細(xì)胞中的元素和無機(jī)化合物1.大量元素、微量元素都是生物必需的元素。2．占細(xì)胞鮮重含量最多的元素是氧，占細(xì)胞干重含量最多的元素是碳。3．不同生物體內(nèi)所含元素種類基本相同，但每種元素的含量卻不同。4．占細(xì)胞鮮重最多的化合物是水，占細(xì)胞干重最多的化合物是蛋白質(zhì)。5．水分為自由水和結(jié)合水兩種。自由水參與細(xì)胞中各種代謝作用，結(jié)合水是組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要成分。6．代謝旺盛的細(xì)胞中，自由水的含量一般較多。7．休眠的種子、越冬植物的細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水的含量較多，增強(qiáng)了抵抗不良環(huán)境的能力。8．無機(jī)鹽主要以離子的形式存在。具有維持細(xì)胞的酸堿平衡和合成復(fù)雜化合物的功能。一、組成細(xì)胞的元素1．分類(1)大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。(2)微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。2．特點(diǎn)(1)組成生物體的任何一種元素在無機(jī)自然界都能找到。(2)不同生物體內(nèi)所含元素種類基本相同，但每種元素的含量卻有多有少。二、細(xì)胞中的無機(jī)化合物1．細(xì)胞中的水(1)自由水的功能：參與細(xì)胞各種代謝作用。①是良好的溶劑。②作為生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)。③作為反應(yīng)物參與生物化學(xué)反應(yīng)。④運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物。(2)結(jié)合水的功能：是組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要成分。2．細(xì)胞中的無機(jī)鹽(1)存在形式：常以離子形式存在。(2)作用：維持細(xì)胞的酸堿平衡；合成有機(jī)物以及某些具有特殊生理功能物質(zhì)的原料。(3)含量異常癥舉例：①哺乳動(dòng)物：缺少Ca2＋時(shí)，會(huì)出現(xiàn)肌肉抽搐現(xiàn)象；Ca2＋過多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)肌肉乏力現(xiàn)象。②番茄：缺少Ca2＋時(shí)，果實(shí)會(huì)出現(xiàn)臍腐現(xiàn)象；缺少K＋時(shí)，老葉尖端和邊緣會(huì)失綠。1．判斷下列說法的正誤(1)微量元素不是生物生長(zhǎng)所必需的(×)(2)蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)含量最多的化合物(×)(3)結(jié)合水參與細(xì)胞各種代謝作用(×)(4)細(xì)胞中的無機(jī)鹽一般以離子形式存在(√)(5)無機(jī)鹽含量較少，作用相對(duì)較小(×)(6)很多無機(jī)鹽可與蛋白質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合成復(fù)雜的化合物，參與細(xì)胞的各種生命活動(dòng)(√)(7)無機(jī)鹽能夠維持細(xì)胞的正常形態(tài)和功能(√)2．在生物體內(nèi)含量很少，但對(duì)維持生物體正常生命活動(dòng)必不可少的元素有()A．Fe、Mn、Zn、MgB．Zn、Cu、Mn、CaC．Zn、Cu、B、Mn解析：選C生物體內(nèi)含量極少，但對(duì)維持生物體正常生命活動(dòng)必不可少的元素為微量元素。3．“黃金搭檔”維生素片中含Ca、Fe、Zn等元素，其中屬于組成生物體大量元素的是()A．CaB．FeC．Zn解析：選A組成生物體的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo。4．生活在沙漠中的仙人掌與生活在海洋中的鯊魚，組成它們體內(nèi)的化學(xué)元素種類()A．