2.1+細(xì)胞中的元素和化合物 【知識(shí)精講精研】高一生物 （人教版2019必修1）

第2章

第1節(jié)細(xì)胞中的元素和化合物

組成細(xì)胞的分子學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)比較地殼和細(xì)胞以及不同細(xì)胞中的元素種類和含量，形成生命的物質(zhì)觀，并且進(jìn)一步認(rèn)同生物界的統(tǒng)一性與多樣性。（生命觀念）01

基于對(duì)細(xì)胞中元素和化合物含量的分析，歸納概括出

細(xì)胞中的大量元素、微量元素和化合物種類。

（科學(xué)思維）02通過(guò)檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)，掌握定性顏色反應(yīng)的原理和科學(xué)探究方法，并且能進(jìn)一步開展定量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。（科學(xué)探究）03

比較組成地殼和組成細(xì)胞的部分元素的含量情景導(dǎo)入元素地殼細(xì)胞O48.6065.0Si26.30極少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0(1)組成細(xì)胞的化學(xué)元素，在無(wú)機(jī)自然界中都能找到，說(shuō)明了什么？(2)細(xì)胞中的各種元素的相對(duì)含量與無(wú)機(jī)自然界的大不相同，這說(shuō)明了什么？生物界和非生物界具有統(tǒng)一性。生物界和非生物界還具有差異性。(3)組成細(xì)胞的元素追根溯源來(lái)自無(wú)機(jī)自然界，為什么細(xì)胞內(nèi)各種元素的比例與無(wú)機(jī)自然界的大不相同？生物體是按照生命活動(dòng)的需要，有選擇地從無(wú)機(jī)自然界獲取元素的。01組成細(xì)胞的元素比較組成玉米細(xì)胞的和人體細(xì)胞的元素及含量玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞的部分元素及含量(干重，質(zhì)量分?jǐn)?shù))注：其它元素占細(xì)胞干重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總計(jì)小于3%問(wèn)題1：在玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中含量較多的四種元素一樣嗎？怎樣解釋這種現(xiàn)象？一樣，因?yàn)橛衩缀腿硕际巧?，組成它們的主要成分都是水、糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，這些物質(zhì)含有C、H、O，蛋白質(zhì)中還含有大量的N元素。元素玉米人O44.4314.62C43.7555.99H6.247.46N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78比較組成玉米細(xì)胞的和人體細(xì)胞的元素及含量玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞的部分元素及含量(干重，質(zhì)量分?jǐn)?shù))注：其它元素占細(xì)胞干重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總計(jì)小于3%問(wèn)題2：細(xì)胞中有些元素含量很少，如在玉米細(xì)胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，是否意味著這些元素并不重要？細(xì)胞中有些元素含量雖然很少，但是卻有重要作用，如很多蛋白質(zhì)都含有S，葉綠體中的葉綠素分子含有Mg，如果缺少S或Mg，細(xì)胞就不能合成這些蛋白質(zhì)或葉綠素。元素玉米人O44.4314.62C43.7555.99H6.247.46N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78比較組成玉米細(xì)胞的和人體細(xì)胞的元素及含量玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞的部分元素及含量(干重，質(zhì)量分?jǐn)?shù))注：其它元素占細(xì)胞干重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總計(jì)小于3%問(wèn)題3：比較組成玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中的元素種類和含量，你還能得出哪些結(jié)論？①結(jié)果：不同生物體內(nèi)化學(xué)元素的種類基本相同；②結(jié)果：不同生物體內(nèi)同種化學(xué)元素的含量不同；③結(jié)果：同一生物體內(nèi)不同化學(xué)元素的含量不同，其中C、H、O、N4種元素所占比例較大。④結(jié)果：玉米細(xì)胞干重中O含量最高，人體細(xì)胞干重中C含量最高。結(jié)論：不同生物細(xì)胞在元素組成上具有統(tǒng)一性。結(jié)論：不同生物的細(xì)胞中組成元素的含量具有差異性。結(jié)論：C、H、O、N是組成細(xì)胞的主要元素。結(jié)論：玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中的不同有機(jī)物的含量有差別。元素玉米人O44.4314.62C43.7555.99H6.247.46N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78基本元素(占90%)鮮重最多大量元素(占生物體的萬(wàn)分之一以上)微量元素(生活必需，含量很少)CHONSPKCaMgFeMnBZnMoCu組成細(xì)胞的元素自然界的元素組成細(xì)胞的元素1.常見(jiàn)的化學(xué)元素有

種20多大量元素微量元素2.必需元素根據(jù)含量CHONPSKCaMg等FeMnBZn

Cu

Mo等新(Zn)鐵(Fe)臂(B)阿童(Cu)木(Mo)猛(Mn)

