课题3：细胞中的元素和化合物、细胞中的无机物
【课标要求】水和无机盐的作用。
【考向瞭望】各种化合物的元素组成以及与之相关的细胞结构。
【知识梳理】一、组成细胞的元素
细胞中常见的化学元素有20多种，是生物体有选择地从无机自然界中获取的。
（一）元素的分类：1、按元素在生物体内的含量可分为（以万分之一为界）：（1）大量元素，如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。（2）微量元素，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。（3）无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用，如P是组成ATP、膜结构等的重要成分；Ca是组成骨骼、牙齿的成分；Mg是叶绿素的成分；Fe是血红蛋白的成分。2、按元素在生物体内的作用可分为：（1）最基本的元素是C。（2）主要元素，如C、H、O、N、P、S。
（二）元素的含量特点：1、占细胞鲜重最多的元素是O。2、占细胞干重最多的元素是C。3、细胞中含量最多的四种元素是C、H、O、N。
（三）元素的存在形式：大多以化合物的形式存在。
（四）组成细胞的元素的主要作用：1、调节机体生命活动：如K＋、Na＋、Ca2＋、HCO3－等。2、参与重要化合物的组成：如I是合成甲状腺激素的原料等。3、影响机体的重要生命活动：如B可促进花粉管的萌发，从而促进植物受精，油菜缺B会“花而不实”。
二、组成细胞的化合物：组成细胞的化合物分为无机化合物和有机化合物，前者中水的含量是最多的，后者中含量最多的是蛋白质。
三、细胞中的无机物：
（一）细胞中的水：1、存在形式：自由水和结合水。2、含量：在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多。（1）不同的生物体内水的含量差别很大；（2）同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同，幼儿期＞成年期，幼嫩部分＞老熟部分。（3）同一生物不同器官水的含量也不同。3、功能：（1）是细胞和生物体的重要组成成分；（2）是细胞内的良好溶剂，运送营养物质和代谢废物；（3）参与许多生物化学反应，如光合作用、呼吸作用等；（4）为细胞提供液体环境。4、水的含量与代谢的关系：（1）一般情况下，代谢活跃时，生物体含水量在70%以上。含水量降低，生命活动不活跃或进入休眠。（2）当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速。（3）当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。
（二）细胞中的无机盐：1、存在形式：绝大多数以离子的形式存在，少部分是细胞内化合物的组成成分。2、功能：维持细胞和生物体的生命活动，维持细胞的酸碱平衡等。（1）是细胞的结构成分；（2）参与并维持生物体的代谢活动，如哺乳动物血液中钙盐含量过低就会出现抽搐；（3）维持生物体内的平衡：渗透压平衡（Na＋、Cl－维持细胞外液渗透压，K＋维持细胞内液渗透压），酸碱平衡（如人血浆中HCO3－、HPO42－等的调节）。
【思考感悟】为什么碳是最基本元素？
碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种生物大分子，使地球上的生命建立在碳元素的基础上。
【基础训练】1、如图1是细胞中3种化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是（ D ）
A、若图1表示正常细胞，则A、B化合物共有的元素
中含量最多的是a
B、若图1表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，
则A化合物中含量最多的元素为图2中的b
C、若图1表示正常细胞，则B化合物具有多样性，
其必含的元素为C、H、O、N
D、图2中含量最多的元素是a，数量最多的也是a
2、分析下列材料，回答有关问题。
材料一：在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会发生酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，则发生碱中毒。
材料二：在初生蝌蚪或幼小植物体内，当自由水的比例减小时，机体代谢强度降低；当自由水的比例增大时，机体代谢强度升高。
材料三：Mg2＋是叶绿素分子必需的成分；Fe2＋是血红蛋白的重要成分；碳酸钙是动物和人体的骨骼和牙齿的主要成分。
材料四：人体某些组织的含水量近似，但形态却不同。例如，心肌含水量约为79%而呈坚韧的状态，脑中含水量约为84%而呈溶胶状。
材料五：血液在血管中呈液态，当血液从血管中流出后则会凝固。
（1）材料一表明：无机盐具有调节酸碱平衡(pH)的作用。
（2）你对材料二中现象的全面解释是：自由水是细胞内良好的溶剂，是细胞内生化反应的介质，并参与某些代谢反应，参与体内营养物质和代谢废物的运输。
（3）材料三表明：无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。
（4）你对材料四中差异的正确解释是：组织器官的形态差异与生物体内水分的存在形式有关，心肌中结合水较多，而脑组织中自由水较多。
（5）材料五说明血液中的水分发生了怎样的转化？血液中多数自由水转化成了结合水。
3、在组成人体的各种化学元素中，最基本元素、含量最多的元素、占细胞干重最多的元素依次是（ A ）
A、C、O、C B、C、H、O C、C、O、N D、C、O、O
【高考模拟】4、（2006上海春考）人体中水的含量约占65%，下列选项中能正确说明水对人体重要性的是（ C ）
①水和糖类、蛋白质、脂肪一样，为人体提供能量；②没有水，人体内大部分化学反应就根本不会发生；③水的比热小，有利于维持体温；④体内营养物质的运输离不开水
A、①② B、②③ C、②④ D、③④
5、（2008聊城模拟）组成生物的化学元素在生物体中起重要作用。下列关于几种元素与光合作用关系的叙述中，正确的是（ B ）
A、C是组成糖类的基本元素，在光合作用中C元素从CO2先后经C3、C5形成(CH2O)
B、N是叶绿素的组成元素之一，没有N植物就不能进行光合作用
C、O是构成有机物的基本元素之一，光合作用制造的有机物中的氧来自于水
D、P是构成ATP的必需元素，光合作用中光反应和暗反应过程均有ATP的合成
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