新教材高中生物必修一第2章 第1节 细胞中的元素和化合物.docx

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新教材高中生物必修一第2章第1节细胞中的元素和化合物

第1节　细胞中的元素和化合物

一、组成细胞的元素和化合物

1．组成细胞的元素

（1）生物界和非生物界的统一性和差异性

①统一性：

从化学元素的种类分析，组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到。

②差异性：

从各种元素的相对含量分析，细胞与无机自然界大不相同。

（2）种类：

组成细胞的化学元素，常见的有20多种。

（3）分类

2．组成细胞的化合物

（1）存在形式：

组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质等。

（2）据上图完成组成细胞化合物的有关问题。

①鲜细胞中含量最多的化合物是水。

它是生命之源，缺少了它生命活动就无法进行。

②干细胞中含量最多的化合物是蛋白质。

它是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用。

（1）组成地壳的元素在细胞中都能找到（　　）

（2）细胞中含量很少的元素都是微量元素（　　）

（3）大量元素和微量元素的划分依据是其发挥生理作用的大小（　　）

（4）沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水（　　）

（5）不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）√

易错警示　关于元素和化合物的3个易错点

（1）大量元素和微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用，含量少的不一定不重要。

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

这样的元素含量再多也不是大量元素。

（3）分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。

如在细胞的鲜重中，含量最多的元素是O，最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质；在细胞的干重中，含量最多的元素是C，最多的化合物（有机物）是蛋白质。

1．组成生物体的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例与无机环境大不相同？

提示　生物体是按照生命活动的需要，有选择地从无机自然界获取元素的。

2．根据已经掌握的知识分析，不同生物材料中富含有机物的成分不同，下面的生物材料中，富含糖类、脂肪、蛋白质的分别有①③⑥⑨、⑤⑦、②④⑧。

①玉米种子　②牛奶　③甘蔗的茎　④鸡蛋　⑤花生种子　⑥甜菜的块根　⑦蓖麻种子　

⑧大豆种子　⑨苹果

二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1．实验原理

（1）还原糖（葡萄糖、麦芽糖、果糖等）＋斐林试剂

砖红色沉淀。

（2）脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。

（3）蛋白质＋双缩脲试剂→紫色。

2．实验流程

（1）还原糖的检测和观察

（2）脂肪的检测和观察

制作子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况（以花生为例）

（3）蛋白质的检测和观察

3．注意事项

（1）蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：

先加A液，再加B液，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。

（2）在蛋白质检测实验中，需要将鸡蛋清稀释到一定程度，否则与双缩脲试剂发生反应后，会粘在试管的内壁上，反应不彻底，试管也不易刷洗。

（1）西瓜、番茄等都含有较多的糖，因此可用于还原糖的鉴定（　　）

（2）甘蔗富含糖，是做还原糖鉴定的理想材料（　　）

（3）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（　　）

（4）非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是无色的（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×

1．请从以下方面区分斐林试剂和双缩脲试剂，并完善表格。

项目

斐林试剂

双缩脲试剂

成分

甲液

乙液

A液

B液

0.1g/mLNaOH溶液

0.05g/mLCuSO4溶液

0.1g/mLNaOH溶液

0.01g/mLCuSO4溶液

反应原理

加热条件下，含醛基的可溶性还原糖将Cu（OH）2还原为Cu2O沉淀

碱性条件下，具有两个或两个以上肽键的化合物与Cu2＋反应生成紫色络合物

使用方法

甲、乙两液等量混匀后立即使用（现配现用）

先加入A液1mL摇匀，再加B液4滴，摇匀

反应条件

50～65℃水浴加热

不需加热

反应现象

蓝色→棕色→砖红色

浅蓝色→紫色

经比较两种试剂的关系可概括为“一同三不同”：

成分相同，CuSO4溶液的浓度、反应原理和使用方法不同。

2．利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否鉴定蛋白质？

为什么？

提示　能。

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液高，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。

