第一单元 第二章 第一节.docx
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第一单元第二章第一节
第二章 细胞的构成
第一节 细胞的化学组成
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1.结合材料分析，说出组成细胞的化学元素的种类。
2.通过实验操作，学会生物组织中还原性糖、脂肪和蛋白质的检测。
3.简述生物大分子以碳链为骨架，细胞的基本元素是碳。
一、构成细胞的化学元素（阅读P12－13）
细胞中常见的化学元素主要有20多种。
1．元素的分类
（1）大量元素：
如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
（2）微量元素：
如Mn、Zn、Cu、B、Mo、Ni等。
（3）半微量元素：
如Fe。
2．构成细胞的元素的特点
构成细胞的这些元素都是无机自然界中常见的元素，说明了生物界和非生物界具有统一性。
3．存在状态
少数以游离状态存在，绝大多数以化合物的形式存在。
二、构成细胞的化合物（阅读P13－15）
1．有机物的检测
化合物
化学试剂
颜色反应
葡萄糖溶液
班氏试剂
砖红色沉淀
食用油
苏丹Ⅲ染液
橘黄色
蛋白质悬液
双缩脲试剂
紫色
淀粉
碘液
蓝色
2.作用
细胞中的化合物有机地结合在一起，构成了细胞内生命活动的物质基础。
3．化合物的种类
（1）无机化合物：
水和无机盐。
（2）有机化合物：
糖类、脂质、蛋白质和核酸。
4．化合物的含量
（1）细胞中含量最多的化合物是水。
（2）占细胞鲜重最多的化合物是水。
（3）占细胞干重最多的化合物是蛋白质。
5．化合物与碳架
有机物都是由C、H、O原子通过共价键连接成的碳架作为分子的基本骨架，自然界的无机物都不具有碳架。
判断正误：
（1）细胞中常见的化学元素主要有20种。
（ ）
（2）Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。
（ ）
（3）生物界和非生物界具有统一性。
（ ）
（4）元素绝大多数以游离状态存在。
（ ）
（5）活细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质。
（ ）
（6）葡萄糖溶液与苏丹Ⅲ染液反应呈橘黄色。
（ ）
（7）蛋白质悬液与双缩脲试剂反应呈紫色。
（ ）
（8）还原性糖加入班氏试剂马上出现砖红色沉淀。
（ ）
（9）生物大分子以碳链为骨架。
（ ）
（10）不同细胞中的元素种类大体相同。
（ ）
（11）不同细胞中的元素含量基本相同。
（ ）
（12）微量元素在细胞中含量少，作用不大。
（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）× （7）√ （8）× （9）√ （10）√ （11）× （12）×
一、构成细胞的化学元素及其意义
1．分类依据
大量元素：
含量占细胞总质量万分之一以上的元素。
微量元素：
含量占细胞总质量万分之一以下的元素。
2．各种元素归属范围
（1）大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的。
（2）4种基本元素的含量
鲜重状态下，是O>C>H>N；
干重状态下，是C>O>N>H。
3．研究意义
4．组成细胞的元素的主要作用
（1）维持机体的生命活动，如K＋可保持心肌正常兴奋性，B可促进植物花粉管的伸长。
（2）组成化合物，如糖类、脂质、蛋白质和核酸中都含有C、H、O三种元素。
1．微量元素含量很少，是不是说作用不重要，可有可无？
答案 微量元素和大量元素均是生物必需的元素，微量元素含量虽然很少，但是对生物体一样具有重要的作用，不可缺少。
2．细胞中的元素与自然界中的元素之间有什么关系？
答案 细胞中的元素来自自然环境，从元素种类看，组成生物体的化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为生物体所特有。
从元素含量看，组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界中含量差异很大。
