高中生物第2章细胞份化学组成第1节细胞中的元素和无机化合物学案苏教版必修1.docx

高中生物第2章细胞份化学组成第1节细胞中的元素和无机化合物学案苏教版必修1.docx

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高中生物第2章细胞份化学组成第1节细胞中的元素和无机化合物学案苏教版必修1

第一节　细胞中的元素和无机化合物

1．组成细胞的元素。

（重点）

2．细胞中的水和无机盐。

（重、难点）

组成细胞的元素

1．元素的种类

（1）按与生命的关系，可以分为必需元素和非必需元素。

缺乏必需元素可能导致疾病。

（2）按含量的多少，必需元素分为大量元素和微量元素。

其中大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。

微量元素虽含量少，作用却很大。

2．不同种类生物体内所含的元素种类基本相同，但是每种元素的含量却有多有少。

3．一些山区居民患有克山病，该病与缺硒有明显关系。

探讨

：

生物体中常见的元素有多少种？

这些元素是生物体特有的吗？

提示：

约有20多种。

不是，在无机自然界中都可以找到。

探讨

：

微量元素含量很少，是不是说作用不重要，可有可无？

请进行解释。

提示：

不是。

微量元素和大量元素均是生物必需的元素，微量元素含量虽然很少，但是对生物体一样具有重要的作用，不可缺少。

探讨

：

是不是生物体内含有的元素不是大量元素就是微量元素？

为什么？

提示：

不是。

无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用。

如果不是生物体必需的元素，不管含量高低，都不是大量元素或者微量元素。

1．元素的分类

（1）大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的。

（2）鲜重状态下，4种基本元素的含量是O＞C＞H＞N；干重状态下，4种基本元素的含量是C＞O＞N＞H。

2．元素的统一性和差异性

1．下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是（　　）【导学号：

21210000】

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．动物和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基本相似

【解析】　生物界与非生物界之间存在着统一性和差异性，统一性体现在生物体的化学元素在非生物界都可以找到，差异性体现在它们所含元素的含量不同。

碳元素在生物界中含量较高，而在非生物界中含量很少；动植物之间所含元素的种类相差不大，但各种化学元素的相对含量比例不同。

【答案】　C

2．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的化学元素，其配方如表：

离子

K＋

Na＋

Mg2＋

Ca2＋

NO

H2PO

SO

Zn2＋

培养液浓度/mol·L－1

1

1

0.25

1

2

1

0.25

1

其中植物根细胞吸收量最少的离子是（　　）

A．Ca2＋B．SO

C．Zn2＋D．H2PO

【解析】　Zn为生命活动所必需的微量元素。

【答案】　C

细胞中的水

1．含量

活细胞中含量最多，约占细胞总质量的85.0%～90.0%。

2．存在形式及作用、意义

存在形式

自由水

结合水

含义

在细胞内可以自由流动

在细胞中与蛋白质、糖类和核酸等物质结合在一起

作用

①良好的溶剂

②是反应介质或直接作为反应物

③生物体内或细胞内物质运输的载体

组成细胞结构的重要成分

与代谢

的关系

①在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量较多

②抗逆性较强的细胞中，结合水的含量较多

③自由水和结合水的比值反映着细胞或生物体的生命状态

意义

一切细胞都是生活在水环境中的，细胞中含有的水分，对于维持细胞的形态、保证代谢的正常进行具有重要作用

探讨

：

活细胞中含量最多的化合物和含量最多的有机物分别是什么？

提示：

含量最多的化合物是水，有机物是蛋白质。

探讨

：

与枝叶繁茂的夏季相比，冬季的北方落叶树结合水与自由水的比值上升了还是下降了？

这有何意义？

提示：

冬季的落叶树的结合水与自由水的比值有所上升，可降低代谢，增强抗逆性，对于树木抵御严寒有重要意义。

1．自由水和结合水的相对含量与生物体的结构和功能关系

（1）自由水和结合水是可以相互转化的。

自由水的相对含量越高，细胞代谢越旺盛，如种子萌发时，先要吸足水分，以增加自由水的含量，才能进行旺盛的生命活动。

（2）结合水的相对含量越高，细胞的抗旱、抗寒能力越强，如冬季植物吸水减少，细胞中结合水相对含量升高，使植物抗寒性增强。

再如生活在干旱环境中的植物，结合水相对含量高，降低了蒸腾作用（蒸腾作用散失的是自由水）。

（3）细胞中两种形式水的相对含量不同，会影响组织、器官的形态特点，如心肌和血液中水的含量相当，但心肌中结合水含量相对较高，血液中自由水含量相对较高。

2．细胞中水的存在形式

（1）鲜种子放在阳光下曝晒，重量减轻→自由水散失，代谢减弱。

（2）干种子用水浸泡后仍能萌发→失去自由水的种子仍保持其生理活性。

（3）干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠→失去结合水。

1．2014“世界水日”的主题是“水与能源”。

下列关于水的叙述，不正确的是（　　）

A．在探索外层空间是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为关键的一环，这是因为生物细胞内的生化反应必须在水中进行

