第1节 细胞中的元素和化合物
学习目标 核心素养 1.生命观念：物质观：生物体是由元素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．检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。 和化合物组成的。 2．科学思维：归纳与概括：从元素的种类、含量等方面总结生物界与非生物界的统一性和差异性。 3．科学探究：通过对检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的学习形成科学探究的学科素养。 知识点一 组成细胞的元素和化合物
1．生物界与非生物界的统一性和差异性
(1)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01生物界和非生物界具有统一性。 胞特有的，这一事实说明□
(2)由表中数据可知，细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，02生物界和非生物界具有差异性。,,2.组成细胞的元素 这一事实说明□
0320多种。 (1)种类：细胞中常见的化学元素有□(2)分类
04C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。 ①大量元素：□
05Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。 ②微量元素：□
(3)细胞内化学元素的种类和含量
06元素种类基本相同；不同生物体内每种化学元素的①不同生物体内所含□07含量不同。 □
08含量不同，其中□09C、H、O、N四种元②同一生物体内不同化学元素的□素所占比例较大(干重)。
问题思考 生物体内含量很少的元素都是微量元素吗？
提示：不都是。微量元素是生物体内含量很少但又不可缺少的元素。生物体
还有一些元素如Pb含量少，但又是不必需的，这些元素不属于微量元素。
3.组成细胞的化合物 (1)种类
(2)含量
15水。 ①占细胞鲜重最多的化合物是□
16蛋白质。 ②占细胞鲜重最多的有机化合物是□17蛋白质。 ③占细胞干重最多的化合物是□
题型一 生物界和非生物界的统一性和差异性
[例1] 关于生物界和非生物界中元素的情况，下列叙述错误的是( ) A．生物界有的元素，非生物界一定有 B．非生物界有的元素，生物界一定含有
C．组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中含量相差很大 D．不同种类生物体内所含的元素种类基本相同
解题分析 组成生物体的元素来源于非生物界，故生物界有的元素，非生物界一定有，A正确；非生物界有的元素，生物界不一定含有，如大部分重金属元素，B错误；组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中含量相差很大，C正确；不同种类生物体内所含的元素种类基本相同，但含量差异较大，D正确。
答案 B
题型二 细胞中元素与化合物的种类、含量的辨别
[例2] 下图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是人体细胞干重的元素含量柱形图，下列说法正确的是( )
A．若图1表示细胞鲜重，则甲、乙化合物依次是蛋白质、H2O
B．若图2表示组成人体细胞干重的元素含量，则a、b、c依次是C、H、O C．若图1表示正常细胞，则甲化合物中含图2中a
D．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量，则甲化合物是蛋白质
解题分析 细胞鲜重中含量最多的化合物是H2O，其次是蛋白质，占细胞干重最多的化合物是蛋白质，因此若图1表示鲜重，则甲是H2O，乙是蛋白质，A错误；若图1表示干重(脱水后)，则甲是蛋白质，D正确；人体细胞干重中元素含量依次是C、O、N，B错误；若图1表示正常细胞，则甲化合物为H2O，不含有碳，C错误。
答案 D
知识点二 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．原理
01颜色反(1)思路：某些化学试剂能够与生物组织中相关化合物产生特定的□应。
(2)原理 ①糖类
2．实验材料及试剂
(1)材料：梨、葡萄或白萝卜匀浆，花生种子，豆浆，鲜肝提取液，鸡蛋清稀释液。
08质量浓度为0.1_g/mL的NaOH溶液，09(2)试剂：斐林试剂(甲液：□乙液：□质量浓度为0.05_g/mL的CuSO4溶液)，质量浓度为0.01 g/mL苏丹Ⅲ染液，双缩10质量浓度为0.1_g/mL的NaOH溶液，B液：□11质量浓度为脲试剂(A液：□
