1、1第一节 细胞中的元素和无机化合物学习导航 1.结合教材 P89 ，举例说出组成细胞的元素。2.结合教材 P910 ，举例说出细胞中无机化合物的功能、存在形式和作用。重难点击 1.举例说出组成细胞的元素。2.举例说出细胞中无机化合物的功能、存在形式和作用。方式一 当你在跑步机上狂奔了几十分钟，或者酣畅淋漓地打了一场篮球后，会感觉口渴，想喝水。专家给出的建议是喝些淡盐水。水和无机盐等无机化合物在人体细胞中有哪些存在形式和生理作用呢？方式二 2009 年美国“宇宙神5”运载火箭第二级与“月球坑观测和传感卫星”LCROSS 先后高速撞击了月球南极陨石坑，以此探测月球上是否有水分子存在。11 月，美国
2、宇航局宣布，月球上有着数量惊人的水。这使人们在月球上建立空间生活基地的梦想成为可能。为什么人们一直把水和生命的存在相联系？水等无机化合物在生命活动中有哪些作用？一、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生物会因环境中缺乏某种元素而产生该元素的缺乏症。例如，我国一些山区
3、的居民患有克山病，该病与缺硒有明显关系。2几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使使用了大量的N、P、K 肥也无济于事，后来，人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛，原来，这一片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工每天上下班总是抄近路走，他们的鞋子踩过的地方，牧草绿油油的，经过科学家的化验和分析，一公顷牧草只需 150 克钼就足够了。据此分析回答下列问题：1从含量分析，钼属于哪种元素？植物对钼的需求量很少，是不是钼对植物的作用不重要？答案 钼属于微量元素；微量元素也是生物必需的元素，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如何确定一种元素是生物体的必
4、需元素？答案 缺乏了就会出现相应的症状，补充后相应的症状消失。1下表所列为玉米植株和人体内含量较多的元素的种类以及各类元素的含量(占细胞干重的质量分数%)，据此表可以得出的正确结论是( )元素 O C H N K Ca P Mg S玉米 44.43 43.75 6.24 1.46 0.92 0.23 0.20 0.18 0.17人 14.62 55.99 7.46 9.33 1.09 4.67 3.11 0.16 0.78A.组成不同生物体的化学元素的种类基本相同B同种元素在不同生物体内含量基本相同C组成不同生物体的化学元素的种类差异较大DC 是细胞中含量最多的元素，它是构成细胞的基本元素答案
5、 A解析 组成不同生物体的化学元素的种类基本相同，A 正确、C 错误；由表中数据可知，同种元素在不同生物体内含量相差较大，B 错误；O 是细胞鲜重中含量最多的元素，C 是细胞干重中含量最多的元素，D 错误。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( )ANa、K、O、S BB、Mo、Fe、CuCN、H、O、P、C DFe、Ca、Cu、C3问题导析 (1)大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。(2)微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu 等。答案 B一题多变 土壤缺硼(B)时，植物会表现出一定的病症，在有该病症的植株叶面上喷施
6、很少量的一定浓度的含硼溶液后，该病症消失，这说明硼是植物体必需的_(大量/微量)元素。答案 微量知识拓展 生物界与非生物界的统一性和差异性二、细胞中的无机化合物1细胞中的化合物(1)种类无机化合物：水和无机盐。有机化合物：糖类、脂质、蛋白质和核酸。(2)含量含量最多的化合物是水。含量仅次于水的化合物是蛋白质。有机化合物中含量最多的是蛋白质。42细胞中水的存在形式及其生理作用3细胞中的无机盐含量 较少存在形式主要以离子形式存在，如 Na 、K 、Ca 2 、Cl 、HCO ；少数以化合态存 3在，如 I 构成甲状腺激素等合成有机化合物的原料，如 Mg2 是叶绿素的必需成分、P 是合成核苷酸的原料
7、合成某些具有特殊生理功能的物质的原料，如 Fe2 是血红蛋白的重要成分生理作用维持细胞的酸碱平衡，如红细胞中的 K2HPO4/KH2PO4、HCO /H2CO3 3归纳总结 (1)水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系应用：收获的种子晒干降低自由水的含量，代谢减弱，有利于长期保存。干种子萌发前，需要吸收水分，增加自由水的含量，代谢逐渐增强。越冬作物减少灌溉，降低自由水含量，提高对低温的抗性。(2)无机盐参与构成的常见化合物N：蛋白质、叶绿素、核苷酸等；P：核苷酸、磷脂；Mg：叶绿素；S：甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素)；Fe：动物血红蛋白；I：甲状腺激素等。1自由水和结合
