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第2章組成細胞的分子,第1節(jié)細胞中的元素和化合物,[學習視點],明確目標,1.簡述組成細胞的主要元素，構成細胞的基本元素是碳 2.嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質 3.認同生命的物質性,,關注重難點,1.組成細胞的元素的種類及其特點 2.組成細胞的化合物的種類及其功能 3.細胞中有機大分子物質的鑒定,一、組成細胞的元素 1．生物界與非生物界的統一性和差異性 (1)統一性：組成生物體的各種元素在 中都能找到。 (2)差異性：細胞與非生物相比， 的相對含量不同。,2．元素的種類和含量 (1)分類依據：根據各種元素的含量不同。 (2)分類：大量元素： 等 微量元素： 等 (3)人體細胞含量最多的元素：鮮重： 元素 干重： 元素,無機自然界,各種元素,O,C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo,C,二、組成細胞的化合物,1．種類 (1)無機化合物：有 和 。 (2)有機化合物：主要有糖類、 、脂質、 等。 2．含量 (1)占細胞鮮重最多的化合物是 。 (2)占細胞鮮重最多的有機化合物是 。 (3)占細胞干重最多的化合物是 。,水,蛋白質,核酸,無機鹽,蛋白質,水,蛋白質,三、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(連線),一、組成細胞的元素 1．教材問題分析 分析教材P16[問題探討]中的組成地殼和組成細胞的部分元素含量表數據，思考并交流下列問題： (1)同種元素在生物細胞和地殼中含量是否相同？說明什么問題？ 提示：不同。說明生物界與非生物界具有差異性。 (2)根據表中所列元素種類，確認細胞中有其特有的元素嗎？這說明了什么問題？ 提示：沒有。生物界和非生物界具有統一性。,2．判斷下列說法是否正確 (1)組成生物體的各種物質都來自于生物有選擇地從無機自然界的吸收。( ) (2)生物界和非生物界的統一性體現在所含化學元素的種類上。( ) (3)大量元素在細胞內作用重大，微量元素在細胞中的作用微小。( ) (4)占細胞干重含量最多的化學元素是C。( ),×,√,√,√,二、組成細胞的化合物 1．思考 (1)有機化合物與無機化合物有什么區(qū)別？ 提示：有機化合物和無機化合物的區(qū)別主要在于分子組成中是否有碳元素，如糖類是有機化合物，由C、H、O三種元素組成；水是無機化合物，由H、O兩種元素組成。但這并不是嚴格意義上的區(qū)別，嚴格來說，有機化合物是指除了CO2、碳酸及碳酸鹽以外的含碳化合物。另外，有機化合物氧化分解可為生命活動提供能量，無機化合物一般不作為能源物質。,(2)細胞處于鮮重和干重時化合物含量有什么變化？,2.判斷正誤 (1)組成細胞的元素全部以化合物的形式存在。( ) (2)無機化合物有水和無機鹽，糖類、脂質、蛋白質和核酸是組成細胞的有機化合物。( ) (3)占細胞鮮重最多的化合物是水。( ) (4)占細胞干重最多的化合物是脂質。( ),(3)不同細胞中化合物的含量都一樣嗎？ 提示：不一樣。如植物的葉肉細胞、果實細胞和種子細胞中通常含有較多的糖類、脂質和蛋白質；禾谷類的果實、種子中含淀粉(多糖)較多；花生、芝麻種子中含脂質較多；大豆種子中含蛋白質較多等。,提示：,×,×,√,√,×,2.判斷正誤 (1)組成細胞的元素全部以化合物的形式存在。( ) (2)無機化合物有水和無機鹽，糖類、脂質、蛋白質和核酸是組成細胞的有機化合物。( ) (3)占細胞鮮重最多的化合物是水。( ) (4)占細胞干重最多的化合物是脂質。