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第2章 组成细胞的分子
第1节 细胞元素和化合物
情境导入
那么，这些元素是细胞特有的吗？无机自然界有没有呢？
人体需要补锌、铁、钙等以获取相应的元素用于细胞的生命活动。
农作物需要施氮、磷、钾肥，长势才好。
【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：
元素 地壳 细胞
O 48.60 65.0
Si 26.30 极少
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0
组成地壳和组成细胞的部分
元素含量（%）表
(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
(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
生物界和非生物界具有统一性。
生物界和非生物界还具有差异性。
结论：生物界与非生物界在 上具有统一性， 上具有差异性。
元素种类
元素含量
(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？
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。
题组一　组成细胞的元素和化合物
1.(2023·宿迁高一期中)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
√
★组成生物体的元素种类与非生物界存在统一性，含量上却大不相同。那生物与生物之间是否也如此？
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.57 55.99
H 6.27 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
2.比较组成玉米细胞和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)在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗？怎样解释这种现象？
在玉米细胞和人体细胞中含量较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元素。
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.57 55.99
H 6.27 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
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
(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？
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？
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。
2.组成细胞的元素
（1）种类
大量元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
微量元素
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等
含量最多
C、H、O、N
常见元素
(20多种)
原因
与组成细胞的化合物有关
记忆方法
谐音记忆法
铁(Fe)猛(锰－Mn)碰(硼－B)
新(锌－Zn)木(钼－Mo)桶(铜－Cu)
细胞中的元素大多数以化合物的形式存在
鲜重含量：O、C、H、N
干重含量：C、O、N、H
微量元素含量少，但不可或缺。
1.(2024·江苏镇江丹阳高级中学期中)下列有关组成细胞的化学元素的叙述，正确的是
A.组成细胞最基本的元素是N
B.活细胞内含量最高的元素是O
C.Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的
D.微量元素对于生物体来说可有可无
缺Fe：
人体患贫血；果树患黄叶病
缺Ca：
成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象含钙过多会肌无力
人幼年患呆小症；
成年患甲状腺肿大（大脖子病）
缺 I：
缺碘：大脖子病
缺铁：缺铁性贫血
(2)元素缺乏症状
缺 B：
华而不实（只开花不结果）
缺Zn：
影响人体生长发育、大脑发育和性成熟
缺Mg：
影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行
3.组成细胞的元素
【任务①】 阅读P17，思考有关问题
(1)组成细胞的化合物分几类，主要有哪些？
(2)活细胞内含量最多的化合物是什么？
(3)干燥处理的细胞内含量最多的化合物是什么？
(4)甘蔗细胞中含量最多的化合物是什么？
(5)旁栏思考）梨的果实与叶片细胞所含化合物的种类与含量有什么明显差别？
水
蛋白质
水
叶片：含较多叶绿素
果实：糖分含量较多
2.(2023·吉林长春二中高一期末)如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列叙述错误的是
A.P、S、K、Ca、Zn属于大量元素
B.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
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.Ⅱ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的
Zn属于微量元素，A错误。
3.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
4.(2024·珠海高一检测)茶叶生产在中国已有3 000多年的历史，其中信阳毛尖以“细、圆、光、直、多白毫、香高、味浓、汤色绿”的独特风格，盛名传播国内外。下列关于茶叶的说法，错误的是(　　)
A.采摘的新鲜茶叶的细胞中含量最高的化合物是H2O
B.茶叶和人体所含元素种类大致相同，但含量有差异
C.制好的成品茶的化学元素含量依次是C>O>N>H
D.新鲜茶叶的细胞内含量最多的有机物中通常含有微量元素Fe或S
(1)所有细胞中各种化合物的种类和含量都一样吗？
(2)根据你的生活经验，说说哪些植物器官的细胞中富含糖类、脂质或蛋白质？
