2.1.细胞中的元素和化合物课件——2026-2027学年高一上学期人教版生物学必修一

第二章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 细胞和石头都是由分子组成的，为什么细胞能表现出生命的特征呢？是因为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？ 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。 1 1. 组成细胞的元素 2. 组成细胞的化合物 3. 实验: 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 目 录 知识点1 组成细胞的元素 2. 细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，说明了什么？ 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 * Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，提出问题？ 1. 组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，说明了什么？ 3. 为什么组成地壳和细胞的各种元素的相对含量差异很大？ 元素种类 元素含量 课本 P 16 1. 生物界和非生物界在元素种类上具有统一性。（生物体总是与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获取的。因此，组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有。）(自然界中的元素在细胞中不一定都能找到) 2. 生物界和非生物界在元素含量上具有差异性。 3. 生物体是按照生命活动的需要，有选择地从无机自然界获取元素。 4 1.组成细胞的元素 （1）比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 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） 2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着不重要？ 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 细胞中有些元素含量很少，但是却有重要的作用，如S(参与形成蛋白质)、Mg(参与形成叶绿素)等。 课本 P 16 思考·讨论 5 1.组成细胞的元素 （1）比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 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） 讨论：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？ 玉米细胞中_______多一些,故干重中O相对人体高； 人体细胞中_______多一些,故干重中N相对玉米高。 糖类 蛋白质 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。 细胞中有些元素含量多，有些元素含量少； 不同生物的细胞，元素种类大致相同，含量不同。 统一性和 差异性 课本 P 16 思考·讨论 6 1.组成细胞的元素 谐音记忆：“铁锰碰新木桶” （2）元素的分类 组成细胞的化学元素(必需元素)，常见的有20多种。 划分依据： 含量的多少，而不是其对生理作用的重要性。 大量元素: 微量元素: C、H、O、N、P、S、K、 Ca、Mg 等。 Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu 等。 最基本元素： 基本元素： C； C、H、O、N； 主要元素： C、H、O、N、P、S。 判断：生物体内含有的元素不是大量元素就是微量元素。（ ） × 7 1.组成细胞的元素 缺Fe： 参与构成血红蛋白，人体患贫血。 缺Ca： 成年人缺钙患骨质疏松症；血液缺钙会出现抽搐。 缺I： 人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大(大脖子病)。 缺Zn： “花”而不实（只开花不结果）； 硼(B)可促进花粉的萌发和花粉管的生长。 缺B： 影响人体生长发育、大脑发育和性成熟。 缺Mg： 影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行。 （3）元素的主要作用 ① 维持生命活动：如缺Mg影响植物叶绿素的合成，从而影响光合作用。 人体内Na＋缺乏会引起肌肉细胞兴奋性降低。 ② 组成化合物：如糖类、脂质和蛋白质中都含有C、H、O等元素。 8 知识点2 组成细胞的化合物 作为生命活动基本单位的细胞是由元素组成的，组成生物体的化学元素在生物体内是以什么形式存在的？ 9 2.组成细胞的化合物 化合物 无机 化合物 有机 化合物 水：70%～90% 无机盐：1%～1.5% 糖类： 脂质：1%～2% 蛋白质：7%～10% 核酸： C、H、O（N） C、H、O（N、P） C、H、O、N（S...） C、H、O、N、P 1％～1.5％ 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。 （1）化合物的种类及含量 细胞干重 含量最多的化合物： 元素含量： 蛋白质 蛋白质 C>O>N>H 含量最多的有机化合物： 细胞鲜重 含量最多的化合物： 元素含量： 水 蛋白质 O>C>H>N 含量最多的有机化合物： （2）细胞鲜重、干重分析 10 2.组成细胞的化合物 梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿素。 怎样检测不同生物组织中的营养物质呢？ 不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别 日常膳食中做到不同食物的合理搭配 11 12 2. 某人得了脂肪肝(即肝细胞中有过多的脂肪)，下图中能正确表示他的肝细胞中四种化合物含量的是 (　　) A 1. 判断题 （1）生物界和非生物界在元素组成上具有统一性，因此地壳中的元素在 生物体内都能找到。( ) （2）细胞中含量很少的元素都是微量元素(　　) × × 2.脂肪肝(肝细胞中有过多的脂肪，是相对于正常指标来说多了。并不代表比其他化合物都多)。 13 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 课本 P 18 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。 一、概念检测 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 14 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 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? 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？ 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。 课本 P 19 15 知识点3 实验: 检测生物组织中的 糖类、脂肪和蛋白质 16 (显色反应) 3.