2.1 细胞中的元素和化合物（导学案）生物人教版2019必修1

2.1细胞中的元素和化合物 导学案 【课标要求】 1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 2.实验活动：检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。 【素养目标】 1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 2.实验活动：检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。 【学习重点】 1.组成细胞的主要元素和化合物 2.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【学习难点】 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 一、组成细胞的元素 1．生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系 2． 种类及含量：常见的有20多种 （1）种类 大量元素包括 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等； 微量元素包括 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等 。 （2） 含量：组成细胞的元素中C、H、O、N这四种元素的含量最多，其原因与组成细胞的化合物有关。 3． 组成细胞的元素存在形式：大多以化合物的形式存在。 二、组成细胞的化合物 1．组成细胞的化合物 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1．实验原理(连线) 2．实验步骤 (1)还原糖的检测和观察 (2)脂肪的检测和观察 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(以花生为例)。 (3)蛋白质的检测和观察 3．注意事项 (1)蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加A液，再加B液，且B液不能过量。目的是先制造碱性环境。若先加B液或B液过量，会生成Cu(OH)2，干扰颜色反应。 (2)在蛋白质检测实验中，如果以鸡蛋清为实验材料，需要将鸡蛋清稀释到一定程度，否则与双缩脲试剂发生反应后，会黏在试管的内壁上，反应不彻底，试管也不易刷洗。 一、组成细胞的元素 【活动1】分析组成细胞的元素 素材1：比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%)，回答问题： 元素 地壳 细胞 O 48.60 65.0 Si 26.30 极少 C 0.087 18.0 N 0.03 3.0 H 0.76 10.0 1．组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，说明了什么？ 提示：说明了生物界和非生物界具有统一性。 2．细胞中的各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，这说明了什么？ 提示：说明了生物界和非生物界具有差异性。 3．组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界，为什么细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同？ 提示：生物体是按照生命活动的需要，有选择地从无机自然界获取元素的。 素材2：比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量（干重，质量分数），讨论下列问题： 元素 玉米细胞 人体细胞 O 44.43 14.62 C 43.57 55.99 H 6.24 7.46 N 1.46 9.33 K 0.92 1.09 Ca 0.23 4.67 P 0.20 3.11 Mg 0.18 0.16 S 0.17 0.78 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%；干重是指去掉水后的重量。 4．在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗?怎样解释这种现象？ 提示：在玉米细胞和人体细胞中含量最多的四种元素是一样的，都是C、H、O、N。这是因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N。 5．细胞中有些元素含量很少，是否意味着这些元素并不重要？ 提示：细胞中有些元素含量很少，但是却有重要作用。如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，但很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。 6．比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量,你还能得出哪些结论？ 