第2章 第1节 细胞中的元素和化合物（学习手册）-【新课程能力培养】2024-2025学年高中生物必修1 分子与细胞（人教版2019）

( ) * + , - ! ./012 １０　 学 　 第２章　组成细胞的分子 第１节　细胞中的元素和化合物 　　１．通过对细胞中元素与自然界组成元素的比较，形成生命与自然界统一的生命观。 （生命观念） ２．通过对大量元素和微量元素的分类学习，养成比较与分类的科学思维方式。（科学 思维） ３．通过检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的实验，学习科学探究方法。（科学探究） 知识点一　组成细胞的元素 １．生物界与非生物界元素的统一性和差异性 ２．元素的来源、分类依据和存在形式 　　化学元素在生物体内的重要作用 １．Ｐ是构成磷脂、核酸和ＡＴＰ的必需元素。 ２．蛋白质一般都含有 Ｓ（甲硫氨酸含 Ｓ）， 而核酸一般都不含Ｓ。 ３．Ｎ是构成叶绿素、ＡＴＰ、蛋白质和核酸 等最重要生命物质的必需元素。 ４．Ｋ促进植物生长，对神经兴奋的传导和 肌肉的收缩有重要作用。 ５．Ｍｇ是叶绿素的组成元素，也是很多酶的 激活剂。 ６．Ｉ是合成甲状腺激素的必需元素。 ７．Ｃａ是构成人体骨骼和牙齿的主要成分。 ８．Ｆｅ是细胞色素、血红蛋白和许多含铁酶 类的组成成分。 ９．Ｚｎ是某些酶的组成成分，也是酶的活化 中心。 １０．Ｂ促进花粉的萌发和花粉管的伸长。 １１．Ｍｏ是固氮酶等所必需的元素                                      。 ! " "#34&'567 　学 １１　 　　概念检测 （１）细胞中不存在无机自然界没有的特殊 元素。 （２）微量元素量少作用大。 （３）组成细胞的元素具有统一性和差异性。 例１　下图为元素在生物体内的含量分布情 况，下列表述错误的是 （　　） Ａ．Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ属于大量元素 Ｂ．Ⅰ在非生物界中都能找到，体现生物界 与非生物界的统一性 Ｃ．Ⅱ和Ⅲ为生物体的必需元素，一旦缺乏 就可能会导致相应的病症 Ｄ．Ⅲ含量虽少，却是生物体正常生命活动 不可缺少的 答案：Ａ 解析：Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ属于大量元素，Ｚｎ属 于微量元素，Ａ错误；组成生物体的各种化 学元素，在非生物界中都能找到，没有一种 是生物界特有的，体现生物界与非生物界的 统一性，Ｂ正确；大量元素和微量元素均为 必需元素，一旦缺乏可能会导致相应的病 症，Ｃ正确；微量元素含量虽少，却是生物 体正常生命活动不可缺少的，Ｄ正确。 例２　草莓缺少 Ｍｇ２＋时叶片叶脉缺绿、叶 片变黄变白，缺 Ｚｎ２＋时幼叶和茎生长受到 抑制，这说明无机盐 （　　） Ａ．是植物细胞内的能源物质 Ｂ．会影响植物的生长代谢 Ｃ．在细胞中主要以化合物形式存在 Ｄ．其浓度决定了细胞吸水或失水 答案：Ｂ 解析：植物细胞内的能源物质主要是糖类， Ａ错误；草莓缺少 Ｍｇ２＋时叶片叶脉缺绿、 叶片变黄变白，缺 Ｚｎ２＋时幼叶和茎生长受 到抑制，这说明无机盐会影响植物的生长代 谢，Ｂ正确；无机盐在细胞中主要以离子形 式存在，Ｃ错误；无机盐能维持细胞的形 态，其浓度决定了细胞吸水或失水，但题干 信息不能说明该功能，Ｄ错误。 知识点二　组成细胞的化合物 　　根据特征元素推测化合物的种类 　　细胞内含量最多的化合物是水，含量最 多的有机物是蛋白质                                                                   。 ( ) * + , - ! ./012 １２　 学 例３　 （不定项）如图为元素在生物体内的 含量分布情况，下列表述正确的是 （　　） Ａ．Ⅰ在非生物界中都能找到，这体现了生 物界与非生物界的统一性和差异性 Ｂ．Ⅱ含量虽少，但却是生物体正常生命活 动不可缺少的 Ｃ．Ⅱ和Ⅲ为必需元素，一旦缺乏可能会导 致相应的病症 Ｄ．Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ属于大量元素 答案：ＢＣ 解析：Ⅰ在非生物界中都能找到，这体现了 生物界与非生物界的统一性，Ａ错误；Ｚｎ 属于微量元素，Ｄ错误。 （不定项）观察下图，下列叙述正确的 是 （　　） Ａ．若该图表示的是细胞鲜重下的各化学元 素的含量，则甲应该为碳元素 Ｂ．若该图表示的是细胞的各化学元素占干 重的百分比，则甲应该为碳元素 Ｃ．若该图为活细胞的化合物组成情况，则 甲中含有的元素为Ｃ、Ｈ、Ｏ Ｄ．若该图是已经完全脱水后的细胞的化合 物组成情况，则甲是蛋白质 知识点三　检测生物组织中的糖类、脂 　　　　　肪和蛋白质 １．实验原理 （１）可溶性还原糖＋ 试剂→ 沉淀。 （２） ＋双缩脲试剂→ 反应。 （３）脂肪小颗粒 ＋ → 小 颗粒。 ２．实验步骤 （１）还原糖的检测和观察 取 ２ｍＬ于试管中→加入刚配 制的 试剂１ｍＬ（斐林试剂甲 液和乙液等量混合均匀后再加入）→ 水浴 （温度为 ℃）加热２ｍｉｎ 左右→观察颜色变化 （ 　）。 （２）脂肪的检测和观察 ①取材：取一粒浸泡过的 种子，去 掉种皮。 ②切片：用刀片在花生子叶的 上平 行切下若干薄片，放入盛有 的培 养皿中待用。 ③从培养皿中选取 的切片，用 蘸 取 放 在 载 玻 片 中 央，滴 染液 ２～３滴于切片上，染色 ，用吸水纸吸去染液，再加１～ ２滴体积分数５０％的 洗去浮色， 用吸水纸吸去多余的酒精，滴上 １滴 ，盖上盖玻片，制成临时装片。 ④观察：                                                                   在 倍镜下找到花生子叶的 ! " "#34&'567 　学 １３　 最薄处，移到视野中央，将物镜调节清 晰；换成 倍镜观察，视野中被染 成 的脂肪颗粒清晰可见。 （３）蛋白质的检测和观察 试管中加样液２ｍＬ→加 Ａ液 １ｍＬ，摇匀→加双缩脲试剂 液 ４滴，摇匀→观察颜色变化 （紫色）。 １．斐林试剂与双缩脲试剂的 “一同、三 不同” ２．利用颜色反应的原理和方法，在医学上 进行疾病的诊断，你能举出例子吗？ １．选择实验材料时，一是要选富含需要鉴 定的物质，二是最好选用白色或近于白色 的材料，避免颜色干扰，影响实验结果。 ２．有机物检测在操作步骤上的差异 （１）加热：还原糖的检测需要加热，且为 水浴加热。 （２）显微镜：若用花生种子切片为材料检 测脂肪需要使用显微镜。 （３）试剂滴加顺序：先等量混合后再滴加 的是斐林试剂，分别滴加的是双缩脲 试剂。 例４　为检测生物组织中的还原糖，制备了 某苹果的两种提取液：①浅红色混浊的匀 浆；②浅黄色澄清的匀浆。下列叙述正确的 是 （　　） Ａ．提取液②加入斐林试剂并６０℃水浴加热 产生砖红色沉淀，说明②中含有还原糖 Ｂ．与提取液②相比，①更适合用于检测苹 果中的还原糖 Ｃ．提取液中含有淀粉、少量的麦芽糖和蔗 糖等还原糖 Ｄ．检测还原糖时，先加入双缩脲试剂 Ａ 液，再加入Ｂ液 答案：Ａ 解析：斐林试剂能与还原糖在热水浴条件下 反应生成砖红色沉淀，所以提取液②加入现 配的斐林试剂并加热产生砖红色沉淀，说明 ②中含有还原糖，Ａ正确；由于②较澄清， ①为浅红色混浊的匀浆，所以与提取液①相 比，②更适合用于检测苹果中的还原糖，Ｂ 错误；淀粉和蔗糖不是还原糖，Ｃ错误；双 缩脲试剂是用来检测蛋白质的，检测还原糖 时，应将等量的斐林试剂甲液和斐林试剂乙 液混合均匀加入，Ｄ错误。 例５　 （不定项）广西农科院研发的钦蜜九 号 （黄金百香果）一经上市即因清甜无酸 而深受好评。某学习小组对钦蜜九号果肉进 行脱色处理后打成匀浆，取样液用斐林试剂鉴 定其含糖情况。下列说法中合理的是 （　　） Ａ．脱色处理的目的是排除胡萝卜素等对实 验结果的干扰 Ｂ．斐林试剂通过简单处理后，也能用于鉴                                                                   定黄金百香果中的蛋白质 ( ) * + , - ! ./012 １４　 学 Ｃ．为验证其甜度高，需增设多组不同浓度 的蔗糖样液作为颜色对照 Ｄ．样液与试剂混匀后还需水浴加热，实验 现象是由无色变成砖红色 答案：ＡＢ 解析：胡萝卜素为橙黄色，可能会对实验现 象产生干扰，但其为无关变量，Ａ正确；斐 林试剂由甲液 （质量浓度为０１ｇ／ｍＬ氢氧 化钠溶液）和乙液 （质量浓度为００５ｇ／ｍＬ 硫酸铜溶液）组成，双缩脲试剂由 Ａ液 （质量浓度为０１ｇ／ｍＬ氢氧化钠溶液）和Ｂ 液 （质量浓度为 ００１ｇ／ｍＬ硫酸铜溶液） 组成，因此，斐林试剂通过简单处理后，也 能用于鉴定黄金百香果中的蛋白质，Ｂ正 确；斐林试剂可用于鉴定还原糖，蔗糖为非 还原糖，Ｃ错误；样液与试剂混匀后还需水 浴加热，实验现象是由蓝色变成砖红色，Ｄ 错误。 　　下面是一组探究生物体内主要有机物存 在与否的鉴别实验，表中编号顺序对应下列 各项中的内容，正确的是 （　　） 待测物 试剂 颜色 反应条件 蛋白质 双缩脲试剂 ③ ④ 脂肪 ② 橘黄色 — ① 斐林试剂 砖红色 ５０～６５℃ Ａ．葡萄糖、苏丹Ⅲ染液、紫色、沸水浴 Ｂ．蔗糖、苏丹Ⅲ染液、紫红色、常温 Ｃ．还原糖、苏丹Ⅲ染液、蓝紫色、沸水浴 Ｄ．果糖、苏丹Ⅲ染液、紫色、                              常温 第２节　细胞中的无机物 　　１．通过对组成细胞的水和无机盐的学习，建立生命物质性的观点。（生命观念） 　　２．通过概括水与细胞代谢的关系形成科学的思维方式。（科学思维） 　　３．通过探究无机盐功能的技能训练培养科学探究能力。（科学探究） 知识点一　细胞中的水 １．水的存在形式和功能 ２．水的理化特性与分子结构的对应关系 　　理化特性 　　分子结构 ①是良好的溶剂 ａ．水是极性分子 ②具有流动性 ｂ．能形成分子间氢键 ③具有高比热容 ｃ．氢键不稳定 ３．自由水／结合水与代谢、抗逆性的关系                   ( ) * + , - ! ./012 ３０　 和真核细胞，根据题意并分析题图可知，Ａ是大肠杆菌细 胞，Ｂ是蓝细菌细胞，Ｃ是病毒，Ｄ是哺乳动物的平滑肌 细胞，其中属于原核细胞的是大肠杆菌细胞和蓝细菌细胞； ②图中能进行光合作用的是Ｂ蓝细菌 （含有叶绿素和藻蓝 素）；③基本的生命系统是细胞，图中Ａ、Ｂ均为单细胞生 物，在生命系统中既属于细胞水平，也属于个体层次；④ 从生命系统的结构层次来看，一个湖泊中所有的念珠蓝细 菌构成种群，湖泊中的所有生物构成群落，整个湖泊构成 生态系统。 CDE" １ 　　１．Ｃ【解析】原核细胞无以核膜为界限的细胞核，Ｃ 错误。 ２．Ｃ【解析】蓝细菌属于原核生物，原核细胞中没有 叶绿体，但含有藻蓝素和叶绿素，能够进行光合作用，Ａ 错误；酵母菌属于真核生物中的真菌，有细胞壁和核糖体， Ｂ错误；破伤风杆菌属于原核生物，原核细胞中没有线粒 体，破伤风杆菌是厌氧微生物，只能进行无氧呼吸，Ｃ正 确；支原体属于原核生物，没有核膜包被的细胞核，仅含 有核糖体这一种细胞器，拟核内 ＤＮＡ裸露，无染色质，Ｄ 错误。 ３．Ａ【解析】酵母菌属于真菌，是真核生物，白细胞 是真核细胞，这两种细胞都具有细胞骨架，细胞骨架是由 蛋白质纤维构成的网架结构，与细胞的运动、分裂、分化 以及物质运输、能量转化、信息传递等多种功能有关，Ａ 正确；发菜属于蓝细菌，是原核生物，其细胞中没有叶绿 体，水绵细胞中具有叶绿体，Ｂ错误；颤蓝细菌属于蓝细 菌，是原核生物，没有细胞核，只有拟核，伞藻和小球藻 是真核生物，它们的细胞中具有细胞核，Ｃ错误；黑藻是 植物，其细胞具有细胞壁，根瘤菌是细菌，其细胞也具有 细胞壁，草履虫是单细胞动物，不具有细胞壁，Ｄ错误。 ４．Ｂ【解析】蓝细菌没有成形的细胞核，即没有核 膜、没有核仁、没有染色质等，Ｂ错误。 ( ２ )*FG-.5HI ( １ / -.J5KL=MNO 学习手册 知识点一　组成细胞的元素 【知识梳理】 １．大　种类　差异性 ２．无机自然界　大量　Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｃａ、 Ｍｇ　微量　Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｂ、Ｍｏ　最基本　Ｃ、Ｈ、 Ｏ、Ｎ　化合物 知识点二　组成细胞的化合物 【知识梳理】 蛋白质　糖类和核酸　脂质　无机盐 【要点精析】 变式训练１　ＢＤ 知识点三　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【知识梳理】 １．（１）斐林　砖红色　 （２）蛋白质　紫色　 （３）苏 丹Ⅲ染液　橘黄色 ２．（１）样液　斐林　５０～６５　浅蓝色→棕色→砖红 色　 （２）①花生　②横断面　清水　③最薄　毛笔　苏 丹Ⅲ　３ｍｉｎ　酒精　蒸馏水　④低　高　橘黄色　 （３）双 缩脲试剂　Ｂ 【教材拓展】 ２．提示：利用斐林试剂和双缩脲试剂可以检测尿液， 从而辅助进行糖尿病、肾炎的诊断。 【要点精析】 变式训练２　Ｄ 练习手册 【基础练习】 １．Ａ【解析】组成细胞的元素在无机自然界中都能找 到，没有一种是细胞所特有的，这体现了生物界与非生物 界具有统一性，Ａ正确；组成人体活细胞含量最高的元素 为Ｏ，Ｂ错误；青蛙和玉米细胞内的元素在种类上基本相 同，含量有差异，Ｃ错误；组成细胞的元素中最基本的元 素是Ｃ，Ｄ错误。 ２．Ｂ【解析】成分中已经存在 Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ及必 需的微量元素，还需要的是Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ等大量元素，Ｂ 正确。 ３．Ａ【解析】组成细胞的化合物中，水占细胞鲜重的 含量最多，Ａ正确。 ４．Ｃ【解析】构成细胞的任何一种元素在无机自然界 都能找到，没有一种元素是细胞特有的，但构成细胞的化 合物是生物体合成的，与生命活动密切相关，在无机自然 界中是找不到的，如血红蛋白等，Ａ错误；细胞中含量最 多的是水，水是无机物，细胞中有机物的含量比无机物的 含量少，Ｂ错误；各种化合物在不同的细胞内种类相似， 但含量不同，Ｃ正确；含有碳元素的不一定是有机物，如 ＣＯ２，Ｄ错误。 ５．Ａ【解析】马铃薯块茎中含有较多的糖是淀粉，属 于非还原性糖，所以不可用于进行可溶性还原糖的鉴定， Ａ错误；花生种子富含脂肪且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定 的理想材料，可用苏丹Ⅲ染液鉴定，Ｂ正确；大豆种子蛋 白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想材料，Ｃ正确；鸡 蛋清含蛋白质多，可作为进行蛋白质鉴定的材料，                                                                    但需要