备战高考生物一轮复习优质课件 第02讲 细胞中的无机物、糖类和脂质

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细胞中的元素和化合物、无机物
实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
一、生物界与非生物界的统一性和差异性
组成生物界和非生物界的元素含量差别很大。
组成生物界和非生物界的元素种类大致相同。
有选择地从无机自然界中获取
C、H、O、N、P、S、K、 Ca、Mg等
Fe、Mn、B、Zn、M、Cu等
（参与构成生物大分子的基本骨架）
大多以化合物的形式存在
C、H、O、N (S)
组成细胞的元素和化合物
鲜重最多的化合物： 鲜重最多的有机物： 干重最多的化合物： 干重最多的有机物： 鲜重最多的四种元素： 干重最多的四种元素：
原因：不同生物组织细胞中化合物含量不同，有的还相差悬殊。如小麦种子细胞和玉米细胞等中糖类含量较高，而人体细胞中蛋白质含量较高。
玉米细胞和人体细胞干重含量较多的四种都是元素C、H、O、N，在玉米细胞中的含量大小关系为O>C>H>N，而在人体细胞中的含量大小关系为C>O>N>H，这是为什么？
1.（2022年广州一模）以下四组物质中，元素组成相同的一组是 （ ）磷脂和磷酸 B. ATP 和 cDNAC. 丙酮酸与丙氨酸 D. 糖蛋白与肌糖原
2.(2021·佛山一模) 玉米从外界吸收的硝酸盐，可以用于细胞内合成 (　　)A．核糖　　　B．淀粉酶　　　C．甘油　　　D．固醇
解析：核糖属于糖类，组成元素为C、H、O，A错误； 淀粉酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的组成元素是C、H、O、N，B正确； 甘油的组成元素为C、H、O，C错误； 固醇的组成元素为C、H、O，D错误。
3.（2022年湛江二模）下列有关组成细胞的化学元素的叙述，错误的是 （ ）组成纤维素、糖原、丙酮酸、脂肪酸的化学元素的种类相同B. 碳循环是指碳元素在生物群落与无机环境之间的往返过程C. DNA双链均被32P标记的细菌在含31P的培养基中繁殖，子一代细菌都含放射性D. DNA双链均被15N标记的细菌在含14N的培养基中繁殖，子一代细菌只含14N
四、细胞中的无机物——水（70%~90%）
1.一个水分子是由2个H原子和一个O原子构成的
H原子和O原子吸引电子的能力不一样O原子更容易吸引电子使得整个水分子中O原子一侧带负电
2.正负电荷中心不重合的现象 叫做分子的极性
构成生物的分子大部分都是极性的，根据相似相溶的原理水就成为了一种很好的溶剂
3.O原子一侧带负电，H原子另一侧带正电
两个水分子之间会产生一定的吸引力，这种作用力叫氢键；氢键是一种比较弱的作用力能不断地断裂，又不断形成使得水在常温下具有流动性。
②水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。
①生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别，一般为60%-65%。
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。
氢键比较弱，易被破坏，不断断裂又不断形成，
水具有较高的比热容，不易发生改变
3.细胞中水存在的形式和功能
与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分
运送营养物质和代谢废物
4.自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系
比值高：代谢 ，但抗逆性 。 自由水/结合水 比值低：代谢强度 ，但抗寒、抗旱、 抗热等抗逆性 。
（如：癌细胞、种子萌发等）
减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命
失去自由水的种子仍保持其生理活性
种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会失去结合水
失去结合水的细胞失去生理活性
水可用自由扩散、协助扩散的方式跨膜运输
③暗反应(叶绿体基质)
④有氧呼吸第三阶段(线粒体内膜)
⑤氨基酸的脱水缩合(核糖体)
⑥DNA分子的复制、转录
①气孔开闭：通过控制水的蒸腾来调节对水的吸收
②抗利尿激素：促进肾小管和集合管对水的重吸收
③光反应(类囊体薄膜)
④有氧呼吸第二阶段(线粒体基质)
⑤淀粉、蛋白质、脂肪的消化
⑥DNA、RNA的水解
四、细胞中的无机物——无机盐（1%~1.5%）
少数无机盐可以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。
1.无机盐在细胞中的含量
极少，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。
2.无机盐在细胞中的存在形式
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。如：
阳离子： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
阴离子： Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
