2018年秋高中生物 第二章 組成細(xì)胞的分子 第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物學(xué)案 新人教版必修1.doc

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第1節(jié)　細(xì)胞中的元素和化合物 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．說(shuō)出組成細(xì)胞元素的種類及功能。(重點(diǎn)) 2．說(shuō)出組成細(xì)胞化合物的種類。 3．嘗試檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。(重、難點(diǎn)) 核心概念 大量元素　微量元素　無(wú)機(jī)化合物　有機(jī)化合物 一、生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性 1．__統(tǒng)一____性：從元素種類看，組成細(xì)胞的化學(xué)元素在無(wú)機(jī)自然界都能找到，沒(méi)有一種元素為細(xì)胞所特有。 2．__差異____性：從元素含量看，各化學(xué)元素在生物體內(nèi)和無(wú)機(jī)自然界中的相對(duì)含量大不相同。 二、組成細(xì)胞的元素和化合物 1．組成細(xì)胞的元素 元素 含量： (1)占人體細(xì)胞鮮重最多的元素是__O____。 (2)占人體細(xì)胞干重最多的元素是__C____。 2．組成細(xì)胞的化合物 化合物 含量： (1)占細(xì)胞鮮重比例最高的化合物是__水____。 (2)占細(xì)胞干重比例最高的化合物是__蛋白質(zhì)____。 三、檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì) (一)還原糖的檢測(cè) 1．原理：糖類中的還原糖(如__葡萄糖____、__果糖____、麥芽糖)，與__斐林____試劑作用，生成磚紅色沉淀。 2．試劑 3．步驟 (1)向試管內(nèi)注入2 mL待測(cè)組織樣液。 (2)向試管內(nèi)加入1 mL斐林試劑(甲液和乙液__等量混合均勻____后再注入)。 (3)將試管放入盛有__50～65_℃溫水____的大燒杯中加熱約2 min。 (4)觀察試管中出現(xiàn)的顏色變化。 (二)脂肪的檢測(cè) 1．原理：脂肪可被蘇丹Ⅲ染液染成__橘黃色____，或被蘇丹Ⅳ染液染成__紅色____。 2．材料：成熟的__花生種子____是最好的選擇，實(shí)驗(yàn)前浸泡3～4 h。 3．試劑：蘇丹Ⅲ染液或蘇丹Ⅳ染液、__體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精____溶液。 4．步驟 取材：取花生種子(浸泡后去掉種皮)，用刀片在花生子葉的橫斷面上平行切下若干薄片 　　↓ 制片 　　↓ 觀察：在__低倍鏡____下找到__花生子葉的最薄處____，移到視野中央，然后用__高倍鏡____觀察 (三)蛋白質(zhì)的檢測(cè) 1．原理：蛋白質(zhì)能與__雙縮脲試劑____發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)。 2．試劑 3．步驟 (1)向試管內(nèi)注入2 mL待測(cè)組織樣液。 (2)向試管內(nèi)注入__雙縮脲試劑A液____1 mL，搖勻。 (3)向試管內(nèi)注入__雙縮脲試劑B液____4滴，搖勻。 (4)觀察試管中出現(xiàn)的顏色變化。 (四)淀粉的檢測(cè) 1．原理：淀粉遇__碘液____會(huì)變成__藍(lán)____色。 2．材料：馬鈴薯勻漿。 3．步驟 (1)向試管內(nèi)注入2 mL待測(cè)組織樣液。 (2)向試管內(nèi)滴加2滴__碘液____，觀察顏色變化。 ？思考 1．想一想剛收獲的大豆種子與曬干的大豆種子中含量最多的化合物相同嗎？ 提示：不相同。剛收獲的大豆種子中含量最多的化合物是水，曬干的大豆種子中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)。 2．檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)時(shí)，對(duì)于材料的選擇有何統(tǒng)一要求？ 提示：選擇顏色較淺的且相應(yīng)物質(zhì)含量較高的生物組織，避免材料自身顏色對(duì)實(shí)驗(yàn)顏色變化的遮蓋。 3．還原糖的鑒定中，若選用西瓜瓤作為原料是否合適？為什么？ 提示：不合適，西瓜瓤為紅色，會(huì)對(duì)結(jié)果造成顏色干擾。 H　　判斷題 1．生物界和非生物界在組成元素的種類和含量上都相同。(　　) 2．C、H、O、N、P、Fe、Mn等是組成細(xì)胞的大量元素。(　　) 3．在人體活細(xì)胞中氧原子的數(shù)目最多。(　　) 4．細(xì)胞中的一種元素的作用能被其他元素替代。 (　　) 5．細(xì)胞中的微量元素因含量極少而不如大量元素重要。(　　) 6．組成細(xì)胞的元素有C、H、O、N等20多種，其中C是最基本的元素。(　√　) 7．組成細(xì)胞的元素同樣存在于自然環(huán)境中，說(shuō)明生物與非生物具有統(tǒng)一性。(　√　) 8．活細(xì)胞中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)。(　　) 9．構(gòu)成細(xì)胞的任何一種化合物都能在無(wú)機(jī)自然界中找到。(　　) 10．檢測(cè)還原糖的材料可選用番茄果肉。(　　) 11．檢測(cè)脂肪時(shí)可使用花生種子勻漿。(　√　) 12．還原糖與斐林試劑在水浴加熱條件下生成紅色沉淀，斐林試劑使用時(shí)先加甲液再加乙液。(　　) 知識(shí)點(diǎn)1　組成細(xì)胞的元素和化合物 Z　 1．組成細(xì)胞的元素的種類和含量 (1)大量元素和微量元素的劃分依據(jù)是元素的含量，而不是生理作用。 (2)無(wú)論干重還是鮮重，細(xì)胞中C、H、O和N這四種元素含量最多。 2．構(gòu)成細(xì)胞的最基本元素——C 圖1和圖2分別是人體細(xì)胞鮮重和干重的主要元素含量。無(wú)論是鮮重還是干重，組成細(xì)胞的元素中C、O、H、N這四種元素的含量最多。生物大分子都以碳鏈為基本骨架，這表明C是構(gòu)成細(xì)胞的最基本元素。 知識(shí)貼士 (1)大量元素和微量元素只是說(shuō)明在細(xì)胞中的含量不同，而在生理作用上無(wú)大小之分。 (2)細(xì)胞中的元素含量比例中“鮮重≠干重”：O在細(xì)胞鮮重中含量最多，C在細(xì)胞干重中含量最多。 (3)大量元素和微量元素都是生物體所必需的，但生物體內(nèi)含有的元素不一定都是必需元素，如Pb。 3．元素和化合物的含量分析 (1)若用圖3表示人體中含量最多的四種元素的含量： ①在鮮重狀態(tài)下a、b、c、d分別代表的是C、O、H、N。 ②在干重狀態(tài)下a、b、c、d分別代表的是O、C、N、H。 通過(guò)上述元素在人體中的含量說(shuō)明C、H、O、N四種元素為組成生物體的基本元素。 (2)若用該圖表示生物體中化合物的含量，則a、b、c、d分別表示：蛋白質(zhì)、水、脂質(zhì)、糖類。 知識(shí)貼士 ①幾個(gè)“最多” 占細(xì)胞鮮重最多 占細(xì)胞干重最多 元素 O C 化合物 水 一般認(rèn)為是蛋白質(zhì) ②在組成細(xì)胞的各種化合物中，雖然水是含量最多的物質(zhì)，是生命活動(dòng)的最重要的介質(zhì)，地球表面出現(xiàn)了液態(tài)水時(shí)，才具備了生命發(fā)生的條件。現(xiàn)代生物科學(xué)認(rèn)為承擔(dān)生命的“蛋白體”主要是核酸和蛋白質(zhì)的整合體系，因此說(shuō)細(xì)胞的主要成分是蛋白質(zhì)和核酸。 D　 典例1　(2018湖北武漢重點(diǎn)中學(xué)期末)如圖所示，圖甲是細(xì)胞中3種化合物含量的扇形圖。圖乙是有活性的細(xì)胞中不同元素含量的柱形圖。下列說(shuō)法不正確的是(　C　) A．若圖甲表示正常細(xì)胞，則Ⅰ、Ⅱ化合物共有的元素中含量最多的是圖乙中的a B．若圖甲表示細(xì)胞完全脫水后化合物含量的扇形圖，則I化合物中含量最多的元素為圖乙中的b C．圖乙的正常細(xì)胞中數(shù)量最多的元素是c，這與細(xì)胞中含量最多的有機(jī)物有關(guān) D．