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

生石花 石头 问题1：石头和生石花，哪种是生物？ 生石花 问题2：石头和生石花都是由细胞构成的吗？ 生石花是，石头不是。生物体是由细胞构成的。 问题3：从更微观的角度来看，细胞和生石花都是由分子组成，为什么细胞能表现出生命的特征呢？ 本章内容通过研究组成细胞的分子以探寻生命的物质基础 第二章第一节 细胞中的元素和化合物 元素是质子数相同，中子数不同的的同一类原子的总称。例如12C（6质子+6中子）和14C （6质子+8中子）都是碳元素，互为同位素。 质子 中子 原子核 核外电子 原子 δ+ δ+ δ- 质子数决定原子在元素周期表的位置。 01 细胞中常见的元素有哪些？ 03 怎样检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质？ 02 组成细胞的主要化合物有哪些？ 本节聚焦 ￭ 组成细胞的元素 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 *Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。 生物界和非生物界具有统一性 构成细胞的元素在无机自然界中都能找到 细胞（生物体） 地壳（无机自然界） 物质交换 选择吸收 二者元素含量存在差异 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% 玉米和人体细胞中含量最多的四种元素一样吗？如何解释？ 生物体内的化学元素组成 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。 基本元素 大量元素 ￭ 组成细胞的元素 1/10000 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 Fe Mn B Zn Mo Cu 等 微量元素 ▌细胞中常见的化学元素有20多种 ▌细胞中元素根据其含量占生物体总质量的比例分为: 铁 锰 硼 锌 钼 铜 (铁猛碰新木桶) 作业1： 尝试构建下列元素的包含关系图。 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 ￭ 组成细胞的元素 ▌思考讨论： 细胞中的微量元素合共不到3%，意味着它们不重要？ NO ! ! 微量元素具有不可替代的作用 ▌钼的发现：20世纪初，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，即使使用了大量N，P，K肥也无济于事，后来牧场主偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛。原来，矿工每天上下班总是抄近路经过这片牧草，他们的鞋子个踩过的地方，牧草绿油油的，牧场主跟随这些矿工发现他们是钼矿场的员工，你能从中得出什么结论呢? ￭ 组成细胞的元素 钼促进了牧草的生长（促进植物对磷的吸收等） 微量元素的作用是其它元素不可替代的 ￭ 组成细胞的元素 缺碘—— 幼年-呆小症 成年-大脖子病 缺铁—— 缺铁性贫血 ￭ 组成细胞的化合物 ▌组成细胞的各种元素又是以什么形式存在? ▌大多以化合物的形式存在。（P17） ￭ 组成细胞的化合物 ▌占细胞最多的化合物是__________， ▌占细胞最多的无机物是__________， ▌占细胞最多的有机物是__________， 水 水 蛋白质   化合物 质量分数 % 化学元素 无机物 水 70 ~ 90 H、O 无机盐 1 ~ 1.5 N、P、K、Ca、Mg、Fe、Zn、 Mn、Cu、B、Mo等 有机物 蛋白质 7 ~ 10 C、H、O、N（S、Fe、Se） 脂质 1 ~ 2 C、H、O（N、P） 糖类和 核酸 1 ~ 1.5 C、H、O C、H、O、N、P 除了CO2、碳酸盐及碳酸以外的其它含碳化合物 上面的数据是基于大量不同种类的细胞的统计结果，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。如，很多植物细胞由于细胞壁的存在，糖类含量较多。 思考：梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类和含量有什么明显的差别？  梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿素。 甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多； 花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多 同一生物不同细胞中化合物种类和含量存在差别 不同生物的细胞中各种化合物的含量是有差别的 合理膳食 不要挑食 01 细胞中常见的元素有哪些？ 03 02 组成细胞的主要化合物有哪些？ 本节课重点 大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等 微量元素： Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu 等 无机物：水和无机盐 有机物：蛋白质、脂质、糖类和核酸 ▌生活在沙漠中的仙人掌和生活在珊瑚礁中美丽的珊瑚鱼，组成它们的化学元素种类 （ ） A. 差异很大 B. 有些差异 C. 大体相同 D. 没有一定标准 ▌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 D C 随堂小练 ▌在生物体内含量少于万分之一，但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是 （ ） A. Fe、Ca、Zn、Mg B. Zn、Mo、Mn、Ca C. Zn、Cu、B、Mn D. Mg、Mn、Cu、Mo ▌下列叙述，正确的是 (　　) A. 微量元素因含量极少而不如大量元素重要 B. 在人体活细胞中氧原子的数目最多 C. 组成生物体的化学元素在无机自然界中都能找到 D. 人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大 C C 随堂小练 ▌科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时，培养液中添加了多种植物必需化学元素，其配方如下表所示，其中花卉根细胞吸收最少的离子是 ( ) A. Ca2+ B. SO42- C. Zn2+ D. H2PO3- C 随堂小练 ▌实验原理：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。 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 → 还原糖（含醛基） → 脂肪 → 蛋白质 → DNA和RNA 乳糖，果糖，麦芽糖，葡萄糖 原理 结论 课外：还原糖在加热条件下能将Cu(OH)2中的Cu2+还原成Cu+生成砖红色Cu2O沉淀 选材 糖量较高、白色或近于白色的植物组织 检测 砖红色沉淀 ￭ 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 65℃水浴加热2min 组织液2ml 新配置的斐林试剂1ml 蓝色 0.5ml的甲液：0.1g/ml NaOH溶液 0.5ml的乙液：0.05g/ml CuSO4溶液 现配现用，等量混合 原理 结论 实验所用材料中含有还原糖 选材 糖量较高、白色或近于白色的植物组织 检测 ￭ 实验：检测生物组织中的糖类-还原糖 课外：还原糖在加热条件下能将Cu(OH)2中的Cu2+还原成Cu+生成砖红色Cu2O沉淀 选材 检测 结论 大豆组织研磨液或蛋清稀释液 震荡摇匀 ￭ 实验：检测生物组织中的蛋白质 原理 课外：蛋白质在碱性溶液中能与Cu2+结合生成紫色络合物 双缩脲试剂B液5滴 紫色 B液：0.05g/ml CuSO4溶液 组织液2ml 双缩脲试剂A液2ml 无色 A液：0.1g/ml NaOH溶液 选材 检测 结论 大豆组织研磨液或蛋清稀释液 实验所用材料中含有蛋白质 ￭ 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验小结：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 成分 还原糖 蛋白质 原理 注意事项 甲液、乙液等量混合后使用，现配现用。 选择高糖色浅的材料 乳糖，果糖，麦芽糖，葡萄糖 先加A液（造成碱性环境），再滴加B液。 大豆，稀释的鸡蛋清 课外：肽键在碱性溶液中能与Cu2+结合生成紫色络合物 课外：还原糖在加热条件下能将Cu(OH)2中的Cu2+还原成Cu+生成砖红色Cu20沉淀 成分 脂肪 补充：淀粉 原理 注意事项 可以用显微镜观察脂肪颗粒。 选择花生或者蓖麻为材料 可选择马铃薯匀浆 检测的灵敏度： 教材给出的任何一种生物材料都同时含有还原糖、脂肪和蛋白质。 如苹果匀浆中除了含有还原糖，还含有蛋白质和脂肪。如果我们用苏丹Ⅲ对苹果切片染色，显微镜下观察并不能看到橘黄色的脂肪颗粒，这是因为苹果中脂肪含量过少所致。能否检测到某种物质与检测方法的灵敏度相关。 检测还原糖和蛋白质试剂比较 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液 成分 （质量浓度） 0.1g/mLNaOH 0.05g/mL CuSO4 0.1g/mL NaOH 0.01g/mLCuSO4 鉴定物质 还原糖（梨匀浆等） 蛋白质(蛋清稀释液等) 添加顺 序方法 甲、乙液等量混合均匀后注入 先加入A液1mL，后加入B液4滴 反应条件 50-65℃水浴加热 不加热 反应现象 蓝色→棕色→砖红色沉淀 无色→紫色 原理 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 检测的灵敏度： 教材给出的任何一种生物材料都同时含有还原糖、脂肪和蛋白质。 如苹果匀浆中除了含有还原糖，还含有蛋白质和脂肪。如果我们用苏丹Ⅲ对苹果切片染色，显微镜下观察并不能看到橘黄色的脂肪颗粒，这是因为苹果中脂肪含量过少所致。能否检测到某种物质与检测方法的灵敏度相关。 选材 检测 结论 花生种子匀浆、蓖麻种子 实验所用材料中含有脂肪 震荡摇匀 橘黄色 组织液2ml 苏丹Ⅲ染液3滴 棕红色 ￭ 实验：检测生物组织中的脂肪 选材 检测 结论 浸泡过的花生种子，将子叶切成薄片 实验所用材料中含有脂肪 观察：在显微镜下染成 橘黄色的颗粒 制片 ①取最理想的薄片 ②滴2~3滴______________（染色3min） ③__________（1~2滴体积分数为50%的酒精） ④制成临时装片 ￭ 实验：检测生物组织中的脂肪 苏丹Ⅲ染液 去浮色 小结 一、概念检测 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很少，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，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。（ ） 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 斐林试剂 双缩脲试剂 豆浆 梨汁 花生子叶 砖红色沉淀 橘黄色 紫色 √ √ 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 C B 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？ 【答案】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.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，能构成一个生命系统吗？为什么？ 【答案】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 $$