0.01_g/mL的CuSO4溶液)，体积分数为50%的酒精溶液，蒸馏水。,
3.实验步骤 (1)还原糖的检测
12还原糖含量高，①材料的选择：□白色或接近白色的植物组织，例：梨匀浆。 13斐林试剂 ②试剂的选择：□③检测的方法步骤
15蓝色→棕色→□16砖红色(沉淀)。 ④实验结果：□
⑤实验结论：组织样液中含有还原糖。 ⑥斐林试剂的使用方法
17等量混合均匀再使用。 a．甲、乙液必须□18水浴加热(50～65 ℃)。 b.□c．现配现用。 (2)脂肪的检测
19脂肪的种子，例：花生种子。 ①材料的选择：富含□200.01_g/mL苏丹Ⅲ染液。 ②试剂：□③检测的方法步骤
23橘黄色。 ④实验结果：使用苏丹Ⅲ染液的变为□⑤实验结论：花生种子含脂肪。
问题思考 因。
①苹果或梨 ②西瓜瓤 ③甘蔗
提示：①适合，因为苹果和梨中既含有丰富的还原糖，颜色又浅。②③不适合，因为西瓜瓤有一定的颜色，甘蔗中的蔗糖不是还原糖。
问题思考
还原糖检测时，溶液颜色变化的原因是什么？
提示：开始时的蓝色是Cu(OH)2的颜色，后来的棕色是蓝和砖红色的混合色，最后Cu2＋全部生成Cu2O，溶液呈现砖红色。
问题思考 么？
提示：染色时间过长，脂肪会溶解到染色剂中。 (3)蛋白质的检测
24蛋白质的材料，例：蛋清稀释液、豆浆、鲜肝提取液①材料的选择：富含□等。
25双缩脲试剂(A液：□260.1_g/mL_NaOH溶液， ②试剂：□
检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长的原因是什判断下列材料是否能作为检测还原糖的材料？并阐述其原
270.01_g/mL_CuSO4溶液)。 B液：□③检测的方法步骤
问题思考
在蛋白质的检测实验中，如果用蛋清稀释液作为实验材料，
一定要稀释到一定程度，原因是什么？
提示：不稀释会使蛋清粘附于试管壁上，反应不彻底且不易清洗试管。 问题思考 过量？
提示：蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的
30紫色。 ④实验结果：样液变成□
⑤实验结论：蛋清、豆浆、鲜肝含蛋白质。
31A液再加□32B液，且□33B液不要过量。 ⑥双缩脲试剂使用方法：先加□
蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？B液为什么不能
双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。
问题思考 质？
提示：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，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可变为双缩脲试剂的B液，因此可利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质。
题型三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
[例3] 下列对生物体中有关化合物的检测实验，不正确的是( )
为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白
选项 A B C D 鉴定对象 淀粉 还原糖 蛋白质 脂肪 试剂 碘液 斐林试剂 双缩脲试剂 苏丹Ⅲ染液 产生颜色 水浴加热 蓝色 砖红色 紫色 橘黄色 无 需要 不需要 不需要 生物材料 马铃薯 甘蔗的茎 豆浆 花生 解题分析 马铃薯中富含淀粉，淀粉遇碘液变蓝，用碘液检测淀粉时不需要水浴加热，A正确；甘蔗的茎中富含蔗糖，而蔗糖是非还原糖，不能与斐林试剂反应，B错误；豆浆中富含蛋白质，蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，用双缩脲试剂检测蛋白质时不需要水浴加热，C正确；花生中富含脂肪，脂肪可被苏丹Ⅲ染成橘黄色，用苏丹Ⅲ染液检测脂肪时不需要水浴加热，D正确。
答案 B
[例4] 下列关于实验操作步骤的叙述，正确的是( )
A．用于检测还原糖的NaOH溶液和CuSO4溶液，可直接用于蛋白质的鉴定 B．检测脂肪时需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒 C．检测还原糖时，要先加入NaOH溶液摇匀后，再加入CuSO4溶液 D．用于检测蛋白质的NaOH溶液与CuSO4溶液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现配现用