一、組成細(xì)胞的元素幾十年前,新西蘭有一個(gè)牧場(chǎng)的大片牧草長(zhǎng)勢(shì)很弱，有的甚至發(fā)黃枯萎，即使使用了大量的N、P、K肥也無(wú)濟(jì)于事。后來(lái),人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場(chǎng)內(nèi)的一小片牧草長(zhǎng)得十分茂盛，原來(lái)，這一片“綠洲”的附近有一座鉬礦,礦工每天上下班總是抄近路走，他們的鞋子踩過(guò)的地方，牧草綠油油的。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的化驗(yàn)和分析，一公頃牧草只需150克鉬就足夠了。通過(guò)分析,你能得出什么結(jié)論呢?微量元素是生物體不可缺少的必需元素;在生物體中含量很少,但其作用是其它元素不可替代的。材料分析元素缺乏癥狀（大量元素和微量元素都是必需元素）缺Ca會(huì)患骨質(zhì)疏松；缺Fe會(huì)使人患貧血等癥狀；B(硼)促進(jìn)花粉萌發(fā)，花粉管伸長(zhǎng)，缺硼會(huì)出現(xiàn)“華而不實(shí)”的現(xiàn)象Mg(鎂)是合成葉綠素分子的必需元素組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞干重的百分比）組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞鮮重的百分比）利用鮮重與干重中元素及化合物的含量分析判斷：

(1)活細(xì)胞中含量最多的元素是

。

(2)細(xì)胞干重中含量最多的元素是

。

(3)細(xì)胞鮮重中元素含量排序:

。

(4)細(xì)胞干重中元素含量排序:

。

(5)無(wú)論干重還是鮮重，細(xì)胞中

這四種元素含量最多。OCO>C>H>NC>O>N>HC、H、O、N核心要點(diǎn)干重=鮮重-水=有機(jī)物+無(wú)機(jī)鹽鮮重：OCHN干重：CONH比較小麥和家兔體內(nèi)的各種化學(xué)元素（）A、種類和含量都相差很大B、種類相差很大，其中相同元素的含量都大體相同C、種類和含量都相差不大D、種類大體相同，其中相同元素的含量大都相差很大D習(xí)題檢測(cè)如圖為元素在生物體內(nèi)的含量分布情況，下列敘述錯(cuò)誤的是A.P、S、K、Ca、Zn屬于大量元素B.Ⅰ在非生物界中都能找到，體現(xiàn)了

生物界與非生物界的統(tǒng)一性C.Ⅱ和Ⅲ為生物體的必需元素，一旦缺乏就可能會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的病癥D.Ⅱ含量雖少，卻是生物體正常生命活動(dòng)不可缺少的A習(xí)題檢測(cè)其中植物根細(xì)胞吸收量最少的離子是(

)

A．Ca2＋

B．SO2－4C．Zn2＋

D．H2PO3－解析：選C因Zn屬于微量元素，因此花卉對(duì)它的吸收量最少?？茖W(xué)家在利用無(wú)土栽培法培養(yǎng)一些名貴的花卉時(shí)，培養(yǎng)液中添加了多種必需化學(xué)元素，其配方如表所示：

習(xí)題檢測(cè)組成細(xì)胞的各種元素又是以什么形式存在的呢?02組成細(xì)胞的化合物組成細(xì)胞的各種元素大多以化合物的形式存在水脂質(zhì)蛋白質(zhì)糖類核酸無(wú)機(jī)鹽1.種類無(wú)機(jī)化合物有機(jī)化合物水無(wú)機(jī)鹽糖類脂質(zhì)蛋白質(zhì)核酸70-90%7-10%組成細(xì)胞的化合物1.鮮重含量最多的無(wú)機(jī)化合物2.鮮重含量最多的有機(jī)化合物3.占細(xì)胞干重最多的有機(jī)化合物1、生活在缺水的沙漠環(huán)境中的仙人掌細(xì)胞中，含量最多的化合物是（）A、蛋白質(zhì)B、脂肪C、糖類D、水D2、.人的肝臟細(xì)胞內(nèi)含量（占鮮重）最多的元素及細(xì)胞中含量最多的有機(jī)化合物分別是（）A.O、蛋白質(zhì)B.O、H2OC.C、蛋白質(zhì)D.C、H2OA課堂練習(xí)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)是組成細(xì)胞的元素和化合物，如圖中序號(hào)代表不同的化合物，面積不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表兩大類化合物。下列敘述正確的是

