第2课时　组成细胞的元素及化合物
一、组成细胞的元素
1．常见种类：主要有① 种。

3．存在形式：大多数以⑦ 的形式存在。
4．生物界和非生物界的⑧ 是指组成细胞的元素没有一种是生命特有的，无机环境中都能找到，而⑨ 是指两者间含量差别较大。
20
化合物
统一性
差异性
二、组成细胞的化合物
(2010·南通质检)下图表示人体细胞中四种主要元素占细胞鲜重的百分比，其中表示碳元素的是(　　)
A．甲　　　　　　　 B．乙
C．丙 D．丁
【解析】 细胞鲜重水含量最多，氧元素最多，其次是C、H、N、P、S元素。
【答案】 B
三、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测的原理
斐林试剂
水浴
蓝色
酒精
橘黄色
红色
显微镜
双缩脲试剂
留作对照
分别加入
后加CuSO4
还原糖
水浴加热
先加NaOH ，
四、细胞中的无机物
1．细胞中的水
自由水和结合水
离子
复杂化合物
生命活动
酸碱平衡
自由水和结合水的存在及其功能的验证
(1)鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻⇒自由水散失，代谢减弱。
(2)干种子用水浸泡后仍能萌发⇒失去自由水的种子仍保持其生理活性。
(3)干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠⇒失去结合水。种子浸泡后不萌发⇒失去结合水的细胞失去生理活性。
1．大量元素、微量元素、主要元素、基本元素
构成细胞的大量元素和微量元素都是细胞所必需的，但环境中的非必需元素如镉、铅等也可进入人体并造成危害。
2．细胞中元素的存在方式
(2011·江苏月考)糖类不含有，脂质不一定有，蛋白质也不一定有，而核酸一定有的元素是(　　)
A．N　　　　　　 B．S
C．P D．Fe
【解题切点】 细胞内有机分子的元素组成、单体构成与合成场所
【解析】 糖类的组成元素是C、H、O；脂质的组成元素是C、H、O，有的含有N、P；蛋白质的组成元素是C、H、O、N，有的含有S、P等；核酸的组成元素是C、H、O、N、P。
【答案】 C
1．下列有关细胞中元素和化合物的叙述，正确的是(　　)
A．C是构成细胞的基本元素，在人体活细胞中含量最多
B．脂肪分子中含H比糖类多，是主要的能源物质
C．氨基酸脱水缩合产生水，水中的氧来自氨基酸的羧基
D．RNA和DNA主要组成元素的种类不同，碱基种类不完全相同
【解析】 占细胞鲜重量多的元素是O，糖类是主要的能源物质，RNA和DNA主要组成元素的种类相同，即C、H、O、N、P。
【答案】 C
1．自由水与结合水的区别和联系
2.自由水、结合水与代谢、抗逆性的关系
2010年春的持续高温少雨天气，使云南、广西、贵州、四川、重庆五个省区市出现特大旱灾，贵州省秋冬连旱，出现百年一遇的旱情。不仅中国大旱，东南亚国家也陷入严重干旱。生物体的生命活动离不开水，下列叙述不正确的是(　　)
A．水是农作物光合作用所必需的原料
B．动物有氧呼吸时既需要水参与又有水生成
C．休眠或越冬的植物体内自由水与结合水比值下降
D．人体缺水时，血浆渗透压下降，从而产生渴觉
【解题切点】

【解析】 人体缺水时，血浆渗透压升高。
【答案】 D
3．水与其它生理活动的联系
2．2009年3月22日是第十七个“世界水日”，宣传的主题是“跨界水——共享的水，共享的机遇”。水污染、水资源短缺导致的水危机日趋严重，研究表明，80%的疾病是由水污染引起的。下列有关人体内水的叙述，错误的是(　　)
A．水在病变细胞中以结合水和自由水形式存在
B．在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生
C．人体衰老细胞中自由水含量减少，代谢缓慢
D．冬季，植物体内自由水含量相对增高，以增强植物的抗寒能力
【解析】 水在各种细胞中都以结合水和自由水两种形式存在。胰岛素的合成是氨基酸脱水缩合过程，此过程中有H2O生成。衰老细胞中自由水含量少，代谢缓慢。冬季，植物体内自由水含量相对降低，以增强植物的抗逆性，故D错误。
【答案】 D
1．主要功能
(1)是复杂化合物的组成成分。如Fe2＋是血红蛋白的组成成分，Mg2＋是叶绿素的组成成分。
