2.1细胞中的元素和化合物课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

第1节 细胞中的元素和化合物 第2章 组成细胞的分子 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 2 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 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 干重指细胞除去水分后所测得的重量 1、分类：按含量分 大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上的元素。 微量元素：含量占生物体总量的万分之一以下的元素。 C 碳 H 氢 O 氧 N 氮 P 磷 S 硫 K 钾 Ca 钙 Mg 镁 Fe 铁 Zn 锌 Cu 铜 B 硼 Mo 钼 锰 Mn 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h 4 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？ 一样的，都为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。 水：H2O 糖类（大部分）：Cn(H2O)m 脂肪酸 ： CH3(CH2)nCOOH 氨基酸（组成蛋白质）：NH2-CH(R)-COOH 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 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） O＞C＞H＞N C＞O＞N＞H 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h 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克钼就足够了. 分析资料,你能得出什么结论呢? 微量元素是生物体不可缺少的必需元素；在生物体中含量很少，但其作用是其它元素不可替代的。 生物体内含量在万分之一以下的都能称之为微量元素吗？ 不能，例如铅（Pb）、汞（Hg）在细胞中含量也很低，但不属于微量元素，因为它们并不是必需元素。大量元素、微量元素的前提是必需元素。 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 2.细胞中部分元素缺乏后的症状 干重指细胞除去水分后所测得的重量 缺Ca：动物出现骨质疏松、抽搐 缺Mg：植物难以合成叶绿素 缺Fe：难以合成血红素，造成缺铁性贫血 缺I：人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大 缺Zn：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟 缺B：“花”而不实（只开花不结果） 大量元素和微量元素只是说明在细胞中的含量不同，而在生理作用上无大小之分，均不可替代，不可缺少。 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。 8 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？ 同一生物体内，不同元素含量也有差异。 不同生物体内化学元素的种类基本相同，含量不同。 生物体与生物体之间既有统一性，又有差异性。 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______较多，故干重中O较多； 动物________较多，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。 9 最基本元素： 基本元素： 主要元素： C C 、H、 O 、N 组成细胞的元素是以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 2、分类：按作用分 参与构成组成人体的主要化合物（水、糖类、脂质、蛋白质等） C 、H、 O 、N、P、S 参与构成水、糖类、脂质、蛋白质、核酸等化合物 组成细胞的元素 考点一 一 S z L w h 10 水：H、O 无机盐：Na+、Cl-等 1 化合物的种类及含量 糖 类：C、 H、O 蛋白质： C、 H、O、N、(S) 脂 质： C、 H、O 核 酸： C、 H、O、N、P 组成细胞的各种元素大多以 的形式存在。 无机物 有机物 化合物 70%~90% 1 % ~1.5% 7%~10% 1%~2% 1%~1.5% 少数以单质形式存在：硫磺细菌中S元素以S颗粒形式存在 二 组成细胞的化合物 S z L w h 11 (1)细胞内含量最多的化合物 。 (2)细胞内含量最多的无机化合物 。 (3)占细胞鲜重含量最多的化合物 。 (4)细胞内仅次于水的化合物 。 (5)细胞内含量最多的有机化合物 。 (6)占细胞干重含量最多的化合物 。 (7)鲜重含量最多的四种元素： 。 (8)干重含量最多的四种元素： 。 (9)细胞中数量最多的元素： 水 水 蛋白质 蛋白质 水 蛋白质 二 组成细胞的化合物 植物：O＞C＞H＞N 动物：C＞O＞N＞H O>C>H>N 人体细胞干重和鲜重对比图 H 最值问题 12 2 化合物的含量 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。 思考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？ 项目 糖类 H2O 叶绿素 梨果实细胞 梨叶片细胞 多 少 多 少 无 多 思考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 大豆 玉米 油菜 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。 二 组成细胞的化合物 S z L w h 一、概念检测 ,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（ ） √ × √ 元素 O C H N P S 玉米胚乳细胞（干重） 44.43 43.57 6.24 1.46 0.20 0.17 人体细胞（干重） 14.62 55.99 7.46 9.33 3.11 0.78 二、（单选题）玉米和人体细胞的部分元素及含量如表所示，下列叙述正确的是（    ） A．S元素在两种细胞中含量很少，属于微量元素 B．玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素不同 C．两种细胞内所含有机物的核心元素都是碳 D．人体细胞中氮含量高说明其糖类含量相对较高 C 习题检测 三、问答题 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？ 