1、第2章組成細胞的分子第1節細胞中的元素和化合物一、組成細胞的元素1.生物界與非生物界的統一性和差異性(1)(2)差異性:細胞與非生物相比,各種_的相對含量大不相同。化學元素無機自然界元素2.元素的種類和含量(1)種類:(2)含量:占人體細胞鮮重最多的元素是_。占人體細胞干重最多的元素是_。C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoCO二、組成細胞的化合物1.種類2.含量(1)細胞中含量最多的化合物:_。(2)細胞中含量最多的有機物:_。無機鹽糖類蛋白質水蛋白質三、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質1.原理生物組織中某些有機化合物能與某些化學試劑產生特定的_反應。2.

2、鑒定方法(連線)顏色【思考辨析】 1.判斷正誤(1)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是組成細胞的微量元素。( )【分析】Ca、Mg是大量元素。(2)組成細胞的元素都以化合物形式存在。( )【分析】組成細胞的元素大多以化合物形式存在。(3)占細胞鮮重最多的化合物是水,占細胞干重最多的化合物是蛋白質。( )(4)還原糖與斐林試劑在水浴加熱條件下發生紫色反應。( )【分析】還原糖與斐林試劑在加熱條件下產生磚紅色沉淀。2.問題思考(1)微量元素在人體中含量極少,是否可有可無?請舉例說明。提示：不是,微量元素雖含量少,但作用非常重要。例如,人缺Fe會患缺鐵性貧血。(2)甘蔗的含糖量較高,能

3、否用斐林試劑檢測?提示：不能,因為甘蔗中的主要成分是蔗糖,蔗糖是非還原糖。一、組成細胞的元素和化合物1.組成細胞的元素的種類和含量(1)大量元素和微量元素劃分的依據是含量的多少,而不是生理作用。(2)生物體內含有的元素不一定是生物體所必需的元素,如Pb。(3)主要元素占人體細胞鮮重比例是OCHNPS,而占人體細胞干重比例是CONHPS。2.生物界與非生物界的統一性和差異性3.組成細胞元素的主要作用(1)維持生命活動:如K+可保持心肌正常興奮性,硼(B)可促進花粉的萌發和花粉管的伸長。(2)組成化合物:如糖類、脂質和蛋白質中都含有C、H、O等元素。【學而后思】(1)組成生物體的元素追根溯源來自無

4、機環境,為什么細胞內各種元素的比例與無機環境大不相同?提示：生物體是按照生命活動的需要,有選擇地從無機自然界中獲取元素的。(2)為什么占人體細胞鮮重最多的元素是O,而占干重最多的是C?提示：在鮮重情況下,組成細胞最多的化合物是H2O,而干重情況下所含的成分主要是有機物。【典例訓練1】下圖1是人體細胞中化合物含量的扇形圖,圖2是有活性的人體細胞中元素含量的柱形圖,下列說法不正確的是()A.若圖1表示細胞鮮重,則A、B化合物依次是H2O、蛋白質B.若圖2表示組成人體細胞的元素含量(占細胞鮮重的百分比),則a、b、c依次是O、C、HC.地殼與活細胞中含量最多的元素都是a,因此說明生物界與非生物界具有

5、統一性D.若圖1表示細胞完全脫水后的化合物含量,則A化合物是蛋白質【解題關鍵】解答本題的關鍵是明確組成細胞的化學元素的含量及生物界與非生物界的統一性和差異性。【解析】選C。占細胞鮮重最多的化合物是H2O,其次是蛋白質,選項A正確;占細胞鮮重最多的元素是O,其次是C、H等,選項B正確;生物界與非生物界的統一性體現在元素的種類上,而不是含量上,選項C錯誤;占細胞干重最多的化合物是蛋白質,選項D正確。【互動探究】若圖2表示組成人體細胞的主要元素占細胞干重的百分比,則a、b、c依次是哪些元素?提示：C、O、N。【方法規律】大量元素與微量元素的記憶技巧(1)大量元素的記憶口訣:洋(O)人(P)探(C)親

6、(H),丹(N)留(S)人(P)蓋(Ca)鎂(Mg)家(K)。(2)微量元素記憶口訣:鐵(Fe)錳(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。【變式訓練】C、H、N這三種化學元素在組成人體的化學成分中,質量分數共占73%(占細胞干重)左右,而這三種元素在巖石圈中,其質量分數還不到1%。這個事實說明()A.生物界與非生物界具有統一性B.生物界與非生物界具有差異性C.元素在自然界中都可以找到D.生物界具有特殊性【解析】選B。組成生物體的元素都是生物有選擇地從無機自然界獲取的,因此,組成細胞的化學元素在無機自然界中都能找到,這說明生物界和非生物界具有統一性。但組成生物體和非生物體的化學元素的種類