提示：组成玉米细胞中氧元素的含量明显高于人体细胞，而氮元素的含量又明显低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中蛋白质的含量要多一些；Ca的含量也有差别，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。 【归纳小结】组成细胞的元素分类及含量 1．大量元素和微量元素的划分依据是元素的含量，一般以元素含量占生物总重量万分之一的比率为标准，而不是生理作用。无论大量元素还是微量元素，作用都是不可替代的。 2．大量元素和微量元素都是生物体所必需的，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如Pb。 2、 组成细胞的化合物 【活动2】分析组成细胞的化合物 结合教材图2-1“组成细胞的主要化合物及相对含量”，讨论问题。 1．上图为组成细胞的主要化合物及相对含量，图中序号①～⑤对应的化合物依次是：水、蛋白质、糖类和核酸、脂质、无机盐。 2．细胞内含量最多的无机化合物是水。细胞内含量最多的化合物是水。占细胞鲜重最多的化合物是水。占细胞鲜重50%以上的化合物是水。沙漠植物细胞中含量最多的化合物是水。 3．细胞内含量最多的有机化合物是蛋白质。 细胞内含量仅次于水的化合物是蛋白质。 占细胞干重最多的化合物是蛋白质。 占细胞干重50%以上的化合物是蛋白质。 4．图中的数据是基于大量不同种类细胞的统计结果的平均值，实际上，不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊，如植物细胞含量最多的有机物是糖类，脂肪细胞中含量最多的有机物是脂肪。 【归纳小结】理清细胞中化合物的种类和含量 3、 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1． 实验材料的选择 （1）判断下列材料是否能作为检测还原糖的材料并说明理由。 ①苹果或梨　②西瓜瓤　③甘蔗 提示： ①是，理由是苹果或梨富含还原糖，其匀浆近于白色，反应产生的颜色容易观察。 ②否，理由是西瓜瓤中含有色素，会掩盖还原糖与斐林试剂产生的砖红色。 ③否，理由是甘蔗中主要含有蔗糖，不是还原糖。 （2）检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应,在选择实验材料时应该注意哪些问题? 提示：一是材料本身要颜色较浅（无色或白色最佳），二是要富含待检测的化合物。 2．检测试剂的应用 （1）利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？为什么？ 提示：能。斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液高，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。 （2）现有两瓶没有标记的糖尿病患者（尿液中含有葡萄糖）和肾小球肾炎患者（尿液中含有蛋白质）的尿液样品，如何进行区分？ 提示： 方法一：用斐林试剂对两瓶尿样进行检测，有砖红色沉淀生成的是糖尿病患者的尿样；没有砖红色沉淀生成的是肾小球肾炎患者的尿样。 方法二：用双缩脲试剂来检测，有紫色产生的是肾小球肾炎患者的尿样，另一瓶是糖尿病患者的尿样。 （3）脱脂奶粉中不含脂肪，受到老年人的喜爱。要检验某种脱脂奶粉是否合格，可能用到哪些试剂？ 提示：符合要求的脱脂奶粉应该无脂肪，同时还应该含有丰富的蛋白质，因此要用苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂来检测。 3．实验操作过程及结果分析 （1）三类有机物检测时，唯一需要水浴加热的是______，唯一需要显微镜观察的是______。 提示：还原糖　脂肪 （2）检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，原因是什么？ 提示：染色时间过长，脂肪会溶解到染色剂中。 （3）检测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）检测蛋白质时，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，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。 【活动3】学以致用——检测某中老年奶粉中的蛋白质、还原糖 某校课外生物兴趣小组利用某款奶粉进行了有关实验，实验材料、试剂、工具等只有：该奶粉若干、斐林试剂甲液、斐林试剂乙液、清水、葡萄糖溶液、蔗糖溶液、15%的纯蛋白质溶液、试管若干、试管架、水浴锅、小量筒、滴管等。 1．若欲检测该奶粉质量的优劣，需检测其中是否含有蛋白质，请从上述给出的溶液中选出鉴定试剂并说明用法。 提示： 检测试剂：用双缩脲试剂来检测。 检测方法：双缩脲试剂（A液0.1 g/mL NaOH溶液，B液0.01 g/mL CuSO4溶液）可由斐林试剂甲液（0.1 g/mL NaOH溶液）、乙液（0.05g/mLCuSO4溶液加清水稀释）调配得出。向某中老年奶粉溶液试管中加入1mL的0.1g/mL的NaOH溶液溶液，振荡摇匀，再向试管中加入3~4滴0.01g/mL的CuSO4溶液溶液，振荡摇匀，观察颜色的变化。 2．牛奶中的糖类主要是乳糖，属于二糖（填“单糖”、“二糖”或“多糖”）。欲鉴定牛奶中的糖是否为还原糖，设计实验：选用斐林试剂甲液0.1g/mL NaOH溶液，乙液为0.05 g/mL CuSO4溶液（需注明浓度），鲜牛奶中加入斐林试剂后再水浴加热至50~65℃，若出现明显的砖红色沉淀则说明牛奶中含有还原糖。 3．为使还原糖鉴定的实验结果更具说服力，建议再设计两组对照： 对照1加入与实验组奶粉等体积的清水后再加入斐林试剂并水浴加热； 对照2加入与实验组奶粉等体积的葡萄糖溶液后再加入斐林试剂并水浴加热。 【归纳小结】 1．完善表格，总结斐林试剂和双缩脲试剂的异同。 项目 斐林试剂 双缩脲试剂 成分相同 NaOH(甲液)和CuSO4(乙液) NaOH(A液)和CuSO4(B液) 浓度不同 0.1 g/mL的NaOH溶液、0.05 g/mL的CuSO4溶液 0.1 g/mL的NaOH溶液、0.01 g/mL的CuSO4溶液 原理不同 新配制的Cu(OH)2与加入的还原糖在水浴加热条件下反应，Cu(OH)2被还原生成砖红色的Cu2O沉淀 在碱性环境下的Cu2＋与肽键发生反应，生成紫色络合物 用法不同 甲液和乙液等量混匀后立即使用 先加A液1 mL，摇匀；再加B液4滴，摇匀 使用条件 50～65 ℃温水浴加热 不需加热，摇匀即可 颜色反应 蓝色→棕色→砖红色(沉淀) 浅蓝色→紫色 2．三类有机物检测上的差异 三个唯一 唯一需要加热 还原糖检测，水浴加热，不能用酒精灯直接加热 唯一需要显微镜 脂肪检测，观察花生子叶切片染色后细胞中的脂肪颗粒 唯一使用酒精 脂肪检测，需用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色 两种易混试剂 还原糖检测，斐林试剂甲液和乙液等量混匀后注入待测样液 蛋白质检测，双缩脲试剂先加A液，后加B液 三种颜色变化 还原糖检测，蓝色→棕色→砖红色 脂肪检测，脂肪颗粒被苏丹Ⅲ染液染为橘黄色 蛋白质检测，无色(或白色)→浅蓝色→紫色 1．下列有关组成细胞的化学元素和化合物的叙述，不正确的是（　　） A．人体细胞干重中含量最多的有机化合物是蛋白质 B．人体活细胞内含量最多的元素是O C．Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的 D．微量元素对生物体来说具有重要作用 【答案】C 【分析】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： （1）大量元素是指含量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，其中C、H、O、N为基本元素，C为最基本元素，O是含量最多的元素； （2）微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的元素，包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 【详解】A、人体细胞干重中含量最多的有机化合物是蛋白质，A正确； B、人体活细胞内含量最多的元素是O，B正确； C、Zn属于微量元素，C错误； D、微量元素含量虽少，但对生物体来说非常重要，D正确。 故选C。 2．下面是用于无土栽培番茄的一种培养液配方，下列说法正确的是（　　） Ca（NO3）2 MgSO4 KH2PO4 KCl FeCl3 H2O 1.0g 0.25g 0.25g 0.12g 0.005g 1000mL A．番茄汁可以作为检测还原糖的材料 B．在该培养液配方中，Fe属于大量元素 C．植物吸收的Mg2+可用于合成叶绿素 D．构成番茄植株的细胞中，含量最多的化合物是蛋白质 【答案】C 【分析】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： (1)大量元素是指含量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，其中C、H、O、N为基本元素，C为最基本元素，O是含量最多的元素； (2)微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的元素，包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 【详解】A、还原糖与斐林试剂在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀，而番茄汁呈红色，会实验结果造成干扰，故进行还原糖的鉴定实验时，不能选择番茄汁作为实验材料，A错误； B、Fe属于微量元素，B错误； C、Mg2+是合成叶绿素的必需物质，故植物吸收的Mg2+可用于合成叶绿素，C正确； D、构成番茄植株的细胞中，含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质，D错误。 故选C。 3．下表是玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量占比（干重）数据。下列相关叙述正确的是（　　） 元素 C H O N K Ca P Mg S 玉米 43.57% 6.24% 44.43% 1.46% 0.92% 0.23% 0.20% 0.18% 0.17% 人 55.99% 7.46% 14.62% 9.33% 1.09% 4.67% 3.11% 0.16% 0.78% A．玉米细胞和人体细胞干重中含量最少的元素分别是S和Mg B．人体细胞中Mg的含量低于Ca，说明Mg的重要性相对更低 C．组成玉米细胞和人体细胞的元素种类和含量均存在较大差异 D．不同细胞的元素含量不同，这主要与细胞膜的功能特性有关 【答案】D 【分析】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：（1）大量元素是指含量占生物总重量万分之一 以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，其中C、H、O、N为基本元素，C为最基本元素， O是含量最多的元素；（2）微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的元素， 包括Fe、Mn、Zn、 Cu、B、 Mo等。 【详解】A、表中并未将组成玉米细胞和人体细胞的全部元素列举出来，也就不能得出“玉米细胞和人体细胞干重中含量最少的元素分别是S和Mg”的结论，A错误； B、组成细胞的每一种元素，对细胞的生命活动都很重要，不能根据含量较少直接比较不同元素的重要性大小，B错误； C、表中数据显示组成玉米和人的元素种类基本相同，含量差异较大但表中只表示部分元素，未列举元素情况未知，C错误； D、组成不同细胞的元素含量不同，主要与细胞膜的选择透过性有关，选择透过性是细胞膜的功能特性，D正确。 故选D。 4．下图1为某动物细胞中化合物含量扇形图，图2为该细胞占比前三的元素（用abc表示）柱形图，下列说法错误的是（    ） A．若图1、2表示正常细胞，则A是水；a、b依次为氧、碳 B．若图1、2表示细胞干重，则A是蛋白质；a、b依次为碳、氧 C．所有细胞都含有a、b、c元素 D．据图2，正常细胞中c原子数较少，导致c元素含量较a、b低 【答案】D 【分析】（1）在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：O>C>H>N；占干重百分比：C>O>N>H。（2）在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比：水>蛋白质>脂质>糖类，但在干重百分比中，蛋白质最多。（3）水是细胞中含量最多的化合物，氧元素是水的主要组成成分，因此，组成生物体的元素中，O元素含量最多。 【详解】A、在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：O>C>H>N，因此，a、b依次为氧、碳，细胞中含量最多的化学物是A（水），A正确； B、干重中最多的是A（蛋白质），占干重百分比：C>O>N>H，因此a、b以此是碳、氧，B正确； C、所有细胞都含C、H、O、N四种元素，此四种元素包含于a、b、c中，C正确； D、据图2，正常细胞中c是H，原子数最多，且导致c元素含量较低的原因是因为其原子量小，D错误。 故选D。 5．关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验的叙述，正确的是（　　） A．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色 B．检测生物组织中还原糖，先加甲液2ml，再加乙液4滴 C．双缩脲试剂检测蛋白质的原理实质是在碱性条件下，Cu2+与肽键发生紫色反应 D．鉴定花生种子细胞中的脂肪时，染色后用蒸馏水洗去浮色 【答案】C 【分析】生物组织中化合物的鉴定：（1）斐林试剂可用于鉴定还原糖,在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色（沉淀），斐林试剂只能检验生物组织中还原糖（如葡萄糖、麦芽糖、果糖）的存在与否，而不能鉴定非还原性糖（如蔗糖、淀粉）；（2）蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应；（3）脂肪可用苏丹Ⅲ染液（或苏丹V染液）鉴定，呈橘黄色（或红色）。 【详解】A、双缩脲试剂通过检测肽键而发挥作用，不能用于检测氨基酸含量，A错误； B、检测生物组织中还原糖需要用到斐林试剂，且需要水浴加热，斐林试剂使用时，需要将斐林试剂甲液和乙液等量混合，B错误； C、双缩脲试剂检测蛋白质的原理实质是在碱性条件下，Cu2+与肽键发生紫色反应，因此斐林试剂在使用时需要先加斐林试剂的A液，而后在滴加斐林试剂B液，C正确； D、鉴定花生种子细胞中的脂肪时，染色后用50%的酒精洗去浮色，D错误。 故选C。 6．植物的种子中储存足够量的有机物是其萌发的必要条件。下列叙述正确的是（　　） A．玉米种子组织样液中加入碘液后可出现砖红色 B．发芽的大麦种子样液，可直接与斐林试剂发生反应 C．由于花生种子中富含脂肪，所以花生子叶切片的厚度不影响脂肪颗粒的观察 D．大豆种子的组织样液和鲜肝提取液均可与双缩脲试剂发生反应产生紫色 【答案】D 【分析】生物组织中化合物的鉴定：（1）斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，产生砖红色沉淀。斐林试剂只能检验生物组织中还原糖（如葡萄糖、麦芽糖、果糖）存在与否，而不能鉴定非还原性糖（如淀粉）；（2）蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应；（3）脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，呈橘黄色；（4）淀粉遇碘液变蓝。 【详解】A、碘液用于检测淀粉，遇淀粉变蓝色。玉米种子富含淀粉，因此加入碘液应显蓝色而非砖红色，A错误； B、斐林试剂用于鉴定还原糖需在沸水浴条件下与还原糖反应生成砖红色沉淀。发芽大麦种子中的麦芽糖虽为还原糖，但斐林试剂需加热才能显色，直接加入无法反应，B错误； C、花生子叶切片过厚会导致细胞重叠，影响显微镜下脂肪颗粒的观察，故切片厚度会影响实验结果，C错误； D、大豆种子含蛋白质，鲜肝提取液含酶（蛋白质），双缩脲试剂可与蛋白质发生紫色反应，无需水浴，D正确。 故选D。 1．元素缺乏症 Fe-缺Fe会引起缺Fe性贫血（Fe是血红蛋白的组成成分）。 Mg-合成叶绿素的必需元素。 Ca-成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象。 I-缺I引起甲状腺肿（大脖子病，I是构成甲状腺激素的必需元素）。 B-缺B会引起植物的花而不实（只开花不结果）。 Zn-食欲减退、免疫力下降、影响生长发育等。 2．有机化合物和无机化合物 （1）自然界中的化合物可以分为两类：有机化合物（有机物）和无机化合物（无机物）。有机物是指除CO、CO2、碳酸盐等以外的几乎所有含碳化合物；无机物通常指不含碳元素的化合物，也包括CO、CO2、碳酸盐等含碳化合物。 （2）目前已知的生物有机体均以碳为基本元素，其组成的物质中，多糖、核酸、蛋白质等生物大分子，均是在由碳组成的链状或环状的基础上所形成的。 3．细胞内常见化合物的元素组成 种类 元素组成 糖类 C、H、O 脂肪 C、H、O 性激素 C、H、O 磷脂 C、H、O、N、P 蛋白质 主要含C、H、O、N 核酸、ATP C、H、O、N、P 叶绿素 C、H、O、N、Mg 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.1细胞中的元素和化合物 导学案 【课标要求】 1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 2.实验活动：检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。 【素养目标】 1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 2.实验活动：检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。 【学习重点】 1.组成细胞的主要元素和化合物 2.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【学习难点】 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 一、组成细胞的元素 1．生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系 2． 种类及含量：常见的有20多种 （1）种类 （2） 含量：组成细胞的元素中 这四种元素的含量最多，其原因与 有关。 3． 组成细胞的元素存在形式：大多以 的形式存在。 二、组成细胞的化合物 1．组成细胞的化合物 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1．实验原理(连线) 2．实验步骤 (1)还原糖的检测和观察 (2)脂肪的检测和观察 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(以花生为例)。 (3)蛋白质的检测和观察 3．注意事项 (1)蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加A液，再加B液，且B液不能过量。目的是先制造碱性环境。若先加B液或B液过量，会生成Cu(OH)2，干扰颜色反应。 (2)在蛋白质检测实验中，如果以鸡蛋清为实验材料，需要将鸡蛋清稀释到一定程度，否则与双缩脲试剂发生反应后，会黏在试管的内壁上，反应不彻底，试管也不易刷洗。 一、组成细胞的元素 【活动1】分析组成细胞的元素 素材1：比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%)，回答问题： 元素 地壳 细胞 O 48.60 65.0 Si 26.30 极少 C 0.087 18.0 N 0.03 3.0 H 0.76 10.0 1．组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，说明了什么？ 2．细胞中的各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，这说明了什么？ 3．组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界，为什么细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同？ 