2021版(新教材)人教生物必修1学案讲义第2章-组成细胞的分子-第1节-细胞中的元素和化合物

第2章组成细胞的分子第1节细胞中的元素和化合物课标解读课标要求学习目标学法指导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.掌握检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法1.列举组成细胞的化学元素的种类,并依据含量对元素进行分类。(生命观念)2.通过活细胞中各类化合物含量的比较分析,掌握细胞中主要化合物的种类和含量。(生命观念)3.尝试设计实验,检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。(科学探究)4.通过实验检测,认识到生物体的各种生命活动都有其物质基础,初步形成生命的物质性观点。(科学探究)1.通过对资料的分析与思考讨论,简述组成细胞的元素与化合物的种类,理解生物界与非生物界元素的统一性和差异性。2.通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,掌握检测的原理和方法,探讨细胞中化合物的种类学习任务一组成细胞的元素和化合物1.生物界与非生物界的统一性和差异性(1)组成细胞的化学元素,在①无机自然界中都能找到,说明了生物界和非生物界具有②统一性。(2)无机自然界中的元素和细胞中的各种元素的③相对含量不同,说明了生物界和非生物界具有④差异性。2.细胞中元素的分类(1)写出图中标号所代表的元素和元素种类:⑤O,⑥N,⑦P,⑧Fe,⑨Zn,⑩基本,大量,微量。(2)和元素类别划分的依据是各元素在细胞中的含量不同。(3)各元素占细胞干重和鲜重的百分比不同,其原因主要是水(填化合物名称)占细胞鲜重和干重的百分比不同。名师点拨大量元素的记忆口诀:洋(O)人(P)探(C)亲(H),丹(N)留(S)盖(Ca)美(Mg)家(K)。微量元素的记忆口诀:铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。3.组成细胞的化合物(1)无机化合物⑮(2)有机化合物⑱1.人体细胞内的元素都来自哪里?玉米细胞与人体细胞干重状态下含量最多的元素种类是否相同?为什么会出现这种现象?答案组成细胞的元素都来自无机自然界。不相同,干重状态下玉米细胞内含量最多的元素是O,而人体细胞内含量最多的元素是C。出现这种现象的原因是组成玉米细胞的化合物中糖类较多,其主要由C、H、O元素组成,其中O的相对原子质量比C大,而人体中含量最多的化合物是蛋白质,C含量比O多。2.人体内含量很少的元素都是微量元素吗?微量元素的作用不如大量元素的作用重要吗?答案微量元素是人体内含量很少的元素,但又是生命活动不可缺少的元素,人体内含量很少的元素有些不是生命活动必需的,如Pb。大量元素和微量元素是根据各元素含量进行的分类,它们都是生命活动不可缺少的,都是非常重要的。3.某同学根据组成细胞的主要化合物及其相对含量构建了如图所示模型,分析并回答问题:(1)如果图中表示的是人体细胞内的四种有机化合物的相对含量,①②分别指的是什么?答案脂质、蛋白质。(2)在同一生物体的不同细胞内这几种化合物的种类和相对含量都是相同的吗?答案在同一生物体的不同细胞内这几种化合物的种类大体相同,但含量不一定相同。4.牛以草为食物,牛细胞与草细胞内所含化合物的种类相同吗?答案牛细胞和草细胞内所含化合物的种类大体相同。5.同一种化合物在牛细胞和草细胞内的含量相同吗?答案不一定相同,同一种化合物在不同细胞内的含量可能差别很大。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各元素在细胞中的含量,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(1)统一性元素种类生物界与非生物界之间生物界不同生物之间(2)差异性元素含量生物界与非生物界之间生物界不同生物之间(3)统一性和差异性的原因①统一性:生命起源于非生物界,组成生物体的化学元素是从无机自然界获取的。②差异性:生物体有选择地从无机自然界获取组成自身的物质。3.组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。4.判断元素与化合物的四个“明确”例1图1是人体细胞中化合物相对含量的扇形图,图2是人体活细胞中元素含量的柱形图,下列叙述不正确的是()A.若图1表示细胞鲜重,则A、B化合物依次是水、蛋白质B.若图2表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比),则a、b、c依次是O、C、HC.无机自然界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的化合物含量,则A化合物是蛋白质答案C细胞鲜重中含量最多的化合物是水,其次是蛋白质,A正确;细胞鲜重中含量最多的元素是O,其次是C、H,B正确;生物界与非生物界的统一性体现在元素的种类上,而不是含量上,C错误;人体细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质,D正确。【素养解读】能通过构建模型理解细胞内元素种类与含量的差异,知道这些元素及其化合物的有机组合构成了细胞,要树立生命的物质观。素养落实1国科温泉有远古“圣水”之誉,富含各种对人体有益的微量元素及矿物质,水温高达56℃,水质淡黄清澈,享有“一盆玉汤”的美誉,对治疗皮肤病、色斑、关节炎及神经衰弱等有特殊的疗效。下列元素中在生物体内含量较少,但对维持生物体正常生命活动必不可少的是()A.Fe、Mn、Zn、MgB.Zn、Cu、Mn、CaC.Zn、Cu、B、Mn D.Mg、Mn、Cu、Mo答案C在生物体内含量较少,但维持生物体正常生命活动必不可少的元素是微量元素,A和D中Mg是大量元素,B中Ca是大量元素。学习任务二检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1.实验原理某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。