1、第2讲细胞中的无机物、糖类和脂质素养导读必备知识固本夯基一、细胞中的元素和化合物、细胞中的无机物1.组成细胞的元素和化合物(1)组成细胞的元素元素的来源、分类和存在形式生物界和无机自然界在元素组成上的统一性和差异性a.统一性的表现:组成生物体的元素在无机自然界中都能找到。b.差异性的表现:同一种元素在生物界和无机自然界中的差别很大。(2)组成细胞的化合物2.细胞中的无机物(1)细胞中的水自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系比值细胞代谢旺盛,但抗逆性差比值细胞代谢水平降低,但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强(2)细胞中的无机盐二、细胞中的糖类和脂质1.细胞中的糖类(1)元素组成:糖类分子一般是由三种元
2、素构成的,简写为。(2)种类和功能项目概念种类分子式主要分布主要功能或用途单糖不能的糖五碳糖C5H10O5动植物细胞RNA的组成成分之一脱氧核糖C5H10O4的组成成分之一六碳糖C6H12O6细胞生命活动所需要的主要能源物质果糖植物细胞提供能量半乳糖动物细胞二糖由两分子单糖而成的糖蔗糖C12H22O11植物细胞,甜菜、甘蔗中较多一般要水解成才能被细胞吸收麦芽糖植物细胞,发芽的谷粒中较多乳糖人和动物的乳汁多糖水解后能够生成许多单糖的糖淀粉(C6H10O5)n植物细胞植物细胞中重要的储能物质植物细胞壁的主要组成成分糖原肝糖原动物肝脏储存能量,调节血糖肌糖原动物肌肉储存能量几丁质(壳多糖)甲壳类动物
3、和昆虫的外骨骼可用于废水处理;制作食品的包装纸和食品添加剂;制作人造皮肤等名师点睛(1)人和动物体内没有纤维素酶,因此不能将纤维素水解成葡萄糖,但纤维素可以促进胃肠蠕动、促进消化和排便。(2)肌糖原作为能量储备,不参与血糖升高的调节(肌细胞膜上没有胰高血糖素的受体)。(3)糖类之间的相互转化2.细胞中的脂质(1)元素组成:组成脂质的化学元素主要是,有些脂质还含有。(2)特点脂质分子中的含量远远低于糖类,而的含量更高。脂质通常不溶于水,易溶于。(3)种类和功能按功能分按化学本质分元素组成功能储能脂质(三酰甘油,又称甘油三酯)C、H、O细胞内良好的,具有保温、缓冲和减压等作用,保护内脏器官结构脂质
4、磷脂构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分调节脂质固醇胆固醇C、H、O构成的重要成分,在人体内还参与血液中性激素促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成维生素D促进人和动物肠道对钙和磷的吸收(4)糖类与脂肪的转化糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪。血液中的葡萄糖除供细胞利用外,多余的部分可以合成储存起来;若葡萄糖还有富余,则转化为。脂肪不能大量转化为糖类。脂肪一般只在,引起供能不足时,才会分解供能。三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1.实验原理(1)还原糖+试剂砖红色沉淀(2)脂肪+染液橘黄色(3)蛋白质+试剂紫色2.实验步骤3.实验结果与结论(1)还原糖的检测实验:试管中出现,说
5、明组织样液中含有还原糖。(2)脂肪的检测实验:显微镜下可观察到的圆形小颗粒,说明组织材料中含有脂肪。(3)蛋白质的检测实验:试管中溶液变为,说明组织样液中含有蛋白质。名师点睛斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”概念检测1.基于对细胞中的元素和化合物的认识,判断下列表述是否正确。(1)细胞中一种元素的作用能被其他元素替代。()(2)在沙漠植物仙人掌的活细胞中含量最多的化合物是蛋白质。()(3)在人体活细胞中氢原子的数目最多。()(4)晒干的种子细胞内不含有水分,细胞代谢停止,有利于种子长时间的储存。()(5)Mg参与构成叶绿体中的各种色素。()(6)细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在,如Ca
