2.1 细胞中的元素和化合物（优质精讲课）-【上好课】2024-2025学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修1）

第1节 细胞中的元素和化合物 第2章 组成细胞的分子 必修一 组成细胞的元素和化合物 1 目录 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2 习题检测 3 一、学习目标 二、重难点 1.说出组成细胞的元素都来自自然界， 但各种元素的含量又与无机自然界不同。 2.简述组成细胞的大量元素和微量元素， 说出组成细胞的化合物的主要种类。 3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质， 探讨细胞中化合物的种类。 1.组成细胞的主要元素和化合物。 2.检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质。 组成细胞的元素和化合物 1 问题探讨 元素 地壳 细胞 O 48.60 65.0 Si 26.30 极少 C 0.087 18.0 N 0.03 3.0 H 0.76 10.0 组成地壳和组成细胞的部分元素含量(％)表 1.组成生物体的所有元素中，有没有 哪一些元素是生物体所特有的？ 2.这说明什么？ 没有。 生物界和非生物界具有统一性。（元素种类相同） 5 问题探讨 元素 地壳 细胞 O 48.60 65.0 Si 26.30 极少 C 0.087 18.0 N 0.03 3.0 H 0.76 10.0 组成地壳和组成细胞的部分元素含量(％)表 2.生物体中的元素含量和无机环境中 的含量有区别吗？ 这又说明什么？ 有，相差很大。 生物界和非生物界还具有差异性。（元素含量不同） 结论：生物界和非生物界之间既有统一性又有差异性。 6 生物界 非生物界 性 种类上 性 含量上 有选择地从无机自然界中获取 组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到 组成元素在含量上相差很大 统一 多样 问题探讨 7 组成细胞的元素和化合物 1 一、组成细胞的元素 1.比较组成玉米和人体细胞的元素和含量 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 （1）在玉米细胞和人体细胞中含量较多的 四种元素一样吗？分别是什么？ 一样；都是C、H、O、N （2）细胞中有些元素含量很少， 是否意味着它们不重要？ 否；如Mg是构成叶绿素的成分。 8 1.比较组成玉米和人体细胞的元素和含量 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 （3）组成玉米细胞和人体细胞中的元素 种类和含量相同吗？说明了什么？ 不同生物的细胞在元素组成上具有统一性；在元素的含量上具有差异性。 元素种类相同；元素含量不同。 9 组成细胞的元素和化合物 1 一、组成细胞的元素 元素 有选择地从无机自然界中获取 大量元素: 微量元素: C、H、O、N、P、S、K、 Ca、Mg等 Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等 最基本元素： 基本元素： C C、H、O、N （参与构成生物大分子的基本骨架） 大多以化合物的形式存在 含量 作用 来源 分类依据 存在形式 常见 20多种 2.元素的来源、分类和存在形式 铁猛碰新木桶 大量元素和微量元素不是按生理作用的分类，微量元素虽然少，但其生理作用却不可替代。 1.不论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。微量元素在生物体内含量少，但生理作用并不小。 2.并不是所有含量少的都是微量元素。生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素，如Pb。这样的元素含量再多也不是大量元素。 3.组成细胞的元素在生物体中一般以化合物形式存在，如镁形成叶绿素、铁形成血红素，等等。 少数元素以离子形式存在，如K以K＋形式存在于细胞内液中。但有少数元素是以单质形式存在的，如硫磺细菌中的S是以硫磺颗粒存在的 10 组成细胞的元素和化合物 1 鲜重最多 碳原子本身的化学性质使它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种生物大分子，而生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用。 基本元素 11 一、组成细胞的元素 3.人体细胞干、鲜重对比图 组成人体细胞的主要元素 （占细胞鲜重的百分比） 组成人体细胞的主要元素 （占细胞干重的百分比） 鲜重指的是生物体或细胞在自然生活状态下所测得的重量 干重指的是生物体（或细胞）除去水分以后所测得的重量 O>C>H>N C>O>N>H 12 一、组成细胞的元素 4.一些元素缺乏与疾病的相关性 硼 B 铁 Fe 镁Mg B能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长，利于受精作用顺利进行，缺B时，花药和花丝萎缩，花粉发育不良 Fe是合成血红蛋白必需的元素，缺铁会导致血红蛋白合成减少，形态学表现为小细胞低色素性贫血。 