第1讲细胞中的水和无机盐.ppt

第第1讲讲 细胞中的水和无机盐细胞中的水和无机盐20多多无机自然界无机自然界C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Cu、Zn、B、Mo一、组成细胞的元素：一、组成细胞的元素：细胞中常见的化学元素有细胞中常见的化学元素有 种，是生物体从种，是生物体从 中获取的。中获取的。1元素的分类：元素的分类：（1）按元素在生物体内的含量可分为：）按元素在生物体内的含量可分为：大量元素，如：大量元素，如：等。等。微量元素，如微量元素，如 等。等。（2）按元素在生物体内的作用可分为：）按元素在生物体内的作用可分为：最基本的元素是最基本的元素是 。主要元素，如主要元素，如 。CC、H、O、N、P、S（1）占细胞鲜重最多的元素是）占细胞鲜重最多的元素是 。（2）占细胞干重最多的元素是）占细胞干重最多的元素是 。（3）细胞中含量最多的四种元素是）细胞中含量最多的四种元素是 。2元素的含量特点：元素的含量特点：OCC、H、O、N3元素的存在形式：大多以元素的存在形式：大多以 的形式存在。的形式存在。化合物化合物 组成细胞的化合物分为无机化合物和组成细胞的化合物分为无机化合物和 ，前者中前者中 的含量是最多的，后者中含量最多的的含量是最多的，后者中含量最多的是是 。有机化合物有机化合物水水蛋白质蛋白质二、组成细胞的化合物：二、组成细胞的化合物：主要元素：指含量占原生质总量主要元素：指含量占原生质总量97%以上以上的元素。的元素。【知识拓展【知识拓展】1组成生物体的化学元素的种类及含量：组成生物体的化学元素的种类及含量：组成生物体的化学元素常见的主要有组成生物体的化学元素常见的主要有20多种。其多种。其组成、分类及含量如下图所示：组成、分类及含量如下图所示：大量元素：指含量占生物体总重量的大量元素：指含量占生物体总重量的万分之一以上万分之一以上的元素。的元素。微量元素：指生物体生活所必需的，含量虽少但作用非常重要的微量元素：指生物体生活所必需的，含量虽少但作用非常重要的元素。元素。（1）组成生物体的化学元素在不同的生物体内种类大）组成生物体的化学元素在不同的生物体内种类大体相同（体相同（统一性统一性）；但不同的生物体内各种化学元素的）；但不同的生物体内各种化学元素的含量一般相差很大（含量一般相差很大（差异性差异性）。）。（2）元素分类是根据其在生物体内的含量，而不是）元素分类是根据其在生物体内的含量，而不是其生理作用。其生理作用。因此对于细胞内的各种元素，不能以其因此对于细胞内的各种元素，不能以其含量的多少来衡量其重要或不重要。含量的多少来衡量其重要或不重要。微量元素虽含量微量元素虽含量少，但其生理作用却不可替代，如少，但其生理作用却不可替代，如Zn是是DNA聚合酶和聚合酶和RNA聚合酶的辅助因子，缺聚合酶的辅助因子，缺Zn将导致将导致DNA复制和复制和RNA合成不能正常进行；合成不能正常进行；Zn还有助于人体细胞的分裂，还有助于人体细胞的分裂，促使生长发育（如大脑发育和性成熟等）。促使生长发育（如大脑发育和性成熟等）。（3）碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连）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，正是由于碳接成链或环，从而形成各种生物大分子，正是由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用，科学家才说原子在组成生物大分子中的重要作用，科学家才说“碳是生命的碳是生命的核心元素核心元素”，“没有碳，就没有生命没有碳，就没有生命”。（4）生物体鲜重中含量最多的元素为）生物体鲜重中含量最多的元素为O，干重最多的元，干重最多的元素为素为C。植物因糖类较多，蛋白质相对较少，故干重中。植物因糖类较多，蛋白质相对较少，故干重中O元素较多，而动物相反，干重中元素较多，而动物相反，干重中N比例较高，且比例较高，且Ca、P等元素因骨骼、牙齿中大量积累而含量较多。等元素因骨骼、牙齿中大量积累而含量较多。（5）糖类、脂肪和蛋白质的组成元素都有）糖类、脂肪和蛋白质的组成元素都有C、H、O，可推知其代谢产物中都有可推知其代谢产物中都有CO2和和H2O，蛋白质中还含，蛋白质中还含有有N，故其代谢产物中还含有尿素。，故其代谢产物中还含有尿素。（6）脂肪分子中氧的含量远少于糖类，而碳和氢的含）脂肪分子中氧的含量远少于糖类，而碳和氢的含量则比糖类多，因此等质量的脂肪彻底氧化时所消耗量则比糖类多，因此等质量的脂肪彻底氧化时所消耗的氧气比糖类多，释放的能量也多于糖类，约为糖类的氧气比糖类多，释放的能量也多于糖类，约为糖类或蛋白质的二倍。或蛋白质的二倍。（7）由于蛋白质中通常含有）由于蛋白质中通常含有S，而，而DNA中含中含P，因此在，因此在实验方法上可分别用放射性同位素实验方法上可分别用放射性同位素35S和和32P示踪以证明示踪以证明DNA是遗传物质。是遗传物质。组成生物体的各种化学元素，在生物体内主要以无机盐组成生物体的各种化学元素，在生物体内主要以无机盐离子或化合态形式存在。离子或化合态形式存在。2化学元素的存在形式及功能：化学元素的存在形式及功能：（1）化学元素的存在形式）化学元素的存在形式（2）生物体内化学元素的功能）生物体内化学元素的功能组成多种多样的化合物，这些化合物和化学元素是生物体组成多种多样的化合物，这些化合物和化学元素是生物体生命活动的物质基础。生命活动的物质基础。化学元素能够影响生物体的生命活动。化学元素能够影响生物体的生命活动。S是甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分，是甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分，因此也是蛋白质的因此也是蛋白质的特征特征元素。元素。Ca在原生质中一般以磷酸盐和碳酸盐的形式存在，在原生质中一般以磷酸盐和碳酸盐的形式存在，对保持原生质胶体的稳定性和调节膜的通透性是不对保持原生质胶体的稳定性和调节膜的通透性是不可缺少的。动物血液和组织液中的钙离子，对血液可缺少的。动物血液和组织液中的钙离子，对血液的凝固和肌肉的收缩有调节作用。的凝固和肌肉的收缩有调节作用。缺钙，老年人患缺钙，老年人患骨质疏松症骨质疏松症，成年人患，成年人患骨质软化病骨质软化病，儿童患儿童患佝偻病佝偻病；血钙含量低，易导致肌肉；血钙含量低，易导致肌肉抽搐抽搐；血钙；血钙高导致高导致肌无力肌无力。Mg是叶绿素的组成成分，是一切绿色植物光合作用是叶绿素的组成成分，是一切绿色植物光合作用不可缺少的。不可缺少的。Fe是细胞色素（线粒体内一种与有氧呼吸有关的蛋白是细胞色素（线粒体内一种与有氧呼吸有关的蛋白质）、血红蛋白和许多含铁酶类的成分，与氧气的运质）、血红蛋白和许多含铁酶类的成分，与氧气的运输以及许多物质代谢有关。植物缺铁，叶绿素形成受输以及许多物质代谢有关。植物缺铁，叶绿素形成受阻，易产生黄化苗。阻，易产生黄化苗。微量元素微量元素B（硼）能促进花粉的萌发和花粉管的伸长；（硼）能促进花粉的萌发和花粉管的伸长；I是合成甲状腺激素的成分。是合成甲状腺激素的成分。C【典例精析【典例精析】【例【例1】下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的】下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是（是（）A组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量最高元素的含量最高B人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大C组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到到D不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似（1）水的含量：）水的含量：考点一组成生物体的无机物考点一组成生物体的无机物水和无机盐水和无机盐 【基础知识整合【基础知识整合】1细胞中的水：细胞中的水：在构成细胞的各种化合物中，水的含量在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多最多，一般为，一般为80%90%。不同的生物体内水的含量差别很大。不同的生物体内水的含量差别很大。同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期成年时期；幼嫩部分老熟部分。