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［教材优化全析］
一、组成细胞的元素
1.组成细胞的元素种类
如下表为玉米植株和人体细胞的元素组成
元素
细胞的元素组成（%）
人
玉米
C
55.99
43.57
H
7.46
6.24
O
14.62
44.43
N
9.33
1.46
K
1.09
0.92
Ca
4.67
0.23
P
3.11
0.20
Mg
0.16
0.18
S
0.78
0.17
Cl
0.47
0.14
Fe
0.012
0.08
从表中可以看出，C、H、O、N是组成人体和玉米的基本元素，它们在生物体内含量最多，其中C是组成生物体最基本的元素。组成生物体的化学元素虽然大体相同，但不同的生物体内，各种化学元素的含量相差很大。
细胞中常见的化学元素有20多种，根据含量不同将其分为大量元素和微量元素两大类。
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl等。
全析提示
在干重中C的含量达48.4%。
大量元素是指含量占生物体总重量万分之一以上的元素。
微量元素是指植物生活所必需，但需要量却很少的元素，占生物体总重量万分之一以下的元素。
2.化学元素对生命活动的重要性
（1）构成细胞
这些元素进一步形成多种化合物，如C、H、O、N、S是构成蛋白质的主要化学元素，C、H、O、N、P是构成核酸的主要化学元素等。这些化合物是生物体进行生命活动的物质基础。
（2）调节生命活动
主要有两大类：一类是与蛋白质结合的元素，如Fe、Cu、Mo、Zn、I等，另一类是以离子形式调节生物体生命活动的元素，如Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、H＋等。
很多化学元素对生物体有非常重要的作用，可直接影响生物体生长和正常生活。
3.生物界和非生物界的统一性和差异性
（1）统一性：
自然界中有100多种元素，而生物体中大约有20多种元素是生命活动不可缺少的。组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的。
（2）差异性：
组成生命的化学元素在生物体内和在无机自然界中含量相差很大。
思维拓展
生命起源于非生命物质，也说明生物界和非生物界具有统一性。
全析提示
二、组成细胞的化合物
种类和含量（质量分数%）
这些化合物都是由化学元素组成的。
构成细胞的化合物
要点提炼
细胞中含量最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质。
三、实验——检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
1.实验目的：尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质。
2.实验的原理：
特定的颜色反应。
（1）还原性糖+斐林试剂→砖红色沉淀
还原性糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖等。
（2）脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色或脂肪+苏丹Ⅳ染液→红色
（3）蛋白质+双缩脲试剂→紫色
3.材料用具和试剂（见课本）
双缩脲的结构式是H2NC—NH—CO—NH2。
特别警示：
（1）还原性糖的鉴定中，生物组织中还原性糖的含量、有无色素是影响实验结果及观察的最重要因素。因此选材的原则是选取还原性糖含量高、白色或近于白色的植物组织，其中以苹果、梨最好。
实验成功的关键在于实验材料的选择。
选材也可用白色甘蓝叶、白萝卜代替。
思维点击：能不能选用西瓜作材料?
误区警示：不能选用西瓜等有颜色的组织，因为西瓜瓤呈红色，与Cu2O颜色相近，影响实验结果。
（2）脂肪的鉴定实验中，所用材料一要脂肪含量高，二要有一定大小才能做徒手切片。花生种子符合该要求。
（3）蛋白质的鉴定实验中，一般选用浸泡1~2 d的富含蛋白质的大豆种子或用鸡蛋清。
（4）斐林试剂是由甲液和乙液组成的。
甲液（0.1 g/mL的NaOH溶液）可用10 gNaOH加水至100 mL配制而成。
乙液（0.05 g/mL的CuSO4溶液）可用5 gCuSO4加水至100 mL配制而成。
（5）苏丹Ⅲ染液用苏丹Ⅲ干粉0.1 g加95%酒精100 mL混合而成。
（6）双缩脲试剂是由A液（0.1 g/mL的NaOH溶液）和B液（0.01 g/mL的CuSO4溶液）组成。
A液由10 gNaOH加水至100 mL
B液由1 gCuSO4加水至100 mL
思维拓展
能否用甘蔗、甜菜作实验材料。提示：甘蔗、甜菜中含有的蔗糖是非还原性糖。
也可用植物油作材料（不用徒手切片）。
3.实验程序：
（一）可溶性还原糖的鉴定
选材：含糖量较高、白色或近于白色的植物组织
全析提示
几种实验材料中，经试验比较，颜色反应的明显程度依次为：苹果＞梨＞白色＞甘蓝叶＞白萝卜。
结论：可溶性还原糖与斐林试剂在加热煮沸的过程中生成砖红色沉淀，说明组织样液中有可溶性还原糖。
颜色分析：斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后，立即生成淡蓝色的Cu（OH）2沉淀，Cu（OH）2与还原性糖在加热条件下，先变棕色，最后生成砖红色的Cu2O沉淀。
实验关键：①材料应含糖量高且无色。
②斐林试剂的甲液和乙液现配现用，混合均匀。
本实验要留下部分组织样液以便与反应后溶液颜色相对照。
（二）脂肪的鉴定
取材：花生种子（浸泡3~4 h）,将子叶削成薄片
本实验把化学反应和显微镜观察结合起来，这种方法称为显微化学鉴定。
结论：圆形小颗粒呈橘黄色（说明脂肪存在）
实验关键：子叶应切成薄片
用双面刀片切花生子叶有利于切成薄片。
（三）蛋白质的鉴定
选材与制备
结论:说明组织样中存在蛋白质
实验关键:①先加双缩脲试剂A，再加双缩脲试剂B
②鸡蛋蛋白液必须稀释（10倍）
特别提示：
蛋白质鉴定时，要留出一些黄豆组织样液以便与反应后混合液的颜色相对照。
（1）斐林试剂很不稳定，故应将组成斐林试剂的甲液（0.1 g /mL的NaOH溶液）和乙液（0.05 g/mL的CuSO4溶液）分别配制、储存。使用时再临时配制；将4~5滴乙液滴入2 mL甲液中，配完后立即使用。
（2）双缩腺试剂的使用，应先加入试剂A（0.1 g/mL的NaOH溶液），造成碱性环境，再加入试剂B（0.01 g/mL的CuSO4溶液）。
（3）在鉴定还原性糖实验中，对试管中的溶液进行加热时，试管底部不要触及烧杯底部。试管口不要朝向实验者，以免沸腾的溶液冲出试管，造成烫伤。
（4）在蛋白质的鉴定中，含蛋白质的材料（蛋清或豆浆等）必须稀释，以免实验后粘住试管，不易洗刷。
（5）在鉴定脂肪的实验中，若用花生种子作实验材料，必须提前浸泡3~4 h，浸泡时间短了，不容易切片，浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不易成形；另外染色的时间不宜过长。
（6）三类有机物的鉴定，均依据特定的颜色反应，因此必须注意观察加入试剂前后的颜色变化，以及化学反应过程中的颜色变化；还应注意不同试剂的鉴定对象。
乙液使用量要少，并且要将少量乙液滴入甲液中。
B液不能多加，否则CuSO4的蓝色将遮盖颜色反应的真实结果。
疑点解析：
使用斐林试剂时为什么要现配现用?
因为反应利用的是斐林试剂中Cu（OH）2产物作为弱氧化剂参与还原糖的反应。而Cu（OH）2是一种沉淀物质，放置过久沉淀过多不利于反应进行。
知识发散拓展
斐林试剂与双缩脲试剂都是由NaOH和CuSO4组成，但二者有3点不同。
斐林试剂
双缩脲试剂
CuSO4溶液浓度
0.05 g/mL
0.01 g/mL
原理
实质是新配制的Cu（OH）2溶液
实质是碱性环境下的Cu2+
使用方法
NaOH溶液和CuSO4溶液混合后立即使用
先加入NaOH溶液再加入CuSO４溶液
思维拓展
班氏试剂是斐林试剂的改良，它利用柠檬酸作为Cu2+的络合剂，使之稳定溶解，灵敏度高且可以长期使用。
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