第1章 第1节 细胞中的元素和无机化合物（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物必修第一册（苏教版）

第一节　细胞中的元素和无机化合物 课标 要求 1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素的构成。 2.指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命中具有重要作用。 3.举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。 知识点一　构成细胞的元素 1．来源：从无机自然界中获取。 2．特点 (1)不同的元素在地壳中和在生物细胞中所占的比例各不相同。 (2)不同生物体内所含的元素种类基本相同，但每种元素的含量存在一定的差异。 3．种类：细胞中常见的化学元素有20多种。 4．分类 5．生物细胞中含量最多的元素：O，约占细胞鲜重的65%，然后依次是C、H、N。 6．生物体会因环境中缺乏某种元素而发生该元素的缺乏症，如克山病。 1．Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。(×) 提示：Ca、Mg是大量元素。 2．大量元素在细胞内作用重大，微量元素在细胞中的作用微小。(×) 提示：大量元素和微量元素是按照含量划分的，微量元素的作用并不小。 3．占细胞干重含量最多的化学元素是C。(√) 4．因为O是活细胞中含量最多的元素，所以O是构成细胞的最基本元素。(×) 提示：构成细胞最基本的元素是C。 1．微量元素含量很少，是不是说作用不重要，可有可无？ 提示　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。 2．生物体内含有的元素不是大量元素就是微量元素吗？ 提示　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。 3．为什么占人体细胞鲜重最多的元素是O，而占干重最多的是C? 提示　在鲜重情况下，组成细胞最多的化合物是H2O，而干重情况下所含的成分主要是有机物。 大量元素和微量元素的划分依据 (1)大量元素和微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用。 (2)生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素，如Pb。 (3)无论干重还是鲜重，细胞中C、H、O和N这四种元素含量最多。 (4)四种基本元素的相对含量分析： ①细胞鲜重的元素相对含量：O>C>H>N。 ②细胞干重的元素相对含量：C>O>N>H。 1．有关生物体细胞组成元素的叙述，错误的是(　　) A．组成生物体的元素，根据其含量不同可分为大量元素和微量元素 B．在细胞中含量较多的4种元素是C、H、O、N C．在同一生物的不同体细胞内，各种元素的相对含量相同 D．不同生物的体细胞的组成元素的种类大体相同 解析　在同一生物的不同体细胞内，各种元素的相对含量一般不同，C错误。 答案　C 2．(2025·南京高一月考)微量元素在生物体内含量虽很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。下列实例可证实该理论的是(　　) A．缺镁时叶片变黄 B．油菜缺硼时只开花不结果 C．动物血液中钙盐的含量太低会引起抽搐 D．缺磷会造成植株矮小 解析　镁、钙、磷都是大量元素；硼是微量元素，B符合题意。 答案　B (1)判断元素与化合物的四个“明确” (2)活细胞含量最多的元素是O而不是C，组成细胞干重含量最多的元素是C；无论干重、鲜重氢原子的数量最多。 (3)生物体内大量元素和微量元素都是生物体生命活动必需的元素。　 知识点二　细胞中的无机化合物——水 1．构成细胞的化合物 (1)存在形式：大多数以化合物的形式存在。 (2)种类 (3)含量：细胞内含量最多的化合物是水；含量最多的有机化合物是蛋白质；占细胞干重最多的化合物是蛋白质。 2．水赋予细胞许多特性 (1)水的含量 在活细胞中，水是含量最多的物质，约占细胞重量的2/3。 [提醒] 不同情况下细胞中的含水量不同 ①生物种类：水生生物>陆生生物 ②生长发育阶段：幼儿>成年；幼嫩部分>成熟部分 ③组织器官种类与代谢程度：血液>骨骼>牙齿 (2)水的结构 水分子由两个氢原子和一个氧原子以共价键结合组成。水分子之间靠氢键结合。 (3)水的特性水分子具有极性。 (4)水的存在形式和功能 存在形式 自由水 结合水 概念 以游离的形式存在 被细胞内其他物质(如蛋白质)束缚而不易自由活动的水 功能 ①细胞内的良好溶剂；②运送营养物质和代谢废物；③作为细胞内生化反应的介质，有些水直接作为反应物参与生化反应 是组成细胞的重要成分 与细胞代谢的关系 在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般比较高 细胞内的结合水含量越多，其抵抗不良环境的能力越强 1．占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。(√) 2．生物体的一切生命活动离不开水，水是生命之源。(√) 3．新鲜幼嫩的植物细胞中只含有自由水，代谢旺盛。(×) 提示：新鲜幼嫩的植物组织结合水与自由水的比例小。 4．水分在细胞内不参与细胞结构组成。(×) 提示：结合水参与细胞结构组成。 5．同一生物体的幼嫩部位自由水相对含量高于衰老部位。(√) 6．晒干的种子细胞内不含有水分，导致细胞代谢停止，有利于种子长时间储存。(×) 提示：晒干损失的是自由水，种子细胞内还有结合水。 1．不同细胞中化合物的含量都一样吗？请举例说明。 提示　不一样。如植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。又如禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多等等。 2．在探索外星球是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为最关键的环节。想一想，这是为什么？ 提示　生命活动离不开水。生命活动是通过生物化学反应完成的，生物化学反应是在水环境中进行。 3．