第2章組成細(xì)胞的分子第1節(jié)細(xì)胞中的元素和化合物

一、組成細(xì)胞的元素1.元素的統(tǒng)一性和差異性:2.元素的種類:(2)細(xì)胞中含量最多的元素:___________,其原因是與_________________有關(guān)。C、H、O、N組成細(xì)胞的化合物【激疑】Fe屬于微量元素,它在生物體內(nèi)是否可有可無?說出你的理由。提示:不是。微量元素在生物體內(nèi)含量很少,但其生理作用卻非常重要,如Fe是人體血紅蛋白的重要組成元素,缺Fe會(huì)導(dǎo)致缺鐵性貧血。

二、組成細(xì)胞的化合物請(qǐng)結(jié)合組成細(xì)胞化合物的種類及含量,判斷下列說法的正誤:1.組成細(xì)胞的元素全部以化合物的形式存在。 ()提示:組成細(xì)胞的元素大多以化合物形式存在,有些可以以離子形式存在,如K+?！?.水和無機(jī)鹽是構(gòu)成細(xì)胞的無機(jī)化合物,糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸是構(gòu)成細(xì)胞的有機(jī)化合物。 ()3.在人體活細(xì)胞中含量最多的化合物是水。 ()4.占細(xì)胞干重最多的化合物是脂質(zhì)。 ()提示:蛋白質(zhì)是占細(xì)胞干重最多的化合物?！獭獭?.占細(xì)胞鮮重最多的有機(jī)化合物是蛋白質(zhì)。 ()6.所有細(xì)胞中化合物含量都一樣。()提示:不同細(xì)胞中化合物含量不同,如小麥種子細(xì)胞中糖類含量較高,而花生種子細(xì)胞中脂肪含量較高?！獭寥?、檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)1.實(shí)驗(yàn)原理(連線):2.實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論:(1)還原糖的檢測(cè)。(2)脂肪的檢測(cè)。(3)蛋白質(zhì)的檢測(cè)。知識(shí)點(diǎn)一組成細(xì)胞的元素和化合物1.組成細(xì)胞的元素的種類和含量:(1)大量元素和微量元素的劃分依據(jù)是元素在細(xì)胞中含量的多少,而不是生理作用的大小。(2)無論干重還是鮮重,細(xì)胞中C、H、O和N這四種元素含量最多。2.不同食物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的種類和含量不同:(1)玉米種子、甘蔗的莖、甜菜的根、蘋果:富含糖類。(2)花生種子:富含脂肪。(3)牛奶、雞蛋、大豆種子:富含蛋白質(zhì)?！舅伎肌び懻摗繝I(yíng)養(yǎng)學(xué)上判斷一種元素是否為人體必需,不是根據(jù)該元素是否出現(xiàn)在人體組成成分中,而是要看該元素對(duì)人體健康是否必不可少。你認(rèn)為這種說法是否合理?說出你的理由。(科學(xué)思維、社會(huì)責(zé)任)提示:合理。有些元素出現(xiàn)在人體組成成分中,但并不是人體所必需的,甚至對(duì)人體健康還有危害,如鉛元素(Pb)?！舅仞B(yǎng)案例】根據(jù)圖示分析,下列敘述正確的是 (