(2)维持正常的生命活动。如Ca2＋能降低神经系统的兴奋性，血浆中Ca2＋过低，会出现抽搐现象，血浆中Ca2＋ 过高，则会导致肌无力。
(3)维持酸碱平衡和渗透压平衡。如血浆中H2CO3/NaHCO3缓冲物质维持酸碱平衡；Na＋主要维持细胞外液的渗透压，K＋主要维持细胞内液的渗透压。
2．植物必需无机盐(元素)的实验探究
(1)对照组
植物＋完全培养液―→正常生长
(2)实验组
(1)实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等。
(2)实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组再前后对照，以增强说服力。
临床上抢救危重病人时，常常要给病人输生理盐水。下列有关输生理盐水的理由正确的是(　　)
A．无机盐离子能够调节人体的生命活动
B．无机盐能够补充水分，维持体液平衡
C．无机盐离子对维持细胞形态和功能有重要作用
D．无机盐能为细胞提供能量
【解题切点】

【解析】 不要混淆无机盐与其他物质的功能。
【答案】 C
3．“黄金搭档”含多种维生素及钙、铁、锌、硒等矿物质，因具有能改善人体代谢和免疫功能、保障青少年体格和智力正常发育等保健功能而受到广大消费者的青睐。下面能正确体现其保健作用的叙述是(　　)
A．人体对钙、铁、锌、硒等无机盐的吸收与水关系不大
B．补铁将有助于对缺铁性贫血及镰刀型细胞贫血症的治疗
C．血钙过低的成年人会患骨质疏松症、肌无力等疾病
D．维生素不是能源物质，但对生物体的新陈代谢起调节作用
【解析】 A考查的是水分的吸收和无机盐的吸收的关系，无机盐离子大多溶解在水里，而且部分离子的浓度也会影响吸收，机体细胞的渗透压也会有影响。血钙的含量过高就会出现肌无力，血液中钙含量低就会出现抽搐。维生素是维持人体正常功能不可缺少的营养素，是一类与机体代谢有密切关系的低分子有机化合物，是物质代谢中起重要调节作用的许多酶的组成成分。人体对维生素的需要量虽然微乎其微，但作用却很大。当体内维生素供给不足时，能引起身体新陈代谢的障碍，从而造成皮肤功能的障碍。
【答案】 D
1．实验注意问题
(1)实验材料的选择
①还原糖的鉴定实验中，最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅，易于观察。可选用苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜等，但不能选用甜菜、甘蔗，因为它们所含的蔗糖是一种非还原糖；马铃薯因含淀粉较多也不能做实验材料；不能选西瓜、血液(含葡萄糖)、含还原糖的绿色叶片等做实验材料，以避免颜色的干扰。
②脂肪的鉴定实验中，实验材料最好选富含脂肪的种子。
③蛋白质的鉴定实验中，最好选用富含蛋白质的生物组织，植物材料常用的是大豆，动物材料常用的是鸡蛋的蛋清。
(2)做鉴定蛋白质的实验时，在鉴定之前，可以留出一部分样液，以便与鉴定时样液的颜色变化作对比，这样可以增强说服力。
(3)蛋白质要稀释主要是防止蛋白质与双缩脲反应后粘固在试管壁上，使反应不彻底，也不易洗刷试管。
2．斐林试剂与双缩脲试剂的比较分析
现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答：
(1)用一种试剂将上述4种溶液区分为两组，这种试剂是________，其中发生显色反应的一组是________和________溶液，不发生显色反应的一组是________和________溶液。
(2)用________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是
__________________________。
【解析】 (1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本质是蛋白质，蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，而葡萄糖和淀粉不与双缩脲试剂反应，所以可以用双缩脲试剂将4种溶液分为两组。
(2)葡萄糖属于还原糖，可与斐林试剂作用产生砖红色沉淀，而淀粉不能，所以可用斐林试剂将淀粉与葡萄糖分开。