如:(1)还原糖的检测:还原糖+①斐林试剂②砖红色沉淀。(2)脂肪的检测:脂肪+③苏丹Ⅲ染液橘黄色。(3)蛋白质的检测:蛋白质+④双缩脲试剂紫色。易错提醒注意“斐”和“脲”字的书写“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”,双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。2.实验步骤(1)还原糖的检测:(2)脂肪的检测:(3)蛋白质的检测:1.糖类都具有还原性吗?都能与斐林试剂发生颜色反应吗?请举例说明。答案糖类不都具有还原性,如蔗糖、淀粉、纤维素和糖原都是非还原糖。只有还原糖才能与斐林试剂在水浴加热的条件下发生反应,产生砖红色沉淀。2.实验材料是实验成败的关键,选择实验材料时要注意什么?答案①材料本身应无色或近白色,以免对实验结果的观察产生干扰;②选择富含还原糖、脂肪或蛋白质的材料,使实验现象明显。3.检测还原糖时,溶液颜色变化的原因是什么?答案开始时的蓝色是Cu(OH)2的颜色,后来的棕色是蓝色和砖红色的混合色,最后Cu2+全部生成Cu2O,溶液呈现砖红色。4.检测生物组织中的脂肪时,染色时间不宜过长的原因是什么?答案染色时间过长,脂肪会溶解到染色剂中。5.在蛋白质的检测实验中,如果用蛋清稀释液作为实验材料,一定要稀释到一定程度,原因是什么?答案不稀释或稀释程度不够会使蛋清黏附于试管壁上,反应不彻底且不易清洗试管。6.检测蛋白质时,为什么先加A液再加B液?B液为什么不能过量?答案蛋白质在碱性条件下能与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Cu2+会使溶液呈蓝色,影响对实验现象的观察。7.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?答案斐林试剂的甲液、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变为双缩脲试剂的B液,因此利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也可鉴定蛋白质。归纳总结1.斐林试剂和双缩脲试剂的“一同三不同”2.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”①唯一需要加热——还原糖检测,且必须水浴加热,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唯一使用酒精——脂肪的检测,实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。例2下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的叙述,正确的是()A.用于检测还原糖的斐林试剂可以直接用来检测蛋白质B.用斐林试剂检测还原糖时,应将甲液和乙液等量混匀后再加入C.用双缩脲试剂检测蛋白质时,需水浴加热后才能看到紫色D.若要检测花生种子中是否含有脂肪,一定需要用显微镜观察答案B斐林试剂的甲液与双缩脲试剂的A液完全相同,都是0.1g/mL的NaOH溶液,斐林试剂的乙液是0.05g/mL的CuSO4溶液,双缩脲试剂的B液为0.01g/mL的CuSO4溶液,因此用于检测还原糖的斐林试剂不能直接用来检测蛋白质,A错误;用斐林试剂检测还原糖时,应将甲液和乙液等量混匀后再加入,B正确;用双缩脲试剂检测蛋白质时,不需水浴加热就能看到紫色,C错误;若要检测花生种子中是否含有脂肪,除了使用显微镜观察切片外,还可以向待测的用花生种子制成的组织样液中滴加3滴苏丹Ⅲ染液,观察样液被染色的情况,D错误。【素养解读】通过对实验“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的原理、步骤与结果的分析,理解鉴定类实验中材料和试剂的选择、实验步骤及其注意事项,渗透了对实验探究、科学思维等核心素养的考查。素养落实2下列关于糖类、蛋白质和脂肪鉴定实验的叙述,正确的是()A.常用番茄、苹果等组织样液作为鉴定植物组织内还原糖的实验材料B.脂肪鉴定中观察花生子叶切片,细胞间不可能出现橘黄色小颗粒C.脂肪鉴定中体积分数为50%的酒精是为了溶解组织中的油脂D.蛋白质鉴定中加入的0.1g/mL的NaOH溶液可为反应提供碱性环境答案D番茄的红色会影响还原糖鉴定实验中对实验现象的观察,A错误。切片时,被破坏的子叶细胞会释放少量脂肪,因此染色后细胞间可能会出现橘黄色小颗粒,B错误。脂肪鉴定实验中体积分数为50%的酒精的主要作用是洗去浮色,C错误。蛋白质鉴定实验中,双缩脲试剂中NaOH溶液的作用是为反应提供碱性环境,蛋白质在碱性条件下能与铜离子发生反应,生成紫色络合物,D正确。1.下列叙述中,正确的打“√”,错误的打“✕”。(1)生物界和非生物界在元素组成的种类上大体相同。(✕)(2)人体中含量最多的化学元素是氧。(√)(3)沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水。(√)(4)蔗糖与斐林试剂在水浴加热条件下发生紫色反应。(✕)(5)斐林试剂和双缩脲试剂中NaOH溶液的浓度相等。(√)2.下列属于大量元素的一组是()A.Ca、C、O、Mn B.H、O、K、BC.P、N、C、Mo D.N、S、O、Mg2.答案DMn属于微量元素,A错误;B属于微量元素,B错误;Mo属于微量元素,C错误;N、S、O、Mg均属于大量元素,D正确。3.下列生物材料中最适合做“用斐林试剂鉴定还原糖”实验的是()A.橙汁 B.梨汁 C.西瓜汁 D.豆浆3.答案B橙汁和西瓜汁分别为橙色和红色,会对实验现象的观察产生干扰,所以不适合作为鉴定还原糖实验的实验材料,A、C错误;梨汁中富含还原糖且色浅,为白色或近乎白色,所以可作为鉴定还原糖实验的实验材料,B正确;豆浆中富含蛋白质,不适合作为鉴定还原糖实验的实验材料,D错误。4.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)鉴定成熟苹果果肉中是否存在还原糖所用的试剂是,该试剂经水浴加热后与细胞内还原糖发生作用,形成沉淀,因此,可用该试剂检验糖尿病病人尿液中的含量。