7、和含量又有所不同,這說明生物界和非生物界又具有差異性,本題強調的是元素含量的不同。二、生物組織中糖類、脂肪和蛋白質的檢測1.實驗材料的選取(1)選取原則:材料本身應無色或白色,以避免對實驗結果產生干擾。富含還原糖、脂肪或蛋白質等相關物質,以使實驗現象明顯。(2)材料處理:研磨過濾組織樣液2.實驗原理(1) 還原糖 +斐林試劑 磚紅色沉淀 (葡萄糖、果糖、麥芽糖) (2)淀粉+碘液 藍色 蘇丹染液 橘黃色 蘇丹染液 紅色(4)蛋白質+雙縮脲試劑 紫色加熱 (3)脂肪+3.實驗流程(1)還原糖的檢測和觀察： (制漿一層紗布過濾取液) 組織樣液中含有還原糖選材還原糖含量較高、白色或近于白色的植物組織

8、制備組織樣液顯色反應結論(2)淀粉的檢測和觀察: 馬鈴薯勻漿 馬鈴薯勻漿樣液中含有淀粉取材檢測結論(3)脂肪的檢測和觀察:方法一:花生種子勻漿+3滴蘇丹染液橘黃色方法二: 花生種子(浸泡過的),將子葉削成薄片取最理想的花生子葉薄片染色：在薄片上滴23滴蘇丹染液，染色3 min去浮色：用體積分數為50%的酒精溶液制成臨時裝片取材制片 在低倍顯微鏡下找到已著色的圓形小顆粒,然后換高倍 顯微鏡觀察 花生種子中含有脂肪觀察結論(4)蛋白質的檢測和觀察： 大豆組織研磨液或蛋清稀釋液 組織樣液中含有蛋白質選材與制備顯色反應結論斐林試劑斐林試劑雙縮脲試劑雙縮脲試劑甲液甲液乙液乙液A A液液B B液液成分成分

9、質量濃度為質量濃度為0.1 g/mL0.1 g/mLNaOHNaOH溶液溶液質量濃度為質量濃度為0.05 g/mL0.05 g/mLCuSOCuSO4 4溶液溶液質量濃度為質量濃度為0.1 g/mL0.1 g/mLNaOHNaOH溶液溶液質量濃度為質量濃度為0.01 g/mL0.01 g/mLCuSOCuSO4 4溶液溶液鑒定鑒定物質物質還原糖還原糖蛋白質蛋白質添加添加順序順序甲、乙兩液等量混勻后立即甲、乙兩液等量混勻后立即使用使用先加入先加入A A液液1 mL,1 mL,搖勻搖勻, ,再加再加入入B B液液4 4滴滴, ,搖勻搖勻反應反應條件條件50506565溫水浴加熱溫水浴加熱不需加熱不

10、需加熱, ,搖勻即可搖勻即可反應反應現象現象淺藍色淺藍色棕色棕色磚紅色沉淀磚紅色沉淀淺藍色淺藍色紫色紫色【警示鐘】有機化合物鑒定中有關試劑的幾個誤區(1)易寫錯別字提示：“斐林試劑”中的“斐”不可錯寫為“翡”,雙縮脲試劑中的“脲”不可錯寫為“尿”。(2)斐林試劑只能檢測具有還原性的糖類,而一些非還原性的糖類,如蔗糖、淀粉等,無法用斐林試劑進行檢測。(3)一切蛋白質或二肽以上的多肽都能與雙縮脲試劑發生反應,但與雙縮脲試劑發生反應的物質不一定都是蛋白質或多肽。【學而后思】(1)若要用斐林試劑檢測蛋白質,應如何處理?提示：將斐林試劑的乙液CuSO4溶液稀釋為0.01 g/mL。(2)檢測生物組織中有

