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- 2021-09-25 发布
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第四节:细胞中的元素和化合物(学案)
一、细胞中的元素
1.来源:生物体有选择地从无机自然界中吸收。
2.分类
项目
包含元素
判断依据
根据
含量
大量元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
生命活动必需,且占生物体总质量万分之一以上的元素
微量元素
Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等
生命活动必需,但需要量很少的元素
根据
功能
最基本元素
C
构成有机物的基本骨架
基本元素
C、O、H、N
在细胞鲜重与干重中,这四种元素的含量都是最多的
主要元素
C、H、O、N、P、S
共占细胞鲜重的97%以上
分类概念模型
3.存在:大多以化合物的形式存在。
备注:
(1)细胞鲜重中O含量最多,而干重中C含量最多:细胞鲜重指细胞的总质量(包括水),活细胞中水的含量较高,而水分子中O的含量远大于H,所以在细胞鲜重中O含量最多(即:活细胞内含量最多的元素是O);而细胞干重是指细胞去除自由水后的质量,故干重中C含量最多;
(2)人体活细胞中氧的含量最多,但氢原子的数量最多;
(3)主要元素占人体细胞鲜重比例是O>C>H>N>P>S,而占人体细胞干重比例是C>O>N>H>P>S;
(4)误以为生物体内大量元素重要,微量元素不重要:大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。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都起着非常重要的作用;如果缺乏会出现相应的缺素症状,如:Ca、P是组成牙齿、骨骼的成分,Mg是叶绿素的成分,血Ca过低会出现抽搐现象,过高会出现肌无力,Fe是血红蛋白的组成成分,缺Fe易患缺Fe性贫血。但生物体内含有的元素不一定是必须的,如Pb。
二、细胞中化合物的种类与含量
1.细胞中化合物的种类与含量
(1)细胞内含量最多的化合物:水。
(2)细胞内含量最多的无机化合物:水。
(3)占细胞鲜重最多的化合物:水。
(4)细胞内含量最多的有机化合物:蛋白质。
(5)占细胞干重最多的化合物:蛋白质。
备注:
(1)在组成细胞的化合物中,占鲜重百分比:水>蛋白质>脂质>糖类,占干重百分比:蛋白质>脂质>糖类。
(2)动物、植物干重相比,由于植物含糖类较多,动物含脂肪、蛋白质较多,故植物体中含氧元素较多,动物体中含氮、氢元素较多,另外动物含Ca、P元素也比植物多。
(3)推断化合物种类的方法:
①据特征元素推测化合物的种类
②据“元素组成+功能”推断有机物的种类
③据“有机物完全水解与初步水解产物不同”推断有机物的种类(如:以核酸为例)
(4)从化合物的元素组成分析代谢终产物:
①糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O,故其代谢终产物都有CO2和H2O;
②蛋白质中还有N,其代谢终产物中还含有尿素。
(5)从化合物的元素组成分析氧化分解释放能量的多少:
①脂肪的含氢量多于糖类,因此等质量的脂肪氧化分解时消耗氧气和释放能量都多于糖类。
三、生物界与非生物界的统一性和差异性
1.生物体内各种元素的来源和去向:
2.生物界与非生物界的统一性和差异性 (原因:组成生物体的元素是从自然界中有选择地吸收的。)
(1)统一性:组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到,没有一种是生物体所特有的。
(2)差异性:尽管组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到,但与无机环境中的相应元素的含量又有一定的差别。
3.生物界的统一性和差异性
(1)统一性:不同种生物的元素种类大体相同。
(2)差异性:不同种生物的元素含量相差很大。
高考命题趋向
命题点一 分析细胞中元素含量、种类及作用
1.我们如何找到回家的路?荣获2014年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作用。下列叙述中正确的是( )
A.“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是C
B.“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是O
C.上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H
D.P和S分别是“位置细胞”中的大量元素和微量元素
2.下列有关组成生物体的化学元素的说法中,不正确的是( )
A.组成细胞的元素同样存在于自然环境中
B.C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg都是大量元素,C在各种有机物中都存在
C.在细菌的化学组分中,P元素仅存在于DNA和RNA分子中
D.微量元素虽然含量少,但它们既参与细胞结构组成,也参与细胞的代谢调节
3.下列有关组成生物体细胞的化学元素的叙述中,正确的是( )
A.农作物种植中主要施加氮肥、磷肥、钾肥,因此植物生长发育中可以不需要B等微量元素
B.H1N1和桃树共有的元素是C、H、O、N、P
C.人体细胞中含量最多的元素是C
D.常吸入汽车尾气,可能在体内积累Pb等元素,因此Pb是人体需要的
4.下列有关组成生物体化学元素的叙述,正确的是( )
A.微量元素在生物体内含量很少,所以人体不存在微量元素缺乏症
B.人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大
C.组成生物体的化学元素在无机自然界中都能找到
D.不同生物体内各种化学元素的含量基本相同
命题点二 依据元素推断化合物的种类和功能
5.下图是构成细胞的某些化合物的元素组成情况。则对①、②、③所表示的物质及其所能表现的生理功能推测错误的是( )
A.①可能是叶绿素,能吸收光能进行光合作用
B.②可能是血红蛋白,有运输氧的作用
C.③可能是磷脂,是细胞膜的主要成分
D.①、②、③必为同一类物质
6.如图表示不同化学元素所组成的化合物,以下说法错误的是( )
A.若①为某种大分子的组成单位,则①最可能是氨基酸
B.若②是细胞中重要的储能物质,则②是脂肪
C.若③为能储存遗传信息的大分子物质,则③一定是DNA
D.若④主要是在动物肝脏和肌肉中合成的储能物质,则④是糖原
命题点三 利用表、图分析细胞中的元素与化合物
7.观察右图,下列叙述错误的是( )
A.若该图表示的是细胞中各化学元素的含量,则A应该为碳元素
B.如果该图为组成细胞的化合物,则A中含有的元素为H、O
C.如果该图是已经完全脱水后的细胞的化合物组成情况,则A是蛋白质
D.如果该图表示的是细胞周期,则A时期发生染色体的复制
8.下表是两种生物干重中有关元素的质量分数(%)。根据下表,有人得出下面结论,其中正确的是( )
元素
C
H
O
N
P
S
生物甲
43.57
6.24
44.43
1.46
0.20
0.17
生物乙
55.99
7.46
14.62
9.33
3.11
0.78
A.如果它们分别是动物和植物,则甲是动物,乙是植物 (植物含糖类(O)较多,动物含脂肪(C、H)和蛋白质(N、S)较多)
B.等质量的组织中,甲所含的热量少于乙
C.两者体细胞中,乙的染色体(质)比甲多
D.两者的含水量比较,可推测甲比乙多