8、水对生物体都具有重要的作用，请分析：(1)刚刚收获的鲜种子一般要放在阳光下暴晒，种子变干，重量减轻，鲜种子失去的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？答案 失去的主要是自由水；种子仍保留活性。5(2)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？答案 失去的主要是结合水；种子丧失活性。2自由水和结合水的含量比例对生物的代谢和抗逆性有着重要的意义，请分析：(1)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？答案 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)
9、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？答案 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。3以下事实分别说明无机盐有什么生理功能？(1)有植物合成蛋白质需要含氮的无机盐；组成细胞膜、核酸和 ATP 需要含氮和磷的无机盐；碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿中的重要成分等。(2)有些无机盐离子是酶、激素或维生素的重要组成成分。(3)人体血液中 HPO /H2PO 和 H2CO3/HCO 等组成的重要酸碱缓冲体系调节并维持细胞的24 4 3酸碱平衡。答案 (1)有些无机盐是细胞和生物体内有机物的重要组成成分。(2)许多种无机盐离子是
10、合成某些具有特殊生理功能的物质的原料。(3)维持细胞的酸碱平衡。4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？答案 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下列有关水的叙述中错误的是( )参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 生物体内化学反应离不开水 水是细胞结构的组成成分之一 人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水 自由水与结合水的比例和新陈代谢的强弱关系不大 不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大A BC D答案 C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。4下列与无机盐的功能无关的是( )
11、A是细胞中的能源物质之一6B是某些重要复杂化合物的组成成分C能维持生物体的生命活动D能维持细胞的酸碱平衡答案 A解析 无机盐不是能源物质；无机盐是某些重要复杂化合物的组成成分；无机盐能维持生物体的生命活动；无机盐能维持细胞的酸碱平衡。一题多变将下列无机盐的功能和实例连线：答案 c a b71下列叙述，正确的打“” ，错误的打“” 。(1)生物界和非生物界在元素组成的种类上完全相同( )(2)Ca、Fe、Mn、Zn、B、Mo 等是组成细胞的微量元素( )(3)细胞中的一种元素的作用能被其他元素替代( )(4)沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水( )答案 (1) (2) (3) (4)2C、
12、H、N 这 3 种化学元素在组成人体的化学成分中，质量分数共占 73%左右(占细胞干重百分比)，而这 3 种元素在岩石圈中，质量分数还不到 1%。这个事实说明( )A生物界与非生物界具有统一性B生物界与非生物界具有差异性C元素在自然界中都可以找到D生物界具有特殊性答案 B解析 组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到，这个事实说明生物界与非生物界具有统一性，而题中所强调的是相对含量的不同，即差异性。3 “绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。 ”下列各图为植物在复苏过程中，细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图，其中表示正确的是( )答案 B解析 植物在复苏过程中新陈代谢增强，
13、自由水相对含量上升，结合水相对含量下降。4运动型饮料可为人体提供水和无机盐。下列有关生物体内水和无机盐的叙述中，错误的是( )A生物体内的生化反应必须在水中进行B自由水参与体内营养物质和代谢废物的运输C某些无机盐是组成磷脂、RNA 和纤维素的必需成分D无机盐在细胞内的含量很少，主要以离子形式存在，具有维持机体的渗透压、酸碱平衡8和正常生命活动的功能答案 C解析 生物体的生命活动离不开水，生化反应必须在水中进行；参与体内营养物质和代谢废物运输的是自由水；构成纤维素的元素是 C、H、O，不含有无机盐；无机盐在生物体内的含量虽少，但对维持机体的渗透压、酸碱平衡和正常生命活动有重要作用。5铁是合成人体