素材2：比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量（干重，质量分数），讨论下列问题： 元素 玉米细胞 人体细胞 O 44.43 14.62 C 43.57 55.99 H 6.24 7.46 N 1.46 9.33 K 0.92 1.09 Ca 0.23 4.67 P 0.20 3.11 Mg 0.18 0.16 S 0.17 0.78 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%；干重是指去掉水后的重量。 4．在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗?怎样解释这种现象？ 5．细胞中有些元素含量很少，是否意味着这些元素并不重要？ 6．比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量,你还能得出哪些结论？ 【归纳小结】组成细胞的元素分类及含量 1．大量元素和微量元素的划分依据是元素的含量，一般以元素含量占生物总重量万分之一的比率为标准，而不是生理作用。无论大量元素还是微量元素，作用都是不可替代的。 2．大量元素和微量元素都是生物体所必需的，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如Pb。 2、 组成细胞的化合物 【活动2】分析组成细胞的化合物 结合教材图2-1“组成细胞的主要化合物及相对含量”，讨论问题。 1．上图为组成细胞的主要化合物及相对含量，图中序号①～⑤对应的化合物依次是：_________________ __________________________。 2．细胞内含量最多的无机化合物是_______。细胞内含量最多的化合物是_______。占细胞鲜重最多的化合物是_______。占细胞鲜重50%以上的化合物是_______。沙漠植物细胞中含量最多的化合物是_______。 3．细胞内含量最多的有机化合物是__ __ ___。 细胞内含量仅次于水的化合物是___ ____。 占细胞干重最多的化合物是__________。 占细胞干重50%以上的化合物是__________。 4．图中的数据是基于大量不同种类细胞的统计结果的平均值，实际上，不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊，如植物细胞含量最多的有机物是糖类，脂肪细胞中含量最多的有机物是脂肪。 【归纳小结】理清细胞中化合物的种类和含量 3、 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1． 实验材料的选择 （1）判断下列材料是否能作为检测还原糖的材料并说明理由。 ①苹果或梨　②西瓜瓤　③甘蔗 （2）检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应,在选择实验材料时应该注意哪些问题? 2．检测试剂的应用 （1）利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？为什么？ （2）现有两瓶没有标记的糖尿病患者（尿液中含有葡萄糖）和肾小球肾炎患者（尿液中含有蛋白质）的尿液样品，如何进行区分？ （3）脱脂奶粉中不含脂肪，受到老年人的喜爱。要检验某种脱脂奶粉是否合格，可能用到哪些试剂？ 3．实验操作过程及结果分析 （1）三类有机物检测时，唯一需要水浴加热的是______，唯一需要显微镜观察的是______。 （2）检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，原因是什么？ （3）检测还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用？ （3）检测蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？ 【活动3】学以致用——检测某中老年奶粉中的蛋白质、还原糖 某校课外生物兴趣小组利用某款奶粉进行了有关实验，实验材料、试剂、工具等只有：该奶粉若干、斐林试剂甲液、斐林试剂乙液、清水、葡萄糖溶液、蔗糖溶液、15%的纯蛋白质溶液、试管若干、试管架、水浴锅、小量筒、滴管等。 1．若欲检测该奶粉质量的优劣，需检测其中是否含有蛋白质，请从上述给出的溶液中选出鉴定试剂并说明用法。 2．牛奶中的糖类主要是乳糖，属于__________（填“单糖”、“二糖”或“多糖”）。欲鉴定牛奶中的糖是否为还原糖，设计实验：选用斐林试剂甲液0.1g/mL NaOH溶液，乙液为____________________（需注明浓度），鲜牛奶中加入斐林试剂后再水浴加热至__________℃，若出现明显的砖红色沉淀则说明牛奶中含有还原糖。 3．为使还原糖鉴定的实验结果更具说服力，建议再设计两组对照： 对照1加入________________________________________后再加入斐林试剂并水浴加热； 对照2加入________________________________________后再加入斐林试剂并水浴加热。 【归纳小结】 1．完善表格，总结斐林试剂和双缩脲试剂的异同。 