新教材适用2023_2024学年高中生物第2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

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第1节　细胞中的元素和化合物课标要求1．说出组成细胞的主要元素。2．尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。3．认同生命的物质性。核心素养1．生命观念——物质与能量观：生物体是由元素和化合物组成的。2．科学思维——归纳与概括：从元素的种类、含量等方面总结组成细胞的元素。3．科学探究——通过对检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的学习形成科学探究的学科素养。 知识点一　组成细胞的元素和化合物必备知识·夯实双基1．生物界与非生物界的统一性和差异性(1)统一性：组成生物体的各种元素在_无机自然界__中都能找到。(2)差异性：细胞中各种元素的_相对含量__与无机环境的大不相同。2．元素的种类和含量(1)元素eq \o(――――――→,\s\up7(根据各种),\s\do5(元素的含量))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(大量元素： C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等　,微量元素： Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等　))(2)含量：_C、H、O、N__含量很高。3．组成细胞的化合物活学巧练1．组成地壳的元素在细胞中都能找到。( × )2．细胞中含量很少的元素都是微量元素。( × )3．大量元素和微量元素的划分依据是其发挥生理作用的大小。( × )4．沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水。( √ )深入探讨1．为什么说生物界与无机自然界具有统一性？请做一下简要分析。从进化的角度分析还能得出什么结论？提示：生物界和无机自然界都是由化学元素组成的；组成细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的。从进化的角度可以推测出生命起源于无机自然界。2．分析一下不同种生物及同一生物体的不同部位在元素组成上的差异。提示：组成不同生物的化学元素种类基本相同，但各种元素的含量相差较大，如人与玉米、人与大肠杆菌；同一生物体不同部位细胞内元素的含量不相同，如人体甲状腺细胞内含I较多，红细胞内则含Fe较多。课内探究·名师点睛1．大量元素和微量元素大量元素：含量占生物体总质量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。微量元素：含量占生物体总质量万分之一以下的元素，如Fe、Mn、B、Mo、Cu、Zn等。知识贴士微量元素和大量元素谐音记忆法(1)微量元素：铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。(2)大量元素：他(C)请(H)杨(O)丹(N)留(S)人(P)盖(Ca)美(Mg)家(K)。拓展组成细胞的元素如下图所示。特别提醒：(1)大量元素和微量元素是依据自然界中生物的整体情况来划分的，具体到某一种生物中元素的含量可能有差别。(2)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如人体内可能含Pb。(3)微量元素在生物体内含量很少，但生理作用并不小。2．组成细胞的化合物组成细胞的化学元素大多以化合物的形式存在，组成细胞的主要化合物及其相对含量如下所示：组成细胞的化合物eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(无机化合物\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(水：占70%～90%,无机盐：占1%～1.5%)),有机化合物\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(糖类,核酸))占1%～1.5%,脂质：占1%～2%,蛋白质：占7%～10%))))典例剖析典例1 (2023·博爱县校级月考)茶叶生产在中国已有几千年的历史，下列关于茶叶的说法，错误的是( D )A．茶叶细胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素B．采摘的新鲜茶叶细胞中含量最多的有机物是蛋白质C．茶叶细胞和人体细胞所含元素种类大致相同但含量差异很大D．地壳与新鲜茶叶细胞中含量最多的元素都是氧，说明生物界与无机自然界具有统一性解析：茶叶属于真核生物，故茶叶细胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素，A正确；采摘的新鲜茶叶细胞中含量最多的有机物是蛋白质，含量最多的化合物是水，B正确；茶叶细胞和人体细胞所含元素种类大致相同，但含量差异很大，C正确；组成生物体的化学元素在无机自然界中都存在，没有一种是生物所特有的，这能说明生物界与无机自然界具有统一性，D错误。故选D。变式训练❶ 生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。下列叙述正确的是( B )A．