还剩10页未读，
继续阅读
所属成套资源：2024年高中生物新教材同步学案 必修第一册 （含解析）
成套系列资料，整套一键下载
高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物优质导学案
展开
这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物优质导学案，共13页。
[学习目标] 1.说出组成细胞的元素种类与含量，认同生命的物质性。2.通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，认同细胞由多种化合物组成。
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
①大量元素(含量较多)：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
②微量元素(含量很少)：Fe、Mn、Zn、Cu、B、M等。
2．组成细胞的化合物
(1)元素存在形式：大多以化合物的形式存在。
(2)种类及相对含量：水(70%～90%)、蛋白质(7%～10%)、糖类和核酸(1%～1.5%)、脂质(1%～2%)、无机盐(1%～1.5%)。
判断正误
(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( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
解析 (1)细胞中的元素有选择地从无机环境中获得，组成地壳的元素在细胞中不一定能找到。
(2)微量元素在细胞中含量少却是生物体所必需的，但细胞内含量少的元素不一定都是微量元素，如Pb。
(3)大量元素和微量元素的划分依据是其在细胞内含量的多少。
任务一：分析组成细胞的元素和化合物
1．比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%)，回答问题：
(1)组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，说明了什么？
提示 生物界和非生物界具有统一性。
(2)细胞中的各元素含量和无机自然界中的含量大不相同，这说明了什么？
提示 生物界和非生物界具有差异性。
(3)组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界，为什么细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同？
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中获取元素。
2．比较玉米细胞与人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)，回答下列问题：
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%。
(1)玉米细胞与人体细胞含量较多的四种元素一样吗？怎样解释这种现象？
提示 在玉米细胞和人体细胞中含量最多的四种元素是一样的，都是C、H、O、N。这是因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N。
(2)玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，怎样解释这种现象？
提示 玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些。
(3)细胞中有些元素含量很少，如在玉米细胞中，S只有0.17%、Mg只有0.18%，是否意味着这些元素并不重要？
提示 细胞中有些元素含量虽然很少，但是却有重要作用，如很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。
3．请尝试构建下列概念的包含关系图。
自然界中的元素、组成细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素。
提示
4．根据教材P17图2－1填空。
(1)细胞内含量最多的无机化合物是水。细胞内含量最多的化合物是水。占细胞鲜重最多的化合物是水。占细胞鲜重50%以上的化合物是水。沙漠植物细胞中含量最多的化合物是水。
(2)细胞内含量最多的有机化合物是蛋白质。 细胞内含量仅次于水的化合物是蛋白质。 占细胞干重最多的化合物是蛋白质。 占细胞干重50%以上的化合物是蛋白质。
元素的统一性和差异性
1．如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列叙述不正确的是( )
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，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.生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。下列叙述正确的是( )
A．若Ⅴ和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表核酸
B．细胞干重和鲜重中含量最多的化合物分别是Ⅴ和Ⅲ
C．医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和Ⅴ
D．上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅴ
答案 B
解析 根据题图可知，Ⅰ和Ⅱ分别代表无机化合物和有机化合物，若Ⅴ代表蛋白质，Ⅵ 代表脂质，则Ⅶ应代表核酸和糖类，A错误；在细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质(Ⅴ)，在细胞鲜重中含量最多的化合物是水(Ⅲ)，B正确；医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别是NaCl和葡萄糖，它们分别属于 Ⅳ(无机盐)、Ⅵ 或Ⅶ(糖类)，而Ⅴ代表蛋白质，C错误；水中的氧原子含量最高，因此，氧原子含量最高的化合物是Ⅲ，D错误。
