生物步步高2.细胞中的无机物、糖类和脂质
生物步步高2.细胞中的无机物、糖类和脂质
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细胞中的元素和化合物、无机物
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组成细胞的元素和化合物
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组成细胞的元素
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来源：有选择地从无机自然界获取。
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含量
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大量元素：C H O N P S K Ca Mg
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微量元素：Fe Mn B Zn Mo Cu
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作用
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最基本元素：C
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基本元素：C H O N(干重、鲜重都最多)
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存在形式：大多以化合物形式存在。
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生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系
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种类上的统一性：组成生物体的元素在无机自然界都能找到。
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含量上的差异性：组成元素在含量上差异很大。
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组成细胞的化合物
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无机物：
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水：鲜重含量最多。
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无机盐：占 1% ~ 1.5%
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有机物
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C H O: 糖类
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C H O N(S): 蛋白质，干重含量最多
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C H O N P: 核酸
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C H O(有的含 N P): 脂质
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正确区分人体细胞鲜重干重中元素和化合物的含量
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鲜重排序
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元素：O>C>H>N
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化合物：水>蛋白质
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干重排序
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元素：C>O>N>H
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化合物：最多的是蛋白质
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人体活细胞中氧含量最多，但氢原子数量最多。
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细胞中的水和无机盐
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细胞中的水
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存在形式和功能
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结合水：细胞结构的重要组成部分。
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自由水：
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细胞内的良好溶剂。
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参与许多生物化学反应。
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为细胞提供液体环境。
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运送营养物质和代谢废物。
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自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系
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自由水多，结合水少：代谢旺盛，抗逆性差，如癌细胞、萌发种子、分生组织细胞。
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自由水少，结合水多：代谢弱，抗逆性强，如干种子、越冬植物、细菌芽孢。
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细胞中的无机盐
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存在形式：主要是离子形式。
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吸收方式：主要是主动运输。
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作用：
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组成复杂化合物：如 于叶绿素， 于血红蛋白。
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维持细胞和生命体的生命活动：
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哺乳动物血钙过高，则肌无力，血钙过低，则抽搐。
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维持细胞和生物体正常的渗透压、酸碱平衡。
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病人脱水需要及时补充水分和无机盐，因此输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法。
大量出汗会排出过多的无机盐，导致水盐平衡和酸碱平衡失调，此时应该多喝淡盐水。
细胞中的水
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水
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调节：抗利尿激素
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吸收：渗透作用
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利用：
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多糖、蛋白质、脂肪、核酸的水解。
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光反应中水的光解。
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有氧呼吸第二阶段。
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ATP 的水解。
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产生：
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暗反应。
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有氧呼吸第三阶段。
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氨基酸脱水缩合。
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多糖的合成。
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DNA 的复制。
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ADP 形成 ATP.
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存在形式：自由水(促进代谢)，结合水(增强抗逆)
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常考无机盐功能归纳整理
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无机盐
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: 蛋白质、ATP、、叶绿素、核苷酸等。
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: ATP、、核苷酸、磷脂等。
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: 叶绿素(与光反应有关)
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: 甲状腺激素(幼年时缺乏引发“呆小症”)
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: 与钠离子共同维持细胞外液渗透压。
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: 血红蛋白。
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: 甲硫氨酸等组成部分。
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: 维持细胞外液渗透压，动作电位形成。
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: 维持细胞内液渗透压，静息电位的维持和恢复。
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: 调节肌肉收缩。
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验证某种矿质元素的生理功能
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实验设计
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对照组：植物 + 完全培养液 = 正常生长
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实验组：植物 + 只缺X的完全 培养液
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正常生长：X 不是必需元素
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生长不正常：加入 X 后生长正常，X 是必需元素。
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实验成功关键
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保证实验材料统一性，即材料的种类、生长状况应当一致等。
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实验组加入 X 的目的是二次对照，使实验组前后对照，增强说服力。
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判断：和 ATP 一样， 也能为生物体提供能量。
错误，无机盐不能提供能量。
植物细胞内，核糖体上合成的含氮有机物是蛋白质，细胞核中合成的含氮有机物是核酸，叶绿体中含氮的光合色素是叶绿素。
糖类、脂质的种类和作用
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细胞中的糖类
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种类：
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单糖：不能水解。
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二糖：可水解为两分子单糖。
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多糖：可水解为多个单糖。
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分布：
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共有：葡萄糖、核糖、脱氧核糖。（全都是单糖）
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植物特有：果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素。
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动物特有：半乳糖、乳糖、糖原。
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功能：
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结构物质：核糖、脱氧核糖、纤维素、几丁质。
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储能物质：淀粉（植物），糖原（动物）
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主要能源物质：葡萄糖是主要的能源物质。
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细胞中的脂质
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脂肪：
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元素组成：C H O
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作用：细胞内良好的储能物质，保温、缓冲和减压
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磷脂：
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元素组成：C H O N P
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作用：构成生物膜的重要成分。
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固醇：
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元素组成：C H O
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作用：
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胆固醇：构成动物细胞膜的重要成分，在人体内参与血液中的脂质运输。
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性激素：促进人和动物的生殖器官发育以及生殖细胞形成。
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维生素 D：促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
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构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子，但是葡萄糖的连接方式不同。
判断：磷脂是所有细胞必不可少的脂质。
正确。
判断：胆固醇是构成所有细胞膜的重要成分。
错误，注意只有动物才有胆固醇。
胆固醇在许多动物性食物中含量丰富，饮食中如果过多摄入，会在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞，危及生命。因此，饮食中要注意限制高胆固醇类食品，如动物内脏、蛋黄等的过量摄入。
判断：细胞中的糖类物质都是能源物质。
错误，例如纤维素。
乳糖水解产物？
半乳糖和葡萄糖。
淀粉水解的最终产物？
葡萄糖。注意不是氧化分解。
麦芽糖水解产物？
葡萄糖。
蔗糖水解产物？
果糖和葡萄糖。
糖原水解最终产物？
葡萄糖。
纤维素水解最终产物？
葡萄糖。
判断：脂肪酸和磷脂含有的元素种类相同。
错误，磷脂为 C H O N P，脂肪酸只有 C H O.
磷脂分子组成？
甘油、脂肪酸和磷酸。
呼吸熵指物质氧化分解时释放 与消耗 的比值，糖类的呼吸熵为 1，而脂肪呼吸熵小于 1 的原因是？
脂肪中 C H 元素含量更高，O 含量低，氧化分解时释放的能量更多，需要更多的氧气。
哺乳动物体内含有胆固醇并非有害无益的原因？
胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。
葡萄糖可以静脉注射进入人体细胞，蔗糖不行的原因？
葡萄糖属于单糖，可以直接进入细胞，因此可以静脉注射。
蔗糖属于二糖，必须经过消化作用分解成两分子单糖后才能进入细胞，因此不能静脉注射。
判断：脂质在哺乳动物精子形成中具有重要作用。
正确。性激素为类固醇，属于脂质。
判断：脂质都能被苏丹 III 染液染成橘黄色。
错误，只有脂肪可以。
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糖类和脂质主要合成场所
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糖类：
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葡萄糖、淀粉：叶绿体。
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纤维素：高尔基体。
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糖原：主要是肝脏、肌肉。
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脂质：主要是内质网。
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| 种子类型 | 非油料作物种子(如小麦) | 油料作物种子(如大豆) |
|---|---|---|
| 种子形成时 | 可溶性糖(还原糖)转变为淀粉 | 糖类转为脂肪 |
| 种子萌发时 | 淀粉转变为可溶性糖 | 脂肪转为甘油、脂肪酸再转为糖类 |
非油料作物种子：形成时，可溶性糖转变为淀粉；萌发时，淀粉转变为可溶性糖。
油料作物种子：形成时，糖类转化为脂肪；萌发时，脂肪转为甘油、脂肪酸，最终转为糖类。
种子萌发时，吸收水分导致鲜重增加，非油料作物种子由于只进行细胞呼吸导致干重减少，油料作物种子萌发初期干重有所增加（因为脂肪转化为糖类过程中增加了氧元素），然后再减少。
哺乳动物成熟红细胞能利用葡萄糖吗？
能，进行无氧呼吸。
判断：脂质中只有磷脂是构成细胞膜的成分。
错误，例如胆固醇。
判断：摄入过多胆固醇会增加动脉硬化风险。
正确。
判断：氨基酸是水溶性小分子，只能在转运蛋白协助下进出细胞。
错误，有些氨基酸可以作为神经递质，通过胞吐的方式运出细胞。
判断：植物没有脂肪。
错误，脂肪存在于动植物细胞的脂肪细胞中。
判断：构成生物体的细胞膜上存在磷脂、脂肪等脂类物质。
错误，存在磷脂、胆固醇等脂类物质，但不含脂肪。
乳糖是还原糖吗？
是。二糖除了蔗糖外都是还原糖。
麦芽糖是还原糖吗？
是。二糖除了蔗糖外都是还原糖。
蔗糖是还原糖吗？
不是。二糖除了蔗糖外都是还原糖。
单糖都是还原糖吗？
正确。
铁是血红蛋白的重要组成部分，这说明无机盐有什么作用？
构成细胞内某些复杂化合物。
某同学踢足球时，随汗液流失了大量的钙盐，可能会发生抽搐现象，这说明无机盐有维持细胞和生物体生命活动的作用。
淀粉酶将淀粉水解成什么？
葡萄糖和麦芽糖。#TODO# #存疑#
淀粉酶可以水解糖原吗？
可以，淀粉酶是能水解淀粉和糖原的酶的总称。#TODO# #存疑#
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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检测原理
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糖类的检测
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还原糖 + 斐林试剂，50~65 度温水浴加热，产生砖红色沉淀。
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淀粉 + 碘液，溶液呈蓝色。
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脂肪的检测：
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苏丹 III 染液：橘黄色
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苏丹 IV 染液：红色
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蛋白质检测：蛋白质 + 双缩脲试剂：紫色
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实验步骤
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还原糖的检测
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取材：还原糖含量高、颜色为白色或近于白色的植物组织。
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制备组织样液：制浆、纱布过滤、取滤液。
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颜色反应：加入刚配置的斐林试剂，进行水浴加热。
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结论：组织样液中含有可溶性还原糖。
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脂肪的检测
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方法一：花生种子匀浆 + 3 滴苏丹 III 染液，产生橘黄色。
