2-1细胞中的元素和化合物(必修1)

第1节细胞中的元素和化合物•课标解读•1.简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的最基本元素是碳。•2．认同生命的物质性。•3．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。•课程标准•课程标准没有做具体要求，但本节内容具有统领全章的作用。•活动建议：检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。1．细胞中常见的化学元素有种，其中(1)大量元素有等；(2)微量元素有等；(3)构成细胞的元素含量最多的是；(4)构成细胞的最基本元素是；(5)占细胞干重最多的元素是，占细胞鲜重最多的元素是。组成细胞的元素和化合物20多C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoC、H、O、NCCO•2．组成细胞的各种元素大多以的形式存在。组成细胞的化合物包括和两大类，无机化合物包括和无机盐，有机化合物主要包括、、、。占细胞鲜重最多的化合物是，占细胞干重最多的化合物是。•[思维激活1]“沙漠勇士”骆驼与“水中美人”睡莲的细胞中含量最多的化合物分别是什么？•提示均是水。化合物无机化合物有机化合物水糖类脂质蛋白质核酸水蛋白质1．元素的统一性和差异性•2．组成细胞的元素种类和含量•(1)为便于记忆，可用谐音“她(C)请(H)杨(O)丹(N)留(S)人(P)盖(Ca)美(Mg)家(K)”记忆大量元素，用“铁(Fe)锰(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)”记忆微量元素。•(2)大量元素和微量元素都是生物必需的元素，但生物体含有的元素却不一定是生物必需的元素。•3．组成细胞的元素的主要作用•(1)维持机体生命活动，如K＋可保持心肌正常兴奋性，B可促进植物花粉管的伸长。•(2)组成化合物，如糖类、脂质、蛋白质和核酸中都含有C、H、O元三种素。•特别提醒做相关习题时需注意区分是“细胞鲜重”还是“细胞干重”。•【巩固1】如图表示人体细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是()。•A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C•B．蛋白质、糖类、脂质、水；O、C、N、H•C．水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N•D．蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N•解析本题主要考查细胞中各种元素和化合物含量的多少，解答时应注意以下几点：•①明确细胞是鲜重状态还是干重状态。•②分析图中各物质含量高低顺序是②①③④.•③回忆细胞中各元素和化合物的含量。•答案D•1．思路•生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂发生特定•的。检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质颜色反应•2．原理化合物试剂颜色变化还原糖斐林试剂砖红色淀粉碘液蓝色脂肪苏丹Ⅲ染液橘黄色苏丹Ⅳ染液红色蛋白质双缩脲试剂紫色3.实验过程(1)还原糖的检测和观察选材含糖量较高、的植物组织制备组织样液(制浆―→一层纱布过滤―→取液)显色反应结论组织样液中含有还原糖白色或近于白色(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：取材将花生种子(浸泡过的)的子叶削成薄片制片①取最理想的薄片②染色：在薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液，染色3min③去浮色：用体积分数为50%的酒精溶液④制成临时装片观察在低倍显微镜下找到已着色的圆形小颗粒，然后换观察结论花生种子中含有脂肪高倍显微镜4．蛋白质的检测和观察选材大豆组织研磨液或蛋清液显色反应结论大豆组织样液中含有蛋白质稀释•[思维激活2]能否用西瓜汁(富含葡萄糖)、甘蔗汁(富含蔗糖)作为检测生物组织中是否含有还原糖的理想材料？•提示都不能。西瓜汁含有红色色素，会掩盖颜色反应；蔗糖是非还原糖。•[思维激活3]检测蛋白质时，向待测液中滴加的NaOH溶液是1mL，而滴加的CuSO4溶液仅仅是4滴，试分析原因？•提示CuSO4中的Cu2＋是蓝色，滴加过多时，会掩盖颜色反应。•1．实验材料的选择•由于本实验是利用颜色反应检测不同的物质，因此在实验选材上应注意两点：①材料本身应白色或近于白色，以免对实验结果产生干扰；②材料应富含相关物质，使现象更明显。•2．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液成分及其浓度质量浓度为0.1g/mL0.05g/mLCuSO4溶液质量浓度为NaOH溶液0.1g/mL质量浓度为NaOH溶液0.01g/mLCuSO4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℃水浴加热不需加热，摇匀即可反应现象样液呈砖红色沉淀样液呈紫色•3.检测组织样液中的化合物时，最好留部分组织样液以作对照。检测蛋白质时，若使用鸡蛋清作实验材料，必须用蛋清稀释液，否则反应不彻底，实验后蛋清会粘在试管壁上，不易洗刷。•【巩固2】下列对生物体中有关化合物的检测实验不正确的是•()。选项鉴定对象试剂颜色水浴加热生物材料A淀粉碘液蓝色不需要脱色的材料B还原糖斐林试剂砖红色需要含糖量高的白色植物组织C蛋白质双缩脲试剂紫色需要豆浆、牛奶、鸡蛋清D脂肪苏丹Ⅳ红色不需要花生种子•解析淀粉遇碘变蓝色；脂肪被苏丹Ⅳ染成红色(或被苏丹Ⅲ染成橘黄色)；蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应；还原糖(如葡萄糖、果糖等)与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。在以上四个颜色反应中，只有还原糖的鉴定需要加热。•答案C【例1】下图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法正确的是()。组成细胞的元素和化合物•A．若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是蛋白质、H2O•B．若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是C、H、O•C．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性•D．