B．水是活细胞中含量最高的化合物

C．水在细胞中的存在形式及功能并不是一成不变的

D．在代谢旺盛的细胞中，结合水的含量一般较多

【解析】　在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多；水是生命之源，细胞内的各种生化反应必须在水中进行，因此科学家探索外层空间是否存在生命，通常把找水作为关键一环；水在各种活细胞中的含量都是最高的；自由水和结合水在细胞中可以转化。

【答案】　D

2．下列植物细胞中结合水的相对含量最大的是（　　）

A．休眠的蚕豆子叶细胞

B．玉米的胚乳细胞

C．洋葱根尖分生区的细胞

D．成熟柑橘的果肉细胞

【解析】　结合水与代谢速度呈负相关关系，与抗逆性呈正相关关系。

休眠的蚕豆子叶细胞比洋葱根尖分生区细胞和成熟柑橘的果肉细胞、玉米的胚乳细胞新陈代谢慢，自然结合水比例就高一些。

【答案】　A

3．（2016·长春高一检测）下列关于生物体内水的叙述，不正确的是（　　）

A．结合水是细胞的重要组成成分

B．血细胞中的水大部分是自由水

C．细胞内结合水与自由水的比值与代谢强度无关

D．自由水可参与细胞内物质的运输与化学反应

【解析】　细胞中水有两种存在形式：

自由水和结合水，其中结合水为结构物质，即它是细胞结构的重要组成成分，A项正确；细胞中自由水含量大约占95.5%，B项正确；结合水与自由水的相对含量决定细胞的代谢强度，结合水与自由水比值越低，则细胞代谢强度越大，C项错误；D为自由水的两项功能。

【答案】　C

细胞中的无机盐

1．存在形式：

常以离子形式存在。

2．含量：

较少。

3．功能

（1）维持细胞的酸碱平衡，如酸性（HCO

、H2PO

等）、碱性（CO

、HPO

等）离子的适当配合具有缓冲作用。

（2）合成有机物的原料，如Mg2＋是合成叶绿素的原料。

（3）合成某些具有特殊生理功能物质的原料，如合成血红蛋白需要Fe2＋。

4．含量异常时的病症

（1）缺少钙离子时，哺乳动物会出现肌肉抽搐现象，番茄果实出现脐腐现象。

（2）钙离子过多时，哺乳动物会出现肌肉乏力现象等。

（3）缺少K＋时，番茄植株的老叶尖端和边缘会失绿，直至干枯坏死。

探讨

：

植物缺Mg叶片会发黄，人缺Fe会患贫血症，请分析其中的原因，由此说明无机盐具有什么生理作用？

提示：

Fe是合成血红蛋白的必需元素，缺Fe会造成血红蛋白不能合成，导致患贫血症；Mg是合成叶绿素的必需元素，缺Mg叶绿素不能合成，叶片会发黄，由此说明某些无机盐是合成有机物的原料，在生物体的生命活动中不可缺少。

探讨

：

给病人输液时，要用0.9%的生理盐水，而不能用蒸馏水或浓盐水，这是为什么？

提示：

输液用的生理盐水溶液和血浆渗透压相等，医学上称为等渗溶液。

正常人血浆渗透压是相对稳定的，相当于0.9%NaCl溶液或0.5%的葡萄糖溶液。

0.9%的生理盐水和人的体液为等渗溶液，红细胞等血细胞只有在等渗溶液中才能维持它的固有形态和功能。

探讨

：

激烈的足球比赛场上，运动员有时会出现下肢肌肉抽搐的现象，这是什么原因？

提示：

剧烈运动使运动员大量出汗，随汗液丢失大量的钙盐，致使血液中钙离子含量太低而发生抽搐。

无机盐的生理功能

（1）细胞内某些化合物的重要组成部分，如：

无机盐

生理功能

Mg2＋

叶绿素必需的原料

Fe2＋

血红蛋白的主要成分

PO

合成核苷酸的原料

Zn2＋

人体内100多种酶的重要组成成分

CaCO3

动物和人体骨骼、牙齿中的重要成分

（2）维持生物体的生命活动，如：

无机盐

生理功能

K＋

维持细胞内液的渗透压

Na＋

维持细胞外液的渗透压

Ca2＋

哺乳动物血液中钙盐含量太低，会出现抽搐

Mn2＋

某些酶的活化因子

各种离子

维持细胞和生物体内的酸碱平衡

（3）维持生物体内的平衡

①渗透压的平衡。

②酸碱平衡（即pH平衡）。

pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质体组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应。

