第二讲 组成细胞的元素及无机化 合物

[回扣基础] 一、组成细胞的元素 1．依据含量分(万分之一): ①大量元素： 、P、K、Mg、Ca等； ②微量元素： 等。 2．依据作用分：①最基本元素： ②基本元素： ③主要元素： C、H、O、N、S Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo C C、H、O、N C、H、O、N、P、S

3．存在形式：大多数以 的形式存在 4．作用：①组成 进而构成细胞，如蛋白质、核酸； ②影响生物体的 ，如B影响花粉萌发。 5．研究意义：①生物界和非生物界具有统一性(组成生物界与非生物界的元素在 上相同) ②生物界和非生物界具有 (组成生物界与非生物界的元素在含量上不相同) 【解惑】　碳是最基本元素不是因为干重含量最多，而是因 为碳链构成基本骨架，是大分子物质形成的基础。 化合物 化合物 生命活动 种类 差异性

二、细胞中的化合物 1．细胞中水的存在形式及功能 (1)水在细胞中的存在形式有 和 两种。 (2)细胞中水的功能：①结合水是 的重要组成成分。 ②自由水是细胞内的良好溶剂，参与许多生物 ，为细胞生存提供液体环境，运送 和 等。 自由水 结合水 细胞结构 化学反应 营养物质 代谢废物

离子 叶绿素 血红蛋白 生命活动

3．细胞中的糖类 (1)糖类的作用：细胞中重要的能源物质。 (2)分类 ① ：葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖 ②二糖：动物体中的乳糖、植物体中的 和 ③多糖：植物体中的 、动物体中的 单糖 蔗糖 麦芽糖 淀粉 糖原

4．细胞中的脂质 (1)脂质的分类：脂肪、磷脂、固醇 (2)作用：脂肪是细胞内的储能物质；磷脂是构成细胞膜及各种细胞器膜的重要组成成分；固醇包括胆固醇、性激素和维生素D。 【解惑】　种子晒干时减少的是自由水，细胞仍能保持活 性；加热或炒熟失去的主要是结合水，种子死亡不萌发。

三、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测 鉴定物质 试剂 颜色变化 注意事项 还原糖 砖红色沉淀 现配现用， 加热 淀粉 碘液 若检验有色组织或器官，如绿叶，则需 脱色处理 斐林试剂 水浴 蓝色 酒精

脂肪 做切片观察脂肪颗粒需 苏丹 Ⅳ染液 红色 蛋白质 紫色 CuSO4溶液4滴，不能过量。 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 显微镜 双缩脲试剂 【解惑】　还原性糖鉴定需水浴加热，而双缩脲试剂检验蛋白质不需加热。

[优化落实] 一、组成细胞的元素 [判一判] 1．碳是最基本元素不是因为细胞干重含量最多。 (√) 2．在生物体内常见的元素约有20种，没有一种元素是生物体特有的。 (√) 3．微量元素含量虽少，但其生理作用不可替代，缺乏时动植物及微生物会出现特定缺素症。 (√) 4．组成细胞的元素都以化合物的形式存在。 (×)

二、细胞中的化合物 [判一判] 5．占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。 (√) 6．所有糖都有甜味。 (×) 7．所有糖类及脂质都能做能源物质。 (×) 8．水和无机盐不必消化就能吸收。 (√) 9．所有有机物都需要经过消化才能被吸收。 (×)

三、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测 10．(2012·广东卷，3)分析下表，可推测 (　　) 溶液 双缩脲试剂 碘液 斐林试剂 甲 ＋ － 乙 ＋＋ 甲、乙混合

注：“＋”显色；“＋＋”显色更深；“－”不显色。 A．甲溶液含有淀粉 B．乙溶液含有还原糖 C．混合溶液不含淀粉 D．混合溶液含有淀粉酶

D　[双缩脲试剂、碘液、斐林试剂分别用于检测蛋白质、淀粉和还原糖。根据实验结果可知：甲溶液中含有蛋白质，不含淀粉，A项错误；乙溶液中含有淀粉，不含还原糖，B项错误；混合溶液遇碘呈蓝色，说明混合溶液中含有淀粉，C项错误；甲、乙混合后淀粉含量减少并产生了还原糖，说明甲溶液中的淀粉酶将淀粉部分水解产生了还原糖，D项正确。]

组成细胞的元素 [关键点击] 1．完善细胞中的元素分类

3．部分元素参与形成的化合物 N元素参与形成：蛋白质、ATP、ADP、NADPH、NADH、叶绿素、DNA、RNA、磷脂等 P元素参与形成：ATP、ADP、NADPH、NADH、DNA、RNA、磷脂等 S元素参与形成：甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分；蛋白质的特征元素

