2019高中生物第2章第1节细胞中的元素和化合物教案新人教版

2019高中生物第2章第1节细胞中的元素和化合物教案新人教版

细胞中的元素和化合物一、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：组成生物体的各种元素在无机自然界中都能找到。(2)差异性：细胞与非生物相比，各种元素的相对含量不同。2．元素的种类和含量(1)分类依据：根据各种元素的含量不同。(2)分类(3)人体细胞含量最多的元素二、组成细胞的化合物1．种类(1)无机化合物：有水和无机盐。(2)有机化合物：主要有糖类、蛋白质、脂质、核酸等。2．含量(1)占细胞鲜重最多的化合物是水。(2)占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质。(3)占细胞干重最多的化合物是蛋白质。三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(连线)一、组成细胞的元素1．教材问题分析　分析教材P16[问题探讨]中的组成地壳和组成细胞的部分元素含量表数据，思考并交流下列问题：(1)同种元素在生物细胞和地壳中含量是否相同？说明什么问题？提示：不同。说明生物界与非生物界具有差异性。(2)根据表中所列元素种类，确认细胞中有其特有的元素吗？这说明了什么问题？提示：没有。生物界和非生物界具有统一性。2．判断下列说法是否正确(1)组成生物体的各种物质都来自于生物有选择地从无机自然界的吸收。(√)(2)生物界和非生物界的统一性体现在所含化学元素的种类上。(√)(3)大量元素在细胞内作用重大，微量元素在细胞中的作用微小。(×)(4)占细胞干重含量最多的化学元素是C。(√)n二、组成细胞的化合物1．思考(1)有机化合物与无机化合物有什么区别？提示：有机化合物和无机化合物的区别主要在于分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由C、H、O三种元素组成；水是无机化合物，由H、O两种元素组成。但这并不是严格意义上的区别，严格来说，有机化合物是指除了CO2、碳酸及碳酸盐以外的含碳化合物。另外，有机化合物氧化分解可为生命活动提供能量，无机化合物一般不作为能源物质。(2)细胞处于鲜重和干重时化合物含量有什么变化？提示：(3)不同细胞中化合物的含量都一样吗？提示：不一样。如植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质；禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多；花生、芝麻种子中含脂质较多；大豆种子中含蛋白质较多等。2．判断正误(1)组成细胞的元素全部以化合物的形式存在。(×)(2)无机化合物有水和无机盐，糖类、脂质、蛋白质和核酸是组成细胞的有机化合物。(√)(3)占细胞鲜重最多的化合物是水。(√)(4)占细胞干重最多的化合物是脂质。(×)3．连线　将下列试剂与相应的待测样品及实验结果用线连起来一、组成生物体的化学元素1．种类2．作用3．特点二、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0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO4溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO4溶液鉴定物质还原糖蛋白质添加顺序甲、乙两液等量混合后立即使用先加入A液1mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀n反应条件50℃～65℃温水加热不需加热，摇匀即可反应现象浅蓝色→棕色→砖红色沉淀浅蓝色→紫色[特别提醒]正确使用斐林试剂和双缩脲试剂，关键是要明确鉴定的原理：(1)斐林试剂甲液(0.1g/mL的NaOH溶液)与乙液(0.05g/mL的CuSO4溶液)混合后生成Cu(OH)2，然后在水浴加热条件下，还原糖中的醛基(—CHO)将Cu(OH)2中的Cu2＋还原成Cu＋，从而生成砖红色的Cu2O沉淀。(2)只有在双缩脲试剂A液(0.1g/mLNaOH溶液)的强碱环境下，肽键才能与双缩脲试剂B液(0.01g/mL的CuSO4溶液)中的Cu2＋结合成紫色络合物。由此可见，斐林试剂的实质是现配制的Cu(OH)2，而双缩脲试剂的实质是碱性环境下的CuSO4。检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1．实验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颜色反应。(1)糖类(2)脂肪＋(3)蛋白质＋双缩脲试剂―→紫色2．实验流程(1)还原糖的检测：(2)淀粉的检测：马铃薯匀浆马铃薯匀浆样液中含有淀粉(3)脂肪的检测：n(4)蛋白质的检测：3．注意事项(1)材料选择、处理的科学性①应根据需要，选择待测物质含量高的器官或组织，如还原糖的检测用苹果或梨，脂肪的检测用花生种子，蛋白质的检测用蛋清液。②采用恰当的方法处理材料：还原糖、蛋白质存在于细胞内，要采用破碎细胞的方法将这些物质提取出来用于检测；脂肪的鉴定则要采用切片染色的方法。不同的材料用于不同的实验，应采用不同的方法对材料进行处理。(2)实验条件控制的适宜性还原糖的检测需要在盛有50℃～65℃温水的大烧杯中加热约2min，而蛋白质的鉴定不需要加热。(3)试剂加入的精确性斐林试剂宜现配现用。双缩脲试剂应先加入A液，造成碱性环境，只有在碱性环境中，蛋白质才容易与Cu2＋发生颜色反应；后加入B液，只能加入3～4滴，因为若加入过量的B液，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2沉淀，会遮蔽实验中蛋白质反应所产生的紫色，影响观察结果。(4)显色反应的对照性检测还原糖、蛋白质、脂肪是利用其与特殊试剂的显色反应来进行鉴定的。做鉴定实验时，在鉴定之前要留取一些组织样液，与显色反应后的颜色作对比，增强说服力。选材时选择颜色较浅的材料，就是为了避免原色对显色反应的遮盖作用。[例1]　表1是组成地壳和组成细胞的部分元素含量(%)。请据图回答下列问题：表1OSiCNH地壳48.6026.300.0870.030.76细胞65.0极少18.03.010.0(1)组成细胞的化学元素在地壳中都普遍存在，没有一种化学元素是细胞所特有的，这一事实说明____________________________________________________________________。(2)由表中数据可知，同一元素在地壳和细胞中含量相差甚远，这一事实说明________________________________________________________________________。(3)由表1数据可知，组成细胞的元素中C、H、O含量最多，请据表2分析原因：表2细胞中的化合物水无机盐蛋白质脂质糖类和核酸n质量分数(%)85～901～1.57～101～21～1.5①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。[研析]　本题依托表格信息，考查组成生物体的化学元素种类及特点，具体分析如下：[审]——提取信息信息a：由表1信息可以看出，组成细胞的C、H、O、N、Si等化学元素与组成地壳的化学元素的种类完全相同，含量上存在明显差异。信息b：表2数据显示，在组成细胞的无机物中，水的含量最高，占85%～90%。有机物蛋白质、脂质、糖类等含量占到10%左右。[联]——联系基础设问(1)可联系：无机自然界和生物界的化学元素种类相同，说明生物界和非生物界具有统一性。设问(2)可联系：同一种元素在地壳和细胞中含量不同，说明生物界和非生物界具有差异性。设问(3)可联系：水在细胞中含量最高，由H、O两种元素组成，而组成细胞的蛋白质、脂质、糖类等都含有C、H、O三种元素，故C、H、O三种元素含量最多。[答]——解题规范设问(1)(2)：答题时应总结出生物界与非生物界的统一性和差异性，答“地壳和细胞具有统一性和差异性”不给分。设问(3)：答题时应明确说明细胞中H2O的含量最多，细胞中有机物的元素组成都含有C、H、O三种元素。[答案]　(1)生物界和非生物界具有统一性　(2)生物界和非生物界具有差异性　(3)①构成细胞的化合物中含量最多的是水，占85%～90%　②构成细胞的有机物都含有C、H、O三种元素细胞中元素的记忆方法(1)大量元素：谐音记忆“他请杨丹留人盖美家”(C、H、O、N、S、P、Ca、Mg、K)。(2)微量元素：谐音记忆“铁猛碰新木桶”(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。[例2]　某同学对一待测物质进行如下实验，假设实验步骤均正确，其进行的实验及观察到的现象如表所示。那么他鉴定的物质及试剂A分别是(　　)实验1234检测试剂双缩脲试剂试剂A苏丹Ⅲ染液试剂B检测结果淡紫色无砖红色沉淀未观察到橘黄色蓝色A．鸡蛋清　斐林试剂　　　B．鸡蛋清　碘液C．劣质奶粉　碘液D．劣质奶粉　斐林试剂[解析]　生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测实验原理是：蛋白质＋双缩脲试剂→紫色；还原糖＋斐林试剂n砖红色沉淀；淀粉＋碘液→蓝色；脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。由检测结果推知，鉴定的物质中含有蛋白质和淀粉，因此不可能是鸡蛋清，试剂A是斐林试剂，试剂B是碘液。[答案]　D[网络构建]填充：①统一　②差异　③C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等④Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等　⑤水　⑥无机盐[关键语句]1．组成细胞的大量元素有C、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Ⅲ染液染成橘黄色(或被苏丹Ⅳ染液染成红色)。6．蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。1．人体内的微量元素的含量甚微，但是对人体的健康却起着重要作用。下列各组元素全部是微量元素的是(　　)A．I、K、O、S　　　　　　　B．B、Mo、Fe、Zn、CuC．N、H、O、P、CD．Fe、Ca、Cu、Mg、C解析：选B　观察比较可知，选项A中有O、S、K三种大量元素，选项B中全部都是微量元素，选项C中全部为大量元素，选项D中有C、Mg、Ca三种大量元素。2.如图是由4个椭圆所构成的元素概念的关系图，其中④为最大椭圆，③②①依次减小。试判断符合这种关系的是(　　)A．①大量元素、②主要元素、③基本元素、④最基本元素B．①基本元素、②最基本元素、③大量元素、④主要元素C．①最基本元素、②基本元素、③主要元素、④大量元素D．①主要元素、②大量元素、③最基本元素、④基本元素解析：选C　大量元素通常有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，其中C、H、O、N、P、S为主要元素，而C、H、O、N为基本元素，C为最基本元素。3．下列物质的溶液能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀的是(　　)n①葡萄糖　　　　　②淀粉　　　　　③蔗糖④麦芽糖　　　　　⑤果糖　　　　　⑥纤维素A．①④⑤B．②③④C．①⑤⑥D．①②④解析：选A　葡萄糖、麦芽糖、果糖是还原糖，能与斐林试剂在加热(50℃～65℃)条件下发生反应生成砖红色Cu2O沉淀；淀粉、纤维素和蔗糖属于非还原糖，不能与斐林试剂反应。4．用斐林试剂检测还原糖时，其溶液的颜色变化过程为(　　)A．浅蓝色→无色→棕色B．浅蓝色→棕色→砖红色C．棕色→浅蓝色→砖红色D．棕色→砖红色→绿色解析：选B　实验中，刚加入的斐林试剂中CuSO4和NaOH反应生成Cu(OH)2，呈浅蓝色，随后，还原糖与Cu(OH)2反应生成Cu2O沉淀，随着Cu2O的逐渐积累，颜色就由棕色(蓝色和砖红色的混合色)变成砖红色。5．根据“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，回答下列问题。(1)鉴定成熟苹果果肉中存在还原糖所用的试剂是________，该试剂与细胞内还原糖发生作用，形成__________沉淀，因此，可用该试剂检验糖尿病病人尿液中是否存在____________。(2)在鉴定花生子叶细胞中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是______________，用其染色时，要用酒精来冲洗浮色，这是因为__________________________。(3)鉴定黄豆组织中是否存在蛋白质时，向组织液中加入双缩脲试剂A液摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B液摇匀。其中双缩脲试剂B液的量只有4滴，而不能过量，为什么？________________________________________________________________________。(4)本实验注意事项：①斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需____________________________________，使用时再临时混合均匀后用于实验。②双缩脲试剂的使用，应先加_______________，造成碱性环境，再加_________________。③在还原糖的鉴定中，对试管中溶液加热时，试管底部不要触及________，试管口不要朝向____________________________，以免溶液沸腾时冲出试管造成烫伤。④蛋白质的鉴定样品液浓度不能_________________，以免实验后粘住试管壁，洗不干净。解析：本题是对糖类、脂肪、蛋白质的鉴定原理与操作的考查。其中一些细节需要注意，如鉴定蛋白质实验，向组织液中加入双缩脲试剂A液摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B液时，要少量，否则双缩脲试剂B液会与A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。答案：(1)斐林试剂　砖红色　葡萄糖　(2)苏丹Ⅲ染液　苏丹Ⅲ能溶解在酒精中　(3)过量的双缩脲试剂B液会与A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色　(4)①分别配制、储存　②0.1g/mLNaOH溶液　0.01g/mLCuSO4溶液　③烧杯底部　实验者或其他人　④太大(时间：25分钟；满分：50分)一、选择题(每小题3分，共24分)1．以下对组成细胞的化学元素的叙述，错误的是(　　)A．组成细胞的化学元素常见的有20多种B．组成不同生物体细胞的化学元素种类是大体相同的nC．在同种生物体细胞中，不同化学元素的含量相差很大D．组成不同生物体细胞的化学元素是完全一样的解析：选D　组成细胞的化学元素常见的有20多种，各种化学元素都是生物体从外界环境中同化而来的，因此各种生物体细胞中的化学元素种类是大体相同的，但含量是不同的。由于不同生物体生活的具体无机环境有差异，其生命活动方式也不尽相同，所以不同生物细胞中的化学元素是不完全一样的。2．科学家在利用无土栽培法培养一些名贵的花卉时，培养液中添加了多种必需化学元素，其配方如表所示：离子K＋Na＋Mg2＋Ca2＋NOH2POSOZn2＋培养液浓度mmol/L110.251210.251其中植物根细胞吸收量最少的离子是(　　)A．Ca2＋　　　　　　　　　B．SOC．Zn2＋D．H2PO解析：选C　因Zn属于微量元素，因此花卉对它的吸收量最少。3．大海中的水母、海带，沙漠中的仙人掌，陆地上的蜥蜴、小草等生物，都是由细胞组成的。这些生物的细胞中含量最多的化合物、含量最多的有机物分别是(　　)A．水　蛋白质B．糖类　水C．糖类　蛋白质D．水　脂质解析：选A　不论生物生活在什么样的环境中，一般来说，其细胞中鲜重含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。4．现提供新配制的斐林试剂甲液(0.1g/mLNaOH溶液)、乙液(0.05g/mLCuSO4溶液)、蒸馏水，若充分利用这些试剂及必需的实验用具，能鉴别出下列哪些物质(　　)①葡萄糖　②蔗糖　③胰蛋白酶　④DNAA．①和③B．①和②C．只有①D．②、③和④解析：选A　斐林试剂和双缩脲试剂的成分中，都是NaOH溶液和CuSO4溶液，但是两种成分的浓度是不同的，由于题干中提供了蒸馏水，就可以配制不同浓度的溶液，提供了必要的器材，就可以鉴定出葡萄糖和胰蛋白酶两种物质，蔗糖是非还原糖，不能用斐林试剂鉴定，DNA的鉴定需要甲基绿或二苯胺。5．某些单子叶植物，如菠菜、鸢尾等的叶子内含有大量的还原糖，但这些植物的叶子不宜作鉴定还原糖的实验材料，原因是(　　)A．这些植物的叶片不易磨碎B．在研磨时糖类易被破坏C．叶片中的叶绿素颜色较深，会掩盖所发生的颜色反应D．叶片中光合作用的产物以淀粉的形式存在解析：选C　鉴定还原糖实验材料的颜色应是白色或无色，而题干中的材料因含有叶绿素，颜色较深，易遮盖所发生的颜色反应。6．将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉液，然后按图所示加入等量的提取液和蒸馏水，55℃水浴保温5分钟，立即在3支试管中加入等量的斐林试剂并加热2分钟，摇匀，观察试管中的颜色。结果是(　　)nA．甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色B．甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色C．甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色D．甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色解析：选D　20℃和30℃培养条件下相比较，30℃时产生淀粉酶量较多，相同条件下淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖的速率更快，产生的麦芽糖更多。麦芽糖属于还原糖，与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，麦芽糖越多显色越明显。斐林试剂本身为蓝色。7．下列有关图示的分析中，不正确的是(　　)A．如果该图为组成细胞的化合物，则A中含有的元素为H、OB．如果该图表示的是组成细胞的化合物，则A是蛋白质C．如课该图表示的是组成活细胞的元素，则A是氧元素D．如果该图表示的是活细胞中的元素，则其中Mo的含量很少解析：选B　由图可知，A含量最高。