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第二章 组成细胞的分子

第1节 细胞中的元素和化合物

填基础

一、组成细胞的元素

1.元素来源：因为生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的。因此，组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。但是，细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。

1. 种类、含量

（1）细胞中常见的化学元素有20多种，其中有些含量较多，如C、H、0、N、P、S、K、Ca、Mg等，称为大量元素；有些含量很少，如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，被称为微量元素。

（2）组成细胞的元素中C、0、H、N这四种元素的含量最多，其原因与组成细胞的化合物有关。

3.存在形式：细胞中的化学元素大多以化合物的形式存在。

二、组成细胞的化合物：

1.上图为组成细胞的主要化合物及相对含量，图中序号①～⑤对应的化合物依次是：水、蛋白质、糖类和核酸、脂质、无机盐。

2.通过上图可看出，细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。人体细胞内含量最多的有机化合物是蛋白质。（P18“概念检测3”）

3. 上图中的数据是基于大量不同种类细胞的统计结果，实际上，不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊。

三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1.实验原理

（1）某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。因此，可以根据有机物与某些化学试剂所产生的颜色反应，检测生物组织中糖类、脂肪或蛋白质的存在。

（2）糖类中的还原糖，如葡萄糖，与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。

2.化学试剂

斐林试剂(甲液:质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，乙液:质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液)。0.01g/mL的苏丹Ⅲ染液。双缩脲试剂(A液:质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，B液:质量浓度为0.01g/mLCuSO4溶液)，体积分数为50%的酒精溶液，蒸馏水。

3.实验操作及结果

（1）还原糖的检测和观察及结果：

①向试管内注入2mL待测组织样液。

②向试管内注入1mL斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀后再注入)。

③将试管放入盛有50~65℃温水的大烧杯中加热约2min。

④观察试管中出现的颜色变化——出现砖红色沉淀。

（2）脂肪的检测和观察及结果

①方法：制作花生子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况。

②过程及结果：

取材：取一粒浸泡过的花生种子，去掉种皮。

切片：用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。

制片：从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央；在花生子叶薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min；用吸水纸吸去染液，再滴加l～2滴体积分数为50％的酒精溶液，洗去浮色；用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。

观察：在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移到视野中央，将物像调节清晰；换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见。

(3)蛋白质的检测和观察

①向试管内注人2mL待测组织样液。

②向试管内注入双缩脲试剂A液1mL，摇匀。

③向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。

④观察试管中出现的颜色变化——溶液呈现紫色。

4．将下列试剂（①②③）与相应的待测样品（④⑤⑥）、相应的实验结果（⑦⑧⑨）用“—”连接起来。正确的顺序是：①—⑥—⑧、②—⑤—⑦、③—④—⑨。（P18“概念检测2”）

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写长句

1. 下表为组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，运用不完全归纳法由此表数据可得出的结论是：组成细胞的元素和组成地壳的元素种类基本相同但含量相差很大。这可说明生物界和非生物界存在统一性和差异性。（P16“问题探讨”改编）

1. 比较P16“教材”组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量表会发现，在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样的，都是C、H、O、N。其原因是：玉米和人类都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。（P16“思考·讨论1”）
2. 比较P16“教材”组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量会发现，玉米细胞中S只有0.17%，人体细胞中Mg只有0.16%，但很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿色分子就含有Mg，它们都是一些分子的重要组成成分。由上述信息可得出的结论是：细胞中有些元素含量很少，但它们的作用都非常重要。（P16“思考·讨论2”）
3. 组成玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些；Ca元素的含量也有区别，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。（P16“思考·讨论3”）
4. 我们在日常膳食中应做到不同食物的合理搭配，才可满足机体的营养需要。这是因为不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别。（P17“教材”、P18“探究·实践3”）
5. 梨的果实细胞中糖类、蛋白质和水等物质多，含量高；叶肉细胞中色素、糖类和水等物质较多，含量高。由此可得出的结论是：同一种生物不同细胞中化合物的种类和含量有差别。（P17“旁栏思考”改编）
6. 不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量又往往有一定差异。从细胞角度分析，上述事实既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。（P18“概念检测1”改编）
7. 科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明生物界与无机自然界具有统一性。（P18“概念检测4”改编）
8. 细胞是生命活动的基本单位，虽然组成细胞的元素来自无机环境，但是构成细胞的主要元素C、H、O、N含量与无机环境差异很大，这与细胞内的有机化合物如糖类、脂质、蛋白质和核酸有关。（P19“拓展应用1”）
9. 将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中，并不能构成一个生命系统。因为生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。（P19“拓展应用2”）

