1、成才之路 生物路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 必修1组成细胞的分子 第 二 章 1.1.1 集合的概念 清代文学家龚自珍有诗曰：“落红不是无情物，化作春泥更护花”，虽花瓣飘落，树叶凋零，但却融入泥土，于是便有了将生物细胞中的物质转化为非生命的泥土，泥土和空气中的一些元素和化合物被细胞吸收后又转化成细胞的组成成分。那么，组成细胞的分子有哪些？它们在细胞中发挥怎样的作用？这就是我们在第二章所要学习的内容。本章的重点内容是关于蛋白质、核酸、糖类和脂质的相关内容，尤其是蛋白质和核酸，作为“生命活动的主要承担者蛋白质”，是本章的重中之重，也是高考的热点；作为“遗传信息的携带者核酸”，也是本章的重点
2、内容，它将为我们后面学习遗传和变异的内容打下基础。本章的内容不是彼此孤立的，而是有着内在联系的，组成生物体的每一种化合物都是由特定的化学元素组成的。由于本章识记性的内容较多，而且基础性比较强，所以在学习时，一方面要加强记忆；另一方面要注意理解。在学习过程中，可以采用比较法，将组成细胞的各种化合物，从组成元素、种类、结构、功能等方面进行列表比较后进行记。第1节 细胞中的元素和化合物1.1.1 集合的概念第 二 章 学习目标定位 2课前自主探究 3教材问题释疑 4课堂合作探究 5思维创新升华 6方法技巧探究 7课堂知识构建 8课 时 作 业 9本节主攻要点 1本节主攻要点 1组成细胞的大量元素有C
3、、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。2组成人体细胞的主要元素依次是O、C、H、N、P、S等。3组成细胞的化合物中占鲜重最多的是水，占干重最多的是蛋白质。4还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。5脂肪被苏丹染液染成橘黄色(或被苏丹染液染成红色)。6蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。学习目标定位 目标导航：1认识生物界与非生物界的统一性和差异性。2简述组成细胞的主要元素，说出构成细胞的主要化合物。(重点)3尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。(重、难点)情境导入：随着生活水平的提高，养生保健话题逐渐进入人们的日常生活，各类保健品应运而生
4、。其中最为人熟知的保健食品种类繁多，有补充蛋白质的、补充核酸的、补充各类维生素的、补充钙铁锌硒等矿物质的。保健化妆品的种类也不少，补维生素的、补水的等。这些保健品中的成分在人体中能发挥什么作用呢？我们吃的食物为我们提供了哪些物质，这些物质对我们的机体有些什么作用？课前自主探究 一、组成细胞的元素 1生物界与非生物界的统一性和差异性(1)统一性：组成细胞的_，在无机自然界中都能够找到，没有一种_是生物界所特有的。(2)差异性：细胞与非生物相比，各种元素的_大不相同。化学元素化学元素相对含量 2元素的种类和含量(1)写出下列两大类元素的种类：大量元素：_等；微量元素：_等。(2)人体中的C、H、O
5、、N四种元素排序(由多到少)：细胞鲜重：_；细胞干重：_。C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoO、C、H、NC、O、N、H二、组成细胞的化合物组成细胞的化合物 无机化合物水 有机化合物 脂质蛋白质 1细胞中含量最多的化合物是_。2细胞中含量最多的有机化合物是_。无机盐糖类核酸水蛋白质 三、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1原理 生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂产生特定的_反应。2鉴定方法(连线)还原糖 a碘液 .砖红色沉淀 淀粉b双缩脲试剂.蓝色 脂肪c苏丹染液.紫色 蛋白质d斐林试剂.橘黄色颜色 1想一想刚收获的大豆种子与晒干的大豆种子中含