将干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠产生，这种情况下，干种子失去的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？ 提示　失去的主要是结合水，种子丧失活性。 4．晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，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？ 提示　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。 5．越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高。这表明自由水和结合水的含量与生物的抗逆性有何关系？ 提示　一般情况下，自由水和结合水的比值越大，细胞的抗逆性越差。 1．水与代谢的关系 2．自由水与结合水相互转化的原因 (1)水分子与细胞内的亲水性物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以氢键相结合。 (2)温度升高，水分子的动能增加，会逃脱氢键的束缚成为自由水。 3．水在生产实际中的应用 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 减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命 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 低温环境下减少花卉浇水 提高花卉对低温的抗性 鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻 自由水散失，代谢减弱 干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会失去结合水 炒熟的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性 1．(2025·淮安期末)如图所示为细胞中水的两种存在形式及其作用。下列相关叙述错误的是(　　) A．图中①指的是结合水，水与蛋白质等物质结合，失去流动性和溶解性 B．图中②指的是自由水，细胞代谢旺盛时该部分水的含量会增多 C．存在形式①转变成②有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性 D．图中甲表示“组成细胞结构”，乙可表示“运输营养物质和代谢废物” 解析　①结合水是细胞结构的重要组成成分，水与蛋白质等物质结合，失去了流动性和溶解性，A正确；②自由水含量高，细胞代谢旺盛，B正确；②自由水转变成①结合水，可降低细胞的代谢水平，提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性，C错误；①为结合水，其功能甲为“组成细胞结构”；②为自由水，是良好的溶剂、能运输营养物质和代谢废物、参与生化反应、是细胞中生化反应的介质等，故乙可表示“运输营养物质和代谢废物”，D正确。 答案　C 细胞中水的含量与细胞代谢的关系 (1)图示： (2)关系：随自由水含量的增多，细胞代谢越旺盛，而细胞的抗逆性却随自由水含量的增多而逐渐减弱。　 2.下面关于细胞中水的叙述，不正确的是(　　) A．寒冷时，植物细胞中结合水比例增大，是为了防止冻伤，提高植物的抗寒性 B．新陈代谢旺盛的植物细胞含水量高，老年人细胞中的含水量比婴儿少 C．越冬植物同其他植物相比细胞内自由水的含量较高 D．细胞中自由水和结合水之间是可以相互转化的，含量不是固定不变的 解析　水是细胞中含量最多的化合物，新陈代谢旺盛的细胞中，自由水的比例高；抗性强的植物细胞中，结合水的比例较高。越冬时植物的代谢降低，细胞中自由水含量降低。自由水和结合水是可以相互转化的。 答案　C 知识点三　细胞中的无机化合物——无机盐 1．无机盐的存在形式 常以离子的形式存在。 2．含量 约占细胞重量的1%。 3．无机盐的生理作用 (1)参与物质组成，维持细胞正常的生命活动。如Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红蛋白的元素，I是构成甲状腺激素的元素。 (2)维持细胞的渗透压和生物体液的酸碱平衡。如Na＋、Cl－对细胞外液渗透压起重要作用，K＋则对细胞内液渗透压起重要作用；细胞中的磷酸氢二钾、磷酸二氢钾等参与维持生物体液的酸碱平衡。 (3)当某些无机盐含量过多或过少时，生物体可能会出现相应的病症。如哺乳动物缺乏钙，会出现抽搐现象，而钙过多时，又会出现肌肉乏力现象；番茄的老叶尖端和边缘出现失绿甚至干枯坏死的现象，与缺乏钾有关。 1．细胞中的无机盐多以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。(×) 提示：细胞中的无机盐多数以离子状态存在。 2．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成。(√) 1．足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大量钙离子引起的；硼能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺硼往往“花而不实”。该资料说明无机盐具有什么功能？ 提示　无机盐对于维持细胞和生物体的正常生命活动有重要作用。 2．为什么人体缺铁会导致贫血？为什么植物缺镁会影响光合作用？ 提示　铁是血红蛋白的重要组成成分。镁是叶绿素的重要组成成分。 3．生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴浓度相等的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生病输液时，通常要用生理盐水溶解药物后再输液，这样做的目的是什么？ 提示　保证细胞的生活环境不发生变化，维持细胞正常的渗透压。 几种常见无机盐的功能 P——参与细胞膜等结构的构成。 N——参与蛋白质合成。 Fe——参与血红蛋白合成。 I——参与甲状腺激素合成。 Mg——参与叶绿素合成。 [拓展] 实验验证：探究某一种无机盐是否是植物必需的无机盐 无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，探究某一种无机盐是否是植物必需的无机盐，一般利用溶液培养法，具体设计思路如下： (1)对照组：植物＋完全培养液→正常生长。 (2)实验组 实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 1．(2025·宿迁高一检测)医生常给脱水的病人注射质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)，而不用蒸馏水。这说明(　　) A．水分子容易进出细胞 B．无机盐离子容易进出细胞 C．是细胞的特性造成的 D．无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用 解析　红细胞在蒸馏水中会因吸水过多而涨破；0.9%的生理盐水是其等渗溶液，能维持细胞的形态和功能。 答案　D 2．(2025·南京高一期末)下列关于无机盐的叙述中，错误的是(　　) A．缺铁性贫血是由于体内缺乏铁，不能合成血红蛋白引起的 B．Mg2＋是构成叶绿素的成分之一，缺Mg2＋会影响光合作用的进行 C．细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3是骨骼、牙齿的主要成分 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＋则植物不能合成叶绿素，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地方性甲状腺肿。 答案　C 1．(2023·无锡模拟)人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分大多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是(　　) A．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到 B．在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物种类大体相同 C．组成生物体细胞的基本元素是碳 D．不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同 解析　不同生物细胞成分的相互转化，说明在不同生物体内的化学元素种类大体相同，而不是生物界与无机自然界的组成元素大体相同，A错误；组成细胞的基本元素除了碳，还有其他元素，C错误；不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的种类基本相同，但含量存在较大差异，D错误。 答案　B 2．人体内微量元素的含量甚微，但是对人体的健康却起着重要作用。下列各组元素全部是微量元素的是(　　) A．Na、K、O、S B． B、Mo、Fe、Cu C．N、H、O、P、C D．Fe、Ca、Cu、C 解析　微量元素包括Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。 答案　B 3．下列有关水的叙述中错误的是(　　) ①参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水　②生物体内化学反应离不开水　③水是细胞结构的组成成分之一　④人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水　⑤自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大　⑥不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大 A．①④⑤ B．①④⑤⑥ C．⑤⑥ D．②③④⑤⑥ 解析　自由水的比例越大，细胞的代谢强度越强，代谢旺盛的细胞内自由水的比例较大，而干种子的细胞内自由水的比例较小。 答案　C 4．下列各项对经典广告语的分析，错误的是(　　) A．广告词“儿童厌食，补锌是关键……”，说明人体的发育需要锌 B．“本饮料由天然物质配制而成”，指的是该饮料绝对不含化学物质 C．“点(碘)点(碘)滴滴的健康关爱”告诉人们，碘是人体的必需元素 D．“黄金搭档钙铁锌”，说明这个“黄金搭档”里既有大量元素，也有微量元素 解析　广告词“儿童厌食，补锌是关键……”这说明锌是人体发育所必需的元素，A正确；饮料里面含有水，水就是无机化合物，B错误；碘是合成甲状腺激素必需的元素，人体缺少碘元素会引起甲状腺肿大，故碘是人体的必需元素，C正确；铁、锌是微量元素，钙是大量元素，黄金搭档含有水，水中的H、O为大量元素，D正确。 答案　B 5．分析下列事实，回答相关问题。 事实一　在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，则形成碱中毒。 事实二　在初生蝌蚪或幼小植物体内，当自由水的比例减小时机体代谢强度降低；当自由水的比例增大时，机体代谢强度升高。 事实三　P是构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素；Zn是若干跟消化有关的酶的结构中心；Na是体液的主要组成成分。 事实四　人体某些组织的含水量近似，但形态却不同。例如，心肌含水量约为79%而呈坚韧的状态，脑组织含水量约为84%而呈溶胶状。 (1)事实一表明_____________________________________________________________。 (2)你对事实二中现象的全面解释是________________________________________。 (3)事实三表明_____________________________________________________________。 (4)你对事实四中差异的正确解释是__________________________________________。 答案　(1)无机盐具有调节酸碱平衡(pH)的作用 (2)自由水是良好的溶剂，是细胞内生化反应的介质，并参与某些代谢反应，参与体内营养物质和代谢废物的运输 (3)无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分 (4)组织器官的形态差异与生物体内水分的存在形式有关，心肌中结合水的含量比脑组织中高 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$