)A.若該圖表示的是細(xì)胞中各化學(xué)元素的含量,則甲應(yīng)該為碳元素B.若該圖表示的是動(dòng)物或植物細(xì)胞中各化學(xué)元素的含量,則甲代表的元素種類相同C.若該圖為細(xì)胞中化合物組成情況,則甲中含有的元素為C、H、OD.若該圖是已經(jīng)完全脫水后的細(xì)胞中化合物組成情況,則甲是蛋白質(zhì)【解題導(dǎo)引】(1)提取圖示信息:根據(jù)圖中柱的高低,判斷物質(zhì)含量的多少。如:圖中甲最高,即含量最高。(2)抓住關(guān)鍵知識(shí):細(xì)胞中含量最多的元素為氧元素、化合物為H2O、有機(jī)物為蛋白質(zhì)?！窘馕觥窟xD。細(xì)胞中各化學(xué)元素中,氧元素含量最多,A項(xiàng)錯(cuò)誤;動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞中含量最多的元素種類不一定相同,B項(xiàng)錯(cuò)誤;細(xì)胞中的化合物中,H2O含量最高,其元素組成為H和O,C項(xiàng)錯(cuò)誤;完全脫水后的細(xì)胞的化合物組成中,蛋白質(zhì)含量最高,D項(xiàng)正確?！痉椒ㄒ?guī)律】水和蛋白質(zhì)的常見說法【素養(yǎng)·探究】——情境遷移生命的物質(zhì)基礎(chǔ)是組成細(xì)胞的元素和化合物。一種植物和一種哺乳動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞的某些化學(xué)元素含量(占細(xì)胞干重的質(zhì)量分?jǐn)?shù))如表所示:元素(%)CHONPCaS植物43.576.2444.431.460.200.230.17動(dòng)物55.997.4614.629.333.114.670.78(1)有同學(xué)依據(jù)表中數(shù)據(jù),提出不同生物的組成元素也具有統(tǒng)一性和差異性,你是否同意該說法?說出你的依據(jù)。(科學(xué)思維——批判性思維)提示:同意。由表中數(shù)據(jù)可知,兩種不同生物體內(nèi)細(xì)胞所含的化學(xué)元素的種類相同,各元素含量不同,可以體現(xiàn)生物體元素的統(tǒng)一性和差異性。(2)N是蛋白質(zhì)的重要組成元素,而S是蛋白質(zhì)的特征元素。依據(jù)表中數(shù)據(jù),試分析哪種生物體內(nèi)蛋白質(zhì)含量較高。(科學(xué)思維——?dú)w納與概括)提示:動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)含量較高,因?yàn)榕c植物細(xì)胞相比,動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞中N和S含量較高?！舅仞B(yǎng)·遷移】如圖為元素在生物體內(nèi)的含量分布情況,下列表述錯(cuò)誤的是 (

)A.Ⅰ在非生物界中都能找到,體現(xiàn)了生物界與非生物界的統(tǒng)一性B.Ⅱ含量雖少,但卻是生物體正常生命活動(dòng)不可缺少的C.Ⅱ和Ⅲ稱為必需元素,一旦缺乏就可能會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的病癥D.P、S、K、Ca、Mn均屬于Ⅲ【解析】選D。組成生物體的元素在非生物界都能找到,說明生物界與非生物界元素種類相同,即生物界與非生物界具有統(tǒng)一性,A項(xiàng)正確;微量元素含量少,但其對(duì)生物體生命活動(dòng)具有重要作用,B項(xiàng)正確;大量元素和微量元素都是生物體所必需的,缺乏就可能出現(xiàn)相應(yīng)病癥,C項(xiàng)正確;Mn屬于微量元素,而Ⅲ為大量元素,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】研究表明缺硒可導(dǎo)致克山病?？松讲∈且环N地方性心肌病,急重癥病人可發(fā)生猝死。營(yíng)養(yǎng)學(xué)和流行病學(xué)界專家認(rèn)為,成人每天硒的攝取量40～100μg就可滿足人體需要。根據(jù)資料,下列解釋不正確的是 (

