人教版生物必修一同步学案第2章第1节 细胞中的元素和化合物.docx
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人教版生物必修一同步学案第2章第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统一性和差异性
(1)统一性:
组成生物体的各种元素在无机自然界中都能找到。
(2)差异性:
细胞与非生物相比,各种元素的相对含量不同。
2.元素的种类和含量
(1)元素
(2)含量
二、组成细胞的化合物
组成细胞的
化合物
种类
无机化合物:
水、无机盐
有机化合物:
主要有糖类、脂质、蛋白质、核酸等
含量
占细胞鲜重最多的化合物是水
占细胞干重最多的化合物是蛋白质
占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
[共研探究]
生物体总是从自然界获取各种物质来组成自身,分析下面材料,探究相关知识。
1.组成细胞的元素种类
材料一 细胞中常见的化学元素有20多种,这些元素在无机自然界都能找到,下面表1为地壳和人体细胞中含量较多的元素的比较,表2为人体和玉米所含元素占细胞干重的质量分数(%)。
(1)由表1可以看出:
组成生物体的任何一种元素都可以在无机自然界找到,说明生物界和非生物界具有统一性。
同一种元素在人体细胞中和地壳中的含量不同,这体现了生物界和非生物界的差异性。
(2)由表2可得出结论:
①不同生物体内所含元素种类基本相同;不同生物体内每种化学元素的含量不同。
②同一生物体内不同化学元素的含量不同,其中C、H、O、N四种元素所占比例较大。
③通常我们把含量占万分之一以上的元素称作大量元素,如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等,含量在万分之一以下的元素称作微量元素,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
材料二 几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱,有的甚至发黄枯萎,即使使用了大量的N、P、K肥也无济于事。
后来,人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛,原来,这一片“绿洲”的附近有一座钼矿,矿工每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子踩过的地方,牧草绿油油的,经过科学家的化验和分析,一公顷牧草只需150克钼就足够了。
(3)钼属于微量(填“大量”或“微量”)元素。
(4)由材料二分析,钼虽然含量少,但是对生物体具有重要的作用,不可缺少。
2.如图为组成人体细胞的主要元素占鲜重和干重的比例图,据图分析回答问题。
(1)在鲜重条件下细胞中含量最多的元素是O,原因是:
在构成活细胞的各种化合物中,H2O所占的质量百分比最大,而H2O中氧元素占质量百分比的绝大部分;在干重条件下,细胞中含量最多的元素是C,说明C是构成细胞的最基本元素。
(2)无论在鲜重还是干重条件下,组成细胞的元素中都有并且含量最多的是C、H、O、N、P、S六种,因此把它们称作组成细胞的主要元素。
C、H、O、N四种元素是构成化合物和细胞结构的基本元素。
(3)生物体内含有的元素不是大量元素就是微量元素吗?
提示:
不是。
无论是大量元素还是微量元素,都是生物体必需的元素,如果不是生物体必需的元素,不管含量高低,都不是大量元素或者微量元素。
(4)细胞内所有存在的元素都是细胞必需的吗?
举例说明。
提示:
不是。
例如,对人体有毒的铅。
[巧学妙记] 谐音记忆组成细胞的元素
(1)大量元素:
她(C)请(H)杨(O)丹(N)留(S)人(P)盖(Ca)美(Mg)家(K)。
(2)微量元素:
铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)或新(Zn)铁(Fe)臂(B)阿童(Cu)木(Mo)很猛(Mn)。
(3)含量最多的元素:
鲜羊(氧)干碳。
[总结升华]
1.元素的统一性和差异性
2.组成细胞的元素种类和含量
(1)大量元素和微量元素划分的依据是含量,而不是生理作用。
(2)生物体内含有的元素不一定是生物所必需的元素,如Pb。
(3)主要元素占人体鲜重比例的顺序依次是O、C、H、N、P、S。
【易错易混】
(1)组成生物体的化学元素在不同的生物体内种类大体相同;不同的生物体内各种化学元素的含量一般相差很大。
(2)元素分类的根据是元素在生物体内的含量,而不是生理作用,微量元素虽含量少,但其生理作用却不可替代,如Zn是DNA聚合酶和RNA聚合酶的辅助因子,缺Zn将导致DNA复制和RNA合成不能正常进行。
[对点演练]
1.判断正误
(1)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。
( )
(2)C是细胞中最基本的元素。
( )
(3)组成人体细胞的主要元素是C、H、O、N、P、S。
( )
(4)细胞中常见元素有C、H、O、N等20多种。
( )
(5)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。
( )
(6)在同一生物的不同体细胞内,各种化学元素的含量相同。
( )
解析:
(1)不同生物的体细胞内组成它们的化学元素种类大体相同,但含量有差异。
(5)Ca、Mg属于大量元素。
(6)同一生物体的不同体细胞内,各种化学元素的含量不同,种类相似,如红细胞中铁元素较表皮细胞多。
答案:
(1)×
(2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)×
[共研探究]
组成细胞的元素多数以化合物的形式存在,下图表示细胞中主要化合物的含量,结合该图回答下列问题:
1.由上图可知,鲜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,含量最多的无机化合物是水。
水是生命之源,缺少了水生命活动就无法进行。
2.在细胞干重中,含量最多的化合物是蛋白质,含量最多的有机化合物是蛋白质。
蛋白质是组成生物体的重要物质,在生命活动中起重要作用。
3.有机化合物和无机化合物的区别主要看其分子组成中是否有碳元素,如糖类属于有机化合物,由碳、氢、氧三种元素组成;水属于无机化合物,由氢、氧两种元素组成。
4.不同种类细胞中化合物的含量不同,如植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。
禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多,花生、芝麻种子中含脂质多,大豆种子中含蛋白质多等。
[总结升华]
1.细胞内含量最多的化合物:
水。
2.细胞内含量最多的无机化合物:
水。
3.占细胞鲜重最多的化合物:
水。
4.细胞内含量最多的有机化合物:
蛋白质。
5.占细胞干重最多的化合物:
蛋白质。
[对点演练]
2.判断正误
(1)生活在沙漠中的仙人掌细胞中,各种化合物占细胞鲜重的含量按由多到少顺序排列是蛋白质、糖类、脂质、水。
( )
(2)细胞中绝大多数元素以化合物的形式存在。
( )
(3)有机化合物对细胞重要,无机化合物在活细胞中不重要。
( )
(4)人体的肌肉细胞中含量最多的物质与过度肥胖者的脂肪细胞中含量最多的物质分别是蛋白质、脂肪。
( )
解析:
(1)无论是生活在沙漠中,还是在海洋中,所有活细胞中含量最多的化合物都是水。
蛋白质是细胞内含量最多的有机化合物,或者说是细胞干重中含量最多的化合物,再次是脂质,糖类和核酸所占比例更小。
(3)细胞中的化合物对细胞来说都重要,如缺铁影响红细胞运输氧的功能,进而影响生命活动。
(4)人体的肌肉细胞中含量最多的物质与过度肥胖者的脂肪细胞中含量最多的物质都是水。
答案:
(1)×
(2)√ (3)× (4)×
[共研探究]
不同生物组织中化合物的种类和数量有一定的差别,我们可以利用某些特殊的显色反应进行检测,请结合教材实验进行分析:
1.实验原理[连线]
2.实验步骤
(1)还原糖的检测和观察:
(2)淀粉的检测和观察:
(3)脂肪的检测和观察:
