【高考一轮专题复习】高考生物专题复习——第02讲《细胞中的元素与化合物》复习课件（新教材新高考）

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第二讲 细胞中的元素与化合物
1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成。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，在生命活动中具有重要作用。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。4.概述糖类有多种类型，它们既是细胞的重要结构成分，又是生命活动的主要能 源物质。5.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用。6.活动：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
主要考点 必备知识
考点一　细胞中的元素和化合物、无机物
考点二　糖类、脂质的种类和作用
考点三　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
细胞中的元素和化合物、无机物
一.知识梳理 必备知识
细胞有选择地从无机环境获取元素
细胞膜的功能：①将细胞与外界环境分隔开；②控制物质进出细胞。
细胞膜的功能特点：选择透过性
生物体总是和外界环境进行着物质交换
组成细胞的元素在自然界都能找到
细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同。
1.生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系
基本元素(占90%)鲜重最多
大量元素(占生物体的万分之一以上)
微量元素(生活必需，含量很少)
最基本元素(干重最多)
Fe Mn B Zn M Cu
构成细胞的最基本元素——C
图2-1 组成人体和植物细胞的主要的元素（占细胞鲜重的百分比）
图2-2 组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）
注意：微量元素含量虽少，但其生理作用不可替代，大量元素和 微量元素都是必需元素。生物体内的元素不一定都是必需元素，如人体可能含有Pb（铅），不是必需元素。
核酸、磷脂（磷脂酰肌醇不含N）、ATP、NADPH
4.细胞中的无机物 (1)细胞中的水
4.细胞中的无机物
水的存在及其功能的探究
失去大部分自由水的种子仍保持其生理活性
4.细胞中的无机物
将种子放在试管中，用酒精灯加热
失去结合水的种子失去生理活性
水为什么能成为细胞内良好的溶剂呢？它又为什么具有支持生命的独特性质呢？
结构决定功能：氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，因此水的温度相对不容易发生改变。
注意：一般来说大分子的水解都要消耗水，而合成生物大分子生成水。如：淀粉、蛋白质的水解消耗水，而合成淀粉和蛋白质生成水；ATP的水解消耗水，ATP的合成生成水。
水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。
①暗反应（叶绿体基质）
②有氧呼吸第三阶段（线粒体内膜）
③ ATP的合成（叶绿体、线粒体、细胞质基质）
⑤氨基酸脱水缩合（核糖体）
⑥ DNA分子复制、转录（细胞核、叶绿体、线粒体）
①光反应（叶绿体类囊体薄膜）
②有氧呼吸第二阶段（线粒体基质）
③ ATP的水解（细胞质基质、叶绿体基质）
④肝糖原水解（肝细胞）
⑤淀粉、蛋白质、脂肪消化（消化道）
⑥ DNA、RNA的水解
肾小管和集合管对水的重吸收
4.细胞中的无机物 (2)细胞中的无机盐
主要是以离子的形式存在
组成细胞中某些复杂的化合物
维持细胞和生物体的生命活动
维持生物体内的酸碱平衡和细胞的渗透压
Mg2+→叶绿素 Fe2+ →血红蛋白
哺乳动物血钙过高→肌无力；血钙过低→抽搐
Na+ 、K+ 、Cl- 、HPO42-、HCO3-等
Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
矿质元素吸收和水分吸收的关系
探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素
生长状况相同的正常同种植物分两组
甲组：缺Fe的完全培养液
Fe为植物生长的必需元素
Fe为植物生长的非必需元素
考向　组成细胞的元素和化合物辨析1.科学家发现了一种被称作GFAJ-1的独特细菌，这种细菌能利用剧毒化合物(砒霜)中的砷来代替磷元素构筑生命分子和生化反应。根据以上材料进行预测，以下说法错误的是( )A.GFAJ-1细菌体内砷元素含量可能比铜、铁元素多B.砷对多数生物有毒可能是因为砷能够替代磷参与生化反应，制造混乱C.GFAJ-1细菌可利用砷元素合成蛋白质、核酸、糖类等物质D.该发现使人类对生命的认识发生重大改变，拓宽了在地球极端环境寻　找生命的思路