4．生物界与非生物界的统一性和差异性 生物界与非生物界 生物界不同生物之间 生物界与非生物界 生物界不同生物之间

[误区警示] 组成细胞化学元素的3个误区 　(1)误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要 大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。 (2)误以为细胞内含量最多的元素是C 细胞内含量最多的元素是O而不是C，组成细胞干重最多的元素是C。

(3)误以为核糖、脱氧核糖为非还原性糖 核糖和脱氧核糖是单糖且两者都具有醛基，所以是还原性糖。

【解题技巧】 1．据特征元素推测化合物的种类： 2．从化合物的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少 脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪彻底氧化分解时所消耗的O2比糖类多，释放的能量也多于糖类。

3．生物界具有统一性的拓展理解 (1)从化学元素角度分析：组成生物体的化学元素种类大体相同。(2)从分子水平角度分析：①所有生物DNA分子的空间结构(规则的双螺旋结构)和化学组成(四种脱氧核苷酸)相同；②所有生物共用一套遗传密码子；③蛋白质的基本单位——氨基酸的种类基本相同。 (3)从结构角度分析：除病毒外，生物体都是由细胞组成的 (4)从能量角度分析：生物体都是以ATP作为能量“通货”的。

[演练提升] 1．下列有关生体内化学元素的叙述错误的是 (　　) A. 同一生物体不同组织细胞内化学元素种类和含量大体相同 B. C、H、O、N是组成生物体内酶所必需的元素 C. 蛋白质中的S元素存在于氨基酸的R基中 D. 核酸中的N存在于碱基中，蛋白质中的N主要存在于肽键中

A 　[同一生物体不同组织细胞中所含的元素种类大体相同，但含量存在差异；多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，它们都含有C、H、O、N元素；蛋白质中的S元素存在于氨基酸的R基中；核酸中的N存在于碱基中，蛋白质中的N主要存在于肽键中。]

2．(2013·海南卷)关于生物体内有机化合物所含元素的叙述，错误的是 (　　) A．叶绿素含有镁元素　　　 B．血红蛋白含有铁元素 C．脱氧核糖含有磷元素 D．胰岛素含有碳元素 C　[脱氧核糖的元素组成为C、H、O，不含磷元素，C项错误。]

细胞中的化合物 [关键点击] 1．细胞中的水 (1)影响细胞含水量的因素 ①生物种类：水生生物含水量>陆生生物含水量。 ②生长发育阶段：幼儿>成年；幼嫩部分>成熟部分。 ③组织器官种类与代谢程度：如牙齿<骨骼<血液。

(2)水的存在形式与新陈代谢、生物抗逆性的关系 自由水和结合水在一定条件下可相互转化： 自由水 结合水 细胞中自由水/结合水的比值越大，生物新陈代谢越旺盛，该生物的抗逆性(如抗寒性、抗旱性)越差；反之，该比值越小，生物新陈代谢越缓慢，其抗逆性则越强。如干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分——获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动；旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。

(3)在生产实际中的应用 ①种子的贮存：晒干种子是为减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命。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。 ②低温环境下减少花卉浇水，可提高花卉对低温的抗性。 ③鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻自由水散失，代谢减弱；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；失去结合水的种子浸泡后不萌发因失去结合水的细胞失去生理活性。

3．糖类

4．脂质

[误区警示] 　(1)升高或降低温度时，结合水与自由水可以相互转化，以增强细胞的抗逆性。升高温度时，自由水增多；反之，结合水增多。 (2)淀粉和糖原分别是植物、动物细胞内的储能物质(共有的储能物质是脂肪)，而纤维素为结构物质，非储能物质。 (3)细胞中的糖类、脂肪、蛋白质都含有大量的化学能，都可以氧化分解为生命活动供能，产物中都有CO2、H2O。

【解题技巧】 1．种子与水 种子晒干时减少的为自由水，仍能保持生命活性，仍能萌发；不同种子亲水能力不同，大豆＞小麦、玉米＞花生；冬季气温下降，植物含水量下降，抗逆性增强。 2．生物体内四种有机物的功能 糖类是主要的能源物质；脂肪是主要的储能物质；蛋白质是生命活动的承担着；核酸是遗传信息携带者

[演练提升] 3．(2013·上海卷)下图显示了人体内能源物质的代谢途径，大写字母代表物质，其中物质Z直接参与了过程①，下列叙述不正确的是 (　　)

