2019-2020学年新教材高中生物 第2章 组成细胞的分子 2-1 细胞中的元素和化合物教学案 新人教版必修1

第2章 组成细胞的分子本章概述本章是深入到分子水平去探索细胞具有生命特征的缘由。通过探寻生命的物质基础，来帮助我们建立科学的生命观。本章包括5节内容：1.细胞中的元素和化合物。2.细胞中的无机物。3.细胞中的糖类和脂质。4.蛋白质是生命活动的主要承担者。5.核酸是遗传信息的携带者。第1节细胞中的元素和化合物1结合材料分析，列举组成细胞的化学元素的种类，并依据含量对元素进行分类。2通过细胞鲜重中各类化合物含量的比较分析，掌握细胞中主要化合物的种类和含量。3尝试设计实验检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。4通过材料分析和实验检测，认识到细胞和生物体的各种生命活动都有其物质基础，初步形成生命的物质性观点。例如，(1)组成细胞的元素为什么在地壳中都能够找到？(2)组成细胞的元素有没有哪种是细胞所特有的？(3)组成细胞的元素种类既然和地壳的元素种类相同，为什么各种元素在二者中的含量相差那么大呢？如细胞中含c量为18%，而地壳中含c量却仅为0.087%。在与其他同学的交流中，应认识到组成生物的元素与组成地壳的元素既有相似性又有区别。知识点1组成细胞的元素请仔细阅读教材第1617页，完成下面的问题。1生物界和非生物界的统一性和差异性(1)统一性：从化学元素的种类分析，组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到。(2)差异性：从各种元素的相对含量分析，细胞与非生物相比有很大不同。2种类：细胞中常见的化学元素有20多种。知识点2组成细胞的化合物请仔细阅读教材第17页，完成下面的问题。1存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质等。2据上图完成组成细胞的化合物的有关问题(1)鲜细胞中含量最多的化合物是水。它是生命之源，缺少了它生命活动就无法进行。(2)干细胞中，含量最多的化合物是蛋白质。它是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用。知识点3检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质请仔细阅读教材第1819页，完成下面的问题。1实验原理(1)还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)斐林试剂砖红色沉淀(2)脂肪苏丹()染液橘黄色(红色)(3)蛋白质双缩脲试剂紫色2实验流程要点一组成细胞的元素的种类及含量1.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)主要元素占人体细胞鲜重比例是ochnps，而占人体细胞干重比例是conhps。2元素的统一性和差异性(3)统一性和差异性的原因统一性：生命起源于非生物界，且组成生物体的化学元素是从无机自然界获取的。差异性：生物体有选择地从无机自然界获取组成自身的物质。【典例1】下列哪项实例能够证明微量元素是生命活动所必需的()amg2是叶绿素的组成成分b油菜缺少b时只开花不结果c哺乳动物血液中ca2含量太低，会抽搐d缺p会影响atp的合成解析a、b、c、d都能证明元素是生命活动所必需的，但只有b项中b(硼元素)是微量元素，p、mg、ca是大量元素。答案b判断元素与化合物的四个“明确”针对训练1国科温泉有远古“圣水”之誉，富含各种对人体有益的微量元素及矿物质，水温高达56，水质淡黄清澈，享有“一盆玉汤”的美誉，对治疗皮肤病、色斑、关节炎及神经衰弱等有特殊的疗效。下列元素中在生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动必不可少的是()afe、mn、zn、mg bzn、cu、mn、caczn、cu、b、mn dmg、mn、cu、mo解析生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是微量元素，a和d中mg是大量元素，b中ca是大量元素，故c正确。答案c要点二组成细胞的化合物的种类及含量1.活细胞中化合物含量由多到少依次是水、蛋白质、脂质、无机盐、糖类、核酸。其中对水和蛋白质含量的不同角度理解归纳如下：2.有机化合物和无机化合物的区别有机化合物是指除了co2、碳酸盐及碳酸以外的含碳化合物。区分有机化合物和无机化合物主要看化合物的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由c、h、o三种元素组成。