2.1细胞中的元素和化合物导学案 高中生物人教版必修1

必修一 第二章 细胞中的元素和化合物

一、教材基础知识填空：

1. 组成细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到，没有一种化学元素为细胞所特有。
2. 细胞中常见的化学元素中，含量较多的有　　　　　　　　　　　　　　等元素，称为_________；有些元素含量很少，如________________________等，称为_________。
3. 细胞中含量最多的化合物是______，含量最多的有机化合物是_________。
4. 水的作用：

⑴细胞的_________。

⑵细胞内良好的______。

⑶参与细胞内的许多______________反应。

⑷提供_______环境。

⑸运输______________和______________。

5. 水在细胞中以两种形式存在。绝大部分的水呈_________，可以自由流动中，叫作　　　　；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫　　　　。
6. 细胞内结合水的存在形式主要是水与________________等物质结合，成为生物体的构成成分。在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越________；而结合水越多，细胞抵抗________________等不良环境的能力就越强。
7. 细胞中大多数无机盐以　　　　的形式存在。
8. 无机盐的作用：

⑴组成________________的重要组分，也是细胞必不可少的许多________的成分。

⑵对于生命活动也是必不可少。例如，____缺乏会引起____________的兴奋性降低；如果____的含量太____，动物会出现抽搐等症状。

⑶维持细胞的____________也非常重要。

二、判断训练

1. 碳元素是最基本元素，因为占细胞鲜重的百分比较多。（  ）
2. 细胞中的化合物的含量和比例是恒定不变的(　　)
3. 活细胞内含量最多的元素是O而不是C。(　　)
4. 构成细胞的任何一种化合物都能在无机自然界中找到。(　　)
5. 细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿。(　　)
6. 蛋白质是活细胞中含量最多的化合物。(　　)
7. 沙漠植物细胞中含量最多的化合物是水。(　　)
8. 自由水可作为细胞内化学反应的反应物。(　　)
9. 结合水是细胞和生物体的组成成分。(　　)
10. 细胞中一种元素的作用能被其他元素替代  (　　)
11. 细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要  (　　)
12. 不同的生物体内，组成生物体的化学元素种类大体相同，各种化学元素的含量相差很大。(　　)
13. 在人体活细胞中氢原子的数目最多。(　　)
14. 植物缺少B元素造成“花而不实”体现了无机盐能影响生物体的生命活动。(　　)
15. Mg2＋对于植物的光合作用至关重要。(　　)
16. Fe2＋是人体内结合与运输O2不可缺少的。(　　)
17. 马铃薯块茎捣碎后的提取液可检测出蛋白质。(　　)
18. 贮藏中的种子不含水分，以保持休眠状态。(　　)
19. 植物越冬时，细胞内自由水与结合水的比例降低。(　　)

练习1．细胞的组成元素

1、如图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是(　　)

A．若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质

B．若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H

C．地壳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化合物含量，则A化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N

2、一种植物和一种哺乳动物体内细胞的某些化学元素含量(占细胞干重的百分比/%)如下表所示，下列有关叙述正确的是(　　)

A.C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、S含量高说明动物组织含蛋白质较多，若该动物血钙高则会发生肌肉抽搐

D．经测定该植物中某有机物含C、H、O、N、S，该化合物一定不能与双缩脲试剂发生紫色反应

3、无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是(　　)

A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收

B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降

C．和ATP一样，KH2PO4也能为生物体提供能量

D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐

讲解1：

1、生物界与非生物界元素间的关系

(1)组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到——__________。

(2)组成生物体的化学元素在生物体内与无机自然界中的含量相差很大——____________。

2、元素的作用举例

练习2．水和无机盐

1、细胞中的无机盐的作用与实例(连线)