6、CO3构成骨骼、牙齿等。()2.基于对细胞中的糖类和脂质的认识,判断下列表述是否正确。(1)糖原的组成单位是葡萄糖,其主要功能是提供能量,与斐林试剂反应呈现砖红色。()(2)淀粉水解的终产物是二氧化碳和水。()(3)脂肪酸和磷脂含有的元素相同。()(4)脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能少。()(5)生物膜中的磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的。()(6)将花生子叶用苏丹染液染色后,在显微镜下观察脂肪颗粒。()(7)检测还原糖、蛋白质都需要进行水浴加热。()教材拓展1.(人教版必修1P22“拓展应用”)(1)患急性肠炎的病人脱水时需要及时补充,同时也需要补充体内丢失的,因此,输入是常用的治疗
7、方法。(2)大量出汗会排出过多的无机盐,导致体内的和失调,这时应多喝。2.(人教版必修1P24旁栏思考题)糖尿病病人的饮食受到严格的限制,尤其是含糖类物质多的食物。正常人也需要控制糖的摄入量吗?为什么?3.(人教版必修1P24图2-3)淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖,但为什么它们在化学性质上有很大差别?4.(人教版必修1P27“知识链接”)磷脂和脂肪在结构上有何不同?核心考点能力提升考点一细胞中的元素和化合物、无机物合作探究探究1水和无机盐的功能下图是对刚收获的种子所做的一系列处理。据图分析有关问题。(1)不同种子内的各种元素的含量是否和人体内的完全相同?(2)干种子细胞中的水主要以什
8、么形式存在?干种子用水浸泡后仍能萌发,说明了什么问题?(3)在生物体内主要以什么形式存在?探究2验证某种矿质元素的生理功能为验证“镁是植物生活的必需元素”,三位同学进行了实验设计,下列是实验的基本思路。请分别指出三个实验思路能否达到实验目的,并分析原因,再写出你的设计思路。(1)实验一:取生长状况一致的大豆幼苗,用符合实验要求的容器进行培养,对照组容器内只盛有蒸馏水,实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液,两组置于相同的适宜条件下培养,并对溶液通气,观察比较两组植物的生长发育情况。(2)实验二:取生长状况一致的大豆幼苗,栽培在盛有沙性土壤的容器中(沙性土壤肥力均匀,容器符合实验要求),对照组浇以蒸馏
9、水,实验组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液,两组置于相同的适宜条件下培养,观察比较两组植物的生长发育情况。(3)实验三:取生长状况一致的大豆幼苗,栽培在盛有沙性土壤的容器中(沙性土壤肥力均匀,容器符合实验要求),对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液,实验组浇以不含镁离子的完全营养液,两组置于相同的适宜条件下培养,观察比较两组植物的生长发育情况。(4)请写出你的设计思路。整合提升生物体内元素生理功能的实验探究(1)实验设计对照组植物+完全培养液正常生长实验组(2)实验成功的关键实验中应保证实验材料的统一性,即材料的种类、生长状况应一致等。实验组使用只缺X的完全培养液,对照组使用完全培养液。不能用
