第2章組成細胞的分子①概述細胞中常見的元素和組成細胞的化合物。②學會檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。③說出水在細胞中的存在形式和重要作用。④說出無機鹽的作用。⑤簡述糖類的種類、分布和作用。⑥舉例說出脂質的種類和作用。⑦概述蛋白質的結構和功能。⑧簡述核酸的結構和功能。⑨說明生物大分子以碳鏈為骨架。9個重點：①組成細胞的主要元素和化合物；②檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質；③水和無機鹽在細胞中的作用；④糖類的種類和作用；⑤脂質的種類和作用；⑥氨基酸的結構特點以及氨基酸形成蛋白質的過程；⑦蛋白質的結構和功能；⑧核酸的結構和功能；⑨生物大分子以碳鏈為骨架。8個難點：①構成細胞的最基本元素是碳；②檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質；③結合水的概念；④無機鹽的作用；⑤多糖的種類；⑥氨基酸形成蛋白質的過程；⑦蛋白質結構多樣性的原因；⑧生物大分子以碳鏈為骨架。6個考點：①構成細胞的元素和化合物；②細胞中的水和無機鹽；③構成細胞的糖類和脂質；④核酸的結構和功能；⑤蛋白質的結構和功能；⑥與蛋白質相關的計算。第1節細胞中的元素和化合物課標要點學法指導1.說出細胞主要由C、H、O、N、P、S等元素構成，它們以碳鏈為骨架形成復雜的生物大分子2．檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質1.生命觀念：生物體是由元素和化合物組成的2．科學思維：從元素的種類、含量等方面總結生物界與非生物界的統一性和差異性3．科學探究：通過對檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質的學習形成科學探究的學科素養知識導圖課前·

新知導學1．生物界與非生物界的統一性和差異性(1)統一性：組成生物體的各種元素在____________中都能找到。(2)差異性：細胞與非生物相比，各種元素的相對________不同。組成細胞的元素無機自然界含量含量C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoOC【巧學妙記】細胞中的微量元素“鐵猛碰新木桶”即Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu。微量元素不如大量元素重要嗎？__________________________________。微思考提示：微量元素和大量元素同樣重要。無論是大量元素還是微量元素，都是生物體必需的元素，對于維持生物體的生命活動都起著非常重要的作用判斷下列正誤。(1)生物界和非生物界在元素組成的種類和含量上都相同。

(

)(2)C是細胞中最基本的元素。

(

)(3)組成人體細胞的主要元素是C、H、O、N、P、S。 (

)(4)細胞中常見元素有C、H、O、N等20多種。 (

)(5)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是組成細胞的微量元素。

(

)(6)在同一生物的不同體細胞內，各種化學元素的含量相同。

(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)√

(4)√

(5)×

(6)×1．化合物含量組成細胞的化合物蛋白質有機水2．化合物的“最多”(1)細胞內含量最多的化合物：________。(2)細胞內含量最多的無機化合物：________。(3)占細胞鮮重最多的化合物：________。(4)細胞內含量最多的有機化合物：__________。(5)占細胞干重最多的化合物：__________。水水水蛋白質蛋白質下列有關圖示的分析，錯誤的是 (

)A．如果該圖所示為組成活細胞的化合物，則m中含有的元素為H、OB．如果該圖表示的是組成活細胞的化合物，則m是蛋白質C．如果該圖表示的是組成活細胞的元素含量，則m是氧元素D．如果該圖表示的是活細胞中的元素，則其中Mo的含量很少【答案】B【解析】細胞鮮重含量最多的是水而不是蛋白質。檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質斐林磚紅蘇丹Ⅲ橘黃雙縮脲紫2．實驗步驟(1)還原糖的檢測：一層斐林試劑磚紅色沉淀(2)脂肪的檢測：制作子葉臨時切片，用顯微鏡觀察子葉細胞的著色情況(以花生為例)。浮色已著色橘黃色(3)蛋白質的檢測：AB紫什么是還原糖？還原糖有哪些？__________________________________________。微思考提示：還原糖是指具有還原性的糖類。在糖類中，分子中含有游離醛基或酮基的單糖和含有游離醛基的二糖都具有還原性。還原糖主要有葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖等菠菜葉中雖然含有大量的還原糖，卻不宜作為鑒定還原糖的實驗材料，主要原因是

