1、人教版高考生物必修1同步学案第2章 第1节 细胞中的元素和化合物一、组成细胞的元素1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无机自然界中都能找到。(2)差异性：细胞与非生物相比，各种元素的相对含量不同。2元素的种类和含量(1)元素(2)含量二、组成细胞的化合物组成细胞的化合物种类无机化合物：水、无机盐有机化合物：主要有糖类、脂质、蛋白质、核酸等含量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占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质共研探究生物体总是从自然界获取各种物质来组成自身，分析下面材料，探究相关知识。1组成细胞的元素
2、种类材料一细胞中常见的化学元素有20多种，这些元素在无机自然界都能找到，下面表1为地壳和人体细胞中含量较多的元素的比较，表2为人体和玉米所含元素占细胞干重的质量分数(%)。(1)由表1可以看出：组成生物体的任何一种元素都可以在无机自然界找到，说明生物界和非生物界具有统一性。同一种元素在人体细胞中和地壳中的含量不同，这体现了生物界和非生物界的差异性。(2)由表2可得出结论：不同生物体内所含元素种类基本相同；不同生物体内每种化学元素的含量不同。同一生物体内不同化学元素的含量不同，其中C、H、O、N四种元素所占比例较大。通常我们把含量占万分之一以上的元素称作大量元素，如C、H、O、N、P、S、K、C
3、a、Mg等，含量在万分之一以下的元素称作微量元素，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。材料二几十年前，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，即使使用了大量的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，经过科学家的化验和分析，一公顷牧草只需150克钼就足够了。(3)钼属于微量(填“大量”或“微量”)元素。(4)由材料二分析，钼虽然含量少，但是对生物体具有重要的作用，不可缺少。2如图为组成人体细胞的主要元素占鲜重和干重的比例图，据图分析回答问题。(1
4、)在鲜重条件下细胞中含量最多的元素是O，原因是：在构成活细胞的各种化合物中，H2O所占的质量百分比最大，而H2O中氧元素占质量百分比的绝大部分；在干重条件下，细胞中含量最多的元素是C，说明C是构成细胞的最基本元素。(2)无论在鲜重还是干重条件下，组成细胞的元素中都有并且含量最多的是C、H、O、N、P、S六种，因此把它们称作组成细胞的主要元素。C、H、O、N四种元素是构成化合物和细胞结构的基本元素。(3)生物体内含有的元素不是大量元素就是微量元素吗？提示：不是。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，如果不是生物体必需的元素，不管含量高低，都不是大量元素或者微量元素。(4)细胞内所有存
5、在的元素都是细胞必需的吗？举例说明。提示：不是。例如，对人体有毒的铅。巧学妙记谐音记忆组成细胞的元素(1)大量元素：她(C)请(H)杨(O)丹(N)留(S)人(P)盖(Ca)美(Mg)家(K)。(2)微量元素：铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)或新(Zn)铁(Fe)臂(B)阿童(Cu)木(Mo)很猛(Mn)。(3)含量最多的元素：鲜羊(氧)干碳。总结升华1元素的统一性和差异性2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)主要元素占人体鲜重比例的顺序依次是O、C、H、N、
6、P、S。【易错易混】(1)组成生物体的化学元素在不同的生物体内种类大体相同；不同的生物体内各种化学元素的含量一般相差很大。(2)元素分类的根据是元素在生物体内的含量，而不是生理作用，微量元素虽含量少，但其生理作用却不可替代，如Zn是DNA聚合酶和RNA聚合酶的辅助因子，缺Zn将导致DNA复制和RNA合成不能正常进行。对点演练1判断正误(1)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。()(2)C是细胞中最基本的元素。()(3)组成人体细胞的主要元素是C、H、O、N、P、S。()(4)细胞中常见元素有C、H、O、N等20多种。()(5)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞
7、的微量元素。()(6)在同一生物的不同体细胞内，各种化学元素的含量相同。()解析：(1)不同生物的体细胞内组成它们的化学元素种类大体相同，但含量有差异。(5)Ca、Mg属于大量元素。(6)同一生物体的不同体细胞内，各种化学元素的含量不同，种类相似，如红细胞中铁元素较表皮细胞多。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)共研探究组成细胞的元素多数以化合物的形式存在，下图表示细胞中主要化合物的含量，结合该图回答下列问题：1由上图可知，鲜细胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质，含量最多的无机化合物是水。水是生命之源，缺少了水生命活动就无法进行。2在细胞干重中，含量最多的化合物是蛋白