)A.硒是人體必需的化學(xué)元素B.硒在人體生長(zhǎng)發(fā)育過程中的作用不可替代C.硒的作用重大,只要有了硒,人體就能正常生長(zhǎng)發(fā)育D.硒是人體必需的微量元素【解析】選C。人體生長(zhǎng)發(fā)育需要各種大量元素和微量元素,而不是只要有了硒,人體就能正常生長(zhǎng)發(fā)育。知識(shí)點(diǎn)二檢測(cè)生物組織中的有機(jī)物1.斐林試劑與雙縮脲試劑的比較:項(xiàng)目斐林試劑雙縮脲試劑不同點(diǎn)CuSO4溶液濃度0.05g/mL0.01g/mL檢測(cè)物質(zhì)還原糖蛋白質(zhì)使用方法甲、乙兩液等量混合均勻使用先加入A液,再加入B液項(xiàng)目斐林試劑雙縮脲試劑不同點(diǎn)反應(yīng)條件50～65℃水浴加熱不需要加熱反應(yīng)現(xiàn)象淺藍(lán)色→棕色→磚紅色淺藍(lán)色→紫色相同點(diǎn)含有NaOH和CuSO4兩種成分,且NaOH的質(zhì)量濃度都是0.1g/mL2.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng):(1)實(shí)驗(yàn)操作中的注意點(diǎn)。①還原糖檢測(cè)時(shí),使用水浴加熱,試管底部不要觸及燒杯底部,以防受熱不均勻。②脂肪檢測(cè)時(shí),染色時(shí)間不宜過長(zhǎng),否則脂肪會(huì)溶解在酒精中,使橘黃色消失。③蛋白質(zhì)檢測(cè)時(shí),雙縮脲試劑的加入順序:先加A液,再加B液,而且B液不能過量。目的是先制造堿性環(huán)境。若先加B液或B液過量,會(huì)生成Cu(OH)2,干擾顏色反應(yīng)。④在蛋白質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,需要對(duì)雞蛋清稀釋到一定程度,否則與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)后,會(huì)粘在試管的內(nèi)壁上,反應(yīng)不徹底,試管也不易刷洗。⑤還原糖、蛋白質(zhì)的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,在加入相應(yīng)試劑檢測(cè)之前,要留出一部分組織樣液,以便與檢測(cè)后的樣液顏色進(jìn)行對(duì)比。(2)有機(jī)物檢測(cè)在操作步驟上的差異。①加熱——還原糖的檢測(cè)需要加熱,且為水浴加熱。②顯微鏡——若用花生種子切片為材料檢測(cè)脂肪需要使用顯微鏡。③試劑滴加順序——先等量混合后再滴加的是斐林試劑,分別滴加的是雙縮脲試劑?！舅伎肌び懻摗磕惩瑢W(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案:向試管中加入適量番茄勻漿,然后加入剛配制的斐林試劑,水浴加熱。試分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理,若不合理,請(qǐng)加以改正。(科學(xué)思維、科學(xué)探究)提示:不合理。應(yīng)將番茄改為梨勻漿等無色或近乎無色的材料,因?yàn)榉褎驖{為紅色,會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！舅仞B(yǎng)案例】實(shí)驗(yàn)測(cè)得小麥、大豆、花生三種生物干種子中三大類有機(jī)物含量如圖,下列敘述正確的是 (

)世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)A.向小麥種子的研磨液中加入斐林試劑,就會(huì)呈磚紅色B.用雙縮脲試劑檢測(cè)大豆組織樣液中存在蛋白質(zhì)時(shí),加熱呈藍(lán)色C.大豆種子因淀粉含量少,所以不能用碘液檢測(cè)其淀粉D.檢驗(yàn)花生種子細(xì)胞中有脂肪存在時(shí),可使用蘇丹Ⅲ染液【解題導(dǎo)引】(1)準(zhǔn)確識(shí)圖:小麥種子中含量最多的有機(jī)物是淀粉。(2)抓住關(guān)鍵:不同有機(jī)物檢測(cè)所用試劑、使用注意事項(xiàng)及相應(yīng)顏色反應(yīng)?！窘馕觥窟xD。小麥種子的主要成分是淀粉,淀粉不屬于還原糖,且檢測(cè)還原糖時(shí),加入斐林試劑后應(yīng)水浴加熱,A項(xiàng)錯(cuò)誤;用雙縮脲試劑檢測(cè)大豆組織樣液中的蛋白質(zhì)時(shí)不需要加熱,且出現(xiàn)的是紫色反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;大豆種子中淀粉含量雖少,但仍可用碘液檢測(cè),C項(xiàng)錯(cuò)誤;檢測(cè)脂肪是否存在時(shí),所用試劑為蘇丹Ⅲ染液,D項(xiàng)正確?！舅仞B(yǎng)·探究】——母題追問(1)科學(xué)思維——分析與歸納某同學(xué)檢測(cè)大豆種子中是否存在脂肪時(shí),將大豆種子切片,滴加蘇丹Ⅲ染液后,用顯微鏡觀察到視野整體為橘黃色。請(qǐng)你幫他分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能原因。提示:蘇丹Ⅲ染液染色后,沒有洗去浮色。

(2)科學(xué)探究——實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)若以小麥種子細(xì)胞勻漿為實(shí)驗(yàn)材料,檢測(cè)小麥種子中是否存在蛋白質(zhì),請(qǐng)說出實(shí)驗(yàn)基本步驟。提示:取適量小麥種子勻漿加入試管,向試管中先加雙縮脲試劑A液1mL,搖勻,再加入雙縮脲試劑B液4滴,搖勻后觀察現(xiàn)象?！舅仞B(yǎng)·遷移】下列對(duì)生物體中有關(guān)化合物的檢測(cè)實(shí)驗(yàn),不正確的是