10、蒸馏水作对照。实验组加入X的目的是形成二次对照,使实验组前后对照,以增强说服力。考向突破考向1组成细胞的元素和化合物1.诺贝尔奖得主屠呦呦在抗疟药物研发中,发现了一种药效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚,结构如图。下列与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是()A.纤维素B.胰岛素C.叶绿素D.甲状腺激素拓展点拨根据特征元素推测化合物的种类考向2水和无机盐的功能2.水分和无机盐是细胞内两类无机化合物。下列相关叙述错误的是()A.水生植物抗旱能力较差,其原因之一是细胞中自由水的相对含量较高B.代谢旺盛的细胞内自由水含量较高,自由水可参与某些生化反应C.土壤中缺镁会导致小麦叶片发黄,缺磷不影响小麦细胞内ATP的
11、合成D.长时间高温作业的人需及时补充淡盐水,以维持内环境的水盐平衡整合提升细胞中的水考向3无机盐功能的实验设计3.(2021山东潍坊模拟)设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐,某同学的构思大致如下:本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照,以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述正确的是()A.对照组是甲组、乙组实验后B.控制此实验的无关变量只需选一些相同的植物C.此实验如果是无土栽培,则实验前营养液要灭菌D.为防止外界影响,此实验需在黑暗密闭条件下进行考点二细胞中的糖类和脂质合作探究探究1糖类和脂质的作用油料植物种子的储能物质以脂肪(油)为主,其储存在细胞的油体(
12、植物的一种细胞器)中,种子萌发时,脂肪的转化关系如图所示。请回答下列问题。(1)萌发的油料种子细胞中含量最多的化合物是,其中是细胞结构的重要组成部分。(2)呼吸熵是物质氧化分解时释放CO2与消耗O2的比值,糖类的呼吸熵等于1,而脂肪的呼吸熵却小于1,请从糖和脂肪的元素组成方面分析原因。(3)脂肪在人体细胞内氧化分解的最终产物是什么?解疑释惑不要混淆大分子物质的“水解”和“氧化分解”物质初步水解彻底水解产物氧化分解产物由水解酶参与由呼吸酶参与淀粉麦芽糖葡萄糖CO2+H2O蛋白质多肽氨基酸CO2+H2O+尿素核酸核苷酸磷酸+五碳糖+碱基CO2+H2O+尿酸等探究2糖类和脂质的相互转化油菜种子成熟过
13、程中部分有机物的变化如图1所示。将储藏的油菜种子置于温度、水分(蒸馏水)、通气等条件适宜的黑暗环境中培养,定期检测萌发种子(含幼苗)中脂肪含量和干重,其中干重的变化如图2所示。请据图回答下列问题。(1)取图1中35 d时的种子处理,获取提取液均分为三份(甲、乙、丙),甲中加入斐林试剂并水浴加热,乙中加入碘液,丙中加入苏丹染液。产生的具体颜色变化为甲,丙。(2)图1中三种物质的组成元素都是C、H、O,油菜种子成熟过程中脂肪含量增加较多,但小麦种子成熟过程中淀粉含量增加较多,不同种子成熟过程中含量明显增多的物质种类不同,其直接原因是,根本原因是所含的基因不同,该实例说明基因可以通过进而控制生物的性
14、状。(3)图2中,油菜种子从第2天到第7天干重增加,请根据萌发的环境条件判断,干重增加主要与物质中的(填“H2O”“CO2”或“N2”)有关,该时期内种子中的脂肪含量可能(填“增加”或“减少”)。整合提升糖脂代谢异常与人体健康(1)高血糖:长期高血糖导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管等器官慢性损伤和功能障碍。(2)低血糖:血液中葡萄糖含量低导致身体无力、眩晕等症状。(3)高血脂:血脂的主要成分是三酰甘油和胆固醇,血脂过高会导致动脉粥样硬化、冠心病、胰腺炎等。(4)动脉粥样硬化:长期高血脂导致动脉内膜脂质和复合糖类积聚,使动脉壁增厚变硬、血管腔狭窄,由于在动脉内膜积聚的脂质外观呈黄色粥样,因
