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第二章 细胞的化学组成
第一节 细胞中的元素和无机化合物
一
二
三
一、组成细胞的元素
1.大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。
2.微量元素:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo。
3.含量
(1)地壳中含量最多的元素是氧,再依次是硅、铝、铁。
(2)生物细胞中含量最多的元素是氧,然后是碳、氢、氮。
自主思考 人体内缺铁会导致缺铁性贫血,从元素含量分析铁属于哪类元素?微量元素在人体内发挥的作用是否重要??
提示:铁是组成生物体的微量元素,缺铁会导致缺铁性贫血。微量元素虽然在人体内的含量很少,但作用非常重要,是生物体生命活动所必需的。
一
二
三
二、组成细胞的化合物
1.种类
(1)无机化合物有水和无机盐。
(2)有机化合物主要有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
2.含量
(1)占细胞鲜重最多的化合物是水。
(2)占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质。
(3)占细胞干重最多的化合物是蛋白质。
三、细胞中的无机化合物
1.水
(1)含量:在活细胞中,水是含量最多的物质,约占细胞总质量的85.0%~90.0%。
(2)存在形式:水分子以结合水和自由水两种形式存在于细胞中。在代谢旺盛的细胞中,自由水的含量一般较多;休眠的种子、越冬的植物、生活在干旱和盐渍条件下的植物,其细胞内结合水的含量相对增多,使得它们抵抗不良环境的能力增强。
一
二
三
(3)功能
①自由水的功能:自由水是良好的溶剂;许多细胞生命活动需要的离子、分子都溶解在自由水中;细胞中几乎所有的生物化学反应都是以自由水为介质进行的,有些水还直接作为反应物参与生物化学反应;各种物质只有溶解在水中,才能运送到各个细胞,并被细胞吸收和利用;细胞代谢废物的排出也要借助于水。
②结合水的功能:结合水是组成细胞结构的重要成分。
一
二
三
2.无机盐
(1)含量:在活细胞中,无机盐占细胞总质量的1.0%~1.5%。
(2)存在形式:细胞中的无机盐常以离子的形式存在。
(3)功能:构成复杂的化合物,参与细胞的各种生命活动。
[自主思考]人患急性肠胃炎,医生用质量分数为0.9%的NaCl溶液静脉注射。为什么不注射蒸馏水?
提示:注射蒸馏水会使人体细胞过度吸水而涨破,导致细胞死亡,影响细胞和人体的生命活动。生理盐水与人体内细胞所生活的环境中的溶液浓度大致相同,注射生理盐水能维持细胞正常的形态和生命活动。
一
二
三
探究点
易错点排查
当堂检测
一
二
组成细胞的元素?
问题导引
几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱,有的甚至发黄枯萎,即使使用了充足的N、P、K肥也无济于事。后来,人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛,原来,这一片“绿洲”的附近有一座钼矿,矿工每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子踩过的地方,牧草绿油油的,科学家经过化验和分析得知,10 000 m2牧草只需150 g钼就足够了。通过分析,你能得出什么结论?
提示:钼是植物正常生长和发育所必需的化学元素,虽然含量很少,但是作用非常重要。
探究点
易错点排查
当堂检测
一
二
名师精讲
1.细胞内化学元素的分类
(1)根据在细胞内的含量的不同将细胞内的化学元素分为大量元素和微量元素。有些含量较多,如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等元素,称为大量元素;有些含量很少,如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等,被称为微量元素。
探究点
易错点排查
当堂检测
一
二
(2)糖类是由C、H、O三种元素组成的生物大分子;脂质主要由C、H、O三种元素组成;蛋白质的组成元素一定有C、H、O、N,很多蛋白质还含有S;核酸是由C、H、O、N、P五种元素组成的。糖类、脂质、蛋白质和核酸是构成细胞的主要化合物,所以C、H、O、N、P、S这六种元素称为主要元素;生物大分子均以碳链为基本骨架,C元素在构成细胞化合物中起着非常重要的作用,因此称为最基本元素。
探究点
易错点排查
当堂检测
一
二
2.细胞内化学元素的特点
3.细胞内化学元素的作用
(1)维持机体生命活动:如K+可保持心肌正常兴奋性,硼(B)可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长。
(2)组成化合物:如糖类、脂质、蛋白质和核酸中都含有C、H、O等元素。
探究点
易错点排查
当堂检测
一
二
典例剖析
【例题1】下列关于构成细胞的化学元素、大量元素和微量元素的叙述,不正确的是( )
A.非生物界的元素在生物界都能够找到,这说明生物界和非生物界具有统一性的一面
B.C、H、O、N、P、K、Ca、Mg都是大量元素,C在各种有机物中都存在
C.划分大量元素和微量元素的标准是元素的含量,两者之间不存在交集
D.微量元素虽然含量少,但它们既参与细胞结构组成也参与细胞的代谢调节
探究点
易错点排查
当堂检测
一
二
解析:组成生物体的元素在非生物界中都能找到;组成细胞的大量元素为C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg,C是最基本的元素,在各种有机物中都存在;大量元素和微量元素的划分依据是在生物体内的含量;微量元素在生物体内含量很少,却是生物生命活动不可缺少的,有的微量元素参与构成细胞的结构,如Fe是构成人体血红蛋白的重要成分,B可调节植物花粉的萌发和花粉管的伸长。
答案:A
典型方法元素的记忆规律
(1)大量元素:谐音记忆为“他请杨丹刘林盖美家”(C、H、O、N、S、P、Ca、Mg、K)。
(2)微量元素:谐音记忆“铁猛碰新木桶”(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。
探究点
易错点排查
当堂检测
一
二
变式训练 下列关于组成细胞的化学元素的叙述,正确的是( )?
