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●整体感知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、蛋白质和核酸的相关内容，尤其是蛋白质和核酸，它们分别是生命活动的体现者和控制者。本章内容从分子水平阐述了生命的组成，由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，所以这部分知识是后面几章内容的铺垫。●考点聚焦组成细胞和生物体的化学元素和化合物，是生命活动的物质基础。构成细胞的各种化合物在细胞内的生理作用，特别是蛋白质和核酸两种有机物的化学组成及其生理功能，是本章的重点。考查本章的题目虽然大多是选择题，但在考查某知识点时可从不同角度来设计问题，灵活多变，如考查氨基酸脱水缩合形成肽键的数目时，可以从选择、填空、计算等多个角度来进行。核酸保健品的开发、人类蛋白质组计划、世界上第一个人工合成蛋白质的诞生等都是本章与生活及科学技术的紧密结合点。●方法指导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，因此只有了解组成生物体的化学元素，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，所以学习时，一方面要加强记忆，另一方面要注意理解。可采用比较法，将组成生物体的各种化合物，从组成元素、种类、结构(或组成)、功能等方面以表格形式进行比较记忆。第1节细胞中的元素和化合物知识：(1)简述组成细胞的主要元素：(2)理解构成细胞的基本元素是碳。(2)情感态度与价值观：认同生命的物质性。(3)能力：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。(4)重点与难点：(1)组成细胞的主要元素和化合物；(2)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质；(3)构成细胞的基本元素是碳。(一)思考与讨论1．提示：有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。当然这不是严格意义上的区别。对这两类化合物的严格区分，请参照化学教科书。2．提示：细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。3．提示：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质，如禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。(二)实验1、2略。3．生物材料中有机化合物的种类、含量不同。因此，我们应选择多种多样的食物，保证获得全面的营养。一、组成细胞的元素1．细胞中常见的化学元素有________多种，有些含量较多(万分之一以上)被称为________，如____________________等；有些含量很少(万分之一以下)被称为________，如________________________等。2．组成细胞的元素中含量最多的四种元素是________，________是构成细胞的最基本元素，在细胞鲜重中含量最多的元素是________。二、组成细胞的化合物1．组成细胞的化合物中，无机化合物包括________，有机化合物包括______________________。2．组成细胞的化合物中，含量最多的是________，大约占________。在细胞干重中含量最多的是________，其占细胞鲜重的比例约为________。三、糖类、脂肪和蛋白质的检测1．糖类中还原性糖(如________)与________发生作用，在50～65℃水浴________的条件下产生________沉淀；淀粉遇________变________。2．脂肪可被________染成________或被________染液染成红色。3．蛋白质与________发生作用，产生________反应。答案：一、1.20大量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl2．C、H、O、NCO二、1.水、无机盐糖类、脂质、蛋白质、核酸2．H2O85～90%蛋白质7～20%三、1.葡萄糖斐林试剂加热砖红色碘蓝2．苏丹Ⅲ橘黄苏Ⅳ3．双缩脲紫色组成生物体的元素有20多种。1．根据它们在生物体内含量的不同，分成两大类：(1)大量元素含量占生物体总重量的万分之一以上的元素，叫做大量元素。包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。(2)微量元素含量比较少，但又是生物体生命活动所必需的元素，叫做微量元素。如Mn、Zn、Cu、B、Mo等。Fe含量一般比微量元素多一些，比大量元素稍少些，所以又叫做半微量元素。微量元素在生物体内含量虽然很少，但它是维持正常生命活动不可缺少的。注意：大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的，不同的生物，组成它们的化学元素大体相同，但各种元素的含量相差很大。2．根据功能来分，生物体内的元素又分基本元素、主要元素等种类：3．构成细胞的基本元素——C图1和图2分别是人体细胞鲜重和干重的主要元素含量。无论是鲜量还是干重，组成细胞的元素中C、O、H、N这四种元素的含量最多，在干重中C的含量达到48.4%，这表明C是构成细胞的基本元素。1下列化学元素中属于组成生物体的微量元素的是()A．KB．PC．BD．Ca解析：组成生物体的化学元素分为大量元素和微量元素两大类，其中C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等属于大量元素，Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等属于微量元素。答案：C下列各组元素中，占细胞总量97%的一组是()A．C、H、O、N、P、SB．C、Fe、K、Ca、BC．N、P、S、K、Ca、MgD．Fe、Mn、B、Zn、Cu、Co答案：A解析：在组成细胞的大量元素中，C、H、O、N、P、S6种元素是组成细胞的主要元素，大约共占细胞总量的97%。因此正确的选项应是A。