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教案配套课件ppt

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1.简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的基本元素是碳。（生命观念）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。（科学探究）3.认同生命的物质性。（生命观念、科学思维）
重点了解组成细胞的主要元素，用实验方法检测生物组织中的几种物质。难点检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。
一 组成细胞的元素细胞中常见的化学元素有[1] 　多种，其中大量元素有[2] 　　　　　　 　等， 微量元素有[3] 　　　　 　 　　　　　等，基本元素是[4] 　　　 　　　，最基本元素是[5] 　 。构成细胞的化学元素在[6] 　　　　　中都能够找到，但各种元素的相对含量又[7] 　　　　　。二 组成细胞的化合物组成细胞的元素大多以[8] 　　　　的形式存在，其中无机化合物有[9] 　　、[10] 　　　　，有机化合物有[11] 　　　、[12] 　　　　、[13] 　　　　和[14] 　　　，细胞中含量最多的化合物是[15] 　　，细胞中含量最多的有机物是[16] 　　　　。
Fe、Mn、Zn、Cu、B、M
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验中，还原糖与[17] 　　 　　作用，生成[18] 　　　　　；淀粉遇[19] 　 变[20] 　　；脂肪可以被[21] 　　 　　　　染液染成[22] 　　 　 　　；蛋白质与[23] 　　 　试剂发生作用，产生[24] 　　　　反应。
苏丹Ⅲ染液（或苏丹Ⅳ染液）
判断题1. 组成细胞的元素中，C、H、O、N 这四种元素的含量最多 （　　） 2. 细胞中含量最多的有机物是蛋白质 （　　） 3.Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、M 等是组成细胞的微量元素（　　） 4. 微量元素因含量少，所以对生命活动影响不大 （　　） 5. 细胞中含量最多的化合物是水，细胞中含量最多的有机物是蛋白质 （ 　　） 6. 在苹果匀浆中加入斐林试剂后，试管内液体呈现无色，加热后生成砖红色沉淀 （　　） 7. 西瓜汁中含有丰富的葡萄糖和果糖，可用作还原糖检测的替代材料 （　　）
分类（下图 ） 大量元素、微量元素是根据元素在生物体内的含量区分的。含量占生物体总质量万分之一以上的元素为大量元素，万分之一以下的元素为微量元素。最基本元素、基本元素和主要元素是根据元素对生物体的作用划分的，它们的作用均不可忽视。
【巧学妙记】口诀记忆微量元素铁（Fe）猛（Mn） 碰（B）新（Zn）木（M）桶（Cu）。
生物界与非生物界在元素组成上的统一性和差异性 统一性的表现：组成生物的元素在无机自然界中都能找到，在元素种类上具有统一性。差异性的表现：同一种元素在生物界和非生物界中的含量差别很大。
例 1 难度★★★ 典型★★☆下列有关组成生物体的化学元素的叙述，正确的是（　　） A. 微量元素在生物体内含量最少，所以人体不存在微量元素缺乏症B. 每种元素在不同生物体内的含量都是相同的C. 组成生物体的化学元素根据其含量不同可分为大量元素和微量元素两大类D. 组成生物体的大量元素中，C 是最基本元素，在细胞鲜重中含量也是最多的
【解析】微量元素在生物体内虽然含量很少，若缺乏也会出现相应的微量元素缺乏症，如缺锌、缺碘都会出现相应的病症，A 项错误。每种元素在不同生物体内的含量往往是不同的，B 项错误。生物体中的化学元素根据其含量不同可分为大量元素和微量元素两类，C 项正确。组成生物体的大量元素中，C 是最基本元素，但在细胞鲜重中，含量最多的元素是O，D 项错误。【答案】C
例 2 难度★★★ 典型★★☆生命具有物质性，这是生物界与非生物界具有统一性的一面。下列对这种观点的表述不严密的是（　　）A. 组成细胞的化学元素没有一种是生命物质特有的，都可在无机自然界中找到B. 组成细胞的化合物没有一种是生物界特有的，都可在无机自然界中找到C. 从生命起源上看，生命物质是无机自然界的物质通过化学变化发展而来的D. 从新陈代谢上看，生命物质是无机自然界的物质通过同化作用转化而来的
【解析】组成细胞的化学元素在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为生物界所特有，但是由这些元素组成的化合物中有很多是有机物，在无机自然界中是无法找到的。生物通过一系列化学变化，可以把从无机环境获取的物质转化为自身的生命物质，这个过程是同化作用。【答案】B
二 组成细胞的化合物
元素与化合物 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。组成细胞的化合物的种类及含量 除以上蛋白质、核酸、糖类、脂质等有机物外，细胞中最常见的有机物还有维生素。【特别提醒】细胞中，含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。
例 3 难度★★★ 典型★★☆ 如下图所示，图甲是细胞中3 种化合物含量的扇形图。图乙是有活性的细胞中不同元素含量的柱形图。下列说法不正确的是（　　）
A. 若图甲表示正常细胞，则Ⅰ、Ⅱ化合物共有的元素中含量最多的是图乙中的a B. 若图甲表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则Ⅰ化合物中含量最多的元素为图乙中的b C. 图乙的正常细胞中原子数量最多的是c，这与细胞中含量最多的有机物有关D. 若图甲表示正常细胞，则Ⅱ化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
【解析】根据图甲中各化合物的比例，可判断正常细胞中Ⅰ、Ⅱ化合物分别为水和蛋白质，它们共有的元素为H、O，而O 在活细胞中含量最多。由图乙中各元素含量百分比可知，a 为O 元素， b 为C 元素，c 为H 元素，A 项正确。细胞完全脱水后含量最多的化合物是蛋白质。蛋白质是以碳链为骨架构建的大分子物质，其中C 含量最多，对应于图乙中的b，B 项正确。活细胞中H 原子数量最多，但由于其相对原子质量最小，所以其含量仅排第三，这与活细胞中含量最多的化合物H2O 有关，H2O 是无机物，C 项错误。蛋白质具有多样性，必含的元素为C、H、O、N，可能还含有S、P 等其他元素，D 项正确。【答案】C
【即时练】1.下列有关组成生物体化学元素的叙述，正确的是 （　　）①微量元素在生物体内含量很少，所以人体不存在微量元素缺乏症　②每种大量元素在不同的生物体内的含量都是相同的　③组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类　④组成人体细胞的化学元素中，C 元素占细胞干重的质量分数最大　⑤不同生物的体细胞内含有的化学元素种类大体相同　⑥在同一生物的不同体细胞内，各种化学元素的含量相同　⑦组成生物体细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到A. ③④⑤⑦ B. ①②④⑥ C.③⑤⑦ D.①③④⑤⑦
【解析】 虽然微量元素在生物体内含量很少，但它们是生物体内必不可少的，如果人体缺乏微量元素，会出现相应的疾病，①错误；不同生物体内元素的含量存在差异，②错误；在同一生物的不同体细胞内，各种化学元素的含量存在差异，⑥错误。【答案】A
2 . ［2020·安徽阜阳三中高一调研］下列关于构成细胞的化学元素、大量元素和微量元素的叙述中，不正确的是 （　　）A. C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 都是大量元素，C 在各种有机物中都存在B. 无机自然界的元素在生物界中都能找到，这说明生物界和无机自然界具有统一性的一面C. 划分大量元素和微量元素的标准是元素的含量，两者之间不可替代D. 微量元素虽然含量少，但它们既参与细胞结构组成也参与细胞的代谢调节
【解析】含量较多的C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 都是大量元素，C 在各种有机物中都存在，A 项正确；组成细胞的各种化学元素，在无机自然界中都能找到，这说明生物界和无机自然界具有统一性的一面，B 项错误；组成细胞的各种化学元素，依据含量的多少划分为大量元素和微量元素，各元素在生命活动中的作用不同，两者之间不可替代，C 项正确；微量元素虽然含量少，但它们既参与细胞结构组成也参与细胞的代谢调节，D 项正确。【答案】B
3 . 庐山黄杨和金背松鼠体内细胞的某些元素含量（占细胞干重的质量分数：%）如下表所示，下列有关叙述正确的是（ ）A. 依据表中N 元素含量可推知，金背松鼠细胞中核酸含量比庐山黄杨多B. 依据表中O 元素含量可推知，庐山黄杨的含水量比金背松鼠多C. 依据表中C 元素含量可推知，干物质主要是有机物D. 这两种生物体内所含的化学元素的种类和含量差异均很大
