2.1 细胞中的元素和化合物-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修一

细胞中的元素和 化合物 2019人教版必修一 第1章　走近细胞 WANG JUN FANG 学习目标 1 说出组成细胞的元素都来自自然界但各元素相对含量又与无机环境不同。（生命观念） 2 说出组成细胞的大量元素和微量元素、化合物的主要种类，（科学思维） 3 尝试检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质，进行实验操作、观察结果，基于实验简述组成细胞的物质的特殊性。 （科学探究、科学思维） WANG JUN FANG 课堂引入 课堂引入 ▎你能分清这个图片里哪类是生物，哪类不是生物吗？ 【提示】生石花是生物， 石头不是生物。 ▎细胞生物能表现出生命特征是因为它们细胞里含有特殊的生命元素吗？ WANG JUN FANG 问题探讨 问题探讨 WANG JUN FANG 问题探讨 问题探讨 ▎细胞生物能表现出生命特征是因为它们细胞里含有特殊的生命元素吗？ 【提示】不是，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，说明：生物界与非生物界在元素种类方面具有统一性。 但是，细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，说明：生物界与非生物界的在元素含量上具有差异性。 WANG JUN FANG 组成细胞的元素 任务一 阅读 P16-17 思考 讨论 1.在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样 吗？ 2.比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量， 你还能得出什么结论？ 5.构建“组成细胞的元素、大量元素、微量元素、主 要元素、基本元素、最基本元素”的关系图。 · 3.比较细胞鲜重和细胞干重中四种基本元素的含量？ 6.某些元素的缺乏与疾病的联系？ 4.C、H、O、N这四种元素的含量无论是在细胞鲜重 还是干重中都很高，这与细胞中的化合物有关吗？ WANG JUN FANG 任务一 【提示】在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样，都是C、H、O、N。 1.在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗？ 组成细胞的元素 元素 玉米细胞 人体细胞 C 43.75% 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） WANG JUN FANG 任务一 【提示】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，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。 元素 玉米细胞 人体细胞 C 43.75% 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% 2.比较组成玉米细胞和人体细胞(干重)中的元素种类和含量，你还能得出什么结论？ 结论：不同生物细胞中①元素种类大体相同 ②元素含量可相差很大 （元素含量占比不同） 组成细胞的元素 WANG JUN FANG 任务一 【提示】 3.据表比较细胞鲜重和细胞干重中四种基本元素的含量？ 干重最多的四种元素： 一般情况下：鲜重最多的四种元素： O、C、H、N C、O、N、H 组成细胞的元素 WANG JUN FANG 任务一 4.C、H、O、N这四种元素的含量无论是在细胞鲜重还是干重中都很高，这与细胞中的化合物有关吗？ 组成细胞的元素 【提示】有关。细胞中的元素大多以化合物的形式存在。细胞中C、H、O、N含量丰富是因为细胞中的糖类、脂质、蛋白质、核酸都含有C、H、O，且蛋白质和核酸还都含有N。 化合物 组成元素 糖类 C、H、O(有的含N) 脂质 C、H、O(有的含P、N) 蛋白质 C、H、O、N (有的含S、Fe） 核酸 C、H、O、N、P WANG JUN FANG 组成细胞的元素 5.构建“组成细胞的元素、大量元素、微量元素、主要元素、基本元素、最基本元素”的关系图。 任务一 基本元素 （鲜重最多） 大量元素(占生物体的万分之一以上) 微量元素(生活必需，含量很少) C H O N K Ca Mg P S 最基本元素 (干重最多) 主要元素 Fe Mn B Zn Mo Cu 常见的有20多种元素 思考：细胞中微量元素含量很少，这是否意味着它们不重要？ 【提示】否，比如植物缺乏微量元素B之后，植物就会“花而不实” WANG JUN FANG 任务一 组成细胞的元素 6.某些元素的缺乏与疾病的联系？ 缺乏元素 相关疾病 缺 B 缺Fe 缺Zn 缺Ca 缺Mg 缺 I 缺 Se 人血液中缺钙会出现抽搐现象、成年人缺钙患骨质疏松症 人患贫血；果树患黄叶病 影响人体生长发育、大脑发育和性成熟 人患克山病（地方性心肌病） 影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行 人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病） 植物“花而不实”，即只开花不结果 不要 挑食 WANG JUN FANG 组成细胞的化合物 任务二 阅读 P17组成细胞的化 合物 1.组成细胞的各种元素大多以什么形式存在的？ 2.细胞内主要化合物的种类及含量？ 3.细胞内含量最多化合物是什么？含量最多的有机 化合物是什么？ 5.你能举例说出哪些食物的细胞中富含糖类,脂肪和 蛋白质吗?又如何检测它们呢？ 4.梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类和含 量有差别吗? WANG JUN FANG 任务二 1.组成细胞的各种元素大多以什么形式存在的？ 【提示】细胞中的元素大多以化合物的形式存在。 组成细胞的化合物 2.细胞内主要化合物的种类及含量？ 无机化合物 有机化合物 水：70%～90% 无机盐：1%～1.5% 糖类： 脂质：1%～2% 蛋白质：7%～10% 核酸： C、H、O(有的含N) C、H、O(有的含P、N) C、H、O、N（有的含S、Fe） C、H、O、N、P 1％～1.5％ 化合物 WANG JUN FANG 任务二 3.细胞内含量最多化合物是什么？含量最多的有机化合物是什么？ 组成细胞的化合物 (1)细胞内含量最多的化合物 。 (2)细胞内含量最多的有机化合物 。 (3)细胞内含量最多的无机化合物 。 (4)占细胞鲜重含量最多的化合物 。 (4)细胞鲜重里含量仅次于水的化合物 。 (6)占细胞干重含量最多的化合物 。 (7)三种有机化合物含量在细胞中的比例： 。 蛋白质>脂质>糖类 水 水 蛋白质 蛋白质 水 蛋白质 WANG JUN FANG 任务二 【提示】有差别 4：梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类和含量有 差别吗? 项目 糖类 H2O 叶绿素 梨果实细胞 梨叶片细胞 多 多 无 少 少 多 【总结】不同生物组织的细胞中各种化合物的种类和含量是有差别的，所以日常膳食要做到不同食物的合理搭配。 组成细胞的化合物 WANG JUN FANG 任务二 【提示】富含糖类的食物：苹果、梨、葡萄、西瓜、甘蔗等。 富含脂肪的食物：花生、芝麻、核桃、葵花籽等。 富含蛋白质的食物：鸡蛋、牛奶、豆浆、瘦肉等。 5.你能举例说出哪些食物的细胞中富含糖类,脂肪（脂质的一种）和蛋白质吗? 如何检测这些食物中的糖类,脂肪和蛋白质呢？ 组成细胞的化合物 WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 任务三 阅读 P18-19 探究 . 实践 1.还原性糖的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 2.脂肪的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 3.蛋白质的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 4.淀粉的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 阅读教材第18-19页思考下列问题： WANG JUN FANG 1.选材： 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 一、还原性糖的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 常见还原糖的有：葡萄糖、果糖、乳糖等 常见非还原糖的有：蔗糖、淀粉、纤维素 2.检测试剂： 斐林 试剂 甲液: 乙液: 0.1g/mLNaOH 0.05g/mLCuSO4 等体积混合使用， ！现配现用 ！ 3.实验原理： 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 水浴加热 （还原糖将蓝色的Cu(OH)2还原成砖红色的Cu2O） 50~65℃ 含(还原糖)糖量高的、白色或近于白色的植物组织。 建议用：苹果、梨 不用：西瓜、甘蔗 WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 一、还原性糖的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 4.检测步骤： (1)向试管内注入2mL待测组织样液。 (2)向试管内注入1mL斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀 后再注入)。 (3)将试管放入盛有50~65℃温水的大烧杯中加热2min。 (4)观察试管中出现的颜色变化。 蓝色 棕色 砖红色沉淀 颜色变化： WANG JUN FANG 5.实验结论：该组织样液中含有还原性糖。 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 一、还原性糖的检测。 WANG JUN FANG 1.选材： 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 二、脂肪的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 2.检测试剂： 3.实验原理： 花生种子: 富含脂肪且颜色浅，没有其他颜色干扰。 苏丹Ⅲ染液 脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色 4.实验过程： （1）取材：取一粒浸泡3-4h的种子，去掉种皮。 （2）切片：用刀片在花生子叶的横断面后平行 切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中 待用。 WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 二、脂肪的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 4.实验过程： （3）制片： WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 二、脂肪的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 4.实验过程： （4）观察：先低倍镜下找花生子叶的 ，移到视野中央，将物像调清晰；换高倍镜观察视野中被染成 的脂肪颗粒清晰可见。 最薄处 橘黄色 5.实验结论：花生种子中有脂肪存在。 WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 二、脂肪的检测。 WANG JUN FANG 1.选材： 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 三、蛋白质的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 2.检测试剂： 3.实验原理： 豆浆、蛋清稀释液、鲜肝提取液（富含蛋白质） 双缩脲试剂 蛋白质＋双缩脲试剂→紫色 (在碱性环境下，Cu2+与蛋白质中的肽键发生紫色反应) 双缩脲 试剂 A液: B液: 0.1g/mLNaOH 0.01g/mLCuSO4 先用A液，摇匀。再用B液，摇匀！ WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 三、蛋白质的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 4.实验过程： (1)向试管内注入待测组织样液2mL。 (2)向试管内注入双缩脲试剂A液1mL摇匀。 (3)向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。 (4)观察组织样液颜色的变化。 无色 紫色 颜色变化： 5.实验结论：该组织样液中含有蛋白质。 WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 三、蛋白质的检测。 WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液 成分 （质量浓度） 鉴定物质 用法 反应条件 反应现象 原理 0.1g/mLNaOH 0.05g/mLCuSO4 0.1g/mLNaOH 0.01g/mLCuSO4 还原糖（葡萄糖、麦芽糖等） 蛋白质 甲、乙液等量混合均匀后注入 先加入A液摇匀，后加入B液摇匀 50-650C水浴加热 不加热 蓝色→棕色→砖红色沉淀 无色→紫色 还原性糖+Cu(OH)2→Cu2O (砖红色沉淀) 碱性条件下蛋白质（含两个以上肽键）+Cu2+→紫色络合物 WANG JUN FANG 1.选材： 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 四、淀粉的检测实验选材、检测试剂、原理及过程。 2.检测试剂： 3.实验原理： 马铃薯匀浆 (富含淀粉且颜色浅) 碘液 淀粉＋碘液→蓝色 4.实验过程： 取马铃薯匀浆2ml, 加入2滴碘液摇匀， 若溶液变蓝，则证明有淀粉存在。 WANG JUN FANG 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1：鉴定可溶性还原糖是否可选择西瓜、番茄、马铃薯、甘蔗组织样液？ 实验材料要求：颜色为白色或近白色、富含葡萄糖、果糖或麦芽糖等还原糖的植物组织，以苹果、梨最好。 【提示】不行。西瓜和番茄样液：有颜色干扰，导致实验现象不明显。 马铃薯主要含淀粉，甘蔗主要含蔗糖，都为非还原糖 2：使用双缩脲试剂时为什么B液只能加3～4滴而不能过量？ 【提示】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 3：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？　 【提示】能。成分分别相同，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。 特别提醒！ WANG JUN FANG 本课小节 WANG JUN FANG （1）基于对细胞元素组成、元素含量等的认识，判断下列表述是否正确。 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不同种类细胞组成元素和化合物种类相似，含量往往有一定差异，既体现细胞的统一性又反应了细胞的多样性。（ ） （2）基于对生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测实验的把握，判断下述内容。 ①三个实验唯一用到显微镜的是脂肪检测实验。（ ） ②斐林试剂的甲液、乙液及蒸馏水可用于蛋白质检测。（ ） ③脂肪检测的实验可用蒸馏水替代酒精去除浮色。（ ） 巩固练习 一、概念检测 √ √ √ × × √ WANG JUN FANG （3）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 巩固练习 一、概念检测 B WANG JUN FANG 巩固练习 二、拓展应用 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小不同？ 【提示】 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，但细胞是有选择性地吸收了需要的元素。比如构成细胞的主要元素 C、H、O、N 含量与无机环境差异很大，这与细胞内的有机化合物糖类、脂质、蛋白质以及核酸的合成有关。 WANG JUN FANG 教材问题参考答案 第 1 节 细胞是生命活动的基本单位 课本 p16·问题探讨 示例：为什么组成地壳和细胞的各种元素的相对含量差异很大？ 课本 p16·思考·讨论 1. 在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样的，都是 C、H、O、N。这是因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质含有 C、H、O，蛋白质中还含有大量的 N 元素。 2. 细胞中有些元素含量很少，但是却有重要作用，如在玉米细胞中，S 只有 0.17%，Mg 只有 0.18%，但很多蛋白质都含有 S，叶绿体中的叶绿素分子就含有 Mg，如果缺少 S 或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。 3. 组成玉米细胞中 O 元素的含量明显要高于人体细胞，而 N 元素的含量明显又低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些；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。 WANG JUN FANG 课本 p17旁栏思考 梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿素。 课本 p19探究·实践 1. 略。 2. 略。 3. 不同生物材料中有机化合物的种类、含量有差异，因此在日常膳食中要遵循“多样、均衡”的原则，满足机体生命活动的需要。 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 课本 p19 练习与应用 一、概念检测 1. （1）√ （2）× （3）√ 2. 3.C 4.B 二、拓展应用 1. 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 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。 2. 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。 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 二、拓展应用 1、提示：可用已学过的植物或动物的分类、细胞所具有的结构进行举例，也可以结合生活经验进行举例。运用不完全归纳法时，要审慎地接受所得出的结论，归纳时需要注意抓住所归纳对象的本质特征。 2、病毒尽管没有细胞结构，但病毒必须寄生在细胞中生活，依靠细胞中的物质来合成自己需要的物质，离开了细胞，病毒就不能长时间生存，因此说，病毒的生活是离不开细胞的。 3、如果“新细胞都是从老细胞中产生的”不成立，细胞一直可以从无机环境中自然发生，生物进化论中生物都起源于共同原始祖先的观点就会受到质疑。一切动植物都是由细胞发育而来的，并由细胞和细胞产物所构成，说明动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性，这也支持生物有着共同起源的观点。 教材问题参考答案 WANG JUN FANG 感 谢 聆 听 THANK YOU WANG JUN FANG Lavf55.33.100 Lavf55.33.100 $$