(3)淀粉可被淀粉酶分解形成还原糖，还原糖可与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，而稀蛋清无这一特性，所以可以用淀粉将稀蛋清和淀粉酶区分开。
【答案】 (1)双缩脲试剂　稀蛋清　淀粉酶　葡萄糖　淀粉　
(2)斐林试剂　
(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色的溶液是淀粉酶溶液
4．(2011·茂名质检)根据相关实验，回答下列问题：
(1)鉴定成熟苹果果肉中存在还原性糖，所用的试剂是________，该试剂与细胞内还原性糖发生作用，形成________沉淀，因此，可用该试剂检验糖尿病人尿液中________的含量。
(2)鉴定黄豆组织中存在蛋白质时，向组织液中加入双缩脲试剂A摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B摇匀。其中双缩脲试剂B的量只有3～4滴，而不能过量，为什么？
______________________________________________________。
【解析】 还原糖的鉴定试剂常用斐林试剂，也可用班氏试剂，原理是相同的：还原糖的－CHO将Cu(OH)2的Cu2＋ 还原为Cu＋。在蛋白质鉴定中，NaOH的作用是制造蛋白质与Cu2＋形成络合物的碱性条件，若Cu2＋过量，会与NaOH反应，生成蓝色的Cu(OH)2，干扰现象的观察。
【答案】 (1)斐林试剂　砖红色　葡萄糖　(2)过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色
利用某些化学试剂能够使生物组织中有关有机化合物产生特定颜色反应的原理和方法，还可以解决以下问题：
①对生物组织进行某种成分的检测。
②在医学上进行疾病的诊断，如糖尿病、肾炎。
③可以鉴定某些消化液中含有蛋白质。
④用于劣质奶粉的鉴定。
⑤不同生物组织中含糖量高低的测定。
1．下列有关组成生物体细胞的化学元素的叙述中，错误的是
(　　)
A．组成生物体的最基本元素是碳
B．SARS病毒和桃树共有的元素是C、H、O、N、P等
C．生物体内含有的元素都是生物体所必需的
D．Cu、Mn、Mo、B都是组成生物体的微量元素
【解析】 生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的，随着环境污染的加剧，生物体不需要的元素也可能会进入生物体内。
【答案】 C
2．(2011·泰安月考)下列关于无机盐的叙述，错误的是(　　)
A．铁是合成血红蛋白不可缺少的成分
B．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在
C．植物缺Mg2＋会影响光合作用
D．食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿
【解析】 血红蛋白中含铁。叶绿素中含Mg2＋。碘是合成甲状腺激素的原料。细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在。
【答案】 B
3．(2011·福州模拟)法国科学家发现，玉米、烟草等植物含有类似人体血红蛋白的基因，加入铁原子，就可以制造出人的血红蛋白，从而可由植物提供医疗上所需要的人体血液。下列有关说法正确的是
(　　)
A．血红蛋白属于人体内环境成分
B．Fe是构成血红蛋白的必需元素
C．Fe2＋能调节红细胞内的渗透压
D．Fe2＋是细胞外液的主要阳离子
【解析】 血红蛋白存在于红细胞内，不属于内环境成分；Fe2＋是血红蛋白的组成成分，不能调节细胞内的渗透压；细胞外液的主要阳离子是Na＋。
【答案】 B
4．美国宇航局2008年6月20日宣布火星探测器“凤凰”号已经找到火星表面存在水冰的证据，美国宇航局希望借助这一发现，继续探索火星上是否存在过生命。下面与水相关的叙述正确的是 (　　)
A．火星表面存在水冰也就有可能存在过生命，因为生化反应必须在水溶液中进行
B．核糖体中进行的化学反应要消耗水
C．线粒体中没有水的分解，但有水的生成
D．越冬或休眠的植物体内自由水与结合水的比值上升
【解析】 B错误，核糖体中进行的化学反应是氨基酸脱水缩合，故不消耗水，而是产生水；C错误，线粒体中有水的分解(有氧呼吸第二阶段)，也有水的生成(有氧呼吸第三阶段)；D错误，越冬或休眠的植物体内结合水的相对含量增加，因此自由水与结合水的比值下降。
