第2章《组成细胞的分子》知识清单-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第2章《组成细胞的分子》知识清单

第1节细胞中的元素和化合物

（一）组成细胞的元素

1. 生物界与非生物界的关系：
统一性：组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素是细胞所特有的。这体现了生命起源于非生命物质，生物与非生物有着共同的物质基础。
差异性：细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。这表明生物体对元素进行了选择性吸收和利用，以适应自身的生命活动需求。
2. 组成细胞的元素分类：
大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上的元素，有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。C是构成细胞中有机化合物的基本骨架元素；H、O参与构成水、糖类、脂质等多种化合物；N是蛋白质、核酸等重要生物大分子的组成元素；P是核酸、磷脂等的组成元素；S参与构成某些蛋白质。
微量元素：含量在生物体总重量万分之一以下的元素，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。Fe是血红蛋白的组成成分，参与氧气的运输；Mn参与多种酶的激活；Zn对生物体的生长发育、免疫功能等有重要作用；Cu参与一些氧化还原酶的组成；B对植物花粉的萌发和花粉管的伸长有重要影响；Mo参与氮的代谢等。虽然微量元素含量少，但对维持正常生命活动不可缺少。
主要元素：C、H、O、N、P、S，大约共占细胞总量的97%。它们是构成细胞中主要化合物（如蛋白质、核酸、糖类、脂质等）的基本元素。
-基本元素：C、H、O、N，其中最基本元素是C。因为C可以形成4条化学键，能连接成碳链或碳环，构成生物大分子的基本骨架。蛋白质、核酸、多糖等生物大分子都是以碳链为基本骨架构建起来的。
3. 组成细胞的元素的特点：不同生物体内所含元素种类大致相同，但每种化学元素的含量不同；同一生物体内不同化学元素的含量也不同。例如，人体和玉米体内都含有C、H、O、N等元素，但人体中蛋白质含量较高，N元素相对较多，而玉米中糖类含量相对较高，C、H、O元素在糖类中的比例较大。

（二）组成细胞的化合物

1. 种类及含量：
无机化合物：水，含量占70-90%，是细胞中含量最多的化合物，对维持细胞的形态和功能起着重要作用；无机盐，含量占1-1.5%，参与细胞内多种生理活动。
有机化合物：蛋白质，含量占7-10%，是含量最多的有机化合物，是生命活动的主要承担者；脂质，含量占1-2%，包括脂肪、磷脂、固醇等，在储能、构成膜结构、调节生命活动等方面有重要作用；糖类和核酸，含量共占1-1.5%，糖类是主要的能源物质，核酸是遗传信息的携带者。
2. 化合物的存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。例如，C、H、O、N等元素组成蛋白质、核酸、糖类、脂质等有机化合物；Ca、P等元素参与构成骨骼中的无机盐化合物。

（三）检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1. 原理：某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的显色反应。
还原糖：与斐林试剂在水浴加热的条件下，生成砖红色沉淀。常见的还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖等。斐林试剂由质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液（甲液）和质量浓度为0.05g/mL的CuSO₄溶液（乙液）组成，使用时需将甲、乙液等量混合均匀，现配现用。其反应原理是还原糖中的醛基（-CHO）在加热条件下将Cu(OH)₂还原为Cu₂O，从而产生砖红色沉淀。
脂肪：与苏丹Ⅲ染液反应，呈现橘黄色；与苏丹Ⅳ染液反应，呈现红色。苏丹Ⅲ和苏丹Ⅳ能将脂肪染成特定颜色，是因为它们能溶解在脂肪中，使脂肪颗粒着色。
蛋白质：与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。双缩脲试剂由质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液（A液）和质量浓度为0.01g/mL的CuSO₄溶液（B液）组成。在碱性条件下，蛋白质中的肽键（-CO-NH-）能与Cu²⁺结合，形成紫色络合物。
-淀粉：与碘液变蓝色。淀粉是由多个葡萄糖分子聚合而成的多糖，其螺旋结构能与碘分子结合，形成蓝色络合物。
2. 实验材料及试剂：

材料：还原糖检测可选梨、苹果等含糖量高且颜色浅的材料，颜色浅可避免材料本身颜色对实验结果的干扰；脂肪检测可选花生种子，花生种子富含脂肪；蛋白质检测可选鸡蛋清稀释液、豆浆、鲜肝提取液等，这些材料中蛋白质含量丰富。
试剂：斐林试剂（甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO₄溶液）；苏丹Ⅲ染液；苏丹Ⅳ染液；双缩脲试剂（A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO₄溶液）；碘液；体积分数为50%的酒精溶液（用于洗去浮色）；蒸馏水。
3. 实验步骤：
还原糖的检测：
材料选择：选还原糖含量高，白色或接近白色的植物组织样液，如梨匀浆。
斐林试剂使用方法：甲、乙液必须等量混合均匀再使用，且要现配现用；需水浴加热（50-65℃）。这是因为斐林试剂中的Cu(OH)₂不稳定，久置会分解，影响实验效果，而水浴加热能使反应均匀受热。
检测步骤：向试管内注入2mL待测组织样液；注入1mL斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀后再注入）；将试管放入盛有50-65℃温水的大烧杯中加热约2min；观察试管中出现的颜色变化。
实验结果：溶液颜色变化为蓝色（斐林试剂本身颜色）→棕色（反应中间产物颜色）→砖红色沉淀。
脂肪的检测：
材料选择：选富含脂肪的种子，如花生种子。
检测方法：
方法一：向待测组织样液中滴加3滴苏丹Ⅲ染液，观察样液被染色的情况。
方法二（切片法）：制作花生子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况。具体步骤为：取材（取一粒浸泡过的花生种子，去掉种皮）→切片（用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用）→制片（从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央；在花生子叶薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min；用吸水纸吸去染液，再用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色；滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片）→观察（先在低倍镜下找到花生子叶最薄处，移至视野中央，将物像调节清楚；换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见）。使用酒精洗去浮色是因为苏丹Ⅲ染液能溶解在酒精中，可避免多余染液对观察