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第二章组成细胞的分子第1节细胞中的元素和化合物一、组成细胞的元素1.来源：有选择地从无机自然界获得。植物通过根等器官吸收，动物通过食物获得。2.分类（1）大量元素和微量元素细胞中常见的化学元素有20多种，依其含量可分为大量元素和微量元素两大类。①大量元素：指生命活动所必需的，含量较多（占生物体总质量万分之一以上）的元素。包括等。②微量元素：指生命活动所必需的，含量较少的元素（占生物体总质量万分之一以下）的元素。包括等。（2）基本元素和最基本元素基本元素和最基本元素是根据元素含量及其对生物体的作用划分的。①基本元素是指含量最多，功能最重要的C、H、O、N这四种元素，它们是构成细胞中主要化合物的基础。②最基本元素是C。一方面，细胞在人体细胞干重中的含量达到55.99%，是含量最多的元素。另一方面，许多C原子连接形成的碳链作为糖类、脂肪、蛋白质、核酸等有机物的骨架，成为生命的核心元素。区别干重与鲜重：组成细胞的元素可总结为：3.细胞中元素组成的特点①不同生物体的细胞内所含元素的种类基本，但同种元素的含量差别较大。②同一生物体内不同元素的含量也不相同。O是占细胞鲜重百分比最多的元素，其他依次是C、H、N、P、S。4.组成细胞化学元素的作用①组成多种多样的化合物。②影响生物体的生命活动。二、组成细胞的化合物1.构成细胞鲜重的化合物中占第一位的是水，占第二位的是蛋白质。2.细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。注：活细胞内各种化合物的含量和比例都处于不断变化之中，但又能保持相对稳定，以保证生命活动正常进行。三、检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质1、还原糖的鉴定(还原糖：还原糖是指具有还原性的糖类。在糖类中，分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性。还原性糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等,蔗糖和淀粉不是还原糖。)（1）实验原理：还原糖中的特定基团（-CHO）与斐林试剂发生反应，在加热条件下，生成砖红色沉淀（Cu2O）。（2）实验步骤：①取材：含糖较高、白色或近于白色的植物组织。试剂：斐林试剂（甲液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液，乙液：质量浓度为0.05g/ml的CuSO4溶液）。②制备组织样液：制浆、过滤（用一层纱布）、取液。③颜色反应：a、向试管内注入2ml待测组织样液。b、向试管内注入1ml斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀后再注入）。c、将试管放入盛有50—65℃温水的大烧杯中加热约2min。d、观察试管内的颜色变化（浅蓝色——砖红色）④结论：植物组织中含有还原糖。（5）实验的注意事项：①鉴定还原糖最好是用白色或近于白色的植物组织，这样可以避免材料自身颜色对实验变化颜色的掩盖。②斐林试剂要现用现配。使用时，甲液和乙液不可以分别加入待测液中。③鉴定还原糖试验中要水浴加热，不能直接加热。实验证明，直接加热至沸腾30s时，迅速出现砖红色沉淀；继续加热，溶液变成黑色。所以直接加热不容易掌握加热程度，时间稍长就会使砖红色的Cu2O转化为黑色的CuO，就不能再鉴定还原糖了。通过水浴加热可以保持反应的适宜温度，可以长时间观察所需的反应颜色变化。2.脂肪的鉴定（1）实验原理：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，被苏丹Ⅳ染液染成红色。（2）方法：方法一：向待测组织样液中滴加3滴苏丹Ⅲ染液，观察样液被染色的情况。方法二：制作子叶临时切片，观察子叶细胞的着色情况。（3）实验步骤①取材：花生种子（浸泡3-4h）将子叶削成薄片。试剂：苏丹Ⅲ染液或被苏丹Ⅳ染液、体积分数为50%的酒精。②制片：选取最理想的薄片，在薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液3min（如果用苏丹Ⅳ染液，染色1min）；用吸水纸吸去多余染液，滴加1-2滴体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色；用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。