新教材2024版高中生物第2章组成细胞的分子第1节细胞中的元素和化合物课件新人教版必修1

第2章组成细胞的分子①概述细胞中常见的元素和组成细胞的化合物。②学会检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。③说出水在细胞中的存在形式和重要作用。④说出无机盐的作用。⑤简述糖类的种类、分布和作用。⑥举例说出脂质的种类和作用。⑦概述蛋白质的结构和功能。⑧简述核酸的结构和功能。⑨说明生物大分子以碳链为骨架。9个重点：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水和无机盐在细胞中的作用；④糖类的种类和作用；⑤脂质的种类和作用；⑥氨基酸的结构特点以及氨基酸形成蛋白质的过程；⑦蛋白质的结构和功能；⑧核酸的结构和功能；⑨生物大分子以碳链为骨架。8个难点：①构成细胞的最基本元素是碳；②检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质；③结合水的概念；④无机盐的作用；⑤多糖的种类；⑥氨基酸形成蛋白质的过程；⑦蛋白质结构多样性的原因；⑧生物大分子以碳链为骨架。6个考点：①构成细胞的元素和化合物；②细胞中的水和无机盐；③构成细胞的糖类和脂质；④核酸的结构和功能；⑤蛋白质的结构和功能；⑥与蛋白质相关的计算。第1节细胞中的元素和化合物课标要点学法指导1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子2．检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质1.生命观念：生物体是由元素和化合物组成的2．科学思维：从元素的种类、含量等方面总结生物界与非生物界的统一性和差异性3．科学探究：通过对检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的学习形成科学探究的学科素养知识导图课前·

新知导学1．生物界与非生物界的统一性和差异性(1)统一性：组成生物体的各种元素在____________中都能找到。(2)差异性：细胞与非生物相比，各种元素的相对________不同。组成细胞的元素无机自然界含量含量C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoOC【巧学妙记】细胞中的微量元素“铁猛碰新木桶”即Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu。微量元素不如大量元素重要吗？__________________________________。微思考提示：微量元素和大量元素同样重要。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用判断下列正误。(1)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。

(

)(2)C是细胞中最基本的元素。

(

)(3)组成人体细胞的主要元素是C、H、O、N、P、S。 (

)(4)细胞中常见元素有C、H、O、N等20多种。 (

)(5)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。

(

)(6)在同一生物的不同体细胞内，各种化学元素的含量相同。

(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)√

(4)√

(5)×

(6)×1．化合物含量组成细胞的化合物蛋白质有机水2．化合物的“最多”(1)细胞内含量最多的化合物：________。(2)细胞内含量最多的无机化合物：________。(3)占细胞鲜重最多的化合物：________。(4)细胞内含量最多的有机化合物：__________。(5)占细胞干重最多的化合物：__________。水水水蛋白质蛋白质下列有关图示的分析，错误的是 (

)A．如果该图所示为组成活细胞的化合物，则m中含有的元素为H、OB．如果该图表示的是组成活细胞的化合物，则m是蛋白质C．如果该图表示的是组成活细胞的元素含量，则m是氧元素D．如果该图表示的是活细胞中的元素，则其中Mo的含量很少【答案】B【解析】细胞鲜重含量最多的是水而不是蛋白质。检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质斐林砖红苏丹Ⅲ橘黄双缩脲紫2．实验步骤(1)还原糖的检测：一层斐林试剂砖红色沉淀(2)脂肪的检测：制作子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况(以花生为例)。浮色已着色橘黄色(3)蛋白质的检测：AB紫什么是还原糖？还原糖有哪些？__________________________________________。微思考提示：还原糖是指具有还原性的糖类。在糖类中，分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性。还原糖主要有葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等菠菜叶中虽然含有大量的还原糖，却不宜作为鉴定还原糖的实验材料，主要原因是

(

)A．叶片不易磨碎，还原糖不易释放B．叶片中的叶绿素颜色较深，会掩盖发生的颜色反应C．在研磨时，糖类易被破坏D．叶片中含有淀粉，影响还原糖与斐林试剂发生反应【答案】B【解析】植物细胞容易磨碎，菠菜叶片含有大量还原糖，A错误；叶片中叶绿素较多且颜色深，对需要观察的颜色反应起着掩盖作用，B正确；可溶性还原糖在研磨过程中不易被破坏，C错误；有些植物，如菠菜并不会将光合作用的初始产物转变为淀粉，叶片内含有大量的可溶性还原糖，D错误。课堂·