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方法二：
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取材：花生种子（浸泡），去除种皮，将子叶切成薄片。
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制片：
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选取最理想的薄片，进行染色。
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用50%酒精溶液洗去浮色，制成临时装片。
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观察：在低倍镜下寻找到已着色的圆形小颗粒，然后用高倍镜观察。
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结论：花生种子中有脂肪存在。
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蛋白质检测：
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选材与制备：蛋清稀释液或豆浆滤液
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颜色反应：加入双缩脲试剂 A 液 1mL，摇匀。再阿如双缩脲试剂 B 液 4 滴，摇匀后变成紫色。
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结论：组织样液中含有蛋白质
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斐林试剂与双缩脲试剂的一同三不同
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成分相同：都含有 和 两种成分，且 溶液的质量浓度都为 0.1g/mL
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原理不同：
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鉴定还原糖为新制氢氧化铜和还原糖加热发生氧化还原反应，生成 沉淀。
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鉴定蛋白质时为碱性环境下，铜离子和肽键发生反应生成紫色物质。
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使用方法不同：
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鉴定还原糖时将甲、乙两液摇匀后立即使用。
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鉴定蛋白质时先加 A 液 1 mL，摇匀后再加 B 液 4 滴。
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浓度不同：
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斐林试剂中：0.05g/mL
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双缩脲试剂中：0.01g/mL
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斐林试剂成分及浓度？
甲液： 0.1g/mL
乙液： 0.05g/mL
斐林试剂使用方法？
现配现用，A 液与 B 液混合摇匀后加入待测溶液。
双缩脲试剂成分及浓度？
A 液： 0.1g/mL
B 液： 0.01g/mL
双缩脲试剂使用方法？
向待测溶液中先加入 A 液 1 mL，摇匀后再加入 4 滴 B 液，摇匀震荡。
斐林试剂现配现用的原因？
斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的 沉淀，所以要甲液乙液分别保存，现配现用。
判断：还原糖检测实验中，待测组织样液不含还原糖，加入斐林试剂水浴加热后呈现无色。
错误，呈现浅蓝色，即 的颜色。
检测蛋白质时，加入过量的双缩脲试剂 B 液后，没有明显的紫色，可能原因是？
加入 过量，碱性溶液中生成大量 蓝色絮状沉淀，遮蔽实验中产生的紫色，影响观察。
蛋白质检测中，若用大豆为材料，必须？
提前浸泡。
蛋白质检测中，若用蛋清为材料，必须如何操作？为什么？
稀释，防止黏在试管上不易刷洗。
脂肪检测中加入 1~2 滴 50% 酒精溶液的目的是？原理是？
洗去浮色，苏丹 III 和苏丹 IV 溶液易溶于酒精。
判断：脂肪的检测可以不需要显微镜。
正确，方法一 花生种子匀浆法，直接加入苏丹 III 染液即可显现橘黄色，无需显微镜。
切片法检验脂肪存在时需要用显微镜吗？
需要。
蛋白质检测需要加热吗？
不需要。
还原糖检测需要加热吗？
需要。
还原糖检测中，使用苹果比使用植物叶片好吗？
好。苹果中还原糖含量高。
细胞中绝大部分的水以游离的形式存在，可以自由流动，叫自由水。
生物界与非生物界在元素种类上具有统一性，而在元素含量上具有差异性。
生物体内主要的能源物质？
糖类。
细胞内良好的储能物质？
脂肪。
植物细胞的主要储能物质？
淀粉。
动物细胞的主要储能物质？
糖原。
脂质包括？
脂肪、磷脂、固醇。
固醇类物质包括？
胆固醇、性激素、维生素 D
判断： 是类胡萝卜素的必要成分。
错误，是叶绿素的必要成分。
双缩脲试剂检测蛋白质时，检测的结构是什么？
肽键。
台酚蓝染色法检测什么？
细胞死活。死去的细胞的细胞膜失去对台酚蓝的选择透过性，可以被染色。
染色观察染色体，可用什么试剂？
碱性染料醋酸洋红液、龙胆紫溶液、改良苯酚品红染液。
判断：蛋白质与足量蛋白酶混合液中，加入双缩脲试剂，不会发生颜色反应。
错误，蛋白酶的化学本质是蛋白质，也会与双缩脲反应显现紫色。
判断：鉴定蛋白质实验可以用黄豆浆滤液。
正确，可以用蛋清稀释液，也可以用黄豆浆滤液。
判断：鉴定蛋白质实验可以用花生种子研磨液。
错误，花生种子研磨液用于鉴定脂肪。