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第2章 组成细胞的分子
第2章 组成细胞的分子
第2章
DIER ZHANG
组成细胞的分子
细胞中的元素和化合物
[拓宽教材]
1．(必修1 P19拓展题T1改编)组成生物体的元素追根溯源来自无机环境，下列有关说法正确的是( )
A．生物体内的元素比例和无机环境中相同
B．说明生物界和非生物界具有统一性
C．生物界中含量最多的三种元素是O、C、H，因此非生物界中含量最多的三种元素也是O、C、H
D．生物体内的元素种类和无机环境中相同
答案：B
2．(必修1 P19“拓展题”T2改编)将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中。它们____________(填“能”或“不能”)构成生命系统，原因是
________________________________________________________________________。
答案：不能 生命系统的前提是细胞具有完整性
[精练好题]
3．(2019·安徽滁州高一联考)生活在北极的北极熊和生活在热带雨林的望天树，它们的组成元素种类( )
A．差异很大 B．有些差异
C．大体相同 D．没有一定标准
答案：C
4．(2019·福州高一检测)下表是有活性的番茄细胞中的元素含量，下图是番茄细胞中化合物含量的柱形图，下列说法正确的是( )
元素 a b c
含量 65% 18% 10%
A．表中含量最多的元素是a，数量最多的元素也是a
B．若图表示细胞鲜重，则甲化合物中含量最多的元素为表中的b
C．若图表示细胞完全脱水后化合物的含量，则甲化合物为蛋白质
D．若表为组成人体细胞的元素含量，则a、b、c含量和番茄细胞中完全相同
解析：选C。活细胞中含量最多的元素是O，数量最多的元素是H，表中a元素为O，A错误；细胞鲜重中含量最多的化合物为水，其中含量最多的元素为O，即表中的a，B错误；细胞完全脱水后含量最多的化合物为蛋白质，即甲为蛋白质，C正确；不同生物体细胞中元素种类基本相同，但元素含量差异较大，则人体细胞的元素含量与番茄细胞不相同，D错误。
5．(2019·安徽凤阳高一期末)某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如下图)，下列叙述正确的是( )
A．在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好
B．在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是促进还原糖的溶解
C．用于该实验的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同
D．由于斐林试剂不稳定，在使用斐林试剂时要先加入0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的 CuSO4 溶液
答案：A
6．(2019·江苏清江中学高一期中)某兴趣小组对学校附近三家奶茶店所卖的珍珠奶茶进行了原材料及营养成分的检测，每组实验用的试管均是洁净的试管，实验结果记录如表：
A店 B店 C店
1.滴加稀碘液摇匀 淡黄色 淡蓝紫色 蓝色
2.与等量新制斐林试剂混合均匀并加热 少量砖红色沉淀 少量砖红色沉淀 少量砖红色沉淀
3.将0.1 g/mL NaOH和0.05 g/mLCuSO4 等量混合均匀后滴加2滴 白色 淡黄色 淡黄色
4.滴入一定量的苏丹染液 橘黄色 橘黄色 淡橘黄色
(1)根据上表结果，三种奶茶中淀粉最少的是________，三种奶茶中都含有________________ 。
(2)该小组认为三种奶茶中都没有蛋白质，此结论是否正确？________，判断的依据是_____________________。
(3)第2组实验中加热的方式最好是__________，第4组实验中所用的染液是__________。
解析：(1)淀粉遇到碘液呈现蓝色，因此蓝色颜色越深，说明淀粉含量越多，A店中奶茶遇碘液颜色最浅，说明含有淀粉最少。三种奶茶与斐林试剂反应都有砖红色沉淀生成，说明都含有还原糖，与苏丹染液反应都有橘黄色生成，说明都含有脂肪。(2)不能判断三种奶茶中是否含有蛋白质，鉴定蛋白质要用双缩脲试剂，而不是斐林试剂。(3)第2组实验中加热的方式最好是水浴加热。第4组实验中所用的染液是苏丹Ⅲ染液，脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
答案：(1)A店奶茶 还原糖和脂肪
(2)不正确 操作错误，鉴定蛋白质要用双缩脲试剂
(3)水浴加热 苏丹Ⅲ染液
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细胞中的元素和化合物
1．组成细胞的各种化学元素在细胞中的存在形式是( )
A．全部以离子的形式存在
B．全部以无机物的形式存在
C．大多数以化合物的形式存在
D．全部以有机物的形式存在
解析：选C。组成细胞的元素大多以化合物的形式存在。
2．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．I、K、O、S B．B、Mo、Fe、Zn、Cu
C．N、H、O、P、C D．Fe、Ca、Cu、Mg、C
解析：选B。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。