③观察：低倍镜下找到子叶最薄处，移到视野中央，将物像调节清楚；换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见。（4）结论：花生种子中含有脂肪。3.蛋白质的鉴定：（1）实验原理：蛋白质（蛋白质分子中的肽键与双缩脲结构相似）与双缩脲试剂发生颜色反应，生成紫色的络合物。（2）实验步骤：①取材：蛋清或豆浆试剂：双缩脲试剂（A液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液，B液：质量浓度为0.01g/ml的CuSO4溶液）。②制备组织样液③颜色反应：a、向试管内注入2ml待测组织样液。b、向试管内注入双缩脲试剂A液1ml，摇匀。c、向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。d、观察试管内的颜色变化。（3）结论：蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。（4）实验注意事项：使用双缩脲试剂时，双缩脲试剂A液和B液要分别先后加入待测液中，不需要加热。如先混合，则会产生Cu(OH)₂沉淀而无Cu2+产生。加入双缩脲B液也不能过量，否则蓝色的Cu(OH)₂会掩盖紫色的颜色。4.淀粉的鉴定：（1）向试管中注入2ml待测组织样液；（2）向试管内滴2滴碘液，观察颜色变化。经典例题：（2012秋•益阳期末）阅读下列材料，回答19～22小题：将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液．取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为3组并分别调整到不同温度，如图所示，然后在每支试管中加入等量的玉米子粒提取液，保持各组温度30分钟后，继续进行实验（提取液中还原性物质忽略不计）：（1）若向A、C、E三支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是；砖红色较深的试管是，颜色较深的原因是；不变色的试管是，不变色的原因是。（2）若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色是蓝色，产生该颜色的原因是．随堂练习1.下列关于组成生物体化学元素的叙述不正确的是（）A．各种生物的最基本组成元素都是C，含量最多的都是C、H、O、NB．大量元素和微量元素都是维持生物正常生命活动不可缺少的元素C．不同生物组成元素的种类差别很大，而含量基本相同D．O是活细胞中含量最多的元素2.如图表示人体细胞中各种化合物占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是（）A．水、蛋白质、糖类、脂质B．蛋白质、糖类、脂质、水C．水、蛋白质、脂质、糖类D．蛋白质、水、脂质、糖类3.关于生物界和非生物界中元素的情况，下列叙述错误的是（）A．生物界有的元素，非生物界一定有B．非生物界有的元素，生物界一定含有C．组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中含量相差很大D．地壳和细胞中含量最多的元素都是氧4.在美国电影《侏罗纪公园》中，霸王龙被描述成侏罗纪最凶猛的食肉动物，它生活在1.6亿年前的侏罗纪．下列关于其体内的化学元素与人体内的化学元素的说法中最可能不正确的是（）A．含量相同B．种类相似C．具有统一性D．具有差异性5.下列有关组成生物体的化学元素的叙述，正确的是（）A．组成生物体的化学元素中，碳元素含量最多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似6.下列四支试管中分别加入一些物质，甲试管：豆浆；乙试管：氨基酸溶液；丙试管：牛奶和蛋白酶；丁试管：人血液中的红细胞和蒸馏水．上述四支试管中加入双缩脲试剂振荡后，有紫色反应的是（）A．甲、丁B．甲、乙、丁C．甲、乙、丙D．甲、丙、丁7.下列关于鉴定实验操作步骤的叙述，正确的是（）A．用于鉴定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．鉴定还原糖和蛋白质都需要水浴加热C．斐林试剂的甲液与双缩脲试剂的A液相同D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液混合均匀后，再加入到含样品的试管中，且需现配现用8.