其余各选项的元素含量都达不到97%。细胞主要由20种化学元素所组成，这些化学元素只有构成各种化合物时才具有真正的生物学意义。这些分子单独存在时并不能完成生命活动，只有组合成细胞后，由细胞完成各种生命活动。组成细胞的化合物如下：注意：(1)几个“最多”占细胞鲜重最多占细胞干重最多元素OC化合物水一般认为是蛋白质(2)在组成细胞的各种化合物中，虽然水是含量最多的物质，是生命活动的最重要的介质，地球表面出现了液态水时，才具备了生命发生的条件。但是，只有当原始地球的物质经过漫长的演变，出现了原始的核酸和蛋白质并且组合在一起，表现出原始的新陈代谢时，才开始出现原始的生命现象，产生了原始的生命。恩格斯早在一百多年前就已提出“生命是蛋白体的存在方式”。现代生物科学认为承担生命的“蛋白体”主要是核酸和蛋白质的整合体系。因此说细胞的主要成分是蛋白质和核酸。2过度肥胖者的脂肪组织中，占细胞质量50%以上的物质是()A．蛋白质B．脂肪C．糖类D．水解析：任何生活细胞中含量最多的物质都是水，含量超过50%的只有水，水通常占细胞重量的80%～90%。错选A者将“占细胞干重50%以上”与“占细胞重量50%以上”混淆；错选B者误认为脂肪组织中的细胞内脂肪含量一定最高。答案：D下图为原生质的组成成分。如果该图表示的是组成原生质的各种化学元素，则A应该是________；如果该图为组成原生质的化合物，则A应该是______；如果该图是已经完成脱水后的原生质，则A是________。答案：O水蛋白质解析：原生质是细胞内的生命物质，组成原生质的化学元素中O元素含量最多，达到65%；组成原生质的化合物中，水分含量最多，达到60%～95%；而组成原生质的化合物中，蛋白质占干重的50%以上。(一)实验原理该实验原理可简记为“三特”，即“特定的物质与特定的试剂反应呈现特定的颜色”。物质试剂颜色还原糖斐林试剂砖红色沉淀脂肪苏丹Ⅲ液橘黄色苏丹Ⅳ液红色蛋白质双缩脲试剂紫红色(二)目的要求初步学会用化学试剂检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。(三)实验仪器和试剂(1)仪器：剪刀，解剖刀，双面刀片，试管，试管架，试管夹，大、小烧杯，小量筒，滴管，玻璃漏斗，酒精灯，三角架，石棉网，火柴，研钵，石英砂，纱布，载玻片，盖玻片，毛笔，吸水纸，显微镜。(2)试剂：斐林试剂，苏丹Ⅲ染液，双缩脲试剂。(四)方法步骤A．还原性糖的鉴定1．选材：本实验最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅，或近于白色的，如苹果和梨的果实。经试验比较，颜色反应的明显程度，依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。2．方法步骤：(1)制备生物组织样液(2)实验操作的方法和观察①向试管内注入样液2mL(3)结论：该溶液颜色变成砖红色，这说明组织样液中的还原糖与斐林试剂发生了反应，从而鉴定苹果组织中有还原性糖存在。3下列各项作为鉴定生物组织中还原性糖的理想材料是()A．韭菜B．鸢尾C．菠菜D．梨解析：鉴定生物组织中还原性糖的实验，最理想的实验材料是含还原糖量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅或近于白色。因此韭菜、鸢尾、菠菜的叶片中叶绿素的含量较多，颜色较深，对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显，不是理想的实验材料。而只有梨符合条件。答案：D在用斐林试剂鉴定还原性糖时，溶液的颜色变化过程为：________→________→________。答案：浅蓝色棕色砖红色(沉淀)解析：由于斐林试剂的甲液(氢氧化钠的质量浓度为0.1g/mL的溶液)和乙液(硫酸铜的质量浓度为0.05g/mL的溶液)两者混合后，立即生成浅蓝色的Cu(OH)2沉淀，将蓝色的甲液和乙液的混合液(刚配制的斐林试剂)注入盛有苹果组织样液的试管中，振荡试管，溶液混合均匀，此时呈现蓝色是Cu(OH)2的颜色。当将这支试管进行水浴加热时，仔细观察会看到：溶液的颜色由开始时的浅蓝色首先变成棕色，随后又逐渐变成了砖红色沉淀。开始时的浅蓝色是Cu(OH)2的颜色；中间出现棕色是蓝色Cu(OH)2和砖红色的Cu2O混合的颜色，最后出现砖红色(沉淀)是Cu2O的颜色。B．脂肪的鉴定1．选材：实验材料最好选择富含脂肪的种子，如花生种子(取其子叶)。供实验用的花生种子，必须提前浸泡3～4h。浸泡时间短了，不容易切成片；浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不易成形。2．方法步骤：(1)制备生物组织实验材料(组织切片)(2)实验操作方法和观察①观察脂肪小颗粒：用显微镜观察薄片最薄处(最好一层细胞)(3)结论：该颗粒可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，它是生物组织中的脂肪物质。从而鉴定花生种子(子叶)组织中有脂肪存在。注意：花生子叶切片切得要薄(最薄处最好是一层细胞)，因为切片较厚就观察不清脂肪颗粒。4某学生在显微镜下观察落花生子叶的切片，当转动细准焦螺旋时，有一部分细胞看得清晰，另一部分细胞较模糊，这是由于()A．反光镜未调节好B．标本切得厚薄不均C．细调节器未调节好D．显微镜物镜损坏解析：有一部分细胞看得清楚，说明物镜完好无损，反光镜和细调节器也已调节好。而另一部分细胞模糊的原因可能是由于切片厚薄不均匀，厚的模糊而薄的则清楚。答案：B在脂肪的鉴定实验中，花生种子浸泡的时间是()A．1～2hB．3～4hC．6～7hD．8～9h答案：B解析：实验前将供实验的花生种子浸泡的目的是容易切成完整的薄片，浸泡时间短了，不容易切成片(易碎)；浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不易成形。经实验证明适宜的浸泡时间为3～4h。C．蛋白质的鉴定1．选材：选材：实验材料最好选用富含蛋白质的生物组织(或器官)，植物材料常用的是大豆，动物材料常用的是鸡蛋(卵白)或新鲜肝脏研磨液(因为里面富含酶，而酶的成份主要是蛋白质)。如用大豆，必须提前浸泡1～2d，这样容易研磨成浆。有条件的学校，可以直接采用现成的大豆磨成的豆浆，豆浆可以购买，也可用小型的榨汁机制取。如果用稀释的卵白或研磨的新鲜肝脏液做实验材料，实验