A.人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大
B.C是细胞中最基本的元素
C.哺乳动物血液中Ca2+含量过低,会导致动物出现抽搐现象,说明微量元素是生命活动必需的
D.生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同
解析:不同生物体所含的化学元素种类基本相同;Ca是组成生物体的大量元素,缺Ca2+的症状不能说明微量元素是生命活动必需的;非生物界的有些元素在生物界中找不到,因此生物界和非生物界在元素组成种类上不同。
答案:B
一
二
探究点
易错点排查
当堂检测
细胞中的无机化合物?
问题导引
小明比较胖,其体内含量最多的化合物是什么呢?
提示:人体内含量最多的化合物是水,与胖瘦无关。
一
二
探究点
易错点排查
当堂检测
名师精讲
1.细胞中的水
(1)水的含量
在构成细胞的各种化合物中,水的含量最多,一般为85.0%~95.0%。
①不同的生物体内水的含量差别很大。例如,生物体的含水量一般为60.0%~95.0%,而生活在海洋中的水母的含水量达到97.0%。
②同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。幼儿时期>成年时期。
③同一生物不同部位水的含量也不同,如心肌含水量约为79.0%,血液中含水量约为82.0%;植物的幼嫩部分>成熟部分。
一
二
探究点
易错点排查
当堂检测
(2)水在细胞中的生理作用
(3)自由水与结合水的含量与细胞代谢的关系
①当自由水/结合水的比值增加时,生物体代谢旺盛。如萌发的种子与休眠期的种子相比,自由水的比例增加。
②当结合水/自由水的比值增加时,生物体代谢水平下降,抗旱、抗寒等抗逆性增强。如旱生植物比水生植物体内结合水的含量高。
一
二
探究点
易错点排查
当堂检测
2.细胞中的无机盐
(1)存在形式
细胞中的无机盐大多以离子形式存在,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl-、 等。
一
二
探究点
易错点排查
当堂检测
(2)生理功能
一
二
探究点
易错点排查
当堂检测
特别提醒几种常见无机盐的作用(缺乏症)
(1)Fe——是血红蛋白的必需元素,缺铁会引起人的贫血。
(2)I——是甲状腺激素的组成元素,碘缺乏会影响甲状腺激素的合成,幼年时缺乏易患呆小症,成年人缺乏易患甲状腺肿。
(3)Ca——是骨骼、牙齿的重要组成成分,长期缺钙的幼儿易患佝偻病,在成年人中易引起骨质软化病,在老年人中易引起骨质疏松症。
(4)Zn——缺乏时会引起苹果、桃等植物的“小叶症”和“丛叶症”(叶子变小,节间缩短)。
(5)B——能促进花粉的萌发和花粉管的伸长,缺B常导致植物“花而不实”。
(6)P——参与细胞膜(磷脂等)的构成。
(7)Mg——参与叶绿素的合成。
一
二
探究点
易错点排查
当堂检测
(8)N——参与蛋白质、核酸等物质的合成。
一
二
探究点
易错点排查
当堂检测
典例剖析
【例题2】下列有关生物体内水和无机盐的叙述,错误的是( )
A.冬季,植物体内自由水含量相对增高,以增强植物的抗寒能力
B.水既是细胞内良好的溶剂,又是生物体内物质运输的主要介质
C.无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用
D.镁是构成叶绿素的必需成分,植物缺乏镁会导致叶片发黄
解析:冬季,植物体内自由水含量相对降低,结合水含量相对升高,植物的抗寒能力增强。
答案:A
探究点
易错点排查
当堂检测
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
1.Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。( )
提示:× Ca、Mg属于大量元素。
2.生物体内的大量元素起到的作用比微量元素大。 ( )
提示:× 无论是大量元素还是微量元素,都是生物体必需的元素,是生命活动必需的,都非常重要。
3.细胞内含量最多的元素即是最基本元素。( )
提示:× 细胞内含量最多的元素是氧元素,而最基本元素是碳元素。
4.自由水的作用比结合水的作用大。( )
提示:× 自由水、结合水的作用都非常大。
探究点
易错点排查
当堂检测
5.占细胞鲜重最多的化合物是水,占细胞干重最多的化合物是蛋白质。( )
提示:√
6.不同细胞内自由水与结合水的比例基本相同。( )
提示:× 不同生活环境、生活状态下的细胞中,自由水与结合水的比例是不同的。细胞内自由水与结合水的比例越大,其新陈代谢越旺盛,反之,越弱。
1
2
3
4
5
探究点
易错点排查
当堂检测
1.人体内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( )
A.Na、K、O、S B.B、Mo、Fe、Cu
C.N、H、O、P、C D.Fe、Ca、Cu、C
解析:组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等;微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。
答案:B
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探究点
易错点排查
当堂检测
2.下列有关水的叙述,不合理的是( )
A.人体不同组织和器官的含水量不同
B.水在细胞中的存在形式及功能是不变的
C.水是农作物光合作用的必需原料