1．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，在食盐中加碘是为了补充碘，预防因食物中缺碘而引起地方性甲状腺肿。

【答案】　C

2．生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过液泡贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内Na＋参与（　　）【导学号：

21210001】

A．调节渗透压B．组成体内化合物

C．维持pHD．提供能量

【解析】　液泡贮存大量的Na＋，增大了细胞液的渗透压，使吸水能力增强。

【答案】　A

3．生物体内含Zn2＋的酶最多，有七十多种酶的活性与Zn2＋有关，这说明无机盐（　　）

A．对维持生物体的生命活动有重要作用

B．对维持细胞形态有重要作用

C．对维持酸碱平衡有重要作用

D．对调节细胞内的浓度有重要作用

【解析】　酶与生物体的新陈代谢密切相关，酶活性改变会影响到生命活动的正常进行。

【答案】　A

1．下列关于组成细胞的微量元素的说法中，不正确的是（　　）

A．通常指生物体生命活动所必需的，但需要量却很少的一些元素

B．生物体中可以有，也可以没有的一些元素

C．微量元素是细胞维持正常生命活动不可缺少的元素

D．Cu、Zn、Mo等元素是细胞内的微量元素

【解析】　微量元素是指细胞内含量在万分之一以下的元素，含量虽少，但在生命活动中是不可缺少的，主要包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。

【答案】　B

2．参加马拉松比赛的运动员在比赛结束后应该饮用（　　）

A．盐汽水　　B．牛奶

C．纯净水D．果汁

【解析】　比赛过程中，运动员大量出汗，排出大量无机盐，所以应饮用补充无机盐的盐汽水。

【答案】　A

3．人体红细胞呈圆饼状，具有运输氧气的功能，下面是将人体红细胞分别放在三种不同的液态环境中的细胞形态图，请分析该图说明的问题是（　　）

A．水分容易进出细胞

B．无机盐离子容易进出细胞

C．红细胞有运输氧气的功能

D．水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用

【解析】　据图，盐浓度的大小能够改变红细胞的形态和功能，因此水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用。

【答案】　D

4．“黄金搭档”含多种维生素及钙、铁、锌、硒等矿物质，因具有能改善人体代谢和免疫功能、保障青少年体格和智力正常发育等保健功能而受到广大消费者的青睐。

下列叙述错误的是（　　）

A．人体对钙、铁、锌、硒等无机盐的吸收与水关系不大

B．补铁将有助于对缺铁性贫血症的治疗

C．血钙过低的成年人会患骨质疏松症、肌肉抽搐等疾病

D．维生素不是能源物质，但对生物体的新陈代谢起调节作用

【解析】　钙、铁、锌、硒等大多数无机盐必须溶解在水中，以离子的形式被吸收。

【答案】　A

5．下图为几种生物或生物器官的含水量比较，有关说法不正确的是（　　）

A．大麦种子和花生种子含水量低是因为它们所含亲水性物质较少

B．代谢旺盛的组织、器官含水量较高

C．生物的含水量因生物种类的不同而有所差别

D．不同生物含水量不同与其生存环境有关

【解析】　大麦种子和花生种子含水量低，是因为在成熟和晾晒过程中部分自由水散失。

【答案】　A

课堂小结：

网络构建

核心回扣

1.生物体中常见的元素有20多种，在无机自然界都可找到。

2.水在细胞中存在形式是自由水和结合水。

3.无机盐常以离子形式存在，它们都具有重要的生理功能。

学业分层测评

（二）　细胞中的元素和无机化合物

（建议用时：

45分钟）

[学业达标]

1．下列关于化学元素的叙述不正确的是（　　）

A．C是构成生物体的最基本元素

B．构成细胞的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等

C．构成生物体的化学元素的重要功能之一是组成细胞的各种化合物

D．生物界和非生物界的统一性表现在无机自然界中的元素在生物界都存在

【解析】　生物界和非生物界的统一性表现在生物界中的元素在无机自然界都存在；化学元素在生物体中是以各种化合物的形式存在的，其中含量比较多的元素叫做大量元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，C元素在细胞干重中含量最多，C元素是最基本的元素。