大體相同 B．區(qū)別較大C．很難確定解析：選A組成生物體中的元素種類大體相同，含量不同。5．一種在干木材中生活的蟲，其體內(nèi)細(xì)胞中的水的存在形式是()A．結(jié)合水 B．自由水C．結(jié)合水和自由水解析：選C在細(xì)胞內(nèi)水分都有自由水和結(jié)合水兩種形式。6．水對(duì)細(xì)胞的活動(dòng)有重要作用，細(xì)胞內(nèi)的水可分為自由水和結(jié)合水，其中結(jié)合水的作用是()A．細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑B．作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分C．參與細(xì)胞內(nèi)許多生物化學(xué)反應(yīng)解析：選B結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分；A、C都是自由水的作用。7．下列關(guān)于無機(jī)鹽的敘述，正確的是()A．細(xì)胞中的無機(jī)鹽大多數(shù)以化合物的形式存在B．Fe是血紅蛋白的成分之一，缺Fe影響O2運(yùn)輸C．K是葉綠素的成分之一，缺K影響光合作用進(jìn)行解析：選B細(xì)胞中的無機(jī)鹽大多數(shù)以離子的形式存在；血紅蛋白具有運(yùn)輸O2的功能，F(xiàn)e是血紅蛋白的成分之一，所以缺Fe將影響O2運(yùn)輸；Mg是葉綠素的成分之一，缺Mg影響光合作用進(jìn)行。核心要點(diǎn)(一)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,))組成細(xì)胞的元素1．大量元素與微量元素的劃分超過萬(wàn)分之一的是大量元素，低于萬(wàn)分之一的是微量元素。2．大量元素的分類(1)C為最基本元素。(2)C、H、O、N為基本元素。(3)C、H、O、N、P、S這六種元素的含量占到了原生質(zhì)總量的97%，稱為主要元素。3．生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性[名師點(diǎn)撥]諧音快速記憶大量和微量元素大量元素微量元素[思考探究](1)占細(xì)胞鮮重和干重最多的元素分別是什么元素？提示：占鮮重最多的元素是O元素，占干重最多的元素是C元素。(2)如何確定一種元素是生物體的必需元素？提示：缺乏了就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的癥狀，補(bǔ)充后相應(yīng)癥狀消失。[題組沖關(guān)]1．下列哪一實(shí)例能說明微量元素是生命活動(dòng)所必需的()A．Mg是葉綠素不可缺少組成成分B．油菜缺少硼時(shí)只開花不結(jié)果C．哺乳動(dòng)物血液中Ca2＋含量太低會(huì)抽搐D．人體內(nèi)氧元素含量很高解析：選BMg、Ca、O元素等都是大量元素，硼屬于微量元素。2．科學(xué)家在研究生物體的化學(xué)成分時(shí)，發(fā)現(xiàn)組成生物體的元素在非生物界中也都存在，這一事實(shí)主要說明()A．生物與非生物沒有區(qū)別B．生物界與非生物界具有統(tǒng)一性C．生物與非生物的化學(xué)組成完全一樣D．生物界與非生物界具有差異性解析：選B組成生物體的元素在非生物界都有，說明生物界起源于非生物界，生物界與非生物界具有統(tǒng)一性。核心要點(diǎn)(二)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,))對(duì)自由水和結(jié)合水的理解1．自由水可以自由流動(dòng)，結(jié)合水因與蛋白質(zhì)等物質(zhì)相結(jié)合而不能自由流動(dòng)。2．自由水與結(jié)合水可以相互轉(zhuǎn)化，如：自由水eq\o(,\s\up7(降溫),\s\do5(升溫))結(jié)合水。3．自由水/結(jié)合水的比值大，細(xì)胞新陳代謝旺盛；比值小代謝緩慢，但抗逆性增強(qiáng)。[名師點(diǎn)撥]水的特性(1)水分子具有極性，相鄰水分子之間是通過氫鍵連接，因而水具有較強(qiáng)的內(nèi)聚力和表面張力。