第1節細胞中的元素和化合物

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新人教版必修一《分子與細胞》新課導入清代詩人龔自珍的一句詩：“落紅不是無情物，化作春泥更護花。”表達出詩人雖仕途不暢但仍不忘報國的偉大情懷。那從生物學的角度來看，這句詩折射出什么自然現象呢？花朵落下后變成泥土的一部分，泥土中的養分供養著植物繼續成長。這反映出植物從自然界中獲取自己所需的物質。那生物界與非生物界的元素組成有什么關系呢？元素地殼細胞O48.6065.0Si26.30極少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0組成地殼和組成細胞的部分元素含量（%）表比較組成地殼和組成細胞的部分元素的含量，你能提出什么問題？就自己提出的問題與其他同學交流。現象1：組成細胞的化學元素，在無機自然界中都能夠找到，沒有一種化學元素為細胞所特有。說明：生物界與非生物界具有統一性現象2：細胞中各種元素的含量與無機自然界有很大不同。說明：生物界與非生物界具有差異性組成細胞的化合物檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質考點一組成細胞的元素目錄CONTENTS考點二考點三3.由表中數據還可得出什么結論？玉米細胞和人體細胞的部分元素及含量（干重，質量分數）元素玉米細胞人體細胞C43.5755.99H6.247.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.781.在玉米細胞和人體細胞中含量較多的四種元素一樣嗎？怎樣解釋這種現象？2.比較組成玉米細胞和人體細胞中的元素種類和含量，你還能得出哪些結論？C、H、O、N統一性/差異性同一生物體內，不同元素含量也有差異組成人體細胞的主要元素（占細胞干重的百分比）O>C>H>NC>O>N>H組成人體細胞的主要元素（占細胞鮮重的百分比）鮮重指細胞正常生活狀態下所測得的質量，如新鮮菠菜干重指除去水分后所測得的重量，即烘干保持恒重后測定的重量在人體的細胞中，鮮重時含量最多的4種元素？干重時含量最多的元素？為什么有這樣的差別？（提示：P17圖2-1）1大量元素含量占生物體總量的萬分之一以上的元素；C碳H氫O氧N氮P磷S硫K鉀Ca鈣Mg鎂等基本元素C碳碳(C)是構成細胞的核心元素（最基本元素）；碳(C)是構成有機物的基本支架。原因：與組成細胞的化合物有關含量占生物體總量的萬分之一以下的不可缺少的元素Fe鐵Zn鋅Cu銅B硼Mo鉬錳Mn細胞中常見的化學元素有20多種。巧記口訣：（鐵猛碰新木桶）2微量元素通過分析,你能得出什么結論呢?資料分析:

近日，小明的一些癥狀引起了父母的擔憂：感冒頻繁，口腔潰瘍反復發作，傷口不易愈合，食欲不振，免疫力低下。比起同齡兒童，小明身材偏矮、偏瘦。去醫院后，經檢查發現血清中鋅的濃度過低。

微量元素(鋅)在生物體中含量很少，但是生物體不可缺少的必需元素。廣而告之：（電視廣告）廣告一：補鐵、補血，效果好！樸血口服液！廣告二：健康的體魄，來源于“碘碘”滴滴廣告三：萬丈高樓平地起，層層都是“鈣”起來廣告四：聰明伶俐，堅持補鋅；有鋅萬事成；

用心的媽媽會用“鋅”。

上面的廣告中提到了哪些化學元素？能否用學過的生物學知識來解釋這些廣告中包含的科學道理？3元素的重要性Fe過少：影響血紅蛋白的合成，導致缺鐵性貧血ZnI過少：人幼年患呆小癥；成年患甲狀腺腫大過少：影響人體生長發育，尤其是大腦發育過多：人患甲狀腺功能亢進癥（甲亢）Ca過少：出現抽搐現象，易患骨質疏松癥過多：可能引起肌無力深綠泛紅紫影響葉綠素的合成使葉片失綠，影響光合作用的進行組成細胞的化合物檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質考點一組成細胞的元素目錄CONTENTS考點二考點三水無機鹽1化合物的種類糖類蛋白質脂質核酸組成細胞的各種元素大多以化合物的形式存在2化合物的含量組成細胞的化合物無機化合物有機化合物水無機鹽蛋白質脂質核酸糖類70%~90%1~1.5%7~10%1~2%1~1.5%細胞中含量最多的化合物是_____。細胞內含量最多的有機化合物是________。干重中含量最多的化合物是________。水

