2.1 细胞中的元素和化合物课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 石头 VS 生石花 玩偶 VS 熊猫 “阿尔法狗” VS 人 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。 2.说出组成细胞的大量元素和主要微量元素,说出组成细胞的化合物的种类。 3.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。 元素 地壳 细胞 O 48.68 65.0 Si 26.30 极少 C 0.087 18.0 N 0.03 3.0 H 0.76 10.0 问题探讨 组成地壳和组成细胞的部分元素含量(%)表 表中看出组成地壳和组成细胞的元素有什么相同点和不同点? 相同点:组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到,没有一种元素是生命特有的(种类相同),说明: 生物界和非生物界具有统一性 不同点:细胞中的各元素含量和无机环境中的含量大不相同,这说明: 生物界和非生物界还具有差异性。 生物界与非生物界既有统一性又有差异性,生命起源于非生命物质. 在不同生物体中各元素含量又是怎样的呢? 一.组成细胞的元素 玉米细胞和人体细胞的 元素及含量(干重、质量分数) 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 (其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%) 问题探讨 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? 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。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、脂质和蛋白质等,这些物质都含有C、H、O,蛋白质中还有大量N元素。 玉米细胞和人体细胞的 元素及含量(干重、质量分数) 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 (其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%) 问题探讨 2.细胞中有些元素含量很少,是否意味着它们不重要? 细胞中有些元素含量很少,但是却有着重要作用,如在玉米细胞中,S只有0.17%,Mg只有0.18%,但是很多蛋白质都含有S,叶绿体中叶绿素分子就含有Mg,如果缺少S或Mg,细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素了。 玉米细胞和人体细胞的 元素及含量(干重、质量分数) 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 (其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%) 问题探讨 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? 组成玉米细胞中O元素明显高于人体细胞,而N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。 玉米细胞和人体细胞的 元素及含量(干重、质量分数) 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 (其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%) 总结 玉米细胞: 人体细胞: 植物_多,蛋白质少,故干重中O较多; 动物_多,糖类少 故干重中C比例高 这说明不同生物细胞在元素组成上具有统一性,在元素的含量上具有差异性 糖类 蛋白质 O>C>H>N C>O>N>H 元素 占细胞鲜重的百分比 占细胞干重的百分比 C 18 55.99 H 10 7.46 O 65 14.62 N 3 9.33 P 1.4 3.11 S 0.3 0.78 K 少于3% 1.09 Ca 少于3% 4.67 Mg 少于3% 0.16 组成人体细胞的主要元素及含量(质量分数) 鲜重状态下含量最多的元素是 ,含量最多的四种元素是 。 干重状态下含量最多的元素是 ,含量最多的四种元素是 。 O O>C>H>N C C>O>N>H 最基本元素 基本元素 主要元素 C H O N P S K Ca Mg等 大量元素 Fe Mn B Zn Mo Cu等 组成细胞的元素 微量元素 铁猛碰新木桶 细胞中常见的化学元素有 多种 20 一些化学元素的作用 核酸 P:主要参与构成_、ATP、磷脂等有机物。 促进生根和开花,促进籽粒的饱满。 缺磷:植株暗绿带红。 Ca:骨骼,牙齿的组成成分,幼年缺Ca会 得佝偻病,成年缺Ca会骨质疏松,血钙含量过高会肌无力。 Fe:可参与构成_。 