(2)水具有較大的比熱和汽化熱，因而是生物的最好溫度調(diào)節(jié)劑。[題組沖關(guān)]3．收獲的水稻等谷類經(jīng)日光曝曬后，可保存較長(zhǎng)時(shí)間，其主要原理是()A．自由水減少，代謝水平下降B．結(jié)合水減少，代謝水平下降C．結(jié)合水增多，代謝水平升高D．自由水增多，代謝水平升高解析：選A水稻等谷類經(jīng)日光曝曬，丟失的是自由水，自由水減少，新陳代謝水平下降，有利于種子的保存。4．當(dāng)細(xì)胞的新陳代謝由微弱到旺盛時(shí)，自由水/結(jié)合水的值一般會(huì)()A．升高B．降低C．無變化D．波動(dòng)無規(guī)律解析：選A自由水與細(xì)胞代謝密切相關(guān)，細(xì)胞代謝越旺盛，自由水就越多，自由水/結(jié)合水的比值越高。核心要點(diǎn)(三)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,))無機(jī)鹽的功能與實(shí)例功能舉例維持細(xì)胞的酸堿平衡K2HPO4/KH2PO4維持細(xì)胞正常的形態(tài)和功能生理鹽水維持細(xì)胞正常功能血鈣過低→肌肉抽搐血鈣過高→肌無力組成復(fù)雜的化合物Mg2＋→葉綠素Fe2＋→血紅蛋白I→甲狀腺激素[名師點(diǎn)撥]某種無機(jī)鹽在植物體內(nèi)生理功能的驗(yàn)證(1)實(shí)驗(yàn)組：正常植物＋缺X培養(yǎng)液eq\o(→,\s\up7(培養(yǎng)),\s\do5())表現(xiàn)出癥狀eq\o(→,\s\up7(加入X),\s\do5())癥狀消失。(2)對(duì)照組：正常植物＋完全培養(yǎng)液→正常生長(zhǎng)。[題組沖關(guān)]5．下列關(guān)于無機(jī)鹽的敘述，正確的是()A．缺鐵性貧血是因?yàn)轶w內(nèi)缺少Fe3＋，血紅蛋白不能合成B．Mg2＋是葉綠素的成分之一，缺Mg2＋影響光合作用C．球場(chǎng)上運(yùn)動(dòng)員下肢肌肉發(fā)生抽搐而倒地是隨著汗液丟失了過多的鈉鹽所致D．缺少K＋對(duì)番茄植株無影響解析：選B缺鐵性貧血是因?yàn)轶w內(nèi)缺少Fe2＋；Mg2＋是葉綠素的成分之一，缺Mg2＋影響光合作用；運(yùn)動(dòng)員下肢肌肉發(fā)生抽搐是血鈣過低所致；番茄缺少K＋，葉片會(huì)失綠。6．英國(guó)醫(yī)生塞達(dá)尼在對(duì)離體蛙心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，用不含鈣和鉀的生理鹽水灌注蛙心，收縮不能維持。用含少量鈣和鉀的鈉鹽溶液灌注時(shí)，蛙心可持續(xù)跳動(dòng)數(shù)小時(shí)。實(shí)驗(yàn)說明鈣鹽和鉀鹽()A．是細(xì)胞中某些復(fù)雜化合物的重要組成部分B．對(duì)維持細(xì)胞的形態(tài)有重要作用C．對(duì)維持細(xì)胞的生命活動(dòng)有重要作用D．對(duì)維持細(xì)胞的酸堿平衡有重要作用解析：選C用含有少量鈣和鉀的鈉鹽溶液灌注時(shí)，蛙心可持續(xù)跳動(dòng)數(shù)小時(shí)，說明無機(jī)鹽能維持生物體的生命活動(dòng)。一、選擇題1．生活在沙漠中的檉柳，其細(xì)胞中主要的化學(xué)元素是()A.C、H、O、N、Fe、PB.H、O、K、S、P、MgC.C、H、O、N、P、SD.N、P、K、Ca、Mg、Fe解析：選CFe屬于微量元素，K、Mg屬于大量元素，C、H、O、N、P、S是細(xì)胞中的主要元素。2．右圖是由四個(gè)圓所構(gòu)成的元素概念的關(guān)系圖，其中④為最大圓，③、②、①依次減小。試判斷符合這種關(guān)系的是()A．①大量元素、②主要元素、③基本元素、④最基本元素B．①基本元素、②最基本元素、③大量元素、④主要元素C．①最基本元素、②基本元素、③主要元素、④大量元素D．①主要元素、②大量元素、③最基本元素、④基本元素解析：選C圖中大小圓為從屬關(guān)系。