2.1细胞中的元素和化合物 课件 2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

农作物的需要施氮、磷、钾肥；人体需要补钙、铁、锌等。以获取相应的元素用于细胞的生命活动，那么组成细胞的元素有哪些？这些元素是细胞特有的吗？ 新知导入 授课人：叶雨轩 第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 2 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 *Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能提出什么问题？就自己提出的问题与其他同学交流。 生物总是和外界环境进行着物质交换细胞生命活动所需的物质，归根结底是从 中获取的。 无机自然界 3 结论 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 *Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物 ①组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有。 ②细胞中各种元素的相对含量与无机自然界大不相同。 统一性 差异性 生物界和非生物界既有统一性又有差异性，生命起源于非生命物质 组成细胞的元素有哪些呢？含量上有什么特点呢 4 一、组成细胞的元素 思考·讨论 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数) 注：其它元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 组成细胞的化学元素，常见的有_20_多种,按照含量可分为： 一、组成细胞的元素 （1）大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上的元素。 主要有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。 （2）微量元素：含量占生物体总重量万分之一以下的元素。 主要有Fe、Mn、 Zn、Cu、B（硼）、Mo（钼）等。 7 一、组成细胞的元素 资料分析： 一、组成细胞的元素 微量元素(钼)是生物体不可缺少的必需元素；在生物体中含量很少但其作用是其它元素不可替代的。 元素分类是根据生物体内的含量，而不是生理作用，无论大量元素还是微量元素都是必需元素。微量元素虽含量少，但其生理作用却不可替代。 一、组成细胞的元素 思考:铅(Pb)、汞(Hg)在细胞中含量也很低，其是否为微量元素? 强调:铅(Pb)、汞(Hg)在细胞中含量也很低，但不属于微量元素，因为它们并不是必需元素。大量元素、微量元素的前提是必需元素。 一、组成细胞的元素 玉米细胞和人体细胞中含量较多的4种元素一样么?怎样解释这种现象？ 玉米细胞和人体细胞中含量较多的4种元素是一样的，都是 。 C、H、O、N 这是因为玉米和人类都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、0，蛋白质中还含有大量的N元素。 最基本元素 基本元素 主要元素 大量元素 微量元素 C H O N P S K Ca Mg等 组成细胞的元素 Fe Mn B Zn Mo Cu等 一、组成细胞的元素 最基本元素 基本元素 主要元素 大量元素： C H O N P S K Ca Mg等 C：在细胞 中含量较多，是 元素。是构成有机物的核心元素。 H：参与构成水和有机物。是细胞中 最多的元素。 O：在细胞 中含量最多，参与构成水和有机物。 N：主要参与构成 和核酸等有机物。 P：主要参与构成 、ATP、磷脂等有机物。 S：主要参与构成某些 等有机物。 干重 最基本 原子个数 鲜重 蛋白质 核酸 蛋白质 一、组成细胞的元素 其他一些元素的功能 Mg: 参与构成叶绿素，有利于植物光合作用。缺镁: 叶片发黄。 Fe: 可参与构成 血红蛋白 。缺铁: 患贫血。 B:主要促进植物花粉管萌发和伸长。缺硼:花而不实。 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。 一、组成细胞的元素 “最近我的孩子不爱吃饭，注意力也不集中是缺锌，”这是一句由著名影视演员在中央电视台说的广告词，关于锌元素的说法正确的是（ ） A.人体发育需要大量的锌 B.锌是人体的必需元素 C.锌在人体的含量越多，智力越发达D.要经常给儿童大量补锌 B 一、组成细胞的元素 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数) 注：其它元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 比较组成玉米和人体细胞本的元素种类和含量，你还能得出哪些结论? 玉米细胞：O>C>H>N 人体细胞：C>O>N>H 植物 多， 少，故干重中O较多； 动物 多， 少，故干重中C比例高。 这说明不同生物细胞在元素组成上具有 ,在元素的含量上具有 。 糖类 糖类 蛋白质 蛋白质 统一性 差异性 组成人体细胞的元素的百分比 一、组成细胞的元素 思考： 组成细胞的各种元素主要是以什么形式存在的呢? 主要以化合物的形式存在 二、组成细胞的化合物 水 无机盐 无机物 有机物 糖类 脂质 蛋白质 核酸 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、糖类、脂质、蛋白质、核酸等等。 （1）占细胞鲜重最多的化合物是______； （2）占细胞鲜重最多的有机物是__________； （3）占细胞干重最多的化合物是__________。 水 蛋白质 蛋白质 想一想： 活动二 问题探究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？ 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中的元素含量有所差别，这说明玉米细胞和人体细胞中有机物的含量不同，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 求有知健体 达喻事明理 二、组成细胞的化合物 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数) 注：其它元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 参考答案： 这说明玉米细胞和人体细胞中不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多些，而人体细胞中蛋白质的含量要多些。 Ca元素的含量也有区别，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。 讨论:玉米细胞中氧元素明显高于人体细胞，而氮元素的含量明显低于人体细胞，试分析原因是什么? 二、组成细胞的化合物 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 2、在下列有机化合物中，人体细胞内含量最多的一种是（ ） A、蛋白质 B、脂肪 C、糖类 D、水 检测 D A 不同生物组织细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊呢！ 我们平常吃的食物也是如此。正因为不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别，我们才需要在日常膳食中做到不同食物的合理搭配，以满足机体的营养需要。我们的食物来自各种生物组织。那么，怎样检测不同生物组织中的营养物质呢？ 砖红色沉淀 橘黄色 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 还原糖+斐林试剂 脂肪 +苏丹Ⅲ染液 蛋白质+双缩脲试剂 50℃~65℃ 温水浴 紫色 探究·实践 一、实验原理 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。如： 会形成沉因为斐林试剂很不稳定，配置好的Cu(OH)2悬浊液放置一段时间后，淀，影响实验效果。其次是Cu(OH)2放置久了会发生分解反应，形成部分黑色CuO，也会影响实验结果。所以应将甲液和乙液分别保存,使用时现配现用。 1.还原糖: 具有还原性的糖 常见还原糖: 葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖 常见非还原糖: 蔗糖、淀粉 还原糖+斐林试剂 2.原理: 斐林试剂 甲液: 0.1g/mLNaOH 乙液: 0.05g/mLCuSO4 等体积混合使用，现配现用。 思考:鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用? 砖红色沉淀 水浴加热 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 还原糖的检测和观察 二、实验过程 1、还原糖的检测和观察 2mL组织样液 1mL现配斐林试剂 蓝色 棕色 砖红色沉淀 50~65℃水浴加热2min 选材 制备组织样液 显色反应 还原糖含量较高、无色或近于无色的植物组织 ( 制浆 → （一层纱布）过滤 → 取液 ) 结论 组织样液中含有还原糖 不能选绿色叶片、西瓜等材料，防止颜色的干扰。 选苹果或梨匀浆：富含还原糖且没有其他颜色的干扰。 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 还原糖的检测和观察 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 还原糖的检测和观察 不同组织显色结果 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 还原糖的检测和观察 不同组织显色结果 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 还原糖的检测和观察 可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。 1.原理: 蛋白质+双缩脲试剂 双缩脲试剂 A液: 0.1g/mLNaOH B液: 0.01g/mLCuSO4 先加1mL A液， 再加4滴 B液。 思考: 鉴定蛋白质时,加入试剂B后,如果没有产生紫色反应,可能的原因是什么? 