新教材高中生物第一章細(xì)胞的分子組成第一節(jié)細(xì)胞中的元素和無(wú)機(jī)化合物課件蘇教必修110271391

第一節(jié)細(xì)胞中的元素和無(wú)機(jī)化合物第一章2021內(nèi)容索引0102課前篇自主預(yù)習(xí)課堂篇探究學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)地殼和細(xì)胞中元素種類(lèi)、含量的比較,樹(shù)立細(xì)胞和無(wú)機(jī)自然界在元素組成、含量上有統(tǒng)一性和差異性的生命觀念。2.說(shuō)出細(xì)胞中的大量元素、微量元素的種類(lèi),培養(yǎng)生命觀念。3.理解自由水、結(jié)合水的相互轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)科學(xué)思維。4.說(shuō)出無(wú)機(jī)鹽的功能、缺乏癥等概念,掌握必需無(wú)機(jī)鹽的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法,培養(yǎng)科學(xué)探究精神和社會(huì)責(zé)任意識(shí)。課前篇自主預(yù)習(xí)一、構(gòu)成細(xì)胞的元素1.不同的元素在地殼中和在生物細(xì)胞中所占的比例各不相同。組成生物體的任何一種元素都可以在無(wú)機(jī)自然界中找到。2.生物體中常見(jiàn)的元素有20多種。不同生物體內(nèi)所含的元素種類(lèi)基本相同,但每種元素的含量存在一定的差異。3.構(gòu)成細(xì)胞的元素(1)種類(lèi)①大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl等。②微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Co、Se等。(2)含量①地殼(包括大氣)中含量最多的元素是O,再依次是Si、Al、Fe。②生物細(xì)胞中含量最多的元素是O,然后依次是C、H、N。4.生物體會(huì)因環(huán)境中缺乏某種元素而發(fā)生該元素的缺乏癥。例如,克山病是由于食物中缺乏硒引起的,口服亞硒酸鈉可以預(yù)防克山病的發(fā)生。二、組成細(xì)胞的化合物1.種類(lèi)(1)無(wú)機(jī)化合物有水和無(wú)機(jī)鹽。(2)有機(jī)化合物主要有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類(lèi)和核酸等。2.含量(1)占細(xì)胞鮮重最多的化合物是水。(2)占細(xì)胞鮮重最多的有機(jī)化合物是蛋白質(zhì)。(3)占細(xì)胞干重最多的化合物是蛋白質(zhì)。三、細(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物1.水(1)活細(xì)胞中含量最多的物質(zhì)是水,約占細(xì)胞重量的2/3。水分子間的氫鍵使水分子具有許多特殊的理化性質(zhì):使水分子具有極性;使水分子間的作用力大大增強(qiáng)。(2)存在形式:細(xì)胞中的水分子以結(jié)合水和自由水兩種形式存在。(3)作用①自由水以游離的形式存在,參與細(xì)胞中各種代謝活動(dòng)。自由水是良好的溶劑,細(xì)胞生命活動(dòng)所需的許多離子、分子都可以溶解其中;自由水可以自由流動(dòng),溶解在水中的各種物質(zhì)隨著水的流動(dòng)到達(dá)生物體各處,被細(xì)胞吸收和利用,細(xì)胞代謝產(chǎn)生的廢物一般也借助于水排出體外;細(xì)胞中幾乎所有的生化反應(yīng)都是以自由水為介質(zhì)進(jìn)行的,有些水還直接作為反應(yīng)物參與生化反應(yīng)。正因?yàn)樽杂伤奶厥庾饔?在代謝旺盛的細(xì)胞中,自由水的含量一般比較高。②結(jié)合水是被細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)(如蛋白質(zhì))束縛而不易自由流動(dòng)的水,是組成細(xì)胞的重要成分。休眠的種子、越冬的植物、生活在干旱或鹽漬條件下的植物,其細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水的含量相對(duì)較多,抵抗不良環(huán)境的能力也較強(qiáng)?？傊?細(xì)胞中的水對(duì)于維持細(xì)胞的形態(tài)、保證細(xì)胞代謝的正常進(jìn)行具有重要作用?？梢哉f(shuō),沒(méi)有水就沒(méi)有生命。2.無(wú)機(jī)鹽(1)細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽約占細(xì)胞重量的1%,常以離子形式存在。(2)細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽作用舉例作