(

)選項(xiàng)檢測(cè)對(duì)象試劑產(chǎn)生顏色水浴加熱生物材料A淀粉碘液藍(lán)色無馬鈴薯B還原糖斐林試劑磚紅色需要甘蔗的莖選項(xiàng)檢測(cè)對(duì)象試劑產(chǎn)生顏色水浴加熱生物材料C蛋白質(zhì)雙縮脲試劑紫色不需要豆?jié){D脂肪蘇丹Ⅲ染液橘黃色不需要花生【解析】選B。馬鈴薯中富含淀粉,淀粉遇碘液變藍(lán),用碘液檢測(cè)淀粉時(shí)不需要水浴加熱,A正確;甘蔗的莖中富含蔗糖,而蔗糖是非還原糖,不能與斐林試劑反應(yīng),B錯(cuò)誤;豆?jié){中富含蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng),用雙縮脲試劑檢測(cè)蛋白質(zhì)時(shí)不需要水浴加熱,C正確;花生中富含脂肪,脂肪可被蘇丹Ⅲ染成橘黃色,用蘇丹Ⅲ染液檢測(cè)脂肪時(shí)不需要水浴加熱,D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列對(duì)物質(zhì)的檢測(cè)方法及現(xiàn)象的描述,正確的是(

)A.可用斐林試劑檢測(cè)胡蘿卜中的還原糖B.花生子葉切片滴加蘇丹Ⅲ染液,顯微鏡下可觀察到油滴呈現(xiàn)紅黃色C.往牛奶中滴加雙縮脲試劑后,可出現(xiàn)紫色反應(yīng)D.還原糖的檢測(cè)中,可把試管放在酒精燈上直接加熱【解析】選C。胡蘿卜中含有胡蘿卜素,不能用于還原糖的檢測(cè),A錯(cuò)誤;花生子葉切片滴加蘇丹Ⅲ染液,用酒精洗去浮色,在顯微鏡下可觀察到油滴呈現(xiàn)橘黃色,B錯(cuò)誤;牛奶中含有蛋白質(zhì),滴加雙縮脲試劑后,可出現(xiàn)紫色反應(yīng),C正確;還原糖的檢測(cè)中,必須水浴加熱,D錯(cuò)誤?！菊n堂回眸】細(xì)胞中的元素和化合物第一節(jié)

比較組成地殼和組成細(xì)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(xué)交流。*Si在某些植物細(xì)胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物。1.組成生物體的所有元素中，有沒有哪一些元素是生物體所特有的？沒有。這說明什么？生物界和非生物界具有統(tǒng)一性。2.生物體中的元素含量和無機(jī)環(huán)境中的含量有區(qū)別嗎？有，相差很大。這又說明什么？生物界和非生物界還具有差異性。說明生物界和非生物界既有統(tǒng)一性又有差異性,生命起源于非生命物質(zhì).統(tǒng)一性：組成細(xì)胞的化學(xué)元素在無機(jī)環(huán)境中都能找到。差異性：細(xì)胞與無機(jī)環(huán)境中的各種化學(xué)元素的相對(duì)含量差別很大。結(jié)論

比較組成玉細(xì)胞和人體細(xì)胞的元素及含量

討論

1．在玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中含量較多的四種素一樣嗎？怎樣解釋這種現(xiàn)象？2．細(xì)胞中有些元素含量很少，是否意味著它們不重要？3．比較組成玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中的元素種類和含量，你還能得出哪些結(jié)論？一、組成細(xì)胞的元素1、組成玉米和人體的含量較多的元素是：等四種。因?yàn)榻M成生物的主要成分都是水、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類，這些物質(zhì)都含有C、H、O，蛋白質(zhì)和一些脂質(zhì)還有N。

2、有些元素很少，但有重要作用，如玉米中的S只有0.17%，Mg只有0.18%，但很多蛋白質(zhì)都含S，葉綠體中的葉綠素分子含Mg，如果缺少S和Mg，細(xì)胞就不能合成這些蛋白質(zhì)和葉綠素。3、不同生物體的組成元素種類

；各種化學(xué)元素的含量

，這說明不同生物體細(xì)胞中的不同化合物含量有差別。C、H、O、N大體相同相差很大組成細(xì)胞的元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu最基本元素基本元素大量元素微量元素組成細(xì)胞的元素干重最多鮮重最多記