A．X是葡萄糖 B．Y是丙酮酸 C．Q是甘油 D．Z可以是氨基酸脱去氨基的碳链 答案　D

4．(2013·沈阳质监)脂质在细胞中具有独特的生物学功能，下面有关脂质的生物学功能中，属于磷脂的生物学功能的是 (　　) ①生物膜的重要成分　②贮存能量的分子　③构成生物体表面的保护层　 ④很好的绝缘体，具有保温作用 ⑤具有生物学活性，对生命活动起调节作用 A．①③　　　　　　　B．⑤ C．① D．②④

C　[磷脂是构成生物膜的重要成分；储存能量的分子是脂肪；构成植物体表面保护层的是蜡质，属于脂质但不是磷脂，构成动物体表面保护层的是皮肤；脂肪具有保温作用以及绝缘作用；具有生物学活性、对生命活动有调节作用的脂质是固醇类物质，如胆固醇、性激素和维生素D等。]

实验二　检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质 [关键点击] 1．实验原理及步骤

斐林试剂(甲液：0.1 g/mL NaOH，乙液：0.05 g/mL CuSO4) 2.生物组织中化合物的检测方法 化合物 检测试剂 方法步骤与结果 淀粉 碘液 淀粉溶液遇碘液呈蓝色 还原糖 斐林试剂(甲液：0.1 g/mL NaOH，乙液：0.05 g/mL CuSO4) 制备组织样液→鉴定样液→砖红色沉淀(研磨、过滤)(样液＋斐林试剂、50～65 ℃水浴加热) 脂肪 苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液(酒精洗去浮色) 制作切片→染色→去浮色→制片→镜检(50%酒精) 苏丹Ⅲ染液→镜检橘黄色；苏丹Ⅳ染液→镜检染红色

蛋白质 双缩脲试剂(A液；0.1 g/mL NaOH，B液；0.01 g/mL CuSO4) 制备样液→鉴定样液→呈紫色(豆浆或鲜 　(样液＋试剂肝提取液)　　 A＋试剂B) DNA RNA 甲基绿吡罗红染色剂 绿色集中于细胞中央，DNA主要分布在细胞核中，绿色周围红色范围较广，RNA广泛分布于细胞质中

[误区警示] 　(1)还原糖鉴定的实验材料要求 ①浅色：不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料，防止颜色的干扰。 ②还原糖含量高：不能用马铃薯(富含淀粉)、甘蔗、甜菜(富含蔗糖)。 (2)唯一需要加热——还原糖鉴定，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。 (3)非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂加热现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。

(4)唯一需要显微镜——脂肪鉴定，实验用体积分数为50%酒精的作用——洗掉浮色。 (5)记准混合后加入——斐林试剂，且现配现用；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。两者成分相同，但CuSO4溶液的浓度不同，所以不能混用。 (6)若用大豆做材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其粘在试管壁上不易涮洗；且该实验应预留部分组织样液做对比。 (7)易写错别字提示：“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。

【解题技巧】 斐林试剂与双缩脲试剂的比较 1．浓度不同。即斐林试剂中CuSO4溶液浓度与双缩脲试 剂中CuSO4溶液浓度不同。 2．原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶 液；双缩脲试剂实质是碱性环境中的Cu2＋。 3．使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4 溶液混匀后再使用，并需水浴加热；双缩脲试剂是先 加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液，不需水浴加热。

[演练提升] 1．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)用试剂将上述4种溶液初步鉴定如下，请填充相应内容：

(2)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是_______________。 解析　由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本质是蛋白质，蛋白质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；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；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，所以可以用淀粉溶液和斐林试剂将稀蛋清和淀粉酶区分开。

答案　(1)①稀蛋清、淀粉酶　②葡萄糖、淀粉　③葡萄糖　④淀粉 (2)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，水浴加热后观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液

2．用碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物的颜色反应如下表，其中“＋”的数量代表颜色反应深浅程度，下列有关说法不正确的是 (　　) 试剂 种类　　 碘液 苏丹Ⅲ染液 双缩脲试剂 甲 ＋＋＋＋ ＋＋ ＋ 乙 丙

A.乙种子中主要含蛋白质 B．碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色 C．在观察颜色时有可能用到光学显微镜 D．这三种试剂的使用均不需要水浴加热

A　[碘液用于检验淀粉的存在，其颜色反应为蓝色；苏丹Ⅲ染液用于检验脂肪的存在，其颜色反应为橘黄色；双缩脲试剂用于检验蛋白质的存在，其颜色反应为紫色。分析表格可知，甲种子中主要含淀粉，乙种子中主要含脂肪，丙种子中主要含蛋白质。在脂肪的切片法鉴定实验中需要用光学显微镜进行观察。]