用舉

例維持細(xì)胞的滲透壓和生物體液的酸堿平衡細(xì)胞中的磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀等參與維持生物體液的酸堿平衡參與物質(zhì)組成,維持細(xì)胞正常的代謝活動(dòng)合成血紅蛋白需要鐵,合成甲狀腺激素需要碘,合成葉綠素需要鎂(3)當(dāng)某些無(wú)機(jī)鹽含量過(guò)多或過(guò)少時(shí),生物體可能會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的病癥。例如,哺乳動(dòng)物缺少鈣時(shí),會(huì)出現(xiàn)肌肉抽搐現(xiàn)象,而鈣過(guò)多時(shí),又會(huì)出現(xiàn)肌肉乏力現(xiàn)象;番茄果實(shí)出現(xiàn)臍腐現(xiàn)象(臍腐病)與缺少鈣有關(guān);番茄植株的老葉尖端和邊緣出現(xiàn)失綠甚至干枯壞死的現(xiàn)象,與缺少鉀有關(guān)。(4)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)能根據(jù)農(nóng)田的土壤元素狀況和作物的元素缺乏狀況,實(shí)施定位、定量的精準(zhǔn)施肥,高效地利用各類(lèi)農(nóng)業(yè)資源,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。預(yù)習(xí)反饋1.判斷。(1)生物界和無(wú)機(jī)自然界的統(tǒng)一性體現(xiàn)在所含化學(xué)元素的種類(lèi)上。(√)(2)大量元素在細(xì)胞內(nèi)作用重大,微量元素在細(xì)胞中的作用微小。(×)(3)幼嫩的植物細(xì)胞只含有自由水,代謝旺盛。(×)(4)水在細(xì)胞內(nèi)不參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成。(×)(5)缺鐵性貧血是體內(nèi)缺乏鐵,進(jìn)而導(dǎo)致血紅蛋白不能合成所致。(√)(6)細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽多以化合物形式存在,如CaCO3構(gòu)成牙齒、骨骼。(×)2.在組成生物體的化學(xué)元素中,屬于大量元素的一組是(

)A.N、P、Mo、SeB.Fe、Mn、Zn、CuC.B、C、H、OD.K、Ca、Mg、S答案

D解析

Mo、Se屬于微量元素,A項(xiàng)不符合題意;Fe、Mn、Zn、Cu均屬于微量元素,B項(xiàng)不符合題意;B屬于微量元素,C項(xiàng)不符合題意;K、Ca、Mg、S都屬于大量元素,D項(xiàng)符合題意。3.自由水/結(jié)合水的值不斷增大時(shí),植物體內(nèi)新陳代謝活躍,生長(zhǎng)迅速;自由水/結(jié)合水的值不斷減小時(shí),植物體內(nèi)的新陳代謝減弱,生長(zhǎng)緩慢。下列解釋正確的是(

)①結(jié)合水是構(gòu)成植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一部分

②結(jié)合水參與某些代謝反應(yīng)

③自由水是各種代謝活動(dòng)的介質(zhì)

④自由水參與某些代謝反應(yīng)A.①②

B.②④C.③④

D.①④答案

C解析

自由水是良好的溶劑,是各種代謝活動(dòng)的介質(zhì),自由水還參與一些代謝反應(yīng),因此自由水/結(jié)合水的值增大時(shí),代謝加快。4.下列有關(guān)水的敘述,錯(cuò)誤的是(

