2024-2025學(xué)年新教材高中生物第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學(xué)案新人教版必修12

PAGE11-第1節(jié)細(xì)胞中的元素和化合物課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.說出組成細(xì)胞的主要元素。2.嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，探討細(xì)胞中主要化合物的種類。3.認(rèn)同生命的物質(zhì)性。1.生命觀念——物質(zhì)與能量觀：生物體是由元素和化合物組成的。2.科學(xué)思維——歸納與概括：從元素的種類、含量等方面總結(jié)組成細(xì)胞的元素。3.科學(xué)探究——通過對檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的學(xué)習(xí)形成科學(xué)探究的學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)問導(dǎo)圖新知預(yù)習(xí)·雙基夯實一、組成細(xì)胞的元素1．生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性(1)統(tǒng)一性：組成生物體的各種元素在__無機(jī)自然界__中都能找到。(2)差異性：細(xì)胞中各種元素的__相對含量__與無機(jī)環(huán)境的大不相同。2．元素的種類和含量(1)元素eq\o(→,\s\up7(依據(jù)各種),\s\do5(元素的含量))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(大量元素：__C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等__,微量元素：__Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等__))(2)含量：__C、H、O、N__含量很高。二、組成細(xì)胞的化合物組成細(xì)胞的化合物種類無機(jī)化合物：__水__、__無機(jī)鹽__有機(jī)化合物：主要有糖類、脂質(zhì)、__蛋白質(zhì)__、__核酸__等含量最多的化合物是__水__最多的有機(jī)化合物是__蛋白質(zhì)__三、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)┃┃活學(xué)巧練__■1．Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、M等是組成細(xì)胞的微量元素。(×)2．組成細(xì)胞的元素中C、O、H、N四種元素的含量最多。(√)3．在人體活細(xì)胞中氫原子的數(shù)目最多。(√)4．活細(xì)胞中含量最多的有機(jī)化合物是蛋白質(zhì)。(√)5．用雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)，需水浴加熱方可呈現(xiàn)出紫色。(×)6．鑒定待測樣液中的蛋白質(zhì)時，先加NaOH溶液，振蕩后加入CuSO4溶液。(√)7．以簇新洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮為材料，經(jīng)蘇丹Ⅲ染色，可視察到橘黃色顆粒狀的蛋白質(zhì)。(×)8．食物中脂肪用蘇丹Ⅲ染液染色后，呈橘黃色。(√)思索：1．就人體細(xì)胞而言，干重與鮮重中含量占前四位的元素分別是什么？出現(xiàn)這種差異的緣由是什么？提示：干重：C>O>N>H鮮重O>C>H>N，因為鮮重中“H2O”含量最多，故可導(dǎo)致鮮重中“O、H”比例上升。2．鑒定還原糖時運用的斐林試劑為何要現(xiàn)配現(xiàn)用？提示：因為斐林試劑很不穩(wěn)定，簡單產(chǎn)生藍(lán)色的Cu(OH)2沉淀，所以應(yīng)將甲液和乙液分別保存，運用時現(xiàn)配現(xiàn)用。3．鑒定蛋白質(zhì)時，加入試劑B后，假如沒有產(chǎn)生紫色反應(yīng)，可能的緣由是什么？提示：可能加入的雙縮脲試劑B過量，CuSO4在堿性溶液中生成大量的藍(lán)色Cu(OH)2絮狀沉淀，會遮蓋試驗中所產(chǎn)生的紫色，影響視察結(jié)果。學(xué)霸記憶·素養(yǎng)積累重點呈現(xiàn)1．組成細(xì)胞的20多種化學(xué)元素中，C、H、O、N的含量最多。2．組成細(xì)胞的化合物中占鮮重最多的是水，占干重最多的是蛋白質(zhì)。2．還原糖與斐林試劑在水浴加熱條件下生成磚紅色沉淀。4．脂肪可被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色(或被蘇丹Ⅳ染液染成紅色)。5．蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑能發(fā)生紫色反應(yīng)。課內(nèi)探究·名師點睛學(xué)問點組成細(xì)胞的元素1．元素種類(1)C占人體細(xì)胞干重的55.99%，C原子本身的化學(xué)性質(zhì)使它能夠通過化學(xué)鍵連接成鏈或環(huán)，從而形成各種生物大分子?？梢哉f，地球上的生命是在C的基礎(chǔ)上建立的，因此C是組成細(xì)胞的最基本的元素。(2)無論細(xì)胞干重還是細(xì)胞鮮重，C、H、O、N都是細(xì)胞中含量最多的四種元素，因此被稱為基本元素。(3)C、H、O、N、P、S這六種元素約占人體細(xì)胞總質(zhì)量的97%，是細(xì)胞中的主要元素。(4)不同生物體內(nèi)所含化學(xué)元素的種類基本相同，但含量是不同的；同一生物體內(nèi)不同元素的含量一般不相同。特殊提示：細(xì)胞鮮重和細(xì)胞干重(1)細(xì)胞鮮重：細(xì)胞在自然生活狀態(tài)下的質(zhì)量。細(xì)胞鮮重中含量最多的化合物是水。(2)細(xì)胞干重：細(xì)胞除去水后的質(zhì)量。細(xì)胞干重中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)。(3)C、H、O、N四種元素在人體細(xì)胞中的含量：在細(xì)胞鮮重中，O>C>H>N；在細(xì)胞干重中，C>O>N>H。造成這種差異的主要緣由是水的含量不同。2．大量元素和微量元素大量元素：含量占生物體總質(zhì)量萬分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。微量元素：含量占生物體總質(zhì)量萬分之一以下的元素，如Fe、Mn、B、Mo、Cu、Zn等。學(xué)問貼士微量元素和大量元素諧音記憶法(1)微量元素：鐵(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。(2)大量元素：他(C)請(H)楊(O)丹(N)留(S)人(P)蓋(Ca)美(Mg)家(K)。拓展組成細(xì)胞的元素如下圖所示。特殊提示：(1)大量元素和微量元素是依據(jù)自然界中生物的整體狀況來劃分的，詳細(xì)到某一種生物中元素的含量可能有差別。(2)大量元素和微量元素都是組成生物體的必需元素，但生物體內(nèi)含有的元素不肯定都是必需元素，如人體內(nèi)可能含Pb。(3)微量元素在生物體內(nèi)含量很少，但生理作用并不小。┃┃典例剖析__■典例1下列關(guān)于組成生物體化學(xué)元素的敘述，正確的是(C)A．在組成生物體與組成無機(jī)自然界的化學(xué)元素中，C的含量均為最高B．人、動物和植物所含的化學(xué)元素種類差異很大C．組成生物體的化學(xué)元素在無機(jī)自然界中都可以找到D．不同的生物體內(nèi)各種化學(xué)元素的含量基本相像解析：元素C在生物界中含量較高，而在非生物界中含量較少。人、動物和植物所含的化學(xué)元素種類差異不大，但各種化學(xué)元素的含量不同。┃┃變式訓(xùn)練__■1．(2024·西安鐵一中學(xué)月考)我們?nèi)绾握业交丶业穆?？榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的三位科學(xué)家發(fā)覺大腦里的神經(jīng)細(xì)胞——“位置細(xì)胞”和“網(wǎng)格細(xì)胞”起到了重要作用。下列敘述中正確的是(C)A．“位置細(xì)胞”鮮重中質(zhì)量百分比最高的元素是CB．“網(wǎng)格細(xì)胞”干重中質(zhì)量百分比最高的元素是OC．上述兩種細(xì)胞鮮重中原子數(shù)量最多的元素均是HD．