【同步学案】2.1 细胞中的元素和化合物（含解析）

第1节 细胞中的元素和化合物
【学习目标】
1．说出组成细胞的元素都来自于自然界但相对含量又与无机环境不同。
2．说出组成细胞的大量元素和主要微量元素，说出组成细胞化合物的主要种类。
3．知道组成细胞的元素和化合物是细胞执行各项生命活动的物质基础。
4．认同生命的物质性，生物界与非生物界具有统一性和差异性，不同生物具有统一性和差异性。
【课前学习】
一、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________中都能找到。
2.差异性：细胞中各种元素的________与无机自然界的大不相同。
二、组成细胞的元素
1.分类：组成细胞的化学元素有20多种，按含量多少可分为大量元素和________；按作用大小可分为最基本元素、________和主要元素。
2.存在形式：大多以________的形式存在
3.含量：在组成人体细胞的元素中，占鲜重最多的是_____，其次是C、H、N；占干重最多的是_____，其次是O、N、H。
三、组成细胞的化合物
1.种类：分为________（包括水和无机盐）和有机化合物（主要有糖类、________、蛋白质、核酸等）
2.含量：最多的化合物是________；最多的有机化合物是________。
四、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.实验原理
（1）某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。因此，可以根据有机物与某些化学试剂所产生的________，检测生物组织中糖类、脂肪或蛋白质的存在。
（2）糖类中的还原糖，如_________，与斐林试剂发生作用，生成_________。脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成_________。蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生_________反应。
2.实验操作
（1）还原糖的检测流程：选材→制备组织样液→加入斐林试剂→_______→观察颜色变化。
（2）脂肪的检测流程：选材→制作临时装片→加入苏丹Ⅲ(或苏丹IV)染液→_______→镜检，观察颜色变化。
（3）蛋白质的检测流程：选材→制备组织样液→加入____________→摇匀→加入____________→摇匀→观察颜色变化。
参考答案：一、1.无机自然界 2.相对含量
二、1.微量元素 基本元素 2.化合物 3.O C
三、1.无机化合物 脂质 2.水 蛋白质
四、1.（1）颜色反应 （2）葡萄糖 砖红色沉淀 橘黄色 紫色 2.（1）水浴加热 （2）去浮色 （3）双缩脲试剂 A液 双缩脲试剂B液
【课上学习】
【任务一】分析组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）表，能得出哪些结论？
元素 地壳 细胞
O 48．60 65．0
Si 26．30 极少*
C 0．087 18．0
N 0．03 3．0
H 0．76 10．0
* Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物
【任务二】自主查阅教材P22或网络，完成元素作用的学习
元素分类 元素 作用 缺乏出现的相关症状
大量元素 Ca
Mg
微量元素 Fe
Mn
Cu
B
Mo
Zn
……
【任务三】尝试构建下列元素的包含关系图
自然界中的元素 组成细胞的元素 大量元素 微量元素 基本元素
【任务四】自主阅读教材P18-19，完成表中原理、选材、试剂、检测和观察五项
蛋白质的检测 原理
选材 1、 2、 3、 …… 检测试剂
检测 向试管内注入待测组织液
观察
结果 ……
结论
还原糖的检测 原理
选材 …… 检测试剂
检测 向试管内注入待测组织液
观察
结果 ……
结论
【课后练习】
1．细胞是由各种元素组成的，关于细胞中的元素的叙述，正确的是（　　）
A．细胞作为生命系统，含有生命元素，这些元素在无机环境中不存在
B．在细胞中的一些有机物中含有微量元素
C．细胞中的元素绝大多数以离子的形式存在
D．无机自然界中的所有的元素都是细胞所需要的，只是需求的多少不同