8、质，含量最多的有机化合物是蛋白质。蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用。3有机化合物和无机化合物的区别主要看其分子组成中是否有碳元素，如糖类属于有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水属于无机化合物，由氢、氧两种元素组成。4不同种类细胞中化合物的含量不同，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。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。总结升华1细胞内含量最多的化合物：水。2细胞内含量最多的无机化合物：水。3占细胞鲜重最多的化合物：水。4细胞内含量最多的有机化合物：蛋白质。5占细胞干重最多的化合物：
9、蛋白质。对点演练2判断正误(1)生活在沙漠中的仙人掌细胞中，各种化合物占细胞鲜重的含量按由多到少顺序排列是蛋白质、糖类、脂质、水。()(2)细胞中绝大多数元素以化合物的形式存在。()(3)有机化合物对细胞重要，无机化合物在活细胞中不重要。()(4)人体的肌肉细胞中含量最多的物质与过度肥胖者的脂肪细胞中含量最多的物质分别是蛋白质、脂肪。()解析：(1)无论是生活在沙漠中，还是在海洋中，所有活细胞中含量最多的化合物都是水。蛋白质是细胞内含量最多的有机化合物，或者说是细胞干重中含量最多的化合物，再次是脂质，糖类和核酸所占比例更小。(3)细胞中的化合物对细胞来说都重要，如缺铁影响红细胞运输氧的功能，进
10、而影响生命活动。(4)人体的肌肉细胞中含量最多的物质与过度肥胖者的脂肪细胞中含量最多的物质都是水。答案：(1)(2)(3)(4)共研探究不同生物组织中化合物的种类和数量有一定的差别，我们可以利用某些特殊的显色反应进行检测，请结合教材实验进行分析：1实验原理连线2实验步骤(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滴苏丹染液观察匀浆被染色情况(橘黄色)方法二： (4)蛋白质的检测和观察： 3实验材料的选择本实验是显色反应，因此选择实验材料时有两个要求：一是要富含待检测的化合物；二是要颜色较浅(无色或白色最佳)。根据此要求，对提供的材料进行选
11、择和分类：苹果花生种子豆汁梨鸡蛋清甘蔗汁玉米种子芝麻种子西瓜汁(1)适合还原糖检测的有。(2)适合脂肪检测的有。(3)适合蛋白质检测的有。4实验总结(1)蔗糖、淀粉溶液中加入斐林试剂后呈现蓝色，原因是：蔗糖、淀粉属于非还原糖，不与斐林试剂发生反应。(2)还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之前，要留出一部分组织样液，目的是：与鉴定后的样液颜色作对比，以增强实验的说服力。(3)检测脂肪时，采用将组织制成组织样液的方法，不需要用显微镜；若采用制作临时装片的方法，则需要用显微镜。(4)实验材料的选择，遵循以下两个原则：材料本身应无色或白色，以免对实验结果产生干扰；材料中应富含还原糖、脂肪或蛋
12、白质等相关物质，从而使实验现象明显。总结升华1斐林试剂与双缩脲试剂的比较斐林试剂双缩脲试剂甲液乙液A液B液成分0.1 g/mL NaOH溶液0.05 g/mL CuSO4溶液0.1 g/mL NaOH溶液1.01 g/mL CuSO4溶液鉴定物质还原糖蛋白质添加顺序甲、 乙两液等量混合后乙、 立即使用先加入A液1 mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀反应条件5065 温水加热不需加热，摇匀即可反应现象浅蓝色棕色砖红色沉淀浅蓝色紫色2.还原糖和蛋白质鉴定中出现的颜色变化及原因(1)用斐林试剂鉴定还原糖的实验：因加入的斐林试剂中含Cu2，故溶液变成浅蓝色，加热后，部分Cu2被还原为砖红色的Cu2O，因
13、二者混合故呈现棕色，随着反应的继续进行，Cu(OH)2被全部还原为Cu2O，故而出现砖红色的沉淀。(2)用双缩脲试剂鉴定蛋白质的实验：加入双缩脲试剂A，溶液为无色；加入双缩脲试剂B，因含有Cu(OH)2，故呈现浅蓝色，振荡均匀后，由于反应的进行，出现紫色的络合物。3使用斐林试剂和双缩脲试剂的注意事项(1)斐林试剂宜现配现用。(2)双缩脲试剂应先加入A液，造成碱性环境，只有在碱性环境中，蛋白质才容易与Cu2发生颜色反应；后加入B液34滴，若加入过量的B液，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2沉淀，遮蔽实验中蛋白质反应所产生的紫色，影响观察结果。【易错易混】三类有机物检测在操作步骤上
14、的差异(1)唯一需要加热还原糖鉴定，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。(2)唯一需要显微镜脂肪鉴定。(3)混合后加入斐林试剂；分别加入双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。两者成分相同，但CuSO4的浓度不同，所以不能混用。对点演练3下列关于“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述，正确的是()A用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定B若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪，一定需要用显微镜观察C鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀再加入)D用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2 min才能看到紫