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。 （1）还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 （3）脂肪+苏丹Ⅲ染液 橘黄色 （2）蛋白质+双缩脲试剂 紫色 （4）淀粉+碘液 蓝色 选材→制备样液→加入试剂→颜色反应→观察→结果→结论 选材原则 ②材料本身应无色或近白色，排除色 素对实验结果的颜色观察产生干扰； ①富含待测物质，使实验现象明显； ③便于处理，易获得；经济节约； 水浴加热 50～65℃，约2min 基本步骤： 17 3.实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 无 必须是还原糖(葡萄糖,果糖,麦芽糖,乳糖,半乳糖) 非还原糖：蔗糖、淀粉、纤维素等 一般不用酒精灯对试管直接加热，要水浴加热(50～65℃ 温水). （1）还原糖的检测和观察 实验原理：还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 水浴加热 50～65℃，约2min 斐林 试剂 甲液 乙液 0.1g/mLNaOH 0.05g/mLCuSO4 甲液和乙液等量混合均匀后再加入(现配现用)。 (质量浓度) 18 3.实验：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 思考：①鉴定还原糖时实验材料能否选择西瓜、番茄、甘蔗、甜菜？ ②鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用? 因为①斐林试剂不稳定,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。②Cu(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。 实验结果 蓝色 (棕色) 砖红色沉淀 不能 Cu(OH)2 Cu2O 蓝色和砖红色的混合色 反应原理：新配制Cu(OH)2被还原糖中的醛基还原成Cu2O(砖红色沉淀)。 19 3.实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验结果 先加A液1mL,摇匀, （2）蛋白质的检测和观察 蛋清要稀释，不稀释会使蛋清黏附于试管壁上，反应不彻底且不易清洗试管。 实验原理：蛋白质+双缩脲试剂 紫色 双缩脲试剂 A液 B液 0.1g/mLNaOH 0.01g/mLCuSO4 再加B液4滴,摇匀, (提供Cu2+) (营造碱性环境) **双缩脲≠双缩脲试剂 B液不能过量，加入过多， 蓝色(Cu2+)会掩盖反应的紫色。 反应原理：蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2+生成紫色络合物。 (质量浓度) 双缩脲试剂可检测两个及以上的肽键. 20 3.实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 思考：利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？为什么？ 能。试剂成分相同，只是斐林试剂乙液的质量浓度比双缩脲试剂B液的高， 将斐林试剂的乙液(CuSO4)用蒸馏水稀释五倍可作为双缩脲试剂B液使用。 比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂 试剂作用 反应原理 试剂成分 使用方法 反应条件 颜色变化 检测还原糖 检测蛋白质 甲液：0.1g/mL NaOH 乙液：0.05g/mL CuSO4 A液：0.1g/mL NaOH B液：0.01g/mL CuSO4 甲液和乙液等量混合均匀后再加入(现配现用)。 先加A液1ml，摇匀； 再加B液4滴，摇匀。 新配制Cu(OH)2被还原糖中的醛基还原成Cu2O(砖红色沉淀)。 蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2+生成紫色络合物。 水浴加热(50~65℃) 碱性环境、常温 蓝色→棕色→砖红色 无色→蓝色→紫色 试剂实质：新配制的Cu(OH)2 / 碱性环境下的Cu2+ 。 相同点：都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用的NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL(质量浓度)。 21 3.实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 切片要厚薄均匀，厚薄不均会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊. 50%酒精的作用：洗去浮色. （3）脂肪的检测和观察 思考：检测脂肪一定要用到显微镜吗? 不一定。也可把花生子叶做成匀浆，滴加苏丹Ⅲ染液，观察溶液是否变成橘黄色。但不用显微镜无法观察到橘黄色脂肪颗粒。 实验原理：脂肪+苏丹Ⅲ染液 橘黄色 Ⅲ染液, 染色3min。 Ⅲ染液 染色时间不宜过长. 22 3.实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 （3）脂肪的检测和观察 显微镜观察:被染成橘黄色的脂肪颗粒！ 脂肪颗粒 实验过程 23 3.实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 （4）淀粉的检测和观察 实验原理：淀粉+碘液 蓝色 24 1. 检测三类有机物步骤上的三个“唯一” ① 唯一需要加热——还原糖检测，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（若用花生匀浆，则不用显微镜）。 ③ 唯一使用酒精——脂肪颗粒的观察，用体积分数为50%的酒精洗去浮色。 ④ 混合后加入——斐林试剂；分别加入——双缩脲试剂。 2. 易错警示 ① 忽略斐林试剂本身的颜色 斐林试剂要现配现用，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[斐林试剂本身的颜色]。 ② 脂肪的检测不是必须使用显微镜 **若要观察橘黄色的脂肪颗粒，则使用显微镜观察。 **若只观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜，也不用酒精洗去浮色。可把花生子叶做成匀浆，滴加苏丹Ⅲ染液，观察溶液是否变成橘黄色。 25 例：在生物组织中的还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，关于实验材料的选择，下列叙述错误的是 (　　) A．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定葡萄糖和蛋白质 B．花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料 C．选择实验材料时，应选择白色或无色的材料进行实验 D．甘蔗茎、甜菜的块根等，都含有较多的糖且近于白色，因此可以用于还原糖的鉴定 D D:甘蔗茎、甜菜的块根主要含蔗糖（非还原性糖）。 26 THANK YOU ~ EV录屏3.9.6软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.6软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.6软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $