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

元 素---连 结 你 与 宇 宙 万 物！ 科学背景 邹承鲁： 阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。 走进细胞 走近细胞 第二章 第一节 细胞中的元素和化合物 本节聚焦 1.细胞中常见的元素有哪些？ 2.组成细胞的主要化合物有哪些？ 3.怎样检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质？ 问题探讨 1.构成细胞的化学元素在自然界中都能找到，说明什么？ 2.通过比较玉米细胞和人体细胞的元素组成，可以得出什么结论？ 3.细胞中的大量元素和微量元素有哪些？ 4.细胞鲜重和干重，分别是那种元素最多？ 5.细胞中的化合物常见的有哪些类型？ 问题探讨 组成玉米、人、地壳的元素的种类和含量会完全相同吗？ 讨论 我们用数据来探讨问题。（书本P16） 问题探讨 探讨1：如何理解生物界与非生物界的统一性和差异性？ 表1 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 由图中数据你发现什么问题？ 讨论 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。 ②但细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的有很大不同。 ——体现了生物界与非生物界的 性。 ——体现了生物界与非生物界的 性。 统一 差异 问题探讨 探讨1：如何理解生物界与非生物界的统一性和差异性？ 表1 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 组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界，但为什么组成地壳和细胞的各种元素的相对含量差异很大？ 讨论 生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中有选择性的获取获取的。 探讨2：如何理解理解生物界的统一性和差异性？ 问题探讨 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2 玉米细胞和人体细胞部分元素及含量(％)的比较 由图中数据你发现什么问题？ 讨论 ①组成生物体的化学元素在种类上基本相同。 ②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 探讨2：如何理解理解生物界的统一性和差异性？ 问题探讨 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2 玉米细胞和人体细胞部分元素及含量(％)的比较 细胞中有些元素很少，是否意味着它们不重要？ 讨论 小结：元素的统一性和差异性 元素种类 元素含量 组成细胞的化学元素，常见的有20多种，其中有些含量多，有些含量少。这又该怎么区分呢？ 思考 一、组成细胞的元素 大量元素：指含量占生物体总重量的万分之一以上的元素。 如： C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg等。 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 最基本元素 基本元素 主要元素 大量元素 分类标准：生物体中根据含量的多少，将元素分为大量元素和微量元素。 1.元素的分类 一、组成细胞的元素 拓展：大量元素 最基本元素： 基本元素： 主要元素： C C、H、O、N C、H、O、N、P、S 因为C的化学性质易成链，易成环，容易形成生物大分子。 细胞中化合物的主要元素，含量是大量元素中较多的。 如：糖类（C、H、O）； 核酸（C、H、O、N、P）； 蛋白质（C、H、O、N，有的含有S）。 含量前四位的元素。 一、组成细胞的元素 1.元素的分类 微量元素： 指占生物体总重量万分之一以下的元素。 如： Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 分类标准：生物体中根据含量的多少，将元素分为大量元素和微量元素。 记忆口诀1：铁 门 碰 新 木 桶 记忆口诀2：新(Zn)铁(Fe)臂(B)阿童(Cu)木(Mo)猛(Mn) 一、组成细胞的元素 2.元素的重要性 思考 对于生物体来讲，微量元素是否可有可无呢? 不是，生物体需要微量元素的量极少，但是必不可少。 几十年前，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(Mo)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(Mo)就足够了。 