11、機物的實驗中,需加熱操作的實驗有哪些?需使用顯微鏡觀察的實驗有哪些?提示：需加熱的實驗有檢測生物組織中的還原糖;需使用顯微鏡觀察的實驗有檢測生物組織中的脂肪。【典例訓練2】(2012廣東高考)分析下表,可推測()注:“+”顯色,“+”顯色更深;“-”不顯色A.甲溶液含有淀粉 B.乙溶液含有還原糖C.混合溶液不含淀粉 D.混合溶液含有淀粉酶溶液溶液雙縮脲試劑雙縮脲試劑碘液碘液斐林試劑斐林試劑甲甲+ +- - -乙乙- -+- -甲、乙混合甲、乙混合+ + + +【解題關鍵】解答本題的思路為:甲+雙縮脲試劑 甲是蛋白質乙+碘液 乙是淀粉 產生還原糖 甲是淀粉酶顯色證明證明顯色顯色+斐林試劑【解析】

12、選D。雙縮脲試劑、碘液、斐林試劑分別檢測蛋白質、淀粉和還原糖。據表可以推測，甲含有蛋白質，乙含有淀粉，甲和乙混合能夠產生還原糖，證明甲中含有淀粉酶，將淀粉分解產生還原糖。【變式訓練】生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質三種有機物的檢測實驗中，以下操作錯誤的是( )A.可溶性還原糖的檢測，可用酒精燈直接加熱產生磚紅色沉淀B.只有脂肪的檢測需要使用顯微鏡C.用雙縮脲試劑檢測蛋白質不需要加熱D.斐林試劑和雙縮脲試劑最好是現配現用【解析】選A。在還原糖的檢測實驗中，應用水浴加熱，而不能直接用酒精燈加熱。脂肪的鑒定需要用顯微鏡觀察脂肪顆粒。 斐林試劑和雙縮脲試劑比較類題目【案例】斐林試劑的甲液是質量濃度為0

13、.1 g/mL的NaOH溶液,乙液是質量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液。雙縮脲試劑的A液是質量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液,B液是質量濃度為0.01 g/mL的CuSO4溶液。某同學在“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”的實驗中,產生了一些疑問,在征得老師同意后,他利用課外時間進行了探究。下列是其探究實驗的部分操作:試管試管第第1 1次加入物次加入物第第2 2次加入物次加入物第第3 3次加入物次加入物1 1號號1 mL 0.1 g/mL1 mL 0.1 g/mL的的NaOHNaOH溶液溶液1 m L 0.05 g/mL1 m L 0.05 g/mL的的CuSOCuSO4 4

14、溶液溶液2 mL2 mL蘋果汁蘋果汁2 2號號1 mL 0.1 g/mL1 mL 0.1 g/mL的的NaOHNaOH溶液溶液2 mL2 mL蘋果汁蘋果汁1 mL 0.05 g/mL1 mL 0.05 g/mL的的CuSOCuSO4 4溶液溶液3 3號號2 mL2 mL蘋果汁蘋果汁1 mL 0.1 g/mL1 mL 0.1 g/mL的的NaOHNaOH溶液溶液1 mL 0.05 g/mL1 mL 0.05 g/mL的的CuSOCuSO4 4溶液溶液4 4號號1 mL 0.05 g/mL1 mL 0.05 g/mL的的CuSOCuSO4 4溶液溶液2 mL2 mL蘋果汁蘋果汁1 mL 0.1 g

15、/mL1 mL 0.1 g/mL的的NaOHNaOH溶液溶液5 5號號1 mL 0.05 g/mL1 mL 0.05 g/mL的的CuSOCuSO4 4溶液溶液1 mL 0.1 g/mL1 mL 0.1 g/mL的的NaOHNaOH溶液溶液2 mL2 mL蘋果汁蘋果汁6 6號號1 mL 0.1 g/mL1 mL 0.1 g/mL的的NaOHNaOH溶液溶液4 4滴滴0.0 1 g/mL0.0 1 g/mL的的CuSOCuSO4 4溶液溶液2 mL2 mL蘋果汁蘋果汁請分析回答下列問題:(1)該同學試圖通過上述實驗解決哪兩個問題?_;_。(2)上述試管中,作為對照的是_。(3)要使上述試管中的溶

