高中生物新教材《细胞中的元素和化合物》导学案+课后练习题.docx

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高中生物新教材《细胞中的元素和化合物》导学案+课后练习题

第1节　细胞中的元素和化合物

学习目标

核心素养

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。

1.生命观念：

物质观：

生物体是由元素和化合物组成的。

2．科学思维：

归纳与概括：

从元素的种类、含量等方面总结生物界与非生物界的统一性和差异性。

3．科学探究：

通过对检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的学习形成科学探究的学科素养。

知识点一　组成细胞的元素和化合物

1．生物界与非生物界的统一性和差异性

（1）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特有的，这一事实说明

生物界和非生物界具有统一性。

（2）由表中数据可知，细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，这一事实说明

生物界和非生物界具有差异性。

,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）细胞内化学元素的种类和含量

①不同生物体内所含

元素种类基本相同；不同生物体内每种化学元素的

含量不同。

②同一生物体内不同化学元素的

含量不同，其中

C、H、O、N四种元素所占比例较大（干重）。

　　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，但又是不必需的，这些元素不属于微量元素。

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。

题型一　生物界和非生物界的统一性和差异性

[例1]　关于生物界和非生物界中元素的情况，下列叙述错误的是（　　）

A．生物界有的元素，非生物界一定有

B．非生物界有的元素，生物界一定含有

C．组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中含量相差很大

D．不同种类生物体内所含的元素种类基本相同

解题分析　组成生物体的元素来源于非生物界，故生物界有的元素，非生物界一定有，A正确；非生物界有的元素，生物界不一定含有，如大部分重金属元素，B错误；组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中含量相差很大，C正确；不同种类生物体内所含的元素种类基本相同，但含量差异较大，D正确。

答案　B

题型二　细胞中元素与化合物的种类、含量的辨别

[例2]　下图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是人体细胞干重的元素含量柱形图，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表示组成人体细胞干重的元素含量，则a、b、c依次是C、H、O

C．若图1表示正常细胞，则甲化合物中含图2中a

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；人体细胞干重中元素含量依次是C、O、N，B错误；若图1表示正常细胞，则甲化合物为H2O，不含有碳，C错误。

答案　D

知识点二　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1．原理

（1）思路：

某些化学试剂能够与生物组织中相关化合物产生特定的

颜色反应。

（2）原理

①糖类

2．实验材料及试剂

（1）材料：

梨、葡萄或白萝卜匀浆，花生种子，豆浆，鲜肝提取液，鸡蛋清稀释液。

（2）试剂：

斐林试剂（甲液：

质量浓度为0.1_g/mL的NaOH溶液，乙液：

质量浓度为0.05_g/mL的CuSO4溶液），质量浓度为0.01g/mL苏丹Ⅲ染液，双缩脲试剂（A液：

质量浓度为0.1_g/mL的NaOH溶液，B液：

质量浓度为0.01_g/mL的CuSO4溶液），体积分数为50%的酒精溶液，蒸馏水。

3.实验步骤

（1）还原糖的检测

①材料的选择：

还原糖含量高，白色或接近白色的植物组织，例：

梨匀浆。

②试剂的选择：

斐林试剂

③检测的方法步骤

④实验结果：

蓝色→棕色→

砖红色（沉淀）。

⑤实验结论：

组织样液中含有还原糖。

⑥斐林试剂的使用方法

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。

（2）脂肪的检测

①材料的选择：

富含

脂肪的种子，例：

花生种子。

②试剂：

0.01_g/mL苏丹Ⅲ染液。

③检测的方法步骤

④实验结果：

使用苏丹Ⅲ染液的变为

橘黄色。

⑤实验结论：

花生种子含脂肪。

判断下列材料是否能作为检测还原糖的材料？

并阐述其原因。

①苹果或梨　②西瓜瓤　③甘蔗

提示：

①适合，因为苹果和梨中既含有丰富的还原糖，颜色又浅。

②③不适合，因为西瓜瓤有一定的颜色，甘蔗中的蔗糖不是还原糖。

还原糖检测时，溶液颜色变化的原因是什么？

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。

检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长的原因是什么？

提示：

染色时间过长，脂肪会溶解到染色剂中。

（3）蛋白质的检测

①材料的选择：

富含

蛋白质的材料，例：

蛋清稀释液、豆浆、鲜肝提取液等。

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检测的方法步骤

在蛋白质的检测实验中，如果用蛋清稀释液作为实验材料，一定要稀释到一定程度，原因是什么？

提示：

不稀释会使蛋清粘附于试管壁上，反应不彻底且不易清洗试管。

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

④实验结果：

样液变成

紫色。

⑤实验结论：

蛋清、豆浆、鲜肝含蛋白质。

⑥双缩脲试剂使用方法：

先加

A液再加

B液，且

B液不要过量。

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。

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变为双缩脲试剂的B液，因此可利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质。