組成生物體的大量元素是指含量占生物總重量萬(wàn)分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Mg、Ca；其中C、H、O、N、P、S為主要元素，C、H、O、N為基本元素，C為最基本元素。3．微量元素在生物體內(nèi)含量雖然很少，卻是維持正常生命活動(dòng)不可缺少的。下面的幾個(gè)實(shí)例中能證實(shí)這一說法的是()A．人的血液中Fe含量太低會(huì)患貧血癥B．油菜缺N時(shí)會(huì)影響蛋白質(zhì)合成C．人的血液中Ca含量太低會(huì)導(dǎo)致肌肉抽搐D．油菜缺Mg時(shí)會(huì)影響葉綠素合成解析：選AFe屬于微量元素，人的血液中Fe含量太低會(huì)貧血，能證實(shí)“微量元素在生物體內(nèi)含量雖然很少，卻是維持正常生命活動(dòng)不可缺少的”這一說法；N、Ca、Mg元素都屬于大量元素。4．牛通過吃草從草中獲得元素和化合物，牛和草體內(nèi)的各種化學(xué)元素()A．種類差別很大，含量大體相同B．種類大體相同，含量差異很大C．種類和含量都大體相同D．種類和含量差異都很大解析：選B不同生物體內(nèi)的元素種類大體相同，這是生物體之間的統(tǒng)一性；但在每種元素的含量上差異很大，這是生物體之間的差異性。5．對(duì)于生物體內(nèi)自由水的敘述，錯(cuò)誤的是()A．是生物體代謝旺盛時(shí)含量最豐富的物質(zhì)B．不參與化學(xué)反應(yīng)C．是生物體各種反應(yīng)的介質(zhì)D．植物越冬時(shí)，自由水含量下降解析：選B細(xì)胞內(nèi)的水分有自由水與結(jié)合水兩種，自由水是細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑，反應(yīng)介質(zhì)，并參與一些化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物，自由水含量高代謝旺盛。6．以下有關(guān)水的敘述，正確的是()A．活細(xì)胞中自由水占總水量比例很低，可用來組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)B．植物在冬季來臨之前，自由水/結(jié)合水比值會(huì)升高C．心臟與血液含水量大致相同而狀態(tài)卻差異很大的原因主要是自由水與結(jié)合水所占比例不同D．新鮮的谷物在晾曬過程中失去的主要是結(jié)合水解析：選C結(jié)合水可用來組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)；植物在冬季來臨之前，自由水/結(jié)合水比值會(huì)降低，提高植物體抗寒性；心臟與血液含水量大致相同而狀態(tài)卻差異很大的原因，主要是心臟中水主要以結(jié)合水存在，而血液中水大部分以自由水形式存在；新鮮的谷物在晾曬過程中失去的主要是自由水。7．克山病是由于飲食中缺乏下列哪種元素引起的()A．硼 B．鋅C．硒 D．碘解析：選C缺硼會(huì)引起植物結(jié)實(shí)率降低；缺鋅會(huì)引起發(fā)育不良；缺硒會(huì)引起克山?。蝗钡鈺?huì)引起地方性甲狀腺腫。8．下列哪項(xiàng)不是水和無機(jī)鹽的功能()A．細(xì)胞的組成成分 B．維持生物體的生命活動(dòng)C．為生命活動(dòng)供能 D．維持細(xì)胞的形態(tài)和功能解析：選C水和無機(jī)鹽都不能為生命活動(dòng)供能。二、非選擇題9．水是生命之源，也是細(xì)胞內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，在細(xì)胞中有兩種存在形式，即自由水和結(jié)合水。在植物細(xì)胞中自由水和結(jié)合水的比值的變化，是與生命活動(dòng)相適應(yīng)的。(1)農(nóng)民將新收獲的種子放在場(chǎng)院曬，是為了除去部分__________，然后再將其儲(chǔ)存這樣做有兩個(gè)目的，一是防止水分過多而霉變；二是抑制種子的__________作用，從而減少有機(jī)物的消耗，說明__________水多代謝旺盛。(2)如果將曬過的種子再用火烤，失去的主要是______水。