方法一:
花生种子匀浆+3滴苏丹Ⅲ染液→观察匀浆被染色情况(橘黄色)
方法二:
(4)蛋白质的检测和观察:
3.实验材料的选择
本实验是显色反应,因此选择实验材料时有两个要求:
一是要富含待检测的化合物;二是要颜色较浅(无色或白色最佳)。
根据此要求,对提供的材料进行选择和分类:
①苹果 ②花生种子 ③豆汁 ④梨 ⑤鸡蛋清 ⑥甘蔗汁 ⑦玉米种子 ⑧芝麻种子 ⑨西瓜汁
(1)适合还原糖检测的有①④。
(2)适合脂肪检测的有②。
(3)适合蛋白质检测的有③⑤。
4.实验总结
(1)蔗糖、淀粉溶液中加入斐林试剂后呈现蓝色,原因是:
蔗糖、淀粉属于非还原糖,不与斐林试剂发生反应。
(2)还原糖、蛋白质的鉴定实验中,在加相应试剂鉴定之前,要留出一部分组织样液,目的是:
与鉴定后的样液颜色作对比,以增强实验的说服力。
(3)检测脂肪时,采用将组织制成组织样液的方法,不需要用显微镜;若采用制作临时装片的方法,则需要用显微镜。
(4)实验材料的选择,遵循以下两个原则:
①材料本身应无色或白色,以免对实验结果产生干扰;
②材料中应富含还原糖、脂肪或蛋白质等相关物质,从而使实验现象明显。
[总结升华]
1.斐林试剂与双缩脲试剂的比较
斐林试剂
双缩脲试剂
甲液
乙液
A液
B液
成分
0.1g/mL
NaOH溶液
0.05g/mL
CuSO4溶液
0.1g/mL
NaOH溶液
1.01g/mL
CuSO4溶液
鉴定
物质
还原糖
蛋白质
添加
顺序
甲、乙两液等量混合后
乙、立即使用
先加入A液1mL,摇匀,
再加入B液4滴,摇匀
反应
条件
50~65℃温水加热
不需加热,摇匀即可
反应现象
浅蓝色→棕色→砖红色沉淀
浅蓝色→紫色
2.还原糖和蛋白质鉴定中出现的颜色变化及原因
(1)用斐林试剂鉴定还原糖的实验:
因加入的斐林试剂中含Cu2+,故溶液变成浅蓝色,加热后,部分Cu2+被还原为砖红色的Cu2O,因二者混合故呈现棕色,随着反应的继续进行,Cu(OH)2被全部还原为Cu2O,故而出现砖红色的沉淀。
(2)用双缩脲试剂鉴定蛋白质的实验:
加入双缩脲试剂A,溶液为无色;加入双缩脲试剂B,因含有Cu(OH)2,故呈现浅蓝色,振荡均匀后,由于反应的进行,出现紫色的络合物。
3.使用斐林试剂和双缩脲试剂的注意事项
(1)斐林试剂宜现配现用。
(2)双缩脲试剂应先加入A液,造成碱性环境,只有在碱性环境中,蛋白质才容易与Cu2+发生颜色反应;后加入B液3~4滴,若加入过量的B液,CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2沉淀,遮蔽实验中蛋白质反应所产生的紫色,影响观察结果。
【易错易混】 三类有机物检测在操作步骤上的差异
(1)唯一需要加热——还原糖鉴定,且必须水浴加热,不能用酒精灯直接加热。
若不加热,则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜——脂肪鉴定。
(3)混合后加入——斐林试剂;分别加入——双缩脲试剂(先加A液,后加B液,且B液不能过量)。
两者成分相同,但CuSO4的浓度不同,所以不能混用。
[对点演练]
3.下列关于“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述,正确的是( )
A.用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液,可直接用于蛋白质的鉴定
B.若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪,一定需要用显微镜观察
C.鉴定可溶性还原糖时,要加入斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀再加入)
D.用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,需水浴加热2min才能看到紫色
解析:
选C 斐林试剂和双缩脲试剂不完全相同,且用双缩脲试剂检测蛋白质时不需加热。
鉴定脂肪若用组织样液为材料,则不需显微镜。
1.组成生物体最基本的元素是( )
A.C B.H
C.OD.N
答案:
A
2.下图能正确表示C、H、O、N四种化学元素在活细胞中含量顺序的是( )
解析:
选D 在活细胞中四种化学元素的含量顺序是O>C>H>N。
3.细胞内含量最多的有机化合物和化合物分别是( )
A.蛋白质、水B.蛋白质、无机盐
C.核酸、水D.脂质、水
答案:
A
4.根据
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