【答案】　D

2．当生物体新陈代谢旺盛与生长迅速时，通常结合水与自由水的比值（　　）

A．会增大　B．会降低

C．无变化D．波动大

【解析】　自由水与新陈代谢有关，自由水越多，新陈代谢越旺盛，所以当生物体新陈代谢旺盛与生长迅速时，通常结合水与自由水的比值要下降，故B正确。

【答案】　B

3．水是生命的源泉，人体中水的含量约占65%。

下列有关水的叙述中，错误的是（　　）

A．参与运输营养物质和代谢废物的为自由水

B．结合水是构成细胞结构的组成成分之一

C．心肌细胞只含结合水，血液只含自由水

D．自由水和结合水的比例影响新陈代谢的强弱

【解析】　水的存在形式有自由水和结合水。

其中结合水的功能是细胞结构的重要组成成分，自由水的功能有：

良好溶剂、运输营养物质和代谢废物等，故A、B项均正确；自由水越高，代谢越旺盛，故D项正确；心肌细胞中既有自由水又有结合水，故C项错误。

【答案】　C

4．（2016·哈尔滨三中高一期末）有关生物体细胞组成元素的叙述，错误的是（　　）

A．组成不同生物细胞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．同一生物体的不同细胞内，各种化学元素的含量相同

D．组成生物体细胞的元素，在无机自然界中都能找到

【解析】　组成生物的元素具有统一性和差异性，A正确；组成细胞的最基本元素是C，B正确；在同一生物的不同体细胞内，各种化学元素的含量不同，C错误；生物界与非生物界的元素组成具有统一性和差异性，D正确。

【答案】　C

5．（2016·广东增城期中）在下列生理状态下，细胞内自由水与结合水比值增加的是（　　）

【导学号：

21210002】

A．细胞衰老B．作物越冬

C．种子萌发D．种子晒干

【解析】　萌发的种子代谢旺盛，细胞内自由水与结合水的比值增大，C正确。

【答案】　C

6．磁共振技术可应用于临床疾病诊断。

因为许多疾病会导致组织和器官内的水分发生变化，这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．人体不同组织和器官的含水量是不一样的

B．水在细胞中的存在形式及功能是不会改变的

C．组织发生病变，会影响组织内的化学变化

D．发生病变的器官，细胞代谢速率往往会发生改变

【解析】　不同组织和器官的含水量不同，水在细胞中的存在形式为自由水和结合水，二者可以发生转化，所以水的功能可以改变。

【答案】　B

7．美国宇航局于2004年3月2日公布了“机遇”号火星探测车对火星进行探测的详细资料，有明确的数据表明，火星曾有丰富的水资源，于是推测火星上可能存在过生命。

这一推测的理由是（　　）

A．水是细胞含量最多的化合物

B．结合水是细胞和生物体的成分

C．一切生命活动都离不开水

D．代谢旺盛的细胞中水的含量较高

【解析】　生命起源于水，生命活动离不开水，只有C选项说明了生命与水的关系。

【答案】　C

8．下列关于细胞中化学元素的叙述，正确的是（　　）

A．细胞中一种元素的作用能被其他元素替代

B．细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要

C．番茄和水稻根系吸收Si元素的量相等

D．细胞中含量最多的四种元素是C、O、H和N

【解析】　细胞中的每种元素的作用各不相同，生物体内的必需元素具有不可替代性；细胞中微量元素含量极少，但其作用和大量元素同等重要；不同生物对同一元素的需求量并不相同；C、O、H和N四种元素是组成细胞的基本元素，含量最多。

【答案】　D

9．微量元素在生物体内含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的，可以通过下面的实例得到证明的是（　　）