( ),×,3.連線 將下列試劑與相應的待測樣品及實驗結果用線連起來,√,√,一、組成生物體的化學元素,二、斐林試劑與雙縮脲試劑的比較,[特別提醒] 正確使用斐林試劑和雙縮脲試劑，關鍵是要明確鑒定的原理： (1)斐林試劑甲液(0.1 g/mL的NaOH溶液)與乙液(0.05 g/mL的CuSO4溶液)混合后生成Cu(OH)2，然后在水浴加熱條件下，還原糖中的醛基(—CHO)將Cu(OH)2中的Cu2＋還原成Cu＋，從而生成磚紅色的Cu2O沉淀。 (2)只有在雙縮脲試劑A液(0.1 g/mL NaOH溶液)的強堿環(huán)境下，肽鍵才能與雙縮脲試劑B液(0.01 g/mL的CuSO4溶液)中的Cu2＋結合成紫色絡合物。 由此可見，斐林試劑的實質是現配制的Cu(OH)2，而雙縮脲試劑的實質是堿性環(huán)境下的CuSO4。,檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質 1．實驗原理 生物組織中某些有機化合物能與某些化學試劑產生特定的顏色反應。,2．實驗流程 (1)還原糖的檢測：,(2)淀粉的檢測：,(3)脂肪的檢測：,(4)蛋白質的檢測：,3．注意事項 (1)材料選擇、處理的科學性 ①應根據需要，選擇待測物質含量高的器官或組織，如還原糖的檢測用蘋果或梨，脂肪的檢測用花生種子，蛋白質的檢測用蛋清液。 ②采用恰當的方法處理材料：還原糖、蛋白質存在于細胞內，要采用破碎細胞的方法將這些物質提取出來用于檢測；脂肪的鑒定則要采用切片染色的方法。不同的材料用于不同的實驗，應采用不同的方法對材料進行處理。 (2)實驗條件控制的適宜性 還原糖的檢測需要在盛有50 ℃～65 ℃溫水的大燒杯中加熱約2 min，而蛋白質的鑒定不需要加熱,(3)試劑加入的精確性 斐林試劑宜現配現用。雙縮脲試劑應先加入A液，造成堿性環(huán)境，只有在堿性環(huán)境中，蛋白質才容易與Cu2＋發(fā)生顏色反應；后加入B液，只能加入3～4滴，因為若加入過量的B液，CuSO4在堿性溶液中生成大量的藍色Cu(OH)2沉淀，會遮蔽實驗中蛋白質反應所產生的紫色，影響觀察結果。 (4)顯色反應的對照性 檢測還原糖、蛋白質、脂肪是利用其與特殊試劑的顯色反應來進行鑒定的。做鑒定實驗時，在鑒定之前要留取一些組織樣液，與顯色反應后的顏色作對比，增強說服力。選材時選擇顏色較淺的材料，就是為了避免原色對顯色反應的遮蓋作用。,表1是組成地殼和組成細胞的部分元素含量(%)。請據圖回答下列問題：,(1)組成細胞的化學元素在地殼中都普遍存在，沒有一種化學元素是細胞所特有的，這一事實說明__________________________。 (2)由表中數據可知，同一元素在地殼和細胞中含量相差甚遠，這一事實說明__________。 (3)由表1數據可知，組成細胞的元素中C、H、O含量最多，請據表2分析原因：,(3)由表1數據可知，組成細胞的元素中C、H、O含量最多，請據表2分析原因：,①________________________________________________。 ②________________________________________________。,【研析】本題依托表格信息，考查組成生物體的化學元素種類及特點，具體分析如下：,信息a：由表1信息可以看出，組成細胞的C、H、O、N、 Si等化學元素與組成地殼的化學元素的種類完全相 同，含量上存在明顯差異。 信息b：表2數據顯示，在組成細胞的無機物中，水的含 量最高，占85%～90%。有機物蛋白質、脂質、糖類 等含量占到10%左右。,[審]——提取信息,[聯]——聯系基礎,設問(1)可聯系：無機自然界和生物界的化學元素種類相同，說明 生物界和非生物界具有統一性。 