2.1 细胞中的元素和化合物课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

思考：生石花是一种生物，自然界石头形态与生石花相似，为什么没有生命特征？为什么细胞能表现出生命特征？是因为细胞内含有什么活力物质还是含有特殊的“生命元素”？ 生石花 石头 第一节 细胞中的元素和化合物 第2章　组成细胞的分子 地壳 元素 细胞 O Si C N H 48.60 26.30 0.087 0.03 0.76 65.0 极少 18.0 3.0 10.0 (1)组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，说明了什么？ 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%)，回答问题： 说明生物界和非生物界具有统一性(组成元素种类基本相同)。 (2)细胞中的各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，这说明了什么？ 生物界和非生物界具有差异性(组成元素含量差别大)。 (3)组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界，为什么细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同？ 生物体是按照生命活动的需要，有选择地从无机自然界获取元素的。 问题探讨： 资料1：分析组成细胞的元素和化合物 元素 玉米 人 O 44.43 14.62 C 43.75 55.99 H 6.24 7.46 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 玉米与人体内的化学元素组成 比较组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)，回答下列问题： 1.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？ 2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ 否。含量虽少，但是是生物体生命活动所必需的化学元素。 3.比较组成玉米细胞和人体细胞中元素种类和含量，你还能得出哪些结论？ ①不同生物体内化学元素的种类基本相同。 ②不同生物体内同种化学元素的含量不同。 ③同一生物体内不同化学元素的含量不同，其中C、H、O、N4种元素所占比例较大。 基本元素 大量元素 是一样，与组成细胞的化合物有关，组成它们的主要成分有水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。 元素 玉米 人 O 44.43 14.62 C 43.75 55.99 H 6.24 7.46 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 玉米与人体内的化学元素组成 比较组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)，回答下列问题： (1)玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，怎样解释这种现象？ (2)细胞中有些元素含量很少，如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，是否意味着这些元素并不重要？ 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。 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。 基本元素 大量元素 资料1：分析组成细胞的元素和化合物 一、组成细胞的元素 (1)种类：组成细胞的化学元素，常见的有 多种。 (2)分类 ①大量元素(占生物体的万分之一以上)： ②微量元素(生活必需，含量很少)： 等。 20 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 记忆口诀：铁猛碰新木桶 例如Fe(铁)、Mn(锰)、B(硼)、Zn(锌)、Mo(钼)、Cu(铜)等。 注意: 无论大量还是微量元素都是生物生活所必需的 资料2 若干年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱,有的甚至发黄枯萎,即使使用了大量的N,P,K肥也无济于事,后来,人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛,原来,这一片”绿洲”的附近有一座钼矿,矿工每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子个踩过的地方,牧草绿油油的,经过科学家的化验和分析,一公顷牧草只需150克钼就足够了。 通过分析,你能得出什么结论呢? 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。 缺Fe： 人体缺铁性贫血 缺Ca： 成年人缺钙患骨质疏松症；血液缺钙会出现抽搐。 缺I： 人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病） 缺Zn： “花”而不实（只开花不结果） B(硼)促进花粉萌发，花粉管伸长 缺B： 影响人体生长发育、大脑发育和性成熟 缺Mg： 是合成叶绿素分子的必需元素，影响光合作用的进行 元素缺乏导致的疾病 3．细胞中元素的作用： ① 影响生命活动 ② 组成多种多样的化合物 基本元素(占90%) 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 S P K Ca Mg 主要元素(占97%) Fe Mn B Zn Mo Cu 组成细胞的元素 自然界中的元素 最基本元素 (干重最多) 请尝试构建下列概念的包含关系图。 自然界中的元素、组成细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素。 核心归纳 元素的统一性和差异性 二、组成细胞的化合物 (1)元素存在形式： (2)种类及相对含量: 水(70%～90%)、蛋白质(7%～10%)、 糖类和核酸(1%～1.5%)、脂质(1%～2%)、无机盐(1%～1.5%)。 大多以化合物的形式存在。 思考1：组成细胞的主要化合物有哪些？你如何对它们进行分类？ 思考2：细胞中含量最多的化合物是什么？含量最多的有机化合物是什么？ 据图填空： (1)细胞内含量最多的无机化合物是 。细胞内含量最多的化合物是 。占细胞鲜重最多的化合物是 。占细胞鲜重50%以上的化合物是 。沙漠植物细胞中含量最多的化合物是 。 (2)细胞内含量最多的有机化合物是 。 细胞内含量仅次于水的化合物是 。 占细胞干重最多的化合物是 。 占细胞干重50%以上的化合物是 。 水 水 水 水 水 蛋白质 蛋白质 蛋白质 蛋白质 (1) 油菜花“花而不实”的现象说明了什么？ 说明了生物体中的微量元素含量虽少，但非常重要，是生物体正常生命活动不可缺少的，具有不可替代性。 (2)人们在日常膳食中为什么要做到不同食物的合理搭配？ 不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别，人们在日常膳食中要做到不同食物的合理搭配，以满足对各种营养物质的需要。 材料3　微量元素Zn是多种酶的辅助因子，缺Zn会导致一些生理反应无法正常进行；微量元素B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，油菜缺B时，会出现“花而不实”的现象。 不同细胞中化合物种类大致相同，但同种化合物的含量不一定相同 如何检测生物组织中的营养物质？ 三、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【实验原理】 1.还原糖 + 斐林试剂→砖红色沉淀 2.脂肪 +苏丹Ⅲ染液→橘黄色 3.蛋白质+双缩脲试剂→紫色反应 4.淀粉+碘液→蓝色 常见的还原性糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖和乳糖 总结： 某些化合物+特定试剂→颜色反应 是指具有还原性的糖类。在糖类中，分子中含有游离醛基(-CHO)或酮基(-CO-)的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性。 三、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【实验材料】 蛋清 豆浆 鸡肝 梨 葡萄 白萝卜 含有需鉴定的物质丰富； 没有颜色或为浅色、无色。 选择材料的原则： 甲乙液等量混合后使用，现用现配 三、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【实验试剂】 斐林试剂 甲液：质量浓度为0.1g/ mL NaOH溶液 乙液：质量浓度为0.05g/ mL CuSO4溶液 苏丹Ⅲ 双缩脲试剂 A液：质量浓度为0.1g/ mL NaOH溶液 B液：质量浓度为0.01g/ mL CuSO4溶液 体积分数为50%的酒精溶液，碘液、蒸馏水。 先加A液再加B液 【实验步骤】 含还原性糖较高，白色或近于白色的植物组织(排除色素对显色的干扰)，苹果、梨最好 。 制备组织样液 制浆：去皮、切块、研磨， 过滤：（用单层纱布） 取液：（２mL） 显色反应 现象 呈现蓝色 (用前混匀) 选材 50～65℃ 水浴2min 出现砖红色沉淀 试管底部不要触及烧杯底部；试管口不要朝向实验者。 1、可溶性还原糖 不要用甘蔗汁和西瓜汁 时间太长，Cu(OH)2悬浊液就沉淀在试管底部而无法参与反应。 浅蓝色→棕色→砖红色沉淀 Cu(OH)2 Cu2O 不加热不会出现砖红色沉淀，不能用酒精灯直接加热。 2、脂肪的鉴定 取材： 制片： ①选取最薄的薄片移至载玻片中央 ②在薄片上滴加苏丹Ⅲ染液2—3滴，染色2—3 min ③滴加体积分数为50%的酒精溶液1-2滴，洗去浮色(多余的苏丹Ⅲ ) ④吸去余液，滴1-2滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片 显微观察： 先在低倍镜下找到花生子叶的最薄处,移至视野的中心,后用高倍镜观察 现象： 有被染成橘黄色的脂肪微粒 花生种子(浸泡3--4h),去皮 切片： 用刀片在花生横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中。 选材与制备： 黄豆组织样液（或鸡蛋蛋清稀释液） ［黄豆浸泡 →去皮→研磨→过滤→滤液］ 显色反应 ２mL组 织样液 双缩脲试剂 Ａ　２mL 现象： 无色 双缩脲试剂 Ｂ４滴 紫色 (创设碱性条件) (提供Cu2+) 生豆浆熟豆浆都可以！！ 组织样液： 3、蛋白质的检测 注意事项 (1)蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加A液，后加B液，且B液不能过量。