A．Mg2＋是叶绿素的组成成分

B．油莱缺少B时只开花不结果

C．动物血液中Ca盐含量太低，会抽搐

D．P是DNA的组成成分

【解析】　微量元素在生物体内含量很少，却是维持正常生命活动不可缺少的元素。

分析题中的四个选项，可知Mg、Ca和P都属于大量元素，故它们不符合题意。

【答案】　B

10．探究钾是否属于植物生长发育所必需的元素。

（1）实验思路：

利用缺素培养液和完全培养液的培养作对照并得出结论。

（2）实验步骤：

①培养液的配制：

________________________________。

②取材：

选取________两组植物。

③培养：

将两组植物分别培养在盛有上述两种培养液的容器中，培养条件要________。

④观察：

_______________________________________________。

（3）预测可能的结果及结论。

如下表：

缺素培养液

完全培养液

结论

生长状况

正常

正常

①

异常

正常

②

①_______________________________________________。

②_______________________________________________。

【解析】　该题重点考查实验设计的对照原则和单一变量原则。

运用完全培养液和缺钾培养液分别培养植物，前者为对照组，后者为实验组。

取长势相同的植株，在适宜且相同的条件下培养，排除无关变量的干扰。

若植物对这种元素的需要是必需的，缺乏时，植物就会出现特殊的缺乏症状，只有满足植物对这种元素需求，症状才会消除。

【答案】　

（2）①配制完全培养液和缺钾培养液　②长势相同的　③相同且适宜　④两组植物的生长状况

（3）①钾不是植物生长发育所必需的元素　②钾是植物生长发育所必需的元素

[能力提升]

11．（2016·广东乳源期末）人体内有20多种微量元素，它们的质量总和不到体重的千万分之一，但是对人的健康却起着重要的作用，下列各组元素全部是微量元素的是（　　）

A．Na　K　Cl　S　O

B．F　I　Fe　Zn　Cu

C．N　H　O　P　C

D．Ge　Ca　Cu　Mg　C

【解析】　组成生物体的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，所以选项A、C、D是错误的。

【答案】　B

12．（2016·安徽马鞍山月考）为了测定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是（　　）

A．检测正常叶片中该矿质元素的含量

B．分析根系对该矿质元素的吸收过程

C．分析环境条件对该矿质元素吸收的影响

D．正常培养液中去掉该矿质元素后观察植株生长发育状况，补充该矿元素后继续观察

【解析】　判断某种元素是否是必需的矿质元素，可通过溶液培养法来研究：

在人工配制的营养液中，如果除去某矿质元素后，植物的生长发育仍然正常，就说明这种矿质元素不是植物必需的矿质元素；如果除去某矿质元素后，植物的生长发育不正常，而补充这种矿质元素后，植物的生长发育又恢复了正常状态，就说明这种矿质元素是植物的必需元素，

【答案】　D

13．（2014·海南高考）下列关于植物体内水分的叙述，错误的是（　　）

A．植物体内的水分参与营养物质的运输

B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一

C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物

D．同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的相同

【解析】　植物体内的水分参与营养物质的运输，A正确。

水是构成叶肉细胞的重要化合物之一，B正确。

自由水可作为细胞内化学反应的反应物，C正确。

同种植物萌发种子的含水量大于休眠种子，D错误。

【答案】　D

14．Ⅰ.水是生命之源，也是细胞内各种化学反应的介质，在细胞中有两种存在形式，即自由水和结合水。

在植物细胞中自由水和结合水的比值的变化，是与生命活动相适应的。

（1）农民将新收获的种子放在场院晒，是为了除去部分________，然后再将其储存。

这样做有两个目的：

一是防止水分过多而霉变；二是可降低种子的________作用，从而减少有机物的消耗。

说明________水越多代谢越旺盛。

（2）如果将晒过的种子再用火烤，失去的主要是________水。

（3）血液凝固时，________水变成________水，说明

_______________________________________________。

Ⅱ.种子在适宜的条件下萌发成幼苗，下面是经过处理后得到的数据，请依据表中的数据回答问题：

处理方法

质量

种子

幼苗

湿重

直接称重

160

750

干重

70℃，72h

138

118

灰分

550℃，16h

2

2

（1）和种子相比幼苗湿重增加，增加的主要物质是________。

（2）和种子相比，幼苗干重减少，减少的物质是________。

（3）灰分代表的物质是________。

【解析】　自由水越多，种子代谢越旺盛。

储存种子，要降低自由水的含量，从而降低种子的呼吸作用。

晒干的种子丢失了自由水，代谢降低，烘干的种子再用火烤，丢失的是结合水。

结合水是细胞的结构成分，丢失结合水细胞会死亡。

血液中含有较多的自由水，能流动，当自由水变为结合水时，血液不能再流动，发生凝固。

幼苗比种子重得多，主要是由于幼苗吸水，细胞中含有大量自由水。

而幼苗由于含水多，呼吸作用旺盛，消耗掉大量有机物，其干重减少。

灰分主要是无机盐。

【答案】　Ⅰ.

（1）自由水　呼吸　自由　

（2）结合　（3）自由　结合　自由水和结合水是可以相互转化的

Ⅱ.

（1）自由水（或水）　

（2）有机物　（3）无机盐

15．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：

三组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