重难探究[知识归纳]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)主要元素占人体鲜重比例的顺序依次是O、C、H、N、P、S。组成细胞的元素和化合物2．从化学元素角度分析生物界和非生物界的统一性和差异性项目统一性差异性体现①生物界和非生物界都是由化学元素组成的；②组成生物体的化学元素在无机自然界都能找到组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界中的相对含量相差很大原因①生命起源于非生物界；②组成生物体的化学元素是从无机自然界获取的生物体选择性地从无机自然界获取组成自身的物质[对点精练]1．(2022·山东济南期末)比较组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量，如下图所示。下列说法正确的是 (

)玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)元素CHONKCaPMgS玉米细胞43.576.2444.431.460.920.230.200.180.17人体细胞55.997.4614.629.331.094.673.110.160.78注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%A.组成玉米细胞中的O的含量明显高于人体细胞，这是因为玉米细胞的水含量比人体的高B．玉米细胞中的元素组成与人体细胞的完全一样，吃玉米可以补充人体细胞所必需的各种元素C．玉米和人体中的Ca都是以离子的形式存在，但是Ca在细胞中的含量、功能有所不同D．玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素都是C、H、O、N，因为组成生物体的主要有机成分是糖类、脂质和蛋白质【答案】D【解析】玉米细胞中的O元素含量明显高于人体细胞，推测玉米细胞中糖类(淀粉)要多一些，而人体细胞中脂质(脂肪)要多一些，A错误；由于表格只展示了一部分元素，故不能得出“玉米细胞中的元素组成与人体细胞的完全一样”的结论，且玉米所含营养物质单一，不能满足人体的需求，B错误；Ca参与骨骼的形成，这说明Ca在细胞中可以以化合物的形式存在，C错误；细胞中的基本组成元素是C、H、O、N，含量较多的四种元素基本一致，这与主要有机成分都是糖类、脂质和蛋白质等物质有关，D正确。2．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 (

)A．若图1表示细胞鲜重，则甲、乙化合物依次是蛋白质、H2OB．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、OC．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，则甲化合物是蛋白质【答案】D【解析】组成细胞的化合物中含量最多的是H2O，其次是蛋白质，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。因此若图1表示鲜重，则甲是H2O；若图1表示干重(脱水后)，则甲是蛋白质。组成人体的主要元素的含量依次是O、C、H、N、P、S。生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类上，而不是元素的含量上。【方法技巧】

细胞中元素和化合物含量的判断[知识归纳]1．选择实验材料的要求(1)含量较高。如检测还原糖时宜选用苹果，苹果含大量还原糖，不能选择甘蔗、甜菜等，因为这两种实验材料中含蔗糖较高，蔗糖不具有还原性。(2)颜色为白色或浅色。白色或浅色的材料可以避免材料本身的颜色遮盖反应产生的颜色，如检测还原糖时一般不选择西瓜，检测蛋白质时一般不选择血红蛋白等。检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质2．三类有机物检测在操作步骤上的差异(1)唯一需要加热——还原糖检测。且必须水浴(50～65℃)加热，不能用酒精灯直接加热，若不加热，则无砖红色沉淀出现。(2)唯一需要显微镜——脂肪检测。(3)混合后加入——斐林试剂；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。3．斐林试剂与双缩脲试剂的比较项目斐林试剂双缩脲试剂甲液乙液A液B液成分0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO4溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO4溶液鉴定物质还原糖蛋白质添加顺序甲、乙两液等量混合后立即使用先加入A液1mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀反应条件50～65℃温水加热不需加热，摇匀即可反应现象浅蓝色→棕色→砖红色沉淀浅蓝色→紫色1．蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？B液为什么不能过量？2．为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质？1．提示：蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。2．提示：斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可。[对点精练]1．(2023·四川宜宾期末)生物学研究兴趣小组对作物种子发育过程中有机物积累及转化进行动态监测。下列关于检测方法及出现结果的叙述，不正确的是

(

)A．小麦种子加水浸泡→用小刀纵切→在切面滴加碘液→依据被染成蓝色检测淀粉B．甜玉米籽粒加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂→观察砖红色沉淀检测还原糖C．花生种子切片→苏丹Ⅲ染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒D．鸡蛋清加水加搅拌→加NaOH溶液→再加CuSO4溶液→依据紫色反应检测蛋白质【答案】B【解析】小麦种子含有较多的淀粉，故可用小麦种子加水浸泡→用小刀纵切→在切面滴加碘液→依据被染成蓝色检测淀粉，A正确；甜玉米籽粒中含有较多的还原性糖，加水研磨后离心取上清液→加斐林试剂，通过水浴加热后方可观察砖红色沉淀的有无，进而可检测还原糖的存在，B错误；花生种子中含有较多的脂肪，取花生种子切片，用苏丹Ⅲ染液染色，可借助显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒，C正确；鸡蛋清含有较多的蛋白质，可将鸡蛋清加水搅拌→加双缩脲试剂A液，即NaOH溶液，再加双缩脲试剂B液，即CuSO4溶液→依据紫色反应检测蛋白质的存在，D正确。2．(2023·新疆乌鲁木齐校考)下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质”实验的描述错误的是 (

)A．检测蛋白质时，先向样液中加入双缩脲试剂的A液摇匀后，再加入B液摇匀观察B．在梨匀浆中直接加入斐林试剂即能观察到溶液由蓝色逐渐变为砖红色C．检测花生种子中的脂肪时，子叶切片经苏丹Ⅲ染色后，需用体积分数为50%的酒精洗去浮色D．不宜用西瓜汁进行还原糖的鉴定，主要是因为果肉颜色会干扰实验现象的观察【答案】B【解析】双缩脲试剂的用法是先加入1毫升A液，摇匀后再加入4滴B液，A正确；梨匀浆中含有较多的还原糖，与蓝色的斐林试剂通过水浴加热后会产生砖红色沉淀，B错误；苏丹Ⅲ染液能够溶于酒精，可以用体积分数为50%的酒精洗去浮色，C正确；斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变为砖红色(沉淀)，西瓜汁本身呈红色，会对实验现象产生干扰，D正确。课堂·

延伸提分(1)大量元素和微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用，含量少的不一定不重要。(2)大量元素和微量元素都是必需元素，而生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素，如Pb这样的元素含量再多也不是大量元素。(3)易忽略斐林试剂本身的颜色。非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。易错易混：细胞中的元素和化合物(4)易写错“斐”和“脲”字。“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。(5)误认为脂肪的鉴定必需使用显微镜。若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只要观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜。(6)斐林试剂的用法概括为：甲、乙等量，先混后用，水浴砖红。双缩脲试剂的用法概括为：先A后B，A多B少，常温变紫。(7)斐林试剂只能检测具有还原性的糖类，而一些非还原性的糖类，如蔗糖、淀粉等，无法用斐林试剂进行检测。例1青苹果汁遇碘液显蓝色，熟苹果汁能与斐林试剂在水浴加热后发生显色反应。这说明

(

)A．青苹果汁中含有淀粉，不含糖类B．熟苹果汁中含有糖类，不含淀粉C．苹果转熟时，淀粉水解为还原糖D．苹果转熟时，淀粉水解为葡萄糖【答案】C【解析】由题干可知，青苹果含有较多的淀粉，而熟苹果含有较多的还原糖，但并不排除含有淀粉的可能。苹果转熟时，根据颜色变化，可推断淀粉水解为还原糖，该还原糖可能是麦芽糖，也可能是葡萄糖。错因分析：一是没有掌握每种试剂只能鉴定一种或一类物质的有和无，不能判断其他物质的有无；二是不知道淀粉和纤维素，名称里不带糖字但属于糖类。例2现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶(成分是蛋白质，能水解淀粉成麦芽糖)溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答：(1)用一种试剂可将上述4种溶液区分为两组，这种试剂是_________，其中发生显色反应的一组是________和________溶液，不发生显色反应的一组是________和________溶液。(2)用________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是____________。解题技巧：实验设计题的答题方法【答案】(1)双缩脲试剂稀蛋清淀粉酶葡萄糖淀粉(2)斐林(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色的溶液是淀粉酶溶液审题流程：第一步了解实验设计的内容。设计一个较完整的实验方案一般包括：1．了解题目要求，明确实验目的和原理。本题要区分无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液；需要用斐林试剂鉴定还原糖，用双缩脲试剂鉴定蛋白质，需要用淀粉酶水解淀粉后做鉴定。2．熟悉实验器材和试剂，确定实验思路和实验步骤。本实验可分为两个环节，一是用双缩脲试剂区分出蛋白质成分和非蛋白质成分，稀蛋清和淀粉酶溶液成分为蛋白质，葡萄糖和淀粉溶液成分为非蛋白质。二是用斐林试剂和淀粉溶液区分葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液。3．预测实验结果，得出实验结论。双缩脲试剂使用后，两种溶液发生紫色反应，即稀蛋清和淀粉酶溶液；两种溶液不发生紫色反应，即葡萄糖和淀粉溶液。斐林试剂使用后葡萄糖溶液出现砖红色沉淀。被淀粉酶水解后的淀粉溶液也会出现砖红色沉淀。第二步明确实验设计的类型。实验设计一般有两种类型：验证性和探究性实验。验证性实验具有明确的结果，通过实验加以验证，结论往往只有一个；而探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，结论往往有多个。第三步实验设计原则。高中生物学实验设计最需要注意的有以下2个原则：1．对照原则：在实验设计中，通常设置对照组，实验设计中可采用的对照方法很多，除了有条件对照、剂量对照、位置对照外，还可以相互对照、自身对照等。2．单一变量原则：控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。该变量应为实验所研究的对象。这个变量可从实验题目中获得启示，给予确定。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。小练·素养达成1．下列关于组成生物体化学元素的叙述，正确的是 (

