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

细胞和石头都是由分子组成的，为什么细胞能够表现出生命的特征呢？是因为细胞内有什么物质的”活力”因素吗？是细胞里含有特殊的“生命元素”吗？是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？ 第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 第2章 组成细胞的分子 S z L w h 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 组成地壳和组成细胞的部分元素含量(％)表 问题·探讨 S z L w h 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 组成地壳和组成细胞的部分 元素含量（%）表 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。 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的。 2：细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。 3：生物所含元素都来自无机环境，为什么二者元素含量相差很大？ 生物体按照生命活动需要从外界有选择地吸收元素 种类上 含量上 说明：生物界与非生物界具有统一性 说明：生物界与非生物界具有差异性 问题·探讨 S z L w h 玉米细胞和人体细胞的部分元素 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 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？ 2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ C、H、O、N 干重指细胞除去水分后所测得的重量 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。 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。 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h 不同生物的元素组成是怎样的呢？我们以玉米细胞和人体细胞为例进行分析。屏幕上展示的就是玉米细胞和人体细胞含量较多的化学元素的种类及其含量，接下来就能同学们以小组为单位分析表格找到问题的答案。 5 玉米细胞和人体细胞的部分元素 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 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？ 种类相似（统一性） 同一生物体内，不同元素含量也有差异 含量不同（差异性） 干重指细胞除去水分后所测得的重量 玉米细胞: O＞C＞H＞N 人体细胞: C＞O＞N＞H 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 糖类 蛋白质 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h 不同生物的元素组成是怎样的呢？我们以玉米细胞和人体细胞为例进行分析。屏幕上展示的就是玉米细胞和人体细胞含量较多的化学元素的种类及其含量，接下来就能同学们以小组为单位分析表格找到问题的答案。 6 C 碳 H 氢 O 氧 N 氮 P 磷 S 硫 K 钾 Ca 钙 Mg 镁 等 1.分类：按含量分 按含量分 大量元素：含量较多，含量占生物体总重量万分之一以上。 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 Fe 铁 Zn 锌 Cu 铜 B 硼 Mo 钼 锰 Mn 等 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h 这样我们就可以根据含量对元素进行分类，下面就请同学们阅读教材17页了解细胞中常见元素的分类。按照含量，我们可以把元素分为哪两类？含量较多的元素叫做大量元素，有9种。其中CHONPS六种元素的质量占据了生物体总质量的主要部分，我们把它们称作主要元素；CHON四种元素的含量最多，我们把它们称作基本元素；另外大家还要牢牢记住最基本的元素是C，大家要知道地球上的生物都是碳基生物，可以说没有C，就没有生命的存在。微量元素有6种，Fe、Mn、B、Zn、Mo 、Cu，我们可以借助口诀铁锰碰新木桶来进行记忆。这儿大家要注意一点，元素虽分为大量和微量，但都是必需元素，缺一不可。 7 通过分析,你能得出什么结论呢? 资料分析: 近日，小明的一些症状引起了父母的担忧：感冒频繁，口腔溃疡反复发作，伤口不易愈合，食欲不振，免疫力低下。比起同龄儿童，小明身材偏矮、偏瘦。去医院后，经检查发现血清中锌的浓度过低。 微量元素(锌)在生物体中含量很少，但是生物体不可缺少的元素。 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu 微量元素 最基本元素： 基本元素： 按作用分 C 最基本元素 基本元素 大量元素 C 、H、 O 、N 必需元素 “碳是生命的核心元素” “没有碳元素，就没有生命” 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h 9 组成人体细胞的主要元素 （占细胞干重的百分比） 组成人体细胞的主要元素 （占细胞鲜重的百分比） 鲜重指细胞正常生活状态下所测得的质量，如新鲜菠菜 干重指除去水分后所测得的重量，即烘干保持恒重后测定的重量 在人体的细胞中，鲜重时含量最多的4种元素？干重时含量最多的元素？为什么有这样的差别？（提示：P17图2-1） 组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重和干重的% O＞C＞H＞N C＞O＞N＞H 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h 水 无机盐 1 化合物的种类 糖 类 蛋白质 脂 质 核 酸 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在 二 组成细胞的化合物 S z L w h 2 化合物的含量 组成细胞的化合物 无机 化合物 有机 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂 质 核 酸 糖 类 70%~90% 1~1.5% 7~10% 1~2% 1~1.5% 细胞内含量最多或占细胞鲜重最多的化合物是_____ 。 含量最多的有机化合物是________。 占细胞干重最多的化合物是________。 水 蛋白质 蛋白质 以上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，大多植物细胞由于细胞壁的存在干重时______的含量较多。 糖类 二 组成细胞的化合物 S z L w h 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别？ 糖类 H2O 叶绿素 梨果实细胞 梨叶片细胞 多 少 多 少 无 多 思考讨论 ②下列种子中含蛋白质最丰富的是 ，含淀粉最丰富的是 ，含脂肪最丰富的是 。