高三生物一轮复习 细胞中的元素和化合物导学案 新人教版.docx

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高三生物一轮复习细胞中的元素和化合物导学案新人教版

一组成细胞的化学元素

1.元素归属

2.元素分布

元素

Fe（Mo）

I

Mg

N、P

Zn

组成功能性化合物（主要列举）

血红蛋白、

（固氮酶）

甲状腺素

叶绿素

ATP、NADPH、生物膜、核酸

胰岛素

3.影响生理

元素

B

Zn

P

K

促进生理

作用促进花粉萌

发促进细胞分裂及大脑发育

促进生殖生长

促进营养生长、促进有机物在植物体内转移

生长促进营养生长、促进有机物在植物体内转移

4.理解“C是构成细胞的基本元素”碳元素之所以成为基本元素，不是因为干重条件下它是细胞中含量最多的元素，而是因为碳原子本身的化学性质（能与其他元素形成四根共价键，成键能力很强）使它能够通过化学键连接成碳链或碳环，从而形成各种生物大分子，而生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用。

地球上的生命可以说是在碳元素的基础上建立起来的。

【易错易混点】组成细胞的部分化学元素生理功能举例：

S是甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分，因此也是蛋白质的组成成分，常用作同位素标记技术的标记元素，如在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，对T2噬菌体的蛋白质外壳的跟踪就是标记的S元素。

Ca在细胞原生质中一般以磷酸盐和碳酸盐的形式存在，对保持原生质胶体的稳定性和调节膜的通透性是不可缺少的。

动物血浆和组织液中的钙离子，对血液的凝固和肌肉的收缩有调节作用，血浆中钙离子过多，会出现肌无力现象，钙离子过少动物会出现抽搐现象。

Mg是叶绿素的组成成分，是一切绿色植物光合作用不可缺少的。

Fe是细胞色素（线粒体内一种与有氧呼吸有关的蛋白质）、血红蛋白和许多含铁酶类的成分，与氧气的运输以及许多物质代谢有关。

植物缺铁，叶绿素形成受阻，会引起黄化病。

对于各种元素，不能用含量的多少来衡量其重要或不重要，微量元素B（硼）能促进花粉的萌发和花粉管的伸长。

Fe2+是血红蛋白的成分。

Zn2+有助于人体细胞的分裂，促进生长发育、大脑发育和性成熟。

碘是合成甲状腺激素的元素。

【典题演示1】（原创）生物大分子在生物体生命活动中具有重要的作用。

碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连接成链状或环状，从而形成生物大分子。

以上事实可以说明（）

①碳元素参与生物体内所有化合物的组成②地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的③碳元素是各种大分子化合物中含量最多的元素④碳元素是组成生物体内有机化合物的最基本元素

A.②③④B.③④C.②④D.①③④

【变式训练1】组成生物体的化学元素在生物体中起重要作用。

下列几种元素与光合作用的关系叙述中，正确的是（）

A.C是组成碳水化合物的基本元素，在光合作用中C元素从CO2经C3、C5形成糖类

B.N是叶绿素的组成成分，没有N植物就不能进行光合作用

C.O是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物中O来自于H2O

D.P是构成ATP的必需元素，参与光反应和暗反应过程中ATP的合成

生物界与非生物界的统一性和差异性

1.统一性从化学元素的种类来分析的：

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，说明了生物界和非生物界具有统一性的一面，这也为生命起源于非生命物质的化学进化学说奠定了理论基础。

2.差异性从组成生物体的各种化学元素的含量上分析，与自然界中的相应元素的含量又有一定的差别，这说明生物界和非生物界又具有差异性，即生命物质的特殊性。

这种差异性是由于生物体有选择地从无机自然界吸收各种物质组成自身结构所造成的。

【典题演示2】以下事实中可以作为生物界统一性的依据的是（）

①组成生物体的各种元素在无机界中广泛存在②不同生物体的生物大分子——核酸、蛋白质分子相同③生物体的生命活动都由ATP直接供能④遗传密码在生物界是通用的⑤核酸、蛋白质、糖类等大分子物质各自的基本结构单位在不同生物体内都相同

A.④⑤B.①②③C.③④⑤D.②③④

【方法指导】组成生物体的化学元素都是生物体从其生活环境中吸收而来，所以组成生物体的化学元素在自然界能够找到，但不能说组成自然界的化学元素在生物体中都能找到，因为生物体对元素的吸收是选择性吸收。