(

)A．葉片不易磨碎，還原糖不易釋放B．葉片中的葉綠素顏色較深，會掩蓋發生的顏色反應C．在研磨時，糖類易被破壞D．葉片中含有淀粉，影響還原糖與斐林試劑發生反應【答案】B【解析】植物細胞容易磨碎，菠菜葉片含有大量還原糖，A錯誤；葉片中葉綠素較多且顏色深，對需要觀察的顏色反應起著掩蓋作用，B正確；可溶性還原糖在研磨過程中不易被破壞，C錯誤；有些植物，如菠菜并不會將光合作用的初始產物轉變為淀粉，葉片內含有大量的可溶性還原糖，D錯誤。課堂·

重難探究[知識歸納]1．組成細胞的元素種類和含量(1)大量元素和微量元素劃分的依據是含量，而不是生理作用。(2)生物體內含有的元素不一定是生物所必需的元素，如Pb。(3)主要元素占人體鮮重比例的順序依次是O、C、H、N、P、S。組成細胞的元素和化合物2．從化學元素角度分析生物界和非生物界的統一性和差異性項目統一性差異性體現①生物界和非生物界都是由化學元素組成的；②組成生物體的化學元素在無機自然界都能找到組成生物體的化學元素在生物體內和無機自然界中的相對含量相差很大原因①生命起源于非生物界；②組成生物體的化學元素是從無機自然界獲取的生物體選擇性地從無機自然界獲取組成自身的物質[對點精練]1．(2022·山東濟南期末)比較組成玉米細胞和人體細胞的部分元素及含量，如下圖所示。下列說法正確的是 (

)玉米細胞和人體細胞的部分元素及含量(干重，質量分數)元素CHONKCaPMgS玉米細胞43.576.2444.431.460.920.230.200.180.17人體細胞55.997.4614.629.331.094.673.110.160.78注：其他元素占細胞干重的質量分數總計小于3%A.組成玉米細胞中的O的含量明顯高于人體細胞，這是因為玉米細胞的水含量比人體的高B．玉米細胞中的元素組成與人體細胞的完全一樣，吃玉米可以補充人體細胞所必需的各種元素C．玉米和人體中的Ca都是以離子的形式存在，但是Ca在細胞中的含量、功能有所不同D．玉米細胞和人體細胞中含量較多的四種元素都是C、H、O、N，因為組成生物體的主要有機成分是糖類、脂質和蛋白質【答案】D【解析】玉米細胞中的O元素含量明顯高于人體細胞，推測玉米細胞中糖類(淀粉)要多一些，而人體細胞中脂質(脂肪)要多一些，A錯誤；由于表格只展示了一部分元素，故不能得出“玉米細胞中的元素組成與人體細胞的完全一樣”的結論，且玉米所含營養物質單一，不能滿足人體的需求，B錯誤；Ca參與骨骼的形成，這說明Ca在細胞中可以以化合物的形式存在，C錯誤；細胞中的基本組成元素是C、H、O、N，含量較多的四種元素基本一致，這與主要有機成分都是糖類、脂質和蛋白質等物質有關，D正確。2．下圖1是細胞中化合物含量的扇形圖，圖2是有活性的細胞中元素含量的柱形圖，下列說法正確的是 (

)A．若圖1表示細胞鮮重，則甲、乙化合物依次是蛋白質、H2OB．若圖2表示組成人體細胞的元素含量，則a、b、c依次是C、H、OC．地殼與活細胞中含量最多的元素都是a，因此說明生物界與非生物界具有統一性D．若圖1表示細胞完全脫水后化合物含量，則甲化合物是蛋白質【答案】D【解析】組成細胞的化合物中含量最多的是H2O，其次是蛋白質，占細胞干重最多的化合物是蛋白質。因此若圖1表示鮮重，則甲是H2O；若圖1表示干重(脫水后)，則甲是蛋白質。組成人體的主要元素的含量依次是O、C、H、N、P、S。生物界與非生物界的統一性表現在元素的種類上，而不是元素的含量上。【方法技巧】