設問(2)可聯系：同一種元素在地殼和細胞中含量不同，說明生物 界和非生物界具有差異性。 設問(3)可聯系：水在細胞中含量最高，由H、O兩種元素組成， 而組成細胞的蛋白質、脂質、糖類等都含有C、H、O三種元 素，故C、H、O三種元素含量最多。,,,[答]——解題規(guī)范,設問(1)(2)：答題時應總結出生物界與非生物界的統一性和差異 性，答“地殼和細胞具有統一性和差異性”不給分。 設問(3)：答題時應明確說明細胞中H2O的含量最多，細胞中有機 物的元素組成都含有C、H、O三種元素。,[答案] (1)生物界和非生物界具有統一性 (2)生物界和非生物界具有差異性 (3)①構成細胞的化合物中含量最多的是水，占85%～90% ②構成細胞的有機物都含有C、H、O三種元素,細胞中元素的記憶方法 (1)大量元素： 諧音記憶“他請楊丹留人蓋美家”(C、H、O、N、S、P、Ca、Mg、K)。 (2)微量元素：諧音記憶 “鐵猛碰新木桶”(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。,某同學對一待測物質進行如下實驗，假設實驗步驟均正確，其進行的實驗及觀察到的現象如表所示。那么他鑒定的物質及試劑A分別是( ),A.雞蛋清 斐林試劑 B.雞蛋清 碘液 C.劣質奶粉 碘液 D.劣質奶粉 斐林試劑,[解析] 生物組織中糖類、脂肪和蛋白質的檢測實驗原理是：蛋白質＋雙縮脲試劑→紫色；還原糖＋斐林試劑――→水浴加熱50 ℃～65 ℃約2 min 磚紅色沉淀；淀粉＋碘液→藍色；脂肪＋蘇丹Ⅲ染液→橘黃色。由檢測結果推知，鑒定的物質中含有蛋白質和淀粉，因此不可能是雞蛋清，試劑A是斐林試劑，試劑B是碘液。,[答案] D,課堂歸納,網絡構建,填充：① ② ③__________________________________ ④ ⑤ ⑥_________,統一,差異,C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等,Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等,水,無機鹽,1．組成細胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 2．組成人體細胞的主要元素依次是O、C、H、N、P、S等。 3．組成細胞的化合物中占鮮重最多的是水，占干重最多的是蛋白質。 4．還原糖與斐林試劑在水浴加熱條件下生成磚紅色沉淀。 5．脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色(或被蘇丹Ⅳ染液染成紅色)。 6．蛋白質與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應。,[關鍵語句],1．人體內的微量元素的含量甚微，但是對人體的健康卻起著重要作用。下列各組元素全部是微量元素的是( ) A．I、K、O、S B．B、Mo、Fe、Zn、Cu C．N、H、O、P、C D．Fe、Ca、Cu、Mg、C 解析：選B 觀察比較可知，選項A中有O、S、K三種大量元素，選項B中全部都是微量元素，選項C中全部為大量元素，選項D中有C、Mg、Ca三種大量元素。,2．如圖是由4個橢圓所構成的元素概念的關系圖，其中④為最大橢圓，③②①依次減小。試判斷符合這種關系的是( ),A．①大量元素、②主要元素、③基本元素、④最基本元素 B．①基本元素、②最基本元素、③大量元素、④主要元素 C．①最基本元素、②基本元素、③主要元素、④大量元素 D．①主要元素、②大量元素、③最基本元素、④基本元素 解析：選C 大量元素通常有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，其中C、H、O、N、P、S為主要元素，而C、H、O、N為基本元素，C為最基本元素。