正因为生物体对自然界的元素是选择性吸收，所以组成生物体的化学元素在生物体中的含量与自然界中的含量差异很大。

【变式训练2】C、H、N3种元素在人体内质量分数占37％左右，而在组成岩石圈的化学成分中还不到1％，这一事实说明了（）

A.生物界与非生物界有相似性

B.生物界与非生物界存在差异性

C.生物界与非生物界具有统一性

D.生物界与非生物界的元素组成是不同的

二细胞中的水

1.生物含水量的关系

（1）不同种类的生物含水量不同，这与其生活环境有关。

（2）同一种生物的不同组织、器官含水量不同，这与其代谢强度有关。

（3）生物体在不同的生长发育期，含水量也不同。

幼儿含水量多于成年人，在衰老的细胞中水分减少，细胞萎缩；植物幼嫩部分比老熟部分含水量多。

2.分类及其作用

把营养物质运送到各个细胞，把代谢产生的废物

排出体外

3.自由水和结合水的关系

（1）自由水和结合水可以相互转化。

（2）自由水与结合水的比值反映细胞的生理状态。

比值越大，代谢越旺盛，抗逆性越差；比值越小，代谢越缓慢，抗逆性越强。

【典题演示3】下列有关水的叙述中正确的是（）

A.呼吸作用过程的第三阶段既有水的生成又有水的分解

B.白天用H182O浇花草，在花草周围空气的水、O2、CO2中会出现18O

C.苹果树不宜在热带地区栽种的主要限制因素是水

D.细胞内结合水与自由水的比例越大，代谢越旺盛

【方法指导】水与生物代谢的关系

（1）含水量与代谢强度、生物抗性的关系；自由水与结合水比值的大小决定细胞或生物体的代谢强度，比值越大表明细胞或生物体中自由水含量越多，代谢越强，反之代谢越弱；但是生物的抗逆性与此相反，即二者比值越大抗性越弱，比值越小抗性越强。

（2）细胞中产生水的结构及代谢过程

①在叶绿体基质中通过暗反应合成有机物的过程中产生水。

②在线粒体中通过有氧呼吸的第三阶段产生水。

③在核糖体上通过氨基酸的脱水缩合作用产生水。

④植物高尔基体上在合成纤维素的过程中产生水。

⑤动物肝脏和肌肉中合成糖原时产生水。

⑥ADP生成ATP时产生水。

（3）利用水的代谢过程：

大分子有机物如蛋白质的消化（水解）、糖原分解、ATP水解、有氧呼吸的第二阶段、光合作用的光反应等。

【变式训练3】（2010·赣榆一模）水在生物体内是一种良好的溶剂，是各种化学反应的介质。

下列有关水的说法哪一项是不正确的（）

A.水是细胞中含量最多的化合物

B.当人体缺水时，血浆渗透压会降低，从而产生渴觉

C.核糖体中进行的化学反应有水生成

D.休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值会下降

无机盐的作用

1.是细胞的结构成分：

有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分，如Mg2+是叶绿素分子必需的成分；Fe2+是血红蛋白的主要成分；碳酸钙是动物和人体的骨、牙齿中的重要成分；PO3－4是生物膜的主要成分——磷脂的组成成分，也是ATP、NADPH的主要组成成分。

2.参与并维持生物体的代谢活动如哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2+，如果某个动物血液中钙盐的含量过低就会出现抽搐。

3.维持生物体内的平衡体内平衡是细胞能有稳定的结构和功能、生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。