細胞中元素和化合物含量的判斷[知識歸納]1．選擇實驗材料的要求(1)含量較高。如檢測還原糖時宜選用蘋果，蘋果含大量還原糖，不能選擇甘蔗、甜菜等，因為這兩種實驗材料中含蔗糖較高，蔗糖不具有還原性。(2)顏色為白色或淺色。白色或淺色的材料可以避免材料本身的顏色遮蓋反應產生的顏色，如檢測還原糖時一般不選擇西瓜，檢測蛋白質時一般不選擇血紅蛋白等。檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質2．三類有機物檢測在操作步驟上的差異(1)唯一需要加熱——還原糖檢測。且必須水浴(50～65℃)加熱，不能用酒精燈直接加熱，若不加熱，則無磚紅色沉淀出現。(2)唯一需要顯微鏡——脂肪檢測。(3)混合后加入——斐林試劑；分別加入——雙縮脲試劑(先加A液，后加B液，且B液不能過量)。3．斐林試劑與雙縮脲試劑的比較項目斐林試劑雙縮脲試劑甲液乙液A液B液成分0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO4溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO4溶液鑒定物質還原糖蛋白質添加順序甲、乙兩液等量混合后立即使用先加入A液1mL，搖勻，再加入B液4滴，搖勻反應條件50～65℃溫水加熱不需加熱，搖勻即可反應現象淺藍色→棕色→磚紅色沉淀淺藍色→紫色1．蛋白質檢測時，為什么先加A液再加B液？B液為什么不能過量？2．為什么利用斐林試劑的甲液、乙液和蒸餾水也能鑒定蛋白質？1．提示：蛋白質中的肽鍵在堿性條件下能與Cu2＋生成紫色絡合物，所以先加A液營造堿性環境，后加B液提供Cu2＋。其中雙縮脲試劑B液的量不能過多，因為過多的雙縮脲試劑B液會與雙縮脲試劑A液反應生成Cu(OH)2，使溶液呈藍色進而掩蓋實驗生成的紫色。2．提示：斐林試劑的甲液、乙液的成分分別與雙縮脲試劑的A液、B液相同，只是斐林試劑的乙液的質量濃度比雙縮脲試劑的B液大，故只需將斐林試劑乙液用蒸餾水稀釋即可。[對點精練]1．(2023·四川宜賓期末)生物學研究興趣小組對作物種子發育過程中有機物積累及轉化進行動態監測。下列關于檢測方法及出現結果的敘述，不正確的是

(

)A．小麥種子加水浸泡→用小刀縱切→在切面滴加碘液→依據被染成藍色檢測淀粉B．甜玉米籽粒加水研磨→離心取上清液→加斐林試劑→觀察磚紅色沉淀檢測還原糖C．花生種子切片→蘇丹Ⅲ染液染色→顯微鏡觀察細胞內被染成橘黃色的脂肪顆粒D．雞蛋清加水加攪拌→加NaOH溶液→再加CuSO4溶液→依據紫色反應檢測蛋白質【答案】B【解析】小麥種子含有較多的淀粉，故可用小麥種子加水浸泡→用小刀縱切→在切面滴加碘液→依據被染成藍色檢測淀粉，A正確；甜玉米籽粒中含有較多的還原性糖，加水研磨后離心取上清液→加斐林試劑，通過水浴加熱后方可觀察磚紅色沉淀的有無，進而可檢測還原糖的存在，B錯誤；花生種子中含有較多的脂肪，取花生種子切片，用蘇丹Ⅲ染液染色，可借助顯微鏡觀察細胞內被染成橘黃色的脂肪顆粒，C正確；雞蛋清含有較多的蛋白質，可將雞蛋清加水攪拌→加雙縮脲試劑A液，即NaOH溶液，再加雙縮脲試劑B液，即CuSO4溶液→依據紫色反應檢測蛋白質的存在，D正確。2．(2023·新疆烏魯木齊校考)下列關于“檢測生物組織中的糖類、脂肪、蛋白質”實驗的描述錯誤的是 (

)A．檢測蛋白質時，先向樣液中加入雙縮脲試劑的A液搖勻后，再加入B液搖勻觀察B．在梨勻漿中直接加入斐林試劑即能觀察到溶液由藍色逐漸變為磚紅色C．檢測花生種子中的脂肪時，子葉切片經蘇丹Ⅲ染色后，需用體積分數為50%的酒精洗去浮色D．不宜用西瓜汁進行還原糖的鑒定，主要是因為果肉顏色會干擾實驗現象的觀察【答案】B【解析】雙縮脲試劑的用法是先加入1毫升A液，搖勻后再加入4滴B液，A正確；梨勻漿中含有較多的還原糖，與藍色的斐林試劑通過水浴加熱后會產生磚紅色沉淀，B錯誤；蘇丹Ⅲ染液能夠溶于酒精，可以用體積分數為50%的酒精洗去浮色，C正確；斐林試劑可用于鑒定還原糖，在水浴加熱的條件下，溶液的顏色變為磚紅色(沉淀)，西瓜汁本身呈紅色，會對實驗現象產生干擾，D正確。課堂·