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eq \(――→,\s\up7(水浴),\s\d5(加热))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
制作花生子叶临时切片，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，会黏在试管的内壁上，反应不彻底，试管也不易刷洗。
判断正误
(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)非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是溶液为无色( )
答案 (1)× (2)× (3)×
解析 (1)西瓜、番茄中富含还原糖，但其自身的颜色会对实验结果有干扰，所以不适于用做还原糖的鉴定的材料。
(2)甘蔗富含的糖是蔗糖，蔗糖是非还原糖，故不是做还原糖鉴定的理想材料。
(3)斐林试剂本身具有颜色(蓝色)，因此非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是溶液为蓝色。
任务二：实验检测试剂的比较
1．完善表格，总结斐林试剂和双缩脲试剂的异同。
2.利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？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，只是斐林试剂乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液高，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。
1．实验材料的选择
(1)所选材料应富含被检测的有机物，易出现明显的实验现象。
(2)材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。
2．三类有机物的检测在操作步骤上的差异
(1)唯一需要加热的——还原糖的检测，若不加热，则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜的——花生子叶切片脂肪的检测。
(3)混合后加入的——斐林试剂；分别加入的——双缩脲试剂。
3．易错警示
(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)误认为脂肪的检测必须使用显微镜
若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜，可以在制备的组织样液中加入苏丹Ⅲ染液，观察溶液的颜色变化。
3．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液的成分及质量浓度都相同，斐林试剂乙液和双缩脲试剂B液的成分相同但质量浓度不同，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，应将甲液和乙液等量混合均匀后再加入待测组织样液中，B错误；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，应先加A液，摇匀后再滴加B液，D错误。
4．(2023·广东汕头高一期中)在下图1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1～4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中适量滴加双缩脲试剂，摇匀。下列有关实验现象的描述，错误的是( )
A．4号试管内呈砖红色，只有5号试管内呈蓝色
B．2号试管不出现砖红色的原因仅是没有水浴加热
C．1号试管不出现砖红色的原因不仅仅是没有水浴加热
D．6号试管内呈紫色，这说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质类物质
答案 A
解析 4号试管加入发芽的小麦种子匀浆，发芽的小麦种子匀浆中含有还原糖(麦芽糖)，因此加入斐林试剂再水浴加热后4号出现砖红色，5号试管加入的是蒸馏水，同时又加入了双缩脲试剂，因而呈蓝色，另外1、2、3号试管中也表现出蓝色，A错误；2号试管加入的是发芽的小麦种子匀浆样液，含有还原糖，但是加入斐林试剂后没有水浴加热，仍然呈现蓝色，若水浴加热则会出现砖红色沉淀，B正确；1号试管中加入的是蒸馏水，同时还加入了斐林试剂，此时即使水浴加热，也不会出现砖红色沉淀，因为其中不存在还原糖，C正确；6号试管加入发芽的小麦种子匀浆，且加入双缩脲试剂后呈现紫色，因此可说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质，D正确。
题组一 组成细胞的元素和化合物
1．(2023·山西长治高一期中)现已证明，地球上自然存在的元素有90多种。生活在地球上的各种生物，无论其结构简单还是复杂，组成物质无一例外地都来自这些元素；但不同的元素在地壳中和在生物细胞中所占的比例各不相同，这说明了( )
A．生物界与非生物界具有统一性
B．生物界具有特殊性
C．元素在自然界中都可以找到
D．生物界与非生物界既有统一性又有差异性
答案 D
解析 构成生物体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，这体现了生物界与非生物界具有统一性。但组成生物体的元素在生物体体内和无机自然界中的含量大不相同，这体现了生物界与非生物界具有差异性，D正确。
2．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．在某名贵花卉培养液中，除了水、必需的微量元素、NHeq \\al(＋,4)、POeq \\al(3－,4)外(由空气提供CO2)，还必需的大量元素是( )
A．C、H、O、N、P B．K、Ca、Mg、S
C．Mn、M、Cu、Zn D．K、Ca、Mg、Fe
答案 B
解析 成分中已经存在C、H、O、N、P及必需的微量元素，还需要的是K、Ca、Mg、S等大量元素，B正确。
4．(2023·江苏南京高一月考)微量元素在生物体内含量虽很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。下列实例可证实该理论的是( )
A．缺镁时叶片变黄
B．油菜缺硼时只开花不结果
C．动物血液中钙盐的含量太低会引起抽搐
D．缺磷会造成植株矮小
答案 B
解析 镁、钙、磷都是大量元素，A、C、D不符合题意；硼是微量元素，B符合题意。
5．甘蔗茎吃起来特别甜，其细胞中含量最多的化合物是( )
A．蔗糖 B．葡萄糖
C．蛋白质 D．水
答案 D
题组二 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
6．在可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，下列对实验材料选择的叙述，错误的是( )
A．马铃薯块茎中含有较多的糖且近于白色，可用于进行可溶性还原糖的鉴定
B．花生种子富含脂肪且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的好材料
C．大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想材料
D．鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的动物材料
答案 A
解析 马铃薯块茎中含有较多的淀粉，其属于非还原糖，所以不可用于进行可溶性还原糖的鉴定，A错误。
7．生物学研究兴趣小组对作物种子发育过程中有机物积累及转化进行动态监测。下列关于检测方法及出现结果的叙述，错误的是( )
A．嫩大豆种子切片→苏丹Ⅲ染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒
B．嫩甜玉米籽加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂→观察砖红色沉淀检测还原糖
C．嫩花生种子加水研磨→加双缩脲试剂→依据紫色反应检测蛋白质
D．干玉米种子加水浸泡→用小刀纵切→在切面滴加碘液→依据被染成蓝色检测淀粉
答案 B
解析 用斐林试剂检测还原糖，需要水浴加热，B错误。
8．某生物兴趣小组在野外发现一种组织颜色为白色的不知名野果，该小组把这些野果带回实验室欲鉴定其中是否含有还原糖、脂肪和蛋白质，下列叙述正确的是( )
A．进行蛋白质的鉴定时双缩脲试剂A液和B液先混合再使用
B．若对该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的葡萄糖
C．检测脂肪和蛋白质都不需要进行水浴加热
D．进行还原糖检测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
答案 C
解析 用双缩脲试剂鉴定蛋白质时应该先加A液，摇匀后再滴加B液，A错误；若对该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的还原糖，但不能说明该还原糖就是葡萄糖，B错误；斐林试剂应该现配现用，D错误。
9．一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该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。实验结果如表所示：
从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是( )
A．K B．N C．P D．S
答案 A
解析 甲、乙、丙、丁、戊除施肥不同外，其他田间处理措施相同，由小麦收获量看出，施用尿素、磷酸二氢铵、硫酸铵、不施肥时产量均在55 kg左右，只有施用磷酸二氢钾的情况下小麦产量最高为65.26 kg，而其他四个地块的产量特别是含磷酸的丙地无明显区别，说明增产与K有关，A正确。
10．油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子制成匀浆后检测，结果正确的是( )
答案 C
解析 分析图中曲线可知，油菜种子在成熟过程中，可溶性还原糖和淀粉不断转化为脂肪储存起来。第10天时仍然存在较多的可溶性还原糖，可溶性还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下会出现砖红色沉淀，A错误；细胞中含量最多的有机物是蛋白质，所以在第20天用双缩脲试剂检测会出现紫色，B错误；在第30天时，脂肪含量较高，脂肪与苏丹 Ⅲ 染液发生反应呈现橘黄色，C正确；在第40天时，淀粉已经消耗殆尽，用碘液检测不会发生显色反应，D错误。
11．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．若图乙表示组成人体细胞的元素含量，则图乙中a、b、c依次是O、C、H
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。
12．下列对斐林试剂和双缩脲试剂配方的叙述，错误的是( )
A．都含有NaOH溶液和CuSO4溶液
B．斐林试剂含有两种溶液：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，用时将两种溶液等量混匀，现配现用
C．双缩脲试剂是将4滴0.1 g/mL CuSO4溶液滴入2 mL 0.01 g/mL的NaOH溶液中混合而成的
D．双缩脲试剂含有两种溶液：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液
答案 C
解析 双缩脲试剂是先加入质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，再滴入4滴质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液，C错误。
