内容正文:
第一单元
细胞的分子组成及基本结构
第2课 组成细胞的元素、无机化合物、糖类和脂质
考点1 组成细胞的元素和化合物
回顾课本,梳理考点
判断正误,测试基础
例析考向,总结方法
题型突破,真题体验
一、组成细胞的元素
1.元素来源
生物体总是和外界环境进行着 ,细胞生命活动所需要的 ,归根结底是从 中获取的。
物质交换
物质
无机自然界
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细胞所特有。
种类上:生物与非生物具有统一性
细胞与非生物相比,各种元素的相对含量大不相同。
含量上:生物与非生物具有差异性
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例析考向,总结方法
题型突破,真题体验
一、组成细胞的元素
2.元素的种类、含量
微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、 B、Mo等
种类:常见的有20多种
含量
大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的元素。
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.元素的存在形式
细胞中的化学元素大多以化合物的形式存在。
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二、组成细胞的化合物
组成细胞的
化合物
无机化合物
有机化合物
水 70%~90%
无机盐 1%~1.5%
糖类和核酸 1%~1.5%
脂质 1%~2%
蛋白质 7%~10%
细胞内含量最多的化合物是 ,含量最多的有机化合物是 。
干重情况下,含量最多的化合物是 。
上图中的数据是基于大量不同种类细胞的统计结果,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。
水
蛋白质
蛋白质
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三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.实验原理
某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。
如:
脂肪 + 苏丹Ⅲ→橘黄色
蛋白质 + 双缩脲试剂→紫色
淀粉 + 碘→蓝色
还原糖 + 斐林试剂→砖红色沉淀
2.化学试剂
斐林试剂(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)。
质量浓度为0.01 g/mL的苏丹Ⅲ染液。
双缩脲试剂(A液:质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液,B液:质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液),体积分数为50%的酒精溶液,蒸馏水。
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三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
3.实验操作及结果
(1)还原糖的检测和观察及结果:
①向试管内注入2 mL 。
②向试管内注入1 mL斐林试剂(甲液和乙液 后再注入)。
③将试管放入盛有 ℃温水的大烧杯中加热约2 min。
④观察试管中出现的颜色变化—— 。
待测组织样液
等量混合均匀
50~65
出现砖红色沉淀
注意事项:
选择白色或接近白色的、富含还原糖的生物组织;
甲乙液必须等量混合均匀后再加入样液中,现配现用;
必须用水浴加热。
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三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(2)脂肪的检测和观察及结果
①方法:制作花生子叶临时切片,用显微镜观察 的着色情况。
②过程及结果:
取材:取一粒浸泡过的花生种子,去掉 。
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 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 ,染色3 min;用吸水纸吸去染液,再滴加1~2 滴 溶液,洗去浮色;用吸水纸吸去花生子叶周围的 ,滴一滴 ,盖上盖玻片,制成临时装片。
3.实验操作及结果
子叶细胞
种皮
清水
苏丹Ⅲ溶液
体积分数为50%的酒精
酒精
蒸馏水
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三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(2)脂肪的检测和观察及结果
②过程及结果:
观察:在 下找到花生子叶的最薄处,移到视野中央,将物像调节清晰;换 观察,视野中被染成 的脂肪颗粒清晰可见。
3.实验操作及结果
低倍镜
高倍镜
橘黄色
注意事项:
①切片要薄,如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰,有的地方模糊。
②酒精的作用是:洗去浮色;
③需使用显微镜观察;
④ 使用不同的染色剂染色时间不同。
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三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(3)蛋白质的检测和观察
①向试管内注入2 mL 。
②向试管内注入 ,摇匀。
③向试管内注入 ,摇匀。
④观察试管中出现的颜色变化——溶液呈现 。
3.实验操作及结果
待测组织样液
双缩脲试剂A液1mL
双缩脲试剂B液4滴
紫色
注意:双缩脲试剂不需要水浴加热。双缩脲试剂B液加4滴,防止Cu2+过量与NaOH反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,干扰紫色的观察。双缩脲试剂主要和两个相邻的肽键反生反应,与蛋白质的空间结构无关。
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1.生物界和非生物界在元素组成上具有统一性,因此地壳中的元素在生物体内都能找到。( )
2.占玉米细胞和人体细胞干重质量最多的元素是C元素。( )
3.Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素。( )
4.组成细胞的化合物中,水和蛋白质的相对含量明显高于其他化合物。( )
5.梨的果实有甜味,在梨的果实细胞中含量最多的化合物是糖类。( )
6.细胞中不存在无机自然界没有的特殊元素。( )
7.制作花生子叶薄片临时装片过程中所用试剂及其顺序为:苏丹Ⅲ染液→酒精→蒸馏水。( )
8.斐林试剂鉴定还原糖时必须水浴加热是因为温度升高可增强酶活性。( )
9.若蛋白质检测中进行水浴加热,则因肽键破坏而不会出现紫色反应。( )
10.利用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质是在碱性条件下进行。( )
×
×
×
×
×
√
√
√
√
√
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考向一 组成细胞的元素和化合物
1.细胞中元素的来源、分类及存在形式
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
C
C、H、O、N
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考向一 组成细胞的元素和化合物
1.细胞中元素的来源、分类及存在形式
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
基本元素
最基本元素
大量元素
主要元素
Fe、Mn、Zn、Cu 、B、Mo
微量元素
大量元素和微量元素只是从含量上界定,而不是从生理功能上界定的,所以微量元素尽管含量少,但对生命活动是必不可少的,也是不可替代的。
细胞鲜重中含量最多的元素为O , 原子个数最多的元素为H ;干重中含量最多的元素为C。鲜重:O>C>H>N;干重:C>O>N>H
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考向一 组成细胞的元素和化合物
1.细胞中元素的来源、分类及存在形式
C
H
O
N
叶绿素
Mg
核酸、磷脂(磷脂酰肌醇不含N)、ATP、NADPH
P
Fe
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考向一 组成细胞的元素和化合物
元素 参与形成的物质
蛋白质、ATP、ADP、 、 、叶绿素、核酸 等
ATP、ADP、 、 、核酸 、磷脂
叶绿素的组成成分
蛋(甲硫)氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分;蛋白质的特征元素
动物血红素
甲状腺激素等
1.细胞中元素的来源、分类及存在形式
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考向一 组成细胞的元素和化合物
2.细胞中的化合物的种类
鲜重
无机盐
干重
脂质
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考向一 组成细胞的元素和化合物
典例1 下列有关细胞中元素和化合物的叙述,正确的是( )
A.组成生物体的元素,根据作用的大小分为大量元素和微量元素,大量元素包括C、H、O、N、P、K、S等元素,微量元素主要包括Fe、Zn、Mn等
B.组成细胞的元素在无机自然界都可以找到,没有一种是细胞特有的
C.占生物体干重最多的元素是O,原因是构成生物体的物质中含H2O量多
D.P参与构成生物体内的多种化合物,如磷脂、RNA、脂肪等
B
[解析] 细胞中常见的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素,A错误;组成细胞的元素在无机自然界都可以找到,没有一种是细胞特有的,这个事实说明生物界和非生物界具有统一性,B正确;生物体干重最多的元素是C,C错误; P参与构成生物体内的多种化合物,如磷脂、RNA等,脂肪不含P,D错误。
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考向一 组成细胞的元素和化合物
变式训练1 (2022.南京模拟)科学家在加利福尼亚州东部的莫诺湖里发现了-一种被称作GFAJ-1的独特细菌,这种细菌能利用剧毒化合物——砒霜中的砷来代替磷元素构筑生命分子,进行一些关键的生化反应。根据上述材料进行预测,下列说法错误的是( )
A.GFAJ-1细菌体内含量较多的六种元素可能是碳、氢、氧、氮、砷、硫
B.砷对多数生物有毒可能是因为砷能够替代磷参与生化反应,制造混乱
C.砷元素存在于GFAJ-1细菌细胞膜以及糖类、ATP、DNA和RNA等物质中
D.该发现使人类对生命的认识发生重大改变,拓宽了在地球极端环境寻找生命的思路
C
[解析] 由题干信息可知,该细菌中砷会代替磷元素,细胞膜和ATP、DNA、RNA等均是含磷的物质,砷会替代磷存在于这些物质中,而糖类不含磷,故糖类不含砷。
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考向二 检测生物组织中的化合物
1.还原糖的检测
1.斐林试剂只能检测出待测样液中是否含有还原糖,不能检测具体还原糖的种类。
2.还原糖检测,必须水浴加热,不能用酒精灯直接加热。
3.斐林试剂必须现配现用:斐林试剂不稳定,容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀,所以甲、乙液要分别保存,使用时现配现用。
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考向一 组成细胞的元素和化合物
2.脂肪的检测
(1)检测原理:脂肪 <m></m> 苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
(2)检测步骤
方法一:花生种子匀浆 <m></m> 滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
方法二:
注意:花生种子作实验材料,必须提前浸泡3~4h,浸泡时间短了,不容易切片;浸泡时间过长,则组织太软,切下的薄片不易成形,染色时间不要过长。
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考向二 检测生物组织中的化合物
3.蛋白质的检测
用富含蛋白质的生物组织(或器官)作材料,如大豆、鸡蛋清。若用大豆可直接用豆浆作实验材料;若用鸡蛋清,要注意稀释,一般稀释10倍以上,否则实验中其易黏附在试管壁上,使反应不彻底,且实验后试管不易清洗。
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考向二 检测生物组织中的化合物
斐林试剂
双缩脲试剂
成分
使用
方法
实质
区分斐林试剂与双缩脲试剂
甲液
0.1 g/mL NaOH溶液
乙液
0.05 g/mL CuSO4溶液
A液
0.1 g/mL NaOH溶液
B液
0.01 g/mL CuSO4溶液
A液
B液
使用时先加A液摇匀,再加B液摇匀
甲液
乙液
水浴
加热
甲液和乙液等量混合均匀后使用,且需现配现用
还原糖中的醛基把Cu(OH)2
还原为Cu2O(砖红色)
具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应,生成紫色络合物
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考向二 检测生物组织中的化合物
区分斐林试剂与双缩脲试剂
斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液完全相同,将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释5倍后便成为双缩脲试剂B液,可用于蛋白质的检测。
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※高中常见的颜色(反应)
(1)斐林试剂:鉴定还原糖(需加热),呈砖红色(甲液、乙液混合使用)
(2)双缩脲试剂:鉴定多肽、蛋白质、先加A液,后加B液,呈紫色
(3)碘液:鉴定淀粉呈蓝色
(4)苏丹Ⅲ(Ⅳ):鉴定脂肪,呈橘黄(红)色
(5)龙胆紫、醋酸洋红:使染色体着色(紫或红),用于观察有丝分裂、减数分裂、染色体缺失等变异
(6)改良苯酚品红染液:使染色体着色(红)用于低温诱导染色体加倍实验
(7)CO2+溴麝香草酚蓝水溶液:由蓝变绿再变黄。
(8)酒精+重铬酸钾+浓硫酸:橙黄色→灰绿色
(9)用台盼蓝染色,死的动物细胞会被染成蓝色,而活的动物细胞不着色。
(10)质壁分离不染色,紫色洋葱外表皮细胞内液泡呈紫色。
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考向二 检测生物组织中的化合物
典例2 (2022·山东临沂模拟)“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中,以下操作改进不可行的是( )
A.鸡蛋蛋清液容易引起试管挂壁而难以清洗,可用熟蛋白捣碎制成悬液代替
B.在检测还原糖时,可适当提高水浴温度缩短反应时间
C.在检测蛋白质时,将B液换用0.05 g/mL的 CuSO4 溶液增强实验效果
D.在检测脂肪时,可用刀片刮取花生种子后涂抹到装片上以降低徒手切片难度
变式训练2 “颜色反应”是检测特定物质的常用方法。下列叙述正确的是( )
A.为检测待测样液中是否含有葡萄糖,可以使用斐林试剂检测
B.在新鲜的梨汁中加入斐林试剂,混匀后在加热条件下由蓝色变成砖红色
C.若待测样液中不含蛋白质,则加入双缩脲试剂后样液颜色不变
D.斐林试剂和双缩脲试剂所含物质种类不同,使用方法也不同
C
B
1.下列实例中,能够证明微量元素是细胞生命活动所必需的是( )。
A.缺 Mg 导致植物叶片发黄 B.抗维生素 D 佝偻病的发生
C.缺 Fe 导致哺乳动物贫血 D.缺 P 影响ATP的合成
回顾课本,梳理考点
判断正误,测试基础
例析考向,总结方法
题型突破,真题体验
C
2.(2021·南昌期末)下表是组成人体细胞中的部分元素含量,下图是人体细胞中化合物含量的柱形图。下列说法正确的是( )。
元素
含量
A.若表格表示元素占细胞鲜重的百分比含量,则表中含量最多的元素 是碳元素
B.若图表示细胞鲜重化合物含量,则甲化合 物是蛋白质
C.若表格表示元素占细胞干重的百分比含量,则是细胞中数量最多的元素
D.若图表示细胞完全脱水后化合物含量,则甲化合物具有多样性
D
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例析考向,总结方法
题型突破,真题体验
3.某校利用节假日组织学生义务为糖尿病患者检测尿液,下列叙述错误的是( )。
①所用试剂是质量浓度为 的 溶液和 的 溶液 ②向尿液中先加入 溶液,摇匀后,再加入 溶液 ③向尿液中加入试剂后,水浴加热,观察是否有紫色反应 ④为了使结果更可信,应取等量的含有蔗糖的蒸馏水溶液作为对照组
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①②③④
D
4.(2020·江苏卷)生物学实验常呈现“五颜六色”的变化。下列实验中溶液颜色变化的叙述正确的是( )。
A.在新鲜的梨汁中加入斐林试剂,混匀后在加热条件下由无色变成砖红色
B.在厌氧发酵的果汁中加入酸性重铬酸钾溶液,混匀后由蓝色变成灰绿色
C.在DNA溶液中加入二苯胺试剂,混匀后在沸水浴条件下逐渐变成蓝色
D.在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂,混匀后逐渐变成紫色
C
$