3．(2019·濮阳高一检测)生命活动旺盛的红细胞中元素含量的大小关系是( )
A．Fe＞O＞C＞H＞N B．C＞O＞H＞N＞Fe
C．O＞C＞H＞N＞Fe D．无法判断
答案：C
4．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植物必需的化学元素，其配方如表所示，其中花卉根细胞吸收最少的离子是( )
离子 K＋ Na＋ Mg2＋ Ca2＋ NO H2PO SO Zn2＋
培养液浓度(mmol/L) 1 1 0.25 1 2 1 0.25 1
A．Ca2＋ B．SO
C．Zn2＋ D．H2PO
解析：选C。解答本题的关键不是比较表格中培养液中各种成分的多少，而是要区分表格中各种元素分别属于大量元素还是微量元素。如果是大量元素，即使培养液中该元素浓度较低，花卉根细胞也会吸收利用较多；如果是微量元素，即使培养液中该元素的浓度较高，花卉根细胞吸收和利用的也较少。由于Zn是微量元素，所以答案选C。
5．(2019·福州八校高一联考)噬藻体是一种能感染蓝藻的病毒。它能在蓝藻细胞中增殖，产生许多子代噬藻体。下列关于该病毒的叙述，正确的是( )
A．组成噬藻体和蓝藻的各种化学元素的含量基本相同
B．噬藻体的核酸中只有4种核苷酸
C．噬藻体和蓝藻共有的细胞器是核糖体
D．组成噬藻体和蓝藻的化合物的种类基本相同
解析：选B。组成噬藻体和蓝藻的各种化学元素的含量差异很大，A错误；噬藻体属于病毒，只含一种核酸，所以噬藻体的核酸中只有4种核苷酸，B正确；噬藻体无细胞结构，因此不含核糖体，C错误；噬藻体只含有核酸和蛋白质两种化合物，而蓝藻含有更多的化合物，如糖类、脂质等，D错误。
6．用斐林试剂检测还原糖时，其溶液的颜色变化过程为( )
A．浅蓝色→无色→棕色
B．浅蓝色→棕色→砖红色
C．棕色→浅蓝色→砖红色
D．棕色→砖红色→绿色
解析：选B。 实验中，刚加入的斐林试剂中CuSO4和NaOH反应生成Cu(OH)2，呈浅蓝色，随后，还原糖与Cu(OH)2反应生成Cu2O沉淀，随着Cu2O的逐渐积累，颜色就由棕色变成砖红色。
7．(2019·吉林长春外国语学校高一期中)现有一被检样品提取液，经双缩脲试剂检验，样液产生紫色反应；经斐林试剂检测，无明显砖红色；经处理后用苏丹Ⅲ染液检测，无橘黄色反应。该样品可能是( )
A．无糖脱脂奶粉 B．纯天然牛奶
C．加高果糖浆的果汁 D．普通豆奶粉
解析：选A。经双缩脲试剂检验，样液产生紫色反应，说明含有蛋白质；经斐林试剂检测，无明显砖红色，说明不含还原糖；经处理后用苏丹Ⅲ染液检测，无橘黄色反应，说明无脂肪。
8．下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述，正确的是( )
A．用于检测还原糖的斐林试剂的甲液和乙液，可直接用于蛋白质的检测
B．脂肪的检测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，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
D．用于检测蛋白质的双缩脲试剂的A液与B液要混合均匀后，再加入含样液的试管中，且必须现用现配
解析：选B。斐林试剂与双缩脲试剂的成分相同，且所用NaOH溶液的浓度相同，但二者所用CuSO4溶液的浓度不同。检测还原糖时，斐林试剂的甲液、乙液要混合均匀后再加入，且必须现配现用，而检测蛋白质时要先加入双缩脲试剂A液，再加入双缩脲试剂B液。脂肪的检测中，由于脂肪颗粒小且分散在细胞中，所以需要借助显微镜进行观察。
9．(2019·玉溪一中高一期末)在下列四个试管中分别进行如下操作，甲试管：加入健康人的尿液；乙试管：加入人体必需的8种氨基酸溶液；丙试管：加入牛奶和蛋白酶；丁试管：加入人血液中的红细胞和蒸馏水。则上述四个试管中加入双缩脲试剂并振荡后，有紫色反应的是( )
A．丙、丁 B．甲、丁
C．甲、乙、丁 D．甲、丙、丁
解析：选A。甲试管：健康人的尿液无蛋白质，不会与双缩脲试剂产生紫色反应；乙试管：人体必需的8种氨基酸溶液中，没有形成肽键，故没有紫色反应；丙试管：牛奶被蛋白酶消化了，但是蛋白酶自身也是一种蛋白质，自身有肽键结构，所以有紫色反应；丁试管：人血液中的红细胞在蒸馏水中吸水胀破，释放出血红蛋白，有紫色反应。
10．关于下列实验的说法正确的是( )
①用斐林试剂检测还原糖 ②用苏丹Ⅳ染液检测脂肪
③用双缩脲试剂检测蛋白质 ④用碘液检测淀粉
A．实验①需要水浴加热
B．实验②和④需要使用显微镜观察
C．实验③所用的试剂经稀释后可用于实验①
D．实验①③④所用的试剂都需要现用现配
解析：选A。用斐林试剂检测还原糖，需要水浴加热，A项正确。实验②观察组织细胞中的脂肪时需要使用显微镜，实验④用碘液检测淀粉不需要用到显微镜，B项错误。实验③所用的试剂是双缩脲试剂，实验①所用的试剂是斐林试剂，斐林试剂稀释后可作为双缩脲试剂，C项错误。双缩脲试剂不需要现用现配，D项错误。
11．用碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物的颜色反应，结果如下表所示，其中“＋”的数量代表颜色反应的深浅程度。下列有关说法不正确的是( )
试剂 碘液 苏丹Ⅲ染液 双缩脲试剂
甲 ＋＋＋＋ ＋＋ ＋
乙 ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋
丙 ＋ ＋＋ ＋＋＋＋
A．乙种子中主要含蛋白质