13．现提供新配制的斐林试剂甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)、蒸馏水，则充分利用上述试剂及必需的实验用具，能鉴别出下列哪些物质( )
A．脂肪 B．蔗糖
C．蛋白质 D．淀粉
答案 C
解析 蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，双缩脲试剂由A液(质量浓度为0.1 g/mL NaOH溶液)和B液(质量浓度为0.01 g/mL CuSO4溶液)组成，因此使用蒸馏水调整一下斐林试剂乙液的浓度也可以用来检测蛋白质，C正确。
14．下面是用于无土栽培的一种培养液配方，据表回答下列问题：
(1)该配方中植物所需的大量元素是_________________________________________________
________________，微量元素是________。
(2)该配方中组成细胞的基本元素是________________________________________________。
用该培养液栽培植物，组成生物体的最基本元素的来源是______________________________。
(3)该配方中明显缺乏的微量元素是______________________________________________等。
答案 (1)H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe (2)H、O、N 空气中的CO2 (3)Mn、Zn、Cu、B、M
15．据报道，某县农科所经多年研究，培育出玉米新品种虹玉6号。回答下列问题：
(1)经食用发现虹玉6号玉米口感非常甜，为确定该甜味是不是由玉米细胞中存在还原糖导致，选用的鉴定试剂是____________，该试剂与细胞内还原糖发生作用形成________沉淀。该鉴定实验中还需要________________加热。
(2)经鉴定，该虹玉6号玉米胚芽含有脂肪，鉴定过程中能将脂肪染成橘黄色的是________染液，该过程中体积分数为50%的酒精的作用是________________________________________。
(3)该玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米，请用所学的知识设计实验加以验证。实验原理：_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
材料用品：新鲜的普通玉米籽粒，新鲜的新品种玉米籽粒，研钵，试管，漏斗，纱布，吸管，清水，双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，量筒。
(4)方法步骤：
①将两种玉米籽粒分别进行研磨，制备组织样液。
②取甲、乙两支试管，向甲试管中加入新鲜的新品种玉米籽粒组织样液2 mL，乙试管中加入_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③向甲、乙两支试管中分别加入1 mL________________，摇匀，再分别加入4滴________________，摇匀。
④观察_________________________________________________________________________。
(5)预期的结果：________________________________________。
答案 (1)斐林试剂 砖红色 50～65 ℃水浴 (2)苏丹 Ⅲ 洗去浮色 (3)蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质含量越高紫色越深 (4)②新鲜的普通玉米籽粒组织样液2 mL ③双缩脲试剂A液 双缩脲试剂B液 ④颜色变化并比较紫色的深浅 (5)新品种玉米籽粒组织样液紫色较深元素
地壳
细胞
O
48.6
65.0
Si
26.3
极少
C
0.087
18.0
N
0.03
3.0
H
0.76
10.0
元素
玉米细胞
人体细胞
O
44.43
14.62
C
43.57
55.99
H
6.24
7.46
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
项目
斐林试剂
双缩脲试剂
成分相同
NaOH(甲液)和CuSO4(乙液)
NaOH(A液)和CuSO4(B液)
浓度不同
0.1 g/mL的NaOH溶液、0.05 g/mL的CuSO4溶液
0.1 g/mL的NaOH溶液、0.01 g/mL的CuSO4溶液
原理不同
新配制的Cu(OH)2与加入的还原糖在水浴加热条件下反应，Cu(OH)2被还原生成砖红色的Cu2O沉淀
在碱性环境下的Cu2＋与肽键发生反应，生成紫色络合物
用法不同
甲液和乙液等量混匀后立即使用
先加A液1 mL，摇匀；再加B液4滴，摇匀
使用条件
50～65 ℃温水浴加热
不需加热，摇匀即可
颜色反应
蓝色→棕色→砖红色(沉淀)
浅蓝色→紫色
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(kg)
55.56
65.26
56.88
55.44
55.11
选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ染液
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色
Ca(NO3)2
1.0 g
KCl
1.2 g
MgSO4
0.25 g
FeCl3
0.005 g
KH2PO4
0.25 g
H2O
1 000 mL
[学习目标] 1.说出组成细胞的元素种类与含量，认同生命的物质性。2.通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，认同细胞由多种化合物组成。
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
①大量元素(含量较多)：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
②微量元素(含量很少)：Fe、Mn、Zn、Cu、B、M等。
2．组成细胞的化合物
(1)元素存在形式：大多以化合物的形式存在。
(2)种类及相对含量：水(70%～90%)、蛋白质(7%～10%)、糖类和核酸(1%～1.5%)、脂质(1%～2%)、无机盐(1%～1.5%)。
判断正误
(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( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
解析 (1)细胞中的元素有选择地从无机环境中获得，组成地壳的元素在细胞中不一定能找到。
(2)微量元素在细胞中含量少却是生物体所必需的，但细胞内含量少的元素不一定都是微量元素，如Pb。
(3)大量元素和微量元素的划分依据是其在细胞内含量的多少。
任务一：分析组成细胞的元素和化合物
1．比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%)，回答问题：
(1)组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，说明了什么？
提示 生物界和非生物界具有统一性。
(2)细胞中的各元素含量和无机自然界中的含量大不相同，这说明了什么？
提示 生物界和非生物界具有差异性。
(3)组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界，为什么细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同？
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中获取元素。
2．比较玉米细胞与人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)，回答下列问题：
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%。
(1)玉米细胞与人体细胞含量较多的四种元素一样吗？怎样解释这种现象？
提示 在玉米细胞和人体细胞中含量最多的四种元素是一样的，都是C、H、O、N。这是因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N。
(2)玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，怎样解释这种现象？
提示 玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些。
(3)细胞中有些元素含量很少，如在玉米细胞中，S只有0.17%、Mg只有0.18%，是否意味着这些元素并不重要？
提示 细胞中有些元素含量虽然很少，但是却有重要作用，如很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。
3．请尝试构建下列概念的包含关系图。
自然界中的元素、组成细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素。
提示
4．根据教材P17图2－1填空。
(1)细胞内含量最多的无机化合物是水。细胞内含量最多的化合物是水。占细胞鲜重最多的化合物是水。占细胞鲜重50%以上的化合物是水。沙漠植物细胞中含量最多的化合物是水。
(2)细胞内含量最多的有机化合物是蛋白质。 细胞内含量仅次于水的化合物是蛋白质。 占细胞干重最多的化合物是蛋白质。 占细胞干重50%以上的化合物是蛋白质。
元素的统一性和差异性
1．如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列叙述不正确的是( )
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，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.生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。下列叙述正确的是( )
A．若Ⅴ和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表核酸
B．细胞干重和鲜重中含量最多的化合物分别是Ⅴ和Ⅲ
C．医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和Ⅴ
D．上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅴ
答案 B
解析 根据题图可知，Ⅰ和Ⅱ分别代表无机化合物和有机化合物，若Ⅴ代表蛋白质，Ⅵ 代表脂质，则Ⅶ应代表核酸和糖类，A错误；在细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质(Ⅴ)，在细胞鲜重中含量最多的化合物是水(Ⅲ)，B正确；医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别是NaCl和葡萄糖，它们分别属于 Ⅳ(无机盐)、Ⅵ 或Ⅶ(糖类)，而Ⅴ代表蛋白质，C错误；水中的氧原子含量最高，因此，氧原子含量最高的化合物是Ⅲ，D错误。
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eq \(――→,\s\up7(水浴),\s\d5(加热))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
制作花生子叶临时切片，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，会黏在试管的内壁上，反应不彻底，试管也不易刷洗。
判断正误
(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)非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是溶液为无色( )
答案 (1)× (2)× (3)×
解析 (1)西瓜、番茄中富含还原糖，但其自身的颜色会对实验结果有干扰，所以不适于用做还原糖的鉴定的材料。
(2)甘蔗富含的糖是蔗糖，蔗糖是非还原糖，故不是做还原糖鉴定的理想材料。
(3)斐林试剂本身具有颜色(蓝色)，因此非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是溶液为蓝色。
任务二：实验检测试剂的比较
1．完善表格，总结斐林试剂和双缩脲试剂的异同。
2.利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？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，只是斐林试剂乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液高，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。
1．实验材料的选择
(1)所选材料应富含被检测的有机物，易出现明显的实验现象。
(2)材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。
2．三类有机物的检测在操作步骤上的差异
(1)唯一需要加热的——还原糖的检测，若不加热，则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜的——花生子叶切片脂肪的检测。
(3)混合后加入的——斐林试剂；分别加入的——双缩脲试剂。
3．易错警示
(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)误认为脂肪的检测必须使用显微镜
若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜，可以在制备的组织样液中加入苏丹Ⅲ染液，观察溶液的颜色变化。
3．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液的成分及质量浓度都相同，斐林试剂乙液和双缩脲试剂B液的成分相同但质量浓度不同，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，应将甲液和乙液等量混合均匀后再加入待测组织样液中，B错误；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，应先加A液，摇匀后再滴加B液，D错误。
4．(2023·广东汕头高一期中)在下图1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1～4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中适量滴加双缩脲试剂，摇匀。下列有关实验现象的描述，错误的是( )
A．4号试管内呈砖红色，只有5号试管内呈蓝色
B．2号试管不出现砖红色的原因仅是没有水浴加热
C．1号试管不出现砖红色的原因不仅仅是没有水浴加热
D．6号试管内呈紫色，这说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质类物质
答案 A
解析 4号试管加入发芽的小麦种子匀浆，发芽的小麦种子匀浆中含有还原糖(麦芽糖)，因此加入斐林试剂再水浴加热后4号出现砖红色，5号试管加入的是蒸馏水，同时又加入了双缩脲试剂，因而呈蓝色，另外1、2、3号试管中也表现出蓝色，A错误；2号试管加入的是发芽的小麦种子匀浆样液，含有还原糖，但是加入斐林试剂后没有水浴加热，仍然呈现蓝色，若水浴加热则会出现砖红色沉淀，B正确；1号试管中加入的是蒸馏水，同时还加入了斐林试剂，此时即使水浴加热，也不会出现砖红色沉淀，因为其中不存在还原糖，C正确；6号试管加入发芽的小麦种子匀浆，且加入双缩脲试剂后呈现紫色，因此可说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质，D正确。
题组一 组成细胞的元素和化合物
1．(2023·山西长治高一期中)现已证明，地球上自然存在的元素有90多种。生活在地球上的各种生物，无论其结构简单还是复杂，组成物质无一例外地都来自这些元素；但不同的元素在地壳中和在生物细胞中所占的比例各不相同，这说明了( )
A．生物界与非生物界具有统一性
B．生物界具有特殊性
C．元素在自然界中都可以找到
D．生物界与非生物界既有统一性又有差异性
答案 D
解析 构成生物体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，这体现了生物界与非生物界具有统一性。但组成生物体的元素在生物体体内和无机自然界中的含量大不相同，这体现了生物界与非生物界具有差异性，D正确。
2．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．在某名贵花卉培养液中，除了水、必需的微量元素、NHeq \\al(＋,4)、POeq \\al(3－,4)外(由空气提供CO2)，还必需的大量元素是( )
A．C、H、O、N、P B．K、Ca、Mg、S
C．Mn、M、Cu、Zn D．K、Ca、Mg、Fe
答案 B
解析 成分中已经存在C、H、O、N、P及必需的微量元素，还需要的是K、Ca、Mg、S等大量元素，B正确。
4．(2023·江苏南京高一月考)微量元素在生物体内含量虽很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。下列实例可证实该理论的是( )
A．缺镁时叶片变黄
B．油菜缺硼时只开花不结果
C．动物血液中钙盐的含量太低会引起抽搐
D．缺磷会造成植株矮小
答案 B
解析 镁、钙、磷都是大量元素，A、C、D不符合题意；硼是微量元素，B符合题意。