Mg是叶绿素卟啉环位于中央位置的一个具有螯合效应的中心金属元素，没有镁的存在，卟啉环以及周围有机物不能组合在一起，则不能形成叶绿素，从而导致无法进行光合作用 13 组成细胞的元素和化合物 1 二、组成细胞的化合物 1.无机物 2.有机物 水 无机盐 鲜重 ，大多为 。 大多以 形式存在。 糖类 脂质 蛋白质 核酸 只含 （ 物质）。 主要含 ，此外 （ 物质）。 主要含 （ 物质）。 含 （ 物质）。 最多 自由水 离子 C、H、O 能源 N、P 储能 C、H、O、N (S) 结构 C、H、O、N、P 遗传 C、H、O 含碳元素 14 最值问题 1.鲜重最多的化合物： 2.鲜重最多的有机物： 3.干重最多的化合物： 4.干重最多的有机物： 5.鲜重最多的四种元素： 6.干重最多的四种元素： 水 蛋白质 蛋白质 蛋白质 O>C>H>N C>O>N>H 不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，同种生物不同组织细胞中化合物种类和含量也是有区别的。 组成细胞的元素和化合物 1 15 含量 水 蛋白质 糖类和核酸 脂质 无机盐 87 8 1.5 2 1.5 习题巩固 1.生活在缺水的沙漠环境中的仙人掌细胞中， 含量最多的化合物是（ ） A.蛋白质 B.脂肪 C.糖类 D.水 D 2.占细胞鲜重比例最大的元素及有机物依次是 （ ） A．O、水 B．C、水 C．O、蛋白质 D．C、蛋白质 C 16 习题巩固 3.科学家在研究组成地壳和组成细胞的部分元素时，发现细胞与 非生物相比，各种元素的相对含量大不相同这一事实主要说明 （ ） A.生物与非生物没有区别 B.生物界与非生物界具有统一性 C.生物来源于非生物 D.生物界与非生物界具有差异性 D 17 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2 一、实验原理 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。 还原糖 + 斐林试剂 砖红色沉淀 脂肪 + 苏丹Ⅲ 橘黄色 蛋白质 + 双缩脲试剂 紫色 淀粉 + 碘 蓝色 50~65℃ 水浴加热 镜检 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2 19 二、还原糖的鉴定 1.实验原理 斐林试剂+还原糖 砖红色沉淀 水浴加热 50~65℃ 2.实验试剂 乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液 甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 3.实验材料 苹果或梨匀浆（还原糖类较高，白色或近于白色的植物组织） 还原糖 单糖、麦芽糖、乳糖 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2 20 不能用酒精灯直接加热 现配现用 斐林试剂鉴定还原糖，是利用还原糖与Cu(OH)2 反应，所以要混合均匀制成Cu(OH)2 后再使用； Cu(OH)2 (浅蓝)→棕色→ Cu2O(砖红) 二、还原糖的鉴定 21 二、还原糖的鉴定 选材宜选用含糖量高、颜色较浅的植物材料，如苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜，这样可避免生物材料本身的颜色对实验结果的干扰。切忌选用带有颜色的材料，如番茄、西瓜等。 苹果或梨的组织样液必须临时制备，因苹果多酚氧化酶含量高，组织样液很易被氧化成褐色，将产生的颜色覆盖。 22 三、蛋白质的鉴定 1.实验原理 2.实验试剂 3.实验材料 B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液 A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 豆浆、鲜肝研磨液、蛋清稀释液 双缩脲试剂鉴定蛋白质是利用的在碱性环境中，蛋白质的2个及以上肽键与Cu2+发生颜色反应，所以要先加入试剂A，后加入试剂B。注意：双缩脲≠双缩脲试剂。 蛋白质（2个以上肽键）+双缩脲试剂 紫色 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2 23 三、蛋白质的鉴定 稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上 24 斐林试剂 双缩脲试剂 不同点 使用方法 甲液和乙液_______均匀后方可使用，且现配现用 使用时先加A液，再加B液 反应条件 _______加热 不需要加热 反应原理 还原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被还原为Cu2O 具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物 试剂实质 新制的___________________ ____性环境下的_______ 颜色 _______ _______ 浓度 斐林试剂的乙液CuSO4溶液 浓度为0.05 g/mL 双缩脲试剂的B液CuSO4溶液 浓度为0.01 g/mL 相同点 都含有NaOH、CuSO4两种成分， 且所用的NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL 混合 水浴 Cu（OH）2 砖红色 碱 Cu2+ 紫色 25 四、脂肪的鉴定 1.