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 本节聚焦: 细胞中常见的元素有哪些？ 组成细胞的主要化合物有哪些？ 怎样检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质？ 1 问题探讨 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能提出什么问题？就自己提出的问题与其他同学交流。 *Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。 组成地壳和组成细胞的部分元素含量（% ）表 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 没有。 这说明了什么？ 生物界和非生物界具有统一性。 有，相差很大。 这又具体说明了什么？ 生物界及非生物界还是具有差异性。 1.生物体中的元素含量以及无机环境中的含量是有区别的吗？ 2.组成生物体的所有元素之中，是否有哪一些元素是生物体所独有的？ 组成地壳和组成细胞的部分元素含量（% ）表 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 （1）组成细胞的化学元素在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。 种类上:生物与非生物具有统一性 （2）细胞与非生物相比，各种元素的相对含量大不相同。 含量上:生物与非生物具有差异性 生物界与非生物界既有统一性又有差异性 结论： 1.理解生物界与非生物界的统一性和差异性 组成人体细胞的主要元素 （占细胞鲜重的百分比） 组成人体细胞的主要元素 （占细胞干重的百分比） 鲜重指的是生物体或细胞在自然生活状态下所测得的重量 干重指的是生物体（或细胞）除去水分以后所测得的重量 小补充：人体细胞干重和鲜重对比图 O>C>H>N C>O>N>H 活细胞中数量最多的元素： H 2.理解生物界的统一性和差异性 元素 O C H N K Ca P Mg S 玉米 44.43 43.57 6.24 1.46 0.92 0.23 0.20 0.18 0.17 人 14.62 55.99 7.46 9.33 1.09 4.67 3.11 0.16 0.78 表 玉米细胞和人体细胞部分元素及含量(％)的比较 思考·讨论 （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部分元素及含量（干重，质量分数） 2.理解生物界的统一性和差异性 元素 O C H N K Ca P Mg S 玉米 44.43 43.57 6.24 1.46 0.92 0.23 0.20 0.18 0.17 人 14.62 55.99 7.46 9.33 1.09 4.67 3.11 0.16 0.78 表 玉米细胞和人体细胞部分元素及含量(％)的比较 （2）细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 不是 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。 思考·讨论 2.理解生物界的统一性和差异性 元素 O C H N K Ca P Mg S 玉米 44.43 43.57 6.24 1.46 0.92 0.23 0.20 0.18 0.17 人 14.62 55.99 7.46 9.33 1.09 4.67 3.11 0.16 0.78 表 玉米细胞和人体细胞部分元素及含量(％)的比较 (3)由图中数据你发现什么结论？ ➊组成生物体的化学元素在种类上基本相同。 ➋不同生物体内同种化学元素的含量不同。 ——体现了生物界不同生物间的 性。 ——体现了生物界不同生物间的 性。 统一 差异 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 思考·讨论 【小结】元素的统一性和差异性 元素种类 元素含量 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 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。 2、根据含量 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 微量元素： 含量占生物体总量的万分之一以下的不可缺少的元素 Zn 锌 Cu Mn 锰 B 硼 Mo 钼 铁 Fe 铜 口诀“铁猛碰新木桶” 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 微量元素 根据作用分 对于生物体来讲，微量元素是否可有可无呢? 元素缺乏与相关疾病 小结:微量元素虽然在生物体中含量很少，但维持生命活动不可缺少。 铁是血红蛋白的成分，缺乏会得缺铁性贫血 Fe（铁） Mg（镁） 镁是叶绿素的成分，缺乏时植物叶片缺绿 Ca（钙） 钙含量过高肌无力；钙含量过低肌肉抽搐 Zn（锌） 缺乏引起苹果，桃等植物的小叶症，影响人体生长发育、大脑发育 B（硼） 缺乏导致花而不实 I（碘） 缺乏导致大脖子病 Se （硒） 患克山病 （原发性心脏病） 3、元素缺乏与相关的症状 生物体内含有的元素一定是生物体所必需的元素吗？ 