一、组成细胞的元素 2.元素的重要性 缺Fe：铁是血红蛋白的组成元素，缺铁会使人患贫血等症状； 缺Zn：生长发育缓慢;智力发育不良；免疫力下降等； 一、组成细胞的元素 2.元素的重要性 缺 Ca 会导致肌肉抽搐，骨质疏松，佝偻病； 缺 Fe 会使人患贫血等症状，植物黄叶病； 缺 Ｉ 会导致甲状腺肿大，呆小症； 缺 Mg 会影响叶绿素的合成； 缺 B 会影响植物花粉管萌发，导致花而不实； 缺 Zn 影响人体发育，大脑发育； 一、组成细胞的元素 思考 生物体内含量在万分之一以下的都能称之为微量元素吗？ 2.元素的重要性 大量元素和微量元素都是生物体的必需元素。 生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素。 如：铅（Pb）、汞（Hg）等。 在生物体中含量很少，但其作用是其它元素不可替代的。 拓展：元素缺乏症 一、组成细胞的元素 一、组成细胞的元素 ★补充：鲜重和干重 细胞鲜重含量最多的前四种元素：O>C>H>N 鲜重： 自然状态下测得的重量 细胞干重含量最多的前四种元素： C>O>N>H 干重： 除去水分后测得的重量 活细胞中数量最多的元素：H 随堂练习 经过检测，人体细胞内的元素有80多种，其中70种左右为微量元素。微量元素在人体内含量过高会引起中毒。下列关于细胞内元素的叙述，正确的是( ) A.生物体细胞能有选择地从外界环境中吸收元素 B.从生物体中可提取到外界环境中不存在的元素 C.、、 等微量元素在细胞中含量越低越好 D.为保持稳定，细胞中的元素大多以游离态形式存在 A 易错提醒 细胞中的微量元素虽含量极少，但对细胞的生理功能至关重要，如铁是血红素的必需元素，锌参与酶活性调节等，缺乏微量元素会导致细胞或生物体的正常生命活动受到影响。 随堂练习 下图表示元素在生物体内的含量分布情况，下列表述不正确的是( ) A.无机自然界中的元素在Ⅰ中并不能全部找到，体现了生物界与无机自然界的差异性 B.Ⅱ含量虽少，但却是生物体正常生命活动不可缺少的 C.Ⅱ和Ⅲ称为必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症 D.、、、、 属于大量元素 D 问题探讨 葡萄糖 化学式C6H12O6 纤维素 分子式 (C6H10O5)n 组成细胞的元素大多以化合物的形式存在。 O2、NO(游离的气体分子) K+、Na+、Ca2+(游离的离子) 组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的呢? 讨论 二、组成细胞的化合物 1.化合物的种类及含量 ★组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。 包括无机化合物和有机化合物。 种类 组成细胞的主要化合物及其相对含量 细胞内含量最多的化合物是： 水 含量最多的有机化合物是： 蛋白质 大多数细胞干重最多的化合物 含量（一般情况下） 观察图片，思考下列问题并回答？ 讨论 二、组成细胞的化合物 ①细胞内含量最多的化合物是： ； ②细胞内含量最多的无机化合物是： ； ③占细胞鲜重最多的化合物是： ； ④细胞内含量最多的有机化合物是： ； ⑤占细胞干重最多的化合物是： 。 水 水 水 蛋白质 蛋白质 二、组成细胞的化合物 无机 化合物 有机 化合物 水(70-90%)：H、O； 无机盐(1-1.5%)：K、Na、Ca、Fe、Mg等； 糖类(7-10%)：C、H、O； 脂质(1-2%)：C、H、O，部分物质含N、P； 蛋白质：C、H、O、N，有的含P 、S； 核酸：C、H、O、N、P； 化合物的种类及含量：小结 不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是也有差别的，如何来测定呢？ 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 物质鉴定类实验的基本思路 鉴定原理 实验选材 材料处理 蛋清 豆浆 鸡肝 梨 葡萄 白萝卜 特定的化学试剂与相关物质发生特定的颜色反应。 根据实验需求，做切片，匀浆等。 选择相应物质含量高的 选择白色或接近白色的 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 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，如： 还原糖 + 斐林试剂 砖红色沉淀 50-65℃ 水浴加热 脂肪 + 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 蛋白质 + 双缩脲试剂 紫色 淀粉 + 碘液 蓝色 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验1：还原糖的检测 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验1：还原糖的检测 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。 