2、分析下列事实，回答有关问题。

事实一　在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，则形成碱中毒。

事实二　在初生蝌蚪或幼小植物体内，当自由水的比例减小时，机体代谢强度降低；当自由水的比例增大时，机体代谢强度升高。

事实三　Mg2＋是叶绿素分子必需的成分；Fe2＋是血红蛋白的重要成分；碳酸钙和磷酸钙是动物和人体的骨骼和牙齿的主要成分。

事实四　人体某些组织的含水量近似，但形态却不同。例如，心肌含水量约为79%而呈坚韧的状态，血液含水约82%，却呈川流不息的液态。

(1)事实一表明_________________________________________________________________。

(2)你对事实二中现象的全面解释是_______________________________________________。

(3)事实三表明_________________________________________________________________。

(4)你对事实四中差异的正确解释是_______________________________________________。

3、冬季随着气温降低，很多植物会发生一系列适应低温的生理生化变化，如含水量下降，细胞呼吸减弱，种子进入休眠状态为来年春天的萌发做准备。下列说法错误的是(　　)

A．含水量下降是细胞呼吸减弱的主要原因

B．细胞呼吸减弱能够减少有机物的消耗，提高了植物的抗寒能力

C．气温下降时自由水与结合水含量的比值变小

D．种子萌发时脱落酸含量下降，赤霉素和细胞分裂素含量上升

4、结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是(　　)

A．曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线

B．曲线②可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化

C．曲线③可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，其内无机盐的相对含量变化

D．曲线①可以表示人从幼年到成年体内含水量的变化

5、如图是大豆种子萌发有幼苗过程中干重与鲜重变化曲线图，下列有关叙述不正确的是（　　）

A. ①曲线代表鲜重，②曲线代表干重

B. ab段上升的主要原因是种子萌发吸收了大量的水

C. MO时间段内大豆不进行或几乎不进行光合作用

D. 植物从O点开始吸收大量的水，因此cd段迅速上升

6、设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：

本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。两次对照中属于实验组的依次是(　　)

A．甲组、乙组实验前　　　B．甲组、乙组实验后

C．乙组、乙组实验前      D．乙组、乙组实验后

讲解2：水和无机盐

1、无机盐

2．细胞中的水：

⑴基础知识

⑵关键点提示：

①影响生物含水量的因素：

a生物种类；b生长发育时期，幼儿期＞成年期，幼嫩部分＞老熟部分；c组织、器官类型。

②水与代谢的关系：自由水比例增加时，生物体代谢增强；结合水比例增加时，代谢减弱，抗逆性增强。

③种子晒干时失去的水主要为自由水，干种子烘干时失去的水主要为结合水。

3.生物体内无机盐生理功能的实验验证

①对照组

植物＋完全培养液→正常生长。

②实验组

分析：

a．实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等相统一。

b．实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。

练习3．实验：检测生物组织中的还原糖、脂肪、蛋白质

1、以下是“生物组织中还原糖、蛋白质的鉴定”实验的材料和部分操作,请指出并改正其中的错误。

实验材料:选取苹果、新鲜牛奶。

鉴定实验:鉴定还原糖时加入刚配制的斐林试剂,立即观察颜色变化;鉴定蛋白质时取牛奶样液加入双缩脲试剂A后,立即加入双缩脲试剂B,观察是否出现紫色。

改正:①　                   ; ②  　                            。 

2、现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶(化学本质是蛋白质,可以催化淀粉分解为还原糖)溶液各一瓶,请用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。

(1)先用一种试剂将上述4种溶液区分为两组,这种试剂是　　　　,其中发生显色反应的一组是　　　　和　　　　溶液,不发生显色反应的一组是　　　　和　　　　溶液。 

(2)再用　　　　试剂区分不发生显色反应的一组溶液,出现　　　　的是　　　　,另一种是　　　　。 

(3)区分第(1)题中发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是                                      

                                                                        。

3、为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化，研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。材料用具：玉米籽粒；斐林试剂，双缩脲试剂，碘液，缓冲液，淀粉，淀粉酶等；研钵，水浴锅，天平，试管，滴管，量筒，容量瓶，显微镜，玻片，酒精灯等。请回答下列问题：