5．甘蔗茎吃起来特别甜，其细胞中含量最多的化合物是( )
A．蔗糖 B．葡萄糖
C．蛋白质 D．水
答案 D
题组二 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
6．在可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，下列对实验材料选择的叙述，错误的是( )
A．马铃薯块茎中含有较多的糖且近于白色，可用于进行可溶性还原糖的鉴定
B．花生种子富含脂肪且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的好材料
C．大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想材料
D．鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的动物材料
答案 A
解析 马铃薯块茎中含有较多的淀粉，其属于非还原糖，所以不可用于进行可溶性还原糖的鉴定，A错误。
7．生物学研究兴趣小组对作物种子发育过程中有机物积累及转化进行动态监测。下列关于检测方法及出现结果的叙述，错误的是( )
A．嫩大豆种子切片→苏丹Ⅲ染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒
B．嫩甜玉米籽加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂→观察砖红色沉淀检测还原糖
C．嫩花生种子加水研磨→加双缩脲试剂→依据紫色反应检测蛋白质
D．干玉米种子加水浸泡→用小刀纵切→在切面滴加碘液→依据被染成蓝色检测淀粉
答案 B
解析 用斐林试剂检测还原糖，需要水浴加热，B错误。
8．某生物兴趣小组在野外发现一种组织颜色为白色的不知名野果，该小组把这些野果带回实验室欲鉴定其中是否含有还原糖、脂肪和蛋白质，下列叙述正确的是( )
A．进行蛋白质的鉴定时双缩脲试剂A液和B液先混合再使用
B．若对该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的葡萄糖
C．检测脂肪和蛋白质都不需要进行水浴加热
D．进行还原糖检测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
答案 C
解析 用双缩脲试剂鉴定蛋白质时应该先加A液，摇匀后再滴加B液，A错误；若对该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的还原糖，但不能说明该还原糖就是葡萄糖，B错误；斐林试剂应该现配现用，D错误。
9．一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该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。实验结果如表所示：
从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是( )
A．K B．N C．P D．S
答案 A
解析 甲、乙、丙、丁、戊除施肥不同外，其他田间处理措施相同，由小麦收获量看出，施用尿素、磷酸二氢铵、硫酸铵、不施肥时产量均在55 kg左右，只有施用磷酸二氢钾的情况下小麦产量最高为65.26 kg，而其他四个地块的产量特别是含磷酸的丙地无明显区别，说明增产与K有关，A正确。
10．油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子制成匀浆后检测，结果正确的是( )
答案 C
解析 分析图中曲线可知，油菜种子在成熟过程中，可溶性还原糖和淀粉不断转化为脂肪储存起来。第10天时仍然存在较多的可溶性还原糖，可溶性还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下会出现砖红色沉淀，A错误；细胞中含量最多的有机物是蛋白质，所以在第20天用双缩脲试剂检测会出现紫色，B错误；在第30天时，脂肪含量较高，脂肪与苏丹 Ⅲ 染液发生反应呈现橘黄色，C正确；在第40天时，淀粉已经消耗殆尽，用碘液检测不会发生显色反应，D错误。
11．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．若图乙表示组成人体细胞的元素含量，则图乙中a、b、c依次是O、C、H
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。
12．下列对斐林试剂和双缩脲试剂配方的叙述，错误的是( )
A．都含有NaOH溶液和CuSO4溶液
B．斐林试剂含有两种溶液：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，用时将两种溶液等量混匀，现配现用
C．双缩脲试剂是将4滴0.1 g/mL CuSO4溶液滴入2 mL 0.01 g/mL的NaOH溶液中混合而成的
D．双缩脲试剂含有两种溶液：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液
答案 C
解析 双缩脲试剂是先加入质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，再滴入4滴质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液，C错误。
13．现提供新配制的斐林试剂甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)、蒸馏水，则充分利用上述试剂及必需的实验用具，能鉴别出下列哪些物质( )
A．脂肪 B．蔗糖
C．蛋白质 D．淀粉
答案 C
解析 蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，双缩脲试剂由A液(质量浓度为0.1 g/mL NaOH溶液)和B液(质量浓度为0.01 g/mL CuSO4溶液)组成，因此使用蒸馏水调整一下斐林试剂乙液的浓度也可以用来检测蛋白质，C正确。