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辨正误

1. Si属于微量元素，在某些植物细胞中含量较多（√）（P16“问题探讨”）
2. 生物界和非生物界在元素组成上具有统一性，因此地壳中的元素在生物体内都能找到(×)（P16“问题探讨”）

点拔：组成生物体的化学元素在无机自然界（地壳）中都存在，但是细胞对元素的选择性吸收，地壳中的元素不一定在生物体内都能找到。

1. 细胞中各种化学元素的含量不同，这是细胞对元素选择性吸收的结果（√）（P16“教材”改编）
2. Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素(×)（P17“教材”改编）

点拔：Ca、Mg是组成细胞的大量元素。

组成细胞的化合物中，水和蛋白质的相对含量明显高于其他化合物（√）（P17“图2-1”）

梨的果实有甜味，在梨的果实细胞中含量最多的化合物是糖类(×)（P17“旁栏思考”改编）点拔：梨的果实细胞中含量最多的化合物是水。

1. 细胞中不存在无机自然界没有的特殊元素。（√）（P18“概念检测1”）
2. 细胞中微量元素含量很少，作用也很微小。（×）（P18“概念检测1”）

点拔：细胞中微量元素含量很少，但同样在细胞中发挥重要作用。

1. 制作花生子叶薄片临时装片过程中所用试剂及其顺序位次为：苏丹Ⅲ染液→酒精→蒸馏水（√）（P18“教材”）

若蛋白质检测中进行水浴加热，则因肽键破坏而不会出现紫色反应（×）（P18“教材”改编）点拔：加热不会破坏肽键。

1. 可用双缩脲试剂检测尿液中是否有蛋白质，检测时不需要水浴加热（√）（P18“教材”改编）
2. 利用双缩脲试剂检测生物组织中的蛋白质是在碱性条件下进行（√）（P18“教材”改编）
3. 硒是人体必需的微量元素，但不宜摄入过多[2017·全国卷Ⅱ，T7D](√)
4. 在人体活细胞中氢原子的数目最多(√)[2013·重庆卷，T1A]
5. 细胞中一种元素的作用能被其他元素替代(×)[2012·江苏卷，T1A]

点拔：细胞中的每种元素都有其特定的作用，不能被别的元素代替。

1. 细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要(×)[2012·江苏卷，T1D]

点拔：细胞中的微量元素也有重要作用，元素的作用并不能用含量多少来判断。

1. 检测还原糖时，先加入双缩脲试剂A液再加入B液(×)[2020·浙江卷，T10D]

点拔：检测还原糖所用试剂是斐林试剂。

1. 可用黑暗中生长24h的天竺葵叶片、碘液来检测淀粉(×)[2016·海南卷，T16B]

点拔：黑暗中生长24h的天竺葵叶片，几乎没有淀粉，不能做碘液检测淀粉的材料。

1. 组织样液中滴加斐林试剂，不产生砖红色沉淀说明没有还原糖(×)[2015·江苏卷，T23B]

点拔：斐林试剂只能与可溶性还原糖在水浴加热后没有出现砖红色沉淀，而糖类的种类较多，所以，在生物组织样液中加入斐林试剂，水浴加热后没有出现砖红色沉淀，并不能说明该组织样液中没有糖类。

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