解析：糖类不含磷元素，C错误。
考向　水和无机盐功能的分析2.下列有关生物体内水的叙述，不正确的是（ ）A.越冬植物体内自由水与结合水的比值下降B.细胞中自由水含量降低是细胞衰老的特征之一C.细胞内的许多反应需要水作为反应物D.水是活细胞中含量最多的化合物，并能维持细胞渗透压
解析：水是活细胞中含量最多的无机化合物，但不能维持细胞的渗透压，D错误。
考向　无机盐生理功能的验证方法3.设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照；以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述正确的是（ ）
A.对照组是甲组、乙组实验后B.控制此实验的无关变量只需选一些相同的　植物C.此实验如果是无土栽培，则实验前营养液　要灭菌D.为防止外界影响，此实验需在黑暗密闭条件下进行
解析：该实验中对照组是甲组、乙组实验前，A项错误；此实验的无关变量有植物的种类、生长状况和培养条件等，B项错误；由于培养的是植物，故此实验需在光照条件下进行，D项错误。
1.生物界和非生物界在元素组成上具有统一性，因此地壳中的元素在生物体内都能找到(　　)2.Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素(　　)3.细胞内结合水/自由水的值，种子萌发时比休眠时高(　　)4.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿等(　　)5.在沙漠植物仙人掌的活细胞中含量最多的化合物是蛋白质(　　)
1.(必修1 P20～21)水是细胞内的良好溶剂的原因是_____________________________________________________________。2.细胞中大多数无机盐以 的形式存在，生物体内的糖类绝大多数以_____形式存在。3.呼吸熵是物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值，糖类的呼吸熵等于1，而脂肪的呼吸熵却小于1，请从糖类和脂肪的元素组成方面分析原因：______________________________________________________________________________，故脂肪氧化分解释放的能量多，需要O2多，产生的H2O多。
有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合
脂肪和糖类均由C、H、O三种元素组成，但脂肪中“C”“H”含量高，而“O”含量低
4.(必修1 P21“正文小字部分”)水具有维持生命独特性质的原因： 。
每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起，氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性；由于氢键的存在，水具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生变化
5.植物体缺Mg会影响光合作用的原因： 。6.缺Fe会导致贫血的原因： 。
光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而Mg是叶绿素的组成元素之一，缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。
血红素的分子结构不能缺少的一种元素就是Fe，缺Fe会导致血红素的合成障碍，从而引起贫血
糖类、脂质的种类和作用
葡萄糖是生命活动的 主要能源物质
水解为单糖，作为能源物质
植物细胞主要的储能物质
动物细胞主要的储能物质
单糖：葡萄糖不能水解，可直接被细胞吸收。像这样不能水解的糖类就是单糖。
二糖由两分子单糖脱水缩合而成，二糖必须水解成单糖才能被细胞吸收。
生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在，如：淀粉、糖原、纤维素等。
几丁质也是一种多糖，又称壳多糖，广泛存在甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合，因此可用于废水处理；也可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂；也可用于制作人造皮肤；等等。
单糖、二糖和多糖的转化
☆易错提醒：多糖氧化分解的终产物是葡萄糖( )
区分“水解”与“氧化分解” 。多糖和二糖水解的终产物是其单体，如淀粉水解的产物是葡萄糖，蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖；糖氧化分解的终产物是CO2和H2O，即糖参与有氧呼吸后的最终产物。