组织样液中含有可溶性 。 斐林试剂 蓝色 砖红色 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 （制浆→单层纱布过滤→取液） ★甲、乙液等量混匀 先混合，再使用；现配现用 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验结果 不能； 西瓜、草莓本身的颜色会干扰实验结果。 试管底部不能接触烧杯底部，试管内液面低于烧杯内液面。蓝色 砖红色。 还原糖的检测实验中，能将梨换成西瓜、草莓吗？ 思考 斐林试剂(呈蓝色)与还原糖混合后,为保证受热均匀，水浴加热过程中要注意什么问题?加热过程中试管内颜色变化是怎样的? 思考 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验1：还原糖的检测---考点 1.常见的还原糖： 。 常见的非还原糖： 。 2.斐林试剂的甲液是： ，乙液是 。 3.反应实质： 。 葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖 蔗糖、淀粉 0.1g/mLNaOH 0.05g/mLCuSO4 还原糖在水浴加热的条件下，可将Cu(OH)2还原成Cu2O [蓝色] [砖红色] 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验2：蛋白质的检测 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验2：蛋白质的检测 选材 制备组织样液 显色反应 结论 含蛋白质丰富的豆浆（大豆）或鸡蛋清溶液。 大豆组织研磨液或蛋清稀释液。 注：蛋清必须稀释，以免实验后黏住试管壁，不易清洗。 双缩脲 双缩脲 紫色 注：双缩脲试剂的使用需要先加A液1ml，再加B液4滴。 大豆组织研磨液或蛋清稀释液中含有 。 蛋白质 ★先A后B，A多B少 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验结果 在做蛋白质检测实验时，观察到溶液颜色不是紫色，而是蓝色，最可能的原因是什么？ 思考 双缩脲试剂B液的量过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成，使溶液呈蓝色，进而掩盖实验生成的紫色。 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验2：蛋白质的检测---考点 1.双缩脲试剂的A液是： ，B液是 。 2.反应实质： 。 0.1g/mLNaOH 0.01g/mLCuSO4 在碱性条件下，蛋白质与Cu2+反应生成紫色络合物 若待检测样液不含蛋白质，呈什么颜色？ 思考 浅蓝色。 斐林试剂 双缩脲试剂 成分 甲液 乙液 A液 B液 添加顺序 反应条件 反应原理 反应现象 比较 项目 0.1 g/mL NaOH溶液 0.05 g/mL CuSO4溶液 甲、乙液等量先混匀,再使用；现配现用 50℃～65℃水浴加热 蓝色→棕色→砖红色 0.1 g/mL NaOH溶液 0.01 g/mL CuSO4溶液 先加入A液1mL摇匀，再加4滴B液摇匀 不需加热 浅蓝色→紫色 思考：斐林试剂的甲液和乙液可以用于检测蛋白质吗？ 可以，加入蒸馏水稀释CuSO4溶液。 斐林试剂与双缩脲试剂对比 加热条件下，含醛基的可溶性还原糖将还原为砖红色的 沉淀 碱性条件下，与肽键作用，生成紫色络合物至少2个肽键 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验3：脂肪的检测 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验3：脂肪的检测 取材 制片 观察 结论 将花生种子(浸泡3~4h)去掉种皮，子叶切成薄片。 圆形小颗粒呈 色，说明花生子叶中含有脂肪。 在低倍镜下找到已着色的圆形小颗粒，然后用高倍镜观察。 ①取最理想的薄片 ②在薄片上滴2~3滴 染液（染色3min） ③洗去浮色（用体积分数为 溶液） ④制成临时装片 50%的酒精 苏丹Ⅲ 橘黄 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验结果 显微镜下被苏丹Ⅲ染色的脂肪颗粒 观察花生子叶脂肪细胞的实验中，如果使用过低浓度或过高浓度的酒精溶液，会对实验结果有哪些影响？ 思考 酒精溶液浓度过低不足以洗去染液，视野将充满橘黄色； 过高则会影响脂肪细胞的染色，观察不到脂肪颗粒。 