若圖甲表示正常細(xì)胞，則Ⅱ化合物具有多樣性，其必含的元素為C、H、O、N [解析]　根據(jù)圖甲中各化合物的比例，可判斷正常細(xì)胞中Ⅰ、Ⅱ化合物分別為水和蛋白質(zhì)，它們共有的元素為H、O，而O在活細(xì)胞中含量最多；由圖乙中各元素含量可知，a為O元素，b為C元素，c為H元素，A項(xiàng)正確。細(xì)胞完全脫水后含量最多的化合物為蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是以碳鏈為骨架構(gòu)建的大分子物質(zhì)，其中C含量最多，對(duì)應(yīng)于圖乙中的b，B項(xiàng)正確。活細(xì)胞中H元素?cái)?shù)量最多，但由于其相對(duì)原子質(zhì)量最小，所以其含量?jī)H排第三，這與活細(xì)胞中含量最多的化合物H2O有關(guān)，H2O是無(wú)機(jī)物，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 〔變式訓(xùn)練1〕　(2018撫州高一檢測(cè))恐龍是一種已經(jīng)滅絕的動(dòng)物。請(qǐng)你推測(cè)一下，在組成恐龍的各種元素中，含量最多的四種元素是(　D　) A．C、O、Ca、K　 B．C、H、O、P　 C．O、C、N、P　　 D．C、O、H、N [解析]　C、H、O、N、P、S這六種元素稱為主要元素，其在細(xì)胞鮮重中含量從大到小的順序是O>C>H>N>P>S。 知識(shí)點(diǎn)2　檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì) Z　 1．鑒定有機(jī)物所選取的材料 鑒定物質(zhì) 相應(yīng)材料 還原糖 還原糖含量高、白色或近于白色的植物組織，如蘋果、梨的勻漿 淀粉 馬鈴薯的勻漿 脂肪 花生種子 蛋白質(zhì) 大豆組織研磨液或蛋清稀釋液 注意事項(xiàng)： (1)選材 ①富含被檢測(cè)的有機(jī)物，易出現(xiàn)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 ②材料本身應(yīng)為白色或近于白色，不干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (2)三類有機(jī)物的檢測(cè)在操作步驟上的差異 ①唯一需要加熱的——還原糖的檢測(cè)，且必須水浴加熱，不能用酒精燈直接加熱，若不加熱，則無(wú)磚紅色沉淀出現(xiàn)。 ②唯一需要顯微鏡的——脂肪的檢測(cè)。 ③混合后加入的——斐林試劑；分別加入的——雙縮脲試劑。 (3)實(shí)驗(yàn)操作 ①還原糖檢測(cè)時(shí)，使用水浴加熱，試管底部不要觸及燒杯底部，以防受熱不均勻。 ②檢測(cè)生物組織中的脂肪時(shí)，染色時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則脂肪會(huì)溶解在酒精中，使橘黃色消失。 ③蛋白質(zhì)檢測(cè)時(shí)，雙縮脲試劑的加入順序：先加A液，再加B液，而且B液不能過(guò)量。目的是先制造堿性環(huán)境。若先加B液或B液過(guò)量，會(huì)生成Cu(OH)2，干擾顏色反應(yīng)。 2．斐林試劑與雙縮脲試劑的比較 斐林試劑 雙縮脲試劑 甲液 乙液 A液 B液 成分 質(zhì)量濃度為 0.1 g/mL NaOH溶液 質(zhì)量濃度為 0.05 g/mL CuSO4溶液 質(zhì)量濃度為 0.1 g/mL NaOH溶液 質(zhì)量濃度為 0.01 g/mL CuSO4溶液 鑒定物質(zhì) 還原糖 蛋白質(zhì) 添加順序 甲、乙兩液等量混勻后立即使用 先加入A液1 mL，搖勻，再加入B液4滴，搖勻 反應(yīng)條件 50℃～65℃溫水浴加熱 不需加熱，搖勻即可 反應(yīng)現(xiàn)象 淺藍(lán)色→棕色→磚紅色沉淀 淺藍(lán)色→紫色 知識(shí)貼士 有機(jī)化合物鑒定中有關(guān)試劑的幾個(gè)誤區(qū) ①易寫錯(cuò)別字，如“斐林試劑”中的“斐”不可錯(cuò)寫為“翡”，雙縮脲試劑中的“脲”不可錯(cuò)寫為“尿”。 ②斐林試劑只能檢測(cè)具有還原性的糖類，而一些非還原性的糖類，如蔗糖、淀粉等，無(wú)法用斐林試劑進(jìn)行檢測(cè)。 ③一切蛋白質(zhì)或二肽以上的多肽都能與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)，但與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)不一定都是蛋白質(zhì)或多肽，如尿素等。 D　 典例2　現(xiàn)提供可配制斐林試劑的溶液：甲液(質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液)、乙液(質(zhì)量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液)以及蒸餾水。如果充分利用上述試劑及必需的實(shí)驗(yàn)用具，可靈活地鑒別出下列哪些物質(zhì)(　C　) ①葡萄糖?、谡崽恰、畚傅鞍酌?化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì))　④DNA A．只有①　 B．①和② C．①和③　 D．②③和④ [解析]　本題提供了蒸餾水，因此質(zhì)量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液可用蒸餾水稀釋至0.01 g/mL，作為雙縮脲試劑的組成成分。葡萄糖為還原糖，可用斐林試劑檢測(cè)；胃蛋白酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，可用雙縮脲試劑檢測(cè)。 〔變式訓(xùn)練2〕　(2018哈爾濱高一檢測(cè))關(guān)于生物組織中還原糖的檢測(cè)，下列敘述正確的是(　A　) A．常見(jiàn)的還原糖包括葡萄糖、果糖、麥芽糖 B．對(duì)還原糖的檢測(cè)用雙縮脲試劑 C．在組織樣液中加入斐林試劑后試管內(nèi)液體呈現(xiàn)無(wú)色，加熱后變成磚紅色 D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)將剩余的斐林試劑裝入棕色瓶，以便長(zhǎng)期保存?zhèn)溆? [解析]　常見(jiàn)的還原糖有葡萄糖、果糖和麥芽糖，A正確；對(duì)還原糖的檢測(cè)用斐林試劑，B錯(cuò)誤；在組織樣液中加入斐林試劑后試管內(nèi)液體呈現(xiàn)藍(lán)色，加熱后變成磚紅色，C錯(cuò)誤；斐林試劑應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用，不能混合后保存，D錯(cuò)誤。 一、斐林試劑和雙縮脲試劑的比較 比較項(xiàng)目 斐林試劑 雙縮脲試劑 不同點(diǎn) 使用 方法 甲液和乙液混合均勻后即可使用，且現(xiàn)用現(xiàn)配 使用時(shí)先加A液再加B液 顯色反 應(yīng)條件 需水浴加熱 不需加熱即可反應(yīng) 反應(yīng) 原理 還原糖中的醛基或酮基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被還原為Cu2O 具有兩個(gè)以上肽鍵的化合物在堿性條件下與Cu2＋反應(yīng)生成絡(luò)合物 顏色 變化 出現(xiàn)磚紅色沉淀 樣液變紫色 濃度 乙液CuSO4溶液的質(zhì)量濃度為0.05 g/mL B液CuSO4溶液的質(zhì)量濃度為0.01 g/mL 相同點(diǎn) 都含有NaOH、CuSO4兩種成分，且所用NaOH溶液的質(zhì)量濃度都是0.1 g/mL 典例3　下列關(guān)于“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)操作步驟的敘述，正確的是(　B　) A．用于檢測(cè)還原糖的斐林試劑的甲液和乙液，可直接用于蛋白質(zhì)的檢測(cè) B．檢測(cè)脂肪時(shí)，需要用顯微鏡才能看到被染成橘黃色的脂肪顆粒 C．檢測(cè)還原糖時(shí)，要加入斐林試劑甲液搖勻后，再加入乙液 D．用于檢測(cè)蛋白質(zhì)的雙縮脲試劑的A液與B液要混合均勻后，再加入含樣液的試管中，且必須現(xiàn)用現(xiàn)配 [解析]　斐林試劑與雙縮脲試劑的成分相同，所用NaOH溶液的濃度相同，但兩者所用CuSO4溶液的濃度不同。