(3)血液凝固時(shí)，__________水變成__________水，說明________________________________________________________________________。解析：自由水多，種子代謝旺盛。儲(chǔ)存種子，要降低自由水的含量，從而降低種子的呼吸作用。曬干的種子丟失了自由水，代謝降低，再烘干，丟失了結(jié)合水，結(jié)合水是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分，丟失結(jié)合水細(xì)胞會(huì)死亡。血液中含有較多的自由水，能流動(dòng)，當(dāng)自由水變?yōu)榻Y(jié)合水時(shí)，血液不能再流動(dòng)，發(fā)生凝固。答案：(1)自由水呼吸自由(2)結(jié)合(3)自由結(jié)合自由水和結(jié)合水是可以相互轉(zhuǎn)化的10．設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明鎳鹽為植物生活所必需的無機(jī)鹽，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料用品，完成實(shí)驗(yàn)步驟，并得出相應(yīng)結(jié)論。(1)材料用品：完全培養(yǎng)液甲，缺鎳的完全培養(yǎng)液乙，適當(dāng)?shù)墓潭ú牧希瑥V口瓶若干，長(zhǎng)勢(shì)相似的玉米幼苗。(2)方法步驟：①取兩個(gè)潔凈的廣口瓶編號(hào)A、B，并向A中加入一定量完全培養(yǎng)液甲，向B中加入________________________________________________________________________。②取________________分為兩組，將其中一組放入A瓶中，另一組放入B瓶中。③將兩廣口瓶置于____________條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，觀察____________________________________________________________________________________________。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：A瓶中____________________________________________________________；B瓶中______________________________________________________________。說明_______________________________________________________________。解析：由題意可知，要證明鎳是植物必需的無機(jī)鹽，應(yīng)分兩組，一組有鎳，另一組無鎳，其他都相同，培養(yǎng)相同時(shí)間后，根據(jù)植物生長(zhǎng)狀況進(jìn)行判斷。答案：(2)①等量的缺鎳的完全培養(yǎng)液乙②長(zhǎng)勢(shì)相似的玉米幼苗③相同的適宜玉米幼苗的生長(zhǎng)狀況(3)玉米幼苗正常生長(zhǎng)玉米幼苗不能正常生長(zhǎng)鎳鹽是植物生活所必需的無機(jī)鹽一、選擇題1．下面是葉綠素分子(左)和血紅蛋白分子(右)的局部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，相關(guān)敘述不正確的是()A．Mg和Fe都屬于大量元素B．植物體缺鎂會(huì)影響光合作用C．人體缺鐵會(huì)影響氧氣的運(yùn)輸D．葉綠素含C、H、O、N、Mg元素解析：選AMg屬于大量元素，F(xiàn)e屬于微量元素。2．下列關(guān)于組成生物體化學(xué)元素和化合物的敘述，正確的是()A．組成生物體的化學(xué)元素在無機(jī)自然界都可以找到B．人、硝化細(xì)菌和煙草花葉病毒所含有的化學(xué)元素的種類差異很大C．組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素，在細(xì)胞中的含量總是最多D．