血红蛋白 Mg:参与构成叶绿素,有利于植物光合作用。 缺镁:影响植物叶绿素的合成,叶片发黄。 血红蛋白 S:主要参与构成某些_等有机物。 蛋白质 K:促进果实的干物质积累,用来膨大果实,增加产量。 缺钾:叶片上也带了需要褐斑。老叶片边缘黄化。 B:主要促进植物花粉管萌发和伸长。 缺硼:花而不实。 Zn:促进皮肤、骨骼和性器官的正常发育,维持正常的细胞代谢。常称为生命元素。 结论:大量元素和微量元素是依含量划分的,他们都是生物体生命活动所必需的,微量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。 缺碘:幼年患呆小症;成年患甲状腺肿大(大脖子病) 注意: 1.生物体内含有的元素不一定都是必需元素,如人体内可能含有Pb,但不是必需元素; 2.大量元素和微量元素是依据自然界中生物的整齐情况来划分的,具体到某一种生物体中,元素的含量可能有差别。 二.组成细胞的化合物 化合物 质量分数/% 水 占70~90 无机盐 占1~1.5 蛋白质 占7~10 脂质 占1~2 糖类和核酸 占1~1.5 组成细胞的元素大多以 的形式存在。 无机物 有机物 化合物 细胞内含量最多的化合物是_,含量最多的有机化合物是_。 水 蛋白质 注意:关于水和蛋白质的几种说法 细胞内含量最多的化合物 细胞内含量最多的无机化合物 占细胞鲜重含量最多的化合物 占细胞鲜重50%以上的化合物 细胞内仅次于水的化合物 细胞内含量最多的有机化合物 占细胞干重含量最多的化合物 占细胞干重50%以上的化合物 水 蛋白质 不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的 日常膳食做到不同食物的合理搭配 糖类 H2O 叶绿素 梨果实细胞 梨叶片细胞 ①下列种子中含蛋白质最丰富的是 , ②含淀粉最丰富的是 , ③ 含脂肪最丰富的是 。(玉米、油菜、大豆) 1.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距? 多 多 无 少 少 多 玉米 油菜 大豆 旁栏知识 三.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 根据你的生活经验,说说哪些植物器官的细胞中富含糖类、脂肪或蛋白质?怎样从植物器官中提取这些化合物? 富含糖类: 富含脂肪: 富含蛋白质: 苹果、梨、甘蔗、甜菜根、马铃薯等 花生种子、芝麻种子等 大豆种子等 提取方法: 设法将细胞弄碎,再将这些物质提取出来。 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验思路: 利用不同的显色剂来鉴定有关物质的存在。 实验原理: 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。 1.还原糖的检测 具有还原性的糖类,称为还原糖。 还原糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖。 非还原糖:淀粉、纤维素、糖原、蔗糖等。 1.什么是还原糖?还原糖有哪些? 1.还原糖的检测 2.检测原理: 50~65 水浴加热 2min 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 ①反应实质:还原糖将还原,生成砖红色的 颜色变化:蓝色 砖红色 ②必须水浴加热,不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。 水浴加热的优点是:受热均匀。 3.试剂: 斐林试剂,由甲液(质量分数为0.1g/mL的NaOH溶液)与乙液(质量分数为0.05g/mL的溶液)等量混匀配制而成。 (现用现配,等量混匀) 1.还原糖的检测 4.实验材料: 最理想的实验材料是还原糖含量较高且颜色较浅或接近于白色的生物组织样液,如苹果、梨或白萝卜匀浆。 注意:甜菜、甘蔗中含蔗糖较多,蔗糖不属于还原糖,故二者不宜作为鉴定还原糖的实验材料;西瓜、血液、绿色叶片等材料本身的颜色会对实验结果造成干扰,也不宜作为实验材料。 1.还原糖的检测 5.方法步骤: 选材:还原糖含量较高、白色或近于白色的生物组织 制备组织样液 制浆 过滤(用一层纱布) 取浆 颜色反应 2.脂肪的检测: 1.检测原理: 2.实验材料: 富含脂肪且色浅,如花生种子 脂肪 苏丹 染液 苏丹 染液 橘黄色 红色 3.试剂:质量浓度为0.01g/mL的苏丹 染液、体积分数为50%的酒精溶液、蒸馏水等。 2.脂肪的检测: 4.方法步骤: 取材 花生种子(浸泡3~4h),将子叶削成薄片 制片 ①取最理想的薄片(薄而透) ②在薄片上滴2~3滴苏丹 染液(3min) ③去浮色(用体积分数为50﹪的酒精溶液) ④ 制成临时装片(滴蒸馏水,盖盖玻片) 观察 在低倍镜下找到已着色的圆形小颗粒,然后换高倍镜观察 结论 圆形小颗粒呈橘黄色,说明有脂肪存在。 3.蛋白质的检测 蛋白质+双缩脲试剂 紫色 3.实验材料: 选用富含蛋白质的生物组织或器官制备样液,植物材料常用的是豆浆,动物材料常用鲜肝提取液或鸡蛋清稀释液。 