6、量最多的化合物相同吗？2检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质时，对于材料的选择有何统一要求？3还原糖的鉴定中，若选用菠菜作为原料是否合适？为什么？提示：1.不相同。刚收获的大豆种子中含量最多的化合物是水，晒干的大豆种子中含量最多的化合物是蛋白质。2选择颜色较浅的且相应物质含量较高的生物组织，避免材料自身颜色对实验颜色变化的遮盖。3不合适，菠菜叶为绿色，会对结果造成颜色干扰。教材问题释疑(一)思考与讨论 1提示：有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。当然这不是严格意义上的区别，对这两类化合
7、物的严格区分，请参照化学教科书。2提示：细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。3提示：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质，如禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。(二)实验 1、2略。3生物材料中有机化合物的种类、含量不同。因此，我们应选择多种多样的食物，保证获得全面的营养。课堂合作探究
8、 组成生物体的元素有20多种。1根据它们在生物体内含量的不同，分成两大类：(1)大量元素 含量占生物体总重量的万分之一以上的元素，叫做大量元素。包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。组成细胞的元素(2)微量元素 含量比较少，但又是生物体生命活动所必需的元素，叫做微量元素。如Mn、Zn、Cu、B、Mo等。Fe含量一般比微量元素多一些，比大量元素稍少些，所以又叫做半微量元素。微量元素在生物体内含量虽然很少，但它是维持正常生命活动不可缺少的。2根据功能来分，生物体内的元素又分基本元素、主要元素等种类：3构成细胞的最基本元素C 图1和图2分别是人体细胞鲜重和干重的主要元素含量。无论是鲜重还是干
9、重，组成细胞的元素中C、O、H、N这四种元素的含量最多，在干重中C的含量达到48.4%，这表明C是构成细胞的最基本元素。知识贴士 大量元素和微量元素只是说明在细胞中的含量不同，而在生理作用上无大小之分。生命的基本元素包括()AC、H、O、N BK、Ca、Na、Mg CS、P、Cl DCu、Co、I、Mn 解析 C、H、O、N这四种化学元素在构成细胞的多种化合物中含量都很多，特别是蛋白质和核酸，故称之为生命的基本元素。答案 A 下列化学元素中属于组成生物体的微量元素的是()AMgBP CBDN 答案 C 解析 微量元素是B、Zn、Cu、Cl、Fe、Mo、Mn，故C正确。其他都是大量元素。细胞主要
10、由20种化学元素所组成，这些化学元素只有构成各种化合物时才具有真正的生物学意义。这些分子单独存在时并不能完成生命活动，只有组合成细胞后，由细胞完成各种生命活动。组成细胞的化合物1组成细胞的化合物如下：化合物 无机物水无机盐有机物蛋白质核酸糖类脂类2.元素和化合物的含量分析(1)若用右图表示人体中含量最多的四种元素的含量：在鲜重状态下a、b、c、d分别代表的是C、O、H、N。在干重状态下a、b、c、d分别代表的是O、C、N、H。通过上述元素在人体中的含量说明C、H、O、N四种元素为组成生物体的基本元素。(2)若用右图表示生物体中化合物的含量，则a、b、c、d分别表示：蛋白质、水、脂质、糖类。知识