A.若Ⅴ和Ⅵ分別代表蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，則Ⅶ代表核酸B.細(xì)胞干重和鮮重中含量最多的化合物分別是Ⅴ和ⅢC.醫(yī)用的生理鹽水和糖溶液中的溶質(zhì)分別屬于Ⅳ和ⅤD.上述物質(zhì)中氧原子含量最高的化合物是Ⅴ課堂練習(xí)B如圖1是細(xì)胞中化合物含量的扇形圖，圖2是有活性的細(xì)胞中元素含量的柱形圖，請(qǐng)分析:(1)若圖1表示細(xì)胞鮮重，則A、B化合物依次___________。(2)若圖1表示細(xì)胞完全脫水后的化合物含量，則A化合物一定含的元素是________________。(3)若圖2表示組成人體細(xì)胞的元素含量(占細(xì)胞鮮重的百分比),則a、b、c依次是__________。水、蛋白質(zhì)C、H、O、NO、C、H課堂練習(xí)二、組成細(xì)胞的化合物思考：梨的果實(shí)和葉片的細(xì)胞中所含化合物的種類和含量有什么明顯的差距？提示：梨的果實(shí)細(xì)胞中糖類和水分等物質(zhì)多，不含葉綠素。不同生物組織的細(xì)胞中各種化合物的含量是有差別的日常膳食做到不同食物的合理搭配思考檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)原理：某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機(jī)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。探究·實(shí)踐糖類的檢測(cè)：①還原糖(葡萄糖、麥芽糖、果糖等)＋

試劑

。②淀粉＋碘液→

脂肪的檢測(cè)：脂肪＋

染液→

色。蛋白質(zhì)的檢測(cè)：蛋白質(zhì)＋

試劑→

色。藍(lán)色斐林磚紅色沉淀蘇丹Ⅲ橘黃雙縮脲紫實(shí)驗(yàn)原理選材制備組織樣液顏色反應(yīng)觀察得結(jié)論還原糖的鑒定含糖量高、白色或近于白色的植物組織且必須是可溶性還原糖屬于還原糖的有：?jiǎn)翁?、麥芽糖、乳糖屬于非還原糖的有：蔗糖、多糖制漿→過(guò)濾（一層紗布）→取液注入2mL蘋果組織樣液振蕩、混合搖勻呈現(xiàn)藍(lán)色注入1mL剛配制好的斐林試劑甲乙液等量混勻變成磚紅色沉淀50-650C的溫水水浴加熱不能用酒精燈直接加熱結(jié)論：組織樣液含有還原糖①還原糖有

。②試劑：

.甲液：0.1g/ml的______,

乙液：0.05g/ml的

.甲乙液必須

后再加入樣中，

。③必須

。葡萄糖，果糖，麥芽糖用水浴加熱斐林試劑NaOHCuSO4等量混合均勻現(xiàn)配現(xiàn)用④顏色變化：淺藍(lán)色棕色磚紅色還原糖檢測(cè)的注意事項(xiàng)鑒定可溶性還原糖的實(shí)驗(yàn)材料是否可選擇西瓜、番茄、馬鈴薯、甘蔗組織樣液？所以應(yīng)選顏色為白色或近白色、富含葡萄糖、果糖或麥芽糖等還原糖的植物組織，以蘋果、梨最好。不行，西瓜和番茄樣液本身的顏色對(duì)于鑒定時(shí)的顏色反應(yīng)起著掩蓋作用，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。馬鈴薯和甘蔗主要含淀粉，淀粉為非還原糖。一、還原糖的檢測(cè)還原糖檢測(cè)的注意事項(xiàng)豆?jié){濾液或蛋清稀釋液取材：步驟：組織樣液2mL雙縮脲試劑A液1mL雙縮脲試劑B液4滴搖勻后變成紫色試劑：原理：A液：0.1g/ml的

；B液：0.01g/ml的______雙縮脲試劑NaOHCuSO4先加A液，后加B液，不等量加入蛋白質(zhì)的鑒定雙縮脲試劑(了解)在堿性溶液中，雙縮脲與CuSO4形成紫色絡(luò)合物，稱為雙縮脲反應(yīng)。注意：與雙縮脲試劑起反應(yīng)的是肽鍵而不是氨基酸A液:0.1g/mLNaOHB液:0.01g/mLCuSO4甲液:0.1g/mLNaOH乙液:0.05g/mLCuSO4紫色物質(zhì)生成磚紅色沉淀先加A液，再加B液，不需加熱甲液、乙液先混再用且現(xiàn)配現(xiàn)用，需加熱蛋白質(zhì)還原性糖試劑組成檢驗(yàn)結(jié)果試劑用法檢測(cè)對(duì)象雙縮脲試劑斐林試劑斐林試劑與雙縮脲試劑的比較：取材：花生種子（實(shí)驗(yàn)前浸泡12-24h），去皮，將子葉削成薄片制片：①選取最薄的薄片移至載玻片中央②在薄片上滴加蘇丹Ⅲ染液2－3滴，染色３min③滴加體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液1—2滴，洗去浮色（多余的蘇丹Ⅲ）④吸去余液，滴1-2滴蒸餾水，蓋上蓋玻片，制成臨時(shí)裝片顯微觀察：先在低倍鏡下找到已著色的薄片，后用高倍鏡觀察現(xiàn)象：有被染成橘黃色的脂肪微粒脂肪的鑒定①切片要薄，如厚薄不均就會(huì)導(dǎo)致觀察時(shí)有的地方清晰有的地方模糊。②體積分?jǐn)?shù)為50%酒精的作用是：