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 拓展：脂肪的检测过程 组织切片 苏丹Ⅲ染液 2～3滴 染色3 min 吸去多余染液 洗去浮色 吸去多余酒精 蒸馏水 1～2滴 盖盖玻片 临时装片 显微镜观察 注：切片要薄，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊。 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 拓展：脂肪的检测过程 脂肪的观察一定用到显微镜吗？ 讨论 不一定。 脂肪 苏丹Ⅲ 橘黄色 还可以向花生种子匀浆中滴加3滴苏丹Ⅲ染液，直接观察样液被染色情况。这种方法不需要用到显微镜。 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验4：淀粉的检测 取材 检测 结论 马铃薯匀浆 组织样液2mL 碘液2滴 摇匀后变成蓝色 马铃薯组织样液中存在______。 淀粉 随堂练习 下列关于实验的叙述，正确的是( ) ①检测还原糖时，要先加入斐林试剂甲液并摇匀，再加入乙液； ②制作花生子叶临时装片检测脂肪时，需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒； ③用双缩脲试剂检测蛋白质与用碘液检测淀粉，呈现的颜色相同； ④用斐林试剂检测还原糖时需要水浴加热； ⑤脂肪的检测实验中需要用清水洗去浮色； ⑥蛋白质的检测实验中，先加入双缩脲试剂A液，再加入双缩脲试剂B液，或先加双缩脲试剂B液，再加入双缩脲试剂A液，只要分别加入即可。 A.②④ B.①②③ C.②③④⑥ D.④⑤⑥ A 1.实验材料的选择 （1）所选材料应富含被检测的有机物，易出现明显的实验现象。 （2）材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。 2.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一” （1）唯一需要加热---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---脂肪颗粒的观察。 （3）唯一需要使用酒精---脂肪的检测。实验中用体积分数为 的酒精溶液洗去浮色。 3.关于实验现象 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]。 易错提醒 总结 大量元素 微量元素 无机盐 脂质 核酸 斐林 砖红色 双缩脲 紫色 橘黄色 （红色） 碘液 蓝色 C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg等 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等 随堂练习 判断下列叙述的正误： （1） 、、、、、、B、 等是组成细胞的微量元素。( ) （2） 在细胞中含量少的元素都是微量元素。( ) （3） 大量元素在细胞内作用重大，微量元素在细胞中的作用微小。( ) （4） 人体骨细胞中含量最多的化合物是钙。( ) （5） 占细胞鲜重最多的有机化合物是蛋白质。( ) × × × × √ 茶叶具有提神醒脑等功效。下列关于茶叶细胞的叙述，正确的是( ) A.含有自然界中不存在的特殊生命元素 B.能为人体提供、、 等微量元素 C.所含元素的种类与人体细胞相比有明显差别 D.新采摘的茶叶细胞中含量最多的化合物是水 D 随堂练习 某生物兴趣小组以一种白色野果为实验材料，进行了有机物的检测。下列相关叙述错误的是( ) A.将果实切片后用碘液染色，若出现蓝色，则说明野果中含有淀粉 B.加入斐林试剂并水浴加热，若溶液呈砖红色，则说明野果中含有果糖 C.利用双缩脲试剂检测该野果中的蛋白质，需要先加A液，摇匀后再加B液 D.用苏丹Ⅲ染液染色后，在高倍镜下观察到橘黄色颗粒，说明野果中含有脂肪 B 随堂练习 在右图1、3、5号试管中分别加入 蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入 发芽的小麦种子匀浆样液，然后在 号试管中滴加适量斐林试剂，5、6号试管中滴加适量双缩脲试剂，摇 匀。 后，观察实验现象。下列有关实验的叙述，错误的是( ) A.4号试管内出现砖红色，只有5号试管内呈蓝色 B.2号试管不出现砖红色的原因仅是没有水浴加热 C.1号试管若进行 水浴加热也不出现砖红色沉淀 D.6号试管内呈紫色，这说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质类物质 A 还原糖 葡萄糖、果糖 麦芽糖、半乳糖 乳糖 还原糖种类： 非还原糖种类： 蔗糖、淀粉 纤维素 Lavf62.0.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $