第1节细胞中的元素和化合物

2．我们如何找到回家的路？荣获诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发
现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作
用。下列对这两类细胞的叙述正确的是
()
A．“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是C
B．“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是O
C．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H
第1节 细胞中的元素和化合物
学有目标——课标要求必明 1.说出组成细胞的元素都来自自然
界，但各元素相对含量又与无机 环境不同 2.说出组成细胞的大量元素和主要 微量元素，说出组成细胞的化合 物的主要种类 3.尝试检测生物组织中的糖类、脂 肪和蛋白质，进行实验操作、观 察结果，基于实验简述组成细胞 的物质的特殊性
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。
(二)旁栏思考
梨的果实和叶片细胞中所含化合物的种类基本相同，但梨的果实细胞 中糖类和水等物质比其叶片细胞的多。
立—即—使—用——
_再__加__入__B_液__4_滴__，__摇__匀__
反应条件 水__浴__加__热___(5_0_～__6_5__℃__) __不__需__加__热__，__摇__匀__即__可___
反应现象 __组__织__样__液__变__成__砖__红__色___ _组__织__样__液__变__成__紫__色___
()
A．人体中的锗归根结底来自无机环境
B．锗在生物体中往往以离子或化合物的形式存在
C．锗与铁对治疗贫血都有一定作用
D．锗具有明显的消炎作用，因此属于一种抗生素
解析：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，归根结底是从无机环境获得的，A正确；组成细胞的化学元素大多以 离子或化合物的形式存在，B正确；铁是血红蛋白的组成元素，由题干信 息可知锗能刺激红细胞和血红蛋白数量的增加，对治疗贫血有一定的作用， C正确；抗生素一般是由微生物合成的，具有消炎、杀菌的功能，D错误。 答案：D
2．组成细胞的化合物
无 化机 合物
水 ：占70%～90% 无机盐 ：占1%～1.5%
种类
有机
蛋白质：占7%～10% 脂质：占1%～2%
化合物
糖类பைடு நூலகம்核酸
占1%～1.5%
二、检测生物组织中的糖类(还原糖)、脂肪和蛋白质 1．还原糖的检测
2．脂肪的检测 (1)检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液→橘黄色(或红色)。 (2)检测步骤：
[解析] 活细胞中含量最多的化学元素是O，A错误；一般情况下，活 细胞中含量最多的化合物是水，其次是蛋白质，然后是脂质、无机盐、糖 类和核酸，B错误；在活细胞中的各种化合物与食物中的各种化合物成分 不完全相同，体内各种化合物是利用食物中的各种营养成分重新合成的， C错误；在不同的细胞中各种化合物的种类基本相同，都是水、蛋白质、 脂质、无机盐、糖类和核酸等，但它们的含量不同，D正确。
(2)生物试剂的应用 ①现有两瓶没有标记的糖尿病患者(尿液中含有葡萄糖)和肾小球肾炎 患者(尿液中含有蛋白质)的尿液样品，如何进行区分？ 提示：方法一：用斐林试剂对两瓶尿样进行检测，有砖红色沉淀生成 的是糖尿病患者的尿样；没有砖红色沉淀生成的是肾小球肾炎患者的尿样。 方法二：用双缩脲试剂来检测，有紫色产生的是肾小球肾炎患者的尿 样，另一瓶是糖尿病患者的尿样。 ②脱脂奶粉中不含糖类和脂肪，受到老年人的喜爱，要检验某种脱脂 奶粉是否合格，可能用到哪些试剂？ 提示：符合要求的脱脂奶粉应该无糖和脂肪，同时还应该含有丰富的 蛋白质，因此要用到斐林试剂、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂来检测。
3．蛋白质的检测
【教材微点发掘】 1．下图表示组成细胞的元素和化合物，请据图回答有关问题：
(1)若图1表示细胞中主要化合物的含量，则甲是水，乙为 蛋白质 。 (2)若图2表示组成人体细胞干重含量比例前四位的元素，则 ②是 C 元素。
(3)图2所示元素在非生物界中 一定能 (填“一定能”“一定不能”或“不一 定能”)找到，这说明生物界和非生物界具有 统一性 。 (4)C、H、N三种元素在人体的化学成分中，质量分数共占73%左右(占细 胞干重的百分比)，而在岩石圈的化学成分中，质量分数不到1%，这一事 实说明生物界与非生物界具有 差异性 。
