資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第2單元 組成細胞的分子
第1課時　細胞中的元素和化合物
1.簡述組成細胞的主要元素,了解最基本元素——碳。
2.嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質,探討細胞中主要化合物的種類。
3.說出生物界和非生物界在元素組成上的統一性和差異性。
課程重點:1.組成細胞的主要元素和化合物;2.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。
課程難點: 1.構成細胞的最基本元素是碳;2.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。
教學建議:比較組成地殼和細胞的部分元素的含量,觀察組成人體細胞的主要元素(占鮮重和干重的百分比)圖,熟記組成細胞的大量元素和微量元素的種類;歸納總結生物界和非生物界之間的統一性和差異性,各種化學元素在生命體系中不是簡單的堆積、組合,而是以特殊的、有序的方式結合在一起才出現生命現象,這也是生物界和非生物界的根本區別。明確生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質檢測的原理、實驗過程和操作步驟。
　　一、組成細胞的元素
1.生物界與無機自然界具有①　統一性　:組成細胞的化學元素在無機自然界都可以找到。
2.生物界與無機自然界存在②　差異性　:組成生物體的化學元素在細胞內的含量與在非生物中的含量明顯不同。
3.組成生物體的化學元素有20多種:
大量元素:③　C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg　等。
微量元素:④　Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo　等。
最基本元素:⑤　C　。
主要元素:⑥　C、O、H、N、S、P　。
細胞中含量最多的4種元素:⑦　C、O、H、N　。
二、組成細胞的化合物
1.無機物:包括⑧　水　和⑨　無機鹽　。有機物:包括⑩　蛋白質　、　脂質　、　糖類　、　核酸　。
2.在活細胞中含量最多的化合物是　水　(85%~90%);含量最多的有機物是　蛋白質　(7%~10%);占細胞鮮重比例最大的化學元素是　O　;占細胞干重比例最大的化學元素是　C　。
三、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質的原理
糖類中的還原糖(如葡萄糖、果糖、麥芽糖),與斐林試劑發生作用,生成　磚紅色沉淀　。脂肪可以被蘇丹Ⅲ染液染成　橘黃色　(或被蘇丹Ⅳ染液染成　紅色　)。淀粉遇碘變　藍色　。蛋白質與雙縮脲試劑發生作用,產生　紫色反應　。
1.(2015屆山東德州高一月考)科學家在研究生物體的化學成分時,發現組成生物體的元素在非生物界中也都存在,這一事實主要說明了(　　)。
A.生物與非生物沒有區別
B.生物來源于非生物
C.生物界與非生物界具有統一性
D.生物界與非生物界具有差異性
【解析】組成生物體的元素在非生物界中也都存在,這一事實主要說明了生物界與非生物界的統一性。
【答案】C
2.(2014年晉江僑聲月考)在生物體內含量極少,但對維持生物體正常生命活動必不可少的元素是(　　)。
A.Fe、Mn、Zn、Mg　　　B.Zn、Cu、Mn、Ca
C.B、Mn、Cu、Mo D.Zn、Cu、Mg、Mn
【解析】組成生物體的化學元素雖然大體相同,但是含量不同。根據組成生物體的化學元素在生物體內含量的不同,可分為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,微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。在生物體內含量極少,但對維持生物體正常生命活動必不可少的元素是指微量元素。
【答案】C
3.肌肉細胞內含量最多的化合物是(　　)。
A.蛋白質　　B.脂肪　　　C.水　　　　D.核酸
【解析】肌肉細胞內含最多的化合物是水。
【答案】C
4.(2015屆哈爾濱高一期中)下圖表示人體細胞中四種主要元素占細胞鮮重的百分比,其中表示碳元素的是(　　)。