2．关于组成生物体的元素，下列说法错误的是（ ）
A．脂肪中H元素含量比例高，而O元素含量比例低
B．磷脂、ATP、DNA的组成元素都是C、H、O、N、P
C．高分子化合物的单体是以C链为骨架，无机物中一定没有C元素
D．生物体内的元素不一定是生物体正常生命活动必需的
3．某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应，下列有关检测生物组织中有机物的叙述，正确的是（ ）
A．在梨匀浆中，加入现配的斐林试剂，可观察到溶液呈蓝色
B．在脂肪颗粒的检测和观察实验中，需要滴加体积分数为95%的酒精洗去浮色
C．使用斐林试剂与双缩脲试剂的实验中，反应原理相同
D．在蛋白质的检测实验中，不可以使用加热过的豆浆作为材料
4．“民以食为天”，人们经常食用的某些食物，经消化吸收后可被转化为人体的组成成分。下列叙述正确的是（ ）
A．组成人体的化学元素，都能在食物中找到，但不一定都能在无机自然界中找到
B．人体细胞干重和鲜重中含量最多的化学元素都是氧
C．组成各种生物体细胞的元素中碳含量较高，所以碳是生命的核心元素
D．在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的种类基本相同
5．图甲是细胞中几种化合物含量的扇形图，图乙是活细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是（ ）
A．若图甲表示代谢正常的活细胞中化合物含量的扇形图，则图甲中A是蛋白质
B．若细胞完全脱水，则图乙中含量第二的元素是a
C．干重中含量最多的元素是b
D．图乙中的a、b、c大多以化合物的形式存在
6．根据组成生物体的元素和自然界中元素的分布特点，下列说法不正确的是（　　）
A．组成生物体的元素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．微量元素指在细胞中含量极少，可有可无的元素
C．组成细胞的元素大多以化合物形式存在
D．生物体内含有的元素不一定是生物体所需要的元素
7．下列说法正确的是（　　）
A．生物界和非生物界的统一性表现在元素组成的含量上完全相同
B．Ca、Mg、Zn、I、Mo等是组成细胞的微量元素
C．沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水
D．斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的质量浓度相等
8．下述糖类物质中，不能与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀的是（ ）
A．葡萄糖 B．果糖 C．麦芽糖 D．蔗糖
9．下列有机物的鉴定实验中，可能导致实验失败的操作是（　　）
①脂肪鉴定时，花生子叶染色后，没有用酒精洗去浮色 ②还原糖鉴定时，用60℃水浴加热 ③蛋白质鉴定时，把A、B液混合后再加入蛋白质样液中 ④淀粉鉴定时，直接把碘液滴加到淀粉样液中
A．①③ B．②④ C．③④ D．①④
10．下列有关细胞中元素和化合物的叙述，正确的是 （ ）
A．细胞中C含量最高，因此是构成细胞最基本元素
B．细胞与非生物在元素含量上具有统一性
C．Mg是构成叶绿素的微量元素，Fe是构成血红蛋白的微量元素
D．在细胞鲜重中O元素含量最多
二、非选择题
11．某同学分别按下表进行三组实验，根据表格，分析回答下列问题。
组别 材料 实验试剂及条件 观察内容
A 浸泡过的花生种子 清水、苏丹Ⅲ染色液、乙醇溶液 细胞中着色的小颗粒
B 苹果匀浆 斐林试剂、水浴加热 组织样液颜色变化
C 豆浆 ？ 组织样液颜色变化
（1）进行A组实验时，使用酒精的作用是________，其中，实验所观察的被苏丹Ⅲ染色液着色的小颗粒是________（物质）、小颗粒的颜色是________。
（2）B组实验中，组织样液的颜色出现_________沉淀。若将苹果汁换成甘蔗汁并按正确操作做上述B组实验，结果是溶液颜色呈现________色。
（3）在C组实验中，豆浆中富含蛋白质，检验蛋白质的试剂在使用时是否需要水浴加热？________（填“是”或“否”），呈现________色。如果用蛋清来代替豆浆，则要先行________。
参考答案