(2)鉴定花生子叶中脂肪的实验中,能将脂肪染成橘黄色的染液是,用其染色时,要用酒精冲洗浮色,这是因为。

(3)鉴定黄豆组织中存在蛋白质时,先向组织样液中加入双缩脲试剂A液摇匀,再向样液中加入双缩脲试剂B液摇匀。其中双缩脲试剂B液的量只加4滴,而不能过量,这是因为。

(4)本实验注意事项:①斐林试剂极不稳定,其甲液和乙液需,使用时再混合均匀用于实验。

②双缩脲试剂使用时,应先加试剂1mL,造成碱性环境,再加试剂4滴。

③蛋白质鉴定实验的样液浓度不能,以免实验时黏住试管壁,不易清洗。

4.答案(1)斐林试剂砖红色葡萄糖(2)苏丹Ⅲ染液苏丹Ⅲ染液能溶解在酒精中(3)双缩脲试剂B液过量,过多的Cu2+会使溶液呈蓝色,而掩盖生成的紫色(4)①分别配制②0.1g/mL的NaOH0.01g/mL的CuSO4③太大

课时达标训练一、单项选择题1.(2019辽宁葫芦岛一中月考)在下列组成人体活细胞的基本元素中,含量关系的顺序正确的是()A.C>H>O>N B.C>O>H>NC.O>C>N>H D.O>C>H>N1.答案D人体活细胞中含量最多的元素是O,其次是C、H、N,故选D。2.比较玉米细胞和人体细胞内的各种化学元素()A.种类和含量都相差很大B.种类相差很大,其中相同元素的含量都大体相同C.种类和含量都相差不大D.种类大体相同,其中相同元素的含量大都相差很大2.答案D组成生物体的元素种类大体相同,但相同元素在不同生物体内含量不同,所以玉米细胞和人体细胞内的各种化学元素的种类大体相同,而含量大都相差较大,A、B、C错误,D正确。3.微量元素指占生物体总质量0.01%以下,且为生物体所必需的一些元素,如碘是人体必需的微量元素之一,其生物学作用主要是通过在甲状腺内合成的甲状腺激素来体现的,甲状腺是人体最大的内分泌腺,缺碘会造成甲状腺肿、心悸、动脉硬化等,下列属于微量元素的是()A.镁 B.氧 C.磷 D.铁3.答案D氧、磷、镁属于大量元素,铁属于微量元素,D正确。4.(2020山东泰安一中期中)下列有关人体细胞组成元素和化合物的叙述,正确的是()A.人体不同细胞的元素种类和含量都大致相同B.构成细胞的微量元素的含量少,生理作用也小C.活细胞中,有机化合物的含量由多到少依次为蛋白质、脂质、糖类和核酸D.C是最基本的元素,也是细胞鲜重中含量最多的元素4.答案C人体不同细胞的元素种类大致相同,但相同元素含量一般不同,A错误;构成细胞的微量元素虽然含量少,但也是必需元素,生理作用很重要,B错误;活细胞中,有机化合物的含量由多到少依次为蛋白质、脂质、糖类和核酸,C正确;C是组成人体细胞最基本的元素,但细胞鲜重中含量最多的元素是O,D错误。5.(2020山东济南一中期中)植物缺少B可导致植物出现“花而不实”的现象。下列关于构成细胞的化学元素的叙述,正确的是()A.不同的细胞,占鲜重百分比含量最多的元素种类不同B.同种元素在不同的细胞内存在的形式一定相同C.B属于构成生物体的微量元素D.只要是存在于生物体内的元素一定是必需元素5.答案C不同的细胞占鲜重百分比含量最多的元素都是氧,A错误;同种元素在不同的细胞内存在的形式不一定相同,B错误;B属于构成生物体的微量元素,C正确;存在于生物体内的元素不一定是生物体必需的元素,如一些重金属离子可以进入生物体内,但不是生物体必需的,D错误。6.下列能与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀的是()①葡萄糖②淀粉③蔗糖④麦芽糖⑤果糖⑥纤维素A.①④⑤ B.②③⑥ C.①⑤⑥ D.①②④6.