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第1课时　细胞中的元素和化合物
学习目标
1.简述组成细胞的主要元素,了解最基本元素——碳。
2.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,探讨细胞中主要化合物的种类。
3.说出生物界和非生物界在元素组成上的统一性和差异性。
预习检测
　　一、组成细胞的元素
1.生物界与无机自然界具有①　　:组成细胞的化学元素在无机自然界都可以找到。
2.生物界与无机自然界存在②　　:组成生物体的化学元素在细胞内的含量与在非生物中的含量明显不同。
3.组成生物体的化学元素有20多种:
大量元素:③　
　等。
微量元素:④　
　等。
最基本元素:⑤　　
。
主要元素:⑥　
　。
细胞中含量最多的4种元素:⑦　　。
二、组成细胞的化合物
1.无机物:包括⑧　　和⑨　　。有机物:包括⑩　　、　　、　　、　　。
2.在活细胞中含量最多的化合物是　　(85%~90%);含量最多的有机物是　　(7%~10%);占细胞鲜重比例最大的化学元素是　　;占细胞干重比例最大的化学元素是　　。
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的原理
糖类中的还原糖(如葡萄糖、果糖、麦芽糖),与斐林试剂发生作用,生成　　。脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成　　(或被苏丹Ⅳ染液染成　　)。淀粉遇碘变　　。蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生　
　。
四、选择
1.(2015届山东德州高一月考)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非生物界中也都存在,这一事实主要说明了(　　)。
A.生物与非生物没有区别
B.生物来源于非生物
C.生物界与非生物界具有统一性
D.生物界与非生物界具有差异性
2.(2014年晋江侨声月考)在生物体内含量极少,但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是(　　)。
A.Fe、Mn、Zn、Mg　　　　　　　　　　　B.Zn、Cu、Mn、Ca
C.B、Mn、Cu、Mo
D.Zn、Cu、Mg、Mn
3.肌肉细胞内含量最多的化合物是(　　)。
A.蛋白质　　　　　　B.脂肪　　　　　　C.水　　　　　　D.核酸
4.(2015届哈尔滨高一期中)下图表示人体细胞中四种主要元素占细胞鲜重的百分比,其中表示碳元素的是(　　)。
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
5.(2014年辽宁师大附中高一月考)在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验中,对实验材料的选择,错误的是(　　)。
A.甘蔗茎、甜菜的块根等都含有较多的糖,且近于白色,因此可以用于还原糖的鉴定
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.大豆种子蛋白质含量高,是进行蛋白质鉴定的理想植物组织材料
D.马铃薯块茎中淀粉含量较高,是进行淀粉鉴定的理想材料
重难点探究
知识点一:组成细胞的化学元素
1.划分大量元素和微量元素的依据是什么 组成生物体的化学元素主要包括哪些
2.请用数学集合描述细胞元素的关系。
例1　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:
离子
K+
Na+
Mg2+
Ca2+
N
H2P
S
Zn2+
培养液浓度(mmol/L)
1
1
0.25
1
2
1
0.25
1
其中花卉根细胞吸收最少的离子是(　　)。
A.Ca2+　　　　　
B.S　　　　　
C.Zn2+　　　
D.H2P
知识点二:实验——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的原理分别是什么
2.为什么不能用绿色叶片、西瓜、血液等作为还原糖鉴定实验的材料
3.斐林试剂和双缩脲试剂在使用方法上有何不同
4.实验材料的选择应怎样把握 请完成下表内容。
实验名称
材料要求
举例
检测糖类
检测脂肪
检测蛋白质
　　例2　现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶(化学本质是蛋白质,可以催化淀粉分解为还原糖)溶液各一瓶,请用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。
(1)先用一种试剂将上述4种溶液区分为两组,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)再用　　　　试剂区分不发生显色反应的一组溶液,出现　　　　的是　　　　,另一种是　　　　。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是

　。
当堂检测
1.细胞中含量最多的元素和组成生物体的最基本元素分别是(　　)。
A.C,O　　　　　B.H,C　　　　　C.O,C　　　　　D.O,N
2.下列有关组成生物体化学元素的叙述,正确的是(　　)。
A.组成生物体和组成无机自然界的化学元素中,碳元素的含量最多
B.人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大
C.组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到
D.不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相同
3.青苹果汁遇碘溶液呈蓝色,熟苹果汁能与斐林试剂发生反应,这说明(　　)。
A.青苹果汁中含淀粉,不含糖类
B.熟苹果汁中含糖类,不含淀粉
C.苹果转熟时,淀粉水解为单糖
D.苹果转熟时,单糖聚合成淀粉
4.(2015年安庆五校期中)下列关于实验操作步骤的叙述正确的是(　　)。
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.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滴
