组成细胞的元素及无机物知识点

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考点1 组成细胞的化学元素
1．种类与含量

(1)上述元素分类是针对生物整体概况的，具体到某种生物时元素的归属可能不同，如氯元
素(Cl)是组成人体的大量元素，但对植物而言却属于微量元素。
(2)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素。生物体内所含有的元素却不一定都是
必需元素。
(3)占人体细胞干重最多的元素是C，占人体细胞鲜重最多的元素是氧，无论鲜重还是干重，
C、H、O、N四种元素的含量最多。
2．元素的统一性和差异性
(1)元素种类上的统一性
①生物界与非生物界在元素种类上具有统一性，构成生物体的化学元素在无机自然界都能
找到，没有一种是生物界所特有的。
②生物界元素都是从无机环境中获取的，如下
图：
③组成生物体的化学元素在生物界与非生物界
之间反复出现、循环流动。
(2)元素含量上的差异性
①组成生物体的化学元素在生物体内和自然界
中的含量差异很大。
②生物体从自然界获取组成自身的元素是有选择的。
③各种化学元素在生命体系中不是简单的堆积、组合，而是以特殊的有序的方式结合在一
起才出现生命现象，这也是生物界和非生物界的根本区别。
3．细胞中元素的存在方式及作用
(1)组成化合物

元素 参与形成的物质及结构
N
蛋白质、ATP、NADP＋、叶绿素、核苷酸等

P
ATP、NADP＋、核苷酸、磷脂

Mg
叶绿素的组成成分

S
甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的
组成成分；蛋白质的特征元素

Fe
动物血红蛋白

I
甲状腺激素等

(2)影响生命活动
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①Ca可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。
②Na＋与K＋能参与可兴奋细胞(如肌细胞、腺细胞、神经细胞等)的兴奋性变化。例如，神经
细胞受到刺激之后膜内外的电位变化；维持人体细胞外液渗透压。
③B可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺B会造成“花而不实”。
应用指南
1．大量元素和微量元素的划分依据是含量，而不是作用，微量元素虽然含量少，但同样不
可缺少，很多疾病都与微量元素缺乏有关，如缺Fe会导致贫血，缺Zn影响智力发育。
2．水与蛋白质“含量”问题归纳

考点2 细胞中的水
1．水的含量、分类及生理作用

含量 概念 生理作用

结合水 4.5% 与其它物质结合在一起 细胞组成成分

自由水 95.5% 能够自由流动、以游离状态存在
良好溶剂、运输作
用、反应场所、原料

2.不同生物的含水量特点
(1)细胞和生物体中含量最多的物质(如精肉中的水，沙漠植物中的水)。
(2)含水量：水生>陆生、幼年>成年>老年、代谢旺盛>代谢缓慢、幼嫩细胞>衰老细胞。
应用指南
1．水的存在形式与器官形态的关系
心肌和血液总的含水量差不多，但心肌呈固态，血液呈液态，原因是二者自由水和结合水
的比例不同。
2．水的存在形式与代谢的关系
若细胞内自由水比例升高，则代谢旺盛，反之代谢缓慢。
3．水的存在形式与抗寒性的关系
秋冬季节，蒸腾作用减弱，吸水减少，结合水相对含量升高，因结合水不易结冰和蒸腾，
从而使植物抗寒性加强。

组成
元素

细胞内含量仅次于水的化合物
C、
H、
O、
N

蛋
白
质

细胞内含量最多的有机化合物

占细胞干重含量最多的化合物
占细胞干重50%以上的化合物

组成
元素

细胞内含量最多的化合物

H、
O
水

细胞内含量最多的无机化合物
占细胞鲜重含量最多的化合物
占细胞鲜重50%以上的化合物
精瘦肉细胞中含量最多的化合物
沙漠植物细胞中含量最多的化合物
成熟甜西瓜细胞中含量最多的化合物
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4．水的存在形式与温度的关系
在活细胞内，受温度的影响，自由水和结合水可相互转化，具体转化如下：
即升高温度时，自由水增多，反之，结合水增多。
5．种子与水的关系
(1)种子晒干时减少的为自由水，但仍能保持生命活性，仍能萌发；试管加热或炒熟则丧失
结合水，种子死亡不萌发；种子萌发吸水主要是增多自由水，代谢加强，呼吸作用加快。
(2)不同种子亲水能力不同，大豆(主要含蛋白质)>小麦、玉米、大米(主要含淀粉)>花生(主要
含脂肪)。
考点3 细胞中的无机盐
1．存在形式
(1)大多数以离子形式存在。
(2)少数与其他化合物结合，如I－是甲状腺激素的组成成分。
2．主要功能
(1)是复杂化合物的组成成分。如Fe2＋是血红蛋白的组成成分，Mg2＋是叶绿素的组成成分。
(2)维持正常的生命活动。如Ca2＋能降低神经系统的兴奋性，血浆中Ca2＋过低，会出现抽搐
现象，血浆中Ca2＋过高，则会导致肌无力。
(3)维持酸碱平衡和渗透压平衡。如血浆中H2CO3/NaHCO3缓冲物质维持酸碱平衡；Na＋主要
维持细胞外液的渗透压，K＋主要维持细胞内液的渗透压。
应用指南
植物必需无机盐(元素)的实验探究
(1)对照组
植物＋完全培养液―→正常生长
(2)实验组