如：铅（Pb）、汞（Hg） 1.关于生物体内元素的叙述，正确的是（ ） A．生物体内含有的元素，无机环境中都能找到，且各种元素含量差异不大 B．人体肌肉细胞中含量最多的化学元素是C，因此说，C是生命的核心元素 C．生物细胞内微量元素有Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等，是作用不太重要的一类元素 D．烘干的植物细胞中含量最多的元素是C，C是构成细胞最基本的元素 D 习题检测 组成细胞的各种 元素又是以什么 形式存在的呢? 组成细胞的各种元素大多数以化合物的形式存在 无机化合物 有机化合物 水 无机盐 糖类： 脂质： 蛋白质： 核酸： C、H、O（N） C、H、O、 （N、P） C、H、O、N、 （S、Fe） C、H、O、N、P 组成细胞的化合物 二、组成细胞的化合物 细胞内含量最多的化合物是 ，含量最多的有机化合物是 。 干重情况下，含量最多的化合物是 。 水 蛋白质 蛋白质 70%～90% 1%～1.5% 1%～1.5% 1%～2% 7%～10% 注意：不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别 14 下图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是( ) A.水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、0、C B.蛋白质、糖类、脂质、水；0、C、N、H C.水、蛋白质、脂质、糖类；H、0、C、N D.蛋白质、水、脂质、糖类；C、0、H、N D 习题检测 二、组成细胞的化合物 旁栏思考 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？ 糖类 H2O 叶绿素 果实细胞 叶片细胞 多 少 多 少 多 无 结论：不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的 怎样来检测这些化合物呢？ 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验视频 ①糖类的检测： ➊还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)＋ 试剂 。 ➋淀粉＋碘液→ 。 ②脂肪的检测： 脂肪＋ 染液→ 色。 ③蛋白质的检测： 蛋白质＋ 试剂→ 色。 蓝色 斐林 砖红色沉淀 苏丹Ⅲ 橘黄 双缩脲 紫 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。 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 选材 制备组织样液 显色反应 结论 还原糖含量较高、 的植物组织。 （制浆→单层纱布过滤→取液） 组织样液中含有可溶性 。 斐林试剂 蓝色 砖红色 注：甲液和乙液等量混合均匀后立即使用。 （等量混合，现配现用） 如：梨匀浆 注：水浴加热， 可使受热均匀。 白色或近于白色 还原糖 以防止材料原有颜色遮盖实验颜色的变化 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.还原糖的检测和观察： 蓝色 棕色 砖红色 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.还原糖的检测和观察： 【拓展】鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用? ➊因为斐林试剂很不稳定，配置好的Cu(OH)2悬浊液放置一段时间后，会形成沉淀，影响实验效果。 ➋其次是Cu(OH)2放置久了会发生分解反应，形成部分黑色CuO，也会影响实验结果。所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。 斐林 试剂 甲液: 乙液: 质量浓度为 0.1g/mLNaOH溶液 质量浓度为 0.05g/mLCuSO4溶液 反应实质： 还原糖将Cu(OH)2还原，生成砖红色的Cu2O 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1 、鉴定可溶性还原糖的实验材料是否可选择西瓜？ 不行，西瓜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。 还原糖：指具有还原性的糖类。在糖类中，分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性。还原性糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖等。非还原糖包括：二糖中的蔗糖，多糖中的淀粉、纤维素、糖原等。 2、鉴定可溶性还原糖的实验材料是否可选择甘蔗或者甜菜？ 思考·讨论 2.蛋白质的检测和观察： 选材 应选择含蛋白质丰富的豆浆或鸡蛋清溶液。 （避免材料自身的颜色对实验变化颜色的掩盖） 制备组织样液 黄豆浆滤液或蛋清稀释液。 显色反应 组织样液中存在蛋白质。 结论： 组织样液2mL 双缩脲试剂A液1mL (创设碱性条件) 双缩脲试剂B液4滴(提供Cu2+和蛋白质中的肽键发生反应，产生紫色) 蛋清必须充分稀释，防止反应后黏附在试管壁上，使反应不彻底，也不易清洗。 