下列有机物的鉴定实验中，可能导致实验失败的操作是（）①脂肪鉴定时，花生子叶染色后，没有用酒精洗去浮色；②蛋白质鉴定时，把A、B液混合后再加入蛋白质样液中；③还原糖鉴定时，用60℃水浴加热；④淀粉鉴定时，直接把碘液滴加到淀粉样液中．A．①②B．②④C．③④D．①④9.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下表，其中非“+”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10.在番茄幼苗的培养液中，除了必需的微量元素、NH4+、PO43−和CO2外，还必需的大量元素有（）A．C、H、O、NB．K、Ca、Mg、FeC．Mn、Mo、Cu、ZnD．K、Ca、Mg、S11.在组成细胞的化学元素中，占细胞鲜重最多的元素和占细胞干重最多的元素是（）A．C、OB．O、CC．C、ND．O、N12.过度肥胖者的脂肪组织中，细胞内含量最多的有机化合物和化合物分别是（）A．蛋白质，水B．蛋白质，无机盐C．核酸，水D．脂质，水13.现有一被检样品提取液，经双缩脲试剂检验，样液产生紫色反应，经斐林试剂检测，无明显砖红色，经处理后用苏丹Ⅲ染液检测，无橘黄色反应．该样品可能是（）A．无糖脱脂奶粉B．纯天然牛奶C．加高果糖浆的果汁D．普通豆奶粉14.在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，关于实验材料选择的叙述中，错误的是（）A．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B．大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质实验鉴定的理想植物组织材料C．鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的理想材料D．西瓜汁含大量糖常被用于还原糖的鉴定15.在检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质实验中，对实验材料的选择错误的是（）A．鸡蛋含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的理想动物材料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．甘蔗茎的薄壁组织含有较多的蔗糖，是进行可溶性还原糖鉴定的理想材料16.某人身体不适，全身浮肿，去医院做尿液检查时，化验师做了如下操作：①取稀释尿液2mL；②加0.1%NaOH溶液1mL摇匀；③加0.01%CuSO4溶液4滴摇匀；④观察结果有紫色出现．此人可能患有（）A．糖尿病B．肾小球肾炎C．脂肪肝D．肾小管病变17.下列关于实验的描述中正确的有几项（）①斐林试剂加入到蔗糖溶液中，加热后出现砖红色沉淀；②脂肪的鉴定需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪滴；③鉴定还原糖时，要先加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液；④蛋白质用双缩脲试剂鉴定呈紫色．A．1个B．2个C．3个D．4个18.香蕉果实成熟过程中，果实中的贮藏物不断代谢转化，香蕉逐渐变甜．图A中Ⅰ、Ⅱ两条曲线分别表示香蕉果实成熟过程中两种物质含量的变化趋势．请回答：取成熟到第X天和第Y天的等量香蕉果肉，分别加等量的蒸馏水制成提取液．然后在a、b试管中各加入5mL第X天的提取液，在c、d试管中各加5mL第Y天的提取液，如图B．（1）在a、c试管中各加入等量碘液后，a试管呈蓝色，与a管相比c管的颜色更，两管中被检测的物质是，图A中表示这种物质含量变化趋势的曲线是．（2）在b、d试管中各加入等量斐林试剂，60℃左右温度水溶加热后，b试管呈砖红色，与b管相比d管的颜色更，两管中被检测的物质是，图A中表示这种物质含量变化趋势的曲线是．（3）如果要检测a试管提取液中是否含有蛋白质，所用的试剂是，如果要检测a试管提取液中是否含有脂肪，所用的试剂是．19.右图为细胞中化合物的组成部分。如果该图为组成细胞的化合物的各种化学元素，则A应该是；如果该图为组成细胞的化合物，则A应该是；如果改图是已经完全脱水后的细胞中的化合物，则A是。20.在鉴定生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验中：（1）（双选）蛋白质的鉴定实验适用的材料是（）A、苹果B、豆浆C、鸡蛋蛋白D、花生种子（2）实验不需要制备组织样液，但需要将浸泡一段时间后，用切片法制成临时装片。（3）还原糖鉴定所用试剂是，糖类中的