B．碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色
C．在观察颜色时有可能用到显微镜
D．这三种试剂的使用均不需要水浴加热
答案：A
12．现提供新配制的斐林试剂甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)、蒸馏水，则充分利用上述试剂及必需的实验用具，能鉴别出( )
①葡萄糖 ②蔗糖 ③胰蛋白酶 ④DNA
A．只有① B．①和②
C．①和③ D．②③和④
解析：选C。新配制的斐林试剂甲液(0.1 g/mL的NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL的CuSO4溶液)可以用来检测还原糖，使用蒸馏水调整一下试剂的浓度也可以用来检测蛋白质。葡萄糖属于还原糖，胰蛋白酶的本质是蛋白质。
13．下图A是组成人体细胞的主要元素及其占细胞鲜重的百分比，B是细胞中几种化合物的含量。请据图思考下列问题：
(1)如果图A表示的是活细胞中的元素含量比例，则甲～丁依次为_________________。
(2)若按干重计，图B中②的标志性元素是图A中的________(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)，按鲜重计②应为________。
(3)C、H、N三种元素在人体的化学成分中，质量分数共占73%左右(占细胞干重的百分比)，而在岩石圈的化学成分中，质量分数不到1%，这一事实说明什么问题？
________________________________________________________________________。
答案：(1)O、H、C、N (2)丁 水
(3)生物界与非生物界具有差异性
14．(2019·湖北襄阳四校期中联考)在用斐林试剂鉴定还原糖的实验中，教材要求必须将斐林试剂甲液和乙液混合均匀后使用，切勿分别使用，但在实验过程中，实验者设想：按照不同的使用顺序先后使用甲液和乙液及混合后使用的结果是否一样？实验猜想：用斐林试剂鉴定还原糖与其甲液、乙液使用顺序及是否混合使用无关。实验设计：为探究以上猜想，实验按表格思路设计。请回答下列问题：
试管 第1次加入物 第2次加入物 第3次加入物 条件 颜色变化
1号 2 mL苹果汁 0.5 mL0．05 g/mL CuSO4溶液 0.5 mL 0．1 g/mL NaOH溶液 水浴加热
2号 2 mL苹果汁 A B 水浴加热
3号 2 mL苹果汁 C 水浴加热
(1)2、3号试管中应加入的物质是：A．________________________________，B.___________________________________，C．________________________________。
(2)1、2、3号试管的设计主要体现了________的实验设计思想。
(3)1号与2号试管相比，实验变量为________________________。
(4)理论预测及相关结论
①____________________________，说明实验猜想是正确的。
②____________________________，说明实验猜想是错误的。
答案：(1)0.5 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液 0.5 mL 0.05 g/mL的CuSO4溶液 1 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液和0.05 g/mL的CuSO4溶液的混合物
(2)对照实验
(3)NaOH与CuSO4的加入顺序
(4)①若1、2、3三支试管均出现砖红色沉淀
②若1、2、3三支试管不全出现砖红色沉淀
15．(2019·河北望都中学高一期中)20世纪60年代以前，医院使用的葡萄糖是通过盐酸催化淀粉水解的方法来生产的。现请你尝试通过实验验证盐酸能催化淀粉的水解。
(1)实验目的：验证盐酸能催化淀粉的水解。
(2)材料用具：一定浓度的淀粉溶液，适宜浓度的盐酸溶液、斐林试剂和碘液等。
(3)实验步骤：
①取两支试管分别加入10 mL上述淀粉溶液，编号为甲和乙。
②甲试管中加入2 mL蒸馏水，乙试管中加入__________________，放置一段时间。
③将甲试管中的溶液平均分装在A、B两试管中，乙试管中的溶液平均分装在C、D两试管中，然后向A和C试管中加入________，以检测淀粉的相对含量，向B和D试管中加入________后放置在____________中，以检测葡萄糖的相对含量。
(4)预期实验结果和结论：若实验结果为_____________________________________，则说明盐酸能够催化淀粉的水解。
(5)60年代以后，人们开始用一种有机物催化淀粉水解为葡萄糖，大大提高了淀粉的水解效率。若要探究该有机物是否是蛋白质，应该如何设置实验，请写出实验思路、相应的结果和结论：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(3)②2 mL适宜浓度的盐酸溶液 ③碘液 斐林试剂 50～65 ℃的温水
(4)A试管中的蓝色比C试管中的深，D试管出现砖红色，B试管不出现砖红色
(5)将该有机物配制成溶液并加入双缩脲试剂，振荡摇匀。若出现紫色，则该有机物是蛋白质；若不出现紫色，则该有机物不是蛋白质
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