P和S分別是“位置細(xì)胞”中的大量元素和微量元素解析：“位置細(xì)胞”和“網(wǎng)格細(xì)胞”均屬于神經(jīng)細(xì)胞?！拔恢眉?xì)胞”鮮重中質(zhì)量百分比最高的元素是O；“網(wǎng)格細(xì)胞”干重中質(zhì)量百分比最高的元素是C；上述兩種細(xì)胞鮮重中原子數(shù)量最多的元素均是H；P和S均屬于大量元素。學(xué)問點組成細(xì)胞的化合物組成細(xì)胞的化學(xué)元素大多以化合物的形式存在，組成細(xì)胞的主要化合物及其相對含量如下所示：eq\a\vs4\al(組成細(xì)胞,的化合物)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無機(jī)化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(水：占70%～90%,無機(jī)鹽：占1%～1.5%)),有機(jī)化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(糖類,核酸))占1%～1.5%,脂質(zhì)：占1%～2%,蛋白質(zhì)：占7%～10%))))拓展(1)細(xì)胞內(nèi)含量最多的化合物是水，含量最多的有機(jī)化合物是蛋白質(zhì)；在細(xì)胞干重中，含量最多的化合物是蛋白質(zhì)。(2)有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的區(qū)分：有機(jī)化合物是指除了CO2、碳酸鹽及碳酸以外的含碳化合物。區(qū)分有機(jī)化合物和無機(jī)化合物主要看化合物的分子組成中是否有碳元素，如糖類是有機(jī)化合物，由C、H、O三種元素組成。┃┃典例剖析__■典例2(2024·湖北一般中學(xué)聯(lián)考改編)在螞蟻森林種樹界面上，小伙伴們可以認(rèn)領(lǐng)梭梭樹、沙柳、樟子松、胡楊等，用實際行動踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，為建設(shè)漂亮中國奉獻(xiàn)自己的一份力氣。梭梭樹、沙柳、樟子松、胡楊均是干旱地區(qū)生命力極其堅韌的樹木，它們發(fā)達(dá)的根系可以從深層土壤中汲取水分，這幾種樹的細(xì)胞中含量最多的有機(jī)物是(B)A．水 B．蛋白質(zhì)C．脂質(zhì) D．無機(jī)鹽解析：活細(xì)胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有機(jī)物是蛋白質(zhì)。┃┃變式訓(xùn)練__■2．(不定項)圖1是人體細(xì)胞中化合物含量的扇形圖，圖2是有活性的人體細(xì)胞中元素含量的柱形圖，下列敘述正確的是(ABD)A．若圖1表示細(xì)胞鮮重，則A、B化合物依次是H2O、蛋白質(zhì)B．若圖2表示組成人體細(xì)胞的元素含量(占細(xì)胞鮮重的百分比)，則a、b、c依次是O、C、HC．地殼與活細(xì)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(tǒng)一性D．若圖1表示細(xì)胞完全脫水后的化合物含量，則A化合物是蛋白質(zhì)解析：占細(xì)胞鮮重最多的化合物是H2O，其次是蛋白質(zhì)；占細(xì)胞鮮重最多的元素是O，其次是C、H等；生物界與非生物界的統(tǒng)一性體現(xiàn)在元素的種類上，而不是含量上；占細(xì)胞干重最多的化合物是蛋白質(zhì)。學(xué)問點試驗：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)1．試驗原理：(1)還原糖＋斐林試劑eq\o(→,\s\up7(50～65℃溫水浴))磚紅色沉淀(2)脂肪＋蘇丹Ⅲ染液→橘黃色。(3)蛋白質(zhì)＋雙縮脲試劑→紫色。2．鑒定試驗材料的選擇(1)還原糖的鑒定試驗中選材的原則①選用還原糖含量較高的生物組織(或器官)。可選用蘋果、梨、白色甘藍(lán)葉、白蘿卜等；不能選用甜菜、甘蔗，因為它們所含的蔗糖是一種非還原糖；馬鈴薯因淀粉較多，也不宜作試驗材料。②盡量避開產(chǎn)生顏色干擾。要選顏色較淺或近于白色的生物組織，不能選西瓜、綠色葉片等作試驗材料。(2)脂肪的鑒定試驗中，試驗材料最好選用富含脂肪的種子。(3)蛋白質(zhì)的鑒定試驗中，最好選用富含蛋白質(zhì)的生物組織。植物材料常用的是大豆，動物材料常用的是雞蛋的蛋清。3．