1．B 细胞作为生命系统，含有生命元素，这些元素来自无机环境，因此在无机环境中也存在，A错误；在细胞中的一些有机物中含有微量元素，如血红蛋白中含有铁，B正确；
C、细胞中的元素绝大多数以化合物的形式存在，C错误；无机自然界中的部分元素是细胞所需要的，并非所有元素细胞都需要，如汞，D错误。
2．C 脂肪中H元素含量比例高，而O元素含量比例低，所以等质量的脂肪消耗更多的氧气，释放更多能量，A正确；磷脂、ATP、DNA的组成元素都是C、H、O、N、P，B正确；无机物中不一定没有C元素，例如碳酸钙，C错误；生物体内的元素有的不是生命活动必需的，例如铅，D正确。
3．A 在梨匀浆中，加入现配的斐林试剂，未进行水浴加热，所以溶液呈蓝色，A正确；在脂肪颗粒的检测和观察实验中，需要滴加体积分数为50%的酒精洗去浮色，B错误；使用斐林试剂与双缩脲试剂的实验中，反应原理不同，C错误﹔加热过的豆浆肽键并没有断裂，可作为蛋白质检测的材料，D错误。
4．D 组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到，体现了生物界与非生物界的统一性，A错误；在人体细胞鲜重最多的化合物是水，含量最多的元素是O；干重中最多的化合物是蛋白质，含量最多的元素是C，B错误；由于碳原子在组成生物大分子中的重要作用，科学家才说碳是生命的核心元素，C错误；在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的种类基本相同，但含量相差较大，D正确。
5．A 若图甲表示代谢正常的活细胞中化合物含量的扇形图，则图甲中A是水，A错误；乙图表示细胞鲜重，故a为O，b为C，若细胞完全脱水，则C的含量最高，其次是O，故图乙中a即氧元素含量第二，B正确；干重中含量最多的元素是C，对应图中的b，C正确；图乙中的a、b、c等元素大多以图甲中的A、B、C等化合物的形式存在，D正确。
6．B 组成生物体的元素在非生物界中都能找到，没有一种是生物所特有的，体现了生物界与非生物界的统一性，A正确；微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的元素，对细胞的生命活动非常重要，B错误；组成细胞的元素大多以化合物形式存在，C正确；生物体内含有的元素不一定是生物体所需要的元素，如Pb，D正确。
7．C 生物界和非生物界的统一性表现在组成生物体的化学元素都能在自然界找到，A错误；Ca、Mg属于大量元素，B错误；活细胞中含量最多的化合物是水，沙漠中的仙人掌细胞也不例外，C正确；斐林试剂中硫酸铜溶液质量浓度为0．05g/mL，双缩脲试剂中硫酸铜溶液质量浓度为0．01g/mL，D错误。
8．D 斐林试剂只能与还原糖在水浴条件下生成砖红色沉淀，葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原性糖，蔗糖不是还原性糖，故不能与斐林试剂发生砖红色沉淀，D符合题意。
9．A ①脂肪与苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ染液）反应，呈橘黄色（或红色），若对花生子叶染色后，没有用酒精洗去浮色，多余的染色剂会影响实验现象，可能导致实验失败，①符合题意；②还原糖鉴定时，用60℃水浴加热，会出现砖红色沉淀，②不符合题意；③蛋白质鉴定时，A、B液需要分别加入，若把A、B液混合后再加入蛋白质样液中，会导致实验失败，③符合题意；④淀粉鉴定时，直接把碘液滴加到淀粉样液中，呈现蓝色，④不符合题意。
10．D 活细胞中O的含量最高，A错误；细胞中存在的元素都可以在非生物界中找到，体现了生物界和非生物界的统一性，细胞中的元素含量和非生物界不同，B错误；Mg是大量元素，C错误；在细胞鲜重中水的含量最多，所以O元素含量最多，D正确。
11．【答案】（1） 洗去浮色 脂肪 橘黄色 （2） 砖红色 蓝
（3） 否 紫 稀释
【解析】（1）A组实验是观察花生子叶中的脂肪颗粒，酒精的作用是洗去浮色，被苏丹Ⅲ染色的颗粒是脂肪，小颗粒的颜色是橘黄色。（2）B组实验中，苹果匀浆含有葡萄糖和果糖等还原性糖，与斐林试剂水浴加热会出现砖红色沉淀。若换成甘蔗汁，里面含蔗糖，不是还原性糖，与斐林试剂不能发生反应，斐林试剂本身是蓝色，故溶液呈蓝色。（3）检验蛋白质用双缩脲试剂，呈紫色，此过程无需水浴加热。如果用蛋清来代替豆浆，则要先行稀释。