16、液發生顯色反應,還必須做_處理。(4)要提高該實驗結果的可信度,還應該_。【審題抓準信息快速推斷】關鍵信息關鍵信息推斷結論推斷結論信信息息1 1(1)(1)縱向比較發現縱向比較發現:1:15 5號試號試管的相同點是均加入了等量管的相同點是均加入了等量的斐林試劑和蘋果汁的斐林試劑和蘋果汁(2)(2)橫向比較發現橫向比較發現:1:15 5號試號試管的不同點是加入的物質的管的不同點是加入的物質的順序不同順序不同橫縱比較可得出該同學的橫縱比較可得出該同學的實驗目的之一是實驗目的之一是“探究加探究加入斐林試劑甲液和乙液的入斐林試劑甲液和乙液的順序是否對實驗結果有影順序是否對實驗結果有影響響”信信息息2

17、21 16 6號試管均加入了蘋果汁號試管均加入了蘋果汁, ,不同之處是前不同之處是前5 5支試管加入支試管加入了斐林試劑了斐林試劑,6,6號試管加入了號試管加入了雙縮脲試劑雙縮脲試劑分析比較可得出該同學的分析比較可得出該同學的實驗目的之二是實驗目的之二是“探究雙探究雙縮脲試劑是否可用于可溶縮脲試劑是否可用于可溶性還原糖的鑒定性還原糖的鑒定”【答題規范答案警示失誤】(1)斐林試劑的甲液和乙液是否必須混合后才能加入組織樣液中(或答加入斐林試劑甲液和乙液的順序是否可以改變)雙縮脲試劑是否可用于可溶性還原糖的鑒定錯答：只答一條。錯因：分析不全面，顧及前5支試管的異同忽略第6支試管,或看到6號試管與前面

18、5支試管的區別,忽略前5支試管之間的差別。(2)1號試管(3)加熱(或答水浴加熱)(4)在相同的條件下重復該實驗1.(基礎理論辨析題)下列說法與組成細胞的元素相符的有();與組成細胞的化合物相符的有()A.C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg屬于大量元素B.組成生物體的元素在種類上具有統一性,在含量上具有差異性C.人體細胞中含量最多的化合物是水D.蛋白質與雙縮脲試劑發生紫色反應E.細胞中元素的主要功能之一是組成化合物F.葡萄糖、麥芽糖都是還原糖,能與斐林試劑水浴加熱條件下反應生成磚紅色沉淀【解析】選A、B、E;C、D、F。C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg屬于大量元素;統一性表現在元素的

19、種類上,差異性表現在元素的含量上;細胞中的元素主要以化合物的形式存在;組成活的正常細胞的化合物中含量最多的是水;蛋白質與雙縮脲試劑能發生紫色反應;葡萄糖、果糖和麥芽糖都是還原糖。2.(2013長沙高一檢測)牛通過吃草獲得化合物和元素,那么,牛和草體內的各種化學元素()A.種類差異很大,含量大體相同B.種類和含量差異都很大C.種類和含量都是大體相同的D.種類大體相同,含量差異很大【解析】選D。不同生物體的細胞內元素種類大體相同,含量相差較大。3.肌肉非常發達的人,其體內肌肉細胞含量最多的化合物是()A.糖類B.水C.脂類D.肌肉蛋白【解析】選B。細胞內含量最多的化合物是水,含量最多的有機化合物是

20、蛋白質,該種關系適用于所有活的正常的細胞。肌肉非常發達的人的肌肉蛋白要多于其他人,但相對于自身的化合物來說,仍然是肌肉蛋白的含量少于水的含量。4.(2013兗州高一檢測)如圖是由4個橢圓所構成的元素概念的關系圖,其中為最大橢圓,依次減小。試判斷符合這種關系的是()A.大量元素、主要元素、基本元素、最基本元素B.基本元素、最基本元素、大量元素、主要元素C.最基本元素、基本元素、主要元素、大量元素D.主要元素、大量元素、最基本元素、基本元素【解析】選C。大量元素通常有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,其中C、H、O、N、P、S為主要元素,而C、H、O、N為基本元素,C為最基本的元素。5.下列

21、關于實驗操作步驟的敘述中,正確的是()A.用于鑒定可溶性還原糖的斐林試劑甲液和乙液,在改變操作方法后也可用于蛋白質的鑒定B.脂肪的鑒定需要用顯微鏡才能看到花生子葉切片上被染成橘黃色的脂肪顆粒C.鑒定可溶性還原糖時,要加入斐林試劑甲液搖勻后,再加入乙液D.用于鑒定蛋白質的雙縮脲試劑A液和B液要混合均勻后,再加入含樣品的試管中,且必須現配現用【解析】選B。檢測可溶性還原糖的斐林試劑與檢測蛋白質的雙縮脲試劑除了使用方法上的區別外,還有組成物質濃度上的區別,A項錯誤;脂肪鑒定若用切片法則必須用顯微鏡觀察,才能看到染色的脂肪顆粒,B項正確;斐林試劑要先等量混合均勻后再加入到含樣品的試管中,雙縮脲試劑要先

