2.1 细胞中的元素和化合物

第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的细胞中的元素和化合物 课 型： 授课人： 【学习目标】 1.了解生物界和非生物界元素的组成、含量。 2.说出组成细胞的化合物种类与含量，认同生命的物质性。 3.通过对大量元素和微量元素分类学习，养成比较与分类的科学思维方式。 4.通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，认同细胞由多种化合物组成。 likezhisheng 问题探讨 48.60% 26.30% 0.087% 0.03% 0.76% 65.0% 极少 18.0% 3.0% 10.0% O Si C N H 地壳 细胞 *Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物 1、组成细胞的元素在自然界中都能找到吗？ 2、组成地壳和细胞的主要元素含量差别大吗？ 3、生物所含元素都来自无机环境，为什么二者元素含量却大不相同？ 4、在不同生物体中各元素含量又是怎样的呢? likezhisheng 地壳与细胞内的元素组成 统一性 差异性 组成细胞的元素，在无机自然界中都能找到 细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同 原因：细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的 1.地壳与细胞的元素组成 likezhisheng 一、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.存在形式：大多以化合物形式存在(少数以离子或单质形式存在) 3.分类： ①大量元素(含量较多)：________________________________等。 ②微量元素(含量很少)：________________________ 等。 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 组成生物体细胞的元素在种类上与非生物界存在统一性，含量上却大不相同。那生物与生物之间是否也如此？ likezhisheng 思考·讨论 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 元素 玉米细胞 人体细胞 C 43.57 55.99 H 6.24 7.46 O 44.43 14.62 N 1.46 9.33 K 0.92 1.09 Ca 0.23 4.67 P 0.20 3.11 Mg 0.18 0.16 S 0.17 0.78 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗?怎样解释这种现象? 一样，均为C、H、O、N 这与组成细胞的化合物有关。玉米、人体细胞的主要成分都是水、糖类、脂质、蛋白质等物质，含有C、H、O，蛋白质、部分脂质中还含有大量的N。 2.细胞中有些元素含量很少,是否意味着它们不重要?你能举例说明吗？ 不是；如在玉米细胞中，Mg只有0.18%，如果缺少Mg细胞就不能合成叶绿素；Fe是血红素的组成成分，缺铁使人患贫血症。 likezhisheng 思考·讨论 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 元素 玉米细胞 人体细胞 C 43.57 55.99 H 6.24 7.46 O 44.43 14.62 N 1.46 9.33 K 0.92 1.09 Ca 0.23 4.67 P 0.20 3.11 Mg 0.18 0.16 S 0.17 0.78 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 3.比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量,你还能得出哪些结论? 不同生物体内元素种类大致相同： 说明不同生物在元素种类上具有统一性 但是元素含量相差很大： 说明不同生物在元素含量上具有差异性 likezhisheng 细胞中的元素 必需元素 非必需元素 大量元素(9种) 微量元素(6种) 相对含量万分之一 C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg 最基本元素 基本元素 主要元素 大量元素 (干重最多) Fe Mn B Zn Mo Cu 口诀：铁 猛 碰 新 木 桶 铁 锰 硼 锌 钼 铜 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 一、组成细胞的元素 likezhisheng 元素缺乏与疾病的相关性 N：组成蛋白质、核酸、叶绿素等物质组成成分 P：组成生物膜结构的成分 Ca：骨骼、牙齿的组成成分，成年人缺Ca易患骨质疏松，人血液中缺钙容易患抽搐症 Mg：叶绿素的重要组分，缺镁会影响光合作用 Fe：血红蛋白的重要组成成分；缺Fe会使人患贫血； Zn：缺使人发育受影响，导致发育不良; B：“花而不实”，缺硼导致植物开花而不结果实。 二、组成细胞的化合物 likezhisheng 二、组成细胞的化合物 组成细胞的化合物 有机物 无机物 糖类 水 蛋白质 脂质 核酸 无机盐 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在 likezhisheng 活细胞中含量(鲜重)： 最多的化合物：水； 最多的有机物：蛋白质； 最多的无机物：水； 最多的元素：O。 细胞干重中含量： 最多化合物：蛋白质； 最多有机物：蛋白质； 最多元素：C。 无论干重还是鲜重，含量最多的四种元素都是C、H、O、N 注意：不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别 二、组成细胞的化合物 细胞干重指除去水分后所测得的重量，即烘干保持恒重后测定的重量； 细胞鲜重指细胞正常生活状态下所测得的质量，如新鲜菠菜; likezhisheng 三、检测组织中的糖类、脂肪和蛋白质 糖类的检测： ①还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)＋ 试剂 。 ②淀粉＋碘液→ 。 脂肪的检测： 脂肪＋ 染液→ 色。 蛋白质的检测： 蛋白质＋ 试剂→ 色。 蓝色 斐林 砖红色沉淀 苏丹Ⅲ 橘黄 双缩脲 紫 1.实验原理 likezhisheng 三、检测组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2.