加热,则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜——脂肪鉴定。
(3)混合后加入——斐林试剂;
分别加入——双缩脲试剂(先加A液,后加B液,且B液不能过量)。
两者成分相同,但CuSO4的浓度不同,所以不能混用。
题组一 组成细胞的元素和化合物
1.从根本上说,组成生物体的化学元素和非生物界是统一的,生物界和非生物界又有一定的差异性,其原因是(多选)( )
A.组成生物体的化学元素是特异的,有二十多种
B.生物体中有专门的生物元素C、H、O、N等
C.组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界中含量相差很大
D.C、H、O、N、P、S这6种元素在生物体内约占原生质总量的97%
答案 CD
解析 组成生物体的化学元素和非生物界的统一性体现在:
生物体的化学元素都能在非生物界中找到,不是特有的,故A和B两种说法是错误的。
2.“xx”乳酸亚铁口服液可以有效地治疗人类缺铁性贫血症,这是因为其中的Fe2+进入人体后能( )
A.调节血液的酸碱平衡B.调节血液的渗透压
C.构成红细胞中的血红蛋白D.促使更多红细胞的产生
解析 本题考查无机盐的作用。
铁是合成血红蛋白的必需元素,缺铁就会使血红蛋白的含量减少,导致贫血。
3.一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。
他怀疑该农田可能是缺少某种元素,为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块,进行田间实验。
除施肥不同外,其他田间管理措施相同。
实验结果如下表:
地块
甲
乙
丁
戊
施肥情况
尿素
磷酸二氢钾
磷酸二氢铵
硫酸铵
不施肥
小麦收获
量(kg)
55.56
65.26
56.88
55.44
55.11
由表中可判断,该农田最可能缺少的元素是( )
A.KB.NC.PD.S
答案 A
解析 通过表中内容可看出甲、乙、丙、丁四组都与戊组对照。
结果是甲、丙、丁与戊组小麦收获量基本差不多,只有乙组小麦收获量明显增多,而乙组施的是磷酸二氢钾,故该农田最可能缺少的元素是钾。
知识延伸 细胞中的各种元素和化合物构成生命系统的物质基础
(1)元素基础:
C、H、O、N等化学元素是构成细胞中主要化合物的基础。
(2)化合物基础:
以碳链为骨架的糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物,构成细胞生命大厦的基本框架。
(3)能源基础:
糖类和脂肪是生命活动的重要能源。
(4)构建调节基础:
水和无机盐与其他物质共同构建细胞并参与细胞生命活动的调节。
题组二 细胞中的无机物
4.(2010·
南京质检)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
解析 铁是血红蛋白的组成成分,缺铁则不能合成血红蛋白;
Mg2+是叶绿素的组成成分,缺Mg2+则不能合成叶绿素,进而影响光合作用;
细胞中的无机盐大多数以离子形式存在;
碘是合成甲状腺激素的原料,在食物中加碘是为了补充碘,预防因食物中缺碘而引起的地方性甲状腺肿。
知识链接 常见无机盐在细胞中的作用
N:
是构成蛋白质、核酸等物质的主要元素,能促进植物的细胞分裂。
植物缺氮时叶片发黄。
P:
是构成核酸、磷脂、ATP、NADP+或NADPH等物质的重要元素。
缺磷时叶片暗绿,并出现紫色。
K:
提高神经系统兴奋性,维持细胞内液渗透压。
人体缺钾,反应迟钝,心律失常。
Ca:
是牙齿、骨骼的组成元素。
人体缺钙,儿童患佝偻病,成年人患骨质疏松症。
S:
构成甲硫氨酸和半胱氨酸等含硫蛋白质的重要元素。
Mg:
是叶绿素的主要成分。
缺镁,植物的叶片发黄。
Fe:
是血红蛋白的主要成分。
人体缺铁会患缺铁性贫血症。
B:
促进花粉的萌发和花粉管的伸长,有利于受精作用顺利进行。
缺硼,花药和花丝萎缩,花粉发育不良。
I:
甲状腺激素的合成原料。
成年人缺碘时,患地方性甲状腺肿。
Na:
维持细胞外液渗透压。
缺钠,细胞外液渗透压下降,心率加快,严重时昏迷。
5.(2011·
广东调研)如果细胞内自由水与结合水的比值用a表示,则根尖分生区的细胞a1与根冠细胞a2的大小为( )
A.a1>a2B.a1=a2C.a1<a2D.无法判断
解析 在复习生物体的化合物——水的过程中,有三个方面的知识需要我们注意:
一是水的含量:
①水是细胞中含量最多的化合物;
②不同种类的生物体中,水的含量差别很大;
③同一种类的生物体中,随着发育期和细胞种类的不同(或者说不同的组织、器官)含水量也有很大差异。
二是关于水的两种存在形式,即自由水和结合水及其功能。
三是关于自由水含量与代谢旺盛程度的关系。
6.下列有关水的叙述,错误的是( )
A.水在病变细胞中以结合水和自由水的形式存在
B.在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生
C.冬季,植物体内结合水含量相对增多,提高抗寒能力
D.水在生物体的许多化学反应中充当还原剂
解析 水在所有细胞中都是以结合水和自由水的形式存在的。
胰岛素是蛋白质,在蛋白质合成过程中有水的产生。
冬季植物细胞中结合水比例提高,植物的抗逆性增强,提高了作物的抗寒能力。
水在生物体的化学反应中充当溶剂。
题组三 有机物的检测
7.下列关于生物学实验中所用试剂的说法,正确的是( )