,3．下列物質的溶液能與斐林試劑反應生成磚紅色沉淀的是 ( ) ①葡萄糖 ②淀粉 ③蔗糖 ④麥芽糖 ⑤果糖 ⑥纖維素 A．①④⑤ B．②③④ C．①⑤⑥ D．①②④,解析：選A 葡萄糖、麥芽糖、果糖是還原糖，能與斐林試劑在加熱(50 ℃～65 ℃)條件下發(fā)生反應生成磚紅色氧化亞銅沉淀；淀粉、纖維素和蔗糖屬于非還原糖，不能與斐林試劑反應。,4．用斐林試劑檢測還原糖時，其溶液的顏色變化過程為( ) A．淺藍色→無色→棕色 B．淺藍色→棕色→磚紅色 C．棕色→淺藍色→磚紅色 D．棕色→磚紅色→綠色,解析：選B 實驗中，剛加入的斐林試劑中硫酸銅和氫氧化鈉反應生成氫氧化銅，呈淺藍色，隨后，還原糖與氫氧化銅 反應生成氧化亞銅沉淀，隨著氧化亞銅的逐漸積累，顏色就由棕色(藍色和磚紅色的混合色)變成磚紅色。,5．根據“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”實驗，回答下列問題。 (1)鑒定成熟蘋果果肉中存在還原糖所用的試劑是________，該試劑與細胞內還原糖發(fā)生作用，形成_____________________沉淀，因此，可用該試劑檢驗糖尿病病人尿液中是否存在________________________。 (2)在鑒定花生子葉細胞中脂肪的實驗中，能將脂肪染成橘黃色的染液是_______，用其染色時，要用酒精來沖洗浮色，這是因為___________。 (3)鑒定黃豆組織中是否存在蛋白質時，向組織液中加入雙縮脲試劑A液搖勻，再向樣液中加入雙縮脲試劑B液搖勻。其中雙縮脲試劑B液的量只有4滴，而不能過量，為什么？____________________________。 (4)本實驗注意事項： ①斐林試劑極不穩(wěn)定，其甲液和乙液需_________________________， 使用時再臨時混合均勻后用于實驗。 ②雙縮脲試劑的使用，應先加_______________________________， 造成堿性環(huán)境，再加________________________。 ③在還原糖的鑒定中，對試管中溶液加熱時，試管底部不要觸及____，試管口不要朝向___________，以免溶液沸騰時沖出試管造成燙傷。 ④蛋白質的鑒定樣品液濃度不能__________________，以免實驗后粘住試管壁，洗不干凈。,解析：本題是對糖類、脂肪、蛋白質的鑒定原理與操作的考查。其中一些細節(jié)需要注意，如鑒定蛋白質實驗，向組織液中加入雙縮脲試劑A液搖勻，再向樣液中加入雙縮脲試劑B液時，要少量，否則雙縮脲試劑B液會與A液反應，使溶液呈藍色，而掩蓋生成的紫色。 答案：(1)斐林試劑 磚紅色 葡萄糖 (2)蘇丹Ⅲ染液 蘇丹Ⅲ能溶解在酒精中 (3)過量的雙縮脲試劑B液會與A液反應，使溶液呈藍色，而掩蓋生成的紫色 (4)①分別配制、儲存 ②0.1 g/mL NaOH溶液 0.01 g/mL CuSO4溶液 ③燒杯底部 實驗者或其他人 ④太大,(時間：25分鐘；滿分：50分) 一、選擇題(每小題3分，共24分) 1．以下對組成細胞的化學元素的敘述，錯誤的是( ) A．組成細胞的化學元素常見的有20多種 B．組成不同生物體細胞的化學元素種類是大體相同的 C．在同種生物體細胞中，不同化學元素的含量相差很大 D．組成不同生物體細胞的化學元素是完全一樣的 解析：選D 組成細胞的化學元素常見的有20多種，各種化學元素都是生物體從外界環(huán)境中同化而來的，因此各種生物體細胞中的化學元素種類是大體相同的，但含量是不同的。由于不同生物體生活的具體無機環(huán)境有差異，其生命活動方式也不盡相同，所以不同生物細胞中的化學元素是不完全一樣的。,其中植物根細胞吸收量最少的離子是( ) A．Ca2＋ B ．SO2－4 C．Zn2＋ D．H2PO3－ 解析：選C 因Zn屬于微量元素，因此花卉對它的吸收量最少。,2．科學家在利用無土栽培法培養(yǎng)一些名貴的花卉時，培養(yǎng)液中添加了多種必需化學元素，其配方如表所示：,4．現提供新配制的斐林試劑甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)、蒸餾水，若充分利用這些試劑及必需的實驗用具，能鑒別出下列哪些物質( ) ①葡萄糖 ②蔗糖 ③胰蛋白酶 ④DNA A．①和③ B．①和② C．只有① D．②、③和④ 解析：選A 斐林試劑和雙縮脲試劑的成分中，都是NaOH溶液和CuSO4溶液，但是兩種成分的濃度是不同的，由于題干中提供了蒸餾水，就可以配制不同濃度的溶液，提供了必要的器材，就可以鑒定出葡萄糖和胰蛋白酶兩種物質，蔗糖是非還原糖，不能用斐林試劑鑒定，DNA的鑒定需要甲基綠或二苯胺。,3．大海中的水母、海帶，沙漠中的仙人掌，陸地上的蜥蜴、小草等生物，都是由細胞組成的。這些生物的細胞中含量最多的化合物、含量最多的有機物分別是( ) A．水 蛋白質 B．糖類 水 C．糖類 蛋白質 D．水 脂質 解析：選A 不論生物生活在什么樣的環(huán)境中，一般來說，其細胞中鮮重含量最多的化合物是水，含量最多的有機物是蛋白質。,5．某些單子葉植物，如菠菜、鳶尾等的葉子內含有大量的還原糖，但這些植物的葉子不宜作鑒定還原糖的實驗材料，原因是( ) A．這些植物的葉片不易磨碎 B．在研磨時糖類易被破壞 C．葉片中的葉綠素顏色較深，會掩蓋所發(fā)生的顏色反應 D．葉片中光合作用的產物以淀粉的形式存在 解析：選C 鑒定還原糖實驗材料的顏色應是白色或無色，而題干中的材料因含有葉綠素，顏色較深，易遮蓋所發(fā)生的顏色反應。,6．將小麥種子分別置于20 ℃和30 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4天，依次取等量的萌發(fā)種子分別制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支試管甲、乙、丙，分別加入等量的淀粉液，然后按圖所示加入等量的提取液和蒸餾水，55 ℃水浴保溫5分鐘，立即在3支試管中加入等量的斐林試劑并加熱2分鐘，搖勻，觀察試管中的顏色。結果是( ),解析：選D 20 ℃和30 ℃培養(yǎng)條件下相比較，30 ℃時產生淀粉酶量較多，相同條件下淀粉酶催化淀粉水解成麥芽糖的速率更快，產生的麥芽糖更多。麥芽糖屬于還原糖，與斐林試劑反應生成磚紅色沉淀，麥芽糖越多顯色越明顯。斐林試劑本身為藍色。,A．甲呈藍色，乙呈磚紅色，丙呈無色 B．甲呈無色，乙呈磚紅色，丙呈藍色 C．甲、乙皆呈藍色，丙呈磚紅色 D．甲呈淺磚紅色，乙呈磚紅色，丙呈藍色,7．下列有關圖示的分析中，不正確的是( ),A．如果該圖為組成細胞的化合物，則A中含有 的元素為H、O B．如果該圖表示的是組成細胞的化合物，則A 是蛋白質 C．如課該圖表示的是組成活細胞的元素，則A 是氧元素 D．如果該圖表示的是活細胞中的元素，則其 中Mo的含量很少,解析：選B 由圖可知，A含量最高。如果該圖表示的是組成細胞的化合物，則A表示水，其組成元素是H、O，A項正確，B項錯誤。如果該圖表示的是活細胞中的元素，則A是氧元素，C項正確。因為Mo是微量元素，所以在細胞中含量很少，D項正確。,8．人們經常食用的牛、羊、豬等肉類和白菜、土豆等蔬菜，消化吸收后，其中的成分大多被轉化為人體自身的一部分，其根本原因是( ) A．組成生物體細胞的化學元素在無機自然界都能找到 B．在不同生物的細胞內，組成它們的化學元素和化合物的種類大體相同 C．組成生物體細胞的基本元素是碳 D．不同生物的細胞內，組成它們的化學元素的含量有差異,解析：選B 生物體總是不斷地和外界環(huán)境進行著物質交換，有選擇地從自然界獲取各種物質來滿足自身的需要，不管相同生物還是不同生物，組成它們的細胞的化學元素和化合物種類大體是相同的，因此不同生物間可進行物質轉換。A、C、D項本身正確，但不符合題干要求。,二、非選擇題(共26分) 9．(10分)地球上非生命物質是由百余種元素構成的，生物體內常見的元素約有20多種，試問： (1)構成生物體的主要元素有________________________________。 (2)構成生物體的元素與天然元素的關系是___________________。 (3)生物體內的元素和天然元素的關系說明了_________________。 (4)細胞內的各種化學元素主要以________形式構成細胞，它們相互結合，以________、________、________等具體結構形式共同構建細胞。,解析：(1)C、H、O、N、P、S是構成生物體的主要元素。(2)、(3)是生物界與非生物界的關系：組成生物體的化學元素在自然界中都可以找到，這個事實說明生物界與非生物界具有統一性；生物界和非生物界又存在著本質的區(qū)別，組成生物體的化學元素，在生物體內和自然界中含量相差很大，即又有差異性。(4)細胞內的各種化學元素主要以化合物的形式存在，各種化合物再構建成細胞膜、細胞質、細胞核等具體結構，最后構建成細胞。,答案：(1)C、H、O、N、P、S等 (2)生物體內的元素沒有一種是生物體特有的，都能在無機環(huán)境中找到，但各元素在生物體和無機環(huán)境中的含量差異很大 (3)生物界與非生物界具有統一性和差異性 (4)化合物 細胞膜 細胞質 細胞核,10．(16分)某校生物興趣小組設計兩個實驗： 實驗1：檢測尿液中是否含有葡萄糖。 實驗2：證明血液中存在葡萄糖。 實驗用品：新取尿液樣品、加有檸檬酸鈉的雞血、清水、試管、離心機、三腳架、大燒杯、火柴、酒精燈、石棉網等。回答下列問題： (1)在實驗1過程中還需要一種試劑是________，所依據的實驗原理是____________。 (2)寫出實驗1可能的現象和結論。 ①現象________________，結論________________。 ②現象________________，結論________________。 (3)實驗2比實驗1復雜，結果不容易判斷，其原因是_______________。 (4)寫出實驗2的實驗步驟及觀察到的現象。 步驟：①取加有檸檬酸鈉的雞血5 mL，用離心機離心，獲得上清液。 ②取2 mL上清液，加入____________，并溫水浴加熱。 現象：____________________________________________________。,解析：(1)檢驗葡萄糖的存在，可將待測液與斐林試劑溫水浴加熱，觀察是否出現磚紅色沉淀。(2)尿液中可能含有葡萄糖，也可能沒有，則對應的實驗現象為出現磚紅色沉淀或不出現磚紅色沉淀。(3)證明血液中存在葡萄糖，不能直接把血液與斐林試劑溫水浴加熱，因為血液為紅色，即使出現磚紅色沉淀，也不容易觀察。(4)血液離心后的上清液加入斐林試劑后，需水浴加熱，才會出現磚紅色沉淀,答案：(1)斐林試劑 葡萄糖是還原糖，與斐林試劑在溫水浴加熱條件下生成磚紅色沉淀 (2)①出現磚紅色沉淀 說明尿液中含葡萄糖 ②不出現磚紅色沉淀 說明尿液中無葡萄糖 (3)血液呈紅色，若直接用斐林試劑檢驗還原糖，則產生的顏色反應與血液顏色相近，而尿液的顏色不會干擾顯色反應 (4)②斐林試劑1 mL 有磚紅色沉淀出現,