若V和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表核酸B．细胞干重和鲜重中含量最多的化合物分别是V和ⅢC．医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和ⅤD．上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅱ解析： 根据题图可知，Ⅰ和Ⅱ分别代表无机化合物和有机化合物，若V代表蛋白质，Ⅵ代表脂质，则Ⅶ应代表核酸和糖类，A错误；在细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质(V)，在细胞鲜重中含量最多的化合物是水(Ⅲ)，B正确；医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别是NaCl和葡萄糖，它们分别属于Ⅳ(无机盐)、Ⅵ或Ⅶ(糖类)，而Ⅴ代表蛋白质，C错误；水中的氧原子含量最高，因此，氧原子含量最高的化合物是Ⅲ，D错误。知识点二　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质必备知识·夯实双基1．实验原理根据有机物与某些化学试剂所产生的特定颜色反应，可检测生物组织中糖类、脂肪或蛋白质的存在。(1)还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)＋_斐林__试剂→_砖红__色沉淀。(2)脂肪＋_苏丹Ⅲ__染液→_橘黄__色。(3)蛋白质＋_双缩脲__试剂→_紫色__。2．实验步骤(1)还原糖的鉴定(2)脂肪的鉴定(3)蛋白质的鉴定活学巧练1．西瓜、番茄等都含有较多的糖，因此可用于还原糖的鉴定。( × )2．甘蔗富含糖，是做还原糖鉴定的理想材料。( × )3．非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是溶液为无色。( × )深入探讨1．检测生物组织中的还原糖时，老硬的树皮和多汁的果实都适合作为实验材料吗？西瓜和梨哪个更适合作为实验材料？说出你的理由。提示：老硬的树皮和多汁的果实中还原糖的量不同，一般选择多汁的果实进行检测。梨更适合作实验材料。因为西瓜中的红色会影响实验结果的观察，所以梨更适合作实验材料。2．鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用？提示：因为斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。3．鉴定蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？提示：可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮盖实验中所产生的紫色，影响观察结果。课内探究·名师点睛实验中的四个注意点(1)三个实验中都不宜选用有颜色的材料，否则会干扰实验结果。(2)脂肪鉴定的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。(3)蛋白质鉴定中，若用大豆作材料，必须提前浸泡；若用鸡蛋清作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗。(4)物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。典例剖析典例2 下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是( C )A．用于鉴定可溶性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．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液C．脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品的试管中，且现配现用解析： 斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液的成分及质量浓度都相同，斐林试剂乙液和双缩脲试剂B液的成分相同但质量浓度不同，因此用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液不能直接用于蛋白质的鉴定，A错误；用斐林试剂鉴定可溶性还原糖时，应将甲液和乙液等量混合均匀后再加入待测组织样液中，B错误；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，应先加A液，再滴加B液，D错误。变式训练❷ 下列关于可溶性还原糖、蛋白质和脂肪检测实验的叙述，正确的是( D )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．脂肪检测中观察花生子叶切片细胞间不可能出现橘黄色小颗粒C．脂肪检测中50%的酒精是为了溶解组织中的油脂D．蛋白质检测中加入的0.1 g/mL NaOH溶液可为反应提供碱性环境解析：斐林试剂可用于检测还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色(沉淀)，番茄的红色会影响实验结果，A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小颗粒，B错误；脂肪检测中加入50%的酒精，其主要作用是洗去浮色，C错误；蛋白质在碱性环境中和铜离子反应产生紫色络合物，蛋白质检测中加入的0.1 g/mL NaOH溶液可为反应提供碱性环境，D正确。