2018版高中生物 第二章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物学案 新人教版必修1.doc

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第1节　细胞中的元素和化合物 1．认识生物界与非生物界的统一性和差异性。 2．简述组成细胞的元素与化合物的种类、含量。(重点) 3．尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。(重难点) 组 成 细 胞 的 元 素 和 化 合 物 1．组成细胞的元素 (1)种类：细胞中常见的化学元素有20多种。 (2) (3)含量 ①占细胞鲜重最多的元素是O。 ②占细胞干重最多的元素是C。 2．组成细胞的化合物 (1) (2)含量 ①鲜重条件下，含量最多的化合物是水。 ②鲜重条件下，含量最多的有机化合物是蛋白质。 ③干重条件下，含量最多的化合物是蛋白质。 [合作探讨] 探讨1：为什么组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到，而组成细胞的元素含量与无机自然界又大不相同？ 提示：组成细胞的元素是生物体有选择地从无机自然环境中吸收的。 探讨2：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。 提示：划分依据是含量的多少。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。 探讨3：为什么占人体细胞鲜重最多的元素是O，而占干重最多的是C? 提示：在鲜重情况下，组成细胞最多的化合物是H2O，而干重情况下所含的成分主要是有机物。 探讨4：不同细胞中化合物的含量都一样吗？请举例说明。 提示：不一样。如植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。又如禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多等等。 [思维升华] 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 (3)统一性和差异性的原因 ①统一性：生命起源于非生物界，且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。 1．下列哪项实例能够证明微量元素是生命活动所必需的(　　) A．Mg2＋是叶绿素的组成成分 B．油菜缺少B时只开花不结果 C．哺乳动物血液中Ca2＋含量太低，会抽搐 D．缺P会影响ATP的合成 【解析】　A、B、C、D都能证明元素是生命活动所必需的，但只有B项中B(硼元素)是微量元素，P、Mg、Ca是大量元素。 【答案】　B 2．牛通过吃草获得化合物和元素，那么牛和草体内的各种化学元素(　　) A．种类差异很大，含量大体相同 B．种类和含量差异都很大 C．种类和含量都是大体相同的 D．种类大体相同，含量差异很大 【解析】　不同生物体的细胞内元素种类大体相同，含量相差较大。 【答案】　D 3．下图表示细胞中几种化合物的含量，以下按图中①②③④顺序排列相对应的是(　　) A．水、蛋白质、糖类、脂质 B．蛋白质、糖类、脂质、水 C．水、蛋白质、脂质、糖类 D．蛋白质、水、脂质、糖类 【解析】　组成生物体的化合物分为有机物和无机物，无机物有水和无机盐，有机物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。在细胞鲜重中水的含量最多，其次是蛋白质，最少的是糖类和核酸。 【答案】　D 检 测 生 物 组 织 中 的 糖 类、 脂 肪 和 蛋 白 质 1．实验原理[连线] ①葡萄糖　 a．苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液 Ⅰ.砖红色沉淀 ②马铃薯汁 b．斐林试剂 Ⅱ.橘黄色(红色) ③花生子叶 c．双缩脲试剂 Ⅲ.蓝色 ④鸡蛋清 d．碘液 Ⅳ.紫色 提示：①－b－Ⅰ　②－d－Ⅲ　③－a－Ⅱ　④－c－Ⅳ 2．实验试剂[判断] (1)斐林试剂是由质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05 g/mL CuSO4溶液配制成的。(√) (2)斐林试剂是由甲液和乙液等量混合均匀后使用。(√) (3)双缩脲试剂使用时先加B液，摇匀后加A液。() (4)在脂肪的检测过程中，用体积分数为50%的酒精洗去浮色。(√) 3．实验流程 (1)还原糖的检测和观察 (2)淀粉的检测和观察 (3)脂肪的检测和观察 方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色 方法二： (4)蛋白质的检测和观察 [合作探讨] 探讨1：还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之前，为什么要留出一部分组织样液？ 提示：留出一部分组织样液的目的是与鉴定后的样液颜色作对比，以增强实验的说服力。 探讨2：实验材料的选择，遵循什么原则？简要分析。 提示：①材料本身应无色或白色，以免对实验结果产生干扰。 ②材料中应富含还原糖、脂肪或蛋白质等相关物质，从而使实验现象明显。 探讨3：小麦种子萌发时产生淀粉酶，将淀粉水解为麦芽糖、葡萄糖等。小麦种子萌发的最适温度为30 ℃左右(此时产生淀粉酶的速度最快)。取适量小麦种子在20 ℃和30 ℃培养箱中培养4天后，作如下处理： 在3支试管中加入等量斐林试剂并加热至50 ℃左右，摇匀后观察试管中的颜色。