必修1-第1單元-第2講組成細(xì)胞的化學(xué)元素和無(wú)機(jī)化合物

一、組成細(xì)胞的元素和化合物1．組成細(xì)胞的元素(1)大量元素：__________________________________等。(2)微量元素：_________________________等。(3)來(lái)源：生物體有選擇地從____________中獲得。(4)存在形式：大多以_______的形式存在。C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、Mo無(wú)機(jī)自然界化合物2．組成細(xì)胞的化合物水蛋白質(zhì)(1)細(xì)胞內(nèi)含量最多的化合物：______。(2)細(xì)胞內(nèi)含量最多的無(wú)機(jī)化合物：_____。(3)占細(xì)胞鮮重最多的化合物：______。(4)細(xì)胞內(nèi)含量最多的有機(jī)化合物：__________。(5)占細(xì)胞干重最多的化合物：_______。水水水蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)二、細(xì)胞中的水和無(wú)機(jī)鹽1．水(1)寫出A、B、C、D反映出的以上兩種水的功能：A．組成________；B.提供細(xì)胞生活的_____環(huán)境；C．作為________，參與反應(yīng)；D有利于________。(2)自由水和結(jié)合水的轉(zhuǎn)換：溫度升高后，_______可轉(zhuǎn)換為________，自由水與結(jié)合水的比例會(huì)________，新陳代謝會(huì)________。細(xì)胞結(jié)構(gòu)液體反應(yīng)物物質(zhì)運(yùn)輸結(jié)合水自由水升高增強(qiáng)2．無(wú)機(jī)鹽(1)在細(xì)胞中的存在形式：主要是________。(2)生理作用：①是某些復(fù)雜化合物的組成成分，如Mg2＋參與________合成；Fe2＋參與_________合成。②維持細(xì)胞和生物體的___________。離子葉綠素血紅蛋白生命活動(dòng)1.組成細(xì)胞的化學(xué)元素的存在形式有哪些？有機(jī)物與無(wú)機(jī)物在元素組成上有什么區(qū)別？[提示]

組成細(xì)胞的化學(xué)元素，絕大多數(shù)構(gòu)成化合物，少數(shù)以離子的形式存在，如細(xì)胞中的K＋、H2PO、HCO等。組成有機(jī)物的分子中都有碳元素，如糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等都含有C、H、O等元素；無(wú)機(jī)物如水只由H和O兩種元素構(gòu)成。2．鮮重條件和干重條件下，組成細(xì)胞的主要元素中，從多到少的前四種元素分別是什么？[提示]

鮮重條件下，由多到少的前四種依次是：O>C>H>N；干重條件下由多到少的前四種依次是：C>O>N>H。3．自由水參與細(xì)胞內(nèi)的哪些生化反應(yīng)？[提示]