项目 斐林试剂 双缩脲试剂 成分相同 __________(甲液)和CuSO4(乙液) NaOH(A液)和__________(B液) 浓度不同 0.1 g/mL的NaOH溶液、__________的CuSO4溶液 __________的NaOH溶液、0.01 g/mL的CuSO4溶液 原理不同 新配制的Cu(OH)2与加入的还原糖在 __________条件下反应，Cu(OH)2被还原生成__________色的Cu2O沉淀 在碱性环境下的Cu2＋与肽键发生反应，生成 _____色络合物 用法不同 甲液和乙液等量混匀后立即使用 先加A液1 mL，摇匀；再加B液4滴，摇匀 使用条件 __________℃温水浴加热 不需加热，摇匀即可 颜色反应 __________→棕色→砖红色(沉淀) 浅蓝色→__________ 2．三类有机物检测上的差异 三个唯一 唯一需要加热 还原糖检测，水浴加热，不能用酒精灯直接加热 唯一需要显微镜 脂肪检测，观察花生子叶切片染色后细胞中的脂肪颗粒 唯一使用酒精 脂肪检测，需用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色 两种易混试剂 还原糖检测，斐林试剂甲液和乙液等量混匀后注入待测样液 蛋白质检测，双缩脲试剂先加A液，后加B液 三种颜色变化 还原糖检测，蓝色→棕色→砖红色 脂肪检测，脂肪颗粒被苏丹Ⅲ染液染为橘黄色 蛋白质检测，无色(或白色)→浅蓝色→紫色 1．下列有关组成细胞的化学元素和化合物的叙述，不正确的是（　　） A．人体细胞干重中含量最多的有机化合物是蛋白质 B．人体活细胞内含量最多的元素是O C．Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的 D．微量元素对生物体来说具有重要作用 2．下面是用于无土栽培番茄的一种培养液配方，下列说法正确的是（　　） Ca（NO3）2 MgSO4 KH2PO4 KCl FeCl3 H2O 1.0g 0.25g 0.25g 0.12g 0.005g 1000mL A．番茄汁可以作为检测还原糖的材料 B．在该培养液配方中，Fe属于大量元素 C．植物吸收的Mg2+可用于合成叶绿素 D．构成番茄植株的细胞中，含量最多的化合物是蛋白质 3．下表是玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量占比（干重）数据。下列相关叙述正确的是（　　） 元素 C H O N K Ca P Mg S 玉米 43.57% 6.24% 44.43% 1.46% 0.92% 0.23% 0.20% 0.18% 0.17% 人 55.99% 7.46% 14.62% 9.33% 1.09% 4.67% 3.11% 0.16% 0.78% A．玉米细胞和人体细胞干重中含量最少的元素分别是S和Mg B．人体细胞中Mg的含量低于Ca，说明Mg的重要性相对更低 C．组成玉米细胞和人体细胞的元素种类和含量均存在较大差异 D．不同细胞的元素含量不同，这主要与细胞膜的功能特性有关 4．下图1为某动物细胞中化合物含量扇形图，图2为该细胞占比前三的元素（用abc表示）柱形图，下列说法错误的是（    ） A．若图1、2表示正常细胞，则A是水；a、b依次为氧、碳 B．若图1、2表示细胞干重，则A是蛋白质；a、b依次为碳、氧 C．所有细胞都含有a、b、c元素 D．据图2，正常细胞中c原子数较少，导致c元素含量较a、b低 5．关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验的叙述，正确的是（　　） A．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色 B．检测生物组织中还原糖，先加甲液2ml，再加乙液4滴 C．双缩脲试剂检测蛋白质的原理实质是在碱性条件下，Cu2+与肽键发生紫色反应 D．鉴定花生种子细胞中的脂肪时，染色后用蒸馏水洗去浮色 6．植物的种子中储存足够量的有机物是其萌发的必要条件。下列叙述正确的是（　　） A．玉米种子组织样液中加入碘液后可出现砖红色 B．发芽的大麦种子样液，可直接与斐林试剂发生反应 C．由于花生种子中富含脂肪，所以花生子叶切片的厚度不影响脂肪颗粒的观察 D．大豆种子的组织样液和鲜肝提取液均可与双缩脲试剂发生反应产生紫色 1．元素缺乏症 Fe-缺Fe会引起缺Fe性贫血（Fe是血红蛋白的组成成分）。 Mg-合成叶绿素的必需元素。 Ca-成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象。 I-缺I引起甲状腺肿（大脖子病，I是构成甲状腺激素的必需元素）。 B-缺B会引起植物的花而不实（只开花不结果）。 Zn-食欲减退、免疫力下降、影响生长发育等。 2．有机化合物和无机化合物 （1）自然界中的化合物可以分为两类：有机化合物（有机物）和无机化合物（无机物）。有机物是指除CO、CO2、碳酸盐等以外的几乎所有含碳化合物；无机物通常指不含碳元素的化合物，也包括CO、CO2、碳酸盐等含碳化合物。 （2）目前已知的生物有机体均以碳为基本元素，其组成的物质中，多糖、核酸、蛋白质等生物大分子，均是在由碳组成的链状或环状的基础上所形成的。 3．细胞内常见化合物的元素组成 种类 元素组成 糖类 C、H、O 脂肪 C、H、O 性激素 C、H、O 磷脂 C、H、O、N、P 蛋白质 主要含C、H、O、N 核酸、ATP C、H、O、N、P 叶绿素 C、H、O、N、Mg 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $$