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第二章 組成細(xì)胞的分子
第一節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.通過比較組成玉米和人體的元素及含量，掌握組成細(xì)胞的大量元素和微量元素。
2.通過檢測生物組織中的糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，認(rèn)識組成細(xì)胞的幾種化合物。
【基礎(chǔ)梳理】
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
生物界與非生物界的 ：組成細(xì)胞的化學(xué)元素，在無機自然界中都能夠找到，沒有一種化學(xué)元素為細(xì)胞所特有。
生物界與非生物界的 ：細(xì)胞中各種元素的相對含量與無機自然界的大不相同。
2.組成細(xì)胞的元素的含量
大量元素：細(xì)胞中常見的化學(xué)元素中，含量較多的有 等元素。
微量元素：有些元素含量很少，如 等。
組成細(xì)胞的元素中， 這四種元素的含量很高，
二、組成細(xì)胞的化合物
1.組成細(xì)胞的化合物的含量
組成細(xì)胞的各種元素大多以 的形式存在，如 等等。
細(xì)胞內(nèi)含量最多的化合物是 ，含量最多的有機化合物是 。
2.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)
（1）實驗原理
糖類中的還原糖，如葡萄糖，與 發(fā)生作用，生成 ；
脂肪可以被 染液染成 ；
蛋白質(zhì)與 發(fā)生作用，產(chǎn)生 反應(yīng)。
（2）實驗試劑
斐林試劑：甲液：質(zhì)量濃度為 的NaOH溶液，乙液：質(zhì)量濃度為 的CuSO4溶液
蘇丹Ⅲ染液：質(zhì)量濃度為
雙縮脲試劑：A液：質(zhì)量濃度為 的NaOH溶液，B液：質(zhì)量濃度為 的CuSO4溶液
體積分?jǐn)?shù)為 的酒精溶液，蒸餾水。
（3）實驗步驟
還原糖的檢測和觀察：注入組織樣液→注入 → ℃水浴加熱→觀察顏色變化。
脂肪的檢測和觀察：取材→切片→制片→觀察。
蛋白質(zhì)的檢測和觀察：注入組織樣液→注入 →注入 →觀察顏色變化。
【拓展延伸】
糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的檢測實驗的注意事項
1.需要加熱——還原糖的檢測，且必須水浴加熱，不能用酒精燈直接加熱。若不加熱，則無磚紅色沉淀出現(xiàn)。
2.需要顯微鏡——脂肪的檢測（切片法）。
3.需要使用酒精——脂肪的檢測（切片法），制片時需用體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精洗去浮色。
4.混合后加入——斐林試劑；分別加入——雙縮脲試劑（先加A液，后加B液，且B液不能過量）。
5.選材——三種成分的檢測都是通過觀察顏色進行判斷的，所以選擇的材料顏色要淺，白色或無色最好，否則會影響對實驗結(jié)果的觀察。
【例題】
下列有機物的檢測實驗中，導(dǎo)致實驗失敗的操作是（ ）
①脂肪檢測實驗中，花生子葉染色后，沒有用酒精洗去浮色
②蛋白質(zhì)檢測實驗中，把雙縮脲試劑A液和B液混合后再加到蛋白質(zhì)樣液中
③還原糖檢測實驗中，需要水浴加熱
④檢測還原糖可選用西紅柿作為實驗材料
A.①②④ B.②③④ C.①③④ D.①②③
答案：A
解析：脂肪檢測實驗中，花生子葉染色后，需要用體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液洗去浮色，否則會導(dǎo)致實驗失敗，①符合題意；蛋白質(zhì)檢測實驗中，應(yīng)先加入雙縮脲試劑A液，然后再加入雙縮脲試劑B液，②符合題意；還原糖檢測實驗中，加入斐林試劑后，在水浴加熱條件下可出現(xiàn)磚紅色沉淀，③不符合題意；西紅柿樣液呈紅色，用于檢測還原糖時會存在顏色干擾，應(yīng)選擇還原糖含量高且接近無色或白色的材料，④符合題意。故選A。
【課堂練習(xí)】
1.下列關(guān)于下圖的分析中，不正確的是（ ）
A.如果該圖表示的是組成活細(xì)胞的化合物，則A中含有的元素為H、O
B.如果該圖表示的是組成活細(xì)胞的化合物，則A是蛋白質(zhì)
C.如果該圖表示的是組成活細(xì)胞的元素，則A是氧元素
D.如果該圖表示的是活細(xì)胞中的元素，則其中Mo的含量很少
2.組成人體和玉米細(xì)胞的部分元素占細(xì)胞干重的百分比（%）如下表所示，下列有關(guān)說法錯誤的是（ ）
元素 C H O N K Ca P Mg S
人體 55.99 7.46 14.62 9.33 1.09 4.67 3.11 0.16 0.78
玉米 43.57 6.24 44.43 1.46 0.92 0.23 0.20 0.18 0.17
A.構(gòu)成人體和玉米的化學(xué)元素的種類基本相同
B.玉米和人體細(xì)胞中含量較多的四種元素是C、H、O、N
C.同種元素在人體和玉米的細(xì)胞中含量不同
D.組成玉米和人體的化合物在無機自然界中都能找到
3.下列關(guān)于元素和化合物的說法中，不合理的是（ ）
A.在組成細(xì)胞的元素中，占鮮重比最高的是C，占干重比最高的是O
B.不論是干重還是鮮重，C、H、O、N四種元素的含量都是最多的
C.大量元素和微量元素在細(xì)胞中的作用都是不可替代的
D.不同種類的生物，其細(xì)胞中的元素種類大致相同
4.下表中待測樣品、檢測試劑及相應(yīng)的實驗結(jié)果搭配有誤的一項是（ ）
組別 待測樣品 檢測試劑 實驗結(jié)果
① 豆?jié){ 雙縮脲試劑 紫色
② 馬鈴薯汁 碘液 藍(lán)色
③ 葡萄汁 斐林試劑 磚紅色沉淀
④ 花生子葉 蘇丹Ⅲ染液 紅色
A.① B.② C.③ D.④
5.下列關(guān)于斐林試劑與雙縮脲試劑的敘述錯誤的是（ ）
A.斐林試劑的實質(zhì)是新配制的Cu（OH）2
B.雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的實質(zhì)是堿性環(huán)境中的Cu2+與蛋白質(zhì)中的肽鍵發(fā)生反應(yīng)
C.往梨汁樣液中加入斐林試劑，會立即出現(xiàn)磚紅色沉淀
D.往豆?jié){中加入雙縮脲試劑，可出現(xiàn)紫色反應(yīng)
6.“檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗中，以下操作改進不可行的是（ ）
A.雞蛋蛋清液容易引起試管掛壁而難以清洗，可用熟蛋白搗碎制成懸液代替
B.在檢測還原糖時，可適當(dāng)提高水浴溫度縮短反應(yīng)時間
C.在檢測蛋白質(zhì)時，將B液換用0.05g/mL的CuSO4溶液增強實驗效果
D.在檢測脂肪時，可用刀片刮取花生種子后涂抹到裝片上以降低徒手切片難度
7.下面是一組探究生物體內(nèi)主要有機物存在與否的鑒別實驗，按表中①②③對應(yīng)下列各項中的內(nèi)容，正確的是（ ）
待測物 試劑 顏色 反應(yīng)條件
蛋白質(zhì) 雙縮脲試劑 ③ ∕
脂肪 ② 橘黃色 ∕
① 斐林試劑 磚紅色 水浴加熱
A.蔗糖、蘇丹Ⅲ染液、紫色
B.蔗糖、蘇丹Ⅲ染液、紅色
C.還原糖、蘇丹Ⅲ染液、紫色
D.果糖、蘇丹Ⅳ染液、紅色
8.現(xiàn)有無標(biāo)簽的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶（本質(zhì)為蛋白質(zhì)，可催化淀粉水解產(chǎn)生葡萄糖）溶液各一瓶，可用雙縮脲試劑、斐林試劑和淀粉溶液將它們鑒別出來。請回答問題。
（1）用一種試劑將上述4種溶液區(qū)分為兩組，這種試劑是________________，其中發(fā)生顯色反應(yīng)的一組是_________和__________溶液，不發(fā)生顯色反應(yīng)的一組是__________和_________溶液。
（2）用_____________試劑區(qū)分不發(fā)生顯色反應(yīng)的一組溶液。
（3）區(qū)分發(fā)生顯色反應(yīng)一組溶液的方法及鑒定結(jié)果是___________________。
【答案以及解析】
1.答案：B
解析：由圖可知，A含量最高。如果該圖表示的是組成活細(xì)胞的化合物，則A表示水，其組成元素是H、O，A正確，B錯誤。如果該圖表示的是組成活細(xì)胞的元素，則A是氧元素，C正確。Mo是微量元素，在細(xì)胞中含量很少，D正確。
2.答案：D
