2.1 細胞中的元素和化合物導學案【學習目標】1．結(jié)合材料分析，列舉組成細胞的化學元素的種類并依據(jù)含量對元素進行分類。(重點)2．通過細胞鮮重中各類化合物含量的比較分析，了解細胞中主要化合物的種類及含量。3．通過實驗分析，嘗試設(shè)計檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的實驗。(難點)【自主預習】生物體總是有選擇地從無機自然界獲取各種物質(zhì)來組成自身，分析下面材料，探究相關(guān)知識。1．組成細胞的元素種類材料一　細胞中常見的化學元素有20多種，這些元素在無機自然界都能找到，下面表1為地殼和人體中含量較多的元素的比較表，表2為人體和玉米所含元素占細胞干重的質(zhì)量分數(shù)(%)。表1元素地殼細胞元素地殼細胞C0.08718.0H0.7610.0O48.6065.0Si26.3極少N0.0033.0   表2元素玉米人元素玉米人C43.5755.99S0.170.78H6.247.46K0.921.09O44.4314.62Ca0.234.67N1.469.33Mg0.180.16P0.203.11   (1)由表1可以看出：組成生物體內(nèi)的任何一種元素都可以在無機自然界找到，說明生物界和非生物界具有統(tǒng)一性。同一種元素在人體細胞中的含量和地殼中含量不同，這體現(xiàn)了生物界和非生物界的差異性。(2)由表2可得出結(jié)論：不同生物體內(nèi)所含元素種類基本相同；不同生物體內(nèi)每種化學元素的含量不同；同一生物體內(nèi)不同化學元素的含量不同，其中C、H、O、N四種元素所占比例較大。通常我們把含量占萬分之一以上的元素稱作大量元素，如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，含量在萬分之一以下的元素稱作微量元素，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。材料二　幾十年前，新西蘭有一個牧場的大片牧草長勢很弱，有的甚至發(fā)黃枯萎，即使使用了大量的N、P、K肥也無濟于事，后來，人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場內(nèi)的一小片牧草長得十分茂盛，原來，這一片“綠洲”的附近有一座鉬礦，礦工每天上下班總是抄近路走，他們的鞋子踩過的地方，牧草綠油油的，經(jīng)過科學家的化驗和分析，一公頃牧草只需150克鉬就足夠了。(3)由材料二分析，鉬等微量元素雖然含量少，但是對生物體具有重要的作用，不可缺少。2．如圖為組成人體細胞的主要元素占鮮重和干重的比例圖，據(jù)圖分析回答問題。組成人體細胞的主要元素(占細胞鮮重的百分比)組成人體細胞的主要元素(占細胞干重的百分比)(1)在鮮重條件下細胞中含量最多的元素是O，其次是C、H、N；在干重條件下，細胞中含量最多的元素是C，則說明C是構(gòu)成細胞的最基本元素。(2)無論在鮮重還是干重條件下，組成細胞的元素中都有并且含量最多的是C、H、O、N、P、S六種，因此把它們稱作組成細胞的主要元素。C、H、O、N四種元素是構(gòu)成化合物和細胞結(jié)構(gòu)的基本元素。(3)是不是生物體內(nèi)含有的元素不是大量元素就是微量元素？答案：無論是大量元素還是微量元素，都是生物體必需的元素，對于維持生物體的生命活動起著非常重要的作用。如果不是生物體必需的元素，不管含量高低，都不是大量元素或者微量元素。組成細胞的元素大多以化合物的形式存在，下圖表示細胞中主要化合物的含量，結(jié)合該圖分析：1．由上圖可知，鮮細胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有機化合物是蛋白質(zhì)，含量最多的無機化合物是水。水是生命之源，缺少了水生命活動就無法進行。2．如果是在干細胞中，含量最多的化合物是蛋白質(zhì)，含量最多的有機化合物是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是組成生物體的重要物質(zhì)，在生命活動中起重要作用。3．有機化合物和無機化合物有什么區(qū)別？答案：有機化合物和無機化合物的區(qū)別主要看它們的分子組成中是否有碳元素，如糖類是有機化合物，由碳、氫、氧三種元素組成；水是無機化合物，由氫、氧兩種元素組成。4．根據(jù)已經(jīng)掌握的知識分析，不同生物材料中富含有機物的成分不同，請把下面的生物材料進行分類：富含糖類______；富含脂肪______；富含蛋白質(zhì)______。①玉米種子?、谂Ｄ獭、鄹收岬那o?、茈u蛋?、莼ㄉN子　⑥甜菜的根?、弑吐榉N子?、啻蠖狗N子　⑨蘋果答案：①③⑥⑨?、茛摺、冖堍?/span>不同生物組織中化合物的種類和數(shù)量有一定的差別，我們可以利用某些特殊的顯色反應(yīng)進行檢測，請結(jié)合教材實驗進行分析：1．實驗原理(1)還原糖(葡萄糖、麥芽糖、果糖等)＋斐林試劑―→磚紅色沉淀(2)脂肪＋蘇丹Ⅲ(Ⅳ)染液―→橘黃(紅)色沉淀(3)蛋白質(zhì)＋雙縮脲試劑―→紫色沉淀2．實驗材料的選擇本實驗是顯色反應(yīng)，因此選擇實驗材料時有兩個要求：一是要富含待檢測的化合物；二是要顏色較淺(無色或白色最佳)。根據(jù)此要求，對提供的材料進行選擇和分類：①蘋果?、诨ㄉN子　③豆汁?、芾妗、蓦u蛋清?、薷收嶂、哂衩追N子?、嘀ヂ榉N子?、嵛鞴现?/span>(1)適合還原糖檢測的有①④；(2)適合脂肪檢測的有②；(3)適合蛋白質(zhì)檢測的有③⑤。3．完成下面的實驗步驟(1)還原糖的檢測和觀察(2)脂肪的檢測和觀察(以花生為例)方法一：花生種子勻漿＋3滴蘇丹Ⅲ染液―→橘黃色方法二：制作子葉臨時切片，用顯微鏡觀察子葉細胞的著色情況(以花生為例)。(3)蛋白質(zhì)的檢測和觀察4．實驗討論(1)比較斐林試劑和雙縮脲試劑。 斐林試劑雙縮脲試劑甲液乙液A液B液成分0.1 g/mLNaOH溶液0.05 g/mLCuSO4溶液0.1 g/mLNaOH溶液0.01 g/mLCuSO4溶液鑒定物質(zhì)可溶性還原糖蛋白質(zhì)添加順序甲乙兩液等量混勻后立即使用先加入A液1_mL，搖勻，再加入B液4滴，搖勻反應(yīng)條件水浴50～65℃加熱不需加熱，搖勻即可反應(yīng)現(xiàn)象組織樣液變磚紅色組織樣液變紫色(2)還原糖和蛋白質(zhì)鑒定中出現(xiàn)的顏色變化及原因。①用斐林試劑鑒定還原糖的實驗：因加入的斐林試劑中含Cu2＋，故溶液變成淺藍色，加熱后，部分Cu2＋被還原為磚紅色的Cu2O，因二者混合故呈現(xiàn)棕色，隨著反應(yīng)的繼續(xù)進行，Cu(OH)2被全部還原為Cu2O，故而出現(xiàn)磚紅色的沉淀。②用雙縮脲試劑鑒定蛋白質(zhì)的實驗：加入雙縮脲試劑A液，溶液為無色；加入雙縮脲試劑B液，因含有Cu(OH)2，故呈現(xiàn)淺藍色，振蕩均勻后，由于反應(yīng)的進行，出現(xiàn)紫色的絡(luò)合物。5．實踐應(yīng)用(1)糖尿病患者尿液中含有葡萄糖，腎炎患者尿液中一般含有蛋白質(zhì)，這兩種疾病可以分別用斐林試劑和雙縮脲試劑來檢測。(2)脫脂淡奶粉中不含糖類和脂肪，受到老年人的喜愛，要檢驗某種脫脂淡奶粉是否合格，可能用到哪些試劑？答案：符合要求的脫脂淡奶粉應(yīng)該無糖和脂肪，因此要用到斐林試劑和蘇丹Ⅲ(Ⅳ)染液；同時還應(yīng)該含有豐富的蛋白質(zhì)，要用雙縮脲試劑來檢測【互動探究】1．連一連            ①蘋果汁 a．蘇丹Ⅲ染液 Ⅰ.磚紅色沉淀②馬鈴薯汁 b．斐林試劑 Ⅱ.橘黃色③花生子葉 c．雙縮脲試劑 Ⅲ.藍色④雞蛋清　　　　　 d．碘液 Ⅳ.紫色答案：①—b—Ⅰ?、凇猟—Ⅲ?、邸猘—Ⅱ?、堋猚—Ⅳ 【課堂練習】1．中國第25次南極科考隊在南極進行了為期5個月的科學考察，科考隊在南極發(fā)現(xiàn)了大量奇異的新物種，那么在它們體內(nèi)最基本的化學元素和含量最多的化學元素是(　　)A．C和O B．O和CC．C和N D．O和H答案：A2．如圖，胡楊生活在西北干旱地區(qū)，水母生活在水中。這兩種生物的細胞中含量最多的化合物分別是(　　)A．蛋白質(zhì)　水 B．水　蛋白質(zhì)C．蛋白質(zhì)　蛋白質(zhì) D．水　水答案：D3．近幾年有關(guān)奶粉安全的事件頻發(fā)，奶粉的抽檢也越發(fā)的重要。如果要鑒定某品牌的脫脂淡奶粉是否為偽劣產(chǎn)品，不需要使用的化學試劑是(　　)A．雙縮脲試劑 B．斐林試劑C．蘇丹Ⅲ染液 D．紅墨水答案：D4．根據(jù)“檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實驗，回答下列問題：(1)鑒定成熟蘋果果肉中是否存在還原糖所用的試劑是________，該試劑與細胞內(nèi)還原糖發(fā)生作用，形成________沉淀。(2)鑒定花生子葉細胞中脂肪的實驗中，能將脂肪染成橘黃色的染液是________，用其染色時，要用酒精來沖洗浮色，這是因為_______________。 (3)本實驗注意事項：①斐林試劑極不穩(wěn)定，其甲液和乙液需________，使用時再臨時混合均勻用于實驗。②雙縮脲試劑的使用，應(yīng)先加________，造成堿性環(huán)境，再加________。③在還原糖的鑒定中，對試管中溶液加熱時，試管底部不要觸及________，試管口不要朝向________，以免溶液沸騰時沖出試管造成燙傷。 ④蛋白質(zhì)的鑒定樣品液濃度不能________，以免實驗后粘住試管壁，不易刷洗。答案：(1)斐林試劑　磚紅色　(2)蘇丹Ⅲ染液　蘇丹Ⅲ能溶解在酒精中　(3)①分別配制、儲存　②質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液　質(zhì)量濃度為0.01 g/mL的CuSO4溶液　③燒杯底部　實驗者或他人　④太大 

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第1節(jié) 細胞中的元素和化合物

版本： 人教版 (新課標)

年級： 必修1《分子與細胞》

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