延伸提分(1)大量元素和微量元素劃分的依據是含量的多少，而不是生理作用，含量少的不一定不重要。(2)大量元素和微量元素都是必需元素，而生物體內含有的元素不一定是生物體所必需的元素，如Pb這樣的元素含量再多也不是大量元素。(3)易忽略斐林試劑本身的顏色。非還原糖(如蔗糖)＋斐林試劑水浴加熱后的現象不是無色而是淺藍色[Cu(OH)2的顏色]。易錯易混：細胞中的元素和化合物(4)易寫錯“斐”和“脲”字。“斐林試劑”中的“斐”不可錯寫成“非”，雙縮脲試劑中的“脲”不可錯寫成“尿”。(5)誤認為脂肪的鑒定必需使用顯微鏡。若要觀察被染色的脂肪顆粒，則使用顯微鏡，但若只要觀察溶液顏色變化，則不必使用顯微鏡。(6)斐林試劑的用法概括為：甲、乙等量，先混后用，水浴磚紅。雙縮脲試劑的用法概括為：先A后B，A多B少，常溫變紫。(7)斐林試劑只能檢測具有還原性的糖類，而一些非還原性的糖類，如蔗糖、淀粉等，無法用斐林試劑進行檢測。例1青蘋果汁遇碘液顯藍色，熟蘋果汁能與斐林試劑在水浴加熱后發生顯色反應。這說明

(

)A．青蘋果汁中含有淀粉，不含糖類B．熟蘋果汁中含有糖類，不含淀粉C．蘋果轉熟時，淀粉水解為還原糖D．蘋果轉熟時，淀粉水解為葡萄糖【答案】C【解析】由題干可知，青蘋果含有較多的淀粉，而熟蘋果含有較多的還原糖，但并不排除含有淀粉的可能。蘋果轉熟時，根據顏色變化，可推斷淀粉水解為還原糖，該還原糖可能是麥芽糖，也可能是葡萄糖。錯因分析：一是沒有掌握每種試劑只能鑒定一種或一類物質的有和無，不能判斷其他物質的有無；二是不知道淀粉和纖維素，名稱里不帶糖字但屬于糖類。例2現有無標簽的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶(成分是蛋白質，能水解淀粉成麥芽糖)溶液各一瓶，可用雙縮脲試劑、斐林試劑和淀粉溶液將它們鑒定出來。請回答：(1)用一種試劑可將上述4種溶液區分為兩組，這種試劑是_________，其中發生顯色反應的一組是________和________溶液，不發生顯色反應的一組是________和________溶液。(2)用________試劑區分不發生顯色反應的一組溶液。(3)區分發生顯色反應一組溶液的方法及鑒定結果是____________。解題技巧：實驗設計題的答題方法【答案】(1)雙縮脲試劑稀蛋清淀粉酶葡萄糖淀粉(2)斐林(3)將淀粉溶液分別與發生顯色反應的兩種溶液混合，一段時間后，用斐林試劑分別處理上述兩種混合液，觀察到無顏色變化的溶液是稀蛋清溶液，出現磚紅色的溶液是淀粉酶溶液審題流程：第一步了解實驗設計的內容。設計一個較完整的實驗方案一般包括：1．了解題目要求，明確實驗目的和原理。本題要區分無標簽的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液；需要用斐林試劑鑒定還原糖，用雙縮脲試劑鑒定蛋白質，需要用淀粉酶水解淀粉后做鑒定。2．熟悉實驗器材和試劑，確定實驗思路和實驗步驟。本實驗可分為兩個環節，一是用雙縮脲試劑區分出蛋白質成分和非蛋白質成分，稀蛋清和淀粉酶溶液成分為蛋白質，葡萄糖和淀粉溶液成分為非蛋白質。二是用斐林試劑和淀粉溶液區分葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液。3．預測實驗結果，得出實驗結論。雙縮脲試劑使用后，兩種溶液發生紫色反應，即稀蛋清和淀粉酶溶液；兩種溶液不發生紫色反應，即葡萄糖和淀粉溶液。斐林試劑使用后葡萄糖溶液出現磚紅色沉淀。被淀粉酶水解后的淀粉溶液也會出現磚紅色沉淀。第二步明確實驗設計的類型。實驗設計一般有兩種類型：驗證性和探究性實驗。驗證性實驗具有明確的結果，通過實驗加以驗證，結論往往只有一個；而探究性實驗的現象和結果是未知的或不確定的，結論往往有多個。第三步實驗設計原則。高中生物學實驗設計最需要注意的有以下2個原則：1．對照原則：在實驗設計中，通常設置對照組，實驗設計中可采用的對照方法很多，除了有條件對照、劑量對照、位置對照外，還可以相互對照、自身對照等。2．單一變量原則：控制其他因素不變，只改變其中某一變量，觀察其對實驗結果的影響。該變量應為實驗所研究的對象。這個變量可從實驗題目中獲得啟示，給予確定。除了整個實驗過程中欲處理的實驗因素外，其他實驗條件要求做到前后一致。小練·素養達成1．下列關于組成生物體化學元素的敘述，正確的是 (