D.动物有氧呼吸既需要水参与又有水生成
解析:人体的不同组织和器官含水量不同,A项正确;自由水和结合水可相互转化,代谢活动旺盛的细胞内自由水含量高,休眠的细胞中,结合水含量高,B项错误;光合作用的光反应过程需要水,C项正确;在动物有氧呼吸第二阶段,水与丙酮酸反应产生二氧化碳和[H],第三阶段[H]和氧气反应产生水,D项正确。
答案:B
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探究点
易错点排查
当堂检测
3.组成生物体的各种化学元素中,最基本的元素、细胞鲜重中含量最多的元素、占细胞干重最多的元素依次是 ( )
A.C、H、O B.C、O、C
C.C、O、N D.C、O、O
解析:组成细胞的最基本元素是C;含量最多的元素是O;占细胞干重最多的元素是C。
答案:B
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探究点
易错点排查
当堂检测
4.下列有关组成生物体化学元素的叙述,正确的是( )
A.在组成生物体和无机自然界的化学元素中,碳元素的含量最高
B.人、动物与植物中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.不同生物体内各种化学元素的含量基本相同
解析:生物界与非生物界之间存在着统一性和差异性,统一性体现在组成生物界的元素都能在非生物界中找到,差异性体现在它们所含元素的含量不同。碳元素在生物界中含量较高,而在非生物界中含量很少;动、植物之间所含元素的种类相差不大,但各种化学元素的含量不同。
答案:C
1
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5
探究点
易错点排查
当堂检测
5.萌发的种子,细胞内代谢活动旺盛;干燥的种子,细胞内代谢活动缓慢,这说明( )
A.水是细胞内代谢活动的产物
B.自由水是细胞内代谢活动的必要物质
C.水是细胞内的主要成分
D.以上三项都正确
解析:自由水的含量与细胞代谢速率密切相关。一般情况下,自由水含量越高,细胞代谢越快。
答案:B
(共39张PPT)
第二节 细胞中的生物大分子
第1课时 生物大分子的基本骨架、糖类
和脂质的种类和功能
一
二
一、生物大分子的基本骨架
1.原子——物质的基本单元
(1)原子的构成:原子核和核外电子。原子核的构成:质子和中子。
(2)原子的质量数=质子数+中子数。
(3)电性:核内质子带正电荷;核外电子带负电荷;核内质子数=核外电子数;原子呈电中性。
(4)价电子
①概念:原子最外层能参加化学键构成的电子。
②作用:原子的化学性质主要是由价电子决定的。
一
二
2.碳原子的结构和结合方式
(2)结合方式
①碳原子的4个价电子主要与氢、氧、氮及硫等原子结合。
②碳原子之间可以通过单键、双键或三键相结合,形成不同长度的链状、分支链状或环状结构,这些结构称为有机物的碳骨架。
一
二
二、糖类和脂质
1.糖类的种类和功能
(1)元素组成:C、H、O。
(2)种类
①单糖、二糖和多糖
一
二
②根据是否有还原性,将糖类分为还原性糖和非还原性糖。
(3)鉴定生物组织中的糖类
一
二
(4)功能
①糖类既是生物体重要的结构物质,也是生物体维持生命活动的主要能量来源。
②糖类能与蛋白质结合形成糖蛋白,在生命活动中发挥重要作用。
轻松判断 淀粉有甜味吗??
提示:我们在咀嚼馒头时能品尝到甜味,那是淀粉经过唾液淀粉酶消化之后形成的麦芽糖的甜味,淀粉本身没有甜味。
一
二
2.脂质的种类和功能
(1)脂质的元素组成:脂质分子主要由C、H、O 3种元素组成。
(2)种类和功能
①脂肪:细胞内重要的储能物质。
②类脂:类脂中的磷脂是构成生物膜的重要物质。
③固醇类:如胆固醇、性激素和维生素D等,在细胞的营养、代谢中具有重要功能。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
糖类的种类和功能?
问题导引
人在患急性肠炎时,往往采取静脉输液治疗,所输液体的成分中含有葡萄糖,请思考其原因。
提示:葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质,是“生命的燃料”,它在细胞内氧化分解,放出大量的能量,为病人的生命活动提供能量。
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
名师精讲
1.糖类的分类
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
典例剖析
【例题1】下列关于糖类的叙述,正确的是( )
A.葡萄糖和果糖分子均有还原性
B.葡萄糖和麦芽糖可被水解
C.构成纤维素的单糖是葡萄糖和果糖
D.乳糖是植物细胞中的多糖
解析:常见的还原性糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖等。葡萄糖属于单糖,不可以被水解;1分子麦芽糖水解产生2分子葡萄糖。纤维素是由葡萄糖聚合形成的大分子多糖。乳糖是二糖,主要存在于动物细胞中。
答案:A
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
误区警示并不是所有的糖类水解后得到的都是葡萄糖。如1分子蔗糖水解后得到1分子葡萄糖和1分子果糖。1分子乳糖水解后得到1分子半乳糖和1分子葡萄糖。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
变式训练1 下列哪项描述的是淀粉、纤维素和糖原的共同特征?( )?