解题分析 斐林试剂甲液与双缩脲试剂A液相同，但斐林试剂的乙液与双缩脲试剂B液不相同，因此斐林试剂甲液和乙液不可直接用于蛋白质检测，A错误；脂肪检测实验中，需要借助显微镜才能观察到被染成橘黄色的脂肪颗粒，B正确；用斐林试剂检测还原糖时，要将甲液和乙液等量混合均匀后再使用，C错误；用双缩脲试剂检测蛋白质时，要先加A液，后加B液，D错误。
答案 B 技法提升
1.斐林试剂和双缩脲试剂的“一同三不同”
2．实验操作
三类有机物检测时的两个唯一： 唯一需要加热的是：还原糖。 唯一需要显微镜观察的是：脂肪。
1．如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列表述不正确的是( )
A．Ⅰ在非生物界中都能找到，体现了生物界与非生物界的统一性 B．Ⅱ含量虽少，但对于生物体正常生命活动不可缺少
C．Ⅱ和Ⅲ均为必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症产生 D．P、S、K、Ca、Zn都属于大量元素 答案 D
解析 组成细胞的各种化学元素，在自然界中都能找到，没有一种化学元素是细胞所特有的，这体现了生物界与非生物界具有统一性，A正确；微量元素含量虽少，但却是生物体正常生命活动不可缺少的，B正确；大量元素和微量元素均为必需元素，一旦缺乏可能会导致相应的病症产生，C正确；Zn属于微量元素，D错误。
2. 下列有关图示的分析，不正确的是( )
A．如果该图为组成细胞的化合物，则m中含有的元素为H、O B．如果该图表示的是组成细胞的化合物，则m是蛋白质
C．如果该图表示的是组成人体细胞干重的元素含量，则m是C元素 D．如果该图表示的是活细胞中的元素，则其中Mo的含量很少 答案 B
解析 由图可知，m含量最高，如果该图表示的是组成细胞的化合物，则m表示水，其组成元素是H、O，A正确，B错误；如果该图表示的是人体细胞中干重的元素含量，则m是C元素，C正确；因为Mo是微量元素，所以在细胞中含量很少，D正确。
3．在还原糖、脂肪、蛋白质的检测实验中，最佳的一组实验材料依次是( ) ①甘蔗的茎 ②油菜籽 ③花生种子 ④梨 ⑤甜菜的块根 ⑥豆浆 A．④②⑥
B．⑤②⑥
C．①②⑥ 答案 D
D．④③⑥
解析 还原糖的检测要求实验材料含有还原糖且是浅色或白色；脂肪、蛋白质的检测要求实验材料含有丰富的脂肪或蛋白质。因此，最佳的一组实验材料是④梨、③花生种子和⑥豆浆。甘蔗的茎和甜菜的块根含有丰富的蔗糖，不是还原糖，因此不能作为还原糖的检测的实验材料；油菜籽体积小不宜操作。
4．若以鸡蛋蛋白液为材料进行蛋白质鉴定实验，发现蛋白液与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管壁上。下列关于这一现象形成原因的描述中正确的是( )
A．鸡蛋蛋白液稀释度不够，搅拌不匀
B．只添加了双缩脲试剂A液，未添加双缩脲试剂B液 C．鸡蛋蛋白液不是合适的实验材料 D．蛋白液与双缩脲试剂的反应时间不够长 答案 A
解析 进行蛋白质鉴定实验时，若用鸡蛋蛋白液为材料，一定要进行稀释，否则蛋白液浓度过高，与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管壁上，A正确。
5．根据“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，回答下列问题： (1)检测成熟梨汁中是否存在还原糖所用的试剂是________，该试剂极不稳定，使用时需________，检测还原糖时还需要进行的处理方法是______________。
(2)检测花生子叶中脂肪的实验中，苏丹Ⅲ染液能将脂肪染成________。用其染色时，要用酒精冲洗，目的是________。
(3)检测黄豆组织中存在蛋白质时，首先向试管内注入2 mL 待测组织样液，再向组织样液中加入双缩脲试剂，其中双缩脲试剂B液的量不能超过________，这是因为__________________________________________。
答案 (1)斐林试剂 现配现用 水浴加热(放入盛有50～65 ℃温水的大烧杯中加热)
(2)橘黄色 洗去浮色
(3)4滴 过量的双缩脲试剂B液会与A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色
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