同步新教材人教生物必修1新突破第2章组成细胞的分子细胞中的元素和化合物.docx

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同步新教材人教生物必修1新突破第2章组成细胞的分子细胞中的元素和化合物

第1节　细胞中的元素和化合物

学习目标

核心素养

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。

（重点）

1．通过对细胞组成元素与自然界组成元素的比较，形成生命与自然界统一的生命观。

2．通过对大量元素和微量元素分类学习，养成比较与分类的科学思维方式。

3．通过检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的实验，学习科学探究方法。

一、组成细胞的元素

1．生物体与无机自然界的关系

（2）原因：

组成细胞的元素是生物体有选择地从无机自然界获取的。

2．组成细胞的元素的种类和含量

（2）含量

①占玉米细胞鲜重最多的元素是O。

②占人体细胞干重最多的元素是C。

③占玉米细胞和人体细胞干重较多的四种元素是C、H、O、N。

（3）存在形式：

大多以化合物的形式存在。

二、组成细胞的化合物

1．

2．含量

（1）细胞中含量最多的化合物是水。

（2）细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质。

（3）细胞中占干重最多的化合物是蛋白质。

三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1．实验原理[连线]

①还原糖a．苏丹Ⅲ染液Ⅰ.砖红色沉淀

②淀粉b．斐林试剂Ⅱ.橘黄色

③脂肪c．双缩脲试剂Ⅲ.蓝色

④蛋白质d．碘液Ⅳ.紫色

提示：

①－b－Ⅰ　②－d－Ⅲ　③－a－Ⅱ　④－c－Ⅳ

2．实验材料的选择

①白萝卜匀浆　②花生种子　③豆浆　④梨匀浆　⑤鸡蛋清稀释液　⑥葡萄匀浆　⑦马铃薯匀浆　⑧芝麻种子　⑨西瓜汁　⑩花生种子匀浆

请将适合的材料编号填到下面横线上：

（1）还原糖检测①④⑥。

（2）脂肪检测②⑧⑩。

（3）蛋白质检测③⑤。

3．实验流程

（1）还原糖的检测和观察

（2）脂肪的检测和观察

（3）蛋白质的检测和观察

1．Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。

（　　）

2．大量元素在细胞内作用重大，微量元素在细胞中的作用微小。

（　　）

3．占细胞干重含量最多的化学元素是C。

（　　）

4．占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。

（　　）

5．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下可产生紫色沉淀。

（　　）

6．斐林试剂是由甲液和乙液等量混合均匀后使用。

（　　）

7．双缩脲试剂使用时先加B液，摇匀后加A液。

（　　）

提示：

1．×　Ca、Mg是大量元素。

2．×　大量元素和微量元素是按照含量划分的，微量元素的作用并不小。

3．√　4.√

5．×　应为砖红色沉淀。

6．√

7．×　应先加A液，摇匀后再加B液。

细胞中的元素和化合物

[问题探究]

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。

2．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。

3．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。

[归纳总结]

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．细胞中的化合物的种类及含量

组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，其种类及相对含量如下：

易错提醒：

有关组成细胞元素的两点提醒

（1）细胞中的元素含量比例中“鲜重”≠“干重”：

O在细胞鲜重中含量最多，C在细胞干重中含量最多。

（2）大量元素和微量元素都是生物体所必需的，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如Pb。

1．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（　　）

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

D　[不同生物体的细胞内元素种类大体相同，含量相差较大。

]

2．人体内的微量元素的含量甚微，但是对人体的健康却起着重要作用。

下列各组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、CD．Fe、Ca、Cu、Mg、C

B　[观察比较可知，选项A中有O、S、K三种大量元素，选项B中全部都是微量元素，选项C中全部为大量元素，选项D中有C、Mg、Ca三种大量元素。

]

生物组织中有机物的检测

[问题探究]

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。

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。

3．蔗糖溶液中加入斐林试剂水浴加热后呈现什么颜色？

提示：

蔗糖属于非还原糖，不与斐林试剂发生反应，观察到的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu（OH）2的颜色]。