14．下面是用于无土栽培的一种培养液配方，据表回答下列问题：
(1)该配方中植物所需的大量元素是_________________________________________________
________________，微量元素是________。
(2)该配方中组成细胞的基本元素是________________________________________________。
用该培养液栽培植物，组成生物体的最基本元素的来源是______________________________。
(3)该配方中明显缺乏的微量元素是______________________________________________等。
答案 (1)H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe (2)H、O、N 空气中的CO2 (3)Mn、Zn、Cu、B、M
15．据报道，某县农科所经多年研究，培育出玉米新品种虹玉6号。回答下列问题：
(1)经食用发现虹玉6号玉米口感非常甜，为确定该甜味是不是由玉米细胞中存在还原糖导致，选用的鉴定试剂是____________，该试剂与细胞内还原糖发生作用形成________沉淀。该鉴定实验中还需要________________加热。
(2)经鉴定，该虹玉6号玉米胚芽含有脂肪，鉴定过程中能将脂肪染成橘黄色的是________染液，该过程中体积分数为50%的酒精的作用是________________________________________。
(3)该玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米，请用所学的知识设计实验加以验证。实验原理：_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
材料用品：新鲜的普通玉米籽粒，新鲜的新品种玉米籽粒，研钵，试管，漏斗，纱布，吸管，清水，双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，量筒。
(4)方法步骤：
①将两种玉米籽粒分别进行研磨，制备组织样液。
②取甲、乙两支试管，向甲试管中加入新鲜的新品种玉米籽粒组织样液2 mL，乙试管中加入_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③向甲、乙两支试管中分别加入1 mL________________，摇匀，再分别加入4滴________________，摇匀。
④观察_________________________________________________________________________。
(5)预期的结果：________________________________________。
答案 (1)斐林试剂 砖红色 50～65 ℃水浴 (2)苏丹 Ⅲ 洗去浮色 (3)蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质含量越高紫色越深 (4)②新鲜的普通玉米籽粒组织样液2 mL ③双缩脲试剂A液 双缩脲试剂B液 ④颜色变化并比较紫色的深浅 (5)新品种玉米籽粒组织样液紫色较深元素
地壳
细胞
O
48.6
65.0
Si
26.3
极少
C
0.087
18.0
N
0.03
3.0
H
0.76
10.0
元素
玉米细胞
人体细胞
O
44.43
14.62
C
43.57
55.99
H
6.24
7.46
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
项目
斐林试剂
双缩脲试剂
成分相同
NaOH(甲液)和CuSO4(乙液)
NaOH(A液)和CuSO4(B液)
浓度不同
0.1 g/mL的NaOH溶液、0.05 g/mL的CuSO4溶液
0.1 g/mL的NaOH溶液、0.01 g/mL的CuSO4溶液
原理不同
新配制的Cu(OH)2与加入的还原糖在水浴加热条件下反应，Cu(OH)2被还原生成砖红色的Cu2O沉淀
在碱性环境下的Cu2＋与肽键发生反应，生成紫色络合物
用法不同
甲液和乙液等量混匀后立即使用
先加A液1 mL，摇匀；再加B液4滴，摇匀
使用条件
50～65 ℃温水浴加热
不需加热，摇匀即可
颜色反应
蓝色→棕色→砖红色(沉淀)
浅蓝色→紫色
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(kg)
55.56
65.26
56.88
55.44
55.11
选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ染液
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色
Ca(NO3)2
1.0 g
KCl
1.2 g
MgSO4
0.25 g
FeCl3
0.005 g
KH2PO4
0.25 g
H2O
1 000 mL
相关学案
高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物导学案及答案： 这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物导学案及答案，共7页。学案主要包含了组成细胞的元素，组成细胞的化合物等内容，欢迎下载使用。
高中第1节 细胞中的元素和化合物学案： 这是一份高中第1节 细胞中的元素和化合物学案，共11页。学案主要包含了组成细胞的元素，组成细胞的化合物，检测生物组织中的糖类等内容，欢迎下载使用。
人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物学案设计： 这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞中的元素和化合物学案设计，共2页。学案主要包含了化合物 有机化合物 糖类等内容，欢迎下载使用。