答案A①葡萄糖、④麦芽糖、⑤果糖是还原糖,能和斐林试剂发生作用产生砖红色沉淀;而②淀粉、③蔗糖、⑥纤维素不是还原糖,不能与斐林试剂发生作用,故选A。7.在用双缩脲试剂检测蛋白质的实验中,正确的操作是()A.向2mL蛋白稀释液中先加0.1g/mL的NaOH溶液1mL,振荡均匀后,再加4滴0.01g/mL的CuSO4溶液B.向2mL蛋白稀释液中先加3~4滴0.01g/mL的CuSO4溶液,振荡后再加0.01g/mL的NaOH溶液1mLC.向2mL蛋白稀释液中同时加1mL0.01g/mL的NaOH溶液和0.01g/mL的CuSO4溶液混合液D.在NaOH和CuSO4混合液中加入2mL蛋白稀释液7.答案A双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液,在实验中,应先向蛋白稀释液中加入0.1g/mL的NaOH溶液1mL,摇匀,营造一个碱性环境,然后加0.01g/mL的CuSO4溶液4滴,摇匀,A正确,B、C、D错误。8.(2020北京八中期中)在检测生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的实验中,对实验材料的选择,叙述错误的是()A.甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等,都含有较多的糖,可以用于还原糖的鉴定B.花生种子含脂肪多且子叶肥厚,是用于脂肪鉴定的理想材料C.大豆种子蛋白质含量高,是进行蛋白质鉴定的理想植物组织材料D.鸡蛋清含蛋白质多,是进行蛋白质鉴定的理想材料8.答案A甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等富含蔗糖,而蔗糖不属于还原糖,不能用于可溶性还原糖的鉴定,A错误;花生种子富含脂肪且子叶肥厚,是用于脂肪鉴定的理想材料,B正确;大豆种子蛋白质含量高,是进行蛋白质鉴定的理想植物组织材料,C正确;鸡蛋清中富含蛋白质,是进行蛋白质鉴定的理想材料,D正确。9.下列有关生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质三种有机物鉴定实验的操作,错误的是()A.可溶性还原糖的鉴定,可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀B.脂肪的鉴定实验中需要使用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色C.用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热D.使用斐林试剂时应现配现用9.答案A可溶性还原糖的鉴定,应用水浴加热产生砖红色的沉淀,而不能用酒精灯直接加热,A错误;脂肪的鉴定实验中需要使用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色,B正确;用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热,C正确;使用斐林试剂时应现配现用,D正确。二、非选择题10.某同学分别按下表进行三组实验:组别材料实验试剂及条件观察内容A浸泡过的花生种子清水、苏丹Ⅲ染液、酒精细胞中着色的小颗粒B苹果匀浆斐林试剂、50~65℃水浴加热组织样液变化C豆浆?组织样液颜色变化将上述各组实验材料按表中实验条件进行相关处理后,将A组制成临时装片,放在显微镜下观察,分析回答:(1)进行A组实验时,酒精的作用是,其中,实验所观察的被苏丹Ⅲ染液着色的小颗粒是(物质),小颗粒的颜色是。

(2)B组实验中,组织样液出现沉淀,实验使用斐林试剂时应注意NaOH溶液与CuSO4溶液要使用,现配现用。若将苹果匀浆换成蔗糖溶液并按正确操作做上述B组实验,结果是溶液呈现色。

(3)在C组实验中,豆浆中富含蛋白质,检验蛋白质的试剂是,是否需要水浴加热?(填“是”或“否”),反应后溶液呈现色。

10.答案(1)洗去浮色脂肪橘黄色(2)砖红色等量混合均匀蓝(3)双缩脲试剂否紫一、单项选择题1.下图所示是组成人体细胞的主要元素及其比例。下列相关叙述中,错误的是()A.图中所示为细胞鲜重中各元素的比例B.细胞失去大部分水分后,C比例最大C.因为O含量最多,所以O是构成有机物的最基本元素D.图中含有的元素在非生物界也可以找到1.答案CO含量最高,故图中数据是各元素占细胞鲜重的百分比,A正确;细胞失去大部分水分后,C比例最大,B正确;C是构成有机物的最基本元素,C错误;图中含有的元素在非生物界也可以找到,这体现了生物界和非生物界的统一性,D正确。2.一种植物和一种动物体内的某些化学元素含量(占细胞干重的质量分数:%)如下表,下列有关叙述正确的是()元素CHONPCaS植物43.556.2444.41.460.200.230.17动物55.987.4614.69.333.114.670.78A.碳元素的含量说明有机物是干物质的主要成分B.这两种生物体内所含的化学元素的种类差异很大C.N是组成植物和动物最基本的元素D.表格中的H和O主要存在于水中2.答案A碳元素的含量说明有机物是干物质的主要成分,A正确;这两种生物体内所含的化学元素的种类基本相同,B错误;C是组成植物和动物最基本的元素,C错误;题表数据为某些元素含量占细胞干重的质量分数,干重状态下水分在细胞中的含量少于糖类和蛋白质,此时H和O主要存在于糖类和蛋白质中,D错误。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元素,其配方如下:离子K+Mg2+Ca2+NOH2POSOFe2+培养液浓度(mmol/L)10.251210.251其中植物根细胞吸收最少的离子是()A.Fe2+ B.SO4C.Mg2+ D.H2PO3.答案AFe属于微量元素,因此Fe2+是植物根细胞吸收最少的离子,A正确;S、O是大量元素,B错误;Mg是大量元素,C错误;H、P、O是大量元素,D错误。二、不定项选择题4.下列有关图示的分析,正确的是()A.如果该图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4.答案ACD由题图可知,m含量最高,如果该图表示的是组成活细胞的化合物,则m表示水,其组成元素是H、O,A正确,B错误;如果该图表示的是活细胞中的元素含量,则m是氧元素,C正确;因为Mo是微量元素,所以在细胞中含量很少,D正确。5.用下列两组装置进行还原糖和蛋白质的鉴定实验,下列叙述正确的是()A.在1、2号试管中分别加入2mL蒸馏水、3、4号试管中分别加入2mL发芽的小麦种子匀浆样液B.甲组适用于蛋白质的鉴定,乙组适用于还原糖的鉴定C.鉴定两种物质的试剂可以交换使用D.若4号试管内组织样液是牛奶,冷却后滴加双缩脲试剂会出现紫色5.答案BD甲组室温条件适用于蛋白质鉴定,乙组50~65℃温水浴加热,适用于还原糖的鉴定,故1、2号试管中应分别加入蛋白质