紫色 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 蛋白质的检测和观察 蛋白质+Cu 碱性环境 2+ 紫色络合物 注意： 2、蛋白质的检测和观察 2mL组织样液 1mL双缩脲试剂A液 无色 浅蓝色 4滴双缩脲试剂B液 紫色 选材与制备 显色反应 大豆组织研磨液或蛋清稀释液 结论 大豆组织样液中含有蛋白质 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 蛋白质的检测和观察 （原则：富含蛋白质且色浅） 摇匀后 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 蛋白质的检测和观察 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 蛋白质的检测和观察 不同组织显色结果 标准蛋白质溶液 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 蛋白质的检测和观察 不同组织显色结果 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 斐林试剂与双缩脲试剂对比 斐林试剂 双缩脲试剂 试剂组成 鉴定物质 使用方法 反应条件 反应现象 甲液: 0.1g/mL NaOH 乙液: 0.05g/mL CuSO4 A液: 0.1g/mL NaOH B液: 0.01g/mL CuSO4 甲液和乙液等体积混合使用，现配现用 使用时先加A液1mL,摇匀； 再加B液4滴，摇匀 需水浴加热 碱性环境、不需加热 蓝色→棕色→砖红色沉淀 浅蓝色→紫色 可溶性还原糖 蛋白质 1.原理: 脂肪+苏丹Ⅲ染液 橘黄色 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 脂肪的检测和观察 2.选材： 富含脂肪且色浅 花生种子：富含脂肪且没有其他颜色干扰。 3、脂肪的检测和观察 取材 切片 制片 花生种子（浸泡3-4h），去掉种皮 用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片 结论 花生种子中含有脂肪 ①取最理想的薄片 ②染色：在薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min ③去浮色：用体积分数为50%的酒精，洗去浮色 ④用吸水纸吸去多余酒精，滴1滴蒸馏水，盖上盖玻片 观察 在低倍镜下找到已着色的圆形小颗粒，移至视野中央，然后用高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见 脂肪的检测结果 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 脂肪的检测和观察 实验过程视频 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 脂肪的检测和观察 (4)若用大豆作材料,必须提前浸泡；若用蛋清作材料,必须稀释,防止其粘在试管壁上不易刷洗;且该实验应预留部分组织样液做对比。 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 易错提醒 (1)唯一需要加热—— 鉴定，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。 (2)非还原糖(如蔗糖)+斐林试剂的现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)z的颜色]。 (3)唯一需要显微镜—— 鉴定,实验中要用 ，其作用是 。 还原糖 脂肪 50%的酒精溶液 洗去浮色 课堂总结 1.甘蔗茎吃起来特别甜，其细胞中含量最多的化合物是（ ） A.蛋白质 B.糖类 C.脂质 D.水 2.下列元素在生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是（ ） A.Fe、Mn、Zn、Cu B. Zn、Cu、Mg、Ca C.Zn、Mg、B、Mn D.Mg、Mn、Cu、Mo 3.下列哪组试剂在使用过程中，必须加热（ ） 　　A.用斐林试剂鉴定可溶性还原糖的过程中 　　B.用苏丹Ⅲ染液在鉴定动物组织中的脂肪时 　　C.用双缩脲试剂鉴定蛋白质时 　　D.用碘液鉴定淀粉时 　 D A A 课堂练习 4.鉴定蛋白质样品时加双缩脲试剂的正确做法是（ ）  　A．先加A液，混合后再加B液摇匀观察 　B．先加B液，混合后再加A液摇匀观察 　C．A、B混合后加入，摇匀观察 　D．A、B液同时加入样液，摇匀后观察 5.下列叙述正确是（ ） A.西瓜汁中含有丰富的葡萄糖和果糖，可做还原糖鉴定的替代材料 B.脂肪鉴定时，可观察到细胞中被苏丹IV染成黄色的小颗粒  C.双缩脲试剂B液为0.01g/mlCuSO4溶液  D.鉴定还原糖时先加入斐林试剂的甲液摇匀后再加乙液 A C 课堂练习 随堂检测 1. 甘蔗茎吃起来特别甜，其细胞中含量最多的化合物是（ ） A.蛋白质 B.糖类 C.脂质 D.水 2. 下列元素在生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是（ ） A.Fe、Mn、Zn、Cu B. Zn、Cu、Mg、Ca C.Zn、Mg、B、Mn D.Mg、Mn、Cu、Mo 3.下列关于生物体的组成元素的说法正确的是（　　） A．糖类、脂质和蛋白质都含有自然界中存在的化学元素 B．糖类、脂质和蛋白质都含有相同比例的C、H、O元素 C．小麦体内的化学元素与自然界中的化学元素在种类和数量上基本相同 D．小麦体内的化学元素与玉米体内的化学元素在种类和数量上基本相同 D A A 42 随堂检测 4. 鉴定蛋白质样品时加双缩脲试剂的正确做法是（ ）  　 A．先加A液，混合后再加B液摇匀观察 　 B．先加B液，混合后再加A液摇匀观察 　 C．A、B混合后加入，摇匀观察 　 D．A、B液同时加入样液，摇匀后观察 5. 下列叙述正确是（ ） A. 西瓜汁中含有丰富的葡萄糖和果糖，可做还原糖鉴定的替代材料 B. 脂肪鉴定时，可观察到细胞中被苏丹Ⅲ染成红色的小颗粒  C. 双缩脲试剂B液为 0.01g/mL CuSO4溶液  D. 鉴定还原糖时先加入斐林试剂的甲液摇匀后再加乙液 A C 43 $$