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必修一 第二章 細胞中的元素和化合物
教材基礎知識填空：
組成細胞的化學元素在無機自然界中都可以找到，沒有一種化學元素為細胞所特有。
細胞中常見的化學元素中，含量較多的有　　　　　　　　　　　　　　等元素，稱為_________；有些元素含量很少，如________________________等，稱為_________。
細胞中含量最多的化合物是______，含量最多的有機化合物是_________。
水的作用：
⑴細胞的_________。
⑵細胞內良好的______。
⑶參與細胞內的許多______________反應。
⑷提供_______環境。
⑸運輸______________和______________。
水在細胞中以兩種形式存在。絕大部分的水呈_________，可以自由流動中，叫作　　　　；一部分水與細胞內的其他物質相結合，叫　　　　。
細胞內結合水的存在形式主要是水與________________等物質結合，成為生物體的構成成分。在正常情況下，細胞內自由水所占的比例越大，細胞的代謝就越________；而結合水越多，細胞抵抗________________等不良環境的能力就越強。
細胞中大多數無機鹽以　　　　的形式存在。
無機鹽的作用：
⑴組成________________的重要組分，也是細胞必不可少的許多________的成分。
⑵對于生命活動也是必不可少。例如，____缺乏會引起____________的興奮性降低；如果____的含量太____，動物會出現抽搐等癥狀。
⑶維持細胞的____________也非常重要。
二、判斷訓練
碳元素是最基本元素，因為占細胞鮮重的百分比較多。（ ）
細胞中的化合物的含量和比例是恒定不變的(　　)
活細胞內含量最多的元素是O而不是C。(　　)
構成細胞的任何一種化合物都能在無機自然界中找到。(　　)
細胞中的無機鹽大多數以化合物形式存在，如CaCO3構成骨骼、牙齒。(　　)
蛋白質是活細胞中含量最多的化合物。(　　)
沙漠植物細胞中含量最多的化合物是水。(　　)
自由水可作為細胞內化學反應的反應物。(　　)
結合水是細胞和生物體的組成成分。(　　)
細胞中一種元素的作用能被其他元素替代 (　　)
細胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要 (　　)
不同的生物體內，組成生物體的化學元素種類大體相同，各種化學元素的含量相差很大。(　　)
在人體活細胞中氫原子的數目最多。(　　)
植物缺少B元素造成“花而不實”體現了無機鹽能影響生物體的生命活動。(　　)
Mg2＋對于植物的光合作用至關重要。(　　)
Fe2＋是人體內結合與運輸O2不可缺少的。(　　)
馬鈴薯塊莖搗碎后的提取液可檢測出蛋白質。(　　)
貯藏中的種子不含水分，以保持休眠狀態。(　　)
植物越冬時，細胞內自由水與結合水的比例降低。(　　)
練習1．細胞的組成元素
1、如圖1是細胞中化合物含量的扇形圖，圖2是有活性的細胞中元素含量的柱形圖，下列說法不正確的是(　　)
A．若圖1表示細胞鮮重，則A、B化合物依次是H2O、蛋白質
B．若圖2表示組成人體細胞的元素含量，則a、b、c依次是O、C、H
C．地殼與活細胞中含量最多的元素都是a，因此說明生物界與非生物界具有統一性
D．若圖1表示細胞完全脫水后化合物含量，則A化合物具有多樣性，其必含的元素為C、H、O、N
2、一種植物和一種哺乳動物體內細胞的某些化學元素含量(占細胞干重的百分比/%)如下表所示，下列有關敘述正確的是(　　)
元素 C H O N P Ca S