蛋白質蛋白質花生的脂肪細胞呢？1．下列關于構成細胞的化學元素、大量元素和微量元素的敘述，正確的是

(

)A．生物界與非生物界具有統一性，表現在非生物界的元素都能在生物界中找到B．微量元素含量少，因此對生物體生命活動影響不大C．細胞與非生物相比，各種元素的相對含量大不相同D．同一生物的各種細胞中的成分是相同的C2．圖1是人體細胞中化合物含量的扇形圖，圖2是人體細胞中元素含量的柱形圖，

下列敘述錯誤的是

(

)A．若圖1表示細胞鮮重，則A、B化合物依次是H2O、蛋白質B．若圖2表示組成人體細胞的元素含量(占細胞鮮重的百分比)，則a、b、c依次是O、C、HC．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的化合物含量，則A化合物是蛋白C干擾信息3.原產于熱帶非洲地區的光棍樹，樹形奇特，無刺無葉，它莖干中的白色乳汁可以制取“石油”。光棍樹細胞中含量最多的化合物是(

)A．水

B．脂質 C．蛋白質 D．糖類A4．鍺是銀白色類金屬，在地球表面的豐度相對較高，但由于礦石中很少含有高濃度的鍺，所以其在1886年才被德國化學家文克勒發現。在人體中，部分酶、大腦中的白質和灰質均含有鍺，其具有明顯的抗腫瘤與消炎活性，還能刺激紅細胞和血紅蛋白數量的增加，對治療貧血有一定的作用。下列描述不合理的是

(

)A．人體中的鍺歸根結底來自無機環境B．鍺在生物體中往往以離子或化合物形式存在C．鍺與鐵對治療貧血都有一定作用D．鍺具有明顯的消炎作用，因此屬于一種抗生素D組成細胞的化合物檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質考點一組成細胞的元素目錄CONTENTS考點二考點三①梨的果實和葉片的細胞中所含化合物的種類和含量有什么明顯的差別？糖類H2O葉綠素梨果實細胞梨葉片細胞多少多少無多思考討論②下列種子中含蛋白質最豐富的是

，含淀粉最豐富的是

，含脂肪最豐富的是

。（玉米、油菜、大豆）總結：不同生物組織的細胞中各種化合物的含量是有差別的因此，日常膳食中做到不同食物合理搭配，以滿足機體的營養需要P17旁欄思考題大豆玉米油菜1實驗原理還原糖斐林試劑某些化學試劑能夠使生物組織中的有關有機化合物產生特定的顏色反應。磚紅色沉淀水浴加熱蛋白質雙縮脲試劑紫色反應脂肪蘇丹Ⅲ橘黃色甲液：0.1g/mlNaOH溶液乙液：0.05g/mlCuSO4溶液A液：0.1g/ml的NaOH溶液B液：0.01g/ml的CuSO4溶液2實驗材料選擇要求：顏色淺或接近于淺色，富含某種有機物的材料。3實驗過程及結論（1）還原糖的鑒定選材：含糖量高、白色或近于白色的植物組織制備樣液：制漿→過濾（一層紗布）→取液顏色反應：結論：組織樣液含有還原糖。注入2mL梨組織樣液振蕩、混合搖勻呈現藍色注入1mL剛配制好的斐林試劑甲乙液等量混勻變成磚紅色50-65℃的溫水注意：斐林試劑

要現配現用！3實驗過程及結論（2）蛋白質的鑒定選材：含蛋白質豐富的豆漿或雞蛋清溶液。黃豆漿濾液或蛋清稀釋液制備樣液：呈色反應雙縮脲試劑A液1mL雙縮脲試劑B液4滴搖勻后變成紫色結論：組織樣液中存在蛋白質。組織樣液2mL斐林試劑與雙縮脲試劑的對比0.1g/mlNaOH0.05g/mlCuSO40.1g/mlNaOH0.01g/mlCuSO4還原糖+Cu(OH)2↓ΔCu2O(沉淀）肽鍵與Cu2+在堿性的條件下結合成紫色絡合物新制Cu(OH)2堿性條件下的Cu2+等量混合，現配現用先A搖勻，后B要少50-65℃水浴加熱無需加熱淺藍→棕色→磚紅色沉淀紫色3實驗過程及結論（3）脂肪的鑒定方法一：花生種子勻漿＋3滴蘇丹Ⅲ染液→橘黃色方法二：取材：花生種子（浸泡），將子葉切成薄片制片①取最薄的切片，放在載玻片中央②滴2～3滴蘇丹Ⅲ染液（染色3min）③去浮色：加1～2滴體積分數為50%的酒精溶液④制成臨時裝片：滴一滴蒸餾水，蓋上蓋玻片先低倍鏡下找著色顆粒，再高倍鏡觀察觀察：結論：圓形小顆粒呈橘黃色，證明有脂肪存在。3實驗過程及結論馬鈴薯勻漿檢測組織樣液2mL碘液2滴結論：組織樣液中存在淀粉。搖勻后變成藍色取材：（4）淀粉的鑒定甲液：0.1g/mLNaOH溶液乙液：0.05g/mLCuSO4溶液