。③需要使用顯微鏡觀察。洗去浮色脂肪檢測(cè)注意事項(xiàng)取材：馬鈴薯勻漿步驟組織樣液2mL碘液2滴結(jié)論：說(shuō)明組織樣液中存在淀粉。搖勻后變成藍(lán)色淀粉的檢測(cè)和觀察：(1)易忽略斐林試劑本身的顏色：非還原糖(如蔗糖)＋斐林試劑水浴加熱后的現(xiàn)象不是無(wú)色而是淺藍(lán)色[Cu(OH)2的顏色]。(2)易混淆雙縮脲試劑和斐林試劑的使用：混合后加入——斐林試劑，且現(xiàn)配現(xiàn)用；分別加入——雙縮脲試劑(先加A液，后加B液，且B液不能過(guò)量)。(3)易寫錯(cuò)“斐”和“脲字”：“斐林試劑”中的“斐”不可錯(cuò)寫成“非”，雙縮脲試劑中“脲”不可錯(cuò)寫成“尿”。(4)誤認(rèn)為脂肪的鑒定必需使用顯微鏡：若要觀察被染色的脂肪顆粒，則使用顯微鏡，但若要通過(guò)溶液顏色變化，則不必使用顯微鏡。易錯(cuò)易混辨析(1)唯一需要加熱——還原糖鑒定,且必須水浴加熱,不能用酒精燈直接加熱。若不加熱則無(wú)磚紅色沉淀出現(xiàn)。(2)非還原糖(如蔗糖)+斐林試劑的現(xiàn)象不是無(wú)色而是淺藍(lán)色[Cu(OH)2的顏色]。(3)唯一需要顯微鏡——脂肪鑒定,實(shí)驗(yàn)用50%酒精的作用——洗去浮色。(4)若用大豆作材料,必須提前浸泡;若用蛋清作材料,必須稀釋,防止其粘在試管壁上不易刷洗;且該實(shí)驗(yàn)應(yīng)預(yù)留部分組織樣液做對(duì)比。特別提醒：化合物試劑顏色變化條件選材原則還原糖（葡、果、麥）淀粉脂肪蛋白質(zhì)斐林試劑碘液蘇丹Ⅲ雙縮脲試劑磚紅色沉淀藍(lán)色橘黃色紫色水浴加熱常溫切片——顯微鏡

含量豐富，顏色淺（酒精洗浮色）某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機(jī)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。填空：A．若圖1表示正常細(xì)胞，則A、B化合物共有的元素中含量最多的是aB．若圖1表示細(xì)胞完全脫水后化合物含量的扇形圖，則A化合物中含量最多的元素為圖2中的bC．圖2的正常細(xì)胞中數(shù)量最多的元素是c，這與細(xì)胞中含量最多的有機(jī)物有關(guān)D．若圖1表示正常細(xì)胞，則B化合物具有多樣性，其必含的元素為C、H、O、N下列說(shuō)法不正確的是(

)C圖2是有活性的細(xì)胞習(xí)題檢測(cè)在生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于實(shí)驗(yàn)材料的選擇的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.甘蔗莖的薄壁組織、甜菜的塊根等，都含有較多的非還原糖，且近于白色，因此可以用于進(jìn)行還原糖的鑒定B.花生種子含脂肪多，且子葉肥厚，是用于脂肪鑒定的理想材料C.大豆種子蛋白質(zhì)含量高，是進(jìn)行蛋白質(zhì)鑒定的理想植物材料D.雞蛋清含蛋白質(zhì)多，是進(jìn)行蛋白質(zhì)鑒定的動(dòng)物材料E.可用斐林試劑甲液和乙液、蒸餾水來(lái)鑒定葡萄糖和尿液中的蛋白質(zhì)A下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作步驟的敘述，正確的是（）A.用于鑒定還原糖的斐林試劑中的甲液和乙液，可直接用于蛋白質(zhì)的鑒定B.脂肪的鑒定實(shí)驗(yàn)中需要用顯微鏡才能看到被染成橘黃色的脂肪顆粒C.鑒定還原糖時(shí)，要加入斐林試劑甲液搖勻后，再加入乙液D.用于鑒定蛋白質(zhì)的雙縮脲試劑A液與B液要混合均勻后再加入含樣品的試管中B水無(wú)機(jī)化合物有機(jī)