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本章包括5节：细胞中的元素和化合物、生命活动的主要承担者——蛋白质、遗传信息的携带者——核酸、细胞中的糖类和脂质、细胞中的无机物，另外还有一个“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验。在这几部分内容中，“生命活动的主要承担者——蛋白质”是本章的重点内容，也是高考的热点知识。“遗传信息的携带者——核酸”也是本章的重点，它主要是为后面章节“遗传和变异”的内容学习打基础。本章重点掌握DNA和RNA的结构和功能，以及核酸能够成为遗传信息携带者的原因。对遗传信息多样性的结构基础的探讨，我们可以从对蛋白质结构多样性的探讨迁移过来。本章内容概述本章介绍的这几节内容并不是彼此孤立的，而是有着内在联系的。生物体内的任何一种化合物都是由特定的化学元素组成的。本章安排的实验，则可以鉴定生物组织中某些化合物的存在。本章介绍了组成细胞的蛋白质、核酸、糖类、脂质等有机物的结构和功能，以及水和无机盐的作用，为学生学习后续内容，即细胞这个基本生命系统的结构、物质的输入和输出、能量的供应和利用，以及系统的发生、发展和衰亡的过程打基础。知识结构预览1．构成细胞的基本元素是碳。2．蛋白质结构多样性的原因。3．观察DNA和RNA在细胞中的分布。4．结合水的概念和无机盐的作用。学习重点难点本章介绍了组成细胞的化学元素和化合物的种类、含量及其生理功能。组成细胞的化学元素，大都以化合物的形式存在，所以本章的重点内容是关于糖类、脂质、蛋白质和核酸的结构和功能，尤其是蛋白质和核酸这两种生物大分子化合物，它们分别是生命的主要承担者和控制者。本章内容从分子水平阐述了生命的组成，这些分子组成的细胞是生物体的结构和完成各项生命活动的基础，所以这部分知识是学习本模块后面几章内容的基础。学习方法建议本章内容并不是彼此孤立的，而是有着内在的联系，组成生物体的每一种化合物都是由特定的化学元素组成的，因此只有了解组成生物体细胞的化学元素，才能更好地理解组成生物体的化合物。由于识记性和理解性的内容较多，而且基础性比较强，所以在学习时，一方面要加强记忆，另一方面要注意理解。可以采用比较法，将组成细胞的各种化合物，从组成元素、种类、结构(或组成)、功能等方面进行列表比较记忆。高考中本章的考查常以选择题形式出现，考试热点为各种化合物的生理功能及蛋白质的组成。第1节细胞中的元素和化合物1．知识与技能(1)知道组成细胞的主要元素；知道为什么碳元素是构成细胞的基本元素。(2)学会检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法。2．过程与方法(1)通过对C元素的分析，说明有机化合物形成的可能性及必然性，初步培养学生跨学科综合分析问题的能力。(2)通过对组成细胞中的元素的百分比的分析，通过对不同化合物的质量分数的学习，培养学生理解、思考和分析问题的能力。学习目标建议3．情感态度与价值观(1)认同生命的物质性。(2)认同生物界在物质组成上的统一性。一、组成细胞的元素种类：细胞中常见的化学元素有①____________多种。大量元素：细胞中有些化学元素的含量较多，如C、②____________等，称为大量元素。微量元素：细胞中有些化学元素含量很少，如③____________等，被称为微量元素。主要元素：组成细胞的元素中④____________这六种元素的含量最多。基本元素：⑤____________是构成细胞的基本元素。最基本元素：⑥____________是构成细胞的最基本的元素。知识清单二、组成细胞的化合物组成细胞的化合物分为⑦____________和⑧____________两大类，前者包括⑨____________和⑩____________，后者包括⑪____________、⑫____________、⑬____________、⑭____________。占细胞鲜重最多的化合物是⑮____________，占细胞干重最多的化合物是⑯____________。三、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1．