1．生物体内的微量元素含量少，但在生物体的生命活动中不可缺少。

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．（2019·山东济南一中高一月考）下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．Ⅲ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的

C．Ⅱ和Ⅲ为生物体的必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症

D．P、S、K、Ca、Fe属于大量元素

答案　D

解析　Fe属于微量元素，D错误。

2．（2019·辽宁辽师大附中高一月考）科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需化学元素。

其配方如下，其中花卉根细胞吸收最少的离子是（　　）

离子

K＋

Na＋

Mg2＋

Ca2＋

NO

H2PO

SO

Zn2＋

培养液浓度（mmol/L）

1

1

0.25

1

2

1

0.25

1

A.Ca2＋B．SO

－

C．Zn2＋D．H2PO

答案　C

解析　Zn是微量元素，因此植物根细胞吸收Zn2＋很少，故选C。

3．下列关于组成细胞的化合物的叙述，正确的是（　　）

A．在任何活细胞中含量最多的化学元素都是碳

B．在活细胞中各种化合物含量从多到少的顺序是：

蛋白质、脂质、无机盐、糖类、核酸

C．在活细胞中的各种化合物与食物中的各种化合物成分相同

D．在不同的细胞中各种化合物的种类基本相同，含量有所差别

答案　D

解析　活细胞中含量最多的化学元素是氧，A错误；活细胞中含量最多的化合物是水，其次是蛋白质，然后是脂质、无机盐、糖类和核酸，B错误；在活细胞中的各种化合物与食物中的各种化合物成分不完全相同，体内各种化合物是利用食物中的各种营养成分重新合成的，C错误；在不同的细胞中各种化合物的种类基本相同，都是水、蛋白质、脂质、无机盐、糖类、核酸等，但它们的含量不同，D正确。

4．（2019·山东高一期中）生活在缺水的沙漠环境中的仙人掌细胞中，含量最多的元素和化合物分别是（　　）

A．H和蛋白质B．H和水

C．O和蛋白质D．O和水

答案　D

解析　细胞中的含量最多的化合物是水，而水中氧元素含量最多，故选D。

5．下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是（　　）

A．用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定

B．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液

C．脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒

D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品的试管中，且现配现用

答案　C

解析　斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液的成分及浓度都相同，斐林试剂乙液和双缩脲试剂B液的成分相同但浓度不同，因此用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液不能直接用于蛋白质的鉴定，A错误；用斐林试剂鉴定可溶性还原糖时，应将甲液和乙液混合均匀后加入待测组织样液，B错误；脂肪的鉴定需借助显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒，C正确；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，应先加A液，再滴加B液，D错误。

A组　基础对点练

题组一　组成细胞的元素和化合物

1．（2019·北京高一期中）C、H、N三种化学元素在组成人体的化学成分中，质量分数共占74%左右，而这三种元素在岩石圈中的质量分数还不到1%。

这个事实说明（　　）

A．生物界与非生物界的统一性

B．生物界与非生物界的差异性

C．元素在无机自然界中都可找到

D．生物界的特殊性

答案　B

2．（2019·山东聊城二中高一月考）虎是陆地上最强大的食肉动物之一，当其捕食动物后，从动物体中获得化合物和元素，那么，东北虎和其所捕食动物体内的各种化学元素（　　）

A．种类和含量差异都很大

B．种类和含量都是大体相同的

C．种类差异很大，含量大体相同

D．种类大体相同，含量差异很大

答案　D

解析　生物界内部也存在统一性和差异性，即各种不同的生物所含的化学元素的种类基本相同，但是含量差异较大。

3．国科温泉有远古“圣水”之誉，富含各种对人体有益的微量元素及矿物质，水温高达56℃，水质淡黄清澈，享有“一盆玉汤”的美誉，对治疗皮肤病、色斑、关节炎及神经衰弱等有特殊的疗效。