)A．在組成生物體與組成無機自然界的化學元素中，碳元素的含量均為最高B．人、動物和植物所含的化學元素種類差異很大C．組成生物體的化學元素在無機自然界中都可以找到D．不同的生物體內各種化學元素的含量基本相似【答案】C【解析】組成生物體的化學元素中，氧元素的含量最多；人、動物與植物所含的化學元素種類基本相同；不同的生物體內各種化學元素的含量差異很大。2．(2022·云南曲靖模擬)茶葉生產在中國已有3000多年的歷史，其中信陽毛尖以“細、圓、光、直、多白毫、香高、味濃、湯色綠”的獨特風格，盛名傳播國內外。下列關于茶葉的說法，錯誤的是 (

)A．采摘的新鮮茶葉的細胞中含量最高的化合物是H2OB．茶葉和人體所含元素種類大致相同，但含量有差異C．制好的成品茶的化學元素含量依次是C>O>ND．新鮮茶葉的細胞內含量最多的有機物中通常含有微量元素Fe或S【答案】D【解析】采摘的新鮮茶葉的細胞中含量最高的化合物是H2O，A正確；茶葉和人體是不同的生物體，不同生物體所含元素種類大致相同，但含量有差異，B正確；制好的成品茶幾乎不含水，即細胞干重中化學元素含量依次是C＞O＞N＞H，C正確；S是大量元素，D錯誤。3．(2023·吉林名校期末)生命的物質基礎是組成細胞的元素和化合物，圖中序號代表不同的化合物，面積不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表兩大類化合物。請據圖分析下列敘述不正確的是 (

)A．若Ⅴ和Ⅵ分別代表蛋白質和脂質，則Ⅶ代表糖類和核酸B．醫用的生理鹽水和糖溶液中的溶質分別屬于Ⅳ和ⅤC．細胞干重和鮮重中含量最多的分別是Ⅴ和ⅢD．上述物質中氧原子含量最高的化合物是Ⅲ【答案】B【解析】Ⅱ為有機物，有機物包括蛋白質、脂質、核酸和糖類，有機物中蛋白質含量最多，即Ⅴ是蛋白質，若Ⅵ脂質，則Ⅶ代表糖類或者核酸，A正確；醫用生理鹽水和糖溶液中的溶質分別屬于Ⅳ無機鹽、Ⅶ糖類或核酸，B錯誤；細胞干重和鮮重中含量最多的分別是Ⅴ蛋白質和Ⅲ水，C正確；上述物質中氧原子含量最高的化合物是Ⅲ水，D正確。4．(2023·遼寧朝陽期末)選擇適當的化學試劑和實驗材料有助于實驗的成功。下列關于“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質實驗”的敘述，正確的是

(

)A．梨勻漿中注入蘇丹Ⅲ染液并進行水浴加熱，可觀察到出現紅色顆粒B．向雞蛋清稀釋液中加入雙縮脲試劑并振蕩搖勻，可觀察到變成紫色C．小麥種子勻漿中滴加碘液并振蕩后變成藍色，說明小麥種子中只含有淀粉D．向某液體材料中加入斐林試劑后未出現磚紅色沉淀，說明該材料中沒有還原糖【答案】B【解析】梨勻漿中加入斐林試劑并進行水浴加熱，可觀察到出現磚紅色沉淀，A錯誤；雞蛋清稀釋液中含有蛋白質，加入雙縮脲試劑并振蕩搖勻后，可以觀察到變成紫色，B正確；小麥種子勻漿中滴加碘液并振蕩后變成藍色，說明小麥種子中含有淀粉，但不能說明只含有淀粉，C錯誤；向某液體材料中加入斐林試劑未出現磚紅色沉淀，可能是沒有水浴加熱所致，不能說明該材料