分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物 还是化合物。如在细胞的鲜重中，含量最多的元素是O，最多的化合物(无 机物)是水，最多的有机物是蛋白质；在细胞的干重中，含量最多的元素是 C，最多的化合物(有机物)是蛋白质。
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【应用·体验】
2．人体细胞是由元素和化合物组成的，生活中常出现“大头娃娃”、佝 偻病以及肥胖等现象，人们应该如何做才能避免上述现象发生呢？
提示：不同食物中的营养物质的种类和含量差异很大，人们只有均衡 营养、合理膳食才能补充人体所需的各种元素和化合物，保持健康的身 体。
教材问题提示
(一)《思考·讨论》之比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量(教 材第16页)
新知探究(一) 组成细胞的元素和化合物 【拓展·深化】
1．组成细胞的元素的种类和含量
(1)大量元素和微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用。 (2)生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素，如Pb。
谐音法巧记组成生物体的化学元素 ①大量元素：洋(O)探(C)亲(H)，但(N)留(S)人(P)，盖(Ca)美(Mg)家 (K)。 ②微量元素：心(Zn)猛(Mn)碰(B)铁(Fe)木(Mo)桶(Cu)。 2．元素的统一性和差异性
0.1 g/mL 0.05 g/mL 0.1 g/mL 0.01g/mL
NaOH溶液 CuSO4溶液 NaOH溶液 CuSO4溶液
__可__溶__性__还__原__糖____
_蛋__白__质___
甲—、—乙—两—液—等—量—混—匀—后— _先__加__入__A_液__1__m__L_，__摇__匀__，___
D．P和S 分别是“位置细胞”中的大量元素和微量元素
解析：“位置细胞”和“网格细胞”均属于神经细胞。“位置细胞”
鲜重中质量百分比最高的元素是O，A错误；“网格细胞”干重中质量 百分比最高的元素是C，B错误；上述两种细胞鲜重中原子数量最多的 元素均是H，C正确；P和S均属于大量元素，D错误。
答案：C
新知探究(二) 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【探究·深化】
1．(2021·临沂期末)锗是银白色类金属，其在地球表面的丰度相对较高， 但由于极少矿石含有高浓度的锗，所以其在1886年才被德国化学家文 克勒发现。在人体中，部分酶、大脑中的白质和灰质均含有锗，其具
有明显的抗肿瘤与消炎活性，能刺激红细胞和血红蛋白数量的增加，
对治疗贫血有一定的作用。下列描述不合理的是
第2章 组成细胞的分子 解读教材章首图文
培养学习志向·勇担社会责任 与无生命的物体相比，生命是那么的神奇。人们自然会思考，生命之所以如此神
奇，是不是因为生命由特殊的元素或者非物质的因素组成呢？事实上，在历史上就有 类似这样的观点。对这个问题的回答，涉及生命的物质观。在辩证唯物主义者看来， 生命是物质的，没有组成生命的特殊元素，也不存在非物质的“活力”因素。既然如 此，生命为什么特殊呢？同学们通过初中的物理和化学学科的学习已经知道，物质是 由分子组成的。那么，这个问题就可以转化为，构成细胞的分子有什么特殊之处吗？ 为什么同样是由分子构成的细胞表现出生命的特征？本章章引言就隐含着这样的思想 观念。章引言通过“雕刻的石像”和生物对比的情境，让同学们通过比较非生命的石 头和生命的细胞之间的不同，进而思考上述问题。设问之后教材并没有给出明确的答 案，而是告诉同学们“研究组成细胞的分子，实际上就是在探寻生命的物质基础，帮 助同学们建立科学的生命观”。从而指明本章的学习目标以及所要发展的科学素养。
本章题图选用了电子显微镜下生物大分子——蛋白质的构象，并配以 中国科学院院士邹承鲁先生对生物大分子作用的评价：“阐明生命现象的 规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。”这句话是对上述引言 中设问的一个大致回应，指出了生命不同于非生命的本质所在，同时也明 确了本章的学习重点。
理清本章架构 初识概念体系·具备系统思维
统一性―体―现→元素种类―表―现→生生物物界界与不非同生生物物界之之间间 差异性―体―现→元素含量―表―现→生 生物 物界 界与 不非 同生 生物 物界 之之 间间
3．组成细胞元素的主要作用 (1)维持生命活动：如K＋可保持心肌正常兴奋性，硼(B)可促进花粉的 萌发和花粉管的伸长。 (2)组成化合物：如糖类、脂质和蛋白质中都含有C、H、O等元素。