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量，则A化合物是蛋白质•思维导图：•深度剖析细胞鲜重中水含量最高，蛋白质次之，A项错；活细胞中元素含量是OCH，B项错；生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类上，C项错．•答案D•规律方法细胞中元素和化合物的含量关系•【例2】下列关于“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述中，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．若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪，一定需要用显微镜观察•C．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀再加入)•D．用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2min才能看到紫色生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测•思维导图：•深度剖析斐林试剂和双缩脲试剂不完全相同，且用双缩脲试剂检测蛋白质时不需加热。鉴定脂肪也可用组织样液，而不需显微镜。•答案C•规律方法比较思维的运用•比较思维是解题常用方法之一，通过比较可以发现各种物质之间的区别和联系，深化对知识的理解，如本节中大量元素与微量元素的比较、斐林试剂与双缩脲试剂的比较、鉴定反应中各种颜色的比较等。•技法必备•探究性实验的一般程序是：观察现象→提出问题→作出假设→设计实验→预期实验结果→进行实验→分析实验结果→得出结论。探究性实验的实验现象或预期是不确定的，出现的可能性都要进行分析讨论。——————————探究性实验的程序—————————•能力展示•洋葱在欧美被誉为“蔬菜皇后”，其肥大的鳞茎中含糖类8.5%，每100g含维生素A5mg、维生素C9.3mg、钙(Ca)45mg、磷(P)50mg、铁(Fe)8mg，以及18种氨基酸，是不可多得的保健食品。那么洋葱肥大的鳞茎中所含有的糖类是淀粉还是可溶性还原糖？生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题。请你帮助他们完成下面的实验研究报告。•(1)实验目的：探究洋葱肥大的鳞茎中所含的糖是淀粉还是可溶性还原糖。•(2)实验原理：淀粉可用________来检测，可溶性还原糖可用________试剂来检测。•(3)实验器材：洋葱、所需试剂和仪器等(略)。•(4)实验步骤：•Ⅰ.鉴定可溶性还原糖•①制备洋葱组织样液，取样液2mL注入试管；•②________________________________________；•③观察颜色变化。•Ⅱ.鉴定淀粉•①制备洋葱组织样液，取样液2mL注入试管；•②________________________________；•③观察颜色变化。•(5)预期实验结果与结论：现象结论①若步骤Ⅰ出现________步骤Ⅱ出现________说明洋葱鳞茎中所含的糖类既有还原糖又有淀粉②若步骤Ⅰ________步骤Ⅱ________说明洋葱鳞茎中所含的糖类只有还原糖而没有淀粉③若__________________说明洋葱鳞茎中所含的糖类__________________•解析本实验是探究性实验，目的是探究洋葱鳞茎中所含的糖类是淀粉还是可溶性还原糖。因此向洋葱组织样液中加入碘液，若出现蓝色，说明含有淀粉；加入斐林试剂，水浴加热2min后，若出现砖红色沉淀，说明含有可溶性还原糖。预期实验结果与结论时，注意有三种不同情况：①同时含有可溶性还原糖和淀粉；②只含有可溶性还原糖；③只含有淀粉。•答案(2)碘液斐林(4)Ⅰ.②加入新配制的斐林试剂1mL，混匀，将试管置于50～65℃的水浴锅中加热2min•Ⅱ.②加入2滴碘液(5)①砖红色沉淀蓝色②出现砖红色沉淀不出现蓝色③步骤Ⅰ不出现砖红色沉淀，步骤Ⅱ出现蓝色没有还原糖只有淀粉1．“黄金搭档”维生素片中含Ca、Fe、Zn、Se等元素，其中属于组成生物体的大量元素的是()。A．CaB．FeC．ZnD．Se解析大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。答案A•2．如图，胡杨生活在西北干旱地区，水母生活在水中。这两种生物的细胞中含量最多的化合物分别是()。•A．蛋白质水B．水蛋白质•C．蛋白质蛋白质D．水水•解析活细胞中含量最多的化合物是水。•答案D•3．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。其配方如下表所示，其中植物根细胞吸收最少的离子是()。离子K＋Na＋Mg2＋Ca2＋NO－3H2PO－4SO2－4Zn2＋培养液浓度mmol·L－1110.251210.251•A.Ca2＋B．SOC．Zn2＋D．H2PO•解析根据化学元素在生物体内的含量不同，将其分为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。植物体内含有大量的Ca、S、P等元素，这些元素只能靠根从培养液中吸取，而培养液能为花卉提供Ca、S、P的离子分别为Ca2＋、SO、H2PO，因此花卉对这些离子的吸收量较大。而Zn属于微量元素，因此对Zn2＋的吸收量最少。•答案C4．下列有关细胞中的化合物及其检测的叙述，错误的是(多选)()。A．(2011·海南)葡萄糖和果糖分子均有还原性B．(2011·福建)用苏丹Ⅲ染色，花生子叶细胞的脂肪颗粒被染成橘黄色C．(2011·江苏)将生物材料直接制成临时装片，在普通光学显微镜下可以观察到花生子叶细胞中存在多个橘黄色脂肪颗粒D．(2011·山东)只有在保持细胞活性的条件下，才能显示细胞中某物质的实验是：苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪•解析脂肪只有经苏丹Ⅲ染色才显示橘黄色；检测脂肪实验中，细胞已失去活性。•答案CD•5．根据“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验，回答下列问题。•(1)鉴定成熟苹果果肉中是否存在还原性糖所用的试剂是________，该试剂与细胞内还原性糖发生作用，形成________沉淀。•(2)鉴定花生子叶细胞中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是________，用其染色时，要用酒精来冲洗浮色，这是因为______________________________________。•(3)鉴定黄豆组织中是否存在蛋白质时，向组织液中加入双缩脲试剂A摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B摇匀。其中双缩脲试剂B的量只有4滴，而不能过量，为什么？_____________________。•(4)本实验注意事项：•①斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需________，使用时