（玉米、油菜、大豆） 总结：不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的 因此，日常膳食中做到不同食物合理搭配，以满足机体的营养需要 大豆 玉米 油菜 教材P17：旁栏思考题 S z L w h 1 实验原理： 颜色反应 化学试剂 + 有机化合物 → 特定的颜色 2 实验材料 选材要求：（1）富含待测物质 （2）材料应为白色或接近无色，利于观察 实验结果 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 常见的还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖、半乳糖、乳糖 1.还原糖 + 斐林试剂 砖红色沉淀 水浴 加热 2.斐林试剂 还原糖的鉴定 甲液：0.1g/mL的NaOH溶液 乙液：0.05g/mL的CuSO4溶液 为什么？ 即：Cu(OH)2 在水浴加热条件下和还原糖反应，生成砖红色沉淀。 3.鉴定原理 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。 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。 使用方法: 等量混合、现配现用 （ NaOH+CuSO4） CH2OH–(CHOH)4–CHO+2Cu(OH)2 → CH2OH–(CHOH)4–COOH+ Cu2O↓+ 2H2O （葡萄糖） （浅蓝色） （葡萄糖酸） （砖红色） 即：还原糖中的醛基（–CHO）被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2 被还原成砖红色的Cu2O沉淀。 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 3.选材： 实验选材 马铃薯 还原糖含量高且色浅（苹果、梨） 甘蔗 ✘ ✘ 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 4 实验步骤 注入2mL待测组织样液 振荡、混合摇匀呈现 注入1mL刚配制好的斐林试剂 变成砖红色沉淀 50-65℃的温水水浴加热 蓝色 结论：组织样液中含有还原糖 无法确定还原糖种类 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 蓝色 水浴加热前后的颜色变化： 砖红色沉淀 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 1.蛋白质 + 双缩脲试剂 → 紫色反应 2.双缩脲试剂 3.使用方法：先加A液，再加少量B液 在碱性条件下，Cu2+优先与蛋白质中的肽键反应，产生紫色络合物。 双缩脲试剂可检测含有两个及以上肽键的化合物。 4.鉴定原理 蛋白质的鉴定 A液：0.1g/mL的NaOH溶液 B液：0.01g/mL的CuSO4溶液 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 3 实验步骤 选材：含蛋白质丰富的豆浆或鸡蛋清溶液。 豆浆滤液或蛋清稀释液 制备样液： 呈色反应 双缩脲试剂 A液1mL 双缩脲试剂B液4滴 摇匀后变成紫色 结论： 组织样液中存在蛋白质。 组织样液2 mL 注意： ①样液浓度不宜过高，以免实验后黏住试管壁，不易刷洗，反应也不彻底。 ② B液不能过量，多余的CuSO4在碱性溶液中生成大量的Cu(OH)2蓝色絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色。 （浅蓝色→紫色） 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 斐林试剂与双缩脲试剂的对比 0. 1g/mlNaOH 0. 05g/mlCuSO4 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 新制Cu(OH)2 碱性条件下的Cu2+ 等量混合，现配现用 先A摇匀，后B要少 50-65℃水浴加热 无需加热 蓝色→砖红色沉淀 浅蓝色→紫色 成分相同，CuSO4浓度不同， 原理不同，使用方法不同， 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 脂肪的鉴定 1.脂肪 + 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 镜检 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 实验步骤 （苏丹Ⅲ易溶于酒精中） 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h 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： 淀粉 + 碘液 → 蓝色 淀粉的鉴定 考点三 三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 S z L w h （1）细胞的统一性是指生物界和非生物界在元素组成的种类上完全相同（ ） （2）因为O是活细胞中含量最多的元素，所以O是最基本的元素（ ） （3）细胞中的微量元素因含量极少从而不如大量元素重要（ ） （4）生物体内含有的元素一定都是必需元素（ ） （4）为检测待测样液中是否含有葡萄糖，可以使用斐林试剂（ ） （5）若待测样液中不含蛋白质，则加入双缩脲试剂后样液颜色不变（ ） （6）沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是 （7）细胞内数量最多的元素是 （8）唯一需要加热—— ，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。 （9）唯一需要显微镜—— ，实验用50%酒精的作用——洗去浮色。 ✘ 水 ✘ 还原糖 ✘ 浅蓝色 H ✘ ✘ 还原糖检测 脂肪检测 ✘ 若要观察被染色的脂肪颗粒，则必须使用显微镜，但若只观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜，（可以在制备的组织样液中加入苏丹Ⅲ染液，观察溶液的颜色变化）。 考向突破 S z L w h 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）细胞中不存在无极自然界没有的特殊元素（ ） （2）细胞中微量元素含量最少，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，但含量往往有一定的差异，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 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 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 C 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 二、拓展应用 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，能构成个生命系统吗?为什么？ 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。 $