A液：0.1g/mLNaOH溶液

B液：0.01g/mLCuSO4溶液新制的Cu(OH)25.下列關于實驗操作步驟的敘述中，正確的是(

)A．用于鑒定還原糖的斐林試劑甲液和乙液，可直接用于蛋白質的鑒定B．脂肪的鑒定需要用顯微鏡才能看到被染成橘黃色的顆粒C．鑒定還原糖時，要先加入斐林試劑甲液搖勻后再加入乙液D．用于鑒定蛋白質的雙縮脲試劑A液與B液要混合均勻后，再加入含樣品的試管中，且必須現用現配×√××B6.以下關于實驗的描述，正確的是(

)A．脂肪的鑒定中用體積分數75%的酒精洗去浮色B．西瓜汁中含有豐富的葡萄糖和果糖，可作為還原糖鑒定的替代材料C．脂肪的鑒定中發現滿視野都呈現橘黃色，于是滴1～2滴體積分數為50%的鹽酸洗去多余的染液D．在稀釋的蛋清液中加入雙縮脲試劑，振蕩搖勻，可看到溶液變為紫色××西瓜汁中的色素會干擾磚紅色的觀察體積分數為50%的酒精溶液×√D

待測物質檢測試劑預期顯色結果①葡萄糖蘇丹Ⅲ染液紅色②脂肪蘇丹Ⅲ染液橘黃色③淀粉斐林試劑藍色④蛋白質雙縮脲試劑紫色7．對下表中所列待測物質的檢測，所選用的試劑及預期結果都正確的是(

)A．①③

B．②③

C．①④

D．②④D8．油菜種子成熟過程中部分有機物的變化如下圖所示。將不同成熟階段的種子制成勻漿后檢測，檢測結果正確的是

(

)選項取樣時間檢測試劑檢測結果A第10d斐林試劑不顯色B第20d雙縮脲試劑不顯色C第30d蘇丹Ⅲ試劑橘黃色D第40d碘液藍色解析：第10d有可溶性糖，不排除有還原糖的可能，故加入斐林試劑，水浴加熱后可能出現磚紅色沉淀；種子中一定有蛋白質，加入雙縮脲試劑后會呈現紫色；第30d種子中有脂肪，與蘇丹Ⅲ染液發生反應，呈現橘黃色；第40d種子中無淀粉，加入碘液后不會呈現藍色。C9．小麥種子萌發時產生淀粉酶，將淀粉水解為麥芽糖、葡萄糖等。小麥種子萌發的最適溫度為30℃左右(此時產生淀粉酶的速度最快)。取適量小麥種子在20℃和30℃培養箱中培養4天后，作如下處理：在3支試管中加入等量斐林試劑并加熱至50℃左右，搖勻后觀察試管中的顏色。結果是

(

)A．甲呈藍色，乙呈磚紅色，丙呈無色B．甲呈無色，乙呈磚紅色，丙呈藍色C．甲、乙都呈磚紅色，丙呈無色D．甲呈淺磚紅色，乙呈磚紅色，丙呈藍色D知識結構細胞中的元素和化合物化合物無機物有機物水無機鹽脂類糖類蛋白質核酸斐林試劑檢測碘液脂肪蛋白質還原糖淀粉蘇丹Ⅲ或Ⅳ染液雙縮脲試劑CC、H、O、NC、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、Mo元素課堂小結1.基于對細胞元素組成、元素含量等的認識，判斷下列相關表述是否正確。（1）細胞中不存在無機自然界沒有的特殊元素。（）（2）細胞中微量元素含量最少，作用也很微小。（）（3）不同種類的細胞其組成元素和化合物種類基本相同，但含量往往有一定的差異，這既體現了細胞的統一性，又反映了細胞的多樣性。（