生物必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物导学案

这是一份生物必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物导学案，共13页。

2．检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。
素养达成
设疑激趣
“补铁、补血效果好！补血口服液”；“健康的体魄，来自于‘点点滴滴’”；“万丈高楼平地起，层层都是‘钙’起来”；“聪明伶俐，坚持补锌，有锌万事成，用心妈妈会用锌”……
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探究点一 组成细胞的元素和化合物
1.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，即使使用了大量的N、P、K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十分茂盛，原来，这一片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工每天上下班总是抄近路走，他们的鞋子踩过的地方，牧草绿油油的，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。据此分析回答下列问题：
(1)从含量分析，钼属于哪种元素？植物对钼的需求量很少，是不是钼对植物的作用不重要？
(2)如图是某种牧草细胞中化合物含量的扇形图，请分析回答下列问题：
①若扇形图表示牧草细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物是什么？
②研究表明牧草细胞中的化学元素在该处土壤中都能够找到，由此说明什么？
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、蛋白质的分别有哪些？
①玉米种子 ②牛奶 ③甘蔗的茎 ④鸡蛋 ⑤花生种子 ⑥甜菜的根 ⑦蓖麻种子 ⑧大豆种子 ⑨苹果
3．(教材P17“知识链接”拓展)人体细胞是由元素和化合物组成的，生活中常出现“大头娃娃”“佝偻病”等营养不良，以及肥胖等现象，人们应该如何做才能避免上述现象发生呢？
关于元素和化合物的两个易错点
(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。
1.生物界与无机自然界的统一性和差异性
2．组成细胞的元素
(1)种类
(2)含量(干重)
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%。
由图可知：
①人体细胞干重中，C含量最高；玉米细胞干重中，O含量最高。
②组成人体细胞和玉米细胞的元素中，C、H、O、N这四种元素的含量较多。
③不同生物体的细胞中，元素种类大体相同，但同种元素的含量相差较大。
(3)分类
细胞中常见的化学元素，根据含量不同，可分为大量元素和微量元素。
1．[2022·浙江温州中学二模](合格考)下列有关组成细胞化学元素的叙述，正确的是( )
A．组成细胞的元素中，C、H、O、Fe的含量很高
B．活细胞内含量最高的元素是氧
C．Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的
D．不同生物体内各种化学元素的含量基本相同
2．(合格考)大海中的水母、海带，沙漠中的仙人掌，陆地上的蜥蜴、小草等生物，都是由细胞组成的。这些生物的细胞中含量最多的化合物、含量最多的有机化合物分别是( )
A．水 蛋白质 B．糖类 水
C．糖类 蛋白质D．水 脂质
3．(等级考)下表所列为玉米植株和人体内含量较多的元素的种类以及各类元素的含量(占细胞干重的质量分数%)据此表可以得出的结论正确的是( )
A.组成生物体的化学元素种类基本相同
B.同种元素在不同生物体内含量基本相同
C.组成不同生物体的化学元素种类差异较大
D.组成玉米和人体的化学元素在无机自然界中都能够找到
探究点二 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.实验材料的选择
检测生物组织中的淀粉、还原性糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应，在选择实验材料时应注意哪些问题？
2．实验操作过程分析
(1)检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，原因是什么？
(2)鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用？
(3)鉴定蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？
3．实验应用
(1)现有两瓶没有标记的尿液样品，分别是一名糖尿病患者(尿液中含有葡萄糖)和一名肾小球肾炎患者(尿液中含有蛋白质)的尿样，请用所学的知识对其进行区分。
(2)无糖奶粉中因不含葡萄糖等糖类，受到患糖尿病老年人的喜爱，要检验某种无糖奶粉是否合格，可能用到哪些试剂？
1.易混淆的两个误区
(1)易忽略斐林试剂本身的颜色。
非还原糖(如蔗糖) ＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色而是蓝色[Cu(OH)2的颜色]。
(2)误认为脂肪的鉴定必须使用显微镜。
若要观察细胞中被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只要观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜。
2．斐林试剂的用法概括为：甲、乙等量，先混后用，水浴砖红；双缩脲试剂的用法概括为：先A后B，A多B少，常温变紫。
3．(1)斐林试剂只能检测具有还原性的糖类，而一些非还原性的糖类，如蔗糖、淀粉等，无法用斐林试剂进行检测。
(2)在检测有机物的实验中，唯一可能会使用显微镜的实验是脂肪的检测；唯一需水浴加热的实验是还原糖的检测。
(3)一切蛋白质或二肽以上的多肽都能与双缩脲试剂发生紫色反应。
1.实验原理分析
(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液的目的是形成碱性环境。
2．实验步骤的简要归纳
3．斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
4．关注实验中的四个注意点
5.其它注意事项
(1)由于斐林试剂不稳定，需要现配现用。
(2)若用花生种子作实验材料，则必须提前浸泡3～4h。浸泡的时间过长，切片不易成形；浸泡时间太短，则不容易切片。
(3)滴加B液不能过量，否则CuSO4会与NaOH反应生成蓝色的Cu(OH)2沉淀而影响实验结果。
1．(合格考)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( )
A．①③B．②③
C．①④D．②④
2．(合格考)将面团用纱布包裹在清水中搓洗，鉴定黏留在纱布上的黏稠物质和洗出的白浆所用的试剂分别是( )
A．碘液、苏丹Ⅲ染液B．双缩脲试剂、碘液
C．斐林试剂、碘液D．碘液、斐林试剂
3．(等级考)现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答：
(1)用一种试剂可将上述4种溶液分为两组，这种试剂是________，其中发生显色反应的一组是________和________溶液，不发生显色反应的一组是________和________溶液。
(2)用________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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1.有人分别取兔和牛的一小块组织，并测定了两种组织细胞的元素组成，发现兔和牛组织细胞的化学元素组成很相似，其中含量很高的四种元素是( )
A．C、H、O、NB．C、O、P、S
C．C、H、P、KD．C、O、P、Na
2．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
3．[2022·金华市第一中学月考]下列有机物的检测实验中，可能导致实验失败的操作是( )
①脂肪检测时，花生子叶染色后，没有用酒精洗去浮色
②蛋白质检测时，把A、B液混合后再加入蛋白质样液中
③还原糖检测时，用50～65℃水浴加热
④淀粉检测时，直接把碘液滴加到淀粉样液中
A．①②B．②④
C．③④D．①④
4．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
5．生物界和非生物界具有统一性是因为( )
A．构成细胞的各种化合物在非生物中都存在
B．生物界和非生物界都具有新陈代谢
C．构成细胞的无机物在非生物界是都存在
D．构成细胞的各种化学元素在无机自然界中都能找到
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材
问题探讨
提示：为什么组成地壳和细胞的各种元素的相对含量差异很大？
练习与应用
一、概念检测
1．(1)√ (2)× (3)√
2.
3．C 4.B
二、拓展应用
1．细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。这是生物与非生物的区别之一。
2．不能。生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。
第1节 细胞中的元素和化合物
夯基提能·分层突破
探究点一
【师问导学】
1．(1)钼属于微量元素；微量元素也是生物必需的元素，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)①蛋白质。
②说明生物界与非生物界具有统一性。
2．①③⑥⑨；⑤⑦；②④⑧
3．不同食物中的营养物质的种类和含量差异很大，人们只有均衡营养、合理膳食才能补充人体所需的各种元素和化合物，保持健康的身体。
【随堂检测】
1．解析：组成细胞的元素中，C、H、O、N这四种元素的含量很高，A错误；活细胞中含量最多的元素是氧，B正确；Zn是微量元素，C错误；不同生物体内化学元素的种类大体相同，各种元素含量不相同，D错误。
答案：B
2．解析：不论生物生活在什么样的环境中，一般来说，其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。
答案：A
3．解析：组成不同生物体的化学元素的种类基本相同，A正确、C错误；由表中数据可知，同种元素在不同生物体内含量相差较大，B错误；根据此表无法得出D结论，D错误。