【典例2】下图甲是人体细胞中化合物含量的扇形图，图乙是有活性的人体细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是()a若图甲表示细胞鲜重，则a、b化合物依次是h2o、蛋白质b若图乙表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比)，则a、b、c依次是o、c、hc地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，说明生物界与非生物界具有统一性d若图甲表示细胞完全脱水后的化合物含量，则a化合物是蛋白质解析占细胞鲜重最多的化合物是h2o，其次是蛋白质，选项a正确；占细胞鲜重最多的元素是o，其次是c、h等，选项b正确；生物界与非生物界的统一性体现在元素的种类上，而不是含量上，选项c错误；占细胞干重最多的化合物是蛋白质，选项d正确。答案c这类题型一定分清楚是占细胞鲜重还是占细胞干重。占细胞干重最多的化合物是蛋白质，占细胞鲜重最多的化合物是h2o。针对训练2下图表示人体细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按顺序排列，正确的是()a水、蛋白质、糖类、脂质；n、h、o、cb蛋白质、糖类、脂质、水；o、c、n、hc水、蛋白质、脂质、糖类；h、o、c、nd蛋白质、水、脂质、糖类；c、o、h、n解析细胞鲜重中：化学元素的相对含量由大到小依次为o、c、h、n；化合物中相对含量由大到小依次为水、蛋白质、脂质、糖类。答案d要点三生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测1.实验原理2.斐林试剂与双缩脲试剂的比较3.实验结果分析(1)鉴定还原糖，是新配制的cu(oh)2与还原糖反应，cu(oh)2被还原为cu2o(砖红色)。(2)检测蛋白质的原理是肽键在碱性环境中与cu2反应生成紫色络合物，所以加入双缩脲试剂a液的目的是制造碱性环境。4检测生物组织中有机物的注意事项(1)实验材料的选择富含被检测的有机物，易出现明显实验现象。材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。(2)操作方面的注意事项还原糖检测时，使用水浴加热，试管底部不要触及烧杯底部，以防受热不均匀。检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，否则脂肪会溶解在酒精中，使橘黄色消失。蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加a液，再加b液，而且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。【典例3】在检测还原糖的实验中，加入斐林试剂时必须要()a先加入斐林试剂甲液，后加入乙液b先加入斐林试剂乙液，后加入甲液c将斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后再加d以上a、b、c三项操作方法都正确解析斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/ml的naoh溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/ml的cuso4溶液。只有将甲液和乙液混合后，才能生成淡蓝色的cu(oh)2沉淀。而还原糖与cu(oh)2在加热条件下，生成砖红色的cu2o沉淀，从而起到鉴定还原糖的作用，因此应选c项。答案c斐林试剂与双缩脲试剂使用方法的区别斐林试剂是现配现用，而双缩脲试剂是先加甲液，在碱性环境下，再加34滴乙液。针对训练3对下表中所列待测物质的检测，所选用的试剂及预期结果都正确的是()待测物质检测试剂预期显色结果葡萄糖苏丹红色脂肪苏丹橘黄色淀粉斐林试剂砖红色蛋白质双缩脲试剂紫色a. b c d解析葡萄糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。斐林试剂是鉴定还原糖的，淀粉不属于还原糖，鉴定淀粉可用碘液。脂肪可用苏丹或苏丹染液检测，前者呈现橘黄色，后者呈现红色。蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应。答案d附：练习与应用参考答案一、概念检测1(1)(2)(3)2.3c4.b二、拓展题1细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。这是生物与非生物的区别之一。2不能。生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。课后作业(三) 合格性考试必做题1下列关于组成生物体化学元素的叙述，正确的是()a在组成生物体与组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量均为最高b人、动物和植物所含的化学元素种类差异很大c组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到d不同的生物体内各种化学元素的含量基本相似解析碳元素在生物界中含量较高，而在非生物界中含量较少。