1．人体内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．Na、K、O、S B．B、Mo、Cu
C．N、H、O、P、CD．Ca、Cu、C
问题导析
（1）大量元素：
C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K等。
（2）微量元素：
Mn、Zn、Cu、B、Mo、Ni等。
答案 B
一题多变
土壤缺硼（B）时，植物会表现出一定的病症，在有该病症的植株叶面上喷施很少量的一定浓度的含硼溶液后，该病症消失，这说明硼是植物体的________（大量/微量）元素。
答案 微量
二、构成细胞的化合物
1．化合物的种类
组成细胞的化合物
2．化合物的含量
（1）鲜细胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质，含量最多的无机化合物是水。
水是生命之源，缺少了水生命活动就无法进行。
（2）如果是在干细胞中，含量最多的化合物是蛋白质，蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用。
3．有机物的概念及特点
（1）概念：
由C、H、O原子通过共价键连接成的碳架作为分子的基本骨架而形成的化合物，如蛋白质、核酸、脂质等。
（2）特点
①组成：
碳架和官能团。
②碳架形式：
线形、分支、环状等。
1．生活在沙漠中的仙人掌，其细胞内含量最多的化合物是什么？
答案 水。
2．有机化合物和无机化合物有什么区别？
答案 有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。
3．组成细胞的化合物在无机自然界中都能找到吗？
答案 不能。
组成细胞的元素都可以在无机自然界找到，化合物不能。
2．大海中的水母、海带，陆地上的蜥蜴、小草等都是生物，都是由细胞构成的。
这些生物细胞中含量最多的有机物是（ ）
A．水分B．蛋白质C．脂质D．糖类
问题导析
生物细胞中含量最多的化合物是水分，构成生物细胞的有机物中，含量最多的是蛋白质，其次是脂质、糖类。
答案 B
一题多变
上题选项中各化合物的含量，按下图①②③④顺序排列，依次是________。
答案 蛋白质、水、脂质、糖类
三、检测生物组织中的还原性糖、脂肪和蛋白质
1．葡萄糖检测时的颜色变化及生物组织中还原性糖的检测
（1）葡萄糖检测时的颜色变化
实验组：
葡萄糖＋班氏试剂
砖红色沉淀
对照组：
清水＋班氏试剂
蓝色（试剂本身颜色）
（2）生物组织中还原性糖的检测
选材：
含糖量较高，白色或近于白色的植物组织
制备组织样液：
洗涤、去皮、切块→研磨→过滤（用一层纱布）→收集滤液
显色反应
结论：
生物组织样液中含有还原性糖
2．脂肪检测时的颜色变化及生物组织中脂肪的检测
（1）脂肪检测时的颜色变化
实验组：
脂肪＋苏丹Ⅲ染液―→橘黄色
对照组：
清水＋苏丹Ⅲ染液―→红色（试剂本身颜色）
（2）生物组织中脂肪的检测
方法一：
植物油2mL＋苏丹Ⅲ染液4～5滴―→橘黄色
清水2mL＋苏丹Ⅲ染液4～5滴―→无变化。
方法二：
取材：
花生种子（浸泡3～4h），将子叶切成薄片
制作装片
显色反应
观察：
在低倍镜下找到已着色的花生子叶最薄处，然后用高倍镜观察，视野中有橘黄色颗粒
结论：
生物组织中含有脂肪
3．蛋白质检测时的颜色变化及生物组织中蛋白质的检测
（1）蛋白质检测时的颜色变化
实验组：
蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色
对照组：
清水＋双缩脲试剂―→蓝色（试剂本身颜色）
（2）生物组织中蛋白质的检测
选材与制备组织样液：
蛋清或黄豆（浸泡1～2d）
操作：
显色反应
结论：
生物组织中含有蛋白质
1．该实验在材料选择上要注意什么问题？
答案
（1）因为此类实验要根据显色反应进行有机物的检测，故选取的材料颜色要浅或基本无色。
（2）相应有机物的含量相当丰富，这样显色反应效果会更明显。
2．查阅资料回答：
含糖量高的甘蔗（含蔗糖）、甜菜（含蔗糖）和马铃薯（含淀粉）能否作为生物组织中还原性糖检测的实验材料。
答案 不能。
因为蔗糖、淀粉为非还原性糖。
3．检测蛋白质时，向待测液中滴加的NaOH溶液是2mL，而滴加的CuSO4溶液仅仅是4滴，试分析原因？
答案 CuSO4中的Cu2＋是蓝色，滴加过多时，会掩盖颜色反应。