【解析】N 元素可以构成蛋白质、核酸、磷脂等，故仅依据表中 N 元素含量不可推知，金背松鼠细胞中核酸含量比庐山黄杨多，A 项错误；题干信息为细胞干重，故无法判断含水量的多少，B 项错误；依据表中C 元素的含量可知，有机物是干物质的主要成分，C 项正确；这两种生物体内所含的化学元素的种类基本相同，但含量差异很大，D 项错误。【答案】C
4. ［2020·广东佛山一中月考］科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需化学元素。其配方如下表（培养液浓度单位：mml/L），下列相关叙述正确的是 （　　）A. 表格中涉及的元素中植物吸收量最少的是S 和MgB. 表格中包含了植物生存所需的各种元素C. 对植物的生长发育而言，作用最小的元素是ZnD. 除去Mg 或者N，植物的光合作用都会受到影响
【解析】细胞吸收量最少的是微量元素，所以本题中是Zn，A 项错误；表格中只包含了部分元素，没有包含全部元素，比如C、H、O，B 项错误；Zn 是微量元素，在细胞中含量少，但作用大，C 项错误；Mg 和N 是组成叶绿素的元素，缺乏这两种元素，光合作用会受到影响，D 项正确。【答案】D
三 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
方法步骤 还原糖的检测和观察
脂肪的检测和观察 方法一：直接染色 步骤及现象：向待测组织样液中滴加3 滴苏丹Ⅲ染液，有橘黄色的颜色反应。 结论：组织中含有脂肪。 方法二：制片观察
实验注意事项 在还原糖的检测实验中，最理想的实验材料是还原糖（常见的还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等）含量较高的生物组织（或器官），而且生物组织的颜色最好较浅，易于观察实验现象。不能选用甜菜、甘蔗，因为它们所含的蔗糖不属于还原糖；不能选择西瓜、血液、绿色叶片等颜色深的作为实验材料，这些材料有颜色，干扰实验结果的颜色变化。
试剂应用1. 斐林试剂不稳定，一般配制成甲液（质量浓度为0.1 g/mL 的NaOH 溶液）和乙液（质量浓度为0.05 g/mL 的CuSO4 溶液）来保存，使用时必须将甲液、乙液混合均匀后使用。2. 在使用双缩脲试剂时，应先加A 液（质量浓度为0.1 g/mL 的NaOH 溶液）造成碱性环境，再加B 液（质量浓度为0.01 g/mL 的CuSO4 溶液）。3. 脂肪鉴定过程中滴加1～ 2 滴体积分数为50% 的酒精的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液易溶于酒精。【规律总结】（1）显微镜。在三种有机物的检测实验中，只有脂肪的检测可能用到显微镜。（2）加热。在三种有机物的检测实验中，只有还原糖的检测需要加热，且加热的方法是水浴加热。
例 4 难度★★☆ 典型★★★ 下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述，正确的是（　　） A. 用于检测还原糖的斐林试剂的甲液和乙液，可直接用于蛋白质的检测B. 检测脂肪时，需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒C. 检测还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液D. 用于检测蛋白质的双缩脲试剂的A 液与B 液要混合均匀后，再加入含样液的试管中，且必须现用现配
【解析】斐林试剂与双缩脲试剂的成分相同，所用NaOH 溶液的浓度相同，但两者所用CuSO4 溶液的浓度不同。还原糖、蛋白质的颜色反应是肉眼可见的，而脂肪的检测中，脂肪颗粒小且分散在细胞中，所以需要借助显微镜进行观察。检测还原糖时，斐林试剂的甲液、乙液要混合均匀后加入，而检测蛋白质时要先加入双缩脲试剂A 液，再加入B 液。【答案】B
例 5 难度★★☆ 典型★★☆ 下列关于实验的说法正确的是（　　） ①用斐林试剂检测还原糖　②用苏丹Ⅳ染液检测脂肪　③用双缩脲试剂检测蛋白质　④用碘液检测淀粉A. 实验①需要水浴加热　B. 实验②和④需要使用显微镜观察C. 实验③所用的试剂经稀释后可用于实验① D. 实验①③④所用的试剂都需要现用现配
【解析】用斐林试剂检测还原糖，需要水浴加热，A 项正确。实验②观察组织细胞中的脂肪时需要使用显微镜，实验④用碘液检测淀粉不需要用到显微镜，B 项错误。实验③所用的试剂是双缩脲试剂，实验①所用的试剂是斐林试剂，斐林试剂稀释后可作为双缩脲试剂，C 项错误。双缩脲试剂不需要现用现配，D 项错误。【答案】A
【即时练】1. ［2020·河北唐山一中月考］油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如下图所示，将不同成熟阶段的种子制成匀浆后检测，结果正确的是 （　　）
【解析】解析：由题图可知，第10 天时，油菜种子中有可溶性糖存在，用斐林试剂检测会出现砖红色沉淀，A 项错误；细胞中含量最多的有机物是蛋白质，所以在第20 天用双缩脲试剂检测会出现紫色，B 项错误；第30 天，油菜种子中脂肪含量较高，用苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，C 项正确；第40 天，油菜种子中没有淀粉，所以用碘液检测不会出现蓝色，D 项错误。【答案】C
2 . ［2020·福建龙岩漳平一中月考］将刚刚萌发、带有小芽的大麦种子充分研磨后，过滤得到组织样液。在组织样液中加入下列试剂后振荡均匀，有关实验现象及结论的叙述，正确的是 （　　）A. 加入苏丹Ⅲ染液，溶液呈红色，证明发芽的大麦种子中含有脂肪B. 加入斐林试剂并水浴加热，溶液呈砖红色，说明发芽的大麦种子中含有麦芽糖C. 加入碘液，溶液呈蓝色，说明发芽的大麦种子中含有淀粉D. 加入双缩脲试剂，溶液呈蓝色，说明发芽的大麦种子中含有蛋白质
【解析】苏丹Ⅲ染液能将脂肪染成橘黄色，而不是红色，A项错误；加入斐林试剂并水浴加热，溶液呈砖红色，说明发芽的大麦种子中含有还原糖，但不一定是麦芽糖，B 项错误；淀粉遇碘液变蓝，因此加入碘液，溶液呈蓝色，说明发芽的大麦种子中含有淀粉，C 项正确；要想观察组织样液中是否有蛋白质，可采用双缩脲试剂检测，呈紫色反应，D 项错误。【答案】C
4 . ［2020·济南一中月考］某同学分别按下表进行三组实验：
将上述各组实验材料按表中实验条件进行相关处理后，将A 组制成临时装片，放在显微镜下观察，分析回答：（1）进行A 组实验时，使用酒精的作用是______________________，其中，实验所观察的被苏丹Ⅲ染液着色的小颗粒是_________（物质）, 小颗粒的颜色是___________。
（2）B 组实验中，组织样液出现 　　　　沉淀，实验中使用斐林试剂时应注意NaOH 与CuSO4 溶液要 　　　　使用，现用现配。若将苹果匀浆换成蔗糖溶液并按正确操作做上述B 组实验，结果是溶液颜色呈现 　　　 　色。（3）在C 组实验中，豆浆中富含蛋白质，检验蛋白质的试剂是 　 　　　， 是否需要水浴加热？ 　　　　（填“是”或“否”），呈现 　　　 　色。（4）D 组实验用的试剂是 　 　 　　。
【解析】（1）A 组实验中，花生种子富含脂肪，脂肪检测时使用酒精的作用是洗去浮色，苏丹Ⅲ染液将脂肪染成橘黄色。（2）B 组实验中，苹果匀浆富含还原糖，与斐林试剂发生化学反应，产生砖红色沉淀。使用斐林试剂时，注意NaOH 与CuSO4 溶液等量混合均匀，生成Cu(OH)2，现配现用。蔗糖不具有还原性，不能与斐林试剂发生化学反应，溶液呈现斐林试剂的蓝色。（3）检测蛋白质的试剂是双缩脲试剂，不需进行水浴加热，呈紫色。（4）D 组实验中，淀粉遇碘变蓝色。【答案】（1）洗去浮色　脂肪　橘黄色　（2）砖红色　等量混合均匀 　蓝　（3） 双缩脲试剂　 否 　紫　（4） 碘液
一 斐林试剂和双缩脲试剂的比较
例 1 难度★★☆ 典型★★☆ 现提供可配制斐林试剂的溶液：甲液（质量浓度为0.1 g/mL的NaOH 溶液）、乙液（质量浓度为 0.05 g/mL 的CuSO4 溶液）以及蒸馏水。如果充分利用上述试剂及必需的实验用具，可灵活地检测出下列哪些物质？（　　）①葡萄糖　②蔗糖　③胃蛋白酶（化学本质为蛋白质）④ DNA只有① B.①和② C.①和③ D. ②③和④
【解析】本题提供了蒸馏水，因此质量浓度为0.05 g/mL 的CuSO4 溶液可用蒸馏水稀释至0.01 g/mL，作为双缩脲试剂的B液。葡萄糖为还原糖，可用斐林试剂检测；胃蛋白酶的化学本质为蛋白质，蛋白质可用双缩脲试剂检测。【答案】C
【方法】利用“一同四不同”区分斐林试剂与双缩脲试剂。（1）“一同”是指都含有NaOH 和CuSO4 两种成分，且NaOH 溶液的质量浓度都为0.1 g/mL。（2）“四不同”分别指：①反应原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu（OH）2 溶液，双缩脲试剂的实质是碱性环境中的Cu2+。②CuSO4 溶液的浓度不同。斐林试剂中CuSO4 溶液的质量浓度为0.05 g/mL，双缩脲试剂中CuSO4 溶液的质量浓度为0.01 g/mL。③使用方法不同。检测还原糖时将甲、乙两种溶液等量混匀后立即使用；检测蛋白质时，先加A 液1 mL 摇匀，然后加B 液4 滴，振荡摇匀。④反应条件不同：检测还原糖时，加入斐林试剂后需水浴加热；检测蛋白质时，加入双缩脲试剂后不需要加热。
二 走出元素与化合物的四个误区
易混淆元素与化合物在干重与鲜重条件下的百分比 在组成细胞的元素中，含量最多的四种元素占鲜重百分比为O>C>H>N，占干重百分比为C>O>N>H。在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比为水>蛋白质> 脂质> 糖类；占干重百分比中，蛋白质最多。误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要 大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。误以为细胞中含量最多的元素是 C 活细胞中含量最多的元素是O ；细胞干重中含量最多的元素是C。
例 2难度★☆☆ 典型★★☆我们如何找到回家的路？荣获2014 年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发现，大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作用。下列叙述中正确的是（　　） A.“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是C B.“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是O C. 上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H D. P 和S 分别是“位置细胞”中的大量元素和微量元素
【解析】“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是O，A 项错误； “网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是C，B 项错误； 上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H，C 项正确；P 和S 均属于大量元素，D 项错误。【答案】C
一 生物体内有机物的检测
例1 ［2014·广东高考］ 难度★★☆ 典型★★★ 油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如下图所示。将不同成熟阶段的种子制成匀浆后检测，结果正确的是（　　）
【读题】曲线：油菜种子在不同的成熟阶段，有机物的含量不同。表格：不同取样时间，检测有机物所用的试剂和发生的颜色反应。【思路建立】解答本题需要思考以下两点： （1）检测还原糖、淀粉和脂肪分别用哪些试剂？分别出现什么颜色反应？ （2）注意曲线图中在第30 天后种子中无淀粉。
【解析】据图可知，第10 天种子中有可溶性糖，可溶性糖中有还原糖，因此加入斐林试剂，水浴加热后能出现砖红色沉淀，A 项错误。第20 天，细胞正常代谢需要各种蛋白质，因此加入双缩脲试剂后，能出现紫色反应，B 项错误。第30 天时脂肪的含量较高，加入苏丹Ⅲ试剂后出现橘黄色脂肪颗粒，故C 项正确。第40 天时淀粉的含量已为0，因此加入碘液后不会出现蓝色，D 项错误。【答案】C
例2 ［2017·全国Ⅰ高考］ 难度★★☆ 典型★★★下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是（　　） A. 细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测B. 检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色C. 若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色D. 斐林试剂是含有Cu2+ 的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色
【读题】台盼蓝染色法的应用原理及双缩脲试剂、醋酸洋红液、斐林试剂三种染色剂的作用原理及颜色反应现象。【思路建立】A 和C 项是还没学到的知识，从解析里可以了解。但该题根据检测蛋白质和可溶性还原糖的实验原理， 可以直接得出答案。
【解析】正常细胞的细胞膜能够阻止台盼蓝进入，而死亡的细胞，细胞膜的通透性增加，细胞可被台盼蓝染成蓝色，A 项正确。（此知识将在第3章学习） 氨基酸不含肽键，而只有含两个及以上肽键的物质才能用双缩脲试剂来检测，B项错误。观察细胞分裂过程中的染色体，通常用醋酸洋红液或龙胆紫溶液或改良的苯酚品红溶液，C项正确。（此知识将在第6章学习） 斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液，可被葡萄糖在水浴加热下还原成砖红色，D项正确。【答案】B