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【解析】在細胞的鮮重中,元素含量從高到低依次為O>C>H>N,可見碳元素的含量為第二,聯系題目中所給圖,可以得出表示碳元素的是乙。
【答案】B
5.(2014年遼寧師大附中高一月考)在“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質”的實驗中,對實驗材料的選擇,錯誤的是(　　)。
A.甘蔗莖、甜菜的塊根等都含有較多的糖,且近于白色,因此可以用于還原糖的鑒定
B.花生種子含脂肪多,且子葉肥厚,是用于脂肪鑒定的理想材料
C.大豆種子蛋白質含量高,是進行蛋白質鑒定的理想植物組織材料
D.馬鈴薯塊莖中淀粉含量較高,是進行淀粉鑒定的理想材料
【解析】還原糖的鑒定選材要從含還原糖和顏色兩方面考慮;脂肪的鑒定材料要含脂肪豐富;蛋白質的鑒定材料必須含蛋白質,可選雞蛋和大豆。進行還原糖的檢驗用的是還原糖,還原糖有葡萄糖、果糖和麥芽糖,而甘蔗莖和甜菜根含有的是蔗糖,蔗糖不是還原糖,A錯誤。
【答案】A
知識點一:組成細胞的化學元素
1.劃分大量元素和微量元素的依據是什么 組成生物體的化學元素主要包括哪些
答案:劃分依據是元素在生物體內的含量,即是否達到生物體總重量的萬分之一。組成生物體的化學元素包括大量元素和微量元素。大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等,微量元素包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
2.請用數學集合描述細胞元素的關系。
答案:
知識總結
本知識點應該掌握組成細胞的化學元素有哪些,怎么分類,有什么作用等。同時要注意以下幾點:
1.大量元素和微量元素是根據其含量來劃分的,不是根據其生理作用來劃分的。
2.碳是最基本元素不是因為干重含量最多,而是因為碳容易構成基本骨架,是大分子物質形成的基礎。
例1　科學家在利用無土栽培法培養一些名貴花卉時,培養液中添加了多種必需化學元素。其配方如下:
離子 K+ Na+ Mg2+ Ca2+ N H2P S Zn2+
培養液濃度 (mmol/L) 1 1 0.25 1 2 1 0.25 1
其中花卉根細胞吸收最少的離子是(　　)。
A.Ca2+　　　B.S　　　C.Zn2+　　　D.H2P
【解析】表中數據顯示,該培養液含大量元素O、N、P、S、K、Ca、Mg和微量元素Zn,大量元素和微量元素都是生物必需元素,其中微量元素Zn需要量最少,根細胞吸收量也最少。
【答案】C
　 技巧歸納
大量元素和微量元素劃分的依據就是看元素占生物總重量是否達到萬分之一。所以,一般來說,植物根從土壤中吸收的大量元素的量總是要多于微量元素的量。解題時,不能被培養液中各元素含量所左右,而錯誤地認為培養液中含量相對最少的元素就是植物生長發育需要量最少的元素;對于微量元素,可以用一句口訣來記憶:新(Zn )鐵(Fe)臂(B)阿童(Cu)木(Mo)猛(Mn)。
知識點二:實驗——檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質
1.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質的原理分別是什么
答案:還原糖與斐林試劑作用,生成磚紅色沉淀;脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色(或被蘇丹Ⅳ染液染成紅色);蛋白質與雙縮脲試劑作用,產生紫色反應。
2.為什么不能用綠色葉片、西瓜、血液等作為還原糖鑒定實驗的材料
答案:防止這些實驗材料中的色素或顏色物質對實驗結果的干擾。
3.斐林試劑和雙縮脲試劑在使用方法上有何不同
答案:斐林試劑:甲液和乙液等量混合均勻后,再加入樣液;需沸水浴。
雙縮脲試劑:先加1 mL A液形成一個堿性環境,再加入4滴B液,讓Cu2+在堿性環境下與肽鍵(樣液)反應;不需加熱。
4.實驗材料的選擇應怎樣把握 請完成下表內容。
實驗名稱 材料要求 舉例
檢測糖類
檢測脂肪
檢測蛋白質
　　答案:
實驗名稱 材料要求 舉例
檢測糖類 還原糖含量高、顏色淺或近于白色 如蘋果、梨、白蘿卜