3．下列对生物体中有关化合物的检测实验不正确的是（ ）
选项
检测
对象
试剂
颜色
水浴加热
生物
材料
A
淀粉
碘液
蓝色
不需要
脱色的材料
B
还原
性糖
班氏试剂
砖红色
需要
含糖量高的白色植物组织
C
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
需要
豆浆、牛奶、鸡蛋清
D
脂肪
苏丹Ⅲ
橘黄色
不需要
花生种子
问题导析
（1）淀粉遇碘变蓝色。
（2）脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
（3）蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
（4）还原性糖（如葡萄糖、果糖等）与班氏试剂发生作用，生成砖红色沉淀。
在以上四个颜色反应中，只有还原性糖的检测需要加热。
答案 C
一题多变
常温下进行下列处理，没有颜色变化的是（ ）
A．用苏丹Ⅲ染液处理动物的皮下脂肪
B．用碘液处理淀粉溶液
C．在豆浆中加入双缩脲试剂
D．在葡萄糖溶液中加入班氏试剂
答案 D
解析 常温下，脂肪遇苏丹Ⅲ染液即被染成橘黄色；淀粉溶液遇到碘液变蓝色；豆浆中含有蛋白质，遇到双缩脲试剂变紫色；葡萄糖溶液中加入班氏试剂，经沸水加热后才出现砖红色。
1.某维生素片中含Ca、Fe、Zn、Se等元素，其中属于组成生物体的大量元素的是（ ）
A．CaB．FeC．ZnD．Se
答案 A
解析 大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
2.在生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质的检测实验中，对实验材料选择的叙述，错误的是（ ）
A．甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多的糖且近似于白色，因此可以用于还原性糖的检测
B．花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪检测的理想材料
C．大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质检测的理想植物组织材料
D．鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质检测的动物材料
答案 A
解析 利用颜色反应检测化合物时，对材料的要求是：
颜色为白色或近似于白色，待检测化合物含量高。
甘蔗和甜菜都富含蔗糖，蔗糖是非还原性糖。
3.生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用，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。
可以说，地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。
以上事实可以说明（ ）
A．C元素能组成各种各样的化合物
B．C元素是构成生物体最基本的元素
C．C元素是各种大分子中含量最多的元素
D．C元素比其他元素重要
答案 B
解析 生物体是由化学元素组成的，在组成生物体的化学元素中，C元素是一种主要元素，它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种有机物的基本骨架，如蛋白质、核酸、糖类、脂类，而这些化合物又是生物体生命活动的物质基础。
没有碳元素，就不能形成各种有机物，也就不能表现出各种生命活动，因此，C元素是构成生物体最基本的元素。
4.下表为关于生物组织中还原性糖、脂肪和蛋白质的检测实验，请填写有关内容。
序号
实验材料
被检测物质
方法（检测用试剂）
①
梨的研磨液
________
加____________，沸水浴加热，试管中出现________沉淀
②
花生种子
切片
________
加________，显微镜观察，子叶内物质被染成______
③
鸡蛋清
稀释液
________
向试管内注入____________试剂A液1mL，摇匀；再注入________试剂B液4滴，摇匀。
试管中溶液变成________