①构成细胞中某些复杂化合物的组成成分
②维持细胞和生物体正常的生命活动
血钙过高，肌无力；血钙过低，肌肉抽搐。B能促进花粉萌发，花粉管生长，缺B会导致“花而不实”。
Na+、K+ 维持神经细胞、肌肉细胞的兴奋性
Na+人体内缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。当大量出汗排除过多无机盐后，应该多喝淡盐水。
③维持细胞的渗透压平衡
医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要用生理盐水？
质量分数为0.9%的NaCl溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境中溶质的浓度，所以叫生理盐水。 当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。
进行激烈运动时，会感到腰酸、膝盖酸等。这是因为运动时产生了乳酸，但体液的pH没有因此而降低，还是维持在7.35~7.45之间，为什么呢？
乳酸＋NaHCO3=乳酸钠＋H2CO3
人体依靠无机盐离子H2CO3/HCO3— 等组成的缓冲体系来调节并维持平衡。
4.无机盐生理功能的验证
(1)完全培养液：满足植物生长发育必需营养素的培养液。
(2)缺素培养液：缺乏植物生长发育所必需的某种或几种营养素的培养液。
1.(2021·全国卷Ⅰ) 植物在生长发育过程中，需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述，错误的是(　　)A．根系吸收的水有利于植物保持固有姿态B．结合水是植物细胞结构的重要组成成分C．细胞的有氧呼吸过程不消耗水但能产生水D．自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动
2.(2021·浙江卷) 无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是(　　)A．Mg2＋存在于叶绿体的类胡萝卜素中B．H2CO3 对体液pH 起着重要的调节作用 C．血液中Ca2＋含量过低，人体易出现肌肉抽搐 D．适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症
1．(2021·河北卷)植物细胞中自由水的生理作用包括________等。
细胞内良好的溶剂、能够参与生化反应、能为细胞提供液体环境、能运送营养物质和代谢废物
2．(2020·全国卷Ⅰ)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是 。
肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
3．(2021·珠海二模)适当施氮肥可促进小麦叶肉细胞中___________等物质的合成，从而可提高植物的光合作用速率。但施肥过多反而会降低小麦的光合速率，其原因是_____________________。
叶绿素、酶、NADPH、ATP　；施肥增加土壤中溶液的浓度，导致植物失水过多而抑制气孔开放， CO2吸收量减少，暗反应速率下降，从而降低小麦光合作用速率
4．将种子晒干的目的是________________。
为了蒸发掉种子里的自由水，降低种子的代谢作用，有利于保存种子
5．北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低， 而结合水的比例会逐渐升高，原因是___________________。
6．如果Ca2＋的含量太低，动物会出现________等症状， 可见无机盐对于维持__________________都有重要作用。
避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身
抽搐；细胞和生物体的生命活动
主要的 。
葡萄糖（C6H12O6)
+
+ H2O
——可水解成 （由两分子单糖 而成的糖。）
——可水解成 （由多分子单糖脱水缩合而成的糖。）
（植物细胞内的储能物质）
（构成植物细胞的细胞壁）
（动物细胞内的储能物质：肝糖原、肌糖原）
（昆虫、甲壳动物的结构材料）
多糖初步水解——麦芽糖
淀粉、糖原、纤维素的基本单位都是葡萄糖分子，但是葡萄糖的连接方式不同，导致了三种多糖的结构和性质上的差异。
细胞生命活动的主要能源物质
核糖、脱氧核糖、纤维素、几丁质
六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖） 二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）
糖类是既是细胞的重要结构成分，又是生命活动的主要能源物质。
糖一定是甜的吗？甜的一定是糖吗？ 食物中的糖是如何成为人体细胞中的糖？
提醒：区分糖的“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；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。