)①參與運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的水為自由水

②細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)離不開(kāi)水

③水是細(xì)胞的重要組成成分之一

④人體細(xì)胞內(nèi)水的存在形式為結(jié)合水和自由水

⑤自由水與結(jié)合水的比值與新陳代謝的強(qiáng)弱關(guān)系不大

⑥不同細(xì)胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值相差不大A.①④⑤

B.①④⑤⑥C.⑤⑥

D.②③④⑤⑥答案

C解析

生物體細(xì)胞內(nèi)的水以?xún)煞N形式存在,即自由水和結(jié)合水。結(jié)合水是組成細(xì)胞的重要成分;自由水在細(xì)胞中以游離形式存在,可以自由流動(dòng),是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑,同時(shí)可以運(yùn)輸各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物,并為生物體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)提供介質(zhì),有些水還直接作為反應(yīng)物參與生物化學(xué)反應(yīng)。不同生活環(huán)境、生活狀態(tài)下的細(xì)胞的含水量是不同的。細(xì)胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值越大,其新陳代謝越旺盛,反之則越弱。5.下列關(guān)于無(wú)機(jī)鹽的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.人體缺鐵會(huì)影響正常的有氧呼吸功能B.人體血液中Ca2+濃度過(guò)低時(shí),會(huì)出現(xiàn)肌無(wú)力C.Mg是葉綠素的成分之一,缺Mg會(huì)影響植物的光合作用D.碘是合成甲狀腺激素的原料,所以常在食鹽中加碘答案

B解析

鐵是紅細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白的組成成分,缺鐵會(huì)影響氧氣的運(yùn)輸,進(jìn)而影響正常的有氧呼吸功能,A項(xiàng)正確;人體血液中Ca2+濃度太低時(shí),會(huì)出現(xiàn)肌肉抽搐現(xiàn)象,Ca2+濃度過(guò)高時(shí),會(huì)出現(xiàn)肌肉乏力現(xiàn)象,B項(xiàng)錯(cuò)誤;Mg是組成葉綠素的成分,缺Mg時(shí)葉綠素不能合成,影響植物的光合作用,C項(xiàng)正確;食物中適量的碘可以保證甲狀腺激素的正常合成,D項(xiàng)正確。課堂篇探究學(xué)習(xí)探究點(diǎn)一構(gòu)成細(xì)胞的元素表1是玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞部分化學(xué)元素的對(duì)比表(干重),表2是組成地殼和組成細(xì)胞的部分化學(xué)元素的對(duì)比表(干重)。據(jù)表分析回答下列問(wèn)題。表1

玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞部分化學(xué)元素的對(duì)比表(干重)(單位:%)元素玉米細(xì)胞人體細(xì)胞

元素玉米細(xì)胞人體細(xì)胞O44.4314.62Si1.170.005C43.5755.99Cl0.140.47H6.247.46Al0.11—N1.469.33

Fe0.080.012K0.921.09Mn0.004—Ca0.234.67Na—0.47P0.203.11Zn—0.01Mg0.180.16Rb—0.005S0.170.78

表2

組成地殼和組成細(xì)胞的部分化學(xué)元素的對(duì)比表(干重)(單位:%)元素地殼細(xì)胞O48.6065.0Si26.30極少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0(1)由表1中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論有:不同生物體內(nèi)所含元素的種類(lèi)

,而不同生物體內(nèi)同種化學(xué)元素的含量

;同一生物體內(nèi)不同化學(xué)元素的含量

。

(2)由表2中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是

,該結(jié)論可以說(shuō)明的問(wèn)題是

。

答案

(1)基本相同有多有少差別很大(2)組成地殼和組成細(xì)胞的化學(xué)元素種類(lèi)基本相同,但含量差別很大生物界與無(wú)機(jī)自然界既有統(tǒng)一性又有差異性歸納提升1.細(xì)胞內(nèi)化學(xué)元素的分類(lèi)

(1)根據(jù)在細(xì)胞內(nèi)含量的不同,將細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)元素分為大量元素和微量元素。有些元素含量較多,如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl等元素,稱(chēng)為大量元素;有些元素含量很少,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Co、Se等,稱(chēng)為微量元素。(2)糖類(lèi)由C、H、O三種元素組成;脂質(zhì)主要由C、H、O三種元素組成;蛋白質(zhì)的組成元素一定有C、H、O、N,很多蛋白質(zhì)還含有S;核酸是由C、H、O、N、P五種元素組成的。糖類(lèi)、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸是構(gòu)成細(xì)胞的主要化合物,所以C、H、O、N、P、S這六種元素被稱(chēng)為主要元素;生物大分子均以碳鏈為骨架,C在構(gòu)成細(xì)胞的化合物中起著非常重要的作用,因此被稱(chēng)為最基本元素。2.細(xì)胞內(nèi)化學(xué)元素的特點(diǎn)

