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第1节细胞中的元素和化合物学习目标核心素养1．认识生物界与非生物界的统一性和差异性。2．简述组成细胞的元素与化合物的种类、含量。(重点)3．尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。(重点)1．通过对细胞组成元素与自然界组成元素的比较，形成生命与自然界统一的生命观。2．通过对大量元素和微量元素分类学习，养成比较与分类的科学思维方式。3．通过检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的实验，学习科学探究方法。一、组成细胞的元素1．生物界与非生物界的统一性和差异性(1)(2)原因：组成细胞的元素是生物体有选择地从无机自然界获取的。2．组成细胞的元素的种类和含量(1)(2)含量①占人体细胞鲜重最多的元素是O。②占人体细胞干重最多的元素是C。二、组成细胞的化合物1．2．含量(1)细胞中含量最多的化合物是水。(2)细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质。(3)细胞中占干重最多的化合物是蛋白质。三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1．实验原理[连线]检测物质使用试剂颜色变化①还原性糖a．苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液Ⅰ.砖红色沉淀②淀粉b．斐林试剂Ⅱ.橘黄色(红色)③脂肪c．双缩脲试剂Ⅲ.蓝色④蛋白质d．碘液Ⅳ.紫色提示：①－b－Ⅰ②－d－Ⅲ③－a－Ⅱ④－c－Ⅳ2．实验材料的选择①苹果②花生种子③豆汁④梨⑤鸡蛋清⑥甘蔗汁⑦马铃薯匀浆⑧芝麻种子⑨西瓜汁⑩花生种子匀浆请将适合的材料编号填到下面横线上：(1)还原糖检测①④。(2)脂肪检测②⑩。(3)蛋白质检测③⑤。(4)淀粉检测⑦。3．实验流程(1)还原糖的检测和观察(2)脂肪的检测和观察方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色方法二：(3)蛋白质的检测和观察1．生物界和非生物界的统一性体现在所含化学元素的种类上。()2．大量元素在细胞内作用重大，微量元素在细胞中的作用微小。()3．Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。()4．占细胞干重含量最多的化学元素是C。()5．占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。()6．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下可产生紫色沉淀。()7．斐林试剂是由甲液和乙液等量混合均匀后使用。()8．双缩脲试剂使用时先加B液，摇匀后加A液。()提示：1．√2．×大量元素和微量元素是按照含量划分的，微量元素的作用并不小。3．×Ca、Mg是大量元素。4．√5.√6．×应为砖红色沉淀。7．√8．×应先加A液，摇匀后再加B液。细胞中的元素和化合物[问题探究]1．为什么组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到，而组成细胞的元素含量与无机自然界又大不相同？提示：组成细胞的元素是生物体有选择地从无机自然环境中吸收的。2．为什么占人体细胞鲜重最多的元素是O，而占干重最多的是C?提示：在鲜重情况下，组成细胞最多的化合物是H2O，而干重情况下所含的成分主要是有机物。3．不同细胞中化合物的含量都一样吗？请举例说明。提示：不一样。如植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。又如禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多等等。[归纳总结]1．组成细胞的元素种类和含量(1)大量元素和微量元素划分的依据是含量，而不是生理作用。(2)生物体内含有的元素不一定是生物所必需的元素，如Pb。(3)主要元素占人体细胞鲜重比例是O＞C＞H＞N＞P＞S，而占人体细胞干重比例是C＞O＞N＞H＞P＞S。2．元素的统一性和差异性3．细胞中的化合物的种类及含量组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，其种类及相对含量如下：易错提醒：有关组成细胞元素的两点提醒(1)细胞中的元素含量比例中“鲜重”≠“干重”：O在细胞鲜重中含量最多，C在细胞干重中含量最多。(2)大量元素和微量元素都是生物体所必需的，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如Pb。1．牛通过吃草获得化合物和元素，那么牛和草体内的各种化学元素()A．种类差异很大，含量大体相同B．种类和含量差异都很大C．种类和含量都是大体相同的D．种类大体相同，含量差异很大D[不同生物体的细胞内元素种类大体相同，含量相差较大。]2．人体内的微量元素的含量甚微，但是对人体的健康却起着重要作用。下列各组元素全部是微量元素的是()A．I、K、O、SB．B、Mo、Fe、Zn、CuC．N、H、O、P、CD．Fe、Ca、Cu、Mg、CB[观察比较可知，选项A中有O、S、K三种大量元素，选项B中全部都是微量元素，选项C中全部为大量元素，选项D中有C、Mg、Ca三种大量元素。]生物组织中有机物的检测[问题探究]1．还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之前，为什么要留出一部分组织样液？提示：留出一部分组织样液的目的是与鉴定后的样液颜色作对比，以增强实验的说服力。2．实验材料的选择，遵循什么原则？简要分析。提示：(1)材料本身应无色或白色，以免对实验结果产生干扰。(2)材料中应富含还原糖、脂肪或蛋白质等相关物质，从而使实验现象明显。3．蔗糖溶液中加入斐林试剂水浴加热后呈现什么颜色？提示：蔗糖属于非还原糖，不与斐林试剂发生反应，观察到的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。4．