A.用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,需将NaOH溶液和CuSO4溶液混匀后使用
B.用吡罗红染色剂处理细胞,可以观察到DNA在细胞中的分布
C.用苏丹Ⅳ染液鉴定含油多的细胞,显微镜下可见染成红色的颗粒
D.判断酵母菌是否进行酒精发酵,可选择双缩脲试剂
解析 双缩脲试剂的用法是先加A液,后加B液;
甲基绿对DNA进行染色,吡罗红对RNA进行染色。
8.(2009·
广东生物,6)对下表中所列待测物质的检测,所选用的试剂及预期结果都正确的是( )
待测物质
检测试剂
预期显色结果
①
DNA
甲基绿
红色
②
苏丹Ⅲ
橘黄色
③
④
A.①③B.②③C.①④D.②④
解析 本题考查教材实验,考查考生对不同物质鉴定的区分比较能力。
甲基绿应是将DNA染成绿色,斐林试剂用来检测还原糖,淀粉用碘液检测呈蓝色。
9.将面团包在纱布中放在清水中搓洗,鉴定粘留在纱布上的黏稠物质和洗出的白浆用的试剂分别是( )
A.碘液、苏丹Ⅲ染液B.双缩脲试剂、碘液
C.双缩脲试剂、苏丹Ⅲ染液D.碘液、斐林试剂
答案 B
解析 在纱布上的黏稠物质是蛋白质,洗出来的白浆是淀粉,所以鉴定所用的试剂应该是双缩脲试剂、碘液。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
题组四 应用提升
10.(2011·
淮安模拟)小麦种子萌发时会产生淀粉酶,将淀粉水解为麦芽糖、葡萄糖等。
小麦种子萌发的最适温度为30℃左右。
取适量小麦种子在20℃和30℃培养箱中培养4天后,做如下处理:
在3支试管中加入等量斐林试剂并水浴加热至50℃左右,摇匀后观察试管中的颜色。
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
解析 丙试管中淀粉是非还原糖,试管中的颜色为斐林试剂的颜色;
提取液中含有酶和麦芽糖及葡萄糖,30℃时的提取液中酶和还原糖的含量高于20℃时的提取液,因此甲试管中还原糖少于乙试管,甲呈浅砖红色,乙呈砖红色。
11.已知糖尿病病人尿液含有葡萄糖;
肾炎病人因肾小球部位通透性大为增加,尿液中会有蛋白质。
因此,检测病人的尿液可帮助医生确定病情。
小李觉得自己身体不适,怀疑自己患了糖尿病或是肾炎。
如何通过一定的检测确定是否患相应的疾病?
请写出设计原理和具体操作步骤及结论。
(1)设计原理:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)操作步骤:
(3)现象及结论:
答案
(1)葡萄糖与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀;
蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
(2)①a.取甲、乙、丙三支试管,分别加入小李的尿液2毫升;
②b.甲试管中加入斐林试剂,水浴加热,观察现象;
③c.乙试管中加入双缩脲试剂,振荡,观察现象;
④d.丙试管中加入等量的蒸馏水作为对照
(3)若甲试管出现砖红色沉淀,则尿液中有葡萄糖,可能患糖尿病。
若乙试管出现紫色物质,则尿液中有蛋白质,可能患肾炎
12.植物体没有专门的脂肪组织,但在花生、大豆、蓖麻等植物的种子中富含脂肪,有人提出植物体除种子外,其他部位是否也含有脂肪?
有同学对此开展课题研究,假设你是其中一员,请根据课题研究要求,回答有关问题:
(1)探究课题:
除种子外,植物体其他部位是否含有脂肪(如洋葱的根尖细胞中是否含有脂肪)?
(2)实验假设:
(3)实验供选材料:
新鲜洋葱根尖、大豆种子;
实验供选试剂:
①苏丹Ⅲ染液;
②体积分数为50%的酒精溶液。
(4)实验步骤:
①选取新鲜的洋葱根尖并做徒手切片;
选取2~3片最薄切片放置在载玻片的中央;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________。
(5)实验预期结果与可能得出的相应结论:
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
答案
(2)洋葱根尖细胞中含有(或不含有)脂肪
(4)②滴加2~3滴苏丹Ⅲ染液进行染色,3分钟后滴加体积分数为50%的酒精溶液,洗去浮色
③在切片上滴一滴蒸馏水,盖上盖玻片,制成临时装片
④将装片放在显微镜下观察
(5)①若在装片中观察到橘黄色的脂肪颗粒,则证明洋葱根尖细胞中含有脂肪
②若在装片中观察不到橘黄色的脂肪颗粒,则证明洋葱根尖细胞中不含脂肪
解析 高考注重能力的考查,实验设计、操作、结果分析和推导都是能力的考查,实验假设一般都可以从题干中找到,如本题中就明确提出“有人提出植物体除种子外,其他部位是否也含有脂肪?
”从这个信息中,我们可以做出自己的假设,本实验的方法步骤可参照教材中脂肪的鉴定实验来进行操作,由于是探究性的课题,其结果带有不可预料性,因此预期的结果和结论中可能的情况都要考虑,其一般格式为“若……,则说明……”或“如果……,则说明……”。
知识链接 物质鉴定的实验原理归纳
鉴定的物质
化学试剂
颜色反应
生物组织中的淀粉
生物组织中的可
溶性还原糖
刚配制的斐林试剂
砖红色沉淀(水浴加热)
生物组织中的蛋白质
紫色反应
生物组织中的脂肪
苏丹Ⅲ染
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