高中生物第一册 第2章 第1节　细胞中的元素和化合物 讲义

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第1节　细胞中的元素和化合物课标内容要求核心素养对接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．实验：检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。1.生命观念——物质与能量观：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、含量等方面总结组成细胞的元素。3．科学探究——通过对检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的学习形成科学探究的学科素养。一、组成细胞的元素1．元素的统一性和差异性←→　　↓　　　　　　　　　　　　　　↓差异性　　　　　　　　　　　　　统一性2．元素的种类(2)细胞中含量很高的元素：C、H、O、N，其原因是与组成细胞的化合物有关。(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－Ⅳ2．实验材料的选择请将适合的材料编号填到下面横线上：①白萝卜匀浆　②花生种子匀浆　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(1)还原糖检测：①④⑥。(2)脂肪检测：②⑧。(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判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)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．组成细胞的元素全部以化合物的形式存在。 (　　)4．占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质。 (　　)5．所有细胞中化合物含量都一样。 (　　)6．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下可产生紫色沉淀。 (　　)7．斐林试剂是由甲液和乙液等量混合均匀后使用。 (　　)8．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．×　组成细胞的元素大多以化合物的形式存在，有些可以以离子形式存在，如K＋。4．√5．×　不同细胞中化合物含量不同，如小麦种子细胞中糖类含量较高，而花生种子细胞中脂肪含量较高。6．×　应为砖红色沉淀。7．√8．×　应先加A液，摇匀后再加B液。　组成细胞的元素和化合物1．组成细胞的元素的种类和含量(1)大量元素和微量元素的划分依据是元素在细胞中含量的多少，而不是生理作用的大小。(2)无论干重还是鲜重，细胞中C、H、O、N这四种元素含量最多。2．不同食物中营养物质的种类和含量不同(1)玉米种子、甘蔗的茎、甜菜的根、苹果：富含糖类。(2)花生种子：富含脂肪。(3)牛奶、鸡蛋、大豆种子：富含蛋白质。元素与化合物的关系组成细胞的元素在生物体中一般以化合物形式存在，如镁形成叶绿素、铁形成血红素，等等。但有少数元素是以单质形式存在的，如硫磺细菌中的S是以硫磺颗粒存在的。另外少数元素以离子形式存在，如K以K＋形式存在于细胞内液中。1．某同学在配制培养植物的培养基时使用了NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液，但缺少了一种必需的大量元素，为补充这种元素，应添加的化合物是(　　)A．Ca(NO3)2　 B．KClC．KH2PO4     D．K2SO4C　[该同学在配制培养植物的培养基时使用了NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液，但缺少了一种必需的大量元素。从提供的物质看缺少P元素，为补充这种元素，应添加的化合物是KH2PO4，C正确。]2．(2019·山东烟台二中高一上质检)如图甲是细胞中化合物含量的扇形图，图乙是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是    (　　)A．若图甲表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质B．若图乙表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比)，则a、b、c依次是O、C、HC.地壳与细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性D．若图甲表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物是蛋白质C　[若图甲表示细胞鲜重，则A化合物为水，B化合物为蛋白质，A正确；若图乙表示组成人体细胞的元素含量(鲜重)，则a、b、c依次是O、C、H，B正确；生物界与非生物界具有统一性是指组成细胞的元素都能在无机自然界中找到，没有一种是细胞特有的，C错误；若图甲表示细胞完全脱水后的化合物含量，细胞干重中含量最高的化合物是蛋白质，故A化合物是蛋白质，D正确。]　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质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0.1 g/mL的NaOH溶液质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液质量浓度为0.01 g/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1 mL，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，摇匀即可反应现象蓝色→棕色→砖红色沉淀浅蓝色→紫色2.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。(3)有机物检测在操作步骤上的差异①加热——还原糖的检测需要加热，且为水浴加热。②显微镜——若用花生种子切片为材料检测脂肪需要使用显微镜。③试剂滴加顺序——先等量混合后再滴加的是斐林试剂，分别滴加的是双缩脲试剂。深化探究：1.还原糖检测时，溶液颜色变化：蓝色→棕色→砖红色(沉淀)的原因是什么？提示：开始时的蓝色是Cu(OH)2的颜色，后来的棕色是蓝色和砖红色的混合色，最后Cu2＋全部生成Cu2O，溶液呈现砖红色。