人教版高中生物必修一 第二章第一节 知识梳理

第1节 细胞中的元素和化合物

一、生物界与非生物界的统一性和差异性

1. 统一性（种类层面）

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。

- 原因：生物体有选择地从无机自然界获取物质来组成自身。

2. 差异性（含量层面）

细胞与非生物相比，各种元素的相对含量大不相同。

- 原因：生物对元素的吸收具有选择性。

二、组成细胞的元素

细胞中常见的化学元素有20多种，分类依据是元素在细胞中的含量。

1. 元素分类（课本黑体字重点）

- 大量元素：含量较多，包括 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。

- 微量元素：含量很少，但生命活动必不可少，包括 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等（口诀：铁猛碰新木桶）。

2. 元素层级划分

- 最基本元素：C（生物大分子以碳链为骨架，是生命的核心元素）

- 基本元素：C、H、O、N（含量最高的四种元素）

- 主要元素：C、H、O、N、P、S（占细胞鲜重97%以上）

3. 细胞鲜重与干重的元素含量排序

- 鲜重（活细胞，含水）：O > C > H > N（氧元素含量最高，因水占比大）

- 干重（脱水后）：C > O > N > H（碳元素含量最高，因有机物为主体）

4. 重要考点辨析

- 微量元素含量少但作用不可替代，缺乏会引发对应病症：如缺Fe会导致缺铁性贫血，缺B会导致植物“花而不实”。

- 大量元素和微量元素都是必需元素，划分依据是含量，不是功能重要性。

三、组成细胞的化合物

组成细胞的元素大多以化合物的形式存在，分为两大类：

1. 化合物分类及含量

无机化合物：水、无机盐；水占细胞鲜重70%~90%，是含量最多的化合物 

有机化合物：蛋白质、脂质、糖类、核酸 ；蛋白质是含量最多的有机物，占干重50%以上 

2. 核心结论（课本黑体字高频考点）

- 占细胞鲜重最多的化合物：水

- 占细胞鲜重最多的有机化合物：蛋白质

- 占细胞干重最多的化合物（有机物）：蛋白质

3. 易错提醒

- 并非所有细胞含水量都相同：水生生物＞陆生生物，幼嫩细胞＞衰老细胞。

- 脂肪细胞中含量最多的化合物仍是水，不是脂肪。

四、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1. 实验原理（课本黑体字重点）

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。

检测物质 试剂 反应现象 反应条件 

还原糖+斐林试剂→砖红色沉淀 （50~65℃水浴加热 ）

脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色，切片法需显微镜观察 

蛋白质+双缩脲试剂→紫色反应

淀粉+碘液→变蓝色 

2. 实验材料选择原则

- 还原糖：选白色或近白色、还原糖含量高的材料，如梨匀浆、苹果匀浆；

✘ 禁用西瓜、番茄（颜色干扰），禁用甘蔗、甜菜（主要含蔗糖，非还原糖）

- 脂肪：花生种子（富含脂肪，易切片）

- 蛋白质：豆浆、鸡蛋清稀释液、鲜肝提取液

3. 关键操作步骤与注意事项

（1）还原糖检测

- 斐林试剂甲液和乙液等量混合均匀后再注入，现配现用；

- 必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热；

- 颜色变化：蓝色→棕色→砖红色沉淀。

（2）脂肪检测（切片法）

- 切片要薄且均匀，否则观察不清；

- 染色后用体积分数50%的酒精溶液洗去浮色（苏丹Ⅲ染液溶于酒精，不溶于水）；

- 先低倍镜找到最薄处，再换高倍镜观察橘黄色脂肪颗粒。

（3）蛋白质检测

- 先加双缩脲试剂A液1mL（创造碱性环境），摇匀后再加B液4滴；

- B液不能过量，否则CuSO₄的蓝色会掩盖紫色反应；

- 原理：碱性条件下，肽键与Cu²⁺结合生成紫色络合物。

五、常考易错点总结

1. 生物界与非生物界的统一性体现在元素种类，差异性体现在元素含量，不可混淆。

2. 大量元素和微量元素是按含量划分，不是按功能划分，二者均为必需元素。

3. 鲜重O最多、干重C最多；细胞中含量最多的化合物是水，最多的有机物是蛋白质。

4. 斐林试剂检测还原糖，不是所有糖类：蔗糖、淀粉、纤维素均为非还原糖，不产生砖红色沉淀。

5. 脂肪检测中，50%酒精的作用是洗浮色，不是消毒、解离。

6. 双缩脲试剂不能检测氨基酸（无肽键），只能检测蛋白质或多肽。

六、精选5道同步热点选择题

1. 下列关于组成细胞的化学元素的叙述，正确的是（  ）

A. 微量元素含量少，对生命活动影响可忽略

B. 生物界和非生物界的统一性体现在元素含量上

C. 细胞干重中含量最多的元素是C

D. 大量元素包括C、H、O、N、Fe、P、S等

2. 下列关于细胞中化合物的说法，错误的是（  ）

A. 占细胞鲜重最多的化合物是水

B. 占细胞干重最多的有机化合物是蛋白质

C. 脂肪细胞中含量最多的化合物是脂肪

D. 组成细胞的化合物包括无机物和有机物两大类

3. 关于生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的检测实验，下列叙述正确的是（  ）

A. 斐林试剂可直接检测甘蔗中的蔗糖，产生砖红色沉淀

B. 脂肪检测中，用体积分数75%的酒精洗去浮色

C. 双缩脲试剂使用时先加A液创造碱性环境，再加B液

D. 还原糖检测可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀

4. 下列关于斐林试剂和双缩脲试剂的对比，正确的是（  ）

A. 二者CuSO₄溶液浓度相同

B. 二者都需要水浴加热才能显色

C. 斐林试剂需混合使用，双缩脲试剂需分先后加入

D. 二者均可用于检测蛋白质和多肽

5. 下列有关组成细胞元素和化合物的叙述，能体现生物界统一性的是（  ）

A. 不同细胞中各种元素的含量完全相同

B. 组成生物体的化学元素在无机自然界都能找到

C. 所有细胞中含量最多的化合物都是蛋白质

D. 不同生物体内化合物的种类完全不同

七、答案与详细解析

1. 答案：C

- 解析：A错误，微量元素含量少但作用必不可少；B错误，统一性体现在元素种类，差异性体现在含量；D错误，Fe属于微量元素；C正确，细胞干重中碳元素含量最高。

2. 答案：C

- 解析：C错误，活细胞中含量最多的化合物都是水，脂肪细胞也不例外；A、B、D均为课本核心结论，表述正确。

3. 答案：C

- 解析：A错误，蔗糖是非还原糖，不能与斐林试剂反应；B错误，洗浮色用50%酒精；D错误，还原糖检测必须水浴加热，不能直接加热；C正确，双缩脲试剂先加A液创造碱性环境。

4. 答案：C

- 解析：A错误，斐林试剂CuSO₄浓度为0.05g/mL，双缩脲试剂为0.01g/mL；B错误，双缩脲试剂无需加热；D错误，斐林试剂检测还原糖，不能检测蛋白质；C正确，二者使用方法存在本质区别。

5. 答案：B

- 解析：生物界与非生物界的统一性体现在元素种类上，即组成生物体的元素在无机自然界都能找到。A错误，不同细胞元素含量存在差异；C错误，鲜重细胞中含量最多的化合物是水；D错误，不同生物化合物种类具有相似性。