实验选材 蛋清 豆浆 鸡肝 梨 花生种子 白萝卜 还原糖检测选材：含糖量较高、浅色或近乎于浅色的植物组织，排除色素对显色的干扰。 likezhisheng 三、检测组织中的糖类、脂肪和蛋白质 3.实验仪器 likezhisheng 三、检测组织中的糖类、脂肪和蛋白质 3.实验试剂 斐林试剂 甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液 双缩脲试剂 A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液 苏丹Ⅲ染液 ：质量浓度为0.01g/mL 酒精溶液 ：体积分数为50％ 蒸馏水 likezhisheng 方法步骤 还原糖的检测和观察 蓝色→棕色→砖红色沉淀 还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖 非还原糖：蔗糖、淀粉 刚配置的斐林试剂不稳定，Cu（OH）2 容易被还原糖还原成Cu2O，砖红色沉淀。 制成匀浆 新制的斐林试剂 组织样液 50~65°C水浴加热2min 说明组织样液中含有可溶性还原糖 蛋白质的检测和观察 双缩脲试剂是使用时先加A液，再加B液，因为其反应原理是具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成紫色络合物，所以要先营造一个碱性环境。 方法步骤 脂肪的检测和观察 方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色 方法步骤 脂肪的检测和观察 方法二： 制片 ①取最薄的切片，放在载玻片中央 ②滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min） ③去浮色：加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液 ④制成临时装片：滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片 先低倍镜下找着色颗粒，再高倍镜观察 观察 圆形小颗粒呈橘黄色，证明有脂肪存在。 取材 花生种子（浸泡），将子叶切成薄片 结论 方法步骤 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液 0. 1g/ml NaOH 0. 05g/ml CuSO4 0. 1g/mlNaOH 0. 01g/mlCuSO4 还原糖+Cu(OH)2 ↓Δ Cu2O(沉淀） 肽键与Cu2+在碱性的条件下结合成紫色络合物 甲、乙两液等量混匀，立即使用 (现配现用) 先A液1ml,再B液4滴 50-65℃水浴加热 无需加热，摇匀即可 蓝色→棕色→砖红色沉淀 紫色 斐林试剂与双缩脲试剂的对比 成分 鉴定原理 添加顺序 反应条件 实验现象 易错提示 (1)大量元素和微量元素的划分依据是元素的含量，一般以元素含量占生物总重量万分之一的比率为标准，而不是生理作用。 (2)大量元素和微量元素都是生物体所必需的，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如Pb。 (3) C 是构成细胞的核心元素（最基本元素）,是构成有机物的基本支架。 (4)非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。 (5)脂肪的检测中，若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜；若只观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜，可以在制备的组织样液中加入苏丹Ⅲ染液，观察溶液的颜色变化。 likezhisheng 课堂检测 1.利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？为什么？　 能；斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液高，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释成0.01 g/mL即可。 2.鉴定可溶性还原糖的实验材料是否可选择西瓜、番茄、马铃薯、甘蔗组织样液？ 不可以。西瓜和番茄组织样液本身的颜色对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显；马铃薯含淀粉，淀粉为非还原糖；甘蔗主要含蔗糖，为非还原糖。 likezhisheng 3．下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是(　　) A．用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定 B．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液 C．脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒 D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品的试管中，且现配现用 C (1)组成地壳的元素在细胞中都能找到(　　) (2)细胞中含量很少的元素都是微量元素(　　) (3)大量元素和微量元素的划分依据是其发挥生理作用的大小(　　) (4)沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水 ( ) (5)西瓜、番茄等都含有较多的糖，因此可用于还原糖的鉴定(　　) (6)甘蔗富含糖，是做还原糖鉴定的理想材料(　　) (7)非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是溶液为无色(　　) × × × × × × √ 判断题 likezhisheng 课堂小结 水 无机化合物 有机化合物 无机盐 糖类 脂质 蛋白质 核酸 细胞中的元素和化合物 组成细胞的元素 组成细胞的化合物 检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质 大量元素 微量元素 干重最多：c 鲜重最多：o 糖类： 脂质： 蛋白质： 淀粉： 斐林试剂，砖红色沉淀 （苏丹III：橘黄色 ，苏丹IV：红色） （双缩脲试剂：紫色） （碘液：变蓝） 下节提示：细胞中的无机物 本课结束 $$