幾十年前,新西蘭有一個(gè)牧場(chǎng)的大片牧草長(zhǎng)勢(shì)很弱,有的甚至發(fā)黃枯萎,即使使用了大量的N,P,K肥也無濟(jì)于事,后來,人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場(chǎng)內(nèi)的一小片牧草長(zhǎng)得十分茂盛,原來,這一片”綠洲”的附近有一座鉬礦,礦工每天上下班總是抄近路走,他們的鞋子個(gè)踩過的地方,牧草綠油油的,經(jīng)過科學(xué)家的化驗(yàn)和分析,一公頃牧草只需150克鉬就足夠了.通過分析,你能得出什么結(jié)論呢?【資料分析】

微量元素(鉬)是生物體不可缺少的必需元素;在生物體中含量很少,但其作用是其它元素不可替代的。缺Fe會(huì)使人患貧血等癥狀；缺Zn使人發(fā)育受影響，性器官的發(fā)育不良等;?組成細(xì)胞的各種元素又是以什么形式存在的呢?化合物----

（1）占細(xì)胞鮮重最多的化合物是______；

（2）占細(xì)胞鮮重最多的有機(jī)物是__________；

（3）占細(xì)胞干重最多的化合物是__________。水蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)組成細(xì)胞的主要化合物及相對(duì)含量二、組成細(xì)胞的化合物構(gòu)成細(xì)胞的化合物無機(jī)化合物有機(jī)化合物水無機(jī)鹽糖類：C、H、O脂質(zhì)：C、H、O、（N、P）蛋白質(zhì)：C、H、O、N（S）核酸：C、H、O、N、P二、組成細(xì)胞的化合物1.有機(jī)化合物和無機(jī)化合物有什么區(qū)別？區(qū)別主要看它們的分子組成中是否有碳元素。思考與討論思考與討論2、根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，說說哪些植物器官的細(xì)胞中富含糖類、脂質(zhì)或蛋白質(zhì)？植物的葉肉細(xì)胞、果實(shí)細(xì)胞和種子的細(xì)胞中通常含有較多的糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。例如禾谷類的果實(shí)、種子中含淀粉（糖類）較多；甘蔗的莖和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻的種子含脂質(zhì)較多；大豆種子中含蛋白質(zhì)多等等。還原糖+

→脂肪+

→蛋白質(zhì)（或多肽）+

→一、實(shí)驗(yàn)原理檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機(jī)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。磚紅色沉淀紫色橘黃色斐林試劑雙縮脲試劑蘇丹Ⅲ染液選材：二、方法步驟與現(xiàn)象1.還原糖的檢測(cè)和觀察２mL組織樣液剛配制的斐林試劑1mL淺藍(lán)色50～65℃水浴加熱２min含糖量較高的白色或近于白色的材料，如梨、白蘿卜等。試劑：斐林試劑（甲液：質(zhì)量濃度為0.1g/ml的NaOH溶液，乙液：質(zhì)量濃度為0.05g/ml的CuSO4溶液。等量混合均勻，現(xiàn)配現(xiàn)用。）磚紅色實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.脂肪的檢測(cè)和觀察取材：制片：選取最薄的薄片移至載玻片中央；在薄片上滴加蘇丹Ⅲ染液2～3滴，染色３min；用吸水紙吸去染液，再滴加體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液1～2滴，洗去浮色；用吸水紙吸去酒精，滴1滴蒸餾水，蓋上蓋玻片。觀察：先在低倍鏡下找到已著色的薄片，后用高倍鏡觀察。結(jié)果：有被染成橘黃色的脂肪微粒。取浸泡過的花生種子，去掉種皮，將子葉削成薄片；

3.蛋白質(zhì)的檢測(cè)和觀察選材：豆?jié){，鮮肝提取液，雞蛋清稀釋液２mL組織樣液雙縮脲試劑Ａ液1mL無色雙縮脲試劑Ｂ液４滴紫色試劑：雙縮脲試劑（A液：質(zhì)量濃度為0.1g/ml的NaOH溶液，B液：質(zhì)量濃度為0.01g/ml的CuSO4溶液）實(shí)驗(yàn)結(jié)果斐林試劑與雙縮脲試劑對(duì)比斐林試劑雙縮脲試劑不同點(diǎn)使用方法甲液和乙液混合均勻后方可使用，且現(xiàn)配現(xiàn)用使用時(shí)先加A