第2讲 细胞中的元素和化合物——2026届高中生物学 一轮复习课件

课前默写 5.22 1、细胞多样性的直接原因和根本原因分别是？ 2、DNA－蛋白质复合物有： RNA－蛋白质复合物有： 3、病毒只提供 做模板，增殖所的 、 、 、酶（除 ）均来自宿主细胞。 4、如果想用放射性同位素标记T2噬菌体，该如何操作？ 5、写出完善后的中心法则： 1 第2讲 细胞中的元素和化合物 贺老师 大概念一 细胞是生物体结构与生命活动的基本单位 2 细胞和石头都是由分子组成的， 为什么细胞能表现出生命的特征? 是细胞里含有特殊的“生命元素”吗? 是组成细胞的分子有什么特殊之处吗? 组成细胞的元素 含量上 生物界和非生物界 1.生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系 组成生物体的元素在无机自然界都能找到 组成元素在含量上相差很大 种类上 有选择地从无机自然界获取 统一性 差异性 细胞是生命活动的基本单位，虽然组成细胞的元素来自无机环境，但是构成细胞的主要元素C、H、O、N含量与无机环境差异很大，这与细胞内的有机化合物如糖类、脂质、蛋白质和核酸有关。 3 2.组成细胞的元素 元素 有选择地从无机自然界中吸收 大量元素: 微量元素: C、H、O、N、P、S、K、 Ca、Mg等 Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等 最基本元素： 基本元素： C C、H、O、N （构成生物大分子的基本骨架） 含量 作用 来源 分类依据 （干重、鲜重均最多） 存在形式 大多以化合物的形式存在，如水、糖类、蛋白质等 少数元素以离子形式存在，如K＋形式存在于细胞内液中。 组成细胞的元素 识记口诀：铁锰硼锌钼铜 “铁猛碰新木桶” 常见 20多种 但有少数元素是以单质形式存在的，如硫磺细菌中的S是以硫磺颗粒存在的。 在人体内含量少的都是微量元素吗？生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素，如Pb。这样 的元素含量再多也不是大量元素。 4 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在 化合物 组成元素 糖类 C、H、O (几丁质含N) 脂质 脂肪、固醇 磷脂 C、H、O C、H、O、P、(N) 蛋白质 C、H、O、N(P、S等) 核酸（DNA+RNA） C、H、O、N、P 2.组成细胞的元素 能源 储能、结构 结构 遗传 结构 组成细胞的元素 有机 化合物 无机 化合物 水 无机盐 5 鲜重最多的化合物： 鲜重最多的有机物： 干重最多的化合物： 干重最多的有机物： 鲜重最多的四种元素： 干重最多的四种元素： 蛋白质 蛋白质 蛋白质 O C H N C O N H 特别提醒：不同生物细胞中各种化合物含量是有差别的，如小麦种子细胞中 含量较高，而花生种子细胞中 含量较高） 3. 组成细胞的化合物 > > > > > > 活细胞中 的含量最多，但 的数量最多。 水 糖类 脂肪 O H 判断：在沙漠植物仙人掌的活细胞中含量最多的化合物是蛋白质（ ） ❌ 组成细胞的元素 6 [任务一] 分析下列资料，总结水的功能 资料1：物质必须溶于水中才能被细胞吸收利用。 资料2：水是光合作用的原料，呼吸作用和许多有机物的合成和分解都需要水的参与。 资料3：水在生物体内流动，把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的代谢废物，运送到排泄器官或者直接排出体外。 资料4：组织细胞必需浸润在组织液中，红细胞必须浸润在血液中，淋巴细胞必须浸润在淋巴液中。 ②参与细胞内的许多化学反应 ④提供液体环境 ①细胞内良好的溶剂 ③运输营养物质和代谢废物 1 水的生理功能 细胞中的水 7 2 水的特性 （1）水为什么能成为良好的溶剂？ （2）为什么水在常温下具有流动性？ （3）水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？ 细胞中的水 水是极性分子，带有正电荷或负电荷的物种都容易与水结合。 由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。 氢键不稳定，易被破坏，也易形成，水中的氢键不断地断开，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体的状态。 8 4 水在细胞中存在的形式 自由水 结合水 特点：易蒸发、不受束缚、可流动 特点：不易散失、含量较稳定、 失去流动性和溶解性 以游离的形式存在，可以自由流动 与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水 细胞中的水 9 1、晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后才能够萌发，据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？ 在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。 