高中生物必修1第2章第1节细胞中的元素和化合物.docx
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高中生物必修1第2章第1节细胞中的元素和化合物
2019-2020年高中生物必修1第2章第1节细胞中的元素和化合物
1．认识生物界与非生物界的统一性和差异性。
2．简述组成细胞的元素与化合物的种类、含量。
（重点）
3．尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
（重难点）
组成细胞的元素和化合物
1．组成细胞的元素
（1）种类：
细胞中常见的化学元素有20多种。
（2）
（3）含量
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。
2．组成细胞的化合物
（1）
（2）含量
①鲜重条件下，含量最多的化合物是水。
②鲜重条件下，含量最多的有机化合物是蛋白质。
③干重条件下，含量最多的化合物是蛋白质。
[合作探讨]
探讨1：
为什么组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到，而组成细胞的元素含量与无机自然界又大不相同？
提示：
组成细胞的元素是生物体有选择地从无机自然环境中吸收的。
探讨2：
大量元素和微量元素划分的依据是什么？
微量元素是否可有可无？
请举例说明。
提示：
划分依据是含量的多少。
微量元素不可缺少，否则机体就会出现异常，如Fe是人体血红蛋白的重要组成元素，缺Fe会患缺铁性贫血。
探讨3：
为什么占人体细胞鲜重最多的元素是O，而占干重最多的是C?
提示：
在鲜重情况下，组成细胞最多的化合物是H2O，而干重情况下所含的成分主要是有机物。
探讨4：
不同细胞中化合物的含量都一样吗？
请举例说明。
提示：
不一样。
如植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。
又如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多等等。
[思维升华]
1．组成细胞的元素种类和含量
（1）大量元素和微量元素划分的依据是含量，而不是生理作用。
（2）生物体内含有的元素不一定是生物所必需的元素，如Pb。
（3）主要元素占人体细胞鲜重比例是O＞C＞H＞N＞P＞S，而占人体细胞干重比例是C＞O＞N＞H＞P＞S。
2．元素的统一性和差异性
（3）统一性和差异性的原因
①统一性：
生命起源于非生物界，且组成生物体的化学元素是从无机自然界获取的。
②差异性：
生物体有选择地从无机自然界获取组成自身的物质。
1．下列哪项实例能够证明微量元素是生命活动所必需的（ ）
A．Mg2＋是叶绿素的组成成分
B．油菜缺少B时只开花不结果
C．哺乳动物血液中Ca2＋含量太低，会抽搐
D．缺P会影响ATP的合成
【解析】 A、B、C、D都能证明元素是生命活动所必需的，但只有B项中B（硼元素）是微量元素，P、Mg、Ca是大量元素。
【答案】 B
2．牛通过吃草获得化合物和元素，那么牛和草体内的各种化学元素（ ）
【导学号：
19040027】
A．种类差异很大，含量大体相同
B．种类和含量差异都很大
C．种类和含量都是大体相同的
D．种类大体相同，含量差异很大
【解析】 不同生物体的细胞内元素种类大体相同，含量相差较大。
【答案】 D
3．右图表示细胞中几种化合物的含量，以下按图中①②③④顺序排列相对应的是（ ）
【导学号：
19040028】
3．下图表示细胞中几种化合物的含量，以下按图中①②③④顺序排列相对应的是（ ）
【导学号：
19040028】
A．水、蛋白质、糖类、脂质
B．蛋白质、糖类、脂质、水
C．水、蛋白质、脂质、糖类
D．蛋白质、水、脂质、糖类
【解析】 组成生物体的化合物分为有机物和无机物，无机物有水和无机盐，有机物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。
在细胞鲜重中水的含量最多，其次是蛋白质，最少的是糖类和核酸。
【答案】 D
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．实验原理[连线]
①葡萄糖 a．苏丹Ⅲ（Ⅳ）染液Ⅰ.砖红色沉淀
②马铃薯汁b．斐林试剂Ⅱ.橘黄色（红色）
③花生子叶c．双缩脲试剂Ⅲ.蓝色
④鸡蛋清d．碘液Ⅳ.紫色
提示：
①－b－Ⅰ ②－d－Ⅲ ③－a－Ⅱ ④－c－Ⅳ
2．实验试剂[判断]
（1）斐林试剂是由质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05g/mLCuSO4溶液配制成的。
（√）
（2）斐林试剂是由甲液和乙液等量混合均匀后使用。
（√）
（3）双缩脲试剂使用时先加B液，摇匀后加A液。
（×）
（4）在脂肪的检测过程中，用体积分数为50%的酒精洗去浮色。
（√）
3．实验流程
（1）还原糖的检测和观察
（2）淀粉的检测和观察
（3）脂肪的检测和观察
方法一：
花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
方法二：
（4）蛋白质的检测和观察
[合作探讨]
探讨1：
还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之前，为什么要留出一部分组织样液？
提示：
留出一部分组织样液的目的是与鉴定后的样液颜色作对比，以增强实验的说服力。
探讨2：
实验材料的选择，遵循什么原则？
简要分析。
提示：
①材料本身应无色或白色，以免对实验结果产生干扰。
②材料中应富含还原糖、脂肪或蛋白质等相关物质，从而使实验现象明显。
探讨3：
小麦种子萌发时产生淀粉酶，将淀粉水解为麦芽糖、葡萄糖等。
小麦种子萌发的最适温度为30℃左右（此时产生淀粉酶的速度最快）。
取适量小麦种子在20℃和30℃培养箱中培养4天后，作如下处理：
在3支试管中加入等量斐林试剂并加热至50℃左右，摇匀后观察试管中的颜色。
结果如何？
提示：
甲试管呈浅砖红色，乙试管呈砖红色，丙试管呈蓝色。
[思维升华]
1．实验原理：
2.实验结果分析
（1）鉴定还原糖，是新配制的Cu（OH）2与还原糖反应，Cu（OH）2被还原为Cu2O（砖红色）。
（2）检测蛋白质的原理是肽键在碱性环境中与Cu2＋反应生成紫色络合物，所以加入双缩脲试剂A液的目的是制造碱性环境。
3．检测生物组织中有机物的注意事项：
（1）实验材料的选择。
①富含被检测的有机物，易出现明显实验现象。
②材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。
（2）操作方面的注意事项。
①还原糖检测时，使用水浴加热，试管底部不要触及烧杯底部，以防受热不均匀。
②检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，否则脂肪会溶解在酒精中，使橘黄色消失。
③蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：
先加A液，再加B液，而且B液不能过量。
目的是先制造碱性环境。
若先加B液或B液过量，会生成Cu（OH）2，干扰颜色反应。
1．对下表中所列待测物质的检测，所选用的试剂及预期结果都正确的是
（ ）
【导学号：
19040029】
待测物质
检测试剂
预期显色结果
①
葡萄糖
苏丹Ⅳ
红色
②
脂肪
苏丹Ⅲ
橘黄色
③
淀粉
斐林试剂
砖红色
④
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
A.①③ B．②③
C．①④ D．②④
【解析】 葡萄糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。
斐林试剂是鉴定还原糖的，淀粉不属于还原糖，鉴定淀粉可用碘液。
脂肪可用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液检测，前者呈现橘黄色，后者呈现红色。
蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应。
【答案】 D
2．根据检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的实验，回答下列问题：
（1）鉴定成熟苹果果肉中存在还原糖所用的试剂是____________，该试剂与细胞内还原糖发生作用，形成____________沉淀，常见的还原糖有____________。
（2）鉴定花生子叶中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的是________染液，用其染色后，要用酒精冲洗浮色，选用酒精的原因是__________________
__________________________________________________________。
（3）鉴定黄豆组织中存在的蛋白质时，向组织样液中加入双缩脲试剂A液摇匀，再向组织样液中加入双缩脲试剂B液摇匀。
其中双缩脲试剂B液的量只有3～4滴，而不能过量，为什么？
_____________________________________。
（4）相关实验注意事项：
①斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需____________，用时再临时混合均匀。
②双缩脲试剂的使用，应先加双缩脲试剂A液，造成________环境，再加双缩脲试剂B液即________（填成分及其质量浓度）。
③在可溶性还原糖的鉴定中，对试管中溶液加热时，试管底部不要触及________；试管口不要朝向________，以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。
【解析】
（1）还原糖具有还原性，它能将斐林试剂中的Cu2＋还原成Cu＋，生成砖红色的Cu2O沉淀，所以可用斐林试剂鉴定还原糖的存在。
常见的还原糖有葡萄糖、果糖和麦芽糖。
（2）苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，并能溶解在酒精中，根据这一性质可用酒精洗去浮色，便于观察。
（3）双缩脲试剂鉴定蛋白质的原理是蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
若加入过量的双缩脲试剂B液即CuSO4溶液，CuSO4溶液本身呈蓝色，与双缩脲试剂A液反应产生的Cu（OH）2也呈蓝色，会掩盖生成的紫色，从而影响实验观察。
（4）斐林试剂是由质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液配制而成的，放久了，就生成Cu（OH）2沉淀，所以斐林试剂极不稳定，实验之前要分别配制，用时再临时混合均匀。
双缩脲试剂使用时要先加双缩脲试剂A液再加双缩脲试剂B液，双缩脲试剂A液是质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，先加双缩脲试剂A液的目的是营造一个碱性环境，双缩脲试剂的B液是0.01g/mLCuSO4溶液。
在对试管中溶液进行水浴加热时，试管底部不要触及烧杯底部，以免温度过高；试管口不要朝向实验者，以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。