C.鉴定可溶性还原糖时,要加入斐林试剂甲液后再加入乙液
D.用于鉴定蛋白质的甲液和乙液,要混合均匀,再加入含样品的试管中,且现配现用
5.下列有关图示的分析,不正确的是(　　)。
A.如果该图表示组成活细胞的化合物,则甲中含有的元素为H、O
B.如果该图表示的是组成活细胞的化合物,则甲是蛋白质
C.如果该图表示的是组成活细胞中的元素,则甲是O元素
D.如果该图表示的是组成活细胞中的元素,则其中Mo的含量很少
参考答案
知识体系梳理
①统一性　②差异性　③C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg　④Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo　⑤C　⑥C、O、H、N、S、P　⑦C、O、H、N　⑧水　⑨无机盐　⑩蛋白质　脂质　糖类　核酸　水　蛋白质　O　C　砖红色沉淀　橘黄色　红色　蓝色　紫色反应
预习效果检测
1.C　【解析】组成生物体的元素在非生物界中也都存在,这一事实主要说明了生物界与非生物界的统一性。
2.C　【解析】组成生物体的化学元素虽然大体相同,但是含量不同。根据组成生物体的化学元素在生物体内含量的不同,可分为大量元素和微量元素。其中大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。在生物体内含量极少,但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是指微量元素。
3.C　【解析】肌肉细胞内含最多的化合物是水。
4.B　【解析】在细胞的鲜重中,元素含量从高到低依次为O>C>H>N,可见碳元素的含量为第二,联系题目中所给图,可以得出表示碳元素的是乙。
5.A　【解析】还原糖的鉴定选材要从含还原糖和颜色两方面考虑;脂肪的鉴定材料要含脂肪丰富;蛋白质的鉴定材料必须含蛋白质,可选鸡蛋和大豆。进行还原糖的检验用的是还原糖,还原糖有葡萄糖、果糖和麦芽糖,而甘蔗茎和甜菜根含有的是蔗糖,蔗糖不是还原糖,A错误。
重点难点探究
知识点一:组成细胞的化学元素
1.划分依据是元素在生物体内的含量,即是否达到生物体总重量的万分之一。组成生物体的化学元素包括大量元素和微量元素。大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等,微量元素包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
2.
例1　C
【解析】表中数据显示,该培养液含大量元素O、N、P、S、K、Ca、Mg和微量元素Zn,大量元素和微量元素都是生物必需元素,其中微量元素Zn需要量最少,根细胞吸收量也最少。
知识点二:实验——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖与斐林试剂作用,生成砖红色沉淀;脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色(或被苏丹Ⅳ染液染成红色);蛋白质与双缩脲试剂作用,产生紫色反应。
2.防止这些实验材料中的色素或颜色物质对实验结果的干扰。
3.斐林试剂:甲液和乙液等量混合均匀后,再加入样液;需沸水浴。
双缩脲试剂:先加1
mL
A液形成一个碱性环境,再加入4滴B液,让Cu2+在碱性环境下与肽键(样液)反应;不需加热。
4.
实验名称
材料要求
举例
检测糖类
还原糖含量高、颜色浅或近于白色
如苹果、梨、白萝卜
检测脂肪
富含脂肪的种子
如花生种子
检测蛋白质
富含蛋白质的生物组织或器官
如大豆、鸡蛋
例2　(1)双缩脲试剂　稀蛋清　淀粉酶　葡萄糖　淀粉
(2)斐林　砖红色沉淀　葡萄糖溶液　淀粉溶液　(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合,一段时间后,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,出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液
【解析】(1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本质是蛋白质,蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应,而葡萄糖和淀粉不与双缩脲试剂反应,所以可以用双缩脲试剂将4种溶液分为两组;(2)葡萄糖属于还原糖,可与斐林试剂作用产生砖红色沉淀,而淀粉不能,所以可用斐林试剂将淀粉与葡萄糖分开;(3)淀粉可被淀粉酶分解形成还原糖,还原糖可与斐林试剂反应产生砖红色沉淀,而稀蛋清无这一特性,所以可以用淀粉将稀蛋清和淀粉酶区分开。
当堂知能检测
1.C　【解析】在各种细胞中水的含量都是最多的,而水中含量最多的是氧元素。生物体的各种生物大分子都是在碳原子通过化学键连结成的链或环的基础上形成的,可以说地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的,因此碳元素是最基本的元素。
2.C　【解析】本题考查生物界与非生物界既有统一性又有差异性的观点。生物体内的元素都是从无机自然界中吸收的,所以组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到。
3.C　【解析】青苹果中的储存物为淀粉等大分子物质,其中的淀粉可遇碘液变蓝。在苹果成熟过程中,果肉细胞内会发生一系列生化变化,在淀粉酶等的作用下,将淀粉等水解成可溶于水的小分子物质,其中的还原性单糖可与斐林试剂发生反应。
4.B　【解析】斐林试剂和双缩脲试剂浓度不同;脂肪的鉴定需要用显微镜才能看到被苏丹Ⅲ染成橘黄色的脂肪滴;鉴定还原糖时斐林试剂是混匀后再加入;鉴定蛋白质是先加双缩脲试剂A液,再加B液。
5.B　【解析】本题主要考查对图表、数字的分析和综合判断能力及获取信息的能力,主要考查的知识点是组成生物体的化学元素等基础知识。若该图表示组成活细胞的化合物,则甲为水,而非蛋白质,甲中含有的元素为H、O,故A正确,B错;如果该图表示的是组成活细胞中的元素,则甲是O元素,C正确;活细胞中Mo为微量元素,含量很少,D正确。

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