2．利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否鉴定蛋白质？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液大，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。3．某同学检测大豆种子中是否存在脂肪时，将大豆种子切片，滴加苏丹Ⅲ染液后，用显微镜观察到视野整体为橘黄色。请你帮他分析出现这种现象的可能原因。提示：苏丹Ⅲ染液染色后，没有洗去浮色。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%的酒精溶液洗去浮色；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．用碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物颜色反应如表，其中“＋”的数量代表颜色反应深浅程度，下列有关说法不正确的是    (　　)试剂种类碘液苏丹Ⅲ染液双缩脲试剂甲＋＋＋＋＋＋＋乙＋＋＋＋＋＋＋＋丙＋＋＋＋＋＋＋A.乙种子中主要含蛋白质B．碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色C．在观察颜色时有可能用到光学显微镜D．这三种试剂的使用均不需要水浴加热A　[乙种子用苏丹Ⅲ染液进行染色时，颜色反应最深，说明乙种子中主要含脂肪，A错误。碘液用于检测淀粉，其颜色反应为蓝色；苏丹Ⅲ染液用于检测脂肪，其颜色反应为橘黄色；双缩脲试剂用于检测蛋白质，其颜色反应为紫色，B正确。在鉴定种子中是否含有脂肪时，要用到光学显微镜进行观察，C正确。这三种试剂的使用均不需要水浴加热，只有用斐林试剂鉴定还原糖时，需要水浴加热，D正确。][课堂小结]知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.组成细胞的化学元素，常见的有20多种，分为大量元素和微量元素。2.组成细胞的元素中，C、H、O、N这四种元素的含量很高，其原因与组成细胞的化合物有关。3.组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，含量最多的化合物是水，最多的有机化合物是蛋白质。4.还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。5.脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。6.蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。1．组成人体细胞的元素含量有不同的统计方法，如鲜重中C占18%，O占65%，而干重中C占55.99%，O占14.62%。下列关于人体细胞元素组成的说法，正确的是    (　　)A．人体细胞中C、H、O、Fe都是大量元素B．干重中C的含量高是因为细胞失水C．组成人体细胞的元素，常见的有30多种D．构成人体细胞的元素在地壳中不一定能找到B　[Fe是微量元素，不是大量元素，A项错误。鲜重和干重是根据细胞是否失水划分的，干重中C的含量高是因为细胞失水，B项正确。组成细胞的元素常见的有20多种，C项错误。构成人体细胞的所有元素在地壳中都能找到，没有一种是人体细胞所特有的，D项错误。]2．(2019·山东潍坊一中高一月考)我们如何找到回家的路？科学家发现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作用。下列叙述中正确的是(　　)A．“位置细胞”鲜重中质量分数最高的元素是CB．“网格细胞”干重中质量分数最高的元素是OC．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是HD．P和S分别是“位置细胞”和“网格细胞”中的大量元素和微量元素C　[“位置细胞”鲜重中质量分数最高的元素是O，A项错误；“网格细胞”干重中质量分数最高的元素是C，B项错误；上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H，C项正确；P和S均属于大量元素，D项错误。]3．(2019·山东潍坊高一模块检测)对实验材料的选择，下列叙述错误的是(　　)A．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定生物组织中的蛋白质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．花生含油量高，鉴定花生油时可以选用苏丹Ⅲ染液D．甜菜块根虽然含有较多糖且近于白色，但是不能用于还原糖的鉴定C　[苏丹Ⅲ染液遇到脂肪的显色反应为橘黄色，而花生油的颜色正好是橘黄色，C项错误。]4．下列有关细胞中化合物的说法，正确的是    (　　)A．构成细胞的任何一种化合物都能在无机自然界中找到B．细胞中有机物的含量比无机物的含量大C．并不是所有细胞中的化合物含量都一样D．含有碳元素的是有机化合物，不含碳元素的是无机化合物C　[构成细胞的任何一种元素在无机自然界都能找到，没有一种元素是细胞特有的，A错误；细胞中有机物的含量比无机物的含量少，B错误；各种化合物在不同的细胞内含量不同，C正确；含有碳元素的不一定是有机物，如CO2，D错误。]5．现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶(是一种蛋白质，能够将淀粉分解为麦芽糖)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。用试剂将上述4种溶液初步鉴定如下，请填写相应内容。①为________，⑤为________。区分与双缩脲试剂发生显色反应的一组溶液的方法及鉴定结果为将________分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，并水浴加热2 min，出现砖红色沉淀的溶液是________溶液，另一溶液不出现砖红色沉淀。[解析]　据题意可知，用双缩脲试剂可将待测溶液分为两组，①为稀蛋清、淀粉酶溶液，②为葡萄糖、淀粉，③为斐林试剂，④为葡萄糖，⑤为淀粉。将淀粉分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，并水浴加热2 min，出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液，另一溶液不出现砖红色沉淀，为稀蛋清。[答案]　稀蛋清、淀粉酶溶液　淀粉　淀粉　淀粉酶