【答案】 A
5．下列关于鉴定还原糖、脂肪和蛋白质实验操作的叙述中，正确的是(　　)
A．鉴定还原糖的斐林试剂甲液与乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．鉴定脂肪的存在，可用显微镜观察是否有被染成橘黄色或红色的颗粒
C．鉴定可溶性还原糖时，先加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
D．鉴定蛋白质时，双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后再加入含样液的试管中
【解析】 斐林试剂的甲液、乙液要混合均匀后使用，而双缩脲试剂则先用A液，摇匀后再加B液，不能混合，而且两种试剂所用CuSO4溶液的浓度不同；脂肪的鉴定用苏丹Ⅲ染液(染成橘黄色)或苏丹Ⅳ染液(染成红色)，需要用显微镜观察组织细胞内是否有显色颗粒。
【答案】 B
6．为了研究在大豆种子萌发和生长过程中糖类和蛋白质的相互关系，某研究小组在25℃、黑暗、无菌、湿润的条件下萌发种子，然后测定在不同时间种子和幼苗中相关物质的含量，结果如图所示：
(1)在观察时间内，图中可溶性糖含量的变化是________。总糖含量变化是________，蛋白质含量的变化是________，由此可推测糖类和蛋白质的关系是
______________________________________________________。
(2)如果在同样条件下继续培养，预测图中曲线的最终变化趋势是________，其原因是
______________________________________________________。
(3)在上述定量测定之前，进行了蛋白质含量变化的预测实验，请填充实验原理；判断实验步骤中画线部分是否正确，并更正错误之处；写出实验结果。
①实验原理：蛋白质________________，其颜色深浅与蛋白质含量成正比。
②实验步骤：
Ⅰ：将三份等量大豆种子分别萌发1、5、9天后取出，各加入适量蒸馏水，研碎、提取、定容后离心得到蛋白质制备液；
Ⅱ：取3支试管，编号1、2、3，分别加入等量的萌发1、5、9天的蛋白质制备液；
Ⅲ：在上述试管中各加入等量的
a：
______________________________________________________。
b：
______________________________________________________。
③实验结果：
______________________________________________________。
【解析】 (1)经分析图像可知，可溶性糖的含量在1～3天增加，在3天后趋于稳定；蛋白质含量上升，而总糖含量下降，由此可推测糖类可转变为蛋白质。
(2)在黑暗环境中，种子萌发和幼苗生长都只进行细胞呼吸而消耗有机物，不能进行光合作用合成有机物，因此，随着培养时间的延长，有机物含量下降，曲线呈下降趋势。
(3)用双缩脲试剂可鉴定蛋白质，且蛋白质的含量与颜色深浅呈正相关。双缩脲试剂由A液(0.1 g/mL NaOH溶液)和B液(0.01 g/mL CuSO4溶液)组成。使用时，应先加A液制造碱性环境，再加B液3～4滴，无需加热即可观察到紫色反应。
由图像可知，在大豆种子萌发的9天时间内，蛋白质的含量是先增加后趋于稳定，所以用萌发至第1天、第5天和第9天的大豆种子制成的蛋白质制备液，蛋白质的含量逐渐升高，用双缩脲试剂检验，颜色也是依次加深。
【答案】 (1)先增加，然后保持相对稳定　下降　上升　糖类可转变为蛋白质
(2)下降　黑暗条件下无光合作用并且细胞呼吸消耗有机物
(3)①与双缩脲试剂作用产生紫色反应
②a：×
更正：先加入双缩脲试剂A液混合均匀后，再加入双缩脲试剂B液
b：×
更正：不加热或直接观察
③1、2、3号试管中颜色依次加深
1．关于水的存在形式及功能是本节的一个重要考点，要特别注意自由水与结合水的转化与生物体的生理功能之间的关系。
2．关于无机盐与其化合物组成及在生物体的生理作用要给予充分的认识。
3．生物体内有机成分的检测，是高考中常考内容，特别要重视实验原理、步骤以及结果分析。