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必修1

第二章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 问题探讨 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的种类和含量，你能得出什么结论？　 元素 地壳 细胞 O 48.6 65.0 Si 26.3 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(％) 结论 组成细胞的化学元素在无机环境中都能找到（种类） 细胞与无机环境中的各种化学元素的相对含量差别很大（含量） 统一性 差异性 说明生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性,生命起源于非生命物质。 生物所含元素都来自无机环境， 为什么二者元素含量却大不相同？ 生物体按照生命活动的需要， 有选择地从外界地吸收元素。 4、在不同生物体中各元素含量又是怎样的呢? 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 比较组成玉米细胞和人体细胞的 元素及含量 （其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%） 思考·讨论 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? 细胞中有些元素含量很少,是否意味着它们不重要? 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? 水：H2O 糖类（大部分）：Cn(H2O)m 脂肪酸（脂类的一种）：CH3(CH2)nCOOH 氨基酸（组成蛋白质的基本单位）： H2N-CH(R)-COOH（R代表基团） 学科网 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量 （干重，质量分数）表 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 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？ 一样，都为C、H、O、N 玉米和人都是生物，组成它们的主要成分是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质还含有大量的N元素。 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 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 （其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%） 学科网 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量 （干重，质量分数）表 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 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 比较组成玉米细胞和人体细胞的 元素及含量 （其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%） 问题2：细胞中有些元素很少，是否意味着它们不重要？ 胰岛素（蛋白质的一种）分子结构图 细胞中有些元素含量很少，但起着重要的作用。 否。若缺S，会影响蛋白质的合成；若缺Mg，会影响叶绿素的合成。 学科网 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量 （干重，质量分数）表 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 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 比较组成玉米细胞和人体细胞的 元素及含量 （其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%） 问题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？ ①不同生物体内化学元素的种类相同。 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。 说明生命体和生命体之间也既有统一性又有差异性. 细胞中常见的化学元素有20多种。 1. 大量元素 含量占生物体总量的万分之一以上的元素； C 碳 H 氢 O 氧 N 氮 P 磷 S 硫 K 钾 Ca 钙 Mg 镁 等 基本元素 原因：与组成细胞的化合物有关 组成细胞的元素 一 2. 微量元素 含量占生物体总量的万分之一以下(含量很少）的不可缺少的元素 Fe 铁 Zn 锌 Cu 铜 B 硼 Mo 钼 锰 Mn 细胞中常见的化学元素有20多种。 组成细胞的元素 一 铁 猛 碰 新木桶 组成细胞的元素作用（组成化合物：Fe、Ca、Mg、I；调节生命活动：B、Zn、Ca等 ） 一、组成细胞的元素 元素 出现的相应症状 Ca 过少 过多 Mg I 过少 过多 B Zn Fe 出现抽搐现象，易患骨质疏松症 可能引起肌无力 人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大 人患甲状腺功能亢进症（甲亢） 过少：影响人体生长发育，尤其是大脑发育 过少：影响血红蛋白的合成，导致缺铁性贫血 过少影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行 过少华而不实（只开花不结果） 血钙含量过低会引起抽搐，这主要是因为低钙血症引起人体神经肌肉兴奋性增高，它的原理是神经肌肉中的钙离子，可以抑制钠离子的流入，血钙含量较低时，它发生的抑制作用减弱，神经肌肉兴奋性增加，致使神经肌肉组织持续的轻微的电活动，对刺激的重复反应，就会导致感觉异常，如手指、脚趾和口腔周围的麻木以及四肢的刺痛，血钙进一步降低，有可能会出现手脚的抽搐和手足抽搐。 如果患者有血钙过高的症状，那么将会导致肌肉细胞之类的钙离子增多，这样就会影响神经的传递以及神经质的释放，从而使患者出现肌丝收缩无力的情况 一、 组成细胞的元素 组成人体细胞的元素(占比) 鲜重含量最多的元素O 干重含量最多的元素C 元素：O >C>H>N 化合物含量:水>蛋白质>脂质>糖类 元素：C >O>N>H 化合物含量:蛋白质> 脂质>糖类 组成人体的主要的元素 （占细胞鲜重的百分比） 组成人体的主要的元素 （占细胞干重的百分比） 碳(C)是构成细胞的核心元素（最基本元素）； 碳(C)是构成有机物的基本支架。 C 碳 (干重最多) 干重：生物体（或细胞）除去自由水后测得的重量。 鲜重：生物体（或细胞）在自然状态下测得的重量。 组成细胞的元素 最基本元素 基本元素 Ｃ H O N P S K Ca Mg等 大量元素 Fe Mn B Zn Mo Cu等 微量元素 组成细胞的元素 类别 化合物 质量分数/% 无机化合物 水 85.0-90.0 无机盐 1.0-1.5 有机化合物 蛋白质 7.0-10.0 脂质 1.0-2.0 糖类和核酸 1.0-1.5 组成细胞的化合物 二 有机化合物和无机化合物有什么区别? 区别：①组成：分子组成中是否有C（有例外？） ②性质：大分子有机物难溶于水等 13 细胞内含量最多的化合物是 ， 含量最多的有机化合物是 。 在细胞干重中，含量最多的有机物 。 蛋白质 蛋白质 组成细胞的化合物 二 类别 化合物 质量分数/% 无机化合物 水 85.0-90.0 无机盐 1.0-1.5 有机化合物 蛋白质 7.0-10.0 脂质 1.0-2.0 糖类和核酸 1.0-1.5 水 (1)细胞内含量最多的化合物 (2)细胞内含量最多的无机化合物 (3)占细胞鲜重含量最多的化合物 水 (1)细胞内仅次于水的化合物 (2)细胞内含量最多的有机化合物 (3)占细胞干重含量最多的化合物 蛋白质 关于水和蛋白质的几种说法 组成细胞的化合物 二 不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的。 你能举例说出哪些植物器官的细胞中富含糖类,脂质和蛋白质吗? 如何从这些植物器官中提取呢?如何检测呢？ 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。 （1）原理 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 砖红色沉淀 水浴加热 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）反应实质 还原糖将Cu2+还原，生成砖红色的Cu2O （2）试剂 （一）还原糖的检测 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 三 选材：含糖量较高的白色或近于白色植物组织 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 50～65℃水浴 加热2min 2mL组 织样液 1mL刚配制的斐林试剂 甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液 甲液和乙液等量混合均匀后再注入 浅蓝色 棕色 砖红色沉淀 排除色素对显色的干扰 例如： 梨匀浆 葡萄匀浆 白萝卜匀浆 实验过程 葡萄糖、果糖和麦芽糖等 2、蛋白质的检测 （2）材料：豆浆、鲜肝研磨液 （3）试剂：双缩脲试剂 A：0.1g/mL的NaOH溶液 B：0.01g/ mL的CuSO4溶液 （5）现象： 紫色 现配现用，依次添加 （1）原理：在碱性条件下，肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物 （4）方法： ① 加入组织样液2mL，再加入双缩脲试剂A液1mL，摇匀； ② 加入双缩脲试剂B液4滴，摇匀； 无色  浅蓝  紫色 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 三 斐林试剂与双缩脲试剂的比较 试剂 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液 成分及 其浓度 鉴定物质 反应实质 添加顺序 反应条件 反应现象 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 试剂 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液 成分及 其浓度 0.1 g/mL NaOH 0.05 g/mL CuSO4 0.1 g/mL NaOH 0.01 g/mL CuSO4 鉴定物质 还原糖 蛋白质 反应实质 还原糖将Cu2+还原， 生成砖红色的Cu2O 在碱性条件下，肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物 添加顺序 甲、乙等量混匀 立即使用 先加A液1 mL，摇匀； 再加B液4滴，摇匀 反应条件 50～65 ℃水浴加热 不需加热，摇匀即可 反应现象 浅蓝色→棕色→砖红色沉淀 紫色 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 （三）脂肪的检测 实验原理： 脂肪可以被苏丹Ⅲ染成橘黄色。 脂肪 + 苏丹Ⅲ染液 ---- 橘黄色 脂肪 苏丹Ⅲ 橘黄色 方法：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 三 取材：花生种子（实验前浸泡3－4h），去掉种皮，用刀片在子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。 制片 选取最薄的薄片移至载玻片中央 在薄片上滴2－3滴苏丹Ⅲ染液（或苏丹Ⅳ染液），染色3min 用吸水纸吸去染液，滴加体积分数为50%的酒精溶液1－2滴 显微观察 现象 厚薄不均会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊 洗去浮色 用吸水纸吸去多余的酒精，滴1-2滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片 先在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移至视野中央，后用高倍镜观察 有被染成橘黄色（或红色）的脂肪微粒 脂肪的鉴定 课外拓展 如何分辨花生匀浆、白色糯玉米匀浆、牛奶、椰汁？ 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或Ⅳ染液 双缩脲试剂 C C、H、O、N C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 元素 小结 判断正误。 (1)鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液。(　　　　) (2)脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒。(　　　　) (3)用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品的试管中，且现配现用。(　　 ) (4)利用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热条件。(　　 ) × √ × √ Lavf55.33.100 $$