答案 ①还原性糖 班氏试剂 砖红色
②脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色
③蛋白质 双缩脲 双缩脲 紫色
基础巩固
1．下列关于组成生物体的化学元素的叙述，错误的是（ ）
A．在不同的生物体内，组成它们的化学元素的种类大体相同
B．在同一种生物体内，各种化学元素的含量相同
C．组成生物体的化学元素依其含量可分为大量元素和微量元素
D．在组成生物体的大量元素中，碳是组成有机化合物的基本元素
答案 B
解析 生物体生活在各种环境中，始终不断地与外界环境进行着物质交换，有选择地吸收营养物质来满足自身的需要。
生物的种类不同，组成它们细胞的化学元素的种类却是大体相同的，但各种元素的含量是不同的，由此可分为大量元素和微量元素。
碳是最基本的元素，其含量占细胞干重的48.4%。
所有组成生物体细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到，细胞中不存在特有的元素。
2．保证生物体正常生活所必需的微量元素是（ ）
A．K、Mn、Zn、CuB．Mn、Zn、Cu、B、Mo
C．Ca、Mn、Zn、Cu、MoD．Mg、Mn、Zn、B、Mo
答案 B
解析 A项中的K属于大量元素，C项中的Ca属于大量元素，D项中的Mg属于大量元素。
3．如下图，胡杨生活在西北干旱地区，水母生活在水中。
这两种生物的细胞中含量最多的化合物分别是（ ）
A．蛋白质 水 B．水 蛋白质
C．蛋白质 蛋白质D．水 水
答案 D
解析 活细胞中含量最多的化合物是水。
4．在组成水草的各种化学元素中，占细胞干重最多的元素和化合物分别是（ ）
A．H、水B．C、蛋白质
C．N、蛋白质D．O、水
答案 B
解析 在水草的细胞干重中，含量最多的元素为C，含量最多的化合物为蛋白质。
5．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（ ）
待测物质
检测试剂
预期显色结果
①
葡萄糖
碘液
红色
②
脂肪
苏丹Ⅲ染液
橘黄色
③
淀粉
班氏试剂
蓝色
④
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
A．①③B．②③C．①④D．②④
答案 D
解析 葡萄糖等还原性糖可与班氏试剂沸水浴加热后呈现砖红色沉淀；淀粉不属于还原性糖，但可与碘液反应呈现蓝色；脂肪可与苏丹Ⅲ染液反应呈现橘黄色；蛋白质可与双缩脲试剂反应呈现紫色。
6．碳元素作为组成生物体的最基本元素的原因是（ ）
A．碳原子在自然界中最为普遍存在
B．碳原子能够形成各种有机物的骨架
C．碳原子在生物体中的化学性质活泼
D．碳原子在生物体内能够提供大量能量
答案 B
解析 碳元素在细胞干重中含量最多，生物体中的有机物都是由C、H、O原子通过共价键连接成的碳架作为分子的基本骨架。
7．在检测还原性糖的实验中，下列操作错误的是（ ）
A．向两支试管中加入的葡萄糖溶液和水的量必须相等
B．向两支试管中滴加的班氏试剂的量必须相等
C．两支试管水浴加热的时间必须相等
D．若没有葡萄糖溶液，则可以用蔗糖溶液代替
答案 D
解析 蔗糖是非还原性糖。
巩固提升
8．几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使施用了大量氮、磷、钾肥也无济于事。
后来，人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得很茂盛。
经观察和研究后才知道这附近有一座钼矿，矿工上下班总是抄近路走，他们的鞋子上黏有钼矿粉，正是矿工鞋子踩过的地方牧草才长得绿油油的。
经过科学家的化验和分析，一公顷牧草只需150克钼就足够了。
下列关于这一现象的解释，正确的是（ ）
A．钼是植物必需的微量元素
B．钼是植物必需的大量元素
C．钼是一种高效肥料，植物有了钼就能正常生长
D．钼在植物生长发育过程中的作用是可以替代的
答案 A
解析 一片长势不良的牧草，被钼矿矿工踩过后才长得茂盛，这一方面说明矿工经过后留下了矿粉，另一方面说明钼矿粉对牧草的生长发育起着十分重要的作用，是植物必需的。
由一公顷牧草只需150克钼可知，钼是一种微量元素。
9．生物组织中还原性糖、脂肪和蛋白质三种有机物的检测实验中，下列操作错误的是（ ）
A．花生种子切片中脂肪的检测需要使用显微镜
B．用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热
C．还原性糖的检测可用酒精灯水浴加热产生砖红色沉淀
D．双缩脲试剂最好是现配现用，班氏试剂则不用现配现用
答案 D
解析 班氏试剂也需要现配现用。
10．青苹果汁遇碘液显蓝色，熟苹果汁能与班氏试剂发生显色反应。
这说明（ ）
A．青苹果汁中含有淀粉，不含糖类
B．熟苹果汁中含糖类，不含淀粉
C．苹果转熟时，淀粉水解为还原性糖
D．苹果转熟时，淀粉水解为葡萄糖
答案 C
解析 由题干可知，青苹果含有较多的淀粉，而熟苹果含有较多的还原性糖，但并不排除含有淀粉的可能。
苹果转熟时，根据颜色变化，可推断淀粉水解为还原性糖，该还原糖可能是麦芽糖，也可能是葡萄糖。
11．用不同的化学试剂可以检测某些物质的存在。
在植物和动物体内，存在着许多物质，用班氏试剂可以检测还原性糖（葡萄糖、麦芽糖和果糖）的存在，用双缩脲试剂可以检测蛋白质的存在。
医学上，可用这两种试剂检验尿液以进行疾病诊断。
请分析这两种试剂能够诊断的疾病应该是（ ）
A．糖尿病、肠炎B．胃炎、肾炎
C．糖尿病、肾炎D．胃炎、肠炎
答案 C
解析 糖尿病患者尿中有葡萄糖，可用班氏试剂检测；肾炎患者的尿中会出现蛋白质，可用双缩脲试剂检测。
12．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100克含维生素A5毫克、维生素C9.3毫克、钙（Ca）45毫克、磷（P）50毫克、铁（Fe）8毫克，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还原性糖？
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还原性糖。
（2）实验原理
淀粉可用________来检测，还原性糖可用________试剂来检测。
（3）实验器材
洋葱、所需试剂和仪器等。
（4）实验步骤
Ⅰ.检测还原性糖
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.检测淀粉
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性糖又有淀粉
②若步骤Ⅰ________步骤Ⅱ________
说明洋葱鳞茎中所含的糖类只有还原性糖而没有淀粉
③若________
说明洋葱鳞茎中所含糖类________
答案
（2）碘液 班氏 （4）Ⅰ.②加入新制的班氏试剂1mL，混匀，将试管置于沸水浴锅中加热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 没有还原性糖只有淀粉
解析
（1）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还原性糖。
①向洋葱组织样液中加入碘液，若出现蓝色，说明含有淀粉；
②加入班氏试剂，水浴加热2min后，若出现砖红色沉淀，说明含有还原性糖。
（2）预期实验结果与结论时，注意有三种不同情况：
①同时含有还原性糖和淀粉；
②只含有还原性糖；
③只含有淀粉。
走进高考
13．（2019·江苏卷，1改编）下列关于细胞中化学元素的叙述，正确的是（ ）
A．细胞中一种元素的作用能被其他元素替代
B．人体缺铁和缺钙都会引起相关的疾病，故两者均为大量元素
C．C、H、O、N、P等均属于大量元素
D．细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要
答案 C
解析 不同的元素有不同的作用，在细胞内不能被别的元素替代；铁是微量元素；C、H、O、N、P等均属于大量元素；微量元素含量极少，但却是维持正常生命活动不可缺少的，也非常重要。
14．（2019·上海卷，3改编）下列食物营养成分与检测试剂及显色反应之间的对应关系中，错误的是（ ）
A．淀粉：
碘液，蓝色
B．还原性糖：
班氏试剂，砖红色
C．脂肪：
苏丹Ⅲ染液，橘黄色
D．蛋白质：
双缩脲试剂，黄绿色
答案 D
解析 蛋白质可用双缩脲试剂检测，呈现紫色。
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