[高考回顾] 2013重庆卷、广东卷、江苏卷、海南卷 2012江苏卷、海南卷 2011江苏卷、四川卷、海南卷 2010全国卷Ⅱ、海南卷……

[典题例析] 考向一　组成细胞的元素 (2014·江西省丰、樟、高、宜四市联考)下列有关组成生物体的化学元素的说法，正确的是 (　　) A．相对于K＋来说，Na＋对于维持细胞内液的渗透压具有更重要的作用 B．血液中钙离子含量太低，会出现抽搐现象 C．由Fe参与组成的血红蛋白，是内环境的成分之一 D．P是磷脂、ATP及核糖等多种化合物的组成元素

【思路点拨】　 大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的，每种组成生物体的化学元素都很重要。 【解析】　K＋对于维持细胞内液的渗透压具有重要的作用；由Fe参与组成的血红蛋白，存在于红细胞中，不是内环境的成分；磷脂、ATP中含有P，核糖由C、H、O三种元素组成，不含P。 【答案】　B

【易错辨析】　生物体内大量元素重要，微量元素也很重要；每种组成生物体的化学元素在生物体内的含量都要维持相对稳定，过多过少都会影响生物体的生命活动。

考向二　细胞中的化合物 (2013·江苏卷)下列关于生物体内有机物的叙述正确的是 (　　) A．脂质不参与生命活动的调节 B．蛋白质是生物体主要的能源物质 C．核酸是生物体储存遗传信息的物质 D．糖类不参与细胞识别和免疫调节

【思路点拨】　该题对生物体内的有机物的基础知识，及与生命活动的关系进行考查，涉及面较宽，但难度不大，旨在考查学生的识记与理解能力。

【解析】　 生物体主要的能源物质是糖类，B错误；核酸是生物体储存遗传信息的物质，DNA是主要的遗传物质，C正确；细胞识别主要与细胞表面的糖蛋白有关，糖蛋白是由多糖和蛋白质结合形成，D错误。 【易错辨析】　(1)“脂质≠脂肪”，脂质包括脂肪、磷脂和固醇。(2)糖类是细胞内主要的能源物质，糖原、淀粉也是细胞内的储能物质。

考向三　检测生物组织中的有机物 (2013·滨州模拟)香蕉果实成熟过程中由于储存的物质变为可溶性糖从而使果实甜度增加。某兴趣小组对此生理变化进行了初步探究：取未成熟香蕉果实若干放在适宜条件下让其自然成熟，每天定时取10 g果肉研磨配制成100 mL待测样液平分为A、B两份，分别用碘液和斐林试剂检测，记录颜色深浅的变化。

(1)样液A用碘液检测的目的是________；样液B用斐林试剂检测的目的是________。 (2)斐林试剂使用时需甲乙液等量混合均匀后再注入，并________观察颜色变化。

(3)如果探究过程中每天的实验现象不明显，可施加一定浓度的________促进果实成熟；也可适当提高________促进果实成熟，因为______________。 (4)根据预期结果在坐标图中画出两种颜色的变化。 【思路点拨】　本题考查有机物的鉴定，考生准确掌握有机物鉴定原理的基础上能很容易地回答该题。

【解析】　 (1)淀粉遇碘变蓝，可用于检测淀粉的含量；还原糖与斐林试剂在水浴加热的情况下可出现砖红色沉淀，斐林试剂可用来检测还原糖的存在。(2)斐林试剂检验还原糖的过程需要水浴加热。(3)乙烯能促进果实成熟，可缩短果实成熟的时间，增加还原糖的含量，从而提高实验效果；适当提高温度，可提高相应酶的活性，加快淀粉分解为还原糖的速度。(4)香蕉果实成熟过程中，淀粉分解成还原糖，淀粉含量减少，蓝色程度降低；还原糖含量增加，砖红色加深。

【答案】　(1)检测淀粉含量的变化　检测还原糖含量的变化 (2)水浴加热 (3)乙烯　温度　温度影响酶的活性 (4)如图

【易错辨析】　物质鉴定实验中重要操作归纳 1．加热。只有鉴定还原糖时，需要在50～65 ℃温水浴中加热才能出现砖红色沉淀，其余两个实验不需加热。 2．用量。鉴定蛋白质时，如待测组织样液为2 mL，则A液为1 mL，B液为4滴。注意B液用量不能过量，否则会与A液产生蓝色Cu(OH)2沉淀，干扰实验的紫色现象。 3．显微镜。脂肪鉴定时可用显微镜，如要观察橘黄色脂肪颗粒，则一定要在显微镜下观察。

课时作业(二)