如果该图表示的是组成细胞的化合物，则A表示水，其组成元素是H、O，A项正确，B项错误。如果该图表示的是活细胞中的元素，则A是氧元素，C项正确。因为Mo是微量元素，所以在细胞中含量很少，D项正确。8．人们经常食用的牛、羊、猪等肉类和白菜、土豆等蔬菜，消化吸收后，其中的成分大多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是(　　)A．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到B．在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物的种类大体相同C．组成生物体细胞的基本元素是碳D．不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量有差异解析：选B　生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换，有选择地从自然界获取各种物质来满足自身的需要，不管相同生物还是不同生物，组成它们的细胞的化学元素和化合物种类大体是相同的，因此不同生物间可进行物质转换。A、C、D项本身正确，但不符合题干要求。二、非选择题(共26分)9．(10分)地球上非生命物质是由百余种元素构成的，生物体内常见的元素约有20多种，试问：(1)构成生物体的主要元素有___________________________________________。(2)构成生物体的元素与天然元素的关系是___________________________________。(3)生物体内的元素和天然元素的关系说明了_________________________________。(4)细胞内的各种化学元素主要以________形式构成细胞，它们相互结合，以________、________、________等具体结构形式共同构建细胞。n解析：(1)C、H、O、N、P、S是构成生物体的主要元素。(2)、(3)是生物界与非生物界的关系：组成生物体的化学元素在自然界中都可以找到，这个事实说明生物界与非生物界具有统一性；生物界和非生物界又存在着本质的区别，组成生物体的化学元素，在生物体内和自然界中含量相差很大，即又有差异性。(4)细胞内的各种化学元素主要以化合物的形式存在，各种化合物再构建成细胞膜、细胞质、细胞核等具体结构，最后构建成细胞。答案：(1)C、H、O、N、P、S等　(2)生物体内的元素没有一种是生物体特有的，都能在无机环境中找到，但各元素在生物体和无机环境中的含量差异很大　(3)生物界与非生物界具有统一性和差异性　(4)化合物　细胞膜　细胞质　细胞核10．(16分)某校生物兴趣小组设计两个实验：实验1：检测尿液中是否含有葡萄糖。实验2：证明血液中存在葡萄糖。实验用品：新取尿液样品、加有柠檬酸钠的鸡血、清水、试管、离心机、三脚架、大烧杯、火柴、酒精灯、石棉网等。回答下列问题：(1)在实验1过程中还需要一种试剂是，所依据的实验原理是________________________________________________________________________。(2)写出实验1可能的现象和结论。①现象________________，结论________________。②现象________________，结论________________。(3)实验2比实验1复杂，结果不容易判断，其原因是________________________________________________________________________。(4)写出实验2的实验步骤及观察到的现象。步骤：①取加有柠檬酸钠的鸡血5mL，用离心机离心，获得上清液。②取2mL上清液，加入____________，并温水浴加热。现象：_____________________________________________________。解析：(1)检验葡萄糖的存在，可将待测液与斐林试剂温水浴加热，观察是否出现砖红色沉淀。(2)尿液中可能含有葡萄糖，也可能没有，则对应的实验现象为出现砖红色沉淀或不出现砖红色沉淀。(3)证明血液中存在葡萄糖，不能直接把血液与斐林试剂温水浴加热，因为血液为红色，即使出现砖红色沉淀，也不容易观察。(4)血液离心后的上清液加入斐林试剂后，需水浴加热，才会出现砖红色沉淀。答案：(1)斐林试剂　葡萄糖是还原糖，与斐林试剂在温水浴加热条件下生成砖红色沉淀　(2)①出现砖红色沉淀　说明尿液中含葡萄糖　②不出现砖红色沉淀　说明尿液中无葡萄糖　(3)血液呈红色，若直接用斐林试剂检验还原糖，则产生的颜色反应与血液颜色相近，而尿液的颜色不会干扰显色反应　(4)②斐林试剂1mL　有砖红色沉淀出现