人、动物和植物所含的化学元素种类差异不大，但各种化学元素的含量不同。答案c2生活旺盛的红细胞中元素含量的多少关系是()afeochn bcohnfecochnfe d无法判断解析c、h、o、n基本元素占鲜重的比例从大到小的顺序是ochn，fe属于微量元素，故生活旺盛的红细胞中元素含量的多少关系是ochnfe，故选c。答案c3人体内的微量元素的含量甚微，但是对人体的健康却起着重要作用。下列各组元素全部是微量元素的是()ai、k、o、s bb、mo、fe、zn、cucn、h、o、p、c dfe、ca、cu、mg、c解析观察比较可知，选项a中有o、s、k三种大量元素；选项b中全部都是微量元素；选项c中全部为大量元素，选项d中有c、mg、ca三种大量元素。答案b4下列有关组成细胞化学元素的叙述，正确的是()a组成细胞最基本的元素是氮b活细胞内含量最高的元素是氧cmg、zn、ca等大量元素是生物体必不可少的d微量元素对于生物体来说可有可无解析组成细胞最基本的元素是碳，a错误；活细胞内含量最高的元素是氧，b正确；zn属于微量元素，c错误；尽管生物体内微量元素的含量较低，但有不可替代的作用，d错误。答案b5原产热带非洲地区的光棍树，树形奇特，无刺无叶，它茎干中的白色乳汁可以制取“石油”。光棍树细胞中含量最多的化合物是()a水b脂质c蛋白质d糖类解析细胞中水的含量大约占70%90%，蛋白质的含量大约占7%10%，脂质只占1%2%，糖类和核酸大约占1%1.5%，所以含量最多的化合物是水。答案a6下列关于组成细胞的微量元素的说法中，不正确的是()a通常指生物体生命活动所必需的，但需要量却很少的一些元素b生物体中可以有，也可以没有的一些元素c微量元素是细胞维持正常生命活动不可缺少的元素dcu、zn、mo等元素是细胞内的微量元素解析微量元素通常指生物体生命活动所必需的，但需要量却很少的一些元素，a正确；微量元素含量尽管少，但在生命活动中不可缺少，b错误；微量元素是细胞维持正常生命活动不可缺少的元素，c正确；cu、zn、mo等元素是细胞内的微量元素，d正确。故选b。答案b7下列哪组试剂在使用过程中，必须经过加热()a斐林试剂检测还原糖的过程中b苏丹染液检测动物组织中的脂肪时c双缩脲试剂检测蛋白质时d碘液检测淀粉时解析斐林试剂与还原糖在水浴加热的情况下可发生颜色反应。答案a8下列有关检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三个实验的叙述中，不正确的是()a只有还原糖的检测需要加热到5065 b只有脂肪的检测需要使用显微镜c检测还原糖、蛋白质所用试剂相同d三个实验的显色反应均不相同解析只有还原糖的鉴定过程中需要水浴加热，脂肪和蛋白质的鉴定不需要加热，a正确；脂肪需要使用苏丹(或苏丹)染色，使用50%酒精洗去浮色以后在显微镜下观察，可以看到橘黄色(红色)的脂肪颗粒；还原糖和蛋白质与检测试剂产生颜色反应，可以直接观察，不需要使用显微镜，b正确；还原糖需要使用斐林试剂，蛋白质需要使用双缩脲试剂，两者浓度不同，且使用方法不同，c错误；三个实验出现的颜色反应不同，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，蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应，脂肪可用苏丹染液(或苏丹染液)鉴定，呈橘黄色(或红色)，d正确。故选c。答案c9根据“检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质”实验，回答下列问题：(1)鉴定成熟苹果果肉中是否存在还原糖所用的试剂是_，该试剂与细胞内还原糖发生作用，形成_沉淀，因此，可用该试剂检验糖尿病病人尿液中_的含量。(2)鉴定花生子叶中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是_，用其染色时，要用酒精冲洗浮色，这是因为_。(3)鉴定黄豆组织中存在蛋白质时，向组织样液中加入双缩脲试剂a液摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂b液摇匀。其中双缩脲试剂b液的量只有34滴，而不能过量，这是因为_。(4)本实验注意事项：斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需_，使用时再临时混合均匀用于实验。双缩脲试剂的使用，应先加_试剂，造成碱性环境，再加_试剂。蛋白质的鉴定的样液浓度不能_，以免实验后黏住试管壁，洗不净。解析从检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的实验原理、实验现象、操作步骤和注意事项等方面分析。对营养物质鉴定的考查，需记忆的内容较多。