注意：糖类中只有水解成单糖，才能被人体吸收。多糖的基本单位都是葡萄糖。 葡萄糖、果糖、麦芽糖是还原性糖；蔗糖、淀粉、糖原是非还原性糖。并不是所有的糖都符合碳水化合物，如脱氧核糖（C5H10O4）。并不是所有的糖都是能源物质，如：核糖和脱氧核糖构成RNA或DNA的结构糖，纤维素构成细胞壁的结构。并不是所有的糖都是甜的，如：纤维素、淀粉等。纤维素不能被动物消化，被称为膳食纤维。反刍动物消化纤维素是因为胃中某些微生物的作用。糖类的合成场所（细胞）：叶绿体（葡萄糖、淀粉），内质网（修饰蛋白质加糖基团）；高尔基体（纤维二糖）；肝脏、肌肉细胞（糖原）。
常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇等，它们的分子结构差异很大，通常都不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等。 脂质存在于所有细胞中。组成脂质的化学元素主要是C、H、O，有些脂质还含有P和N。脂质分子中氧的含量远远少于糖类，而氢的含量更多。
动物脂肪细胞中贮存的脂肪（染成橘黄色）
注意：脂肪是由三分子脂肪酸与一分子甘油发生反应而形成的酯，即三酰甘油（又称甘油三酯）。脂肪酸可以使饱和的，也可以是不饱和的。植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，在室温时呈液态，大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸，室温时呈固态。
动物细胞中储存的脂肪（染成橘黄色）
1g糖原氧化分解产生17kJ的能量
1g脂肪氧化分解产生39kJ的能量
与糖类氧化相比,在生物细胞内脂肪的氧化速率比糖类慢，而且脂肪的H含量大于糖类需要消耗大量氧气，此外，糖类氧化既可以在有氧条件下也可以在无氧条件下进行。所以，糖类是生物体生命活动利用的主要能源物质。
磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分。在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中含量丰富。
注意：磷脂与脂肪的不同之处在于甘油的一个羟基（−OH）不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其他衍生物结合。因此，磷脂除了含有C、H、O外，还含有P和N。
胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。
饮食中如果过多地摄入胆固醇，会在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞，危及生命。
性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成。
维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
能源物质的种类及其在细胞代谢中的地位
能源物质的主要功能是供能（ ）
含有大量能量的物质是生命活动主要的供能物质（ ）
蛋白质可以是能源物质，但其主要功能是参与构成细胞的结构和调节代谢等
脂肪也含有大量能量，但只有在糖类供能不足时，才为生命活动供能
考向　辨析糖类、脂质的种类与功能1.糖类和脂质是两类重要的分子，下列对两者共性的概括正确的是（ ）A.含有C、H、O、NB.是重要的储能物质C.是生物大分子D.可氧化分解释放能量
解析：糖类一般由C、H、O三种元素构成，A错误；只有糖类中的多糖和脂质中的脂肪是重要的储能物质，B错误；只有多糖是生物大分子，C错误；糖类和脂质是含碳有机物，可氧化分解释放能量，D正确。
A.种子形成时，脂肪水解酶的　活性较高B.种子萌发时，脂肪转变为可　溶性糖，说明可溶性糖是种子生命活动的直接供能物质C.质量相等的可溶性糖和脂肪，所储存的能量脂肪多于糖D.种子发育过程中，由于可溶性糖更多地转变为脂肪，种子需要的氮元　素增加
考向　种子成熟和萌发过程中化合物的变化分析2.下图甲和图乙分别表示油菜种子在发育和萌发过程中糖类和脂肪的变化曲线。下列分析正确的是（ )
解析：种子形成过程中，糖类逐渐转化为脂肪，脂肪水解酶的活性较低，A错误；种子萌发时，脂肪转变为可溶性糖，种子生命活动的直接供能物质是ATP，B错误；
种子发育过程中，可溶性糖更多地转变为脂肪，脂肪的组成元素是C、H、O，故不会导致种子需要的氮元素增加，D错误。
种子形成和萌发过程中糖类和脂质的变化
种子形成时，光合作用产物的输入导致其干重增加。种子萌发时，吸收水分导致其鲜重增加，非油料作物的种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少，油料作物种子萌发初期干重有所增加(是因为脂肪转化为糖类的过程中增加了氧元素)，然后再减少。