A.都是细胞内储存能量的主要物质
B.都含C、H、O、N 4种元素
C.基本组成单位都是葡萄糖
D.高等动、植物细胞中均有分布
解析:纤维素不是细胞的储能物质;三种多糖的组成元素都是C、H、O;淀粉和纤维素是植物细胞特有的多糖,糖原是动物细胞特有的多糖。
答案:C
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
脂质的种类和功能?
问题导引
东北虎主要分布于我国长白山、小兴安岭等地;华南虎主要分布于我国长江流域以南地区。根据我们学过的知识判断,与华南虎相比,东北虎体内哪种物质含量所占比例明显偏高?
提示:东北虎生活在寒冷地区,与华南虎相比其体内脂肪含量明显偏高,因为脂肪有减少散热的作用。
易错点排查
探究点
一
二
易错点排除
实验设计
当堂检测
1.脂质的化学组成与种类
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
2.脂质的种类和功能
易错点排查
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
特别提醒有关糖类和脂质的易错警示
(1)并非所有的糖都是能源物质,如核糖、纤维素不提供能量。
(2)糖类是主要的能源物质,但不是唯一的能源物质,脂肪也是重要的能源物质,并且是良好的储能物质。
(3)磷脂和胆固醇均参与膜结构的构成,其中胆固醇是动物细胞膜的重要成分。
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
典例剖析
【例题2】不同的脂质具有不同的化学元素组成和生理功能。下列关于脂质的描述,正确的有( )
①组成元素为C、H、O、N ②脂肪的组成元素与糖类相同 ③储存能量 ④保护作用 ⑤储存遗传信息 ⑥是生物膜的成分 ⑦具有生物活性,调节生物体的生命活动
A.①②③⑤⑥⑦
B.②③④⑥⑦
C.①③④⑥⑦
D.②③④⑤⑥
解析:脂质中的脂肪和固醇类的组成元素为C、H、O,磷脂的组成元素为C、H、O、N、P;储存遗传信息是核酸的功能。
答案:B
易错点排查
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
变式训练2 下列关于脂质的说法,错误的是( )?
A.分布在皮下的脂肪具有保温作用
B.分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲和减压的作用
C.脂质包括胆固醇、维生素D和性激素三类物质
D.脂肪是良好的储能物质
解析:脂质包括脂肪、类脂和固醇,固醇包括胆固醇、维生素D和性激素三类物质。
答案:C
探究点
易错点排查
实验设计
当堂检测
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
1.所有的糖都是能源物质。( )
提示:× 并非所有的糖都是能源物质,如核糖、纤维素不提供能量。
2.所有的糖都可以用斐林试剂鉴定。( )
提示:× 斐林试剂只能鉴定可溶性还原性糖,而淀粉、蔗糖均为非还原性糖,不能用斐林试剂鉴定。
3.蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖。( )
提示:× 蔗糖水解产生葡萄糖和果糖,乳糖水解产生葡萄糖和半乳糖。
探究点
易错点排查
实验设计
当堂检测
4.淀粉可以用斐林试剂鉴定并呈现蓝色。水浴加热条件下,蔗糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀。( )
提示:× 蔗糖是非还原性糖,不与斐林试剂发生反应,淀粉可以用碘液鉴定并呈现蓝色。
5.胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分,在人体内参与血液中脂质的运输。( )
提示:√
6.脂肪、磷脂都可参与膜结构的构成。( )
提示:× 磷脂是构成细胞膜的重要物质,脂肪是细胞内良好的储能物质。
7.储能物质只有脂肪。( )
提示:× 主要储能物质是脂肪。除此之外,动物细胞中的糖原和植物细胞中的淀粉也是重要的储能物质。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
一、鉴定生物组织中的糖类
【实验指导】
1.实验原理
淀粉、蔗糖是非还原性糖,它们与斐林试剂不发生颜色反应,淀粉遇碘有蓝色反应;在淀粉酶的作用下,淀粉水解成麦芽糖,麦芽糖与斐林试剂在隔水加热条件下反应,生成砖红色沉淀。
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
2.实验步骤和现象
(1)鉴定淀粉。
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
(2)鉴定还原性糖。
易错点排查
注斐林试剂主要是由质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液混合配制而成的。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
3.注意事项
(1)生物组织中还原性糖的含量、有无色素是影响实验结果的重要因素,因此要选择可溶性还原性糖含量高、组织颜色较浅或近于白色的材料,如苹果、梨、白萝卜等。
(2)斐林试剂应该现用现配,且先将两种溶液混合均匀后再加入组织样液中,并进行水浴加热。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
【设计体验1】
某校生物兴趣小组设计了下面两个实验。
实验Ⅰ:检测尿液中是否含有葡萄糖。
实验Ⅱ:证明血液中存在葡萄糖。
实验用品:新取尿液样品、加有柠檬酸钠的鸡血、清水、试管、离心机、三脚架、大烧杯、火柴、酒精灯、石棉网等。
请回答下列问题。
(1)在实验Ⅰ过程中还需要的一种试剂是 ,所依据的实验原理是 。?
