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

问题探讨 你知道这几张图片的区别吗？ 1 问题探讨 生石花 石头 （有生命） （无生命） 生石花和石头都是由分子组成的，为什么生石花能表现出生命的特征呢？ ？ 一、组成细胞的元素 【任务一】：比较组成地壳和组成细胞（鲜重）部分元素及含量 组成地壳和组成细胞的部分 元素含量（%）表 组成地壳和组成细胞的部分 元素含量（%）表 一、组成细胞的元素 【任务一】：比较组成地壳和组成细胞（鲜重）部分元素及含量 【问题】：通过对比地壳和细胞中的元素种类和含量，你能的出什么结论？ 在元素种类上，生物界和无机自然界具有统一性。 在元素含量上，生物界和无机自然界具有差异性。 组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到。没有一种元素是细胞特有的。 但是，细胞中各种元素的相对含量与无机自然界大不相同。 4 【任务二】：比较玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 一、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 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 【问题1】：玉米细胞和人体细胞干重含量最多的四种元素一样吗？怎么解释这种现象？ 组成细胞的各种元素大多数以化合物的形式存在（P17） 干重含量最多的四种元素： C、O、N、H 晒干了绝大多数的水（95%) 湿重含量最多的四种元素： O、C、H、N 【问题1】：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；钙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。 【问题2】：细胞中有些元素含量虽然很少，但是却有重要作用，如很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。 5 【任务二】：比较玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 一、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 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 【问题2】细胞中有些元素含量很少，这是否意味着这些元素不重要？ 【问题1】：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；钙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。 【问题2】：细胞中有些元素含量虽然很少，但是却有重要作用，如很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。 6 一、组成细胞的元素 1.组成细胞的化学元素，常见的有 。 20多种 C、H、0、N C 最基本元素： 基本元素： 主要元素： C、H、0、N、P、S 7 一、组成细胞的元素 组成细胞的元素（含量） 大量元素： C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg 等 微量元素： Fe、Mn锰、B硼、Zn、Mo钼、Cu 等 【问题】组成细胞的各种元素在体内主要以什么形式存在呢？ 切记不是重要性!!! 巧计：铁Fe猛Mn碰B新Zn木Mo桶Cu 微量元素：是指占生物体重量万分之一以下、但生命活动不可或缺的元素 大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上。 8 二、组成细胞的化合物 【任务三】：认识细胞内主要化合物的种类及含量。 【问题】细胞中的化合物有几大类？ 各有几种？ 无机化合物： 水、无机盐 有机化合物： 蛋白质、脂质、糖类和核酸 两大类 9 二、组成细胞的化合物 细胞内含量最多的化合物是： 细胞内含量最多的有机化合物是： 干重情况下，含量最多的化合物是: 水 蛋白质 蛋白质 【任务三】：认识细胞内主要化合物的种类及含量。 左图中的数据是基于大量不同种类细胞的统计结果，实际上，不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊呢！ 10 【判断正误】 （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（ ） × × × √ 二.组成细胞的化合物 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？ 总结：不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的 糖类含量高 蛋白质含量高 油脂含量高 探究·实践 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【任务四】：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。 同学们阅读课本P18，找出检测三种物质的试剂及颜色变化？ 原理 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 50~65℃ 水浴加热 蛋白质＋双缩脲试剂 紫色 （不需要加热） 脂肪＋苏丹Ⅲ染液 橘黄色 （需要显微镜） 蔗糖、淀粉不是还原糖 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 方法步骤： 1.还原糖的检测和观察 含糖量高、白色或近于白色，如：梨匀浆、白萝卜匀浆、葡萄匀浆。 斐林试剂甲液：0.1g/ml的NaOH，乙液：0.05g/ml的CuSO4。 (甲液和乙液等量混合均匀后再注入) 制匀浆→过滤(一层纱布)→取样液备用 ①向试管中注入2mL梨组织样液； ②向试管中注入1mL刚配制好的斐林试剂（现用现配）； ③将试管放入盛有50～65℃温水的大烧杯中加热约2min(水浴加热)； 制备样液： 选材： 试剂： 过程： 结论： ④观察试管中出现的颜色变化。 组织样液含有还原糖 由蓝色变为砖红色沉淀 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 方法步骤： 3.蛋白质的检测和观察 过程： 选材： 试剂： 结论： 鸡蛋蛋清稀释液（或黄豆组织样液） A液：质量浓度0.1g/mlNaOH，B液：质量浓度0.01g/mlCuSO4。 (先加A液1ml、再滴加B液4滴) ①向试管中注入2mL待测组织样液； ②向试管中注入双缩脲试剂A液1mL，摇均； ③向试管中注入双缩脲试剂B液4滴，摇均； ④观察组织样液颜色的变化。 大豆组织样液中有蛋白质。 由浅蓝色变为紫色。 探究·实践 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【实验】：3、检测生物组织中的脂肪 选材： 制作花生子叶切片，操作要求高，且需要借助显微镜观察 浮色 已着色 橘黄色 16 斐林试剂和双缩脲试剂 项目 斐林试剂 双缩脲试剂 成分 甲液 乙液 A液 B液 反应原理 使用方法 反应条件 反应现象 质量浓度为0.05g/mL 的CuSO4溶液 质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液 先加入A液1 mL摇匀，再加B液4滴，摇匀 50～65 ℃水浴加热 不需加热 蓝色→棕色→砖红色 浅蓝色→紫色 质量浓度为0.1g/mL 的NaOH溶液 质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 加热条件下，含醛基的可溶性还原糖将Cu(OH)2还原为Cu2O沉淀 碱性条件下Cu2＋与具有两个或两个以上肽键的化合物发生反应生成紫色络合物 甲、乙两液等量混匀后立即使用 (现配现用) 探究·实践 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 18 思考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即可。 思考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。应选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样液，以苹果、梨的匀浆最好。 蔗糖在甘蔗、甜菜中非常多 课堂总结 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、O、N、H 鲜重最多：O、C、H、N 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） 练习与应用 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最少，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，但含量往往有一定的差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。（ ） 一、概念检测 √ × √ 练习与应用 一、概念检测 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 豆浆 砖红色沉淀 斐林试剂 梨汁 橘黄色 双缩脲试剂 花生子叶 紫色 练习与应用 一、概念检测 C 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 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 练习与应用 二、拓展应用 1.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？ 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.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。 $$