檢測脂肪 富含脂肪的種子 如花生種子
檢測蛋白質 富含蛋白質的生物組織或器官 如大豆、雞蛋
知識總結
在本實驗的學習中,要掌握實驗材料、試劑的選擇,實驗原理、步驟及現象。同時要注意以下幾點:
1.在做顏色反應有關的實驗時,所選擇的材料應該是無色、白色或近乎白色的,若所選的實驗材料有顏色,則需要脫色處理。
2.在本知識點的幾個有關實驗中,只有脂肪的鑒定用到了顯微鏡,只有還原糖的鑒定需要水浴加熱。
例2　現有無標簽的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶(化學本質是蛋白質,可以催化淀粉分解為還原糖)溶液各一瓶,請用雙縮脲試劑、斐林試劑和淀粉溶液將它們鑒定出來。
(1)先用一種試劑將上述4種溶液區分為兩組,這種試劑是　　　　,其中發生顯色反應的一組是　　　　和　　　　溶液,不發生顯色反應的一組是　　　　和　　　　溶液。
(2)再用　　　　試劑區分不發生顯色反應的一組溶液,出現　　　　的是　　　　,另一種是　　　　。
(3)區分發生顯色反應一組溶液的方法及鑒定結果是

　。
【解析】(1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本質是蛋白質,蛋白質與雙縮脲試劑發生紫色反應,而葡萄糖和淀粉不與雙縮脲試劑反應,所以可以用雙縮脲試劑將4種溶液分為兩組;(2)葡萄糖屬于還原糖,可與斐林試劑作用產生磚紅色沉淀,而淀粉不能,所以可用斐林試劑將淀粉與葡萄糖分開;(3)淀粉可被淀粉酶分解形成還原糖,還原糖可與斐林試劑反應產生磚紅色沉淀,而稀蛋清無這一特性,所以可以用淀粉將稀蛋清和淀粉酶區分開。
【答案】(1)雙縮脲試劑　稀蛋清　淀粉酶　葡萄糖　淀粉
(2)斐林　磚紅色沉淀　葡萄糖溶液　淀粉溶液　(3)將淀粉溶液分別與發生顯色反應的兩種溶液混合,一段時間后,用斐林試劑分別處理上述兩種混合液,觀察到無顏色變化的溶液是稀蛋清溶液,出現磚紅色沉淀的溶液是淀粉酶溶液
　 技巧歸納
解這類實驗題,一般要熟練掌握顯色反應的實驗原理,然后根據實驗原理選擇相應的試劑進行檢測,通過是否發生反應及產生的顏色變化來區別待測材料的成分。另外分清待測材料的化學本質也是解題的關鍵。
1.細胞中含量最多的元素和組成生物體的最基本元素分別是(　　)。
A.C,O　　　B.H,C　　　C.O,C　　　D.O,N
【解析】在各種細胞中水的含量都是最多的,而水中含量最多的是氧元素。生物體的各種生物大分子都是在碳原子通過化學鍵連結成的鏈或環的基礎上形成的,可以說地球上的生命是在碳元素的基礎上建立起來的,因此碳元素是最基本的元素。
【答案】C
2.下列有關組成生物體化學元素的敘述,正確的是(　　)。
A.組成生物體和組成無機自然界的化學元素中,碳元素的含量最多
B.人、動物與植物所含的化學元素的種類差異很大
C.組成生物體的化學元素在無機自然界中都可以找到
D.不同生物體內各種化學元素的含量比例基本相同
【解析】本題考查生物界與非生物界既有統一性又有差異性的觀點。生物體內的元素都是從無機自然界中吸收的,所以組成生物體的化學元素在無機自然界中都可以找到。
【答案】C
3.青蘋果汁遇碘溶液呈藍色,熟蘋果汁能與斐林試劑發生反應,這說明(　　)。
A.青蘋果汁中含淀粉,不含糖類
B.熟蘋果汁中含糖類,不含淀粉
C.蘋果轉熟時,淀粉水解為單糖
D.蘋果轉熟時,單糖聚合成淀粉
【解析】青蘋果中的儲存物為淀粉等大分子物質,其中的淀粉可遇碘液變藍。在蘋果成熟過程中,果肉細胞內會發生一系列生化變化,在淀粉酶等的作用下,將淀粉等水解成可溶于水的小分子物質,其中的還原性單糖可與斐林試劑發生反應。
【答案】C
4.(2015年安慶五校期中)下列關于實驗操作步驟的敘述正確的是(　　)。
A.用于鑒定可溶性還原糖的斐林試劑甲液和乙液,可直接用于蛋白質的鑒定
B.脂肪的鑒定實驗中需用顯微鏡才能看到被染成橘黃色的脂肪滴
C.鑒定可溶性還原糖時,要加入斐林試劑甲液后再加入乙液
D.用于鑒定蛋白質的甲液和乙液,要混合均勻,再加入含樣品的試管中,且現配現用
【解析】斐林試劑和雙縮脲試劑濃度不同;脂肪的鑒定需要用顯微鏡才能看到被蘇丹Ⅲ染成橘黃色的脂肪滴;鑒定還原糖時斐林試劑是混勻后再加入;鑒定蛋白質是先加雙縮脲試劑A液,再加B液。
【答案】B
5.下列有關圖示的分析,不正確的是(　　)。
