人教版高中生物必修一讲义：第2章 第1节 细胞中的元素和化合物

第1节细胞中的元素和化合物

1.认识生物界与非生物界的统一性和差异性。

2.简述组成细胞的元素与化合物的种类、含量。(重点)

3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。(重难点)

组成细胞的元素和化

合物

I.组成细胞的元素

(1)种类：细胞中常见的化学元素有组多种。

(3)含量

①占细胞鲜重最多的元素是Q。

②占细胞干重最多的元素是Co

2.组成细胞的化合物

(1)

(2)含量

①鲜重条件下，含量最多的化合物是水。

②鲜重条件下，含量最多的有机化合物是垂巨历。

③干重条件下，含量最多的化合物是重自地。

［合作探讨1

探讨1：为什么组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到，而组成细胞的

元素含量与无机自然界乂大不相同？

提示：组成细胞的元素是生物体有选择地从无机自然环境中吸收的。

探讨2：大量元素和微量元素划分的依据是什么？微量元素是否可有可无？

请举例说明。

提示：划分依据是含量的多少。微量元素不可缺少，否则机体就会出现异常，

如Fe是人体血红蛋白的重要组成元素，缺Fe会患缺铁性贫血。

探讨3：为什么占人体细胞鲜重最多的元素是0,而占干重最多的是C?

提示：在鲜重情况下，组成细胞最多的化合物是H2O,而干重情况下所含的

成分主要是有机物。

探讨4：不同细胞中化合物的含量都一样吗？请举例说明。

提示：不一样。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。又如禾谷类的果实、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等。

f思维升华］

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Pbo

(3)主要元素占人体细胞鲜重比例是0>C>H>N>P>S,而占人体细胞干

重比例是C>O>N>H>P>So

2.元素的统一性和差异性

⑴统一性上案剧生物界与非生物界之间

一生物界不同生物之间

⑵差异性强暮型L生物界与非生物界之间

f生物界不同生物之间

(3)统一性和差异性的原因

①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。

②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。

1.下列哪项实例能够证明微量元素是生命活动所必需的()

A.Mg2+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Ca?+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

2.牛通过吃草获得化合物和元素，那么牛和草体内的各种化学元素()

【导学号：】

A.种类差异很大，含量大体相同

B.种类和含量差异都很大

C.种类和含量都是大体相同的

D.种类大体相同，含量差异很大

【解析】不同生物体的细胞内元素种类大洋相同，含量相差较大。

【答案】D

3.右图表示细胞中几种化合物的含量，以下按图中①②③④顺序排列相对

应的是（）

【导学号：】

3.下图表示细胞中几种化合物的含量，以下按图中①②③④顺序排列相对

应的是（）

【导学号：】

A.水、蛋白质、糖类、脂质

B.蛋白质、糖类、脂质、水

C.水、蛋白质、脂质、糖类

D.蛋白质、水、脂质、糖类

【解析】组成生物体的化合物分为有机物和无机物，无机物有水和无机盐，

有机物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。在细胞鲜重中水的含量最多，其次是蛋

白质，最少的是糖类和核酸。

【答案】D

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋

白质

1.实验原理［连线］

检测物质使用试剂颜色变化

①葡萄糖a.苏丹ni(W)染液I.破红色沉淀

②马铃薯汁b.斐林试剂II橘.黄色(红色)

③花生子叶c.双缩胭试剂III蓝.色

④鸡蛋清d.碘液IV.紫色

提示：①一b一I②一d-in③-a—n④一c-IV

2.实验试剂［判断］

(1)斐林试剂是由质量浓度为01g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05g/mL

CuSCh溶液配制成的。(/)

(2)斐林试剂是由甲液和乙液等量混合均匀后使用。(J)

(3)双缩胭试剂使用时先加B液，摇匀后加A液。(X)

(4)在脂肪的检测过程中，用体积分数为50%的酒精洗去浮色。(J)

3.实验流程

(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HI染液橘黄色

方法二:

(4)蛋白质的检测和观察

［合作探讨］

探讨1：还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之前，为什么要

留出一部分组织样液？

提示：留出一部分组织样液的目的是与鉴定后的样液颜色作对比，以增强实

验的说服力。

探讨2：实验材料的选择，遵循什么原则？简要分析。

提示：①材料本身应无色或白色，以免对实脸结果产生干扰。

②材料中应富含还原糖、脂肪或蛋白质等相关物质，从而使实险现象明显。

探讨3：小麦种子萌发时产生淀粉酶，将淀粉水解为麦芽糖、葡萄糖等。小

麦种子萌发的最适温度为30℃左右(此时产生淀粉酶的速度最快)。取适量小麦

种子在20°C和30℃培养箱中培养4天后，作如下处理：

在3支试管中加入等量斐林试剂并加热至50°C左右，摇匀后观察试管中的

颜色。结果如何？

提示：甲试管呈浅砖红色，乙试管呈砖红色，丙试管呈蓝色。

［思维升华］

1.实验原理：

物质试剂条件现象

还原糖斐林试剂水浴加热砖红色沉淀

蛋白质双缩脉试剂常温紫色

苏丹DI染液橘黄色

脂肪

苏丹R染液/红色

淀粉碘液蓝色

2.实验结果分析

(1)鉴定还原糖，是新配制的Cu(0H)2与还原糖反应，Cu(0H)2被还原为

CU20(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

以加入双缩服试剂A液的R的是制造碱性环境。

3.检测生物组织中有机物的注意事项：

(1)实验材料的选择。

①富含被检测的有机物，易出现明显实验现象。

②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。

①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。

②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。

③蛋白质检测时，双缩麻试剂的加入顺序：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(0H)2,

干扰颜色反应。

1.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

)