实验原理 2.实验试剂 3.实验材料 脂肪+苏丹Ⅲ染液 橘黄色（黄山） 镜检 脂肪+苏丹Ⅳ染液 红色（红四军） 镜检 苏丹Ⅲ、苏丹Ⅳ染液、体积分数50%的酒精 花生种子（浸泡3~4h，去掉种皮） 注：浸泡时间短，不易切片； 浸泡时间过长，组织较软，切下的薄片不易成形。 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2 26 切片要厚薄均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊 酒精的作用是洗去浮色 四、脂肪的鉴定 27 五、淀粉的鉴定 1.实验原理 淀粉+碘液 蓝色 2.实验试剂 碘液 3.实验材料 马铃薯匀浆 4.实验步骤 （1）向试管内注入2mL待测组织样液； （2）向试管内滴加2滴碘液，观察颜色变化。 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2 28 五、淀粉的鉴定 29 习题巩固 1.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.蔗糖与斐林试剂反应不生成砖红色沉淀 C.鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后， 再加入乙液 D.用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后， 再加入含样品的试管中，且必须现配先用 B 30 习题巩固 2.将刚刚萌发、带有小芽的大麦充分研磨后，过滤得到组织样液。在组织样液中加入下列试剂后震荡均匀，有关实验现象及结论的叙述正确的是 （ ） A.加入苏丹Ⅲ染液，溶液呈红色，证明发芽的大麦中含有脂肪 B.加入斐林试剂并水浴加热，溶液呈砖红色， 说明发芽的大麦中含有麦芽糖(只能说明含有还原性糖） C.加入碘液，溶液呈蓝色，说明发芽的大麦中含有淀粉 D.加入双缩脲试剂，溶液成蓝色，说明发芽的大麦中含有蛋白质 C 31 习题巩固 3.以花生子叶为实验材料进行脂肪的检测时， 制作临时装片的步骤是 ( ) ①盖上盖玻片 ②切子叶薄片 ③苏丹Ⅲ染液染色 ④滴蒸馏水 ⑤用 50%酒精洗去浮色 ⑥用吸水纸吸取多余染液 A．④②①③⑥⑤ B．②④③⑥⑤① C．④②③⑥⑤① D．②③⑥⑤④① D 32 习题巩固 4.根据“检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质”实验，回答下列问题： （1）鉴定成熟葡萄汁中存在还原性糖所用的试剂是 ，甲液和乙液需 后再用于实验。该试剂与细胞内还原性糖发生作用，形成 沉淀。 （2）鉴定花生子叶细胞脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是 ，用其染色时，要用酒精来冲洗浮色，这是因为 。 （3）鉴定黄豆组织中是否存在蛋白质时，向组织液中加入 试剂A液摇匀，再向样液中加入其B液摇匀。其中B液的量只有3～4滴，而不能过量，这是因为： 斐林试剂 等量混合均匀 砖红色 苏丹Ⅲ染液 苏丹Ⅲ能溶解在酒精中 双缩脲 过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色， 而掩盖生成的紫色。 33 课堂总结 34 习题检测 3 习题检测 1.基于对细胞元素组成、元素含量等的认识， 判断下列相关表述是否正确。 （1）细胞中不存在无机自然界没有的特殊元素。 （ ） （2）细胞中微量元素含量很少，作用也很微小。 （ ） （3）不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同， 但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性， 又反映了细胞的多样性。 （ ） √ × √ 36 习题检测 2.将下列试剂与相应的待测样品、相应的实验结果用线连接起来。 苏丹Ⅲ染液 斐林试剂 双缩脲试剂 豆浆 梨汁 花生子叶 砖红色沉淀 橘黄色 紫色 37 习题检测 3.在下列有机化合物中，人体细胞内含量最多的一种是 （ ） A.脂质 B.糖类 C.蛋白质 D.核酸 C 38 习题检测 4.科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素 在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明（ ） A.生物来源于非生物 B.生物界与无机自然界具有统一性 C.生物界与无机自然界具有差异性 D.生物与非生物在元素组成上没有区别 B 39 习题检测 5.组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例 与无机环境的大不相同。 细胞是生命活动的基本单位，虽然组成细胞的元素来自无机环境，但是构成细胞的主要元素C、H、O、N的含量与无机环境差异很大，这与细胞内的有机化合物如糖类、脂质、蛋白质和核酸有关。 40 习题检测 6.将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在 一个试管中，能构成一个生命系统吗？为什么？ 不能。因为生命系统内部是一个严谨有序的结构，不是由物质随意堆砌而成的。 41 THANKS $$