4．斐林试剂与双缩脲试剂成分相同，但在使用时，斐林试剂甲液与乙液必须混合使用，而双缩脲试剂则先滴加A液，再滴加B液，请分析原因。

提示：

两个实验的反应原理不同，所以使用方法不同。

（1）检测还原糖：

反应原理是Cu（OH）2与还原糖反应生成砖红色的Cu2O沉淀，所以先将甲液和乙液混合生成Cu（OH）2后再与还原糖反应。

（2）检测蛋白质：

反应原理是肽键在碱性环境中与Cu2＋反应产生紫色络合物，所以先滴加A液的目的是制造碱性环境。

[归纳总结]

1．斐林试剂与双缩脲试剂的比较

斐林试剂

双缩脲试剂

甲液

乙液

A液

B液

成分

质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液

质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液

质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液

质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液

鉴定

物质

还原糖

蛋白质

添加

顺序

甲、乙两液等量混匀后立即使用

先加入A液1mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀

反应

条件

50～65℃温水浴加热

不需加热，摇匀即可

反应

现象

浅蓝色→棕色→砖红色沉淀

浅蓝色→紫色

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．关于生物组织中物质检测的实验，叙述正确的是（　　）

A．检测还原糖时，需用水浴加热

B．选用西红柿果肉作为实验材料来检测还原糖

C．检测脂肪时，将花生子叶染色后，用盐酸洗去浮色

D．检测蛋白质时，将双缩脲试剂的A、B液混合后再加入蛋白质样液中

A　[检测还原糖时，需要用50～65℃温水浴加热；西红柿果肉细胞为红色，会干扰实验结果，不适宜作为检测还原糖的材料；检测脂肪时，应用体积分数为50%的酒精洗去浮色；检测蛋白质时，应先加入双缩脲试剂A液，后加入双缩脲试剂B液。

]

2．如图是鉴定生物组织中某种成分的操作流程图。

下列相关叙述中正确的是（　　）

A．图中的甲试剂也可以用于鉴定蛋白质

B．可用菠菜叶片替代苹果

C．石英砂的作用是使研磨更充分

D．甲试剂由甲、乙两种液体组成，使用时先加甲液再加乙液

C　[根据选材及颜色变化可知该实验测定的是还原糖，其中甲试剂是斐林试剂，斐林试剂不能用于鉴定蛋白质，A项错误；由于菠菜叶片呈绿色，会影响对实验结果的观察，所以不能用菠菜叶替代苹果，B项错误；石英砂的作用是使研磨更充分，C项正确；斐林试剂由两种液体（甲液和乙液）组成，使用时应先将甲、乙两液混合后再加入样液中，D项错误。

]

[课堂小结]

知识网络构建

核心语句背诵

1．生物体内微量元素含量少，但生物体的生命活动不可缺少。

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。

5.蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。

1．构成月季和孔雀的主要元素有（　　）

A．C、H、O、N、P、Fe

B．C、H、O、S、N、P

C．H、O、K、S、P、Mg

D．N、P、K、Ca

[答案]　B

2．比较植物与动物体内的各种化学元素，可知其（　　）

A．种类和含量都相差很大

B．种类和含量都相差不大

C．种类相差很大，其中相同元素的含量都大致相同

D．种类大致相同，其中相同元素的含量都相差很大

D　[组成不同生物的化学元素种类大致相同，相同元素在不同生物体内的含量相差很大。

]

3．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

C　[细胞内含量最多的有机物是蛋白质，由此判定C正确。

]

4．双缩脲试剂（A液：

0.1g/mL的NaOH溶液，B液：

0.01g/mL的CuSO4溶液）可以用来检测生物组织中是否存在蛋白质。

下列操作步骤正确的是（　　）

A．待测组织样液→加入B液1mL→注入A液4滴→观察颜色变化

B．待测组织样液→加入A液1mL→注入B液4滴→观察颜色变化

C．待测组织样液→加入A液和B液的混合液1mL→水浴加热→观察颜色变化

D．待测组织样液→加入A液1mL→注入B液4滴→水浴加热→观察颜色变化

B　[双缩脲试剂由A液（质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液）和B液（质量浓度为0.01g/mL硫酸铜溶液）组成，用于鉴定蛋白质，使用时要先向待测组织样液中加A液1mL，造成碱性环境，然后再加入B液4滴，最后观察颜色的变化，变成紫色，说明有蛋白质的存在。

]

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