15、色解析：选C斐林试剂和双缩脲试剂不完全相同，且用双缩脲试剂检测蛋白质时不需加热。鉴定脂肪若用组织样液为材料，则不需显微镜。1组成生物体最基本的元素是()ACBHCO DN答案：A2下图能正确表示C、H、O、N四种化学元素在活细胞中含量顺序的是()解析：选D在活细胞中四种化学元素的含量顺序是OCHN。3细胞内含量最多的有机化合物和化合物分别是()A蛋白质、水 B蛋白质、无机盐C核酸、水 D脂质、水答案：A4根据“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，回答下列问题：(1)蛋白质的鉴定实验适用的材料是_，脂肪的鉴定一般选用_。A苹果B玉米C鸡蛋蛋白D花生种子(2)玉米中含大量淀粉，需要_鉴定，颜
16、色变为_。蛋白质用_试剂鉴定，颜色变为_。(3)糖类的鉴定所用试剂是_，其中糖主要指具有_性的葡萄糖等，与该试剂在_条件下生成_色的沉淀。解析：(1)鸡蛋蛋白没有颜色，可用于蛋白质的鉴定实验，花生种子富含脂肪，可用于脂肪的鉴定实验。(2)淀粉遇碘变蓝色，蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。(3)斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变为砖红色(沉淀)。答案：(1)CD(2)碘液蓝色双缩脲紫色(3)斐林试剂还原水浴加热砖红【基础题组】1以下对组成细胞的化学元素的叙述，错误的是()A组成细胞的化学元素常见的有20多种B组成不同生物体细胞的化学元素种类是大体相同的C在同种生物体细胞中
17、，不同化学元素的含量相差很大D组成不同生物体细胞的化学元素是完全一样的解析：选D组成细胞的化学元素常见的有20多种，各种化学元素都是生物体从外界环境中同化而来的，因此各种生物体细胞中的化学元素种类是大体相同的，但含量是不同的。由于不同生物体生活的具体无机环境有差异，其生命活动方式也不尽相同，所以不同生物细胞中的化学元素是不完全一样的。2下列关于组成细胞的微量元素的叙述，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：选B微量元素是指细胞内含量
18、在万分之一以下的元素，含量虽少，但在生命活动中是不可缺少的，主要包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。3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：选C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。4某同学对一待测物质进行如下实验，假设实验步骤均正确，其进行的实验及观察到的现象如
19、表所示。那么他鉴定的物质及试剂A分别是()实验1234检测试剂双缩脲试剂试剂A苏丹染液试剂B检测结果淡紫色无砖红色沉淀未观察到橘黄色蓝色A.鸡蛋清斐林试剂B鸡蛋清碘液C劣质奶粉碘液 D劣质奶粉斐林试剂解析：选D生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测实验原理是：蛋白质双缩脲试剂紫色；还原糖斐林试剂砖红色沉淀；淀粉碘液蓝色；脂肪苏丹染液橘黄色。由检测结果推知，鉴定的物质中含有蛋白质和淀粉，因此不可能是鸡蛋清，试剂A是斐林试剂，试剂B是碘液。5如图表示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蛋白质、水、脂质、糖类，C、O、H、NB蛋白质、糖类、脂质、水，N、H、O、CC水
20、、蛋白质、脂质、糖类，H、O、N、CD水、蛋白质、糖类、脂质，N、H、C、O解析：选A本题的解题突破口在上，若表示化合物，则为水；若表示元素，则为氧。6下列哪组试剂在使用过程中，必须经过加热()A斐林试剂鉴定还原糖的过程中B苏丹染液鉴定动物组织中的脂肪时C双缩脲试剂鉴定蛋白质时D碘液鉴定淀粉时解析：选A斐林试剂与还原糖在水浴加热的情况下可发生颜色反应。7有着“植物大熊猫”和世界上最长寿树种美称、在地球上已有250万年历史的红豆杉，入选2010年世博会中国馆珍稀植物展出品种。其体内含量最多的化学元素和最基本的化学元素分别是()AC和OBC和HCO和C DH和O解析：选CH2O是细胞内含量最多的化
21、合物，O是细胞中含量最多的化学元素。C是细胞干重中含量最多的化学元素，被称为最基本的化学元素，与其化学性质有密切关系。8一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间实验。除施肥不同外，其他田间处理措施相同。实验结果如表所示：地块甲乙丙丁戊施肥情况尿素磷酸二氢钾磷酸二氢铵硫酸铵不施肥小麦收获量55.5665.2656.8855.4455.11从表中可判断，该农田最可能缺少的元素是()AK BNCP DS解析：选A由表中数据可知，在施用磷酸二氢钾后，小麦收获量明显增加，磷酸二氢钾含有P、O、H、K等元素，通
