人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物学案

这是一份人教版 (新课标)必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物学案，共4页。
知识梳理
细胞中常见的元素有__________________种，其中有些含量较多，被称为大量元素，如__________________等；有些含量很少，称为微量元素，如__________________等。组成细胞的元素中________________四种的含量最多，在干重中C的含量达到_________________，表明C是构成细胞的__________________。
组成细胞的各种元素大多以__________________的形式存在。细胞内的化合物有：
化合物 含量
3.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
某些化学试剂能使生物组织中的有关有机物产生特定的_________________。还原糖与_________________发生作用，生成_________________色沉淀；脂肪可被_________________染成橘黄色，淀粉遇碘变_________________色；蛋白质与_________________发生作用产生紫色反应。
疑难突破
1.自然界中的任何生物都是由化学元素组成的，在细胞中可找到的至少有62种元素，它们在细胞内主要以化合物形式存在。怎样理解元素、化合物与生命的关系？
剖析：细胞是由化合物组成的，而化合物是由分子组成的，分子又是由原子组成的。组成细胞的主要化学元素有20多种，不管元素含量的多少，必需元素在生物体内都有不可替代的作用，没有这些元素，生物体就不能表现出相应的生命活动。从这方面说，它们是生命活动的物质基础。
生命系统内部有严谨有序的结构，我们将细胞内所包含的全部物质按比例配齐也无法构成一个生命系统。组成生物体的化学元素虽然在生物体内都有一定的生理作用，但单一的某种元素不可能表现出相应的生理功能，这些元素只有在机体中在生物体特有的结构基础上，才有机地结合成各种化合物，这些化合物相互作用才能体现出相应的生理功能。因此，这些化合物也是生命活动的物质基础。
2.某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。根据这个原理，我们能够检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。在这个实验中，应该注意哪些问题？
剖析：做好实验，不仅要知道该实验的目的要求、使用什么材料用具，能够独立地正确操作，能够实事求是地观察现象和记录数据，而且还要理解实验原理，能够综合分析所得到的现象和数据，获得正确的结果，进一步推导出结论。
（1）本实验成功的关键在于实验材料的选择。为提高实验效果，应选择那些含糖量较高，富含脂肪、蛋白质的生物组织作为实验材料。要充分理解教材中选用特定材料的意图，比如材料中含有的必须是可溶性还原糖，蔗糖不是还原糖因此不能用，淀粉既无还原性也能溶解，因此也不能用。
（2）在检测组织中的可溶性还原糖时，斐林试剂必须现配现用，混合均匀后一次加入。水浴加热时试管底部不要触及烧杯底部，以防止试管受热不均匀而爆裂。
（3）在检测组织中的脂肪时，切出符合要求的薄切片是实验结果能否满意的关键。要按照教材要求练习徒手切片技术。
（4）在检测组织中的蛋白质时，双缩脲试剂要逐个加入，实验样液要留出一份作为对照，便于最后进行比较。
问题探究
问题：怎样解释生物界与非生物界的统一性和差异性？
探究：此题的背景材料实际上就是所提问题的最好证据，从分析表中组成地壳和生物细胞的元素相对含量，可以得出明确的答案。
生物界与非生物界的统一性和差异性是生物学中重要的辩证唯物主义观点。一方面，生物界与非生物界具有统一性。主要依据：（1）组成生物体的化学元素在非生物界都可以找到，没有一种是生命物质所特有的；（2）生命起源于非生物界；（3）组成生物体的基本元素可以在生物界和非生物界之间反复地循环流动。另一方面，生物界和非生物界存在着本质的区别，具有差异性。主要依据就是组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界的含量相差很大，而且在不同的生物体内，各种化学元素的含量相差也是很大的。
典题精讲
例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，他们的鞋子上粘有钼矿粉，正是矿工鞋子踩过的地方牧草长得绿油油的。经过科学家的化验和分析，一公顷的牧草只需150克钼就足够了。下列关于这一现象的解释，正确的是( )
C.钼是一种高效肥料，植物有了钼就能正常生长
思路解析：一片长势不良的牧草，被钼矿矿工踩过的地方才长得茂盛，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。但一公顷的牧草只需150克，正好与教材中钼是微量元素的结论相吻合。
答案：A
例2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，其配方如下表，其中植物根细胞吸收最少的离子是( )
2+ B.2+ D.
思路解析：根据组成生物体的化学元素在生物体内的含量不同，大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mｇ等。微量元素包括Mn、Zn、B、M、Ni等，由于植物体内含有大量的Cａ、S、P等元素，这些元素只有靠根从培养液中吸取，而培养液能为花卉提供Cａ、S、P的离子分别为Ca2+、、，因此花卉对这些离子的吸收量较大。而Zｎ属于微量元素，因此花卉对Zn2+的吸收量最少。
答案：C
知识导学
细胞的生命活动与其化学成分有密切关系，这些化学成分的种类、数量、组成方式各不相同，便于理解生物学的基本观点之一，即结构与功能是统一的。组成生物体的化学元素和化合物的知识，是讲述第三章《细胞的基本结构》和第四章《物质的输入和输出》的重要基础。
组成不同生物体的化学元素在种类上大体相同，而在含量上却差别很大。大量元素与微量元素的分类标准是含量而不是功能，大量元素是指含量占总重量万分之一以上的元素，微量元素是指生物生活所必需的但是需要量却很少的一些元素。对微量元素的记忆可采用编口诀的办法来实现，比如可记为：Fe（铁）Mn（猛）B（碰）Zn（新）M（木）Cu（桶）或Zn（新）Fe(铁)B（臂）阿Cu（童）M（木），Mn(猛)！
疑难导析
细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动所需要的元素，这是细胞内元素比例与无机环境大不相同的原因。这些元素按其在生物体内的含量不同可以分为大量元素和微量元素，但不管含量的多少，这些必需元素在生物体都有不可替代的作用。你可以联系生产生活实际，注意收集身边的例子，这样能帮助你加深对知识的理解。
应当认识到，组成细胞的元素和化合物都是生命活动不可缺的物质。它们的含量和比例处于不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。
鉴定类生化实验有个基本的操作程序，可分两步记忆：提取→鉴定与观察。在做实验时，可以把自己所得到的现象和同学所得到的现象进行对比、分析、总结，把三种物质的提取和鉴定进行比较，有利于对这些地方的记忆。
三类有机物的检测都是依据特定的颜色反应，因此在实验中要注意观察试剂加入前后的颜色变化，加深印象并作好记录：
问题导思
探究此问题的关键是善于领会表中的数据所隐含的含义：一是生物体内的元素在无机自然界都可以找到，没有一种是生物所特有的，这种现象说明了什么？
二是从组成生物体的化学元素在生物体内的含量与在无机自然界中的含量相比，两者相差很大，这又说明了什么？
典题导考
绿色通道：做这一类题目时，要注意题干中给予的提示。提供少量的元素就可恢复正常说明此元素是生物必需的微量元素。在本节课中，我们接触到了多种信息给予方式，通过学习我们应注意以下几点：学会提取并处理有效信息；学习过程中要联系实际，用所学的知识解决问题；遇到不寻常的现象，千万不要错过，往往不寻常的现象后面蕴藏着新的科学发现，一定要深入分析，穷追不舍。这是科学发现的一种好方法。
典题变式：将两株长势、大小相似的植物幼苗分别培养在A（完全培养液）瓶、B（缺铁培养液）瓶中，其他条件完全相同，几天后B瓶中的植物表现出嫩叶缺绿症状。向B瓶中补充很少量的铁盐后症状消失，这说明（ ）
答案：B
黑色陷阱：本题以无土栽培法培养花卉这一新情境引入，比较新颖。主要借此考查我们对生物体内的大量元素和微量元素的掌握情况。出错的原因往往是不能将所学的知识应用于新的情境，感觉无从下手，缺乏灵活运用的能力。
典题变式：
1.血红蛋白中含有的微量元素是( )
答案：C
2.地球上的生命是在下列哪种元素的基础上建立的（ ）
答案：B
离子
培养液浓度（ml/L）
K+
1
Na+
1
Mg2+
Ca2+
1
2
1
Zn2+
1
需鉴定的有机物
用于鉴定的试剂
反应产生的颜色
还原糖
斐林试剂
砖红色
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
淀粉
碘液
蓝色
脂肪
苏丹Ⅲ染液
橘黄色