15、此称为动脉粥样硬化。严重时会导致动脉阻塞,从而使相应组织或器官缺血或坏死,发生在大脑和心脏部位会导致脑(心)梗塞。预防以上疾病的最佳途径就是控制饮食,维持低脂、低糖、高蛋白、高膳食纤维的饮食结构,另外还要多做有氧运动,促进糖脂的消耗。考向突破考向1糖类的种类和作用1.(多选)下列关于生物体内糖类的叙述,不正确的是()A.脱氧核糖参与DNA和ATP的组成B.麦芽糖和葡萄糖是动植物细胞共有的还原糖C.有糖类参与形成的糖蛋白主要分布在细胞膜外表面D.淀粉和纤维素是植物细胞内具有储能作用的多糖拓展点拨高考常考的“糖”(1)还原糖与非还原糖:还原糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖,非还原糖包括蔗糖
16、、多糖等。(2)RNA、DNA、ATP中的糖依次为核糖、脱氧核糖、核糖。(3)植物细胞壁中的糖:纤维素。(4)病毒中的糖:RNA病毒含核糖,DNA病毒含脱氧核糖。考向2脂质的种类和功能2.(2020山东菏泽一模)下列关于细胞中糖类、脂质和蛋白质的叙述,错误的是()A.细胞中的脂质能够与糖类结合B.细胞中的脂质不会含有氮元素C.细胞膜上糖类与蛋白质的结合物具有识别作用D.细胞中的糖类不能作为人体的直接能源物质解疑释惑澄清脂肪、磷脂、固醇与“脂质”脂肪是脂质中的一类物质,脂质除脂肪外,还包括磷脂和固醇。脂肪、固醇的元素组成只有C、H、O三种,磷脂的元素组成除C、H、O外,还含有N、P。磷脂是构成生
17、物膜的主要成分,是脂质的一种。固醇则包括胆固醇、性激素和维生素D。考向3糖类和脂质的相互转化3.下图1表示油菜种子成熟过程中各种有机物的含量变化情况(a表示可溶性糖,b表示淀粉,c表示含氮化合物,d表示脂肪)。图2表示小麦种子成熟过程中蛋白质、葡萄糖、淀粉的含量和淀粉磷酸化酶(催化淀粉的生物合成)活性的变化。回答下列问题。(1)油菜种子在成熟过程中,含量提高,而可溶性糖和淀粉含量下降,这说明。(2)图2中曲线表示。在小麦种子成熟过程中,种子的干重将。(3)将小麦开花后第10天和第40天的种子分别制成组织样液,各取等量样液分别加入A、B两试管中,再各加入等量的,适温水浴加热后,A试管出现,并且比
18、B试管颜色更,两试管中被检测的物质可以用图2中的曲线表示。考点三实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质合作探究探究双缩脲试剂和斐林试剂的比较(1)检测蛋白质时,为什么先加双缩脲试剂A液再加双缩脲试剂B液?双缩脲试剂B液为什么不能过量?(2)为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能检测蛋白质?注意事项实验成功关键点分析(1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料,否则会干扰实验结果的颜色变化。(2)由于苏丹染液易溶于酒精,故可用体积分数为50%的酒精洗去浮色。(3)蛋白质检测中,若用大豆作材料,必须提前浸泡;若用蛋清作材料,必须稀释,否则试管不易刷洗。(4)物质检测实验一般可预留部分样液做对照实验
19、,若需进一步设立对照实验,对照组应加入成分已知的物质,如验证唾液淀粉酶是蛋白质,对照组可加入稀释的鸡蛋清溶液。考向突破考向检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1.(2021广东省七校联考)高中生物有不少物质检测的内容,下列有关还原糖检测的实验操作和现象,错误的是()A.NaOH溶液和CuSO4溶液先混合B.5065 的温水浴C.生成砖红色沉淀为CuOD.直接观察,不需要显微镜2.(2020山东枣庄二模)有四位同学分别选择花生子叶、紫色洋葱鳞片叶、黑藻叶、菠菜叶进行了四组实验,内容如下。甲:将花生子叶切出薄片,用苏丹染液染色,用清水漂洗,制片后显微镜观察。乙:撕取紫色洋葱鳞片叶外表皮制片,用0.6
20、 g/mL蔗糖溶液引流浸润,显微镜观察。丙:撕取一片幼嫩的黑藻小叶,放在载玻片的水滴中盖上盖玻片,显微镜观察。丁:称取5 g菠菜叶,只用无水乙醇研磨提取色素,用纸层析法分离,肉眼观察。以下对四位同学的实验评价,正确的是()A.甲同学应该用体积分数为50%的酒精洗去浮色,才能看到细胞中的橘黄色脂肪颗粒B.乙同学所用蔗糖溶液浓度太大,导致细胞死亡,无法看到质壁分离C.丙同学所用黑藻叶太厚,无法看到叶绿体围绕液泡环形流动D.丁同学用无水乙醇浓度合适,可以看到四条清晰的色素带归纳总结三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”(1)唯一需要加热还原糖检测,水浴加热,一般不用酒精灯直接加热。(2)唯一需要显
21、微镜脂肪检测。(3)唯一使用酒精脂肪检测,用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色。第2讲细胞中的无机物、糖类和脂质必备知识固本夯基一、1.(1)C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg含量(2)水无机盐有机脂质2.(1)生物化学反应液体环境高低(2)离子主动化合物生命活动二、1.(1)C、H、O(CH2O)(2)水解核糖葡萄糖DNA脱水缩合单糖纤维素(3)单糖2.(1)C、H、OP和N(2)氧氢脂溶性有机溶剂(3)脂肪储能物质C、H、O、N、P动物细胞膜脂质的运输(4)糖原脂肪和某些氨基酸糖类代谢发生障碍三、1.(1)斐林(2)苏丹(3)双缩脲2.斐林试剂苏丹双缩脲试剂A液1 mL双缩脲试剂B液4
22、滴3.(1)砖红色沉淀(2)橘黄色(3)紫色【概念检测】1.(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)【教材拓展】1.提示(1)水分无机盐葡萄糖盐水(2)水盐平衡酸碱平衡淡盐水2.提示需要。肥胖、高血压、龋齿、某些糖尿病等都直接或间接与长期糖摄入量超标有关。3.提示虽然三种多糖的基本单位都是葡萄糖,但由于葡萄糖连接的方式、数量等不同,因此它们具有了不同的化学性质。4.提示磷脂与脂肪在结构上的不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯,而是与磷酸及其他衍生物结合。核心考点能力提升考点一【合作探究】探究1(1)提示不完全相同。不同生物体内的各种元素的含量
23、存在较大差异。(2)提示干种子失去了大部分自由水,细胞中的水主要以结合水的形式存在。失去大部分自由水的种子仍保持其生理活性。(3)提示为种子燃烧后剩余的灰分,主要含矿质元素,其在生物体内主要以离子的形式存在。探究2(1)提示不能。因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需的矿质元素,从而使得两组植物生长均不正常。(2)提示不能。因为两组容器内的沙性土壤中都可能含有镁离子。(3)提示不能。因为两组容器内的沙性土壤中都可能含有镁离子。(4)提示取生长状况一致的大豆幼苗,用符合实验要求的容器进行培养。对照组盛有含植物必需的各种元素的完全营养液,实验组盛有只缺镁离子的完全营养液。两组置于相同的适宜条件下培养,
24、并对溶液通气,观察比较两组植物的生长发育情况。【考向突破】1.A纤维素的元素组成为C、H、O三种,A项符合题意;胰岛素的化学本质是蛋白质,其组成元素有C、H、O、N等,B项不符合题意;叶绿素的组成元素有C、H、O、N、Mg,C项不符合题意;甲状腺激素是氨基酸的衍生物,其组成元素有C、H、O、N,还含有I,D项不符合题意。2.C水生植物细胞内自由水含量高,水生植物的抗旱能力较差,A项正确;代谢旺盛的细胞内自由水含量较高,自由水可参与某些生化反应,比如蛋白质的水解等,B项正确;镁是叶绿素的组成成分,土壤中缺镁会导致小麦叶片发黄,ATP中含有磷元素,因此土壤中缺磷会影响小麦细胞内ATP的合成,C项错
25、误;长时间高温作业的人会因为大量流汗而丢失水和无机盐,及时补充淡盐水,可维持内环境的水盐平衡,D项正确。3.C该实验中对照组是甲组、乙组实验前,A项错误;此实验的无关变量有植物的种类、生长状况和培养条件等,B项错误;若此实验是无土栽培,则实验前营养液要灭菌,C项正确;由于培养的是植物,故此实验需在光照条件下进行,D项错误。考点二【合作探究】探究1(1)提示水结合水(2)提示脂肪分子中氧的含量远远少于糖类,而氢的含量却比糖类多,因此等质量的脂肪与糖相比,脂肪中碳与氧的比值更小,氧化分解时消耗的O2多于产生的CO2。(3)提示水和二氧化碳。探究2(1)提示产生砖红色沉淀显橘黄色(2)提示种子中含有
26、的相关酶的种类和数量不同控制酶的合成来控制代谢过程(3)提示H2O减少【考向突破】1.ABD组成ATP的五碳糖是核糖,A项错误;麦芽糖只存在于植物细胞内,动物细胞内没有麦芽糖,B项错误;有糖类参与形成的糖蛋白主要分布在细胞膜外表面,与细胞间的识别有关,C项正确;纤维素是植物细胞壁的成分,是构成细胞的结构糖,淀粉是具有储能作用的多糖,D项错误。2.B细胞膜中的脂质可以与糖类结合形成糖脂,A项正确;磷脂含有氮元素,B项错误;糖蛋白具有识别作用,C项正确;人体的直接能源物质是ATP,D项正确。3.答案(1)脂肪脂肪由糖类(或可溶性糖和淀粉)转化而来(2)淀粉磷酸化酶增加(3)斐林试剂砖红色沉淀深解析
27、(1)据图1可知,油菜种子在成熟过程中,脂肪含量不断提高,而可溶性糖和淀粉含量不断下降,这说明脂肪由糖类(或可溶性糖和淀粉)转化而来。(2)小麦种子成熟过程中葡萄糖含量应逐渐减少,淀粉含量应升高,因此图2中曲线分别表示葡萄糖含量、淀粉含量、淀粉磷酸化酶活性的变化。在小麦种子成熟过程中,叶片合成的有机物将运到种子处,种子的干重将增加。(3)小麦开花后第10天和第40天的种子相比较,前者含有较多的还原性的葡萄糖,检验还原糖应用斐林试剂,A试管出现砖红色沉淀,并且比B试管颜色更深,两试管中被检测的物质可以用图2中的曲线表示。考点三【合作探究】探究(1)提示蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2+生成紫
28、色络合物,所以先加双缩脲试剂A液营造碱性环境,后加双缩脲试剂B液提供Cu2+。其中双缩脲试剂B液的量不能过多,因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2,使溶液呈蓝色,进而掩盖实验生成的紫色。(2)提示斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同,只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液的大,故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水定量稀释即可。【考向突破】1.C斐林试剂是由NaOH溶液和CuSO4溶液组成的,使用时需要先混合均匀后,再加入待测样液中,A项正确;斐林试剂使用时需要用5065的温水进行水浴加热,B项正确;斐林试剂检测还原糖时生成的砖红色沉淀为Cu2O,C项错误;斐林试剂检测还原糖时产生的砖红色沉淀现象直接观察即可,不需要借助显微镜观察,D项正确。2.A苏丹染液溶于酒精不溶于水,A项正确;乙同学所用蔗糖溶液浓度太大,细胞过度失水死亡,可以看到质壁分离,但无法继续观察到质壁分离复原,B项错误;由于黑藻叶片薄,叶绿体大,可以观察到叶绿体围绕液泡环形流动,如果选择菠菜叶则会太厚,C项错误;丁同学在实验研磨过程中还需要加二氧化硅和碳酸钙,D项错误。