植物 43.57 6.24 44.43 1.46 0.20 0.23 0.17
動物 55.99 7.46 14.62 9.33 3.11 4.67 0.78
A.C的含量說明有機物是干物質的主要成分
B．這兩種生物體內所含的化學元素的種類差異很大
C．N、S含量高說明動物組織含蛋白質較多，若該動物血鈣高則會發生肌肉抽搐
D．經測定該植物中某有機物含C、H、O、N、S，該化合物一定不能與雙縮脲試劑發生紫色反應
3、無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．蔬菜中的草酸不利于機體對食物中鈣的吸收
B．缺鐵會導致哺乳動物血液運輸O2的能力下降
C．和ATP一樣，KH2PO4也能為生物體提供能量
D．植物秸稈燃燒產生的灰燼中含有豐富的無機鹽
講解1：
1、生物界與非生物界元素間的關系
(1)組成生物體的化學元素在無機自然界中都可以找到——__________。
(2)組成生物體的化學元素在生物體內與無機自然界中的含量相差很大——____________。
2、元素的作用舉例
Ca2+ 軟骨病；血液中Ca2+含量低會引起抽搐，過高則會引起肌無力。
Fe2+ 缺鐵性貧血，使O2的運輸受阻而缺氧。血紅蛋白中的Fe是二價鐵，非三價鐵。
Mg 葉綠素的組成元素。影響光合作用。
B 促進花粉的萌發和花粉管的伸長，缺乏植物會出現花而不實。
I 甲狀腺激素的成分，缺乏幼兒會患呆小癥，成人會患地方性甲狀腺腫（大脖子病）。
K 血鉀含量過低時，心率提高；過高時，心率降低。促進植物體內淀粉的運輸。神經興奮的傳導（Na+ ，K+）。
Zn 影響DNA聚合酶的活性，影響生物體的發育
N 蛋白質，ATP，DNA等的組成元素。促進植物莖葉的生長。
P 蛋白質，ATP，DNA等的組成元素。促進植物果實、種子的形成。
練習2．水和無機鹽
1、細胞中的無機鹽的作用與實例(連線)
2、分析下列事實，回答有關問題。
事實一　在正常人的血漿中，NaHCO3的含量約為H2CO3含量的20倍。當血漿中的NaHCO3含量減少時，會形成酸中毒；當血漿中的H2CO3含量減少時，則形成堿中毒。
事實二　在初生蝌蚪或幼小植物體內，當自由水的比例減小時，機體代謝強度降低；當自由水的比例增大時，機體代謝強度升高。
事實三　Mg2＋是葉綠素分子必需的成分；Fe2＋是血紅蛋白的重要成分；碳酸鈣和磷酸鈣是動物和人體的骨骼和牙齒的主要成分。
事實四　人體某些組織的含水量近似，但形態卻不同。例如，心肌含水量約為79%而呈堅韌的狀態，血液含水約82%，卻呈川流不息的液態。
(1)事實一表明_________________________________________________________________。
(2)你對事實二中現象的全面解釋是_______________________________________________。
(3)事實三表明_________________________________________________________________。
(4)你對事實四中差異的正確解釋是_______________________________________________。
3、冬季隨著氣溫降低，很多植物會發生一系列適應低溫的生理生化變化，如含水量下降，細胞呼吸減弱，種子進入休眠狀態為來年春天的萌發做準備。下列說法錯誤的是(　　)
A．含水量下降是細胞呼吸減弱的主要原因
B．細胞呼吸減弱能夠減少有機物的消耗，提高了植物的抗寒能力
C．氣溫下降時自由水與結合水含量的比值變小
D．種子萌發時脫落酸含量下降，赤霉素和細胞分裂素含量上升
4、結合下列曲線，分析有關無機物在生物體內含量的說法，錯誤的是(　　)
A．曲線①可表示人一生中體內自由水與結合水的比值隨年齡變化的曲線
B．曲線②可表示細胞呼吸速率隨自由水與結合水比值的變化
C．曲線③可以表示一粒新鮮的玉米種子在烘箱中被烘干的過程中，其內無機鹽的相對含量變化
D．曲線①可以表示人從幼年到成年體內含水量的變化
5、如圖是大豆種子萌發有幼苗過程中干重與鮮重變化曲線圖，下列有關敘述不正確的是（　　）
A. ①曲線代表鮮重，②曲線代表干重
B. ab段上升的主要原因是種子萌發吸收了大量的水
C. MO時間段內大豆不進行或幾乎不進行光合作用
D. 植物從O點開始吸收大量的水，因此cd段迅速上升
6、設計實驗探究X是否屬于植物生長所必需的無機鹽，某同學的構思大致如下：
本實驗中采用甲組、乙組之間的空白對照，以及乙組中實驗前(無X)與實驗后(有X)之間的自身對照。兩次對照中屬于實驗組的依次是(　　)
A．甲組、乙組實驗前　　　B．甲組、乙組實驗后
C．乙組、乙組實驗前 D．乙組、乙組實驗后
講解2：水和無機鹽
1、無機鹽
細胞中的水：
⑴基礎知識
⑵關鍵點提示：
①影響生物含水量的因素：
a生物種類；b生長發育時期，幼兒期＞成年期，幼嫩部分＞老熟部分；c組織、器官類型。
②水與代謝的關系：自由水比例增加時，生物體代謝增強；結合水比例增加時，代謝減弱，抗逆性增強。
③種子曬干時失去的水主要為自由水，干種子烘干時失去的水主要為結合水。
3.生物體內無機鹽生理功能的實驗驗證
①對照組
植物＋完全培養液→正常生長。
②實驗組
分析：
a．實驗中應保證實驗材料的統一性，即材料的種類、生長狀況等相統一。
b．實驗組加入X鹽的目的是二次對照，使實驗組前后對照，以增強說服力。
練習3．實驗：檢測生物組織中的還原糖、脂肪、蛋白質
1、以下是“生物組織中還原糖、蛋白質的鑒定”實驗的材料和部分操作,請指出并改正其中的錯誤。
實驗材料:選取蘋果、新鮮牛奶。
鑒定實驗:鑒定還原糖時加入剛配制的斐林試劑,立即觀察顏色變化;鑒定蛋白質時取牛奶樣液加入雙縮脲試劑A后,立即加入雙縮脲試劑B,觀察是否出現紫色。
改正:①　 ; ② 　 。
2、現有無標簽的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶(化學本質是蛋白質,可以催化淀粉分解為還原糖)溶液各一瓶,請用雙縮脲試劑、斐林試劑和淀粉溶液將它們鑒定出來。
(1)先用一種試劑將上述4種溶液區分為兩組,這種試劑是　　　　,其中發生顯色反應的一組是　　　　和　　　　溶液,不發生顯色反應的一組是　　　　和　　　　溶液。
(2)再用　　　　試劑區分不發生顯色反應的一組溶液,出現　　　　的是　　　　,另一種是　　　　。
(3)區分第(1)題中發生顯色反應一組溶液的方法及鑒定結果是
。
3、為探究玉米籽粒發芽過程中一些有機物含量的變化，研究小組利用下列供選材料用具進行了實驗。材料用具：玉米籽粒；斐林試劑，雙縮脲試劑，碘液，緩沖液，淀粉，淀粉酶等；研缽，水浴鍋，天平，試管，滴管，量筒，容量瓶，顯微鏡，玻片，酒精燈等。請回答下列問題：
(1)為了檢測玉米籽粒發芽過程中蛋白質(肽類)含量變化，在不同發芽階段玉米提取液中，分別加入________試劑，比較顏色變化。該實驗需要選用的器具有________(填序號)。
①試管　②滴管　③量筒　④酒精燈　⑤顯微鏡
(2)為了檢測玉米籽粒發芽過程中淀粉含量變化，將不同發芽階段的玉米籽粒縱切，滴加________，進行觀察。結果顯示，胚乳呈藍色塊狀，且隨著發芽時間的延長，藍色塊狀物變小。由此可得出的結論是_________________________________________。
(3)為了驗證上述藍色塊狀物變小是淀粉酶作用的結果，設計了如下實驗：在1～4號試管中分別加入相應的提取液和溶液(如下圖所示)，40 ℃溫育30 min后，分別加入斐林試劑并60 ℃水浴加熱，觀察試管內顏色變化。