【导学号：】

待测物质检测试剂预期显色结果

①葡萄糖苏丹IV红色

②脂肪苏丹m橘黄色

③：淀粉斐林试剂砖红色

④蛋白质双缩版试剂紫色

A.①③B.②③

C.0@D.②④

【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m或苏丹iv染液

检测，前者呈现橘黄色，后者呈现红色。蛋白质与双缩月尿试剂会发生紫色反应。

【答案】D

2.根据检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的实验，回答下列问题：

(1)鉴定成熟苹果果肉中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，常见的还原糖有。

(2)鉴定花生子叶中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的是_________染液,

用其染色后，要用酒精冲洗浮色，选用酒精的原因是______________________

(3)鉴定黄豆组织中存在的蛋白质时，向组织样液中加入双缩胭试剂A液摇

匀，再向组织样液中加入双缩版试剂B液摇匀。其中双缩胭试剂B液的量只有3〜

4滴，而不能过量，为什么?。

(4)相关实验注意事项：

①斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需，用时再临时混合均匀。

②双缩麻试剂的使用，应先加双缩股试剂A液，造成环境，再加

双缩服试剂B液即(填成分及其质量浓度)。

③在可溶性还原糖的鉴定中，对试管中溶液加热时，试管底部不要触及

;试管口不要朝向,以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。

【解析】(1)还原糖具有还原性，它能将斐林试剂中的Cu2+还原成C『，

生成砖红色的CsO沉淀，所以可用斐林试剂鉴定还原糖的存在。常见的还原糖

有葡萄糖、果糖和麦芽糖。(2)苏丹HI染液可将脂肪染成橘黄色，并能溶解在酒

精中，根据这一性质可用酒精洗去浮色，便于观察。(3)双缩腺试剂鉴定蛋白质

的原理是蛋白质与双缩豚试剂发生作用，产生紫色反应。若加入过量的双缩脉试

剂B液即CuS04溶液，CuSCM溶液本身呈蓝色，与双缩腺试剂A液反应产生的

Cu(OH)2也呈蓝色，会掩盖生成的紫色，从而影响实验观察。(4)斐林试剂是由质

量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05g/mL的CiiSO」溶液配制而

成的，放久了，就生成Cu(OH)2沉淀，所以斐林试剂极不稳定，实验之前要分别

配制，用时再临时混合均匀。双缩月尿试剂使用时要先加双缩睬试剂A液再加双

缩腺试剂B液，双缩麻试剂A液是质量浓度为01g/mL的NaOH溶液，先加双

缩臊试剂A液的目的是营造一个碱性环境，双缩腺试剂的B液是0.01g/mL

CuSCh溶液。在对试管中溶液进行水浴加热时，试管底部不要触及烧杯底部，以

免温度过高；试管口不要朝向实脸者，以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。

【答案】(1)斐林试剂砖红色葡萄糖、果糖、麦芽糖

(2)苏丹III苏丹IH能溶解在酒精中

(3)过量的双缩胭试剂B液会与双缩胭试剂A液反应，使溶液呈蓝色，掩盖

生成的紫色

(4)①分别配制、储藏②碱性

0.01g/mLCuSO溶液

③烧杯底部实验者

I.下列选项中全部属于组成细胞的大量元素的是()

【导学号：】

A.P、N、Mn、KB.N、S、Ca、P

C.Fe、S、P、ND.Fe>Mn、B、Mo

【解析】细胞中的元素根据含量的不同分为大量元素和微量元素，其中大

量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,故B正确°

【答案】B

2.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有机化合物是()

A.水B.脂质

C.蛋白质D.糖类

【解析】细胞内含量最多的有机物是蛋白质，由此判定C正确。

【答案】C

3.在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，对实验材料的选择,

下列叙述错误的是()

【导学号：】

A.可用斐林试剂甲液和乙液、蒸储水来鉴定葡萄糖和尿液中的蛋白质

B.花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料

C.食用花生油最好选用苏丹IV染液来鉴定，而一般不选用苏丹III染液来鉴

定

D.甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多糖且近于白色，因此可

以用于还原糖的鉴定

【解析】鉴定蛋白质用双缩腺试剂，它由两种试剂组成：0.1g/mL的NaOH

溶液和0.01g/mL的CuSCh溶液，斐林试剂也由两种试剂组成:0.1g/mL的NaOH

溶液和0.05g/mL的CuSO4溶液，故双缩腺试剂可由斐林试剂和蒸馅水配制而成。

食用花生油颜色较深，而苏丹HI染液可将脂肪染成橘黄色，染色较浅，不易区别，

故最好选用苏丹IV染液，它可以将脂肪染成颜色较深的红色。甘蔗茎的薄壁组织、

甜菜的块根等含有较多的蔗糖，蔗糖不是还原糖，不能用于还原糖的鉴定。

【答案】D

4.洋葱在欧美被誉为“蔬菜皇后”，其肥大的鳞茎中含糖类8.5%,每1()0g

含维生素A5mg、维生素C9.3mg、钙(Ca)45mg、磷(P)50mg、铁(Fe)8mg,以

及18种氨基酸，是不可多得的保健食品。那么洋葱肥大的鳞茎中所含有的糖类

是淀粉还是可溶性还原糖？生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题。请你帮助

他们完成下面的实验研究报告。

(1)实验目的：探究洋葱肥大的鳞茎中所含的糖是淀粉还是可溶性还原糖。

(2)实验原理：淀粉可用来检测，可溶性还原糖可用试剂

来检测。

(3)实验器材：洋葱、所需试剂和仪器等(略)。

(4)实验步骤：

I.鉴定可溶性还原糖

①制备洋葱组织样液，取样液2mL。注入试管。

②。

③观察颜色变化。

II.鉴定淀粉

①制备洋葱组织样液，取样液2mL。注入试管。

②___________________

③观