B液不能过量的原因：防止过量的Cu2+在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，干扰显色反映，影响观察结果。 【注】 鉴定蛋白质时，先加A液，再加入B液,而且B液不能过量。 0.1g/mLNaOH 双缩脲试剂 A液 B液 0.01g/mLCuSO4 1ml 4滴 反应实质： 【思考】若待检测样液不含蛋白质，呈什么颜色？ 浅蓝色。 蛋白质中的肽键，在碱性环境下，与Cu2+发生络合反应， 生成紫色络合物。 2.蛋白质的检测和观察： 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液 0. 1g/ml NaOH 0. 05g/ml CuSO4 0. 1g/mlNaOH 0. 01g/mlCuSO4 还原糖+Cu(OH)2 ↓Δ Cu2O(沉淀） 肽键与Cu2+在碱性的条件下结合成紫色络合物 甲、乙两液等量混匀，立即使用 (现配现用) 先A液1ml,再B液4滴 50-65℃水浴加热 无需加热，摇匀即可 成分 鉴定原理 添加顺序 反应条件 实验现象 蓝色→棕色→砖红色 浅蓝色→紫色 【思考】实验室只有斐林试剂，可以完成蛋白质的鉴定吗？ 有了斐林试剂，通过加蒸馏水稀释，也可以完成蛋白质的鉴定。 25 在1、3、5号试管中分别加入2mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2mL发芽的小麦种子匀浆样液，然后在1－4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中合理滴加双缩脲试剂，摇匀。预期观察到的实验现象是（ ） A． 1、3号试管内都呈蓝色，5号试管无色 B． 3组实验中甲组和乙组的实验结果相同 C． 4号试管内呈砖红色，其余试管内都呈蓝色 D． 4号试管内呈砖红色，6号试管内呈紫色 D 习题检测 3.脂肪的检测和观察： 原理 选材 脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色 富含脂肪且色浅 花生种子: 富含脂肪且没有其他颜色干扰。 脂肪微粒 脂肪＋苏丹Ⅳ染液→红色 切片要厚薄均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊 酒精的作用是洗去浮色 唯一需要显微镜 3.脂肪的检测和观察： 28 注：脂肪的鉴定不一定要用显微镜， 若要观察脂肪颗粒，则必须用显微镜； 若只观察匀浆颜色变化，则不必必须用显微镜。 3.脂肪的检测和观察： 马铃薯匀浆 检测 组织样液2mL 碘液2滴 结论： 组织样液中存在淀粉。 摇匀后变成蓝色 取材： 4.淀粉的检测和观察： 【注意】 (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 。 (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 不是无色而是蓝色[Cu(OH)2的颜色] 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 检测生物组织中的有机物时，会出现不同的颜色反应。下列有关叙述错误的是（ ） A．将煮熟的鸡蛋白捣碎并加入双缩脲试剂后会出现紫色的颜色反应 B．将甘薯的块茎捣碎，向其提取液中加入碘液，溶液呈蓝色，说明该提取液中含有淀粉 C．进行花生种子子叶中脂肪的鉴定实验时，苏丹Ⅲ染液能将子叶染成橘黄色 D．可选用西瓜的汁液来检测生物组织中的还原糖 D 习题检测 从今天开始，我们将进入生物学的另一个领域进行探索，那就是遗传和进化。 说到遗传，与我们每个人都息息相关，那么，谁能说说我们身边的遗传现象？与遗传相关的谚语或熟语？（龙生龙凤生凤老鼠生的儿子会打洞、种瓜得瓜，种豆得豆等等） 那么遗传的生物学定义是什么？我们把这种生物亲子代之间的相似现象就叫做遗传。（如单眼皮的父母生单眼皮的孩子） 双眼皮的父母生出单眼皮的孩子，就是变异。 进化——达尔文《物种起源》“物竞天择，适者生存” 只有遗传，能进化吗？不发展，不进步，所以变异是进化的一种。 看必修2目录，共7章，发现围绕基因展开。首先学习基因也就是遗传因子的发现。 32 1.概念检测 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 的差异，这既体现了细胞的统一性，又体现了细胞的多样性。 （ ） √ √ × 练习与应用（P18） 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（P18） 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 C 练习与应用（P19） 6.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？ 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。 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。 5.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？ 练习与应用（P19） $