(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化，在不同发芽阶段玉米提取液中，分别加入________试剂，比较颜色变化。该实验需要选用的器具有________(填序号)。

①试管　②滴管　③量筒　④酒精灯　⑤显微镜

(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化，将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切，滴加________，进行观察。结果显示，胚乳呈蓝色块状，且随着发芽时间的延长，蓝色块状物变小。由此可得出的结论是_________________________________________。

(3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果，设计了如下实验：在1～4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如下图所示)，40 ℃温育30 min后，分别加入斐林试剂并60 ℃水浴加热，观察试管内颜色变化。

请继续以下分析：

①设置试管1作为对照，其主要目的是_____________________________________________。

②试管2中应加入的X是________的提取液。

③预测试管3中的颜色变化是____________________________________________________。

若试管4未出现预期结果(其他试管中结果符合预期)，则最可能的原因是________________________________________________________________________。

4、大多数植物种子的贮藏物质以脂肪（油）为主，并储存在细胞的油体中。种子萌发时，脂肪水解生成脂肪酸和甘油，然后脂肪酸和甘油分别在多种酶的催化下形成葡萄糖，最后转变成蔗糖，并转运至胚轴供给胚生长和发育，如图所示。请回答下列问题：

（1）油料种子细胞中含量最多的化合物是_______，其中______是细胞结构的重要组成成分。

（2）大多数植物种子以贮藏脂肪为主，相同质量的脂肪彻底氧化分解释放出的能量比糖类多，其呼吸熵（放出的CO2量/吸收的O2量）____（>，< ，=）1。

（3）为了观察植物种子中的脂肪，常用苏丹Ⅲ染液对种子切片染色，用________洗去浮色，然后在________下可观察脂肪微粒。

（4）油料种子萌发时，细胞中存在催化脂肪水解的酶，该酶可用________检测其为蛋白质。脂肪储存和转变为蔗糖的过程中，先后依赖于油体、乙醛酸循环体、线粒体，是细胞器之间________的典型例子。

（5）油料种子萌发初期（真叶长出之前），干重先增加、后减少，导致种子干重增加的主要元素是______（填“C”、“N”或“O”）。真叶长出之后，干重增加，原因是______________。

讲解3：

一、种子成熟与萌发时有机物的变化

(1)种子成熟时有机物的变化

种子成熟时，小分子有机物转化为大分子物质，以便于储存，主要营养物质变化如下：

①可溶性糖类→不溶性糖类(如淀粉)。

②非蛋白质氮→蛋白质。

③糖类→脂肪。

(2)种子萌发时有机物的变化

种子萌发时，储存的大分子有机物在酶的作用下水解为小分子物质，作为幼胚生长的营养物质。

①淀粉麦芽糖葡萄糖。

②蛋白质氨基酸。

③脂肪甘油＋脂肪酸。

二、检测生物组织中的物质

1．糖类的检测

(1)原理

①还原糖＋斐林试剂砖红色沉淀。

②淀粉＋碘液→蓝色。

(2)检测步骤

2．脂肪的检测

(1)原理：脂肪＋

(2)检测步骤

方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液 →橘黄色(红色)。

方法二

3．蛋白质的检测

(1)原理：蛋白质＋双缩脲试剂→紫色。

(2)检测步骤

4．实验检测中的两大关键点

(1)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唯一需要使用显微镜——脂肪的检测。

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。

(2)斐林试剂与双缩脲试剂的“一同、三不同”

5.注 意 问 题

(1)    苹果或梨组织液必须临时制备。

(2)    干花生种子要浸泡3∽4小时

(3)    用50%酒精洗去浮色

(4)    脂肪鉴定时可用也可不用显微镜

(5)    蛋清要先稀释，以免　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(6)    加入双缩脲试剂B液不能过量

(7)    检验有色组织或器官中的淀粉，如绿叶，则需脱色处理

(8)    物质鉴定实验一般不设立对照实验。