探究應(yīng)用1.下列關(guān)于構(gòu)成細(xì)胞的化學(xué)元素、大量元素和微量元素的敘述,不正確的是(

)A.無(wú)機(jī)自然界的元素在生物界都能夠找到,這說(shuō)明生物界和無(wú)機(jī)自然界具有統(tǒng)一性B.C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、Na、Cl都是大量元素,C在各種有機(jī)物中都存在C.劃分大量元素和微量元素的依據(jù)是元素的含量,兩者之間不存在交集D.微量元素雖然含量少,但它們既參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成,也參與細(xì)胞的代謝調(diào)節(jié)答案

A解析

組成生物體的元素在無(wú)機(jī)自然界中都能找到;組成細(xì)胞的大量元素為C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl等,C是最基本的元素,在各種有機(jī)物中都存在;大量元素和微量元素的劃分依據(jù)是元素在生物體內(nèi)的含量;微量元素在生物體內(nèi)含量很少,卻是生物生命活動(dòng)不可缺少的,有的微量元素參與構(gòu)成細(xì)胞的結(jié)構(gòu),如Fe是構(gòu)成人體血紅蛋白的重要成分,B可調(diào)節(jié)植物花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng)。2.下列關(guān)于組成細(xì)胞的化學(xué)元素的敘述,正確的是(

)A.人、動(dòng)物與植物所含的化學(xué)元素種類(lèi)差異很大B.C是細(xì)胞中最基本的元素C.哺乳動(dòng)物血液中Ca2+含量過(guò)低,會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物出現(xiàn)肌肉抽搐現(xiàn)象,說(shuō)明微量元素是生命活動(dòng)必需的D.生物界和無(wú)機(jī)自然界在元素組成的種類(lèi)和含量上都相同答案

B解析

不同生物體所含的化學(xué)元素種類(lèi)基本相同;Ca是組成生物體的大量元素,缺Ca2+的癥狀不能說(shuō)明微量元素是生命活動(dòng)必需的;無(wú)機(jī)自然界中的有些元素在生物界中找不到,因此生物界和無(wú)機(jī)自然界在元素組成的種類(lèi)上不同;每種元素的含量也存在一定的差異。3.下列有關(guān)組成生物體化學(xué)元素的敘述,正確的是(

)A.微量元素在生物體內(nèi)含量很少,所以人體不存在微量元素缺乏癥B.每種大量元素在不同生物體內(nèi)的含量都是相同的C.組成生物體的化學(xué)元素根據(jù)其含量不同分為大量元素和微量元素兩大類(lèi)D.組成生物體的大量元素中,C是最基本的元素,在細(xì)胞鮮重中含量總是最多的答案

C解析

微量元素在生物體內(nèi)含量很少,卻是維持正常生命活動(dòng)不可缺少的,人體若缺乏微量元素會(huì)出現(xiàn)微量元素缺乏癥;每種元素在不同生物體內(nèi)的含量是不同的;生物體內(nèi)的C是最基本的元素,但在細(xì)胞鮮重中,O的含量是最多的。探究點(diǎn)二細(xì)胞中的無(wú)機(jī)化合物1.右圖是細(xì)胞中主要化合物的含量餅狀圖,據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題。(1)若c是無(wú)機(jī)鹽,則a是

,b是

,d是

,e是

。

(2)屬于無(wú)機(jī)化合物的是

,屬于有機(jī)化合物的是

。含量最多的有機(jī)物是

。

答案

(1)蛋白質(zhì)脂質(zhì)糖類(lèi)和核酸水(2)c、e

a、b、d

a2.資料分析。資料1

植物根系吸收的含N、P、K等的無(wú)機(jī)鹽溶解在水中并隨水運(yùn)輸?shù)角o、葉,參與細(xì)胞的各種生命活動(dòng)。資料2

光合作用、細(xì)胞呼吸等都要消耗一定量的水。資料3

農(nóng)民貯存稻種前,要將收獲的稻種放在陽(yáng)光下暴曬一段時(shí)間,如果曬的時(shí)間不夠,稻種在堆放時(shí)會(huì)發(fā)熱以至霉?fàn)€。資料4

秋天,越冬的樹(shù)木紛紛落葉,體內(nèi)自由水含量減少,結(jié)合水含量相對(duì)增多,這樣可以避免因細(xì)胞結(jié)冰而死亡。(1)資料1說(shuō)明自由水具有