水參與光反應(yīng)、有氧呼吸第二階段、物質(zhì)水解。1.種類與含量組成細(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(shí)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(wú)論干重還是鮮重，C、H、O、N四種元素的含量最多。2．主要作用(1)維持機(jī)體的生命活動(dòng)。如K＋可保持心肌正常的興奮性；Ca2＋可調(diào)節(jié)肌肉收縮和血液凝固，血鈣過(guò)高會(huì)造成肌無(wú)力，血鈣過(guò)低會(huì)引起抽搐；B可促進(jìn)植物花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng)，植物缺B會(huì)造成“花而不實(shí)”。(2)組成化合物化合物元素組成糖類和脂肪C、H、O蛋白質(zhì)C、H、O、N等核酸和ATPC、H、O、N、P3．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(dòng)的需要，有選擇地從無(wú)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。1.大量元素和微量元素的劃分是依據(jù)生物界中生物體內(nèi)的含量，具體到某一種生物可能有差別。2．不同生物體內(nèi)所含的化學(xué)元素的種類基本相同，但在不同生物體內(nèi)同種元素的含量差別較大；同一生物體內(nèi)的不同元素的含量也不相同，這是細(xì)胞統(tǒng)一性和差異性的表現(xiàn)。細(xì)胞中的水1.水的含量特點(diǎn)及與代謝程度和抗逆性的關(guān)系(1)含量特點(diǎn)①細(xì)胞和生物體中含量最多的物質(zhì)(如精肉中的水，沙漠植物中的水)。②含水量：水生>陸生、幼年>成年>老年、代謝旺盛>代謝緩慢、幼嫩細(xì)胞>衰老細(xì)胞。(2)與代謝強(qiáng)度的關(guān)系①一般情況下，代謝活躍時(shí)，生物體含水量在70%以上。含水量降低，生命活動(dòng)不活躍或進(jìn)入休眠。②當(dāng)自由水比例增加時(shí)，生物體代謝活躍，生長(zhǎng)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(dòng)。③與抗逆性的關(guān)系當(dāng)自由水向結(jié)合水轉(zhuǎn)化較多時(shí)，代謝強(qiáng)度就會(huì)下降，抗寒、耐熱、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有較強(qiáng)抗旱能力，其生理原因之一就是結(jié)合水含量較高。2．水在細(xì)胞代謝中轉(zhuǎn)化的場(chǎng)所與代謝過(guò)程的歸納總結(jié)結(jié)構(gòu)代謝過(guò)程葉綠體基質(zhì)光合作用暗反應(yīng)階段生成水線粒體有氧呼吸第三階段生成水核糖體氨基酸脫水縮合生成多肽高爾基體參與植物細(xì)胞纖維素的合成細(xì)胞核DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄(DNA、RNA的合成)生成水細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽1.無(wú)機(jī)鹽的存在形式主要以離子形式存在，少數(shù)以化合物形式存在，如Ca在骨骼和牙齒中以碳酸鈣的形式存在。3．部分無(wú)機(jī)鹽離子的具體功能分析無(wú)機(jī)鹽功能含量異常I－甲狀腺激素的組成成分缺乏時(shí)患地方性甲狀腺腫Fe2＋血紅蛋白的組成成分缺乏時(shí)患貧血Ca2＋降低神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性血鈣過(guò)低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象，血鈣過(guò)高時(shí)，會(huì)患肌無(wú)力Mg2＋組成葉綠素的元素之一缺乏時(shí)葉片變黃，無(wú)法進(jìn)行光合作用B促進(jìn)花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng)油菜缺硼時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“花而不實(shí)”K＋促進(jìn)植物體內(nèi)淀粉的運(yùn)輸；動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)液滲透壓的維持缺乏時(shí)植物抗逆能力減弱，易受病害侵襲Na＋維持細(xì)胞外液的滲透壓缺乏會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外液滲透壓下降提醒：在實(shí)驗(yàn)組中還可設(shè)置二次對(duì)照，即在出現(xiàn)病癥后，再加入含X的培養(yǎng)液，植物恢復(fù)正常生長(zhǎng)，以形成前后對(duì)照。實(shí)驗(yàn)技能——生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定2．脂肪＋蘇丹Ⅲ染液―→橘黃色脂肪＋蘇丹Ⅳ染液―→紅色3．蛋白質(zhì)＋雙縮脲試劑―→紫色二、實(shí)驗(yàn)流程圖示先根據(jù)選材預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因此本實(shí)驗(yàn)屬驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。2．脂肪的檢測(cè)和觀察方法一：花生種子勻漿＋3滴蘇丹Ⅲ染液→橘黃色方法二：3．蛋白質(zhì)的檢測(cè)和觀察4．淀粉的檢測(cè)和觀察1.實(shí)驗(yàn)材料的選擇(1)可溶性還原糖的鑒定實(shí)驗(yàn)中，最理想的實(shí)驗(yàn)材料是還原糖含量較高的生物組織(或器官)，而且組織的顏色較淺，易于觀察?？蛇x用蘋果、梨、白色甘藍(lán)葉、白蘿卜等。(2)脂肪的鑒定實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)材料最好選富含脂肪的生物組織，若利用顯微鏡觀察，則最好選擇花生種子。如果是新鮮花生種子，可不必浸泡，浸泡后效果反而不好；如果是干種子，需浸泡3～4h最適宜切片(浸泡時(shí)間短，不容易切片；浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，組織太軟，切下的薄片不易成形)。(3)蛋白質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)，最好選用富含蛋白質(zhì)的生物組織。植物材料常用大豆，且浸泡1～2d，便于研磨，動(dòng)物材料常用雞卵清蛋白。2．實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)(1)在鑒定可溶性還原糖的實(shí)驗(yàn)中，加熱試管中的溶液時(shí)，應(yīng)該用試管夾夾住試管上部，放入盛50～65℃溫水的大燒杯中加熱。注意試管底部不要接觸燒杯底部；斐林試劑不穩(wěn)定易變性，應(yīng)現(xiàn)用現(xiàn)配。(2)還原糖、蛋白質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)中，在加相應(yīng)試劑鑒定之前，要留出一部分組織樣液，以便與鑒定后的樣液顏色作對(duì)比，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力。(3)在蛋白質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)中，如果用蛋清稀釋液作為實(shí)驗(yàn)材料，一定要稀釋到一定程度，否則，與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)后會(huì)粘在試管的內(nèi)壁上，使反應(yīng)不徹底，試管也不易洗刷干凈。(4)使用雙縮脲試劑B時(shí)，注意要少量，否則，過(guò)量的雙縮脲試劑B液會(huì)與雙縮脲試劑A液反應(yīng)，使溶液呈藍(lán)色從而掩蓋生成的紫色。(5)生物組織中可溶性還原糖的鑒定除了用斐林試劑，還可以用班氏試劑和銀氨溶液。班氏試劑的實(shí)驗(yàn)原理與斐林試劑相似，不同的是班氏試劑可長(zhǎng)期使用；銀氨溶液能把醛基氧化成羧基，將Ag＋還原成金屬銀，銀附著在試管壁上，形成銀鏡，因此銀鏡反應(yīng)可用于鑒定還原糖。技法提煉斐林試劑與雙縮脲試劑比較斐林試劑雙縮脲試劑甲液乙液A液B液成分0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO4溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO4溶液鑒定物質(zhì)可溶性還原糖蛋白質(zhì)添加順序甲乙兩液等量混勻后立即使用先加入A液1mL，搖勻，再加入B液4滴，搖勻反應(yīng)條件水浴50～65℃加熱不需加熱，搖勻即可反應(yīng)現(xiàn)象樣液變磚紅色樣液變紫色物質(zhì)名稱