22、加A液1 mL到含樣品的試管中,搖勻,再加B液4滴到含樣品的試管中,搖勻,C、D項錯誤。6.在歐美,洋蔥被譽為“蔬菜皇后”。對西方人來說“一日不見洋蔥,整天情緒不佳”。醫學研究表明,洋蔥營養價值極高,其肥大的鱗片葉中含糖約8.5%,每100克鱗片葉含維生素C 9.3毫克、鈣40毫克、磷50毫克、鐵8毫克以及18種氨基酸,是不可多得的保健食品。洋蔥肥大的鱗片葉中所含的糖是淀粉,還是可溶性還原糖,或者二者均含有?某生物學興趣小組的同學以此作為研究課題。請你幫忙完成下面的實驗研究報告。(1)實驗目的:探究洋蔥肥大的鱗片葉中所含的糖是淀粉,還是可溶性還原糖,或者二者均含有。(2)實驗原理:淀粉可用來檢

23、測,可溶性還原糖可用試劑來檢測。(3)實驗器材:洋蔥,所需試劑和儀器等(略)。(4)實驗步驟:制備洋蔥組織樣液,取A、B兩支試管,各加入2 mL組織樣液。往A試管中加入,搖勻,放入盛有5065溫水的大燒杯中加熱約2 min。觀察試管中的顏色變化。往B試管中加入,觀察試管中的顏色變化。(5)可能出現的實驗現象及分析:若觀察到A試管有磚紅色沉淀,B試管沒有藍色出現,說明_。_,說明洋蔥肥大的鱗片葉中所含的糖沒有可溶性還原糖而只含淀粉。_。【解析】淀粉可用碘液來檢測,還原糖可以用斐林試劑水浴加熱是否有磚紅色沉淀生成來鑒定;欲鑒定洋蔥肥大的鱗片葉所含的糖類的種類,可取含等量洋蔥組織樣液的A、B兩支試管

24、,然后分別加入斐林試劑(并水浴加熱)和碘液用來檢測是否存在還原糖、淀粉。如果A試管有磚紅色沉淀,B試管沒有藍色出現,則洋蔥只有可溶性還原糖而不含淀粉;如果A試管無磚紅色沉淀,B試管有藍色出現,則洋蔥只有淀粉而不含可溶性還原糖;如果A試管有磚紅色沉淀,B試管有藍色出現,則洋蔥有可溶性還原糖和淀粉。答案：(2)碘液斐林(4)1 mL現配的斐林試劑2滴碘液(5)洋蔥肥大的鱗片葉中所含的糖只有可溶性還原糖而不含淀粉若觀察到A試管無磚紅色沉淀,B試管有藍色出現若觀察到A試管有磚紅色沉淀,B試管有藍色出現,說明洋蔥肥大的鱗片葉中所含的糖既有可溶性還原糖又有淀粉2.元素的種類和含量(1)種類:(2)含量:占

25、人體細胞鮮重最多的元素是_。占人體細胞干重最多的元素是_。C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoCO2.生物界與非生物界的統一性和差異性3.組成細胞元素的主要作用(1)維持生命活動:如K+可保持心肌正常興奮性,硼(B)可促進花粉的萌發和花粉管的伸長。(2)組成化合物:如糖類、脂質和蛋白質中都含有C、H、O等元素。A.若圖1表示細胞鮮重,則A、B化合物依次是H2O、蛋白質B.若圖2表示組成人體細胞的元素含量(占細胞鮮重的百分比),則a、b、c依次是O、C、HC.地殼與活細胞中含量最多的元素都是a,因此說明生物界與非生物界具有統一性D.若圖1表示細胞完全脫水后的化合物含量,則A化合物是蛋白質【解題關鍵】解答本題的關鍵是明確組成細胞的化學元素的含量及生物界與非生物界的統一性和差異性。【解析】選C。占細胞鮮重最多的化合物是H2O,其次是蛋白質,選項A正確;占細胞鮮重最多的元素是O,其次是C、H等,選項B正確;生物界與非生物界的統一性體現在元素的種類上,而不是含量上,選項C錯誤;占細胞干重最多的化合物