1.糖原的基本组成单位是葡萄糖分子，主要功能是提供能量，与斐林试剂反应呈现砖红色(　　)2.细胞中的糖类都是能源物质(　　)3.细胞膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的(　　)4.所有的脂质都能参与膜结构的构成(　　)5.淀粉水解的终产物是二氧化碳和水(　　)6.人体大脑活动所需要的能量主要来自脂肪的直接氧化分解(　　)
1.必修1 P23“知识链接”：葡萄糖在细胞内的“燃烧”过程区别于体外燃烧的特点是______________________________________________________________________________。2.必修1 P24“图2－3”：构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是 分子，但是 方式不同。3.必修1 P25“批判性思维”：科学家将 等其他糖类称为人类的“第七类营养素”。
细胞内“燃烧”过程是“无火焰”过程，能量是通过一系列化学反应逐步释放出来的
4.教材P26“正文小字部分”：构成脂肪的脂肪酸的_______________不相同，若脂肪酸长链中的碳原子之间都以 相连，则为 ，若脂肪酸长链中碳原子之间存在 ，则为 。植物脂肪大多数含有 ，在室温时呈 ，而大多数动物脂肪含有 ，室温时呈 。5.必修1 P27“练习与应用·概念检测”：磷脂是 (填“真核细胞”“原核细胞”或“所有细胞”)必不可少的脂质。
7.通过向北京鸭饲喂玉米、谷类和菜叶能达到育肥的原因：_________________________________________________________________________________________________________________________________。8.医生建议缺钙的婴幼儿在服用钙片的同时，还要服用少量的鱼肝油的原因：鱼肝油主要含有维生素A和维生素D，____________________________________，所以当婴幼儿服用钙片时，若同时服用鱼肝油可以促进钙的吸收。9.哺乳动物体内胆固醇并非有害无益，原因是_______________________________________________________________。
胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。当北京鸭摄入的糖类过多时，糖类在鸭体内就转变成了脂肪，并在皮下结缔组织等处储存起来
维生素D有助于细胞吸收
胆固醇是动物细胞膜的重
要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测和观察
注意：在实验材料无色或浅色、含还原糖；斐林试剂等比例混合，现配现用，水浴加热，砖红色沉淀。对照组试管中颜色为浅蓝色（Cu2+的颜色）
注意：花生种子作实验材料，必须提前浸泡3～4h，浸泡时间短了．不容易切片；浸泡时间过长．则组织太软，切下的薄片不易成形，染色时间不要过长。用50%的酒精洗去浮色。
脂肪 +苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）→橘黄色(红色)
3.蛋白质的检测和观察
注意：双缩脲试剂不需要水浴加热。双缩脲试剂B液加4滴，防止Cu2+过量与NaOH反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，干扰紫色的观察。双缩脲试剂主要和两个相邻的肽键反生反应，与蛋白质的空间结构无关。
蛋白质 + 双缩脲试剂 →紫色
斐林试剂（甲液、乙液）
双缩脲试剂（A液、B液）
现用现配,等量混合后加入,需水浴加热
直接滴加,不加热,镜检
先A液后B液,不需加热
苹果或梨(色浅或近白色)
甲液0.1 g/mL NaOH溶液
乙液0.05 g/mL CuSO4溶液
A液0.1 g/mL NaOH溶液
B液0.01 g/mL CuSO4溶液
还原糖中的醛基把Cu(OH)2还原为Cu2O（砖红色）
具有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
区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
※高中常见的颜色（反应）(1)斐林试剂：鉴定还原糖(需加热)，呈砖红色(甲液、乙液混合使用)(2)双缩脲试剂：鉴定多肽、蛋白质、先加A液，后加B液，呈紫色(3)碘液：鉴定淀粉呈蓝色(4)苏丹Ⅲ(Ⅳ)：鉴定脂肪，呈橘黄(红)色(5)龙胆紫、醋酸洋红：使染色体着色（紫或红），用于观察有丝分裂、减数分裂、染色体缺失等变异(6)改良苯酚品红染液：使染色体着色（红）用于低温诱导染色体加倍实验(7)CO2+溴麝香草酚蓝水溶液：由蓝变绿再变黄。(8)酒精+重铬酸钾+浓硫酸：橙黄色→灰绿色(9)用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色。(10)质壁分离不染色，紫色洋葱外表皮细胞内液泡呈紫色。