怎样来检测这些化合物呢？
思考
【活动①】 阅读P18，思考有关问题：
(1)生物组织中的化合物的检测原理是
(2)还原糖、脂肪、蛋白质、淀粉的检测试剂和原理？
(3)检测这些有机物时应选择什么颜色的材料？
某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。
淀 粉 + 碘液
蓝色
还原糖 ＋ 斐林试剂
水浴加热
砖红色沉淀
蛋白质 ＋ 双缩脲试剂
紫色
脂 肪 ＋ 苏丹Ⅲ染液
橘黄色
选择浅色或白色的材料，防止颜色遮掩
4.检测生物组织中的糖类、蛋白质和脂肪
且必须是可溶性还原糖
属于还原糖的有：单糖、麦芽糖、乳糖
属于非还原糖的有：蔗糖、多糖
斐林试剂是甲液NaOH和乙液CuSO4混合后才可使用，因为其反应原理是还原糖中的醛基被Cu（OH）2氧化，Cu（OH）2被还原成Cu2O
不能用酒精灯直接加热
(1) 还原糖的鉴定
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
方法二：
制片
①取最薄的切片，放在载玻片中央
②滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min）
③去浮色：加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液
④制成临时装片：滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片
先低倍镜下找着色颗粒，再高倍镜观察
观察
圆形小颗粒呈橘黄色，证明有脂肪存在。
(2) 脂肪的鉴定
取材
花生种子（浸泡），将子叶切成薄片
结论
稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上
双缩脲试剂是使用时先加A液，再加B液，因为其反应原理是具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成紫色络合物，所以要先营造一个碱性环境。
(3) 蛋白质的鉴定
试剂名称 斐林试剂 双缩脲试剂 成分 甲液 乙液 A液 B液
鉴定物质 使用方法 鉴定条件 颜色反应 原理 0.05g/mLCuSO4溶液
0.01g/mLCuSO4溶液
A液与B液必须分别加入，先加入A液1 mL，摇匀，再加B液4滴，摇匀
50～65 ℃ 水浴加热
不需加热
蓝色→棕色→砖红色
浅蓝色→紫色
0.1g/mLNaOH溶液
0.1g/mLNaOH溶液
甲液、乙液等量混匀后立即使用(现配现用)
【活动②】 总结斐林试剂和双缩脲试剂的异同
可溶性还原糖
蛋白质
还原性糖+Cu(OH)2→Cu2O (砖红色沉淀)
碱性条件下蛋白质（含两个以上肽键）+ Cu2+ → 紫色络合物
归纳提升
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，而是浅蓝色[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。
5.(2024·河北冀州一中检测)为了探究“神舟十三号”航天员食用的“牙膏食品”中含有的营养成分，某同学进行了相关实验，得到的结果如表所示，据此可判断“牙膏食品”中含有的主要成分为　　
试管编号 甲 乙 丙
所用试剂 斐林试剂 双缩脲试剂 苏丹Ⅲ染液
试管中颜色 (水浴加热后)蓝色 紫色 橘黄色
A.蛋白质 B.还原糖
C.蛋白质、脂肪 D.还原糖、脂肪
6.(2023·四川宜宾高一期末)某生物兴趣小组对作物种子发育过程中有机物的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，不正确的是
A.小麦种子加水浸泡→用小刀纵切→在切面滴加碘液→依据被染成蓝色检测淀粉
B.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.花生种子切片→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
D.鸡蛋清加水搅拌→加NaOH溶液→再加CuSO4溶液→依据紫色反应检测蛋白质
甜玉米籽中含有较多的还原糖，加水研磨后离心取上清液→加斐林试剂，通过水浴加热后方可观察砖红色沉淀的有无，进而可检测还原糖的存在，B错误。
7.NaOH溶液和CuSO4溶液可作为斐林试剂(甲液和乙液)检测生物组织中的还原糖，也可作为双缩脲试剂(A液和B液)检测生物组织中的蛋白质。下列有关斐林试剂和双缩脲试剂的叙述，错误的是
A.斐林试剂和双缩脲试剂的使用方法不同
B.甲液和A液的浓度不同，乙液和B液的用量相同
C.还原糖的检测需要加热，蛋白质的检测不需要加热
D.斐林试剂检测还原糖和双缩脲试剂检测蛋白质时反应呈现的颜色不同
基于对细胞元素组成、元素含量等的认识，判断下列相关表述是否正确.
(1)细胞中不存在无极自然界没有的特殊元素（ ）
(2)细胞中微量元素含量最少，作用也很微小（ ）
(3)不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量往往有一定的差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性（ ）
√
×
√
2.将下列试剂与相应的待测样品、相应的实验结果用线连接起来.
苏丹Ⅲ染液 豆浆 砖红色沉淀
斐林试剂. 梨汁 橘黄色
双缩脲试剂 花生子叶 紫色
教材P18 练习与应用
3.在下列有机化合物中，人体细胞内含量最( )
A.脂质 B.糖类 C.蛋白质 D.核酸
4.科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明（ ）
A.生物来源于非生物
B.生物界与无机自然界具有统一性
C.生物界与无机自然界具有差异性
D.生物与非生物在元素组成上没有区别
C
B
教材P18 练习与应用
1.组成细胞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的大不相同
细胞是生命活动的基木单位，员然组成细胞的元素来自无机环境。但是构成细胞的主要元素C、H、O、N含量与无机环境差异很大，这与细胞内的有机化合物如糖类、脂质、蛋白质和核酸有关。
2.将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中，能构成个生命系统吗 为什么？
不能。因为生命系统内部是一个严谨有序的结构,不是由物质随意堆砌而成的
教材P18 练习与应用

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