细胞是生命活动的基本单位，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的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。 习题检测 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。 S z L w h 15 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 一：实验目的 1.熟练掌握生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的检测方法。 2.通过检测说出某些生物材料中主要化合物的种类。 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应。 二：实验原理 淀粉遇碘变蓝 葡萄糖＋斐林试剂 砖红色沉淀 蛋白质+双缩脲试剂 紫色反应 脂肪+苏丹Ⅲ 橘黄色 思考：选材应该注意什么？ （1）应富含被检测物质（确保能有明显的实验现象） （2）应是白色、无色或浅色（避免材料自身的颜色对实验变化颜色的掩盖） S z L w h （1）材料中应富含被检测物质（确保能有明显的实验现象）（2）材料本身应是白色或接近白色（避免材料自身的颜色对实验变化颜色的掩盖） 16 ——具有还原性的糖（有醛基） 常见还原糖: 葡萄糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、果糖（与碱反应后才具有还原性） 常见非还原糖: 蔗糖、多糖 斐林 试剂 甲液: 乙液: 0.1g/mLNaOH 0.05g/mLCuSO4 甲液和乙液等体积混合使用； 现配现用。 实质：还原糖中的醛基将Cu(OH)2还原，生成砖红色的Cu2O （1）试剂: （2）原理: 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 50-65℃水浴加热 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 （3）材料： 水浴加热 马铃薯？甜菜、甘蔗？草莓、西瓜？苹果或梨？ 17 （4）显色变化： 蓝色 褐色 砖红色沉淀 步骤 试管 ①号 ②号 ③号 1.向试管内注入 2mL葡萄糖溶液 2mL蒸馏水 2mL梨汁 2.向试管内注入 1mL新制的斐林试剂 3.水浴加热 将试管放入50~60℃水中水浴加热2~3min 4.观察记录 观察并记录试管中的颜色变化 (5)结论: 组织样液含有还原糖 思考：有了砖红色沉淀就能证明组织样液中有还原糖了吗？ ①号试管作为阳性对照，证明斐林试剂能与还原糖形成砖红色沉淀，可作为标准参照。 ②号试管作为空白对照，排除非待测物质（水和试剂）对实验结果的干扰。 18 步 骤 试 管 ①号 ②号 ③号 1.向试管内注入 2mL牛奶 2mL蒸馏水 2mL蛋清稀释液 2.向试管内注入 双缩脲试剂A液1mL，摇匀 3.向试管内注入 双缩脲试剂B液4滴，摇匀 4.观察记录 观察并记录试管中的颜色变化 （4）现象： 无色 紫色 制造碱性环境 (5)问题探讨: 1、双缩脲试剂的B液为何不能多加？ （1）材料： （2）试剂： 豆浆、牛奶、稀释鸡蛋清等 （3）原理： 在碱性条件下，蛋白质中的肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物。 双缩脲试剂 A液: B液: 0.1g/mLNaOH 0.01g/mLCuSO4 2、蛋白质的检测 先加A液后加B液 2、变形后的蛋白质与双缩脲试剂能否产生紫色反应？ 过多的Cu2+会与NaOH生成蓝色的沉淀，干扰对紫色的观察。 注意：双缩脲试剂不只可以检测蛋白质，也可以检测多肽，但却不能检测氨基酸和二肽，因为氨基酸不含有能与Cu²+产生紫色反应的肽键。 19 斐林试剂 双缩脲试剂 试剂组成 鉴定物质 反应原理 使用方法 反应条件 显色情况 甲液: 0.1g/mL NaOH 乙液: 0.05g/mL CuSO4 需50-65℃水浴加热 不需加热 蓝色→砖红色沉淀 无色→紫色 可溶性还原糖 蛋白质 斐林试剂与双缩脲试剂的对比 Cu(OH)2被还原糖还原成Cu2O砖红色沉淀。 蛋白质（肽键）在碱性条件下与Cu2+络合，生成紫色络合物。 甲液和乙液等体积混合均匀，现配现用 使用时先加A液1mL,摇匀； 再加B液4滴，摇匀 A液: 0.1g/mL NaOH B液: 0.01g/mL CuSO4 20 取材：花生种子切薄片 制片 ①取最薄切片 ②染色3min： 滴2～3滴苏丹Ⅲ染液。 ③洗去浮色： 加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液。 ④制成临时装片： 滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片。 先低倍镜下找着色颗粒，再高倍镜观察 观察： 3、脂肪的检测 （2）原理： 脂肪＋苏丹Ⅲ (Ⅳ)染液→橘黄色(红色） （1）选材: 花生种子（ 富含脂肪且没有其他颜色干扰） （3）步骤： 方法二：花生种子匀浆＋苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液→橘黄色(红色） 方法一：制作装片 21 B.在制备生物组织样液时，加入石英砂的 主要目的是促进还原糖的溶解。 C．用于该实验检测的斐林试剂也可用于 检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同。 D．使用斐林试剂时，要先往组织样液中加0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液。 [正误辨析] (1)蔗糖和西红柿含有较多的糖，因此可用于还原糖的鉴定。(　　) (2)甘蔗富含糖，是做还原糖鉴定的理想材料。(　　) (3)非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是溶液为无色(　　) × × × 1．某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验，下列叙述正确的是(　　) A．在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好。 A 2．在如图1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL 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号试管中适量滴加双缩脲试剂，摇匀。下列有关实验现象的描述，错误的是(　　) A．4号试管内呈砖红色，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号试管不出现砖红色的原因不仅仅是没有水浴加热 D．若6号试管内呈紫色，说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质类物质 A Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $