高中生物 第2章 第1节 细胞中的元素和化合物学案 新人教版必修1.docx

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高中生物第2章第1节细胞中的元素和化合物学案新人教版必修1

第1节　细胞中的元素和化合物

[学习目标]　1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。

2.检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。

知识点一　组成细胞的元素和化合物

知识梳理

1.生物界和非生物界的统一性和差异性

（1）统一性：

组成细胞的化学元素，

在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素是细胞所特有的。

（2）差异性：

细胞与非生物相比，

各种元素的相对含量又大不相同。

2．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）分类

①大量元素：

C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。

②微量元素：

Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。

③基本元素：

C、H、O、N。

④最基本元素：

C。

（3）含量

①占细胞鲜重前四位的化学元素：

O>C>H>N；

②占细胞干重前四位的化学元素：

C＞O＞N＞H。

3．组成细胞的化合物

（1）种类

（2）含量

①占细胞鲜重最多的化合物是

水。

②占细胞鲜重最多的有机化合物是

蛋白质。

③占细胞干重最多的化合物是

蛋白质。

　1.生物体内含量很少的元素都是微量元素吗？

提示：

不都是。

微量元素是生物体内含量很少但又不可缺少的元素。

生物体还有一些元素如Pb含量少，但又不是必需的，这些元素不属于微量元素。

2．（实践应用）对人体有重要作用的大量元素和微量元素是否尽量多补充？

为什么？

提示：

不是。

钙过量会形成肾结石，并抑制人体对铁的吸收；长期补锌超过45mg/d可引发贫血、免疫功能下降等。

可见，适量的化学元素对于生物体的生命活动是十分重要的。

3．（实践应用）怎样才能使自己体内的营养元素达到平衡呢？

提示：

应努力做到饮食结构多样化，同时适当配以粗粮、杂粮。

此外，对于儿童来说，切不可偏食，更不可造成某些营养物质过剩，应保持营养平衡。

典题分析

题型一　组成细胞的化学元素

[例1]　下列关于组成细胞的化学元素、大量元素和微量元素的叙述中，不正确的是（　　）

A．非生物界的元素在生物界都能够找到，说明生物界和非生物界具有统一性

B．C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg是组成细胞的大量元素，C在各种有机物中都存在

C．划分大量元素和微量元素的标准是元素的含量

D．微量元素虽然含量少，但它们既参与细胞结构组成也参与细胞的代谢调节

解题分析　组成生物体的元素在非生物界中都能找到，非生物界的有些元素在生物界中不能够找到，A错误；组成细胞的大量元素为C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，C是构成细胞的最基本的元素，在各种有机物中都存在，B正确；大量元素和微量元素的划分依据是元素在生物体中的含量，C正确；微量元素也是生物体生命活动不可缺少的，能参与细胞结构组成和代谢调节，D正确。

答案　A

题型二　化合物种类及含量

[例2]　下图1是细胞中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，下列说法正确的是（　　）

A．若图1表示细胞鲜重，则甲、乙化合物依次是蛋白质、H2O

B．若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是C、H、O

C．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性

D．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量，则甲化合物是蛋白质

解题分析　细胞鲜重中含量最多的化合物是H2O，其次是蛋白质，占细胞干重最多的化合物是蛋白质，因此若图1表示鲜重，则甲是H2O，乙是蛋白质，A错误；若图1表示干重（脱水后），则甲是蛋白质，D正确；组成人体的元素（鲜重）的含量依次是O、C、H，B错误；生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类上，而不是元素的含量上，C错误。

答案　D

技法提升

判断元素与化合物分子的四个“明确”

知识点二　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

知识梳理

1.原理

（1）思路：

生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂产生特定的

颜色反应。

（2）原理

①糖类

②脂肪＋

③蛋白质＋

双缩脲试剂―→

紫色

2．实验材料

（1）材料：

苹果或梨匀浆，马铃薯匀浆，花生种子，花生种子匀浆，豆浆，鲜肝研磨液。

（2）预测上述材料中可能含有的物质及实验结果。

3．实验步骤

（1）还原糖的检测

①材料：

还原糖含量高，白色或接近白色的植物组织，例：

苹果或梨匀浆。

②试剂：

斐林试剂（甲液：

0.1_g/mL的NaOH溶液，乙液：

0.05_g/mL的CuSO4溶液）

③过程

④斐林试剂使用方法

a．甲乙液必须

等量混合均匀再使用。

b.

水浴加热（50～65℃）。

c．现配现用。

⑤颜色变化：

蓝色→

棕色→

砖红色（沉淀）。

（2）脂肪的检测

①材料：

富含

脂肪的材料，例：

花生种子。

②试剂：

苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液。

③过程

方法一：

花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→观察匀浆被染色情况

方法二：

④颜色变化

a．使用苏丹Ⅲ染液的变为

橘黄色。

b．使用苏丹Ⅳ染液的变为

红色。

（3）蛋白质的检测

①材料：

富含

蛋白质的材料，例：

豆浆、鲜肝研磨液等。

②试剂：

双缩脲试剂（A液：

0.1_g/mL_NaOH溶液，

B液：

0.01_g/mL_CuSO4溶液）。

③过程

④双缩脲试剂使用方法：

先加

A液再加

B液，且

B液不要过量。

（4）淀粉的检测

4．样品未知成分的检测

苹果或梨匀浆、马铃薯匀浆、花生种子、豆浆进行其成分检测。

（1）鉴定每种材料均需4支试管，并向每支试管中各加入2mL该材料待测组织样液。

对照前面4种物质的检测方法，分别鉴定是否含有还原糖、蛋白质、脂肪和淀粉。

（2）观察颜色变化并记录，颜色深浅用“＋”的多少代表。

　1.是否存在某种食物含有全部被检测的物质？

对我们选择食物有什么启示？

提示：

生物材料中有机化合物的种类、含量不同，可能没有一种食物含有所检测的全部物质，所以平时应该注意全面膳食，保证均衡营养。

2．你认为哪种食物可以作为人体蛋白质的来源？

提示：

蛋白质含量高的食物可以作为人体蛋白质的来源，例如豆制品、牛奶等。

3．生物材料原有的颜色是否会影响实验结果？

提示：

因为本实验是利用指示剂显色反应进行检测，所以生物材料原有颜色会影响实验结果。

　4.还原糖检测时，溶液颜色变化：

蓝色→棕色→砖红色（沉淀）的原因？

提示：

开始时的蓝色是Cu（OH）2的颜色，后来的棕色是蓝和砖红色的混合色，最后Cu2＋全部生成Cu2O，溶液呈现砖红色。

5．蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？

B液为什么不能过量？

提示：

蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。

其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu（OH）2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。

6．为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质？

提示：

斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可。

典题分析

题型三　检测还原糖、脂肪和蛋白质实验分析

[例3]　下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述中，正确的是（　　）

A．在鉴定蛋白质时，要将双缩脲试剂的A液和B液等体积混合后再用

B．鉴定花生种子细胞中是否有脂肪时，一定需要用显微镜观察

C．斐林试剂需要现用现配，混合后使用

D．用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2min才能看到紫色

解题分析　鉴定蛋白质时，先加A液1mL，再加B液4滴，分开使用，而不是混合后使用，A错误；若将花生种子制成匀浆进行脂肪鉴定，则不需要使用显微镜，B错误；鉴定蛋白质时不需要水浴加热，D错误。

答案　C

[例4]　下列对生物体中有关化合物的检测实验，不正确的是（　　）

解题分析　马铃薯中富含淀粉，淀粉遇碘液变蓝，用碘液检测淀粉时不需要水浴加热，A正确；甘蔗的茎中富含蔗糖，而蔗糖是非还原糖，不能与斐林试剂反应，B错误；豆浆中富含蛋白质，蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，用双缩脲试剂检测蛋白质时不需要水浴加热，C正确；花生中富含脂肪，脂肪可被苏丹Ⅲ染成橘黄色，用苏丹Ⅲ染液检测脂肪时不需要水浴加热，D正确。

答案　B

技法提升

1.注意区分“双缩脲试剂”与“双缩脲”

双缩脲是两分子尿素缩合后得到的产物，分子式为NH2—CO—NH—CO—NH2，此化合物可与双缩脲试剂反应，形成紫色物质。

有问题涉及检测蛋白质需使用的试剂时，应回答“双缩脲试剂”，而非“双缩脲”，即双缩脲试剂与肽键作用呈紫色。

2.区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”