斐林试剂与双缩脲试剂成分相同，但在使用时，斐林试剂甲液与乙液必须混合使用，而双缩脲试剂则先滴加A液，再滴加B液，请分析原因。提示：两个实验的反应原理不同，所以使用方法不同。(1)检测还原糖：反应原理是Cu(OH)2与还原糖反应生成砖红色的Cu2O沉淀，所以先将甲液和乙液混合生成Cu(OH)2后再与还原糖反应。(2)检测蛋白质：反应原理是肽键在碱性环境中与Cu2＋反应产生紫色络合物，所以先滴加A液的目的是制造碱性环境。[归纳总结]1．斐林试剂与双缩脲试剂的比较斐林试剂双缩脲试剂甲液乙液A液B液成分质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液鉴定物质还原糖蛋白质添加顺序甲、乙两液等量混匀后立即使用先加入A液1mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀反应条件50～65℃温水浴加热不需加热，摇匀即可反应现象浅蓝色→棕色→砖红色沉淀紫色2.实验结果分析(1)鉴定还原糖，是新配制的Cu(OH)2与还原糖反应，Cu(OH)2被还原为Cu2O(砖红色)。(2)检测蛋白质的原理是肽键在碱性环境中与Cu2＋反应生成紫色络合物，所以加入双缩脲试剂A液的目的是制造碱性环境。3．检测生物组织中有机物的注意事项(1)实验材料的选择①富含被检测的有机物，易出现明显实验现象。②材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。(2)操作方面的注意事项①还原糖检测时，使用水浴加热，试管底部不要触及烧杯底部，以防受热不均匀。②检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，否则脂肪会溶解在酒精中，使橘黄色消失。③蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加A液，再加B液，而且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。1．如图是鉴定生物组织中某种成分的操作流程图。下列相关叙述中正确的是()A．图中的甲试剂也可以用于鉴定蛋白质B．可用菠菜叶片替代苹果C．石英砂的作用是使研磨更充分D．甲试剂由甲、乙两种液体组成，使用时先加甲液再加乙液C[根据选材及颜色变化可知该实验测定的是还原糖，其中甲试剂是斐林试剂，斐林试剂不能用于鉴定蛋白质，A项错误；由于菠菜叶片呈绿色，会影响对实验结果的观察，所以不能用菠菜叶替代苹果，B项错误；石英砂的作用是使研磨更充分，C项正确；斐林试剂由两种液体(甲液和乙液)组成，使用时应先将甲、乙两液混合后再加入样液中，D项错误。]2．关于生物组织中物质检测的实验，叙述正确的是()A．检测还原糖时，需用水浴加热B．选用西红柿果肉作为实验材料来检测还原糖C．检测脂肪时，将花生子叶染色后，用盐酸洗去浮色D．检测蛋白质时，将双缩脲试剂的A、B液混合后再加入蛋白质样液中A[检测还原糖时，需要用50～65℃温水浴加热；西红柿果肉细胞为红色，会干扰实验结果，不适宜作为检测还原糖的材料；检测脂肪时，应用体积分数为50%的酒精洗去浮色；检测蛋白质时，应先加入双缩脲试剂A液，后加入双缩脲试剂B液。][课堂小结]知识网络构建核心语句背诵1．生物体内微量元素含量少，但对于生物体的生命活动不可缺少。2.组成细胞的化合物中占鲜重最多的是水，占干重最多的是蛋白质。3.还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。4.脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色(或被苏丹Ⅳ染液染成红色)。5.蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。1．构成月季和孔雀的主要元素有()A．C、H、O、N、P、FeB．C、H、O、S、N、PC．H、O、K、S、P、MgD．N、P、K、Ca[答案]B2．比较植物与动物体内的各种化学元素，可知其()A．种类和含量都相差很大B．种类和含量都相差不大C．种类相差很大，其中相同元素的含量都大致相同D．种类大致相同，其中相同元素的含量都相差很大D[组成不同生物的化学元素种类大致相同，相同元素在不同生物体内的含量相差很大。]3．原产热带非洲地区的光棍树，树形奇特，无刺无叶，它茎干中的白色乳汁可以制取石油。光棍树细胞中含量最多的有机化合物是()A．水B．脂质C．蛋白质D．糖类C[细胞内含量最多的有机物是蛋白质，由此判定C正确。]4．双缩脲试剂(A液：0.1g/mL的NaOH溶液，B液：0.01g/mL的CuSO4溶液)可以用来检测生物组织中是否存在蛋白质。下列操作步骤正确的是()A．待测组织样液→加入B液1mL→注入A液4滴→观察颜色变化B．待测组织样液→加入A液1mL→注入B液4滴→观察颜色变化C．待测组织样液→加入A液和B液的混合液1mL→水浴加热→观察颜色变化D．待测组织样液→加入A液1mL→注入B液4滴→水浴加热→观察颜色变化B[双缩脲试剂由A液(质量浓度为0.1g/mL氢氧化钠溶液)和B液(质量浓度为0.01g/mL硫酸铜溶液)组成，用于鉴定蛋白质，使用时要先向待测组织样液中加A液1mL，造成碱性环境，然后再加入B液4滴，最后观察颜色的变化，变成紫色，说明有蛋白质的存在。]5．根据“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，回答下列问题：(1)检测成熟梨汁中是否存在还原糖所用的试剂是__________，该试剂极不稳定，使用时需__________，检测还原糖时还需要进行的处理方法是__________。(2)检测花生子叶中脂肪的实验中，苏丹Ⅲ染液能将脂肪染成________。用其染色时，要用酒精冲洗，目的是________。(3)检测黄豆组织中存在蛋白质时，首先向试管内注入2mL待测组织样液，再向组织样液中加入双缩脲试剂，其中双缩脲试剂B液的量不能超过______________，这是因为_____________________。[答案](1)斐林试剂现配现用水浴加热(放入盛有50～65℃温水的大烧杯中加热)(2)橘黄色洗去浮色(3)4滴过量的双缩脲试剂B液会与A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色