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1、第1 1节 细胞中的元素和化合物 一、组成细胞的元素和化合物 (一)组成细胞的元素 自主学习教材P16“问题探讨”及“思考讨论”,解决下列问题。 1.完成填空。 2.比较组成地壳和组成细胞的部分元素的种类和含量,你能发现 什么问题? 答案:组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到,没有一种 是细胞特有的,这体现了生物界与非生物界的统一性;每一种元素 在地壳和细胞中的含量不同,这体现了生物界与非生物界的差异性。 3.比较玉米细胞和人体细胞的组成元素,含量较多的元素有哪些? 它们的化学元素种类和含量是否相同? 答案:C、H、O、N四种元素含量较多;生物体中元素种类大体相 同,含量差异很大。 (二)
2、生物界与非生物界的统一性和差异性 1.统一性:从元素种类看,组成细胞的化学元素在无机自然界都能 找到,没有一种元素为细胞所特有。 2.差异性:从元素含量看,各化学元素在生物体内和无机自然界中 的相对含量大不相同。 (三)组成细胞的化合物 预习反馈 1.判断正误。 (1)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元 素。( ) (2)组成细胞的元素中C、O、H、N四种元素的含量最多。( ) (3)在人体活细胞中氢原子的数目最多。( ) (4)活细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质。( ) 2.人体内微量元素的含量很小,但是对人体的健康起着重要作用。 下列全部是微量元素的是( )
3、 A.I、K、O、SB.Fe、Zn、Cu、B、Mo C.N、H、O、P、CD.Fe、Ca、Cu、Mg、C 答案:B 3.大海中的水母、海带,沙漠中的仙人掌,陆地上的蜥蜴、小草等 生物,都是由细胞组成的。这些生物的细胞中含量最多的化合物和 含量最多的有机化合物分别是( ) A.水、蛋白质B.糖类、水 C.糖类、蛋白质D.水、脂质 答案:A 二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 (一)还原糖的检测 1.原理:糖类中的还原糖(如葡萄糖、果糖、麦芽糖),与斐林试剂 作用,生成砖红色沉淀。 2.试剂 3.步骤 (1)向试管内注入2 mL待测组织样液。 (2)向试管内注入1 mL斐林试剂(甲液和乙液等量
4、混合均匀后再 注入)。 (3)将试管放入盛有5065 温水的大烧杯中加热约2 min。 (4)观察试管中出现的颜色变化。 (二)脂肪的检测 1.原理:脂肪可被苏丹染液染成橘黄色。 2.材料:成熟的花生种子是最好的选择,实验前浸泡 34 h。 3.试剂:苏丹染液、体积分数为50%的酒精溶液。 4.步骤 取材:取花生种子(浸泡后去掉种皮) 切片 观察:在低倍镜下找到花生子叶的最薄处,移到视野中央,将物像调 节清晰,然后换高倍镜观察 (三)蛋白质的检测 1.原理:蛋白质能与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应。 2.试剂 3.步骤 (1)向试管内注入2 mL待测组织样液。 (2)向试管内注入双缩脲试剂A
5、液1 mL,摇匀。 (3)向试管内注入双缩脲试剂B液4滴,摇匀。 (4)观察组织样液颜色的变化。 预习反馈 1.判断正误。 (1)用双缩脲试剂检测蛋白尿,需水浴加热方可呈现出紫色。 ( ) (2)鉴定待测样液中的蛋白质时,先加NaOH溶液,振荡后加入 CuSO4溶液。( ) (3)以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料,经苏丹染色,可观察到橘 黄色颗粒状的蛋白质。( ) (4)食物中脂肪用苏丹染液染色后,呈橘黄色。( ) 2.连线。 3.下面是一组探究生物体主要有机物存在与否的检测实验,表中 对应下列各项内容,正确的是( ) A.葡萄糖、苏丹染液、紫色、沸水浴 B.蔗糖、苏丹染液、紫色、常温 C.还原糖
6、、苏丹染液、蓝紫色、沸水浴 D.果糖、苏丹染液、紫色、常温 答案:D 4.取3支试管甲、乙、丙,分别加入等量的淀粉液、葡萄糖液和 蒸馏水,45 水浴保温5 min,立即在3支试管中加入等量斐林试剂 并水浴加热2 min,摇匀后观察试管中的颜色。结果是( ) A.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈无色 B.甲呈无色,乙呈砖红色,丙呈蓝色 C.甲、乙皆呈蓝色,丙呈砖红色 D.甲呈蓝色,乙呈砖红色,丙呈蓝色 答案:D 探究点一探究点二 组成细胞的元素和化合物组成细胞的元素和化合物 问题情景问题情景 结合表1、2所列数据资料分析解决有关问题: 表1:玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量 (占细胞干重的质量分数/
7、%) 表2:组成细胞的主要化合物及相对含量 探究点一探究点二 1.从元素含量看,表1所列举的元素属于哪一类?大量元素和微量 元素划分的依据是什么?微量元素是否可有可无?请举例说明。 答案:表1所列举的元素属于大量元素。大量元素和微量元素划 分的依据是含量的多少。微量元素不可缺少,否则机体就会出现异 常,如Fe是人体血红蛋白的重要组成元素,缺Fe会患缺铁性贫血。 2.从表1可以看出,玉米和人体细胞内的元素含量具有差异性,为 什么? 答案:组成细胞的元素是细胞有选择地从无机自然界吸收获得的。 探究点一探究点二 3.结合表2判断,人体内处于生活状态的肌肉细胞中含量最多的 化合物和有机物分别是什么?