解析：本題主要考查組成生物體的化學(xué)元素。由表中數(shù)據(jù)可知，構(gòu)成人體和玉米的化學(xué)元素的種類基本相同，A正確；由表中數(shù)據(jù)可知，玉米和人體細(xì)胞中含量較多的四種元素都是C、H、O、N，B正確；同種元素在人體和玉米的細(xì)胞中含量不同，如C元素在人體細(xì)胞中所占的比重大于玉米，C正確；表中數(shù)據(jù)未涉及化合物，無法判斷組成玉米和人體的化合物在無機自然界中是否都能找到，D錯誤。
3.答案：A
解析：在組成細(xì)胞的元素中，占鮮重比最高的是O，占干重比最高的是C，A錯誤；不論干重還是鮮重，C、H、O、N四種元素的含量均最多，B正確；大量元素和微量元素均屬于必需元素，C正確；不同種類的生物細(xì)胞中含有的元素的種類大致相同，D正確。
4.答案：D
解析：豆?jié){中富含蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)；馬鈴薯汁中含有淀粉，淀粉與碘液發(fā)生藍(lán)色反應(yīng)；葡萄汁中含有還原性糖，與斐林試劑在水浴加熱的條件下產(chǎn)生磚紅色沉淀；花生子葉中含有脂肪，脂肪能被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色。
5.答案：C
解析：斐林試劑是將NaOH溶液和 CuSO4溶液混合后使用，且現(xiàn)用現(xiàn)配，其實質(zhì)是新配制的Cu（OH）2，A正確；雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的實質(zhì)是堿性環(huán)境中的Cu2+與蛋白質(zhì)中的肽鍵發(fā)生反應(yīng)，故檢測樣液中的蛋白質(zhì)時，先加NaOH溶液，形成堿性環(huán)境后再加CuSO4溶液，B正確；梨汁樣液中有還原糖，滴加斐林試劑，水浴加熱后，才會出現(xiàn)磚紅色沉淀，C錯誤；大豆種子富含蛋白質(zhì)，在豆?jié){中加入雙縮脲試劑會出現(xiàn)紫色反應(yīng)，D正確。
6.答案：C
解析：本題考查生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的鑒定。雞蛋蛋清液容易引起試管掛壁而難以清洗，可用熟蛋白搗碎制成懸液代替，可避免蛋清掛壁難以清洗，A不符合題意；適當(dāng)提高溫度可加速化學(xué)反應(yīng)速率，故在檢測還原糖時，可適當(dāng)提高水浴溫度縮短反應(yīng)時間，B不符合題意；在檢測蛋白質(zhì)時，B液應(yīng)為0.01g/mL的CuSO4溶液，若用0.05g/mL的CuSO4溶液，較多銅離子的藍(lán)色會遮掩實驗出現(xiàn)的紫色，使實驗效果不好，C符合題意；在檢測脂肪時，需要制成花生種子切片，可用刀片刮取花生種子后涂抹到裝片上以降低徒手切片難度，D不符合題意。
7.答案：C
解析：斐林試劑用于鑒定還原糖，在水浴加熱的條件下出現(xiàn)磚紅色沉淀，如葡萄糖、果糖，而蔗糖不具有還原性；脂肪能被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色；蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑發(fā)生紫色反應(yīng)。
8.答案：（1）雙縮脲試劑；稀蛋清；淀粉酶；葡萄糖；淀粉
（2）斐林
（3）將淀粉溶液分別與發(fā)生顯色反應(yīng)的兩種溶液混合，一段時間后，分別向上述兩種混合液加入斐林試劑，50~65 ℃ 溫水浴2 min，觀察到無顏色變化的溶液是稀蛋清溶液，出現(xiàn)磚紅色沉淀的溶液是淀粉酶溶液（思路合理即可）
解析：（1）首先將待檢測的物質(zhì)進行分類，稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶可以分為兩類，即蛋白質(zhì)（稀蛋清和淀粉酶）、糖類（葡萄糖、淀粉）?？赏ㄟ^雙縮脲試劑把它們初步區(qū)分開。
（2）對于葡萄糖（還原糖）和淀粉（非還原糖），可用斐林試劑來區(qū)分。
（3）發(fā)生顯色反應(yīng)的物質(zhì)包括：稀蛋清和淀粉酶，可通過能否將淀粉水解產(chǎn)生還原糖來區(qū)分，用斐林試劑檢測時，要進行水浴加熱。

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