结果如何？ 提示：甲试管呈浅砖红色，乙试管呈砖红色，丙试管呈蓝色。 [思维升华] 1．实验原理： 2.实验结果分析 (1)鉴定还原糖，是新配制的Cu(OH)2与还原糖反应，Cu(OH)2被还原为Cu2O(砖红色)。 (2)检测蛋白质的原理是肽键在碱性环境中与Cu2＋反应生成紫色络合物，所以加入双缩脲试剂A液的目的是制造碱性环境。 3．检测生物组织中有机物的注意事项： (1)实验材料的选择。 ①富含被检测的有机物，易出现明显实验现象。 ②材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。 (2)操作方面的注意事项。 ①还原糖检测时，使用水浴加热，试管底部不要触及烧杯底部，以防受热不均匀。 ②检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，否则脂肪会溶解在酒精中，使橘黄色消失。 ③蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加A液，再加B液，而且B液不能过量。目的是先制造碱性环境。若先加B液或B液过量，会生成Cu(OH)2，干扰颜色反应。 1．对下表中所列待测物质的检测，所选用的试剂及预期结果都正确的是 (　　) 【导学号：19040029】 待测物质 检测试剂 预期显色结果 ① 葡萄糖 苏丹Ⅳ 红色 ② 脂肪 苏丹Ⅲ 橘黄色 ③ 淀粉 斐林试剂 砖红色 ④ 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 A.①③　　 B．②③　　　 C．①④　　 D．②④ 【解析】　葡萄糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。斐林试剂是鉴定还原糖的，淀粉不属于还原糖，鉴定淀粉可用碘液。脂肪可用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液检测，前者呈现橘黄色，后者呈现红色。蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应。 【答案】　D 2．根据检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的实验，回答下列问题： (1)鉴定成熟苹果果肉中存在还原糖所用的试剂是____________，该试剂与细胞内还原糖发生作用，形成____________沉淀，常见的还原糖有____________。 (2)鉴定花生子叶中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的是________染液，用其染色后，要用酒精冲洗浮色，选用酒精的原因是__________________ __________________________________________________________。 (3)鉴定黄豆组织中存在的蛋白质时，向组织样液中加入双缩脲试剂A液摇匀，再向组织样液中加入双缩脲试剂B液摇匀。其中双缩脲试剂B液的量只有3～4滴，而不能过量，为什么？_____________________________________。 (4)相关实验注意事项： ①斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需____________，用时再临时混合均匀。 ②双缩脲试剂的使用，应先加双缩脲试剂A液，造成________环境，再加双缩脲试剂B液即________(填成分及其质量浓度)。 ③在可溶性还原糖的鉴定中，对试管中溶液加热时，试管底部不要触及________；试管口不要朝向________，以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。 【解析】　(1)还原糖具有还原性，它能将斐林试剂中的Cu2＋还原成Cu＋，生成砖红色的Cu2O沉淀，所以可用斐林试剂鉴定还原糖的存在。常见的还原糖有葡萄糖、果糖和麦芽糖。(2)苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，并能溶解在酒精中，根据这一性质可用酒精洗去浮色，便于观察。(3)双缩脲试剂鉴定蛋白质的原理是蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。若加入过量的双缩脲试剂B液即CuSO4溶液，CuSO4溶液本身呈蓝色，与双缩脲试剂A液反应产生的Cu(OH)2也呈蓝色，会掩盖生成的紫色，从而影响实验观察。(4)斐林试剂是由质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液配制而成的，放久了，就生成Cu(OH)2沉淀，所以斐林试剂极不稳定，实验之前要分别配制，用时再临时混合均匀。双缩脲试剂使用时要先加双缩脲试剂A液再加双缩脲试剂B液，双缩脲试剂A液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，先加双缩脲试剂A液的目的是营造一个碱性环境，双缩脲试剂的B液是0.01 g/mL CuSO4溶液。在对试管中溶液进行水浴加热时，试管底部不要触及烧杯底部，以免温度过高；试管口不要朝向实验者，以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。 