A.如果該圖表示組成活細胞的化合物,則甲中含有的元素為H、O
B.如果該圖表示的是組成活細胞的化合物,則甲是蛋白質
C.如果該圖表示的是組成活細胞中的元素,則甲是O元素
D.如果該圖表示的是組成活細胞中的元素,則其中Mo的含量很少
【解析】本題主要考查對圖表、數字的分析和綜合判斷能力及獲取信息的能力,主要考查的知識點是組成生物體的化學元素等基礎知識。若該圖表示組成活細胞的化合物,則甲為水,而非蛋白質,甲中含有的元素為H、O,故A正確,B錯;如果該圖表示的是組成活細胞中的元素,則甲是O元素,C正確;活細胞中Mo為微量元素,含量很少,D正確。
【答案】B
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.牛通過吃草從草中獲得化合物和元素,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.種類和含量都大體相同
D.種類大體相同,含量差異很大
【解析】牛是動物,草是植物,兩者都是生物。組成生物的化學元素種類大體相同,但動植物體中各種化學元素的含量差異很大。
【答案】D
2.生長在沙漠中的仙人掌,在其肉質莖的細胞中含量最多的化合物是(　　)。
A.蛋白質　　B.脂質　　　C.糖類　　　D.水
【解析】正常生活的細胞中,含量最多的化合物是水。
【答案】D
3.保健品黃金搭檔組合維生素片中含鈣、鐵、鋅、硒等礦質元素,其中屬于組成生物體的大量元素的是(　　)。
A.鈣　　　　B.鐵　　　　C.鋅　　　　D.硒
【解析】生物體的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。
【答案】A
4.下列與實驗有關的敘述錯誤的是(　　)。
A.用雙縮脲試劑檢測蛋白質需要加熱
B.可溶性還原糖的鑒定,不可用酒精燈直接加熱
C.觀察花生子葉中的脂肪滴需要使用顯微鏡
D.使用斐林試劑最好現配現用
【解析】蛋白質的鑒定不需要加熱,故A錯;鑒定還原糖時不能用酒精燈直接加熱,需水浴加熱,故B正確;在還原糖、脂肪和蛋白質的鑒定中,觀察花生子葉中的脂肪滴需要使用顯微鏡,故C正確;斐林試劑在使用時需現配現用,故D正確。
【答案】A
5.大量元素和微量元素都是植物生長所必需的,某人在配制無土栽培培養液時使用了NH4NO3、KNO3、CaCl2、MgSO4、微量元素溶液,還應添加的化合物是(　　)。
A.Ca(NO3)2　　B.KCl　　C.KH2PO4　　D.K2SO4
【解析】植物必須的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。培養液中缺乏大量元素P,所以還應添加的是KH2PO4。
【答案】C
6.在使用斐林試劑和雙縮脲試劑來鑒定組織中還原糖和蛋白質的實驗中,兩種試劑的主要區別是(　　)。
A.配制時所用的CuSO4和NaOH溶液濃度都不相同,加入到組織樣液的時間順序也不同
B.配制時所用的CuSO4和NaOH溶液濃度都相同,只是加入到組織樣液的時間順序不同
C.配制時所用的CuSO4溶液濃度不相同,加入到組織樣液的時間順序也不同
D.配制時所用的NaOH溶液濃度不相同,加入到組織樣液的時間順序也不同
【解析】配制兩種試劑時所用的NaOH溶液濃度相同,都為0.1 g/mL。CuSO4溶液濃度不相同,配制斐林試劑時所用的CuSO4溶液濃度為0.05 g/mL,而配制雙縮脲試劑時所用的CuSO4溶液濃度為0.01 g/mL。斐林試劑的CuSO4溶液和NaOH溶液應混合后使用,而用雙縮脲試劑時,先加NaOH溶液,后加CuSO4溶液。
【答案】C
7.在還原性糖、脂肪、蛋白質的鑒定實驗中,最佳的一組實驗材料是(　　)。
①甘蔗的莖　②玉米種子　③花生種子　④梨　⑤甜菜的塊根　⑥豆漿　⑦雞蛋清
A.④②⑥ B.⑤②⑦ C.①②⑥ D.④③⑥
【解析】甘蔗的莖、甜菜的塊根中含量較多的是蔗糖,蔗糖不是還原糖;玉米種子主要含淀粉;雞蛋清也可做蛋白質鑒定實驗,但需要稀釋,若稀釋度不夠,與雙縮脲試劑發生反應后會黏固在試管的內壁上,使反應不徹底,并且試管也不容易刷洗干凈。
【答案】D
8.(2015年安慶五校期中)下圖表示人體細胞中各種化合物或主要元素占細胞鮮重的含量,以下按①②③④順序排列正確的是(　　)。