試驗步驟及現(xiàn)象(1)還原糖的鑒定①試驗步驟②試驗現(xiàn)象：在進(jìn)行水浴加熱時，試管中溶液的顏色改變是藍(lán)色→棕色→磚紅色沉淀。特殊提示：(1)顏色改變：斐林試劑的甲液(質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液)與乙液(質(zhì)量濃度為0.05g/mL的CuSO4溶液)混勻后，馬上生成淺藍(lán)色的Cu(OH)2膠體，Cu(OH)2與還原糖在加熱的條件下，先變成棕色，最終生成磚紅色的Cu2O沉淀。(2)加熱：對試管中的溶液進(jìn)行水浴加熱時，試管底部不要觸及燒杯底部。(2)脂肪的鑒定①試驗原理：脂肪＋eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(蘇丹Ⅲ染液\o(→,\s\up7(鏡檢))橘黃色,蘇丹Ⅳ染液\o(→,\s\up7(鏡檢))紅色))②材料處理：若用花生種子作試驗材料，必需提前浸泡3～4h，浸泡時間短了，不簡單切片；浸泡時間過長，則組織太軟，切下的薄片不易成形。另外，染色時間不宜過長。假如是簇新種子，則不必浸泡，浸泡后效果反而不好。③試驗步驟：特殊提示：盡可能地切成薄片，否則顯微鏡下看到的細(xì)胞重疊，不易視察。(3)蛋白質(zhì)的鑒定4．試驗留意事項：(1)試驗操作中的留意點。①還原糖檢測時，運用水浴加熱，試管底部不要觸及燒杯底部，以防受熱不勻稱。②脂肪檢測時，染色時間不宜過長，否則脂肪會溶解在酒精中，使橘黃色消逝。③蛋白質(zhì)檢測時，雙縮脲試劑的加入依次：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，會生成Cu(OH)2，干擾顏色反應(yīng)。④在蛋白質(zhì)檢測試驗中，須要對雞蛋清稀釋到肯定程度，否則與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)后，會黏在試管的內(nèi)壁上，反應(yīng)不徹底，試管也不易刷洗。⑤還原糖、蛋白質(zhì)的檢測試驗中，在加入相應(yīng)試劑檢測之前，要留出一部分組織樣液，以便與檢測后的樣液顏色進(jìn)行對比。(2)有機(jī)物檢測在操作步驟上的差異。①加熱——還原糖的檢測須要加熱，且為水浴加熱。②顯微鏡——若用花生種子切片為材料檢測脂肪須要運用顯微鏡。③試劑滴加依次——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。┃┃典例剖析__■典例3為了解身體健康狀況，甲、乙兩人同時空腹做尿液檢驗。所采尿樣標(biāo)號分別為1號和2號，向1號和2號試管中分別加入斐林試劑后放入盛有50～65℃溫水的燒杯中2min,1號試管呈磚紅色，2號試管呈藍(lán)色。下列說法最為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖?C)A．甲出現(xiàn)尿糖，肯定是糖尿病患者B．乙不行能是低血糖病患者C．甲健康異樣，但不肯定是糖尿病患者D．這種結(jié)果無法說明任何問題解析：甲的尿液遇斐林試劑呈磚紅色，說明尿液含還原糖，但不肯定是糖尿病患者，還要結(jié)合血液中葡萄糖和胰島素含量來推斷，乙的尿液遇斐林試劑無磚紅色反應(yīng)，說明尿液中無還原糖，血糖含量正?；蚱?。甲健康異樣，可能患有疾病，但不肯定是糖尿病。┃┃變式訓(xùn)練__■3．(2024·金華一中高一檢測)下列有關(guān)生物體中化合物的檢測試驗，對應(yīng)不正確的是(C)選項檢測對象試劑顏色水浴加熱生物材料A淀粉碘液藍(lán)色不須要馬鈴薯塊莖B還原糖斐林試劑磚紅色須要還原糖含量較高的白色植物組織C蛋白質(zhì)雙縮脲試劑紫色須要豆?jié){、牛奶、雞蛋清D脂肪蘇丹Ⅳ染液紅色不須要花生種子解析：淀粉遇碘變藍(lán)色；脂肪能被蘇丹Ⅳ染液染成紅色(或被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色)；蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)；還原糖(如葡萄糖、果糖)與斐林試劑水浴加熱，生成磚紅色沉淀。在以上顏色反應(yīng)中，只有還原糖的鑒定試驗須要水浴加熱。指引迷津·撥云見日斐林試劑和雙縮脲試劑的異同比較項目斐林試劑雙縮脲試劑不同點運用方法甲液和乙液混合勻稱后即可運用，且現(xiàn)用現(xiàn)配運用時先加A液再加B液顯色反應(yīng)條件需水浴加熱不需加熱即可反應(yīng)反應(yīng)原理還原糖中的醛基或酮基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被還原為Cu2O具有兩個以上肽鍵的化合物在堿性條件下與Cu2＋反應(yīng)生成絡(luò)合物顏色改變出現(xiàn)磚紅色沉淀樣液變紫色濃度乙液CuSO4溶液的質(zhì)量濃度為0.05g/mLB液CuSO4溶液的質(zhì)量濃度為0.01g/mL相同點都含有NaOH、CuSO4兩種成分，且所用NaOH溶液的質(zhì)量濃度都是0.1g/mL典例4(2024·宿州期中)下列關(guān)于檢測“生物組織中糖類、脂肪、蛋白質(zhì)”試驗操作步驟的敘述中，正確的是(C)A．用于鑒定還原糖的斐林試劑甲液和乙液，可干脆用于蛋白質(zhì)的鑒定B．若要鑒定花生種子細(xì)胞中是否含有脂肪，用肉眼即可視察C．鑒定可溶性還原糖時，斐林試劑的甲液和乙液應(yīng)等量混合勻稱后再加入D．用于雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)時；需水浴加熱2min才能看到紫色解析：斐林試劑的成分雖然和雙縮脲試劑相同，但是濃度、用法、用量都不同，不能干脆用于蛋白質(zhì)的鑒定，A項錯誤；檢測花生種子細(xì)胞中是否含脂肪，染色后需用顯微鏡視察，B項錯誤；鑒定可溶性還原糖時，斐林試劑的甲液和乙液應(yīng)等量混合勻稱后再加入，C項正確；用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)，不須要水浴加熱，D項錯誤。解疑答惑思索·探討?P161．提示：組成玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中含量較多的四種元素都一樣，這是因為組成玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞所含的化合物大體相同。2．提示：細(xì)胞中的微量元素含量很少，但卻是生命活動不行缺少的。3．提示：組成玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中的元素種類大體相同，相對含量不同，說明不同生物體之間既有統(tǒng)一性，也有差異性。旁欄思索?P17梨的果實和葉片的細(xì)胞中所含化合物的種類基本相同，梨的果實細(xì)胞中含果糖等還原糖較多，葉片的細(xì)胞中含淀粉較多。探究·實踐?P181．略2.略3．生物材料中有機(jī)化合物的種類、含量不同。因此，我們應(yīng)當(dāng)選擇多種多樣的食物，保證獲得全面的養(yǎng)分。練習(xí)與應(yīng)用?P18一、概念檢測1．(1)√(2)×提示：細(xì)胞中的大量元素和微量元素作用一樣重要。(3)√2.3．C人體細(xì)胞內(nèi)含量最多的有機(jī)化合物是蛋白質(zhì)。4．B組成生物體的化學(xué)元素在非生物界都可以找到，沒有一種化學(xué)元素是生物界所特有的，這說明白生物界與非生物界具有統(tǒng)一性。二、拓展應(yīng)用1．提示：細(xì)胞是有生命的，可以主動地從環(huán)境中獲得生命活動所須要的元素。這是生物與非生物的區(qū)分之一。2．提示：不能。因為最基本的生命系統(tǒng)是細(xì)胞，將細(xì)胞內(nèi)含有的各種物質(zhì)放在試管中，它們不能構(gòu)成細(xì)胞這種結(jié)構(gòu)。訓(xùn)練鞏固·課堂達(dá)標(biāo)1．關(guān)于組成細(xì)胞的元素、化合物的敘述，正確的是(B)A．不同食物中養(yǎng)分物質(zhì)的種類相同，含量不同B．細(xì)胞中含量最多的有機(jī)物是蛋白質(zhì)C．微量元素不但含量少，而且作用也小D．不同細(xì)胞中含有的化學(xué)元素種類差距很大解析：不同食物中養(yǎng)分物質(zhì)的種類和含量有很大差別，A錯誤；細(xì)胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有機(jī)物是蛋白質(zhì)，B正確；微量元素含量雖然少，但作用特別重要，C錯誤；不同細(xì)胞中含有的化學(xué)元素種類基本相同，元素含量差距很大，D錯誤。2．下列元素在生物體內(nèi)含量較少，但對維持生物體正常生命活動必不行少的是(C)A．Fe、Mn、