3．三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”

课堂小结

一、知识结构

二、重要术语

1．大量元素　2.微量元素　3.斐林试剂　4.双缩脲试剂

三、重要概念

1．自然界中的生物和非生物都是由化学元素组成的。

在生物体内，组成生物体的化学元素构成各种化合物，各种化合物组成细胞内的生命物质。

2．生物界和非生物界具有统一性和差异性。

3．组成生物体的常见元素有20多种，含量较多的为大量元素，含量较少的为微量元素。

C是组成生物体的最基本元素。

4．组成细胞的化合物分为有机物和无机物。

5．活细胞之所以能够进行生命活动，与构成细胞的各种化合物有密切关系。

各种化合物在细胞中的存在形式不同，所具有的功能也不相同。

细胞中的各种化合物按一定的方式有机组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。

6．生物组织中的还原性糖、蛋白质、脂肪、淀粉分别可以用斐林试剂、双缩脲试剂、苏丹Ⅳ或苏丹Ⅲ染液以及碘液进行检测。

当堂检测——查漏补缺　巩固提升

1．C、H、N这3种化学元素在组成人体的化学成分中，质量分数共占73%左右（占细胞干重百分比），而这3种元素在岩石圈中，质量分数还不到1%。

这个事实说明（　　）

A．生物界与非生物界具有统一性

B．生物界与非生物界具有差异性

C．元素在自然界中都可以找到

D．生物界具有特殊性

答案　B

解析　组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到，这个事实说明生物界与非生物界具有统一性，而题中所强调的是相对含量的不同，即差异性。

2．我们如何找到回家的路？

荣获2014年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作用。

下列叙述中正确的是（　　）

A．“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是C

B．“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是O

C．上述两种细胞中最基本的元素是C

D．P和S分别是“位置细胞”中的大量元素和微量元素

答案　C

解析　“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是O，A错误；“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是C，B错误；上述两种细胞中最基本的元素是C，C正确；P和S均属于大量元素，D错误。

3．在还原糖、脂肪、蛋白质的检测实验中，最佳的一组实验材料依次是（　　）

①甘蔗的茎　②油菜籽　③花生种子　④梨　⑤甜菜的块根　⑥豆浆

A．④②⑥B．⑤②⑥C．①②⑥D．④③⑥

答案　D

解析　还原糖的检测要求实验材料含有还原糖且是浅色或白色；脂肪、蛋白质的检测要求实验材料含有丰富的脂肪或蛋白质。

因此，最佳的一组实验材料是④梨、③花生种子和⑥豆浆。

甘蔗的茎和甜菜的块根含有丰富的蔗糖，不是还原糖，因此不能作为还原糖的检测的实验材料；油菜籽体积小不宜操作。

4．关于生物组织中还原糖的检测，下列叙述正确的是（　　）

A．常见的还原糖包括葡萄糖、果糖、麦芽糖

B．对还原糖的检测用双缩脲试剂

C．在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体呈现无色，加热后变成砖红色

D．实验结束时将剩余的斐林试剂装入棕色瓶，以便长期保存备用

答案　A

解析　常见的还原糖有葡萄糖、果糖和麦芽糖等，A正确；对还原糖的检测用斐林试剂，B错误；在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体呈现蓝色，加热后变成砖红色，C错误；斐林试剂应现配现用，不能混合后保存备用，D错误。

5．根据“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，回答下列问题：

（1）检测成熟梨汁中是否存在还原糖所用的试剂是_______，该试剂极不稳定，使用时需_______，检测还原糖时还需要进行的处理方法是_________。

（2）检测花生子叶中脂肪的实验中，苏丹Ⅲ染液能将脂肪染成________。

用其染色时，要用酒精冲洗，目的是________。

（3）检测黄豆组织中存在蛋白质时，首先向试管内注入2mL待测组织样液，再向组织样液中加入双缩脲试剂，其中双缩脲试剂B液的量不能超过________，这是因为__________________________________________。

答案　

（1）斐林试剂　现配现用　水浴加热（放入盛有50～65℃温水的大烧杯中加热）　

（2）橘黄色　洗去浮色　（3）4滴　过量的双缩脲试剂B液会与A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色