(2)写出实验Ⅰ可能的现象和结论。
①现象: 。?结论: 。?
②现象: 。?结论: 。?
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
(3)实验Ⅱ比实验Ⅰ复杂,结果不容易判断,其原因是 。?
(4)写出实验Ⅱ的实验步骤及观察到的现象。
步骤:①取加有柠檬酸钠的鸡血5 mL,用离心机离心,获得上清液。
②取2 mL上清液,加入 ,并隔水加热2 min。?
现象: 。?
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
解析:检测还原性糖需用斐林试剂,可通过观察是否生成砖红色沉淀予以判断。血液有颜色,因此需离心后取上清液进行检测。
答案:(1)斐林试剂 葡萄糖是还原性糖,与斐林试剂隔水加热2 min后生成砖红色沉淀
(2)①出现砖红色沉淀 尿液中含葡萄糖
②不出现砖红色沉淀 尿液中无葡萄糖
(3)血液呈红色,若直接用斐林试剂检验还原性糖,则产生的颜色反应与血液颜色相近,而尿液的颜色不会干扰显色反应
(4)斐林试剂1 mL 有砖红色沉淀出现
易错点排查
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
二、植物细胞中含有脂肪吗?
【实验指导】
1.研究目的:尝试鉴定脂肪。
2.实验原理:脂肪能被苏丹Ⅲ染色液染成橘黄色。
3.研究示例:鉴定花生种子中的脂肪。
(1)取材:花生种子(浸泡3~4 h),将子叶削成薄片。
(2)制片:取理想的薄片,在薄片上滴2~3滴苏丹Ⅲ染色液(2~3 min),用体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色,制成临时装片。
(3)观察:在低倍镜下寻找已着色的圆形小颗粒,然后用高倍镜观察。
(4)结论:花生种子富含脂肪。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
4.注意事项
(1)实验材料最好选择富含脂肪的种子,如花生种子(取其子叶)。供实验用的花生种子,必须提前浸泡3~4 h。浸泡时间短了,不容易切成片;浸泡时间过长,则组织太软,切下的薄片不易成形。
(2)洗去浮色时,不直接用蒸馏水而是先用体积分数为50%的乙醇溶液,再用蒸馏水,原因是洗浮色主要是为了洗去被染玻片标本上的苏丹Ⅲ染色液浮色,而染色液不溶于蒸馏水易溶于乙醇。用乙醇洗浮色的时间不要过长,以防脂肪被溶解。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
【设计体验2】
在做完脂肪的鉴定实验后,某同学进行了如下总结,你认为不合理的是( )
A.核桃种子富含脂肪
B.用苏丹Ⅲ染色液染色后,需用清水洗去浮色
C.在光学显微镜下可观察到染成橘黄色的脂肪颗粒
D.先用低倍镜观察,再换用高倍镜观察
解析:实验中不能用清水洗去浮色,可用体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色。
答案:B
易错点排查
1
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4
5
探究点
实验设计
当堂检测
易错点排查
1.构成生物大分子骨架的原子是( )
A.碳原子 B.氮原子
C.氧原子 D.磷原子
解析:碳原子之间通过单键、双键或三键相结合形成有机物的碳骨架。
答案:A
1
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探究点
实验设计
当堂检测
2.下列物质中,属于动物体内多糖的是( )
A.葡萄糖 B.淀粉
C.乳糖 D.糖原
解析:葡萄糖是单糖,乳糖是二糖,淀粉是植物体内的多糖,糖原是动物体内的多糖。
答案:D
易错点排查
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3
4
5
探究点
实验设计
当堂检测
3.脂肪检测过程中,滴加了苏丹Ⅲ染色液后再滴加体积分数为50%的乙醇溶液的目的是( )
A.增加染色的程度
B.洗去浮色
C.消毒
D.与脂肪发生颜色反应
解析:苏丹Ⅲ染色液能够溶解于有机溶剂中,故可用体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色。
答案:B
易错点排查
1
2
3
4
5
探究点
实验设计
当堂检测
4.细胞生命活动所需能量主要是由什么物质氧化分解供给的?( )
A.核糖和脱氧核糖 B.葡萄糖
C.蔗糖和乳糖 D.淀粉和肝糖原
解析:细胞生命活动所需能量主要是由葡萄糖氧化分解供给的。
答案:B
易错点排查
1
2
3
4
5
探究点
易错点排查
实验设计
当堂检测
5.细胞的生命活动的正常进行离不开能量的供应,下列关于能源物质的说法,正确的是( )
A.细胞内的能源物质都是糖类
B.细胞内的糖类物质都是能源物质
C.脂质是主要的能源物质
D.脂肪和淀粉是植物细胞内良好的储能物质
解析:细胞内的能源物质除了糖类,还有脂肪;细胞内的核糖等是的结构物质,不是能源物质;糖类是主要的能源物质。
答案:D
(共50张PPT)
第2课时 蛋白质和核酸的结构和功能
一
二
一、蛋白质的基本组成单位——氨基酸
?