【答案】　(1)斐林试剂　砖红色　葡萄糖、果糖、麦芽糖 (2)苏丹Ⅲ　苏丹Ⅲ能溶解在酒精中 (3)过量的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应，使溶液呈蓝色，掩盖生成的紫色 (4)①分别配制、储藏　②碱性 0．01 g/mL CuSO4溶液 ③烧杯底部　实验者 1．下列选项中全部属于组成细胞的大量元素的是(　　) 【导学号：19040030】 A．P、N、Mn、K　　　　　 B．N、S、Ca、P C．Fe、S、P、N D．Fe、Mn、B、Mo 【解析】　细胞中的元素根据含量的不同分为大量元素和微量元素，其中大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，故B正确。 【答案】　B 2．原产热带非洲地区的光棍树，树形奇特，无刺无叶，它茎干中的白色乳汁可以制取石油。光棍树细胞中含量最多的有机化合物是(　　) A．水 B．脂质 C．蛋白质 D．糖类 【解析】　细胞内含量最多的有机物是蛋白质，由此判定C正确。 【答案】　C 3．在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，对实验材料的选择，下列叙述错误的是(　　) 【导学号：19040031】 A．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定葡萄糖和尿液中的蛋白质 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．食用花生油最好选用苏丹Ⅳ染液来鉴定，而一般不选用苏丹Ⅲ染液来鉴定 D．甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多糖且近于白色，因此可以用于还原糖的鉴定 【解析】　鉴定蛋白质用双缩脲试剂，它由两种试剂组成：0.1 g/mL的NaOH溶液和0.01 g/mL的CuSO4溶液，斐林试剂也由两种试剂组成：0.1 g/mL的NaOH溶液和0.05 g/mL的CuSO4溶液，故双缩脲试剂可由斐林试剂和蒸馏水配制而成。食用花生油颜色较深，而苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，染色较浅，不易区别，故最好选用苏丹Ⅳ染液，它可以将脂肪染成颜色较深的红色。甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等含有较多的蔗糖，蔗糖不是还原糖，不能用于还原糖的鉴定。 【答案】　D 4．洋葱在欧美被誉为“蔬菜皇后”，其肥大的鳞茎中含糖类8.5%，每100 g含维生素A 5 mg、维生素C 9.3 mg、钙(Ca)45 mg、磷(P)50 mg、铁(Fe)8 mg，以及18种氨基酸，是不可多得的保健食品。那么洋葱肥大的鳞茎中所含有的糖类是淀粉还是可溶性还原糖？生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题。请你帮助他们完成下面的实验研究报告。 (1)实验目的：探究洋葱肥大的鳞茎中所含的糖是淀粉还是可溶性还原糖。 (2)实验原理：淀粉可用________来检测，可溶性还原糖可用________试剂来检测。 (3)实验器材：洋葱、所需试剂和仪器等(略)。 (4)实验步骤： Ⅰ.鉴定可溶性还原糖 ①制备洋葱组织样液，取样液2 mL。注入试管。 ②____________________________________________________________。 ③观察颜色变化。 Ⅱ.鉴定淀粉 ①制备洋葱组织样液，取样液2 mL。注入试管。 ②__________________________________________________________。 ③观察颜色变化。 (5)预期实验结果与结论： 现象 结论 ①若步骤 Ⅰ 出现______ 步骤 Ⅱ 出现__________ 说明洋葱鳞茎中所含的糖类既有还原糖又有淀粉 ②若步骤 Ⅰ__________ 步骤 Ⅱ_____________ 说明洋葱鳞茎中所含的糖类只有还原糖而没有淀粉 ③若_____________ 　_______________ 说明洋葱鳞茎中所含的糖类________ 【解析】　本实验是探究性实验，目的是探究洋葱鳞茎中所含的糖类是淀粉还是可溶性还原糖。因此向洋葱组织样液中加入碘液，若出现蓝色，说明含有淀粉；加入斐林试剂，水浴加热2 min后，若出现砖红色沉淀，说明含有可溶性还原糖。预期实验结果与结论时，注意有三种不同情况：①同时含有可溶性还原糖和淀粉；②只含有可溶性还原糖；③只含有淀粉。 【答案】　(2)碘液　斐林　(4)Ⅰ.②加入新配制的斐林试剂1 mL，混匀，将试管置于50～65 ℃的水浴锅中加热2 min　Ⅱ.②加入2滴碘液　(5)①砖红色沉淀　蓝色　②出现砖红色沉淀　不出现蓝色　③步骤Ⅰ不出现砖红色沉淀，步骤Ⅱ出现蓝色　没有还原糖只有淀粉 课堂小结： 网络构建 核心回扣 1.组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 2．组成细胞的化合物中占鲜重最多的是水，占干重最多的是蛋白质。 3．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。 4．脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色(或被苏丹Ⅳ染液染成红色)。 5．蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。