14、血红蛋白不可缺少的成分，人体缺铁可引起贫血症。食物中的铁一般是有机铁，人体只能吸收利用其中的 10%左右，铁锅中却含有容易被人体吸收利用的无机铁，用铁锅烧菜，对防治缺铁性贫血大有好处。钙在人体内的总量达 1300g，其中 99%存在于骨骼，一旦离子钙在血浆中的浓度明显下降，神经肌肉兴奋性会大大增加，出现手足抽搐症；相反，血钙过高会引起肌无力。请回答下列问题：(1)贫血症患者血液运输_的能力低。一般的贫血症患者除要补充铁以外，还应多吃一些含_丰富的食物。(2)人体中含钙最多的是_。A肌肉 B骨组织C上皮组织 D神经组织(3)人在长跑后，因流汗过多常出现抽搐现象，这是因为身体中_含量太低。AK B
15、Na CCa 2 DMg 2(4)由上述铁、钙在人体中的作用可以说明无机盐在生物体内有哪些重要作用？_。(5)用化学分析法测得某有机化合物的化学成分及含量如下表所示，则该物质最可能是_。元素 C O N H S Fe含量/% 92.393 3.518 2.754 1.214 0.006 0.006A.核酸 B脂肪C蛋白质 D糖类答案 (1)O 2 蛋白质 (2)B (3)C (4)有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分，有些无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用 (5)C9基础过关1(2018徐州二中高一上学期期末)虎是陆地上最强大的食肉动物之一，当其捕食动物后，从动物体中获得化合物和
16、元素，那么，东北虎和其所捕食动物体内的各种化学元素( )A种类和含量差异都很大B种类和含量都是大体相同的C种类差异很大，含量大体相同D种类大体相同，含量差异很大答案 D解析 生物界内部也存在统一性和差异性，即各种不同的生物所含的化学元素的种类基本相同，但是含量差异较大。2(2017平顶山高一上学期期末)下列属于构成细胞的大量元素的一组是( )ACa、C、O、Mn BH、O、K、MgCP、N、C、Mo DN、S、O、Fe答案 B解析 A 项中的 Mn 为微量元素；C 项中的 Mo 为微量元素；D 项中的 Fe 为微量元素。3(2017徐州高一上学期期中)下列关于细胞中的元素及化合物的叙述，正确的
17、是( )A所有细胞中水占鲜重百分比都一样BO 是构成细胞的大量元素之一，在人体细胞的干重中含量最多C水是占细胞鲜重百分比最大的化合物D构成细胞的任何一种化合物都能在无机自然界中找到答案 C解析 不同细胞中水占鲜重百分比不一样，A 错误；O 是构成细胞的大量元素之一，但在人体细胞的干重中含量最多的是 C 元素，B 错误；构成细胞的任何一种化学元素都能在无机自然界中找到，而不是化合物，D 错误。4幼小植物体内自由水/结合水的比值不断增大时，植物体内新陈代谢活跃，生长迅速；自由水/结合水的比值不断减少时，植物体内的新陈代谢减弱，生长缓慢。下面解释正确的是( )结合水是构成植物细胞结构的一部分 结合水
18、参与某些代谢反应 自由水是各种代谢活动的介质 自由水参与某些代谢反应A BC D答案 C10解析 自由水是良好的溶剂，营养物质和代谢废物在水中运输，自由水又参与一些代谢反应，因此自由水/结合水的比值增大时，代谢加快。5生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的 Na 而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内的 Na 参与( )A调节渗透压 B组成体内化合物C维持正常 pH D提供能量答案 A解析 液泡内的各种矿质离子等能够参与调节细胞液的渗透压，盐生植物液泡中贮存大量的Na ，增大了细胞液的渗透压，使细胞吸水能力增强。6关于生物体内水和无机盐的叙述，不正确的是( )A体内参与运输
19、营养物质和代谢废物的水是自由水B自由水与结合水的比值越大，代谢越弱C生物体内无机盐浓度的大小会影响细胞的吸水或失水D自由水与结合水的比例随生物个体代谢的强弱而变化答案 B解析 水在生物体内的流动，可以把营养物质运输到各个细胞，同时也把代谢废物运输到排泄器官或直接排出体外；生物体内无机盐浓度的变化，改变细胞内外的浓度差，从而影响细胞吸水或失水；自由水与结合水的比例越大，细胞代谢越强，反之越弱。能力提升7为了确定某元素是否为植物的必需元素，应采取的方法是( )A检测正常叶片中该元素的含量B分析根系对该元素的吸收过程C分析环境条件对该元素吸收的影响D观察含全部营养元素的培养液中，去掉该元素前后植株的
20、生长发育状况答案 D解析 判断某元素是否为必需元素，通常用溶液培养法。在人工配制的完全培养液中，除去某种元素，然后观察植物的生长发育情况：如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育又恢复正常(症状消失)，说明该元素是植物所必需的元素。118如图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化，据图分析下列叙述不正确的是( )A随着种子的成熟，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态B种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减少C种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少D种子成熟期间这两种物质的变化