8、答案:含量最多的化合物是水,含量最多的有机物是蛋白质。 4.由表1数据可知,C、H、O、N四种元素的含量很高,你能否结 合表2数据推测可能的原因? 答案:C、H、O、N四种元素的含量很高,与组成细胞的化合物有 关。水分含量最高,水由H、O元素构成,有机物中都含有C元素,并 且蛋白质、核酸都含有N元素。 探究点一探究点二 归纳提升归纳提升 集合法图解元素分类 (1)无论大量元素还是微量元素,对于维持生物体的生命活动都起 着非常重要的作用,如P是组成ATP、生物膜结构等的重要成分,Ca、 P是组成骨骼、牙齿的成分,Mg是叶绿素的成分,Fe是血红蛋白的 成分。 探究点一探究点二 (2)不同生物体内所
9、含的化学元素的种类基本相同,但在不同生物 体内,同种元素的含量差别较大,同一生物体内不同元素的含量也 不相同。 (3)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素,生物体内所 含的元素不一定都是必需元素。 探究点一探究点二 典例剖析典例剖析 下列关于组成细胞的元素和化合物的叙述,正确的是 ( ) A.在任何活细胞中含量最多的化学元素都是碳 B.在活细胞中各种化合物含量从多到少的顺序是蛋白质、脂质、 无机盐、糖类、核酸 C.在活细胞中的各种化合物与食物中的各种化合物成分相同 D.在不同的细胞中各种化合物的种类基本相同,含量有所差别 解析:活细胞中水分含量最高,因此含量最多的化学元素是氧;活 细胞中
10、含量最多的化合物是水,其次是蛋白质,然后是脂质、无机 盐、糖类和核酸;在活细胞中的各种化合物与食物中的各种化合物 成分不完全相同,体内各种化合物是利用食物中的各种营养成分重 新合成的;在不同的细胞中各种化合物的种类基本相同,都是水、 蛋白质、脂质、糖类、核酸等,但它们的含量不同。 答案:D 探究点一探究点二 活学活练活学活练 1.下列元素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、Ca C.Zn、Cu、B、MnD.Mg、Mn、Cu、Mo 解析:分析题干信息可知生物体内含量较少,但对维持生物体正 常生命活动必不可少的元素,即
11、指生物体内的微量元素,Mg、Ca是 大量元素,Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo是微量元素。 答案:C 探究点一探究点二 2.小明同学的不良反应引起了父母的担忧:感冒频繁,口腔溃疡反 复发作,伤口不易愈合,食欲不振,免疫力低下。比起同龄儿童,他的 身体偏矮、偏瘦。去医院检查后,发现小明血液中锌的含量过低。 下列对上述材料的解释,不正确的是( ) A.锌是人体必需的化学元素 B.锌在人体的生长发育过程中的作用不可替代 C.锌是人体必需的微量元素 D.锌的作用极大,只要有锌,人就能正常生长 答案:D 探究点一探究点二 3.生活在沙漠地带的沙棘叶肉细胞中,占干重和鲜重最多的化合 物分别是( ) A.蛋
12、白质、核酸B.蛋白质、脂质 C.蛋白质、水D.核酸、水 解析:在细胞中,占细胞鲜重最多的化合物是水,占细胞干重最多 的化合物是蛋白质。 答案:C 探究点一探究点二 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 问题情景问题情景 要成功检测生物组织中的相应有机物,应如何选择实验材料?如 何进行操作? 1.根据实验原理对提供的材料进行选择和分类。 苹果 花生种子 豆浆 梨 鸡蛋清 甘蔗汁 玉米种子 西瓜汁 (1)适用于还原糖检测的有。 (2)适用于脂肪检测的有。 (3)适用于蛋白质检测的有。 探究点一探究点二 2.斐林试剂与双缩脲试剂在成分及使用上的区别是什么? 答案:(1
13、)浓度不同:二者成分中CuSO4溶液的质量浓度不同,前者 是0.05 g/mL,后者是0.01 g/mL。 (2)使用方法不同:斐林试剂是甲液和乙液等量混匀后使用,双缩 脲试剂是先加A液,摇匀后再加B液。 (3)使用条件不同:斐林试剂需水浴加热,双缩脲试剂不需加热。 (4)现象不同:前者产生砖红色沉淀,后者生成紫色反应。 探究点一探究点二 3.该实验中应注意的问题有哪些? 答案:(1)斐林试剂不稳定,易产生Cu(OH)2沉淀,所以应将甲液与 乙液分别配制,现配现用。 (2)使用双缩脲试剂时,先加入A液,摇匀后(形成碱性环境),再加入 B液。 (3)还原糖、蛋白质的检测实验中,在加相应试剂之前,