下列元素在生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是（　　）

A．Fe、Mn、Zn、MgB．Zn、Cu、Mn、Ca

C．Zn、Cu、B、MnD．K、Mn、Cu、Mo

答案　C

解析　K、Ca、Mg属于大量元素，Zn、Cu、B、Mn属于微量元素，C项符合题意。

4．（2019·山东济南外国语学校高一期中）微量元素的作用可通过下面哪一实例得到证实（　　）

A．缺氮时叶片变黄

B．缺锌时苹果患小叶病

C．动物血钙含量太低时肌肉抽搐

D．缺磷时会影响磷脂的合成

答案　B

解析　N、Ca、P都是大量元素，A、C、D不符合题意；Zn是微量元素，B符合题意。

5．（2019·山东泰安一中高一期中）如图，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。

6．（2019·辽宁高一期中）下图表示人体细胞中各种化合物占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列正确的是（　　）

A．水、蛋白质、糖类、脂质

B．蛋白质、糖类、脂质、水

C．糖类、水、蛋白质、核酸

D．蛋白质、水、脂质、糖类

答案　D

解析　由柱形图可知，在细胞中的含量的多少依次是②＞①＞③＞④，因此如果表示细胞鲜重中的化合物，则①是蛋白质，②是水，③是脂质，④是糖类。

7．（2020·北京高一期末）营养学家对一些食物中的蛋白质含量进行了测定，得出以下数据。

下列相关描述正确的是（　　）

食物名称

黄豆

绿豆

猪肉

羊肉

豆油

每100g食物中蛋白质的含量（g）

35.1

21.6

13.2

18.1

未检出

A.羊肉比猪肉蛋白质含量高，推测羊肉比猪肉更有营养价值

B．豆油中没检测到蛋白质，说明提取豆油的豆类细胞中不含蛋白质

C．黄豆蛋白质含量最高，说明黄豆细胞中含量最多的化合物是蛋白质

D．不同食品营养价值不同，平衡膳食更利于人体健康

答案　D

解析　营养价值并不取决于蛋白质含量的高低，A错误；豆油中未检测到蛋白质，不能说明提取豆油的豆类细胞中不含蛋白质，B错误；黄豆细胞中，含量最多的化合物是水，C错误；不同食品含有的物质含量并不相同，营养价值也有差别，平衡膳食更利于人体健康，D正确。

题组二　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

8．（2019·北京市第二十二中学高一期中）下列有关生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验材料的选择的叙述中，错误的是（　　）

A．甘蔗茎中含有丰富糖类且近于白色，因此可用于还原糖的鉴定

B．花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料

C．大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想植物组织材料

D．鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的理想材料

答案　A

解析　甘蔗茎的薄壁组织含有较多的蔗糖，而蔗糖是非还原糖，因此不能用于还原糖的鉴定，A错误。

9．关于生物组织中还原糖的鉴定，下列叙述不正确的是（　　）

A．量取2mL斐林试剂时应优先选用5mL量筒而不用10mL量筒

B．在组织样液中加入斐林试剂后液体呈蓝色，加热后先变绿，再变成砖红色

C．隔水加热时，试管中液体的液面应低于烧杯中水的液面

D．实验结束时剩余的斐林试剂应该处理掉，不可长期保存备用

答案　B

解析　在组织样液中加入斐林试剂后液体呈蓝色，加热后先变棕色，再变成砖红色。

10．（2019·山东泰安一中高一期中）根据“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验，回答下列问题：

（1）鉴定成熟苹果果肉中存在还原糖所用的试剂是，该试剂与细胞内还原糖发生作用，生成色沉淀。

因此，可用该试剂检验糖尿病病人尿液中的存在。

（2）一般选用苹果、梨等作为还原糖检测的生物材料，原因是①；②。

（3）鉴定花生子叶中存在脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是，用其染色时，要用体积分数为50%的酒精溶液而不是蒸馏水洗去浮色，这是因为。

（4）鉴定黄豆组织中存在蛋白质时，向组织样液中加入双缩脲试剂的正确方法是。

其中双缩脲试剂B液的使用量只有4滴，而不能过量，原因是。

答案　

（1）斐林试剂　砖红　葡萄糖

（2）①还原糖含量高　②组织颜色较浅或近于白色

（3）苏丹Ⅲ染液　苏丹Ⅲ染液能溶于酒精溶液中

（4）先加A液1mL，摇匀，再加B液4滴，摇匀　双缩脲试剂B液过多，则会引起Cu2＋过多生成蓝色氢氧化铜，而掩盖生成的紫色

解析　

（1）鉴定还原糖用斐林试剂，该试剂与细胞内还原糖发生作用，生成砖红色沉淀。

还原糖包括所有的单糖、麦芽糖和乳糖。

因此，可用该试剂检验糖尿病病人尿液中葡萄糖的存在。

（2）由于梨和苹果的还原糖含量高，并且组织颜色较浅或近于白色，因此一般选用苹果、梨等作为还原糖检测的生物材料。

（3）鉴定花生子叶中存在脂肪的实验中，苏丹Ⅲ染液能将脂肪染成橘黄色，用其染色时，要用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，这是因为苏丹Ⅲ染液能溶于酒精溶液中。

（4）鉴定黄豆组织中存在蛋白质时，向组织样液中加入双缩脲试剂的正确方法是先加A液1mL，摇匀，再加B液4滴，摇匀。

其中双缩脲试剂B液的使用量只有4滴，因为双缩脲试剂B液过多，则会引起Cu2＋过多生成蓝色氢氧化铜，而掩盖生成的紫色。

B组　综合强化练

1．（2019·辽宁高一期中）下列关于细胞元素组成、元素含量的叙述，正确的是（　　）

A．原核生物细胞内含微量元素，真核生物细胞内不含微量元素

B．微量元素是细胞中含量很少，作用微小的元素

C．不同种类的细胞其组成元素含量基本相同，但种类往往有一定差异

D．生物体与无机自然界的元素组成和含量说明两者具有统一性和差异性

答案　D

解析　原核生物和真核生物体内都含有微量元素，A错误；微量元素在生物体内含量很少，但作用很大，B错误；人、动物与植物所含的化学元素的种类大体相同，但含量差异很大，C错误；构成生物体的元素在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是生物所特有的，体现了生物界与非生物界的统一性；组成生物体的各种元素在生物体内和无机自然界中的含量相差很大，体现了生物界与非生物界的差异性，D正确。

2．下列有关组成生物体细胞的化学元素的叙述中，正确的是（　　）

A．锌元素是人体中200多种酶的组成成分，这说明锌元素是人体内的大量元素

B．人体细胞中含量最多的元素是O

C．常吸入汽车尾气，可能在体内积累Pb等元素，因此Pb是人体需要的元素

D．组成细胞的元素中，C、H、O、B的含量很高

答案　B

解析　锌元素是人体200多种酶的组成成分，说明锌是组成生物体重要化合物的组成成分，不能说明锌是人体内的大量元素，A错误；正常人体细胞鲜重中含量最多的元素是O，B正确；常吸入汽车尾气，可能在体内积累Pb等元素，但Pb不是人体需要的元素，C错误；B是微量元素，在细胞内的含量很少，D错误。

3．农科院研究员将一块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间实验。

除施肥不同外，其他田间处理措施相同，实验结果如下表：

地块

甲

乙

丙

丁

戊

施肥情况

尿素

磷酸二氢钾

磷酸二氢铵

硫酸铵

不施肥

小麦收获量

55.56

65.26

56.88

55.44

55.11

从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是（　　）

A．KB．NC．PD．S

答案　A

解析　甲地块添加了N元素（尿素），乙地块添加了P、K元素，丙地块添加了P、N元素，丁地块添加了S、N元素，但与戊地块（对照组）比较，只有乙地块产量有明显增加，故得出该农田最可能缺少的元素是K，A正确。