实验原理：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。糖类中的还原糖(如⑰____________)，与⑱____________试剂发生反应，生成⑲____________沉淀。脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成⑳____________(或被苏丹Ⅳ染液染成红色)。淀粉遇碘变○21____________。蛋白质与○22____________试剂产生○23____________反应。2．试剂：斐林试剂甲液为质量浓度为○24____________的○25____________溶液，乙液为质量浓度为○26____________的○27____________溶液；双缩脲试剂A液为质量浓度为○28____________的○29____________溶液，B液为质量浓度为○30____________的○31____________溶液。3．方法步骤：(1)还原糖的检测和观察：取待测组织样液2mL倒入试管→1mL○32____________的斐林试剂→50℃～65℃温水2min→观察到○33____________。(2)脂肪的检测和观察：方法一：直接染色，向待测组织○34____________中滴加3滴苏丹Ⅲ染液，观察到样液呈○35____________。方法二：取材→○36__________→○37__________→观察。(3)蛋白质的检测和观察：向试管中注入待测组织样液○38____________→双缩脲试剂○39____________→4滴双缩脲试剂○40____________→观察到呈○41____________。(4)淀粉的检测和观察：用试管取2mL待测组织样液→碘液2滴→观察颜色变化。答案：①20②H、O、N、P、S、K、Ca、Mg③Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo④C、H、O、N、P、S⑤C、H、O、N⑥C⑦无机化合物⑧有机化合物⑨水⑩无机盐⑪糖类⑫脂质⑬蛋白质⑭核酸⑮水⑯蛋白质⑰葡萄糖、果糖⑱斐林⑲砖红色⑳橘黄色○21蓝色○22双缩脲○23紫色○240.1g/mL○25NaOH○260.05g/mL○27CuSO4○280.1g/mL○29NaOH○300.01g/mL○31CuSO4○32甲乙液等量混合均匀后○33砖红色沉淀○34样液○35橘黄色○36切片○37制片○382mL○39A液1mL○40B液○41紫色难点1组成细胞的元素组成细胞的化学元素可归纳如下图：最基本元素、基本元素、主要元素、大量元素、微量元素。难点互动说明：1.“基本元素”与组成细胞的“主要元素”二者的区别：基本元素是指构成任何生物体都必需的元素，包括结构最简单的朊病毒也不例外，也包含有C、H、O、N四种元素；“主要元素”则是指细胞中作用重要，而相对含量又较高的元素：C、H、O、N、P、S，它们大约占细胞总量的97%，所以，“主要元素”中包含了“基本元素”，但二者又不完全等同；细胞的化学元素中又以O含量最多。2．“大量元素”和“微量元素”的区别是以各种元素在生物体内的含量而定的。含量占生物体总量万分之一以上的就称为大量元素，以下的就称为微量元素。特别提示：生物界和非生物界的统一性和差异性1．生物界和非生物界在元素组成上具有统一性，构成生物体的化学元素，没有一种是生物界特有的。在无机自然界中都可找到，强调元素的种类。2．生物界和非生物界在元素的含量上具有差异性，如C、H、O三种元素在人体内的质量分数为73%左右，但在岩石圈中，其质量分数还不到1%，强调含量。3．统一性和差异性的区别(1)统一性具体是指在化学元素的种类和组成上，生物体的元素并没有特异性，二者之间的元素是可以通过化合物进行物质循环的。(2)差异性重点讲述的是各种化学元素在生物界和非生物界中的含量的差异，从哲学的角度来看，这也反映了生物界与非生物界间的对立与统一。例1下图所示是组成细胞的主要元素及其比例。根据下图所示信息完成下列问题。(1)构成细胞的基本元素有____________。(2)组成生物体的最基本元素占原生质总量的____________。(3)S元素主要存在于有机化合物的种类是____________。(4)O元素在原生质总量中所占比例最大，为什么不是最基本元素？答案：(1)C、H、O、N(2)18%(3)蛋白质(4)O元素虽然占65%，但由于组成细胞中含量占85%～90%的是H2O，H2O中的O元素的质量分数很高，若去掉H2O，在干重中，C所占比例最大，所以C是最基本元素，而O不是。解析：本题图为组成人体细胞的主要元素(占细胞鲜重的百分比)，答题时要注意仔细观察教材的两幅图。在鲜重中O占65%，C占18%，H占10%。在干重中C占55.99%，O占14.62%，N占9.33%，H占7.46%。变式训练1下列几项中，在生物体内含量较少，但是对于维持生物体的正常生命活动必不可少的元素是()A．Fe、Mn、Zn、MgB．Zn、Cu、Mn、KC．N、S、Cu、MoD．Zn、Cu、B、Mn答案：D解析：按题意，在生物体内含量较少，但是必不可少的元素应该是微量元素。组成生物体的大量元素是指：C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg等。微量元素是指：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，因此正确的选项应该是D。难点2组成细胞的化合物1．细胞中化合物的种类：无机化合物：水和无机盐有机化合物：糖类、脂质、蛋白质和核酸2．细胞中化合物的含量(1)含量最多的化合物是：水(2)含量仅次于水的化合物是：蛋白质(3)有机化合物中含量最多的是：蛋白质(4)占干重含量最多的化合物是：蛋白质特别提示：了解各种植物中各种化合物的含量后，便于从植物组织中获得糖类、脂肪和蛋白质来检测有机化合物的存在。为实验选材打下基础。例2生长在沙漠中的仙人掌，在其肉质茎的细胞中含量最多的化合物是()A．蛋白质B．脂质C．糖类D．水答案：D解析：题目中的“生长在沙漠中的仙人掌”是一干扰因素，不能被其迷惑。正常生活的细胞中，含量最多的化合物是水。变式训练2过度肥胖者的脂肪组织中占细胞重量50%以上的物质是()A．蛋白质B．脂肪C．糖类D．水答案：D解析：只要是活的细胞，无论它是哪种类型，其含量最多的化合物一定是水，蛋白质占细胞干重的50%以上，但在鲜活的细胞中只约占7%～10%，脂肪在脂肪组织中尽管含量比在其他组织高，但也不会超过50%，其中水分仍然要比脂肪多。题目“过度肥胖者的脂肪组织”这一前提条件是一个干扰因素。解此类题时，要善于透过现象看本质，不要被假象迷惑。难点3实验：检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质1．生物组织中的主要有机分子的鉴别鉴定对象还原糖淀粉脂肪蛋白质试剂斐林试剂(或班氏试剂)碘液苏丹Ⅲ染液(或苏丹Ⅳ染液)双缩脲试剂水浴加热需无无无颜色砖红色沉淀蓝色橘黄色(或红色)紫色生物材料含糖量高的白色或近白色的植物组织、尿液马铃薯匀浆花生种子、花生种子匀浆豆浆、牛奶、鸡蛋清、蛋白质类酶、鲜肝提取液关于对照设置及加热：实验的结论常根据特定的颜色反应来确定；有时候可不设置对照实验，若需设立，应增设一组，加入已知的待测物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清；注意选择合适的试剂，并注意试剂使用的特殊要求，如是否需要加热。2．操作过程及方法(1)还原糖的检测：①检测过程：2mL组织样液→1mL刚配制的斐林试剂→50℃～65℃水浴加热→观察颜色变化。②结果：浅蓝色→棕色→砖红色沉淀，说明有还原糖存在。(2)脂肪的检测：①检测过程：②结果：视野中有橘黄色颗粒，说明有脂肪存在。(3)蛋白质的检测：①检测过程：2mL组织样液→1mL双缩脲试剂A液→4滴双缩脲试剂B液→观察颜色变化。②结果：无色→紫色，说明有蛋白质存在。(4)淀粉的检测：①检测过程：2mL组织样液→2滴碘液→观察颜色变化。②结果：无色→蓝色，说明有淀粉存在。3．关于颜色变化的原因(1)还原糖的鉴定原理：生物组织中普遍存在的糖种类较多，常见的有葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖。前三种糖的分子内都含有游离的具有还原性的半缩醛羟基，因此叫做还原糖；蔗糖的分子内没有游离的半