2、越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量会发生什么变化？这表明自由水和结合水的比值与生物的抗逆性有什么关系？ （抗逆性：动植物适应不良条件的能力，如抗旱、抗寒、抗热性能） 一般情况下，自由水和结合水的比值越小，细胞抗逆性越强。 自由水 结合水 温度升高 温度降低 自由水 结合水 比值大 新陈代谢旺盛，但抗逆性较差 比值小 新陈代谢缓慢，但抗逆性较强 5 水与细胞代谢的关系 升高 例1：种子晒干的过程中失去的是自由水，其代谢水 平降低，便于储藏。例2：冬小麦在冬天来临之前，自由水减少，结合水比例上升，避免气温下降自由水过多导致结冰而损害自身。 10 生活中的现象 对此现象的解释 种子在贮存时需将种子晒干 种子萌发时，需要吸收水分 低温环境下减少花卉浇水，越冬作物减少灌溉 干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 炒熟的种子浸泡后不萌发 减少自由水含量，降低种子的代谢，减少有机物消耗，延长种子寿命 增加自由水含量，加快代谢速率 提高植物对低温的抗性 种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会失去结合水 失去结合水的细胞失去生理活性 6 水在生产实际中的应用 11 细胞中的水 分析角度 具体内容 吸收 产生 水可用自由扩散、协助扩散（主）的方式跨膜运输 ①单糖合成多糖 ②ATP的合成 ③氨基酸的脱水缩合(核糖体) ④DNA分子的复制、转录 ⑤有氧呼吸第三阶段(线粒体内膜) 7 水的吸收、产生、利用和调节 主要和物质合成有关 12 细胞中的水 分析角度 具体内容 调节 利用 ①气孔开闭：通过控制水的蒸腾来调节对水的吸收 ②抗利尿激素：促进肾小管和集合管对水的重吸收 ①肝糖原的水解 ②ATP的水解 ③DNA、RNA的水解 ④淀粉、蛋白质、脂肪的水解 ⑤有氧呼吸第二阶段(线粒体基质) ⑥光反应(类囊体薄膜，水的光解) 7 水的吸收、产生、利用和调节 主要和物质水解有关 13 细胞中的无机盐 人和动物体内也含有无机盐，仅鲜重占1％－1.5％。 将小麦种子和植物秸秆等点燃烧尽， 最终都会得到一些灰白色的灰烬 ， 这些灰烬是什么呢 ? ？ 无机盐 14 ——大多数无机盐以离子的形式存在 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 ——少数无机盐以化合物的形式存在 牙齿、骨骼的组成成分是CaCO3，以化合物形式存在。 1 存在形式 细胞中的无机盐 15 资料1：观察血红素分子和叶绿素分子局部结构简图 细胞中的无机盐 2 无机盐的功能 功能一：构成 的重要成分 某些复杂化合物 16 资料2：人在剧烈运动时，会大量排汗，可能会引起肌肉抽搐。 血钙过高→肌无力 功能二：维持 有着重要的意义 细胞中的无机盐 2 无机盐的功能 血钙不足→抽搐 生物体的正常生命活动 这是因为有大量的Ca2+随汗液排出，造成血钙过低；而血钙过高则出现肌无力。人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最后引起肌肉酸疼、无力等。这说明无机盐有什么作用?  17 资料3：医生给病人输入药物时，常用生理盐水（质量分数为0.9%的氯化钠溶液）。为什么使用0.9%的氯化钠溶液，用0.09%或9%的氯化钠溶液可以吗？ 0.9%的NaCl溶液和细胞所处液体环境是等渗溶液 低渗溶液 （0.09%） 高渗溶液 （9%） 生理盐水 （0.9%） 功能三：调节人体的 ，维持细胞的 。 细胞中的无机盐 2 无机盐的功能 正常形态 渗透压 18 资料4：食物(蔬菜、水果)中往往含有一些碱性物质(如Na2CO3)，人吃后体内血液的pH一般不会有较大的变化；进行剧烈运动时，身体无氧呼吸产生了乳酸，因此人体会感到腰酸等，但体液的PH没有明显降低,仍维持在7.35—7.45之间，为什么呢？ 乳酸 + NaHCO3 = 乳酸钠 + H2CO3 CO2 + H2O 功能四：维持细胞的 平衡 缓冲物质：H2CO3\ NaHCO3 NaH2PO4\Na2HPO4 细胞中的无机盐 2 无机盐的功能 酸碱 19 元素 功能 含量异常 Mg2+ Fe2+ I- Ca2+ K+ Na+ B 叶绿素的组成成分 血红蛋白的组成成分 甲状腺激素的组成成分 影响神经系统的兴奋性 植物： 促进糖类的合成、运输 动物： 维持细胞内液的渗透压 动物：维持细胞外液的渗透压 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 缺：叶片发黄，光合作用减弱 缺：贫血 缺：呆小症，甲状腺肿大 缺：抽筋，高：肌无力 缺：抗逆性减弱，内液渗透压 下降 缺：细胞外液渗透压下降 缺：花而不实 20 化学试剂+有机化合物→特定的颜色 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。 检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 1 实验原理 淀粉遇碘变蓝 选材要求：颜色 ，富含某种有机物的材料。 