A.蛋白質、水、脂質、糖類,C、O、H、N
B.蛋白、水、脂質、糖類,N、H、O、C
C.水、蛋白質、脂質、糖類,H、O、N、C
D.水、蛋白質、糖類、脂質,N、H、C、O
【解析】本題考查組成細胞的元素和化合物,意在考查考生對知識點的識記掌握程度。人體細胞中化合物占細胞鮮重的含量由高到低是水、蛋白質、脂質和糖類,元素含量由高到低是O、C、H、N,故選A。
【答案】A
9.下表是組成地殼和組成細胞的部分元素含量(%)。
O Si C N H
地殼 48.60 26.30 0.087 0.03 0.76
細胞 65.0 極少 18.0 3.0 10.0
請據表回答下列問題:
(1)組成細胞的化學元素在地殼中都普遍存在,沒有一種化學元素是細胞特有的,這一事實說明　。
(2)由表中數據可知,同一元素在細胞和地殼中含量相差甚遠,這一事實說明　。
(3)由上表中數據可知,組成細胞的化學元素中,C、H、O含量最多,請據下表分析,其原因是:
化合 物 水 無機 鹽 蛋白質(C、H、O、N等) 脂質(C、H、O,有的含N、P) 糖類(C、H、O)和核酸(C、H、O、N、P)
質量分 數(%) 85~ 90 1~ 1.5 7~10 1~2 1~1.5
①　。
②　。
【解析】通過分析第一個表可知,生物界與非生物界既有統一性,又有差異性。由第二個表可知,水在化合物中含量最多,占85%~90%,且有機物中都含有C、H、O,所以,組成細胞的化學元素中,C、H、O含量最多。
【答案】(1)生物界與非生物界具有統一性　(2)生物界與非生物界具有差異性　(3)①構成細胞的化合物中含量最多的是水,占85%~90%　②構成細胞的有機物都含有C、H、O三種元素
10.在下列四支試管中分別加入一些物質,甲試管:豆漿,乙試管:氨基酸溶液,丙試管:牛奶和蛋白酶(能將蛋白質分解為多肽),丁試管:人血液中的紅細胞和蒸餾水(紅細胞在蒸餾水中會吸水漲破釋放出血紅蛋白)。上述四支試管中加入雙縮脲試劑振蕩后,有紫色反應的是(　　)。
A.甲、乙 B.甲、乙、丁
C.甲、乙、丙 D.甲、丙、丁
【解析】含肽鍵的物質如多肽、蛋白質分子能與雙縮脲試劑發生紫色反應。乙試管中只有氨基酸,所以乙試管不變紫色;丁試管中血紅蛋白能與雙縮脲試劑發生紫色反應。
【答案】D
11.分析下表,可推測(　　)。
溶液 雙縮脲試劑 碘液 斐林試劑
甲 + - -
乙 - ++ -
甲、乙混合 + + +
　　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
【解析】雙縮脲試劑、碘液、斐林試劑可分別用于檢測蛋白質、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,證明甲中所含蛋白質可能是淀粉酶,能將乙中淀粉分解成還原性糖。
【答案】D
12.通常情況下,正常人的尿液中沒有葡萄糖。當一次食用大量糖時,尿液中是否有葡萄糖存在 下面利用對照的方法來設計實驗方案進行鑒定。
第一步:取3支潔凈的相同的試管,分別標號1、2、3;其中1、3號試管為實驗研究試管。
第二步:分別向3支試管加入相應實驗液體。
1號:加2 mL正常人的尿液;
2號:加　　　　　　　　　　　　　　　　;
3號:加　　　　　　　　　　　　　　　　。
第三步:向3支試管內分別加入剛配制好的斐林試劑2 mL。振蕩試管,使溶液混合均勻,并將這3支試管放入盛有50~65 ℃溫水的大燒杯中加熱約2 min。
第四步:觀察并分析實驗結果。
(1)1號試管現象:　　　　　　　　　　　　;
(2)2號試管現象:　　　　　　　　　　　　;
(3)3號試管若　　　　　　　　　　　　,說明不含葡萄糖;若　　　　　　　　　　　　,說明　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】要嚴格按照對照實驗去操作,保證單一變量的前提下,提供各種合適的條件以排除無關變量對實驗結果的影響。該探究實驗可以用于糖尿病病人的初步檢測。
【答案】第二步:2 mL葡萄糖液　2 mL待檢尿液　第四步:(1)不出現磚紅色沉淀　(2)出現磚紅色沉淀　(3)不出現磚紅色沉淀　出現磚紅色沉淀　該尿液中含有葡萄糖
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