应该注意所采用试剂的名称、化学本质与使用方法，如斐林试剂的化学本质为naoh和cuso4，使用时应先混合后再加入，因为此实验原理为cu(oh)2与还原糖发生氧化还原反应，产生砖红色的沉淀cu2o；双缩脲试剂的化学本质也为naoh和cuso4，但应先加naoh，后加cuso4，不能混合后加入，因为naoh的作用是提供碱性环境，在碱性环境中，cuso4溶液中的cu2与蛋白质发生络合反应，呈现紫色。答案(1)斐林试剂砖红色葡萄糖(2)苏丹苏丹能溶解在酒精中(3)过量的双缩脲试剂b液会与试剂a液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色(4)分别配制0.1 g/ml的naoh0.01 g/ml的cuso4太大等级性考试必做题10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、ob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活细胞的元素含量，则m是氧元素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；如果该图表示的是活细胞中的元素含量，则m是氧元素；因为mo是微量元素，所以在细胞中含量很少。答案b11研究表明缺硒可导致克山病。克山病是一种地方性心肌病，急重症病人可发生猝死。营养学和流行病学界专家认为，成人每天硒的摄取量约在40100 g就可满足人体需要。根据资料，下列解释不正确的是()a硒是人体必需的化学元素b硒在人体生长发育过程中的作用不可替代c硒的作用重大，只要有了硒，人体就能正常生长发育d硒是人体必需的微量元素解析人体生长发育需要各种大量元素和微量元素，而不是只要有了硒，人体就能正常生长发育。答案c12人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分大多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是()a组成生物体的化学元素在无机自然界都能找到b在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物的种类大体相同c组成生物体的最基本元素是碳d不同生物的细胞内各种化学元素的含量大体相同解析生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换，有选择地从自然界获取各种物质来满足自身的需要，不管是相同生物还是不同生物，组成它们的细胞的化学元素和化合物种类大体是相同的，但是组成它们的各种元素的含量是不同的。答案b13右图所示，容器底部是培养基，其中含有植物生长所需的全部养分，如果有人在配制培养基时使用了nh4no3、kno3、cacl22h2o、mgso47h2o、螯合铁溶液、微量元素溶液，但缺少了一种必需元素，为补充这种元素，应添加的化合物是()aca(no3)2bkclckh2po4dk2so4解析依题意，培养基中不缺乏微量元素，大量元素中除c、h、o外，还应有n、p、s、k、ca、mg，从培养基的成分分析，培养基中缺少p，kh2po4能提供p。答案c14科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种必需化学元素。其配方如下表所示，其中植物根细胞吸收最少的离子是()离子knamg2ca2noh2posozn2培养液浓度(mmoll1)110.251210.251a.ca2bsoczn2dh2po解析根据化学元素在生物体内的含量不同，将其分为大量元素和微量元素。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。植物体内需要大量的ca、s、p等元素，这些元素只能靠根从培养液中吸取，而培养液能为花卉提供ca、s、p的离子分别为ca2、so、h2po，因此花卉对这些离子的吸收量较大。而zn属于微量元素，因此对zn2的吸收量最少。答案c15下列关于“还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定实验”的叙述，正确的是()a糖尿病患者的尿液中加入斐林试剂后，液体呈现无色，加热后出现砖红色b在脂肪的鉴定实验中，用75%的酒精洗去花生子叶表面的苏丹浮色c用于鉴定还原糖的斐林试剂经改造后，可用于唾液淀粉酶的鉴定d鉴定豆浆中的蛋白质时，先加naoh溶液，振荡后加入等量的cuso4溶液解析糖尿病患者的尿液中加入斐林试剂后，液体呈现蓝色，加热后出现砖红色；在脂肪的鉴定实验中，用50%的酒精溶液洗去浮色；将斐林试剂中的cuso4溶液稀释五倍后，可用于唾液淀粉酶(蛋白质)的鉴定；鉴定豆浆中的蛋白质时，先加naoh溶液1 ml，振荡后加入少量的(34滴)cuso4溶液，观察颜色变化。答案c16嫩肉粉的主要作用是利用蛋白酶(一种具有催化作用的蛋白质)对肉中蛋白质进行部分水解，使肉类制品口感达到嫩而不韧、味美鲜香的效果。据食品添加剂手册介绍，嫩肉粉的配方为2%木瓜蛋白酶、15%葡萄糖、2%味精及食盐等。某课外活动兴趣小组要对市场上售卖的一种嫩肉粉设计实验进行检测，检测其中是否含有蛋白酶，你认为