幼儿时期成年时期；幼嫩部分老熟部分。同一生物不同器官水的含量也不同，如心肌含水同一生物不同器官水的含量也不同，如心肌含水79%，血液含水，血液含水82%。结合水结合水自由水自由水（2）存在形式：）存在形式：和和 。一般情况下，代谢活跃时，生物体含水量在一般情况下，代谢活跃时，生物体含水量在70%以上。以上。含水量降低，生命活动不活跃或进入休眠。含水量降低，生命活动不活跃或进入休眠。水的含量与代谢的关系：水的含量与代谢的关系：当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，如当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，如干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗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。旱生植物比水生植物具有较寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比水生植物具有较强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。（3）功能：）功能：是是细胞结构细胞结构的重要组成成分；的重要组成成分；是细胞内的是细胞内的良好溶剂良好溶剂，运送，运送营养营养和和废物废物；参与许多参与许多生物化学反应生物化学反应；为细胞提供为细胞提供液体液体环境。环境。（1）存在形式：）存在形式：2细胞中的无机盐：细胞中的无机盐：绝大多数以绝大多数以离子离子形式存在，少部分是细胞内形式存在，少部分是细胞内复杂化合物复杂化合物的组成成分。的组成成分。是细胞的结构成分，有些无机盐是细胞内某些复是细胞的结构成分，有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分，杂的化合物的重要组成部分，如如Mg2是叶绿素分子是叶绿素分子必需的成分；必需的成分；Fe2是血红蛋白的主要成分；是血红蛋白的主要成分；PO43是生物膜的主要成分磷脂的组成成分，也是是生物膜的主要成分磷脂的组成成分，也是ATP、NADPH的主要组成成分。的主要组成成分。（2）生理功能：）生理功能：参与并维持生物体的代谢活动参与并维持生物体的代谢活动，如哺乳动物血液，如哺乳动物血液中必须含有一定量的中必须含有一定量的Ca2，如果血液中钙盐的含量，如果血液中钙盐的含量过低就会出现肌肉抽搐。过低就会出现肌肉抽搐。维持生物体内的平衡维持生物体内的平衡：体内平衡使细胞能有稳定的：体内平衡使细胞能有稳定的结构和功能，是生物能维持正常的代谢和生理活动的结构和功能，是生物能维持正常的代谢和生理活动的必要条件。必要条件。a渗透压的平衡：渗透压的平衡：Na、Cl对细胞外液渗透压调节对细胞外液渗透压调节起重要作用，起重要作用，K则对细胞内液渗透压平衡起决定作则对细胞内液渗透压平衡起决定作用。用。b酸碱平衡（即酸碱平衡（即pH平衡）：平衡）：pH调节着细胞的一切生调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响细胞内发生的一切反应，其平命活动，它的改变影响细胞内发生的一切反应，其平衡的维持就依赖于某些无机盐离子的调节，如人血浆衡的维持就依赖于某些无机盐离子的调节，如人血浆中中HCO3、HPO42等的调节。等的调节。【典例精析【典例精析】【例【例2】下面关于生物体内水、自由水、结合水的联系】下面关于生物体内水、自由水、结合水的联系以及与生物新陈代谢、抗性的关系，有关叙述正确的以及与生物新陈代谢、抗性的关系，有关叙述正确的是（是（）A细胞中自由水只存在于细胞液中，相对含量越大，细胞中自由水只存在于细胞液中，相对含量越大，生物新陈代谢越旺盛生物新陈代谢越旺盛B自由水和结合水在不同时期作用相同自由水和结合水在不同时期作用相同C种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量，降低种种子贮存前，晒干是为了减少自由水含量，降低种子的代谢速子的代谢速 率，以延长寿命率，以延长寿命D越冬作物减少灌溉，便于结合水与细胞中某些物质