22、过其他组可知，在施用含P、O、H的肥料后小麦并没有明显增产。故该农田可能缺少K元素。【能力题组】9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()A可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏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染液来鉴定，而一般不选用苏丹染液来鉴定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：选D鉴定蛋白质用双缩脲试剂，它由两种试剂组成：0.1 g/mL的NaOH溶液和0.01 g/mL的CuSO4溶液，斐林试剂也由两种试剂组成：0.1 g/m
23、L的NaOH溶液和0.05 g/mL的CuSO4溶液，故双缩脲试剂可由斐林试剂和蒸馏水配制而成。食用花生油颜色较深，而苏丹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。10近日，小军同学的不良反应引起了父母的担忧：感冒频繁，口腔溃疡反复发作，伤口不易愈合，食欲不振，免疫力低下。比起同龄儿童，小军身体偏矮，偏瘦。去医院后，经检查发现血清中锌的含量过低。对上述材料的解释，不正确的是()A锌是人体必需的化学元素B锌在人体生长发育过程中的作用不容替代C锌是人体必需的微量
24、元素D锌的作用极大，只要有锌，人就能正常生长解析：选DZn是微量元素，含量少但不能缺少。D项说法太绝对，因为生物体包含很多元素，并且功能各不相同。11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 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 左右，摇匀后观察试管中的颜色。结果是()A甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色B甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色C甲、乙都呈砖红色，丙呈无色D甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色解析：选D由“小麦种子萌发的最适温度为30 左右”可知，在
25、30 培养箱中萌发的种子产生的淀粉酶多于在20 条件下萌发的种子产生的淀粉酶，因此乙试管中淀粉水解后产生的麦芽糖、葡萄糖等还原糖比甲试管中多，所以甲的颜色较乙浅。丙中没有发生反应，呈现斐林试剂溶液的颜色，即Cu2的颜色。12菠菜叶中虽然含有大量的还原糖，却不宜作为鉴定还原糖的实验材料，主要原因是()A叶片不易磨碎，还原糖不易释放B叶片中的叶绿素颜色较深，会掩盖发生的颜色反应C在研磨时，糖类易被破坏D叶片中含有淀粉，影响还原糖与斐林试剂发生反应解析：选B植物细胞容易磨碎，菠菜叶片含有大量还原糖，A错误；叶片中叶绿素较多且颜色深，对需要观察的颜色反应起着掩盖作用，B正确；可溶性还原糖在研磨过程中不
26、易被破坏，C错误；有些植物，如菠菜并不会将光合作用的初始产物转变为淀粉，叶片内含有大量的可溶性还原糖，D错误。13地球上非生命物质是由百余种元素构成的，生物体内常见的元素约有20多种，试问：(1)构成生物体的主要元素有_。(2)构成生物体的元素与天然元素的关系是_。(3)生物体内的元素和天然元素的关系说明了_。(4)细胞内的各种化学元素主要以_形式构成细胞，它们相互结合，以_、_、_等具体结构形式共同构建细胞。解析：(1)C、H、O、N、P、S是构成生物体的主要元素。(2)(3)生物界与非生物界的关系：组成生物体的化学元素在自然界中都可以找到，这个事实说明生物界与非生物界具有统一性；生物界和非
27、生物界又存在着本质的区别，组成生物体的化学元素，在生物体内和自然界中含量相差很大，即又有差异性。(4)细胞内的各种化学元素主要以化合物的形式存在，各种化合物再构建成细胞膜、细胞质、细胞核等具体结构，最后构建成细胞。答案：(1)C、H、O、N、P、S等(2)生物体内的元素没有一种是生物体特有的，都能在无机环境中找到，但各元素在生物体和无机环境中的含量差异很大(3)生物界与非生物界具有统一性和差异性(4)化合物细胞膜细胞质细胞核14洋葱肥大的鳞茎中含糖类8.5%，那么其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
28、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)实验材料和用具：洋葱、所需试剂和仪器等(略)。(4)实验步骤.鉴定可溶性还原糖制备洋葱组织样液，取样液2 mL注入试管；_；观察颜色变化。.鉴定淀粉制备洋葱组织样液，取样液2 mL注入试管；_；观察颜色变化。(5)预期实验结果与结论现象结论若步骤 _，步骤_说明洋葱鳞茎中所含的糖类既有可溶性还原糖又有淀粉若步骤_，步骤_说明洋葱鳞茎中所含的糖类只有可溶性还原糖而没有淀粉若步骤不出现砖红色沉淀，步骤出现蓝色说明洋葱鳞茎中所含的糖类_解析：本实验是探究性实验，目的是探究洋葱鳞茎中所含的糖类是淀粉还是可溶性还原糖。向洋葱组织样液中加入碘液，若出现蓝色，说明含有淀粉；加入斐林试剂，水浴加热约2 min后，若出现砖红色沉淀，说明含有可溶性还原糖。预测实验结果与结论时，注意有三种可能：既有可溶性还原糖又有淀粉；只有可