的功能;資料2說(shuō)明自由水具有

的作用。結(jié)合水的作用是

。

(2)資料3中農(nóng)民曬稻種曬出的水是以

的形式存在于細(xì)胞中的,若將曬干的稻種放在試管中烘烤,則試管壁上出現(xiàn)的水珠主要來(lái)自稻種中的

水。

(3)資料4說(shuō)明細(xì)胞內(nèi)的自由水、結(jié)合水可以互相轉(zhuǎn)化,生物細(xì)胞內(nèi)自由水向結(jié)合水轉(zhuǎn)化相對(duì)較多時(shí),生物體的代謝強(qiáng)度將

,抗逆性將

(填“增強(qiáng)”或“減弱”)。

答案

(1)溶解和運(yùn)輸物質(zhì)參與細(xì)胞代謝組成細(xì)胞的重要成分(2)自由水結(jié)合(3)減弱增強(qiáng)3.分析下列事實(shí)。事實(shí)一:Mg2+是葉綠素的重要組成成分,Fe2+是血紅蛋白的重要組成成分,I-是甲狀腺激素的重要組成成分。事實(shí)二:在正常人的血漿中,NaHCO3的含量約為H2CO3含量的20倍。當(dāng)血漿中的NaHCO3含量減少時(shí),會(huì)導(dǎo)致酸中毒;當(dāng)血漿中H2CO3含量減少時(shí),則會(huì)導(dǎo)致堿中毒。事實(shí)三:將人的紅細(xì)胞放在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液中形態(tài)保持不變,若置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的NaCl溶液中則失水皺縮,置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.09%的NaCl溶液中則吸水膨脹。事實(shí)一說(shuō)明無(wú)機(jī)鹽是

;事實(shí)二說(shuō)明無(wú)機(jī)鹽能

;事實(shí)三說(shuō)明無(wú)機(jī)鹽對(duì)于

有重要作用。

答案

細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜化合物的重要組成成分維持生物體液的酸堿平衡維持細(xì)胞的正常形態(tài)(滲透壓)歸納提升1.細(xì)胞中的水(1)存在形式及作用(2)自由水/結(jié)合水的值與植物代謝、抗逆性的關(guān)系

2.細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽(巧記功能:一組成二維持)特別提醒

幾種常見(jiàn)無(wú)機(jī)鹽的作用(缺乏癥)(1)Fe——血紅蛋白的必需元素,缺Fe會(huì)引起貧血。(2)I——甲狀腺激素的組成元素,I缺乏會(huì)影響甲狀腺激素的合成,成年人缺乏易患甲狀腺腫。(3)Ca——骨骼、牙齒的重要組成成分,長(zhǎng)期缺Ca的幼兒易患佝僂病,在成年人中易引起骨質(zhì)軟化病,在老年人中易引起骨質(zhì)疏松癥。(4)Zn——缺乏時(shí)會(huì)引起蘋(píng)果、桃等植物的小葉癥和叢葉癥(葉子變小,節(jié)間縮短)。(5)B——促進(jìn)花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng),缺B常導(dǎo)致植物“花而不實(shí)”。(6)P——參與細(xì)胞質(zhì)膜(磷脂等)的構(gòu)成。(7)Mg——參與葉綠素的合成。(8)N——參與蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的合成。3.生物體內(nèi)無(wú)機(jī)鹽生理功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)對(duì)照組植物+完全培養(yǎng)液→正常生長(zhǎng)(2)實(shí)驗(yàn)組探究應(yīng)用1.下列有關(guān)水和無(wú)機(jī)鹽的敘述,不正確的是(

)①參與運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的水為自由水②生物體內(nèi)許多生化反應(yīng)需要水的參與,結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分之一③Mg2+是葉綠素、血紅蛋白等物質(zhì)的組成成分④無(wú)機(jī)鹽有維持細(xì)胞內(nèi)酸堿平衡的作用⑤自由水與結(jié)合水的比值與新陳代謝的強(qiáng)弱關(guān)系不大⑥缺I會(huì)引起兒童患佝僂病A.①④⑤

B.①④⑤⑥C.③⑤⑥

D.②③④⑤答案

C解析

參與運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的水能夠自由流