1.(2022年广州二模）北京烤鸭是北京传统特色美食。饲喂鸭时，主要以玉米、谷类为饲料，使其肥育。北京烤鸭的食用方法是用薄饼卷起烤鸭片、葱条、黄瓜条或萝卜条，配特制酱料食用。下列叙述错误的是（ ）鸭生命活动所需的主要能源物质是脂肪B. 鸭肥育的原因是玉米、谷物等食物中大量的糖转化成脂肪C. 与黄瓜条和萝卜条相比，烤鸭特有的多糖是糖原D. 烤鸭中变性后的蛋白质更容易消化
2.（2021年广东一模）右图是某高等生物体内的一个细胞模式图，其细胞质内含有的多糖和核酸主要是（ ）A.糖原和DNA B.糖原和RNAC.淀粉和RNAD.淀粉和DNA
3.（2021年全国甲卷） 已知①酶、②抗体、③激素、④糖原、⑤脂肪、⑥核酸都是人体内有重要作用的物质。下列说法正确的是 （ ）①②③都是由氨基酸通过肽键连接而成的B. ③④⑤都是生物大分子，都以碳链为骨架C. ①②⑥都是由含氮的单体连接成的多聚体D. ④⑤⑥都是人体细胞内的主要能源物质
主要是 ，磷脂还含有 。
①相对于糖类，脂质分子 含量低， 含量高。②通常不溶于 ，易溶于 。
(如丙酮、氯仿、乙醚等)
1分子甘油和3分子脂肪酸
① 细胞内良好的储能物质
③缓冲和减压作用，保护内脏器官
考点：脂肪是良好的储能物质，但与此同时糖类等也可以储能（如淀粉和糖原），只是不够“良好”。
质量相同的脂肪和糖类被氧化分解时，脂肪耗氧量较多，产能也较多。
思考：在元素组成上与糖类相比有什么共同点， 在元素所占比例上与糖类有什么不同点？
为什么等质量的脂肪比糖类含能量多，却不是生物体利用的主要能源物质？
用于贮能更经济氧化速度慢、耗氧量大
糖类是生物体主要利用的能源物质，尤其是大脑和神经所利用的能源必须由糖类来供应。而脂肪是生物体内最好的储备能源。 脂肪是非极性化合物，可以以无水的形式储存在体内。虽然糖原也是动物细胞内的储能物质，但它是极性化合物，是高度的水合形式，在机体内贮存时所占的体积相当于同等重量的脂肪所占体积的4倍左右。因此脂肪是一种很“经济”的储备能源。 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，所以对于生物体的生命活动而言，糖类和脂肪都可以作为储备能源，但是糖类是生物体生命活动利用的主要能源物质。
大多数含有饱和脂肪酸，熔点高，容易凝固，在温室时呈固态，如猪油。
大多数含有不饱和脂肪酸，熔点低，不容易凝固，在温室时呈液态，如日常炒菜用的食用油（花生油、豆油和菜籽油等）
人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆种子中含量丰富
构成细胞膜和细胞器膜和核膜的重要成分
叶绿体、内质网、高尔基体等
①主要的能源物质；②构成细胞结构，如糖被、细胞壁；③核酸的组成成分，如核糖
①生物体内的储能物质，如脂肪；②构成生物膜的重要成分，如磷脂；③调节新陈代谢和生殖，如性激素
血液中葡萄糖的去路：①细胞氧化分解利用；②多余的合成糖原储存起来；③还有富余，转化为脂肪和 某些氨基酸。
只有在糖代谢发生障碍，人体供能不足时才会分解脂肪，而且脂肪不能大量转化为糖类。
三大能源物质的供能顺序： 先是糖类氧化供能，当糖类供能不足时，依次由脂肪、蛋白质供能，蛋白质除在正常代谢中提供部分能量外，一般不供能，当需要由蛋白质大量供能时，说明生物体已病重或生命接近终结。
含有大量能量的物质并不一定是生命活动主要的供能物质，如脂肪、糖原都有很高能量，但只有在葡萄糖供能不足时，才为生命活动供能。能源物质的主要功能不一定是供能，如蛋白质的主要功能是参与构成细胞的结构和调节代谢。
(1)并非所有的糖类都是能源物质。
(2)并非所有的糖类都可以用斐林试剂鉴定。
(3)脂肪是生物体内主要的储能物质，但不构成膜结构。
(4)糖类是细胞通讯、识别作用的基础，也是细胞膜的成分，只是含量少。
(5)性激素属于固醇类激素。
(6)等质量的脂肪和糖类相比，脂肪中“H”比例高，故脂肪氧化分解释放 的能量多，消耗氧气多，产生的水多。
1. (2020·海南卷)下列关于人体脂质的叙述，正确的是(　　)A．组成脂肪与糖原的元素种类不同B．磷脂水解的终产物为甘油和脂肪酸C．性激素属于固醇类物质，能维持人体第二性征D．维生素D是构成骨骼的主要成分，缺乏维生素D会影响骨骼发育
2.如图是油菜种子在发育(A)和萌发(B)过程中糖类和脂肪的变化曲线。下列分析正确的是(　　)
A．干重相等的可溶性糖和脂肪，贮存的能量脂肪多于糖B．种子萌发时，脂肪酶的活性较低C．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N增加D．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能源物质
3.下列化合物的属性及其功能不相符的是( 　　)A．自由水——无机物，细胞中的良好溶剂B．几丁质——多糖，哺乳动物骨骼的重要成分C．胆固醇——脂质，在人体血液中参与运输脂质D．维生素D——脂质，促进人体肠道对钙的吸收
组成元素： C、H、O
组成元素：C、H、O（ P和N）
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。
乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液
甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液
苹果或梨匀浆（还原糖类较高，白色或近于白色的植物组织）
葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖
现配现用斐林试剂鉴定还原糖，是利用还原糖与Cu(OH)2 反应，所以要混合均匀制成Cu(OH)2 后再使用；Cu(OH)2 (浅蓝)→棕色→ Cu2O(砖红)
B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液
A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液
豆浆、鲜肝研磨液、蛋清稀释液
双缩脲试剂鉴定蛋白质是利用的在碱性环境中，蛋白质的2个及以上肽键与Cu2+发生颜色反应，所以要先加入试剂A，后加入试剂B。注意：双缩脲≠双缩脲试剂。
稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上
苏丹Ⅲ、苏丹Ⅳ染液、体积分数50%的酒精
花生种子（浸泡3~4h,去掉种皮）
注：浸泡时间短，不易切片； 浸泡时间过长，组织较软，切下的薄片不易成形。
切片要厚薄均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊
1.向试管内注入2mL待测组织样液；2.向试管内滴加2滴碘液，观察颜色变化。
1.(2021年湛江一模)下表中的为达成实验目的而进行的相应实验操作，错误的是 ( )
2.(2020·江苏卷) 生物学实验常呈现“五颜六色”的变化。下列实验中溶液颜色变化的叙述正确的是(　　)A．在新鲜的梨汁中加入斐林试剂，混匀后在加热条件下由无色变成砖红色B．在厌氧发酵的果汁中加入酸性重铬酸钾溶液，混匀后由蓝色变成灰绿色C．用黑藻观察细胞质流动时，无须染色也能见到绿色颗粒D．在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂，混匀后逐渐变成紫色
1.基于对细胞元素组成、元素含量等的认识。判断下列相关表述是否正确。（1）细胞中不存在无机自然界没有的特殊元素。 （ ）（2）细胞中微量元素含量很少，作用也很微小。 （ ）（3）不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。 （ ）
2.将下列试剂与相应的待测样品、相应的实验结果用线连接起来。苏丹Ⅲ染液 豆浆 砖红色沉淀斐林试剂 梨汁 橘黄色双缩脲试剂 花生子叶 紫色
3.在下列有机化合物中，人体细胞内含量最多的一种是 （ ）A.脂质B.糖类C.蛋白质D.核酸
4.科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明（ ）A.生物来源于非生物B.生物界与无机自然界具有统一性C.生物界与无机自然界具有差异性D.生物与非生物在元素组成上没有区别
1.组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例与无机环境的大不相同？
细胞是生命活动的基本单位，虽然组成细胞的元素来自无机环境，但是构成细胞的主要元素C、H、O、N的含量与无机环境差异很大，这与细胞内的有机化合物如糖类、脂质、蛋白质和核酸有关。
2.将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中，能构成一个生命系统吗？为什么？
不能。因为生命系统内部是一个严谨有序的结构，不是由物质随意堆砌而成的。
1.水和无机盐是细胞的重要组成成分。 判断下列相关表述是否正确。（1）细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。 （ ）（2）同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。 （ ）（3）将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。 （ ）
2.目前已经探明，在火星两极地区有固态水，而那里的土壤中含有生命必需的Mg、Na、K等元素。科学家也曾在火星上发现了流动水的痕迹。科学家据此推测，火星上曾经或者现在存在着生命。为什么科学家会作出这样的推测呢？
水是生命之源，地球上最早的生命就是起源于水中的。科学家在火星上发现了流动水的痕迹，说明那里可能有自由流动的水。同时，那里的土壤中还含有生命必需的一些元素，所以科学家才会作出这样的推测。
1.基于对细胞中糖类和脂质的认识，判断下列相关表述是否正确。（1）磷脂是所有细胞必不可少的脂质。 （ ）（2）植物细胞和动物细胞的组成成分都含有纤维素。 （ ）（3）脂肪、淀粉、糖原都是人体细胞内的储能物质。 （ ）
2.水稻和小麦的细胞中含有丰富的多糖，这些多糖是（ ）A.淀粉和糖原B.糖原和纤维素C.淀粉和纤维素D.蔗糖和麦芽糖
1.糖类和脂肪都在细胞生命活动中具有重要作用，然而，如果摄入过多，也会产生一定的危害。根据本节所学知识，回答以下问题。（1）在日常饮食中，如何合理控制糖类和脂肪的摄入？
五谷类，如面包、米饭、馒头等含有大量糖类，肥肉、油炸类食品含大量脂肪，在日常饮食中，要合理控制此类食品中的摄入。
（2）结合家人的健康状况，从合理摄入糖类和脂肪的角度，对家人的饮食习惯能提出哪些改进建议？
日常饮食要保证摄入种类齐全、数量适宜、比例合适的各类营养，如食物多样，粮谷为主，少吃肥肉和荤肉等。另外要结合家人健康状况，如糖尿病人要严格控制糖类摄入。