4．科学工作者研究了Ca和B对某种植物花粉萌发和花粉管生长的影响，结果如下图所示。

下列说法合理的是（　　）

A．在一定范围内，Ca对花粉管生长几乎无影响

B．在一定范围内，B对花粉萌发几乎无影响

C．Ca和B分别促进花粉管的生长和花粉的萌发

D．Ca和B分别影响花粉管的生长和花粉的萌发

答案　D

解析　在一定范围内，随Ca浓度增加，花粉管生长速率增加，超过一定浓度，随Ca浓度增加，花粉管生长速率降低；Ca对花粉萌发无影响。

在一定范围内，随B浓度增加，花粉萌发率增加，超过一定浓度，随B浓度增加，花粉萌发率降低；B对花粉管生长无影响，故选项D说法合理。

5．图甲是细胞中几种化合物含量的扇形图，图乙是活细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是（　　）

A．若图甲表示代谢正常的活细胞中化合物含量的扇形图，则图甲中A是蛋白质

B．若细胞完全脱水，则图乙中含量第二的元素是a

C．活细胞中数量最多的元素是c

D．图乙中的a、b、c大多以图甲中的A、B、C等的形式存在

答案　A

解析　活细胞中含量最多的化合物是水，A错误。

6．某校利用节假日组织学生义务为糖尿病患者检测尿液，看其是否康复。

下列叙述不正确的是（　　）

①所用试剂为质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液和0.01g/mL的CuSO4溶液　②向尿液中先加入NaOH溶液，摇荡均匀后，再加入CuSO4溶液　③向尿液中加入试剂后，水浴加热，观察是否有紫色反应　④为了使结果更可信，应取等量的含有蔗糖的蒸馏水溶液作为对照组

A．①②③B．②③④

C．①②④D．①②③④

答案　D

解析　糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，该糖具有还原性，可使用斐林试剂检测。

所用试剂为质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液和0.05g/mL的CuSO4溶液，使用时，两者应混合均匀后加入，①②错误；该实验的检测结果应该有砖红色沉淀产生，③错误；为增强实验的说服力，可取等量的含有葡萄糖的蒸馏水溶液作为对照组，④错误。

7．（2019·山东高一期中）下表为组成地壳和两种生物细胞的部分元素含量（%）表，某同学对其进行了整理。

请分析回答：

元素

地壳

玉米细胞（干重，质量分数）

人体细胞（干重，质量分数）

C

0.087

43.57

55.99

H

0.76

6.24

7.46

O

48.60

44.43

14.62

N

0.03

1.46

9.33

（1）该同学看到组成细胞的元素与组成地壳的元素种类基本相同，对此合理的解释是

。

（2）他通过查阅资料知道组成不同生物的元素的种类大致相同，这体现了不同细胞元素组成的性；而含量有较大差异，体现了细胞对外界物质的吸收具有性。

（3）该同学发现表格中玉米细胞氧元素的含量高于人体细胞，推测原因主要是

。

（4）已知细胞中水的相对含量约为70%～90%。

该同学根据水分子中氢和氧的质量比推知细胞中氢元素质量分数约为7.7%～10%，他认为上表人体细胞内氢元素的含量就是按照此方法推出的。

请你对这位同学的思路作出评价（判断对错并说明理由）。

答案　

（1）细胞进行生命活动所需要的物质来自无机自然界　

（2）统一　选择　（3）与人体细胞相比，玉米细胞的糖类含量较高　（4）该思路是错误的，因为上表中细胞中的氢元素含量是占细胞干重的百分比，与水无关（或者是细胞中的其他成分也可以含有氢元素）

解析　

（1）由于细胞进行生命活动所需要的物质来自无机自然界，所以组成细胞的元素与组成地壳的元素种类基本相同。

（2）组成不同生物的元素的种类大致相同，体现了不同细胞元素组成上的统一性；而不同细胞中化学元素的含量差异较大，说明了细胞对外界物质的吸收具有选择性。

（3）根据表格分析发现，玉米细胞氧元素的含量高于人体细胞，可能是因为与人体细胞相比，玉米细胞的糖类含量高。

（4）根据表格内容分析可知，表格中玉米和人体细胞中的氢元素含量是占细胞干重的百分比，与水无关，因此该思路是错误的。