特别提醒：
(1)实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等。
(2)实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组再前后对照，以增强说服力。
考点4 实验面面观：检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
1．实验原理
某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。

(1)还原糖＋斐林试剂――――→水浴加热砖红色沉淀

(3)蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色
(4)淀粉＋碘液―→蓝色
2．实验流程
(1)还原糖的鉴定
选材：含糖量较高，白色或近于白色的植物
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组织
结论：还原糖与斐林试剂在加热煮沸的过程中生成砖红色沉淀
(2)脂肪的鉴定
取材：花生种子浸泡3～4h，将子叶削成薄片

结论：脂肪能被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色
(3)蛋白质的鉴定

(4)淀粉的检测与观察
选材：马铃薯匀浆

结论：组织样液中有淀粉
应用指南
1．实验材料的选择
(1)还原糖的鉴定实验中，最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织(或器官)，而且组织的
颜色较浅，易于观察。可选用苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜等，但不能选用甜菜、甘蔗，
因为它们所含的蔗糖是一种非还原糖；马铃薯因含淀粉较多也不能做实验材料；不能选西
瓜、血液(含葡萄糖)、含还原糖的绿色叶片等做实验材料，以避免颜色的干扰。
(2)脂肪的鉴定实验中，实验材料最好选富含脂肪的种子。
(3)蛋白质的鉴定实验中，最好选用富含蛋白质的生物组织，植物材料常用的是大豆，动物
材料常用的是鸡蛋的蛋清。
2．做鉴定蛋白质的实验时，在鉴定之前，可以留出一部分样液，以便与鉴定时样液的颜色
变化作对比，这样可以增强说服力。
3．蛋白质要稀释主要是防止蛋白质与双缩脲反应后粘固在试管壁上，使反应不彻底，也不
易洗刷试管。
4.反应原理及注意事项：菲林试剂中起实质作用的是生产的Cu(OH)42-,放置过长就会生成
Cu(OH)2沉淀或CuCO3沉淀，因而无法反应。双缩脲试剂中起作用的是碱性环境中Cu2+（与
蛋白质结合形成紫色络合物），因而必需先后适用。使用CuSO4时，溶液不能过量，否则蓝
色的CuSO4溶液将遮蔽显色反应中产生的紫色。
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斐林试剂与双缩脲试剂的比较分析

细胞内的水
1．细胞中产生水的结构及代谢
(1)在叶绿体基质中通过暗反应过程产生水。
(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产生水。
(4)在高尔基体上通过纤维素的合成产生水(植物细胞
有丝分裂时形成新的细胞壁)。
(5)细胞核内在DNA合成过程中产生水。
(6)肝脏和肌肉中合成糖原时产生水。
(7)ATP合成时产生水。
2．细胞中消耗水的结构及代谢
(1)叶绿体类囊体薄膜上通过光反应消耗水。
(2)线粒体中通过有氧呼吸的第二阶段消耗水。
(3)水解反应消耗水：糖原、ATP、淀粉、蛋白质的水解均需要消耗水。
3．水与进化
(1)原始海洋是原始生命诞生的地方。(2)生物是由水生向陆生进化的。
4．水与光合作用的关系
水是光合作用的原料，也是光合作用的产物，还是光合作用的反应介质。
5．水与呼吸作用的关系
水是呼吸作用的原料，也是呼吸作用的产物，还是呼吸作用的反应介质。种子的呼吸作用
会随水的增加而加强。
6．水的污染
(1)水体富营养化：水体富营养化在淡水中形成“水华”、在海洋中则产生“赤潮”。
(2)重金属污染：水体中的重金属离子经生物的富集作用，造成高营养级生物中毒。