11、贴士(1)几个“最多”占细胞鲜重最多占细胞干重最多元素OC化合物水一般认为是蛋白质(2)在组成细胞的各种化合物中，虽然水是含量最多的物质，是生命活动的最重要的介质，地球表面出现了液态水时，才具备了生命发生的条件。现代生物科学认为承担生命的“蛋白体”主要是核酸和蛋白质的整合体系，因此说细胞的主要成分是蛋白质和核酸。下图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法正确的是()A若图1表示细胞鲜重，则甲、乙化合物依次是蛋白质、H2O B若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是C、H、O C地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一
12、性 D若图1表示细胞完全脱水后化合物含量，则甲化合物是蛋白质。解析 结合图形确定元素和化合物的种类，细胞中元素的含量要结合C、H、O、N四种元素中，鲜重条件下：OCHN；干重条件下：CONH分析回答。答案 D 生物体生命活动的物质基础是指()A各种化学元素 B各种化合物 C大量元素和微量元素 D组成生物体的各种元素和化合物 答案 D 解析 在生物体内，元素化合物细胞组织器官系统生物体，所以生命活动的物质基础是组成生物体的各种元素和化合物。1鉴定有机物所选取的材料检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质鉴定物质相应材料还原糖还原糖含量高、白色或近于白色的植物组织，如苹果、梨的匀浆淀粉马铃薯的匀浆脂肪花
13、生种子蛋白质大豆组织研磨液或蛋清稀释液 2.实验流程(1)还原糖的检测和观察：(2)淀粉的检测和观察：(3)脂肪的检测和观察：方法一：花生种子匀浆3滴苏丹染液橘黄色 方法二：(4)蛋白质的检测和观察：3斐林试剂与双缩脲试剂的比较斐林试剂双缩脲试剂甲液乙液A液B液成分质量浓度为0.1 g/mLNaOH溶液质量浓度为0.05 g/mLCuSO4溶液质量浓度为0.1 g/mLNaOH溶液质量浓度为0.01 g/mLCuSO4溶液鉴定物质还原糖蛋白质添加顺序甲、乙两液等量混匀后立即使用先加入A液1 mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀反应条件5065温水浴加热不需加热，摇匀即可反应现象浅蓝色棕色砖红色沉淀
14、浅蓝色紫色 知识贴士 有机化合物鉴定中有关试剂的几个误区 易写错别字提示：“斐林试剂”中的“斐”不可错写为“翡”，双缩脲试剂中的“脲”不可错写为“尿”。斐林试剂只能检测具有还原性的糖类，而一些非还原性的糖类，如蔗糖、淀粉等，无法用斐林试剂进行检测。在检测有机物的实验中，唯一需使用显微镜的实验是脂肪的检测；唯一需水浴加热的实验是还原糖的检测。一切蛋白质或二肽以上的多肽都能与双缩脲试剂发生反应，但与双缩脲试剂发生反应的物质不一定都是蛋白质或多肽。用碘液、苏丹染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物颜色反应如下表，其中“”的数量代表颜色反应深浅程度，下列有关说法不正确的是()试剂
15、种类 碘液苏丹染液 双缩脲试剂甲乙丙 A.乙种子中主要含蛋白质 B碘液、苏丹染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色 C在观察颜色时有可能用到光学显微镜 D这三种试剂使用时均不需要水浴加热 解析 由表可知，甲中含淀粉较多，乙中含脂肪较多，丙中含蛋白质较多。答案 A 下表中有关人体细胞化合物的各项内容，正确的是()编号化合物实验检测组成单位主要功能检测试剂颜色反应脂肪苏丹染液橘黄色脂肪酸储存能量糖原斐林试剂砖红色葡萄糖提供能量蛋白质双缩脲试剂紫色氨基酸承担生命活动核酸甲基绿染液绿色核苷酸携带遗传信息 A.B C D 答案 C 解析 脂肪组成单位是脂肪酸和甘油，故A错误。
16、糖原是非还原糖不能用斐林试剂鉴定，故B错误。蛋白质基本单位是氨基酸，是生命活动的承担者，可以用双缩脲试剂鉴定呈紫色，故C正确。核酸分RNA和DNA，应用甲基绿和吡罗红染色，DNA被染成绿色，RNA被染色红色，故D错误。思维创新升华(1)组成细胞的各种化学元素在无机自然界中都能找到，没有细胞所特有的元素，其原因是：生物体时刻不断地、有选择地从外界环境吸收营养物质，同化为自身物质，即组成生命的元素来源于无机自然界。生命起源于非生物界。这一点主要从元素的种类上考查。(2)构成细胞的各种化学元素的含量与无机自然界中的元素含量是不同的，即具有差异性。这一点主要从元素的含量上考查。自然界与生物界的统一性和
17、差异性(1)熟记鉴定各种有机物所用的试剂，并注意试剂使用的特殊要求，如加热、煮沸等；熟知实验的目的要求、材料用具及方法。(2)要学会分析、解释实验现象和结果以及结合实验器材和实验要求进行实验方案的设计。(3)对于验证性实验，一要分清实验组和对照组，二要分析实验设计的单一变量，三要对实验结果作出科学的解释并能得出正确的结论。(4)对于探究性实验要全面分析可能出现的结果。解答鉴定类实验题的突破口方法技巧探究 案例 红薯和土豆都富含淀粉，但红薯吃起来比土豆甜。为探究其原因，某兴趣小组在温度不同、其他条件相同的情况下对处于休眠期的红薯块根与土豆块茎处理30 min后测定还原糖的含量。结果如图：探究点
18、实验材料的选择方法还原糖的鉴定方法(1)由图中曲线可知，60时红薯还原糖含量最高，与红薯相比土豆不含还原糖的原因可能是土豆不含淀粉酶。(2)为了确定土豆中不含还原糖的原因，请完成以下实验：实验原理 淀粉能被淀粉酶水解为还原糖；_。备用材料与用具 去掉淀粉与还原糖的红薯提取液，去掉淀粉的土豆提取液，双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，斐林试剂甲液，斐林试剂乙液，苏丹染液，质量分数为3%的淀粉溶液，质量分数为3%的蔗糖溶液等。实验步骤 第一步：取A、B两支试管，在A试管中加入去掉淀粉的土豆提取液2 mL，B试管中加入去掉淀粉和还原糖的红薯提取液2mL。5065水浴保温2 min。第二步：向A、B两支试
19、管中各加入等量的水浴保温在5065的_溶液。水浴保温2 min。第三步：将_，向A、B试管内各加入2mL。然后，_ _。实验结果 最可能的实验结果是_。标准答案(2)实验原理还原糖与斐林试剂反应生成砖红色沉淀 实验步骤第二步：质量分数为3%的淀粉 第三步：等量的斐林试剂甲液和斐林试剂乙液注入C试管混合均匀 5065水浴加热2 min，观察颜色变化 实验结果A试管内液体为浅蓝色，B试管内出现砖红色沉淀 方法警示 1.得分要点：(2)第二步：必须是“质量分数为3%的淀粉”。第三步：第一个空必须体现“斐林试剂甲液和乙液混合”。第三步：第二个空必须体现“5065水浴加热2 min。2错因案例：(2)第
20、二步：答为“斐林试剂”。(错因：由于受前面5065的干扰，这也是斐林试剂使用时的温度)第三步：第一个空答为“先加斐林试剂甲液后加斐林试剂乙液”。(错因：与双缩脲试剂的使用方法混淆)第三步：第二个空答为“观察颜色变化”。(错因：忘记了斐林试剂使用过程需要水浴加热)技法提炼(1)如何通过实验中的原理、材料确定实验目的：实验的原理之一是淀粉酶能将淀粉水解成还原糖，同时所给的材料中是去掉淀粉和还原糖的红薯提取液以及去掉淀粉的土豆提取液，所以此实验的目的是验证红薯的提取液中有淀粉酶，在淀粉酶的作用下产生具有还原性的糖。进而延伸到土豆中没有还原糖的原因是不含有淀粉酶。(2)实验中所给材料的选择：将所给的材料和用具进行分类，如本实验：a实验原料类：去掉淀粉和还原糖的红薯提取液，去掉淀粉的土豆提取液，质量分数为3%的淀粉溶液，质量分数为3%的蔗糖溶液。b显色反应的试剂：双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，斐林试剂甲液，斐林试剂乙液，苏丹染液。根据实验目的进行相应的选择：a实验目的是验证红薯中有淀粉酶，所以去掉淀粉和还原糖的红薯提取液，验证的就是此提取液中含有淀粉酶，而去掉淀粉的土豆提取液起对照作用，所以与之对应的反应物就是淀粉溶液。b验证试剂的选择：据验证的目的是还原糖的产生，所以应该用斐林试剂。课堂知识构建