【典题·例析】
[典例1] 下列关于组成细胞的化合物的叙述，正确的是
()
A．在任何活细胞中含量最多的化学元素都是C
B．在活细胞中各种化合物含量从多到少的顺序是：蛋白质、脂质、 无机盐、糖类和核酸
C．在活细胞中的各种化合物与食物中的各种化合物成分相同
D．在不同的细胞中各种化合物的种类基本相同，含量有所差别
3．实验操作过程分析 (1)三类有机物检测时，唯一需要水浴加热的是还原糖 。唯一需要显微 镜观察的是 脂肪 。
(2)检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，原因是什么？ 提示：染色时间过长，脂肪会溶解到染色剂中。 (3)检测还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用？ 提示：因为斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以 应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。 (4)检测蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原 因是什么？
[解析] 占细胞鲜重最多的化合物是H2O，其次是蛋白质，A正确；在 人体细胞的鲜重中含量最多的元素是O，其次是C、H等，B正确；生物界 与非生物界的统一性体现在元素的种类上，而不是含量上，C错误；占细 胞干重最多的化合物是蛋白质，D正确。
[答案] C
易错提醒———————————————————————————— 关于生物体内元素和化合物含量的易错点
[答案] D
[典例2] 图1是人体细胞中化合物相对含量的扇形图，图2是有活性的
人体细胞中元素相对含量的柱形图，下列叙述错误的是
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A．若图1表示细胞鲜重，则甲、乙化合物依次是H2O、蛋白质 B．若图2表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比)，则a、 b、c依次是O、C、H C．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物 界具有统一性 D．若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则甲化合物是蛋白质
1．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。这是因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖 类、脂类和蛋白质等物质，水、糖类和脂类都含有C、H、O，蛋白质中含 有大量的N元素。
2．细胞中有些元素含量很少，但是却有重要作用。如在玉米细胞中， S只占0.17%，Mg只占0.18%，但很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素 分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。
记在平时——核心语句必背
1.C、H、O、N是组成细胞的基本 元素
2.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
3.还原糖与斐林试剂在水浴加热条 件下生成砖红色沉淀
4.脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色 5.蛋白质与双缩脲试剂能发生头颜
色反应(紫色)
【主干知识梳理】 一、组成细胞的元素和化合物 1．组成细胞的元素 (1)种类：细胞中常见的化学元素有20多种。 (2)分类微 大量 量元 元素 素： ：__FC__e、__、__H__M__、__n__、O__、__Z__n__N、__、__C__P__u、__、__S__B、__、__K__M__、__o__C__a等 _、__。M__g_等； (3)细胞中4种含量最多的元素： C、H、O、N 。
[问题驱动] 1．实验材料的选择 检测生物组织中的淀粉、还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应， 在选择实验材料时应注意哪些问题？ 提示：一是要富含待检测的化合物；二是要颜色较浅(无色或白色最 佳)。
2．检测试剂的使用 (1)比较斐林试剂与双缩脲试剂
项目
斐林试剂
甲液
乙液
双缩脲试剂
A液
B液
成分 检测对象 添加顺序