1.写出氨基酸的主要元素组成:C、H、O、N。
2.写出字母所代表的结构:a.氨基,b.羧基,c.R基,d.氢原子,
e.中心碳原子。
3.结构特点:每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
4.不同氨基酸的区别是R基不同。
三
一
二
三
二、蛋白质的合成、结构和功能
1.氨基酸脱水缩合形成多肽(蛋白质)
(1)这种化学反应称为脱水缩合,形成的化合物有二肽和H2O。
?
?
(3)产物的虚线框内的结构是肽键。
一
二
三
2.蛋白质结构多样性的原因
3.蛋白质的功能
催化、运输、运动、防御、调控。
一
二
三
自主思考 下图所示为构成蛋白质的一种氨基酸的结构简式,可以看出此种氨基酸的结构中含几个羧基?每种氨基酸至少含一个氨基和一个羧基,还是一定含一个氨基和一个羧基??
?
??
?
提示:该氨基酸含有两个羧基。每种氨基酸至少含一个氨基和一个羧基,R基上可能含有氨基或羧基。
一
二
三
三、核酸的结构和功能
1.核酸的结构
(1)元素组成:C、H、O、N、P。
(2)基本单位——核苷酸
①脱氧核苷酸的构成
?
A.写出字母所代表的结构:a.磷酸,b.脱氧核糖,c.碱基。
B.脱氧核苷酸的构成:一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基(A、T、C、G)。
一
二
三
②核糖核苷酸的构成
?
A.写出字母所代表的结构:a.磷酸,b.核糖,c.碱基。
B.核糖核苷酸的构成:一分子磷酸、一分子核糖、一分子含氮碱基(A、U、C、G)。
一
二
三
(3)核酸的组成
一
二
三
2.核酸的分布
(1)DNA主要集中在细胞核,线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA。
(2)RNA主要分布在细胞质中。
3.功能
核酸是细胞中携带遗传信息的物质,在生物体的遗传、变异和 蛋白质的生物合成中具有重要作用。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
蛋白质的结构和功能?
问题导引
蚕丝被贴身暖和、轻盈透气,是“健康绿色睡眠”的首选。“蚕丝”的主要成分是什么?基本单位是什么?
提示:蚕丝的主要成分是蛋白质,蛋白质的基本单位是氨基酸。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
名师精讲
1.氨基酸结构通式解读
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
2.特点分析及举例
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
特别提醒(1)氨基、羧基、R基书写时一定要写上相应的化学键“—”,如“—NH2”“—COOH”“—R”。
(2)氨基酸的分子式可记为C2H4O2N—R。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
3.蛋白质分子结构多样性的原因
(1)氨基酸的种类不同,构成的肽链不同。
—□—□—□—□—□—□—
—○—○—○—○—○—○—
(2)氨基酸的数目不同,构成的肽链不同。
—□—□—□—□—□—
—□—□—□—□—
(3)氨基酸的排列顺序不同,构成的肽链不同。
—□—○—○—□—○—
—○—□—○—□—○—
(4)肽链的数目和蛋白质的空间结构不同,构成的蛋白质不同。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
4.蛋白质与多肽的区别与联系
注氨基酸脱水缩合形成的多肽,不叫蛋白质,多肽形成一定的空间结构才叫蛋白质。
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
典例剖析
【例题1】下图是四种物质的结构简式,下列相关叙述正确的是( )
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
A.构成氨基酸的元素只有C、H、O、N
B.乙、丙的R基分别是—CH2COOH、—CH2—SH
C.构成蛋白质的氨基酸中,羧基或氨基只连在中心碳原子上
D.丁既有氨基又有羧基,因此是构成蛋白质的氨基酸之一
解析:构成氨基酸的基本元素是C、H、O、N,另外有的氨基酸含有S元素,如丙,有的氨基酸中R基上有氨基或羧基,如乙,丁的氨基与羧基没有连在同一个碳原子上,不属于构成蛋白质的氨基酸。
答案:B
探究点
实验设计
当堂检测
一
二
易错点排查
三
变式训练1 下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法,正确的是( )?
A.蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关
B.已知某化合物含有C、H、O、N等元素,可以推断此物质为蛋白质
C.不同蛋白质分子中组成肽键的化学元素无差异性
D.蛋白质空间结构改变,可能会导致蛋白质失去生物活性,但这种改变一般是可逆的
解析:蛋白质结构的多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构(即肽链的盘曲折叠方式)有关,与氨基酸的空间结构无关;含C、H、O、N等元素的物质可能是核酸等其他物质;蛋白质空间结构的改变是不可逆的。
答案:C
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
氨基酸的脱水缩合及相关计算?
问题导引
两个氨基酸脱水缩合形成的二肽中还有氨基和羧基吗?多肽和蛋白质呢?
提示:二肽的两端分别有一个氨基和一个羧基。多肽和蛋白质也在相应的肽链两端分别有一个氨基和一个羧基。
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
名师精讲
1.氨基酸脱水缩合
注意以下几点。
(1)反应产物中有“H2O”。脱去的水分子中的氢分别来自羧基和氨基,氧来自羧基。
(2)参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基,而不是R基中的氨基和羧基。
(3)肽键的表达式有以下几种:—CO—NH—、—NH—CO—或 ,注意不能忽略其中的“—”。
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
2.氨基酸的排列与多肽种类的计算
假设有A、B、C三种氨基酸,由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为如下两种情形分析。
(1)A、B、C三种氨基酸,在每种氨基酸足够多的情况下,可形成肽类化合物的种类。?
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
(2)A、B、C三种氨基酸,在每种氨基酸只有一个的情况下,可形成肽类化合物的种类。
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
3.相关计算
(1)氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基总数-肽键数。
(2)羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基总数-肽键数。
(3)氮原子数=肽键数+肽链数+R基上的氮原子数=各氨基酸中氮原子的总数。
(4)氧原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的氧原子数=各氨基酸中氧原子的总数-脱去的水分子数。
(5)氢原子数=各氨基酸中氢原子的总数-2×脱去的水分子数。
(6)假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链时的数量关系如下表所示。
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
特别提醒R基和二硫键对计算结果有影响
(1)R基所含有的氨基与羧基不参与脱水缩合,所以计算肽链中氨基与羧基数目时,应关注R基是否也含有氨基或羧基。
(2)蛋白质相对分子质量的计算中,应注意:若肽链间有—S—S—,则蛋白质的相对分子质量=na-18(n-m)-2k(n为氨基酸个数,a为氨基酸平均相对分子质量,m为肽链条数,k为—S—S—的个数),因为—S—S—是由两个—SH脱去两个H连接而成的。
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
典例剖析
【例题2】下图是某多肽化合物的示意图,据图回答下列问题。
(1)该化合物的名称是 ,含 个氨基, 个羧基。?
(2)图示化合物由 个氨基酸脱水缩合形成,形成过程中脱去 分子H2O。?
(3)图中 (用数字表示)表示肽键,构成该化合物的氨基酸有 种。?
(4)若构成蛋白质的氨基酸的平均相对分子质量为120,则该化合物的相对分子质量约为 。?
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
解析:(1)由图可以看出,该化合物由3个氨基酸脱水缩合形成,故称为三肽,含2个羧基,1个氨基。(2)3个氨基酸脱水缩合,脱去2分子H2O。(3)肽键结构为—CO—NH—,可用图中③⑤表示,②④⑥分别为构成该三肽的氨基酸的R基,且各不相同,因此氨基酸有3种。(4)氨基酸的平均相对分子质量为120,3个氨基酸相对分子质量之和约为360,经脱水缩合形成2分子H2O,即360-2×18=324。
答案:(1)三肽 1 2
(2)3 2
(3)③⑤ 3
(4)324
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
变式训练2 已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128,现有一蛋白质由两条肽链组成,共有肽键98个,则此蛋白质的相对分子质量最接近于( )?
A.12 800 B.12 544
C.11 036 D.12 288
解析:肽键数=氨基酸数-肽链数=失去水分子数,故本题中蛋白质分子中氨基酸总数是98+2=100(个)。形成过程中共失去98个水分子。故蛋白质的相对分子质量最接近100×128-98×18=11 036。
答案:C
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
典型方法巧记“蛋白质”的有关知识点
有关蛋白质的知识可归纳为“一个通式、两个标准、三个数量关系、四个原因”。
(1)“一个通式”是指组成蛋白质的基本单位——氨基酸的通式只有一个。
(2)“两个标准”是指组成蛋白质的氨基酸必须同时具备的标准有两个:一个是数量标准,即每种氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基;二是位置标准,即都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
探究点
一
二
实验设计
当堂检测
易错点排查
三
(3)“三个数量关系”是指蛋白质分子合成过程中的三个数量(氨基酸数、肽键数或脱去水分子数、肽链数)间的关系。当n个氨基酸脱水缩合成一条肽链时,脱去水分子数为n-1,形成的肽键数为n-1,即脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-1;当n个氨基酸形成m条肽链时,肽键数=脱去水分子数=n-m。
(4)“四个原因”是指蛋白质分子结构多样性的原因有四个。
探究点
一
实验设计
当堂检测
二
三
核酸的结构和功能?
问题导引
“DNA指纹法”在案件侦破中具有重要作用,此方法运用了DNA的什么特点?