较浅 21 ——具有还原性的糖 常见还原糖: 葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖 常见非还原糖: 蔗糖、淀粉 检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 2 还原糖的检测 斐林 试剂 甲液: 乙液: 0.1g/mLNaOH 0.05g/mLCuSO4 等量混合使用，现配现用。 （3）反应实质 还原糖将Cu（OH）2还原，生成砖红色的Cu2O （1）试剂 （2）原理 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 水浴加热 醛基 22 检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 2 还原糖的检测 （4）材料：苹果或梨？ 草莓？ 甜菜、甘蔗？ 马铃薯？ （5）显色反应： 无色 蓝色 砖红色沉淀 23 检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 4 蛋白质的检测 （1）材料： （2）试剂：双缩脲试剂 A：0.1g/mL的NaOH溶液 B：0.01g/ mL的CuSO4溶液 （5）现象： 无色  紫色 （4）原理： 在碱性条件下，蛋白质中的肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物 豆浆、牛奶、稀释鸡蛋清等 （3）步骤： 先向组织匀浆中加A液制造碱性环境，再加4滴B液，摇匀，观察颜色变化 24 斐林试剂 双缩脲试剂 试剂组成 鉴定物质 反应原理 使用方法 反应条件 显色情况 甲液: 0.1g/mL NaOH 乙液: 0.05g/mL CuSO4 A液: 0.1g/mL NaOH B液: 0.01g/mL CuSO4 需水浴加热 不需加热 蓝色→砖红色沉淀 白色→紫色 可溶性还原糖 蛋白质 斐林试剂与双缩脲试剂的对比 Cu(OH)2被还原糖还原成Cu2O砖红色沉淀。 蛋白质（肽键）在碱性条件下与Cu2+络合，生成紫色络合物。 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1mL,摇匀； 再加B液4滴，摇匀 25 检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 5 脂肪的鉴定 （2）原理： 脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色 （1）选材: 花生种子（ 富含脂肪且没有其他颜色干扰） （3）步骤: 取材：花生种子（浸泡），将子叶切成薄片 制片 ①取最薄的切片，放在载玻片中央 ②滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min） ③去浮色：加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液 ④制成临时装片：滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片 先低倍镜下找着色颗粒，再高倍镜观察 观察： 在脂肪检测中，常用的去浮色方法是用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。酒精是一种有机溶剂，能够溶解染料，从而去除浮色。在使用酒精洗去浮色时，需要注意控制酒精的浓度和洗脱时间，以避免过度洗脱导致脂肪滴也被洗去。 26 大本p12 [2019·全国卷Ⅲ，29(2)]氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮(NH4＋)和硝态氮(NO3－)。已知作物甲对同一种营养液(以硝酸铵为唯一氮源)中NH4＋和NO3－的吸收具有偏好性(NH4＋和NO3－同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种)。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。 实验思路： 配制营养液(以硝酸铵NH4NO3为唯一氮源)， 用该营养液培养作物甲， 一段时间后，检测营养液中NH4＋和NO3－剩余量。 预期结果和结论： 若营养液中NO3－剩余量小于NH4＋剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO3－； 若营养液中NH4＋剩余量小于NO3－剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH4＋。 27 生长状况相同的正常同种植物分两组 甲组：缺X的完全培养液 乙组：完全培养液 出现缺乏症 加入X元素再培养 缺乏症消失 X为植物生长的必需元素 植物正常生长 植物正常生长 X为植物生长的非必需元素 思考：该实验是如何设计对照实验的？ 甲组、乙组的空白对照;乙组中实验前（无X）与实验后（有X）之间的自身对照。 5.无机盐生理功能的验证 注意:①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。 ②实验组用缺素培养液，对照组用完全培养液，不能用蒸馏水做对照。 28 $$