有关体内平衡的内容很复杂，情况多变。

其中三个主要方面与无机盐含量的稳定有密切关系：

（1）渗透压的平衡：

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决定作用。

（2）酸碱平衡（即pH平衡）：

pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质体组成物质的所有特性以及在细胞内发生的一切反应：

如人血浆中的HCO-3、HPO2-4等。

（3）离子平衡：

动物细胞内外Na+/K+的比例是相对稳定的。

细胞膜外Na+高、K+低，细胞膜内K+高、Na+低。

K+、Na+这两种离子在细胞膜内外分布的浓度差，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。

【典题演示4】（改编）人的红细胞必须生活在0.9%的NaCl或5%的葡萄糖溶液中，若将红细胞置于浓盐水中，红细胞则会失水皱缩，从而失去输送氧气的功能。

这一事实说明（）

A.无机盐对维持生物体的细胞代谢有重要作用

B.无机盐对维持细胞的渗透压有重要作用

C.无机盐离子容易进出细胞

D.水分子容易进出细胞

【方法指导】生物信息题的解题策略

（1）做图表题时应注意的问题

①识图：

学生对教材中出现的图形、表格要认真分析,并找出与书本知识及有关数据之间的关系。

如细胞的亚显微结构图（或变形图）与细胞质中各细胞器功能的关系；细胞分裂各时期的图形与同源染色体、染色单体、基因等的数量关系。

②译图：

要能比较熟练地把图像信息转化为文字或数据信息，或把数据、文字信息转化为图像信息，从而得出正确结论。

③注意挖掘图表中的隐含条件。

这些隐含条件往往是学生容易忽视的内容，有些错误信息的获得，就是因为不能做到这一点，造成了解题的失误。

只有捕捉到信息，才能处理信息，从而运用正确的信息解决实际问题。

（2）坐标曲线图是一类比较特殊的图形信息题，其中或明或暗地包含着一些信息，不经过一番研究分析就不能全面地解决所求解的问题，解题方法如下：

①首先仔细阅读题干，然后注意观察坐标曲线，了解纵轴和横轴的含义，进而明确两个或多个变量的变化，掌握两个或多个变量变化快慢所对应的生物学意义。

②观察曲线变化，掌握两个或多个变量变化快慢所对应的生物学意义。

③找曲线的起点、转折点、顶点、终点、交叉点，理解特殊点或段的含义。

④观察不同曲线的变化，理解曲线之间的内在联系。

【变式训练4】下图示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是（）

A.蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N

B.水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C

C.蛋白质、糖类、脂质、水；O、C、N、H

D.水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1.实验梳理

（1）实验原理：

颜色反应还原性糖（葡萄糖、果糖、麦芽糖）与斐林试剂发生反应，在沸水浴中生成砖红色沉淀；脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色、淀粉遇碘变蓝色、蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。

（2）实验材料

①检测可溶性还原糖可选择含糖量高、颜色为白色或近白色的植物组织，如苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜等。

②检测脂肪可选择富含脂肪的植物种子，如花生种子。

如果是新鲜花生种子，可不需浸泡，浸泡效果反而不好；如果是干种子，需浸泡3～4h最适宜切片（浸泡时间短，不容易切片；浸泡时间过长，组织太软，切下的薄片不易成形）。

③检测蛋白质可用浸泡后的大豆种子或鸡卵蛋白。

（3）试剂的用法

①斐林试剂：

NaOH（0.1g·mL-1、CuSO4（0.05g·mL-1）1∶1混匀（现用现配，同时用）注入后水浴加热。

②双缩脲试剂：

NaOH（0.1g·mL-1）、CuSO4（0.01g·mL-1）分别滴入（使用不同时），注入后振荡、不加热。

③苏丹Ⅳ染液：

染色时间不宜过长，否则染液溶于酒精。

（4）实验操作步骤：

（5）实验中应注意的问题在鉴定还原性糖的实验中，对试管中的溶液进行加热时，试管底部不要触及烧杯底部，另外，试管口不要朝向实验者，以免沸腾的溶液冲出试管，造成烫伤。

或者在提取液与斐林试剂混合后，可用酒精灯直接加热，可缩短实验时间和增加安全性。

在鉴定脂肪的实验中：

①装片制作方法如按教材所述，切片不薄，影响实验效果，可改为左手拇指与食指垂直捏压下端，右手拿刀片横向切割，切片可很薄。

②用苏丹Ⅲ染液染色时间不宜过长。

做鉴定还原糖和蛋白质的实验时，在鉴定之前，可以留出一部分样液，以便与鉴定后样液的颜色变化作对比，这样可以增强说服力。

（6）斐林试剂与双缩脲试剂的区别斐林试剂与双缩脲试剂都是由甲液（0.1g·mL-1的NaOH）和乙液（CuSO4）组成，但在参与检测反应时，是以不同的反应物出现的。

斐林试剂以Cu（OH）2形式参与反应，还原糖中含有

（醛基），在碱性溶液中加热1～2min，会被Cu（OH）2氧化成

。

而Cu（OH）2则被还原成Cu2O，呈现砖红色沉淀。

实验过程中，必须是先将1mL斐林试剂滴入2mL的组织样液中，让其反应生成Cu（OH）2后，才能加入还原糖组织样液中。

双缩脲试剂以Cu2+形式参与反应，具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应，生成紫色络合物。

实验过程中，必须是先加入1mL的甲液振荡后，造成碱性环境，再滴入4～5滴乙液，振荡混合均匀。

如果将甲液和乙液混合后加入，则混合液中不含有Cu2+，不会发生显色反应。

【易错易混点】斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1g·mL-1的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05g·mL-1的CuSO4溶液。

双缩脲试剂的A液是质量浓度为0.1g·mL-1的NaOH溶液，B液是质量浓度为0.01g·mL-1的CuSO4溶液。

两类试剂的各自浓度、鉴定的物质、使用方法最终的颜色变化均不相同。

【典题演示5】下列有关实验及显色结果的叙述，正确的是（）

A.常温条件下，蛋白质与双缩脲试剂发生作用呈现紫色

B.常温条件下，核糖核酸与甲基绿作用呈现绿色

C.沸水浴条件下，脱氧核苷酸与二苯胺发生作用呈现蓝色

D.水浴加热条件下，蔗糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀

【变式训练5】对下表中所列待测物质的检测，对所选用的试剂及预期结果的描述，正确的是（）

待测物质

检测试剂

预期显色结果

①

DNA

甲基绿

红色

②

脂肪

苏丹Ⅲ染液

橘黄色

③

淀粉

斐林试剂

蓝色

④

蛋白质双缩脲试剂

双缩脲试剂

紫色

待测物质检测试剂预期显色结果①DNA甲基绿红色②脂肪苏丹Ⅲ染液橘黄色③淀粉斐林试剂蓝色④蛋白质双缩脲试剂紫色

A.有一组不正确

B.有二组不正确

C.有三组不正确

D.有四组不正确

【变式训练6】（2010·盐城一调）斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1g·mL-1的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05g·mL-1的CuSO4溶液。

双缩脲试剂的A液是质量浓度为0.1g·mL-1的NaOH溶液，B液是质量浓度为0.01g·mL-1的CuSO4溶液。

某同学在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验中产生了一些疑问，他利用课外时间进行了探究，下表是他的探究实验的部分操作。

试管

第1次加入物

第2次加入物

第3次加入物

1号

1mL0.1g·mL-1NaOH溶液

1mL0.05g·mL-1CuSO4溶液

2mL苹果汁

2号

1mL0.1g·mL-1NaOH溶液

2mL苹果汁

1mL0.05g·mL-1CuSO4溶液

3号

2mL苹果汁

1mL0.1g·mL-1NaOH溶液

1mL0.05g·mL-1CuSO4溶液

4号

1mL0.05g·mL-1CuSO4溶液

2mL苹果汁

1mL0.1g·mL-1NaOH溶液

5号

2mL苹果汁

1mL0.1g·mL-1NaOH溶液

4滴0.01g·mL-1CuSO4溶液

请分析回答下列问题：

（1）该同学试图通过上述实验探究的问题有：

①；②。

（2）上述试管中，作为对照组的是。

（3）要使上述试管中的溶液发生显色反应，还必须做处理。

（4）要提高该实验结果的可信度，还应该。

【教师总结】

1.斐林试剂与双缩脲试剂的比较与总结

比较项目

斐林试剂

双缩脲试剂

不同点

使用方法

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液再加B液

呈色反应条件

需水浴加热

不需加热即可反应

反应原理

还原糖中的醛基被Cu（OH）2氧化，Cu（OH）2被还原为Cu2O

具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物

颜色

砖红色

紫色

浓度

乙液CuSO4浓度为0.05g·mL-1

B液CuSO4浓度为0.01g·mL-1

相同点

都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH浓度都是0.1g·mL-1

为0.01g·mL-1相同点都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH浓度都是0.1g·mL-1

2.检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质注意事项

（1）还原糖鉴定实验材料要求①浅色：

不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料。

②还原糖含量高：

不能用马铃薯（含淀粉）、甘蔗、甜菜（含蔗糖）。

（2）唯一需要加热——还原糖鉴定，且必须水浴

加热，不能用酒精灯直接加热。

若不加热则无砖红色沉淀出现。

（3）唯一需要显微镜——脂肪鉴定。

（4）记准混合加入——斐林试剂；分别加入——双缩脲试剂（先加A液，后加B液，且B液不能过量）。

两者成分相同，但CuSO4的浓度不同，所以不能混用。

（5）非还原糖（如蔗糖）+斐林试剂水浴加热现象不是无色而是浅蓝色［Cu（OH）2的颜色］。

学习感悟