目的是先制造碱性环境。若先加B液或B液过量，会生成蓝色Cu(OH)2，而掩盖生成的紫色，干扰颜色反应。 (2)在蛋白质检测实验中，需要将鸡蛋清稀释到一定程度，否则与双缩脲试剂发生反应后，会黏在试管的内壁上，反应不彻底，试管也不易刷洗。 取材：马铃薯匀浆 检测： 现象： 4、淀粉的检测 组织样液2mL 碘液2滴 摇匀后变成蓝色 说明组织样液中存在淀粉 材料 蛋白质检测结果 还原糖检测结果 结论 葡萄糖标准液 有砖红色沉淀 蛋白质标准液 产生紫色反应 梨匀浆 无 有 葡萄匀浆 无 有 白萝卜匀浆 无 有 豆浆 有 无 鲜肝提取液 有 无 鸡蛋清稀释液 有 无 富含还原糖 富含还原糖 富含还原糖 富含蛋白质 富含蛋白质 富含蛋白质 【实验结果及结论】 1.三类有机物的检测在操作步骤上的差异 (1)唯一需要加热的——还原糖的检测，若不加热， 则无砖红色沉淀出现。 (2)唯一需要显微镜的——花生子叶切片脂肪的检测。 (3)混合后加入的——斐林试剂； 分别加入的——双缩脲试剂。 核心归纳： 核心归纳： 2.易错警示 (1)易忽略斐林试剂本身的颜色 非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是蓝色[Cu(OH)2的颜色]。 (2)误认为脂肪的检测必须使用显微镜 若要观察被染色的脂肪颗粒，则必须使用显微镜，但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。 3、斐林试剂与双缩脲试剂的比较： A液:0.1g/mLNaOH B液:0.01g/mLCuSO4 甲液:0.1g/mLNaOH 乙液:0.05g/mLCuSO4 紫色物质生成 砖红色沉淀 先加A液，再加B液，不需加热 甲液与乙液先混再用，且现配现用，需加热 蛋白质 还原性糖 试剂组成 反应实质 试剂用法 检测对象 双缩脲试剂 斐林试剂 检验结果 在碱性条件下Cu2+与肽键反应 新制Cu(OH)2与还原糖反应 核心归纳： 学以致用： 2.1926年，美国科学家萨姆纳用丙酮作溶剂从刀豆的种子中提取到了脲酶的结晶，脲酶的化学本质是什么？ 1. 2003年，奶粉最主要的成分是蛋白质，劣质粉就是使用一些淀粉，白砂糖加上一些奶味的香料调成了奶粉。婴儿长期食用后头长得特别大，但是四肢短小 2008年三鹿毒奶粉，含有三 聚氰胺，婴儿出现肾结石。 3.某八宝粥广告中说：无糖八宝粥，糖尿病人可以放心食用。真的无糖吗？ 细胞中的元素和化合物 化合物 无机物 有机物 水 无机盐 脂类 糖类 蛋白质 核酸 斐林试剂 检测 碘液 脂肪 蛋白质 还原糖 淀粉 苏丹Ⅲ染液 双缩脲试剂 C、H、O、N C、H、O、N、P、 S、K、Ca、Mg Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 元素 大量元素 基本元素 微量元素 网络构建 (1)组成生物体的每一种元素都可以在非生物界中找到。 (　　) (2)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、M等是组成细胞的微量元素。 (　　) (3)组成细胞的元素中C、O、H、N四种元素的含量最多。 (　　) (4)在人体活细胞中氢原子的数目最多。 (　　) √　 ×　 √　 √　 练习巩固 返回导航 (5)活细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质。 (　　) (6)鉴定待测样液中的蛋白质时，先加NaOH溶液，振荡后加入CuSO4溶液。 (　　) (7)还原糖和蛋白质的检测都需要水浴加热。 (　　) (8)在利用花生子叶进行脂肪鉴定时，染色后要用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，便于观察实验结果。 (　　) √　 √　 ×　 √　 练习巩固 返回导航 【高考真题】 1．（2020·浙江·高考真题）为检测生物组织中的还原糖，制备了某苹果的两种提取液：①浅红色混浊的匀浆；②浅黄色澄清的匀浆。下列叙述正确的是（ ） A．提取液②加入本尼迪特试剂并加热产生红黄色沉淀，说明②中含有还原糖 B．与提取液②相比，①更适合用于检测苹果中的还原糖 C．提取液中含有淀粉、少量的麦芽糖和蔗糖等还原糖 D．检测还原糖时，先加入双缩脲试剂A液再加入B液 2．（2019·海南·高考真题）下列检测生物分子的实验中，关于颜色变化的叙述错误的是（       ） A．淀粉遇碘液可显蓝色 B．葡萄糖与斐林试剂反应呈砖红色 C．蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色 D．脂肪被苏丹IV染液染成橘黄色 A D 练习与应用⇨P18 一、概念检测 1．(1)√ (2)×　提示：细胞中的大量元素和微量元素作用一样重要。 (3)√ 返回导航 3．C　人体细胞内含量最多的有机化合物是蛋白质。 4．B　组成生物体的化学元素在非生物界都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的，这说明了生物界与非生物界具有统一性。 返回导航 二、拓展应用 1．提示：细胞是有生命的，可以主动地从环境中获取生命活动所需要的元素。这是生物与非生物的区别之一。 2．提示：不能。因为最基本的生命系统是细胞，将细胞内含有的各种物质放在试管中，它们不能构成细胞这种结构。 返回导航 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$