【答案】
（1）斐林试剂 砖红色 葡萄糖、果糖、麦芽糖
（2）苏丹Ⅲ 苏丹Ⅲ能溶解在酒精中
（3）过量的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应，使溶液呈蓝色，掩盖生成的紫色
（4）①分别配制、储藏 ②碱性
0．01g/mLCuSO4溶液
③烧杯底部 实验者
1．下列选项中全部属于组成细胞的大量元素的是（ ）
【导学号：
19040030】
A．P、N、Mn、K B．N、S、Ca、P
C．Fe、S、P、ND．Fe、Mn、B、Mo
【解析】 细胞中的元素根据含量的不同分为大量元素和微量元素，其中大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，故B正确。
【答案】 B
2．原产热带非洲地区的光棍树，树形奇特，无刺无叶，它茎干中的白色乳汁可以制取石油。
光棍树细胞中含量最多的有机化合物是（ ）
A．水B．脂质
C．蛋白质D．糖类
【解析】 细胞内含量最多的有机物是蛋白质，由此判定C正确。
【答案】 C
3．在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，对实验材料的选择，下列叙述错误的是（ ）
【导学号：
19040031】
A．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定葡萄糖和尿液中的蛋白质
B．花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料
C．食用花生油最好选用苏丹Ⅳ染液来鉴定，而一般不选用苏丹Ⅲ染液来鉴定
D．甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多糖且近于白色，因此可以用于还原糖的鉴定
【解析】 鉴定蛋白质用双缩脲试剂，它由两种试剂组成：
0.1g/mL的NaOH溶液和0.01g/mL的CuSO4溶液，斐林试剂也由两种试剂组成：
0.1g/mL的NaOH溶液和0.05g/mL的CuSO4溶液，故双缩脲试剂可由斐林试剂和蒸馏水配制而成。
食用花生油颜色较深，而苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，染色较浅，不易区别，故最好选用苏丹Ⅳ染液，它可以将脂肪染成颜色较深的红色。
甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等含有较多的蔗糖，蔗糖不是还原糖，不能用于还原糖的鉴定。
【答案】 D
4．洋葱在欧美被誉为“蔬菜皇后”，其肥大的鳞茎中含糖类8.5%，每100g含维生素A5mg、维生素C9.3mg、钙（Ca）45mg、磷（P）50mg、铁（Fe）8mg，以及18种氨基酸，是不可多得的保健食品。
那么洋葱肥大的鳞茎中所含有的糖类是淀粉还是可溶性还原糖？
生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题。
请你帮助他们完成下面的实验研究报告。
（1）实验目的：
探究洋葱肥大的鳞茎中所含的糖是淀粉还是可溶性还原糖。
（2）实验原理：
淀粉可用________来检测，可溶性还原糖可用________试剂来检测。
（3）实验器材：
洋葱、所需试剂和仪器等（略）。
（4）实验步骤：
Ⅰ.鉴定可溶性还原糖
①制备洋葱组织样液，取样液2mL。
注入试管。
②____________________________________________________________。
③观察颜色变化。
Ⅱ.鉴定淀粉
①制备洋葱组织样液，取样液2mL。
注入试管。
②__________________________________________________________。
③观察颜色变化。
（5）预期实验结果与结论：
现象
结论
①若步骤Ⅰ出现______
步骤Ⅱ出现__________
说明洋葱鳞茎中所含的糖类既有还原糖又有淀粉
②若步骤Ⅰ__________
步骤Ⅱ_____________
说明洋葱鳞茎中所含的糖类只有还原糖而没有淀粉
③若_____________
_______________
说明洋葱鳞茎中所含的糖类________
【解析】 本实验是探究性实验，目的是探究洋葱鳞茎中所含的糖类是淀粉还是可溶性还原糖。
因此向洋葱组织样液中加入碘液，若出现蓝色，说明含有淀粉；加入斐林试剂，水浴加热2min后，若出现砖红色沉淀，说明含有可溶性还原糖。
预期实验结果与结论时，注意有三种不同情况：
①同时含有可溶性还原糖和淀粉；②只含有可溶性还原糖；③只含有淀粉。
【答案】
（2）碘液 斐林 （4）Ⅰ.②加入新配制的斐林试剂1mL，混匀，将试管置于50～65℃的水浴锅中加热2min Ⅱ.②加入2滴碘液 （5）①砖红色沉淀 蓝色 ②出现砖红色沉淀 不出现蓝色 ③步骤Ⅰ不出现砖红色沉淀，步骤Ⅱ出现蓝色 没有还原糖只有淀粉
课堂小结：
网络构建
核心回扣
1.组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
2．组成细胞的化合物中占鲜重最多的是水，占干重最多的是蛋白质。
3．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。
4．脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染液染成红色）。
5．蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。
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