請繼續以下分析：
①設置試管1作為對照，其主要目的是_____________________________________________。
②試管2中應加入的X是________的提取液。
③預測試管3中的顏色變化是____________________________________________________。
若試管4未出現預期結果(其他試管中結果符合預期)，則最可能的原因是________________________________________________________________________。
4、大多數植物種子的貯藏物質以脂肪（油）為主，并儲存在細胞的油體中。種子萌發時，脂肪水解生成脂肪酸和甘油，然后脂肪酸和甘油分別在多種酶的催化下形成葡萄糖，最后轉變成蔗糖，并轉運至胚軸供給胚生長和發育，如圖所示。請回答下列問題：
（1）油料種子細胞中含量最多的化合物是_______，其中______是細胞結構的重要組成成分。
（2）大多數植物種子以貯藏脂肪為主，相同質量的脂肪徹底氧化分解釋放出的能量比糖類多，其呼吸熵（放出的CO2量/吸收的O2量）____（>，< ，=）1。
（3）為了觀察植物種子中的脂肪，常用蘇丹Ⅲ染液對種子切片染色，用________洗去浮色，然后在________下可觀察脂肪微粒。
（4）油料種子萌發時，細胞中存在催化脂肪水解的酶，該酶可用________檢測其為蛋白質。脂肪儲存和轉變為蔗糖的過程中，先后依賴于油體、乙醛酸循環體、線粒體，是細胞器之間________的典型例子。
（5）油料種子萌發初期（真葉長出之前），干重先增加、后減少，導致種子干重增加的主要元素是______（填“C”、“N”或“O”）。真葉長出之后，干重增加，原因是______________。
講解3：
一、種子成熟與萌發時有機物的變化
(1)種子成熟時有機物的變化
種子成熟時，小分子有機物轉化為大分子物質，以便于儲存，主要營養物質變化如下：
①可溶性糖類→不溶性糖類(如淀粉)。
②非蛋白質氮→蛋白質。
③糖類→脂肪。
(2)種子萌發時有機物的變化
種子萌發時，儲存的大分子有機物在酶的作用下水解為小分子物質，作為幼胚生長的營養物質。
①淀粉麥芽糖葡萄糖。
②蛋白質氨基酸。
③脂肪甘油＋脂肪酸。
二、檢測生物組織中的物質
1．糖類的檢測
(1)原理
①還原糖＋斐林試劑磚紅色沉淀。
②淀粉＋碘液→藍色。
(2)檢測步驟
2．脂肪的檢測
(1)原理：脂肪＋
(2)檢測步驟
方法一：花生種子勻漿＋3滴蘇丹Ⅲ(Ⅳ)染液 →橘黃色(紅色)。
方法二
3．蛋白質的檢測
(1)原理：蛋白質＋雙縮脲試劑→紫色。
(2)檢測步驟
4．實驗檢測中的兩大關鍵點
(1)三類有機物檢測在操作步驟上的“三個唯一”
①唯一需要加熱——還原糖的檢測，且必須水浴加熱，不能用酒精燈直接加熱。若不加熱，則無磚紅色沉淀出現。
②唯一需要使用顯微鏡——脂肪的檢測。
③唯一使用酒精——脂肪的檢測，實驗用體積分數為50%的酒精洗去浮色。
(2)斐林試劑與雙縮脲試劑的“一同、三不同”
5.注 意 問 題
蘋果或梨組織液必須臨時制備。
干花生種子要浸泡3∽4小時
用50%酒精洗去浮色
脂肪鑒定時可用也可不用顯微鏡
蛋清要先稀釋，以免　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
加入雙縮脲試劑B液不能過量
檢驗有色組織或器官中的淀粉，如綠葉，則需脫色處理
物質鑒定實驗一般不設立對照實驗。

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