21、与种子萌发时相反答案 C解析 由题图可知，在小麦种子成熟过程中，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态；种子成熟过程中，自由水大量减少，从而增强种子的抗性，这是种子水分减少的主要原因。9碳酸酐酶含有一条卷曲的多肽链和一个锌离子。该酶能催化 H2CO3 CO 2H 2O，可使人免于 CO2中毒。以上现象说明锌离子不参与( )A调节细胞外液渗透压 B组成体内化合物C维持 pH 稳定 D维持正常生命活动答案 A解析 碳酸酐酶中含有锌离子，说明锌离子能组成化合物；该酶催化的结果是导致 H2CO3分解，使人免于 CO2中毒，表明锌离子能维持 pH 稳定和维持正常生命活动。10某植物培养液中含有甲、乙、
22、丙 3 种离子，它们对植物的生长都有影响。下表列出的 5种培养液中，甲、乙、丙 3 种离子的浓度(单位：mmol/L)不同。为了研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响，进行实验时可以选用的两种培养液是( )培养液编号 甲离子 20 30 50 30 40乙离子 55 45 60 45 55丙离子 10 15 20 25 25A.BCD答案 C解析 根据单一变量原则，研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响，要保持甲、乙离子的浓度相同。11如图是培育的长春冬小麦(品种“吉株”)在不同时期的含水量、自由水量、结合水量和呼吸速率随时间的变化情况。请据图回答下列问题：12(1)在 912 月间，随着气温的不
23、断下降，结合水的含量相对_，由于结合水与亲水性物质结合而不易结冰，所以结合水含量的相对增加有利于增强冬小麦的抗_性。(2)大约从 10 月 9 日开始，冬小麦的呼吸速率_，植物细胞消耗的糖分减少，有利于糖分积累，这样提高了_浓度，使冰点_。(3)在 912 月间，自由水与含水量的比值不断_，新陈代谢不断_。答案 (1)提高 寒 (2)逐渐减弱 细胞液 降低 (3)降低 减弱解析 在细胞中水的存在形式有两种：一是自由水，二是结合水；随着气温的不断下降，结合水的含量相对提高，这样可提高植物的抗寒性；由于糖分的消耗减少，可提高细胞液的浓度，降低细胞的冰点。12请回答下列有关无机盐的问题：(1)哺乳动
24、物和人体中缺 Ca2 会出现抽搐，缺 K 会感到麻木，这说明无机盐对_有重要作用。(2)做血涂片时，若用清水稀释血液，则过一段时间后血细胞会涨破，若用质量分数为 10%的 NaCl 溶液稀释血液，过一段时间后血细胞会皱缩，这说明无机盐对_有重要作用。(3)在正常人的血浆中，NaHCO 3的含量约为 H2CO3含量的 20 倍。当血浆中 NaHCO3的含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的 H2CO3含量减少时，则会形成碱中毒。这说明_。答案 (1)维持生物体正常的生命活动 (2)维持细胞的正常形态 (3)无机盐能够维持生物体内的酸碱平衡13设计一个实验证明镍盐是植物生活所必需的无机盐，根据提供的
25、实验材料用品，完成实验步骤，并得出相应的结论。(1)材料用品：完全培养液甲，缺镍的完全培养液乙，适当的固定材料，广口瓶若干，长势相似的玉米幼苗，含镍的无机盐。13(2)方法步骤：取两个洁净的广口瓶编号 A、B，并向 A 中加入一定量的完全培养液甲，向 B 中加入_。取_平均分为两组，将其中一组放入 A 瓶中，另一组放入 B 瓶中。将两广口瓶置于_的条件下培养一段时间，观察_。(3)实验结果及结论：A 瓶中_；B 瓶中_。说明_。(4)为进一步验证镍盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是_。答案 (2)等量的缺镍的完全培养液乙 长势相似的玉米幼苗 相同且适宜 玉米幼苗的生长状况 (3)玉米幼
26、苗生长正常 玉米幼苗不能正常生长 镍盐是植物生活所必需的无机盐 (4)向 B 瓶中添加镍盐，观察玉米幼苗能否恢复正常生长解析 根据实验目的，本实验的自变量是培养液中镍的有无，其他条件均应相同。溶液培养法可以用来判定某元素是否为必需元素，运用对照原则，将玉米幼苗随机分为两组，分别放在含镍和不含镍的完全培养液中培养，观察实验结果，对结果进行分析，得出结论。真题体验14(2014海南，5)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答案 D解析 植物体内的水
27、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的，D 错误。15(经典高考题)智能温室无土栽培作物，易于管理，优质高产。该项技术广泛应用于现代农业。请回答：(1)无土栽培所用营养液中的无机盐在植物体内的作用是_和_。(2)植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同，所以应视具体情况调整_14_。答案 (1)细胞的组成成分 调节植物的生命活动(2)营养液中无机盐的组成和比例(营养液的配方)解析 题中在无土栽培所用营养液中的无机盐的作用是：构成细胞的组成成分；调节植物的生命活动；植物因种类和生长发育阶段不同，对无机盐的需求也不同，所以应视具体情况调整无机盐的组成和比例。