)A．在组成生物体与组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量均为最高B．人、动物和植物所含的化学元素种类差异很大C．组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到D．不同的生物体内各种化学元素的含量基本相似【答案】C【解析】组成生物体的化学元素中，氧元素的含量最多；人、动物与植物所含的化学元素种类基本相同；不同的生物体内各种化学元素的含量差异很大。2．(2022·云南曲靖模拟)茶叶生产在中国已有3000多年的历史，其中信阳毛尖以“细、圆、光、直、多白毫、香高、味浓、汤色绿”的独特风格，盛名传播国内外。下列关于茶叶的说法，错误的是 (

)A．采摘的新鲜茶叶的细胞中含量最高的化合物是H2OB．茶叶和人体所含元素种类大致相同，但含量有差异C．制好的成品茶的化学元素含量依次是C>O>ND．新鲜茶叶的细胞内含量最多的有机物中通常含有微量元素Fe或S【答案】D【解析】采摘的新鲜茶叶的细胞中含量最高的化合物是H2O，A正确；茶叶和人体是不同的生物体，不同生物体所含元素种类大致相同，但含量有差异，B正确；制好的成品茶几乎不含水，即细胞干重中化学元素含量依次是C＞O＞N＞H，C正确；S是大量元素，D错误。3．(2023·吉林名校期末)生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。请据图分析下列叙述不正确的是 (

)A．若Ⅴ和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表糖类和核酸B．医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和ⅤC．细胞干重和鲜重中含量最多的分别是Ⅴ和ⅢD．上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅲ【答案】B【解析】Ⅱ为有机物，有机物包括蛋白质、脂质、核酸和糖类，有机物中蛋白质含量最多，即Ⅴ是蛋白质，若Ⅵ脂质，则Ⅶ代表糖类或者核酸，A正确；医用生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ无机盐、Ⅶ糖类或核酸，B错误；细胞干重和鲜重中含量最多的分别是Ⅴ蛋白质和Ⅲ水，C正确；上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅲ水，D正确。4．(2023·辽宁朝阳期末)选择适当的化学试剂和实验材料有助于实验的成功。下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验”的叙述，正确的是

(

)A．梨匀浆中注入苏丹Ⅲ染液并进行水浴加热，可观察到出现红色颗粒B．向鸡蛋清稀释液中加入双缩脲试剂并振荡摇匀，可观察到变成紫色C．小麦种子匀浆中滴加碘液并振荡后变成蓝色，说明小麦种子中只含有淀粉D．向某液体材料中加入斐林试剂后未出现砖红色沉淀，说明该材料中没有还原糖【答案】B【解析】梨匀浆中加入斐林试剂并进行水浴加热，可观察到出现砖红色沉淀，A错误；鸡蛋清稀释液中含有蛋白质，加入双缩脲试剂并振荡摇匀后，可以观察到变成紫色，B正确；小麦种子匀浆中滴加碘液并振荡后变成蓝色，说明小麦种子中含有淀粉，但不能说明只含有淀粉，C错误；向某液体材料中加入斐林试剂未出现砖红色沉淀，可能是没有水浴加热所致，不能说明该材料