答案：A
探究点二
【师问导学】
1．一是要富含待检测的化合物；二是要颜色较浅(无色或白色最佳)。
2．(1)染色时间过长，脂肪会溶解到染色剂中。
(2)因为斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。
(3)可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。
3．(1)方法一：用斐林试剂对两瓶尿样进行检测，有砖红色沉淀生成的是糖尿病患者的尿样；没有砖红色沉淀生成的是肾炎患者的尿样。
方法二：用双缩脲试剂来检测，有紫色反应的是肾炎患者的尿样，另一瓶是糖尿病患者的尿样。
(2)符合要求的无糖奶粉应该无糖，但是含有蛋白质，因此要用到斐林试剂和双缩脲试剂来检测。
【随堂检测】
1．解析：葡萄糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀；检测淀粉用碘液，呈现蓝色；检测脂肪可以用苏丹Ⅲ染液，呈现橘黄色；蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色。
答案：D
2．解析：面团是由小麦种子碾碎所得，其主要成分为淀粉和蛋白质。在清水中搓洗后，黏在纱布上的物质主要是蛋白质，用双缩脲试剂鉴定；洗出的白浆主要是淀粉，用碘液鉴定，B正确。
答案：B
3．解析：稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶可以分为两类：蛋白质(稀蛋清和淀粉酶)、糖类(葡萄糖、淀粉)。因此，可以通过与双缩脲试剂是否发生显色反应把它们初步分开，对于不发生显色反应的葡萄糖、淀粉，可以利用斐林试剂区分开来，对于稀蛋清和淀粉酶则应利用淀粉酶能催化淀粉水解产生葡萄糖的特性来鉴别。
答案：(1)双缩脲试剂 稀蛋清 淀粉酶 葡萄糖 淀粉
(2)斐林(或碘液)
(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色的溶液是淀粉酶溶液
高效课堂·实践运用
1．解析：兔和牛组织细胞中C、H、O、N这四种元素含量很高。
答案：A
2．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。
答案：D
3．解析：脂肪检测实验中，花生子叶染色后，需用50%的酒精洗去浮色，否则会导致实验失败，①符合题意；蛋白质检测时，应先加A液，再滴加B液，若将A、B液混合后再加入蛋白质样液中，A液和B液会发生反应，这样就不会与蛋白质发生紫色反应，导致实验失败，②符合题意；用斐林试剂进行还原糖检测时，用50～65℃水浴加热为正确的操作方法，③不符合题意；淀粉检测时，直接把碘液滴加到淀粉样液中即可发生颜色反应，④不符合题意。
答案：A
4．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检测的实验材料；油菜籽体积小不宜操作。
答案：D
5．解析：生物界和非生物界具有统一性是因为构成细胞的各种化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种元素为细胞所特有。
答案：D元素
玉米细胞(%)
人体细胞(%)
C
43.57
55.99
H
6.24
7.46
O
44.43
14.62
N
1.46
9.33
K
0.92
1.09
Ca
0.23
4.67
P
0.20
3.11
Mg
0.18
0.16
S
0.17
0.78
种类
概念
举例
功能
大量
元素
含量占生物体总量的万分之一以上的元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
①组成多种多样的化合物；②影响生物体的生命活动
微量
元素
指生物生活所必需的，但是含量很少的元素
Fe、Mn、Zn、Cu、B、M等
元素
O
C
H
N
K
Ca
P
Mg
S
玉米
44.43
43.57
6.24
1.46
0.92
0.23
0.20
0.18
0.17
人
14.62
55.99
7.46
9.33
1.09
4.67
3.11
0.16
0.78
选材
不宜选有颜色的材料，因为有颜色的材料会干扰实验结果
预留样品
物质检测中，预留组织样液作对照组
待测液
处理
用蛋清作蛋白质检测材料，必须充分稀释，防止蛋清黏在试管内壁上
材料处理
脂肪检测时，用体积分数为50%的酒精洗去浮色，不能用清水，因为染料溶于有机溶剂、不溶于水
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
斐林试剂
蓝色
④
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
网
络
建
构
eq \a\vs4\al()
主
干
落
实
1.大量元素、微量元素都是生物必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。
2．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。
3．脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
4．蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。