题型三　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

[例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

鉴定对象

试剂

产生颜色

水浴加热

生物材料

A

淀粉

碘液

蓝色

无

马铃薯

B

还原糖

斐林试剂

砖红色

需要

甘蔗的茎

C

蛋白质

双缩脲试剂

紫色

不需要

豆浆

D

脂肪

苏丹Ⅲ染液

橘黄色

不需要

花生

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

[例4]　下列关于实验操作步骤的叙述，正确的是（　　）

A．用于检测还原糖的NaOH溶液和CuSO4溶液，可直接用于蛋白质的鉴定

B．检测脂肪时需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒

C．检测还原糖时，要先加入NaOH溶液摇匀后，再加入CuSO4溶液

D．用于检测蛋白质的NaOH溶液与CuSO4溶液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现配现用

解题分析　斐林试剂甲液与双缩脲试剂A液相同，但斐林试剂的乙液与双缩脲试剂B液不相同，因此斐林试剂甲液和乙液不可直接用于蛋白质检测，A错误；脂肪检测实验中，需要借助显微镜才能观察到被染成橘黄色的脂肪颗粒，B正确；用斐林试剂检测还原糖时，要将甲液和乙液等量混合均匀后再使用，C错误；用双缩脲试剂检测蛋白质时，要先加A液，后加B液，D错误。

答案　B

技法提升

1.斐林试剂和双缩脲试剂的“一同三不同”

2．实验操作

三类有机物检测时的两个唯一：

唯一需要加热的是：

还原糖。

唯一需要显微镜观察的是：

脂肪。

1．如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列表述不正确的是（　　）

A．Ⅰ在非生物界中都能找到，体现了生物界与非生物界的统一性

B．Ⅱ含量虽少，但对于生物体正常生命活动不可缺少

C．Ⅱ和Ⅲ均为必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症产生

D．P、S、K、Ca、Zn都属于大量元素

答案　D

解析　组成细胞的各种化学元素，在自然界中都能找到，没有一种化学元素是细胞所特有的，这体现了生物界与非生物界具有统一性，A正确；微量元素含量虽少，但却是生物体正常生命活动不可缺少的，B正确；大量元素和微量元素均为必需元素，一旦缺乏可能会导致相应的病症产生，C正确；Zn属于微量元素，D错误。

2.下列有关图示的分析，不正确的是（　　）

A．如果该图为组成细胞的化合物，则m中含有的元素为H、O

B．如果该图表示的是组成细胞的化合物，则m是蛋白质

C．如果该图表示的是组成人体细胞干重的元素含量，则m是C元素

D．如果该图表示的是活细胞中的元素，则其中Mo的含量很少

答案　B

解析　由图可知，m含量最高，如果该图表示的是组成细胞的化合物，则m表示水，其组成元素是H、O，A正确，B错误；如果该图表示的是人体细胞中干重的元素含量，则m是C元素，C正确；因为Mo是微量元素，所以在细胞中含量很少，D正确。

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．⑤②⑥

C．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．若以鸡蛋蛋白液为材料进行蛋白质鉴定实验，发现蛋白液与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管壁上。

下列关于这一现象形成原因的描述中正确的是（　　）

A．鸡蛋蛋白液稀释度不够，搅拌不匀

B．只添加了双缩脲试剂A液，未添加双缩脲试剂B液

C．鸡蛋蛋白液不是合适的实验材料

D．蛋白液与双缩脲试剂的反应时间不够长

答案　A

解析　进行蛋白质鉴定实验时，若用鸡蛋蛋白液为材料，一定要进行稀释，否则蛋白液浓度过高，与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管壁上，A正确。

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________