斐林试剂和双缩脲试剂的异同典例3 (2023·新泰模拟)某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如图)，下列叙述正确的是( A )A．在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好B．在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是促进还原糖的显色反应C．用于该实验检测的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同D．由于斐林试剂不稳定，在使用斐林试剂时要先加0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液解析：苹果果肉的颜色比植物叶片浅，所以在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好，A正确；在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是使研磨充分，B错误；斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的浓度不同，C错误；在使用斐林试剂时应将等量NaOH和CuSO4溶液混匀后加入组织样液，D错误。学霸记忆1．组成细胞的20多种化学元素中，C、H、O、N的含量最多。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．脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色5．蛋白质与双缩脲试剂能发生紫色反应。1．(2023·湖北高二期末)下列有关组成细胞的化学元素的叙述，正确的是( B )A．组成细胞最基本的元素是氮B．活细胞内含量最多的元素是氧C．Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的D．微量元素对于生物体来说可有可无解析：组成细胞最基本的元素是碳，A错误；活细胞内由于水的含量最高，含量最高的元素是氧，B正确；Zn属于微量元素，C错误；微量元素含量虽少，但是对于生物体来说同样具有重要的作用，D错误。故选B。2．沙蜥是一种生活在沙漠中的动物，其体内含量最多的化合物是( D )A．蛋白质 B．脂质C．糖类 D．水解析：沙蜥是一种生活在沙漠中的动物，其体内含量最多的化合物是水，蛋白质是含量最多的有机物，脂质含量较少，糖类含量最少，故D正确，A、B、C错误。 故答案为D。3．现有无标签的新制蔗糖溶液、淀粉酶溶液、稀蛋清溶液、葡萄糖溶液各一瓶，某兴趣小组尝试用双缩脲试剂(A液：0.1 g/mL的NaOH溶液；B液：0.01 g/mL的CuSO4溶液)、斐林试剂和淀粉溶液对四瓶溶液进行检测，设计方案如下。回答问题：(1)用双缩脲试剂将上述四种溶液区分为两组，其中不发生颜色反应的一组是_葡萄糖溶液__和_蔗糖溶液__。用双缩脲试剂检测时，应先加入_A液__(填“A液”或“B液”)。(2)用_斐林试剂__(填所给试剂名称)区分不发生颜色反应的一组溶液。(3)进一步区分(1)中发生颜色反应的一组溶液的方法及流程：①将_淀粉溶液__分别与发生颜色反应的两种溶液混合；②到时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，水浴加热；③观察到出现砖红色的溶液是_淀粉酶溶液__，另一种溶液是_稀蛋清溶液__。解析：(1)用双缩脲试剂检测将题中四种溶液区分为两组，一组是稀蛋清溶液和淀粉酶溶液，其成分是蛋白质，用双缩脲试剂检测产生紫色反应；一组是葡萄糖溶液和蔗糖溶液，用双缩脲试剂检测不会发生颜色反应。使用双缩脲试剂检测蛋白质时，应先加A液，造成碱性环境，再加B液。(2)葡萄糖溶液和蔗糖溶液这两种物质可以使用斐林试剂检测，葡萄糖属于还原糖，产生砖红色沉淀，蔗糖溶液不会发生颜色反应。(3)发生显色反应的一组是稀蛋清溶液和淀粉酶溶液，向两种溶液中滴加等量的淀粉溶液，淀粉酶可以将淀粉分解为还原糖，使用斐林试剂检测，在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀，不发生反应的一组是稀蛋清溶液。组成细胞的化合物种类无机化合物：_水__、_无机盐__有机化合物：主要有糖类、脂质、_蛋白质__、_核酸__等含量最多的化合物是_水__最多的有机化合物是_蛋白质__比较项目斐林试剂双缩脲试剂不同点使用方法甲液和乙液混合均匀后即可使用，且现配现用使用时先加A液再加B液显色反应条件需水浴加热不需加热即可反应反应原理还原糖中的醛基或酮基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被还原为Cu2O具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成络合物颜色变化出现砖红色沉淀样液变紫色浓度乙液CuSO4溶液的质量浓度为0.05 g/mLB液CuSO4溶液的质量浓度为0.01 g/mL相同点都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH溶液的质量浓度都是0.1 g/mL