檢測(cè)還原糖時(shí)，斐林試劑的甲液、乙液要混合均勻后一次加入，而檢測(cè)蛋白質(zhì)時(shí)要先加入雙縮脲試劑A液，再加入B液。還原糖、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)是肉眼可見(jiàn)的，而脂肪的檢測(cè)中，脂肪顆粒小且分散在細(xì)胞中，所以需要借助顯微鏡進(jìn)行觀察。 方法點(diǎn)撥：利用“一同三不同”區(qū)分斐林試劑與雙縮脲試劑的方法 “一同”是指都含有NaOH和CuSO4兩種成分，且 NaOH溶液的質(zhì)量濃度都為0.1 g/mL。 “三不同”分別指：(1)使用原理不同。斐林試劑的實(shí)質(zhì)是新配制的Cu(OH)2溶液，雙縮脲試劑的實(shí)質(zhì)是堿性環(huán)境中的Cu2＋。 (2)使用方法不同。鑒定還原糖時(shí)將甲、乙兩液等量混勻后立即使用；鑒定蛋白質(zhì)時(shí)先加A液1 mL搖勻，然后加B液4滴，振蕩搖勻。 (3)CuSO4溶液的濃度不同。斐林試劑中CuSO4溶液的質(zhì)量濃度為0.05 g/mL，雙縮脲試劑中CuSO4溶液的質(zhì)量濃度為0.01 g/mL。 二、走出元素與化合物的3個(gè)誤區(qū) 1．易混淆元素與化合物的干重與鮮重 (1)在組成細(xì)胞的元素中，占鮮重百分比：O>C>H>N；占干重百分比：C>O>N>H。 (2)在組成細(xì)胞的化合物中，占鮮重百分比：水>蛋白質(zhì)>脂質(zhì)>糖類；占干重百分比中，蛋白質(zhì)最多。 2．誤以為生物體內(nèi)大量元素重要，微量元素不重要 大量元素、微量元素是根據(jù)元素的含量劃分的。無(wú)論是大量元素還是微量元素，都是生物體必需的元素，對(duì)于維持生物體的生命活動(dòng)都起著非常重要的作用。 3．誤以為細(xì)胞內(nèi)含量最多的元素是C 活細(xì)胞內(nèi)含量最多的元素是O，而不是C；組成細(xì)胞干重最多的元素是C。 典例4　下列化學(xué)元素中屬于組成生物體的微量元素的是(　C　) A．Mg B．P C．B　 D．N [解析]　微量元素是B、Zn、Cu、Fe、Mo、Mn，故C正確。其他都是大量元素。 典例5　下列有關(guān)組成生物體的化學(xué)元素的敘述，正確的是(　C　) A．微量元素在生物體內(nèi)含量很少，所以人體不存在微量元素缺乏癥 B．每種元素在不同的生物體內(nèi)的含量都是相同的 C．組成生物體的化學(xué)元素根據(jù)其含量不同分為大量元素和微量元素兩大類 D．組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素，在細(xì)胞鮮重中含量總是最多的 [解析]　微量元素在生物體內(nèi)含量很少，卻是維持正常生命活動(dòng)不可缺少的，若缺乏則會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的微量元素缺乏癥，如缺鋅、缺碘都會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的病癥，A項(xiàng)錯(cuò)誤。每種元素在不同的生物體內(nèi)的含量往往都是不同的，B項(xiàng)錯(cuò)誤。生物體中的化學(xué)元素根據(jù)其含量不同可分為大量元素和微量元素，C項(xiàng)正確。組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素，但在細(xì)胞鮮重中含量最多的元素是O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 1．大量元素、微量元素都是生物必需的元素，對(duì)于維持生物體的生命活動(dòng)都起著非常重要的作用。 2．占細(xì)胞鮮重百分比最多的元素是O，占細(xì)胞干重百分比最多的元素是C。 3．占細(xì)胞鮮重百分比最多的化合物是水，占細(xì)胞干重百分比最多的化合物是蛋白質(zhì)。 4．生物界與非生物界的統(tǒng)一性——元素種類大體相同；生物界與非生物界的差異性——元素含量有差異。 5．還原糖的檢測(cè)——斐林試劑(需要水浴加熱)；顏色變化是磚紅色。 6．脂肪的檢測(cè)——蘇丹Ⅲ染液或蘇丹Ⅳ染液；顏色變化是橘黃色或紅色。 7．蛋白質(zhì)的檢測(cè)——雙縮脲試劑；顏色變化是紫色。