1.检测原理: 反应实质:在碱性条件下,双缩脲试剂中的与蛋白质或多肽中的肽键反应产生紫色络合物。 2.试剂: 双缩脲试剂(A液:质量分数为0.1g/mL的NaOH溶液;B液:质量分数为0.01g/mL的溶液)。 3.蛋白质的检测 4.方法步骤: 选材:含蛋白质丰富的豆浆或鸡蛋清溶液。 黄豆浆滤液或蛋清稀释液 组织样液2mL 双缩脲试剂A液1mL 双缩脲试剂B液4滴 摇匀后变成紫色 组织样液中存在蛋白质。 制备样液 颜色反应 结论: 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 0.1g/ml NaOH溶液 0.05g/ml CuSO4溶液 0.1g/ml NaOH溶液 0.01g/ml CuSO4溶液 鉴定物质 还原糖 蛋白质 使用方法 等量混匀、现用现配 先加入A液1ml,摇匀,再加入B液4滴,摇匀 反应条件 50-65 C水浴加热 不需加热,摇匀即可 反应现象 蓝色 砖红色沉淀 无色 紫色 4.淀粉的检测 淀粉+碘液 蓝色 2.实验材料:马铃薯匀浆 3.方法步骤: 1.检测原理: 取材 步骤 结论 马铃薯匀浆 组织样液2mL 摇匀后变成蓝色 碘液2滴 溶液变蓝色,说明有淀粉存在。 实验易错点提示 (1)唯一需要加热—— 鉴定,且必须水浴加热, 不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。 (2)非还原糖(如蔗糖)+斐林试剂的现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。 (3)唯一需要显微镜—— 鉴定,实验中要用 , 其作用 是 。 还原糖 脂肪 洗去浮色 (4)若用大豆作材料,必须提前浸泡;若用蛋清作材料,必须稀释,防止其粘在试管壁上不易刷洗; 且该实验应预留部分组织样液做对比。 (5)易写错别字提示:“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”,双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。 50%的酒精溶液 水 无机化合物 有机化合物 无机盐 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 鲜重最多:o 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 课堂小结 糖类 脂质 蛋白质 核酸 1.多维片中含Ca、Fe、Zn、Se等元素,其中属于组成生物体大量元素的是( ) A.Ca B.Fe C.Zn D.Se 2.胡杨是西北干旱地区生命力极强的一种树木,其发达的根系可从深层土壤中吸收水分,该树的细胞中含量最多的化合物是( ) A.水 B.蛋白质 C.无机盐 D.脂质 A A 课堂练习 3.下列各项中,属于微量元素的是( ) A. C、H、N、P、Mn B. Cl、Fe、S、N、Mg C. B、Cu、Zn、Mn、Mo D. N、P、K、Cu、Fe、I 4.仙人掌生活在缺水的沙漠中,在仙人掌的细胞中含量最多的化合物是( ) A. 水 B. 蛋白质 C. 脂质 D. 糖类 C A 课堂练习 5.下列有关组成生物体化学元素的叙述,正确的是( ) A.微量元素在生物体内含量很少,所以人体不存在微量元素缺乏症 B.每种元素在不同的生物体内的含量都是相同的 C.组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类 D.组成生物体的大量元素中,C是最基本的元素,在细胞鲜重中含量总是最多的 C 课堂练习 6.如图1是细胞中化合物含量的扇形图,图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图,下列说法正确的是( ) A. 若图l表示细胞鲜重,则A、B依次是蛋白质、水 B. 若图2表示人体细胞的元素含量,则a、b、c依次是C、H、O C. 地壳与活细胞中含量最多的元素都是a,因此说明生物界与非生物界具有统一性 D. 若图1表示细胞完全脱水后化合物含量,则A化合物是蛋白质 D 课堂练习 课堂练习 C 7.下列叙述正确是( ) A.西瓜汁中含有丰富的葡萄糖和果糖,可做还原糖鉴定的替代材料 B.脂肪鉴定时,可观察到细胞中被苏丹IV染成黄色的小颗粒 C.双缩脲试剂B液为0.01g/mlCuSO4溶液 D.鉴定还原糖时先加入斐林试剂的甲液摇匀后再加乙液 课堂练习 8、鉴定脱脂无糖奶粉是否为伪劣产品,不需要的化学试剂是( ) A.斐林试剂 B.苏丹 染液 C.双缩脲试剂 D.碘液 D 课堂练习 9.生物组织中的还原糖、脂肪、和蛋白质的检测,下列操作错误的是( ) A. 还原糖的检测可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀 B. 只有脂肪的的检测需要用显微镜 C. 用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热 D. 斐林试剂和双缩脲试剂最好是现用现配 A $