肌肉組織中含量最多的是蛋白質(zhì)解析：選A組成生物體的化學(xué)元素在無機(jī)自然界都可以找到；人、硝化細(xì)菌和煙草花葉病毒所含有的化學(xué)元素的種類相似，但含量各不相同；組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素，在細(xì)胞干重中含量一般最多；肌肉組織中含量最多的是水。3．當(dāng)生物體新陳代謝旺盛、生長(zhǎng)迅速時(shí)，生物體內(nèi)()A．結(jié)合水與自由水的比值與此無關(guān)B．結(jié)合水與自由水的比值會(huì)降低C．結(jié)合水與自由水的比值會(huì)升高D．結(jié)合水與自由水的比值不變解析：選B自由水的功能有：細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑，細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開水，運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物；因此代謝旺盛的細(xì)胞中，自由水含量高，即自由水/結(jié)合水的比值升高。4．科學(xué)家在利用無土栽培法培養(yǎng)一些名貴花卉時(shí)，培養(yǎng)液中添加了多種必需化學(xué)元素。其配方如下表。其中花卉根細(xì)胞吸收最少的離子是()離子K＋Na＋Mg2＋Ca2＋NOeq\o\al(－,3)H2POeq\o\al(－,4)SOeq\o\al(2－,4)Zn2＋培養(yǎng)液濃度(mmol/L)1112112＋B．SOeq\o\al(2－,4)C．Zn2＋ D．H2POeq\o\al(－,4)解析：選CCa、S、P都屬于大量元素，根細(xì)胞吸收較多；Zn屬于微量元素，根細(xì)胞吸收較少。5．生長(zhǎng)在含鹽量高、干旱土壤中的鹽生植物，通過在液泡中貯存大量的Na＋而促進(jìn)細(xì)胞吸收水分。有關(guān)該現(xiàn)象的敘述不正確的是()A．液泡內(nèi)Na＋的大量貯存能增大細(xì)胞液的濃度B．液泡內(nèi)Na＋參與調(diào)節(jié)滲透壓，大量貯存使細(xì)胞液滲透壓增大C．該現(xiàn)象說明，植物通過維持正常pH來保證細(xì)胞正常的生理活動(dòng)D．該現(xiàn)象說明，鹽生植物的生理功能是與其生存環(huán)境相適應(yīng)的解析：選C液泡內(nèi)Na＋的大量貯存能增大細(xì)胞液的濃度；促進(jìn)水分的吸收說明Na＋通過調(diào)節(jié)細(xì)胞液的滲透壓，使根細(xì)胞液的滲透壓大于土壤溶液的；雖然無機(jī)鹽具有維持pH的功能，但此題信息與此無關(guān)；鹽生植物能在含鹽量高、干旱土壤中正常生長(zhǎng)，說明其在結(jié)構(gòu)和生理功能等方面都是與其生存環(huán)境相適應(yīng)的。6．下圖1是細(xì)胞中化合物含量的扇形圖，圖2是有活性的細(xì)胞中元素含量的柱形圖，下列說法不正確的是()A．若圖1表示活細(xì)胞中化合物含量，則A、B化合物分別是H2O、蛋白質(zhì)B．若圖2表示組成人體細(xì)胞的元素含量，則a、b、c依次代表O、C、HC．地殼與活細(xì)胞中含量最多的元素都是a，由此說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性D．若圖1表示細(xì)胞完全脫水后的化合物含量，則A化合物是蛋白質(zhì)解析：選C生物界與非生物界具有統(tǒng)一性，是指組成生物體的化學(xué)元素在無機(jī)自然界中都能找到，沒有哪一種元素是生物界所特有的。二、非選擇題7．下面是用于無土栽培的一種培養(yǎng)液配方，據(jù)表回答問題：Ca(NO3)21.0gKCl1.2gMgSO40.25gFeCl30.005gKH2PO40.20gH2O100mL(1)該配方中屬于植物所需的大量元素是__________________，微量元素是__________________；(2)該配方中組成細(xì)胞的基本元素是________________，用該培養(yǎng)液栽培植物，組成生物體的最基本元素的來源是__________________。解析：(