14、要留出一 部分组织样液,以便与检测后样液的颜色对比,增强实验的说服力。 (4)在蛋白质的检测实验中,如果用鸡蛋清作为实验材料,一定要 稀释到一定程度,否则,鸡蛋清与双缩脲试剂发生反应后会粘在试 管的内壁上,使反应不彻底,试管也不易清洗干净。 (5)在检测脂肪的实验中,若用花生种子作为实验材料,必须提前 浸泡34 h,浸泡时间过短,不容易切片;浸泡时间过长,组织太软,切 下的薄片不易成形。另外,染色时间不宜过长。如果是新鲜种子, 则不必浸泡,浸泡后反而效果不好。 探究点一探究点二 归纳提升归纳提升 1.实验材料的选择 (1)所选材料应富含被检测的有机物,易出现明显的实验现象。 (2)材料本身应为
15、白色或近于白色,不干扰实验结果。 2.三类有机物的检测在操作步骤上的差异 (1)唯一需要加热的还原糖的检测,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)唯一需要显微镜的脂肪的检测。 (3)混合后加入的斐林试剂;分别加入的双缩脲试剂。 探究点一探究点二 3.斐林试剂与双缩脲试剂的“两同三不同” 探究点一探究点二 误区警示误区警示(1)不要忽略斐林试剂本身的颜色:斐林试剂实际上是新 配制的Cu(OH)2,呈浅蓝色,不是无色,故非还原糖(蔗糖)+斐林试剂 水浴加热后的现象不是无色,而是蓝色。 (2)不要混淆双缩脲试剂和斐林试剂的使用方法:检测还原糖的斐 林试剂甲液、
16、乙液必须混合后加入,且现配现用;检测蛋白质的双 缩脲试剂必须先加A液,后加B液,且B液不能过量。 (3)不要写错“斐”和“脲”字:“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”, 双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。 (4)脂肪的鉴定不一定必须使用显微镜:若要观察被染色的脂肪颗 粒,则使用显微镜,但若要观察溶液颜色变化,则不必使用显微镜。 探究点一探究点二 典例剖析典例剖析 对生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质进行鉴定的实验中,正确的 方法与结果是( ) 探究点一探究点二 解析:还原糖(如葡萄糖、果糖)与斐林试剂作用,必须将斐林试剂 的甲液(质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液)和乙液(质量浓度为0.
17、05 g/mL的CuSO4溶液)等量混合均匀后加入样液再水浴加热,可以生 成砖红色沉淀,故D项正确。脂肪可以被苏丹染液染成橘黄色。 蛋白质与双缩脲试剂发生作用,可以产生紫色反应,鉴定时先在样 液中加入A液提供碱性环境,再加入B液提供Cu2+。 答案:D 探究点一探究点二 活学活练活学活练 1.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.常用番茄、苹果等组织样液作为检测植物组织内还原糖的实 验材料 B.脂肪的检测中观察花生子叶切片细胞间不可能出现橘黄色脂 肪颗粒 C.脂肪的检测中体积分数为50%的酒精溶液的作用是为了溶解 组织中的脂肪 D.蛋白质的检测中加入的
18、质量分数为0.1 g/mL的NaOH溶液可为 反应提供碱性环境 探究点一探究点二 解析:番茄的红色会影响实验结果的观察,故检测还原糖时不能 选择番茄作为实验材料,A项错误;切片时,被破坏的子叶细胞会释 放出少量脂肪,细胞间会出现橘黄色脂肪颗粒,B项错误;检测脂肪 的实验中,体积分数为50%的酒精溶液的主要作用是洗去浮色,C项 错误;蛋白质检测实验中,先加入双缩脲试剂A液(质量分数为0.1 g/mL的NaOH溶液),提供一个碱性环境,再加入双缩脲试剂B液(质 量分数为0.01 g/mL的CuSO4溶液),能生成紫色物质,D项正确。 答案:D 探究点一探究点二 2.下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验操作 步骤的叙述,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2 min才能看到紫色 答案:C