提示:DNA上携带着大量的遗传信息,不同个体的DNA分子中4种脱氧核糖核苷酸的排列顺序不同。
易错点排查
探究点
一
实验设计
当堂检测
二
三
名师精讲
1.核苷酸
(1)组成:一个核苷酸由一分子碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。如右图所示。
(2)种类:根据五碳糖的不同,可分为两类——脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)和核糖核苷酸。
脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸
易错点排查
探究点
一
实验设计
当堂检测
二
三
2.核酸分子的结构层次
易错点排查
探究点
一
实验设计
当堂检测
二
三
3.DNA和RNA的比较
易错点排查
探究点
一
实验设计
当堂检测
二
三
4.DNA、RNA和蛋白质的初步水解产物和彻底水解产物
易错点排查
探究点
一
实验设计
当堂检测
二
三
易错点排查
特别提醒生物遗传物质的比较
探究点
一
实验设计
当堂检测
二
三
易错点排查
典例剖析
【例题3】不同生物含有的核酸种类不同。原核生物和真核生物同时含有DNA和RNA,病毒体内只含有DNA或RNA。对下列四种生物中的碱基、核苷酸、五碳糖种数的描述,正确的是( )
探究点
一
实验设计
当堂检测
二
三
解析:原核生物与真核生物同时含有DNA和RNA,则推知真核生物与原核生物都有5种碱基、8种核苷酸、2种五碳糖。病毒只有DNA或RNA,则病毒只有4种碱基、4种核苷酸、1种五碳糖。T2噬菌体与烟草花叶病毒都是病毒,其体内有4种碱基、4种核苷酸、1种五碳糖;烟草叶肉细胞、豌豆根毛细胞都是真核细胞,细胞中有2种五碳糖、5种碱基、8种核苷酸。
答案:B
易错点排查
典型方法不同生物体内核苷酸、五碳糖、碱基种类的判断方法
首先确定生物的种类,确定属于有细胞结构的生物还是无细胞结构的病毒。然后确定该种生物体内核酸的种类。
探究点
易错点排查
实验设计
当堂检测
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
1.细胞中氨基酸的种类和数目相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质。( )
提示:√ 若氨基酸的排列顺序或肽链的空间结构不同,则不是同一种蛋白质。
2.分子式中只要有氨基和羧基,就一定是构成生物体蛋白质的氨基酸。( )
提示:× 构成生物体蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基,且必须有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3.每种蛋白质分子均含有一条肽链。( )
提示:× 蛋白质分子由1条或多条肽链构成。
探究点
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实验设计
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4.每条肽链均含有一个氨基和一个羧基。( )
提示:× 每条肽链至少含一个氨基和一个羧基,R基中还可能含有氨基或羧基。
5.DNA分子是由两条核糖核苷酸链经盘曲而成的双螺旋结构。( )
提示:× DNA分子的基本组成单位是脱氧核苷酸。
6.真核生物以DNA为遗传物质,部分原核生物以RNA为遗传物质。( )
提示:× 真核生物、原核生物、多数病毒以DNA为遗传物质,少数病毒以RNA为遗传物质。
探究点
实验设计
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鉴定蛋白质
【实验指导】
1.实验原理
蛋白质+双缩脲试剂→紫色
2.实验流程
探究点
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3.实验关键
(1)实验材料的选择
蛋白质的鉴定实验中,最好选用富含蛋白质的生物组织,植物材料常用的是大豆,动物材料常用的是鸡蛋的蛋清。
(2)做鉴定蛋白质的实验时,在鉴定之前,可以留出一部分样液,以便与鉴定时样液的颜色变化作对照,这样可以增强说服力。
(3)蛋白质要稀释主要是防止蛋白质粘固在试管壁上,使反应不彻底,也不易洗刷试管。
探究点
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4.斐林试剂与双缩脲试剂的比较
探究点
实验设计
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【设计体验】
下列关于鉴定蛋白质的实验的说法,错误的是( )
A.先加NaOH溶液,混合后再加CuSO4溶液,摇匀观察
B.NaOH溶液与CuSO4溶液先等量混合后再加入,摇匀观察
C.鉴定蛋白质的原理是蛋白质与双缩脲试剂显示紫色反应
D.双缩脲试剂的成分与斐林试剂相同,但浓度不同
解析:双缩脲试剂的使用方法:在加有2 mL蛋白质溶液的试管中,先加2 mL NaOH溶液,混合后形成碱性环境,再加3~4滴CuSO4溶液摇匀后,可观察到紫色反应。
答案:B
1
2
3
4
5
探究点
实验设计
当堂检测
易错点排查
1.组成蛋白质的20种氨基酸分子中,其共有的结构是( )
答案:D
1
2
3
4
5
探究点
实验设计
当堂检测
易错点排查
2.组成蛋白质的氨基酸之间的肽键的结构式是( )
A.NH—CO B.—NH—CO—
C.—NH2—COOH— D.NH2—COOH
解析:肽键的结构可表示为—NH—CO—或—CO—NH—或
。
答案:B
1
2
3
4
5
探究点
实验设计
当堂检测
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3.下列关于蛋白质的说法,错误的是( )
A.二肽中含2个氨基酸,1个肽键
B.组成蛋白质的氨基酸约有20种
C.构成蛋白质的氨基酸经脱水缩合形成肽链
D.蛋白质的功能不同的原因是组成蛋白质的氨基酸的种类、数目和排列次序不同
解析:蛋白质功能不同的原因主要有四个方面,即组成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目成百上千、排列次序变化多端及蛋白质的空间结构千差万别,故D项不正确。
答案:D
1
2
3
4
5
探究点
实验设计
当堂检测
易错点排查
4.下列四种核苷酸中,不可能在RNA中找到的是( )
?
解析:构成RNA的碱基是A、G、C、U,没有T。
答案:C
1
2
3
4
5
探究点
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实验设计
当堂检测
5.下列关于核酸的叙述,正确的是 ( )
A.组成DNA的五碳糖是核糖,组成RNA的五碳糖是脱氧核糖
B.组成DNA的核苷酸链一般是一条
C.RNA不能储存遗传信息
D.DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中
解析:组成DNA、RNA的五碳糖分别是脱氧核糖和核糖;DNA一般由两条链构成,RNA一般由一条链构成;大部分生物遗传信息储存在DNA中,有些病毒的遗传信息储存在RNA中。
答案:D
