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

人教版必修1 第二章 组成细胞的分子 授课人：常婷 第一节 细胞中的元素 和化合物 学习目标 学习目标 | 学习目标 | 生命观念 科学思维 科学探究 通过对组成细胞元素和化合物的学习，建立生命的物质观。 通过比较玉米和人体细胞的元素组成，归纳概括细胞中元素的统一性和差异性。 通过对检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的探究活动，掌握物质检测的基本原理和方法。 学习导入 学习导入 学习导入 学习导入 生石花 石头 生石花和石头都是由分子组成的，为什么生石花能表现出生命的特征呢？ 是因为生石花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？ 不是风动 不是幡动 仁者心动 唯心主义 唯物主义 中国古代的五行学说认为金木水火土是生成万物的五种基本元素。 哲学上解释世界本质的主流思想是唯物主义，即世界万物均是物质的，由物质组成。比如中国古代的五行学说认为金木水火土是生成万物的五种基本元素。 5 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能发现哪些异同？ 元素 地壳 细胞 O Si C N H 组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）表 48.60 65.0 26.30 0.087 0.03 0.76 极少* 18.0 3.0 10.0 *Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 1 . 组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到。 2 . 细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同。 生物界与非生物界具有统一性 生物界与非生物界具有差异性 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能发现哪些异同？ 元素种类 元素含量 造成元素含量差异的原因是什么？ 生物体能选择地从无机自然界中获取所需元素 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 元素 玉米植株 成人人体 C H O N P 43.57 55.99 6.24 44.43 1.46 0.20 7.46 14.62 9.33 3.11 Ca K Mg S 玉米植株与成人体内部分元素含量（％）表 0.23 4.67 0.92 1.09 0.18 0.16 0.17 0.78 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 元素 玉米植株 成人人体 C H O N P 43.57 55.99 6.24 44.43 1.46 0.20 7.46 14.62 9.33 3.11 Ca K Mg S 玉米植株与成人体内部分元素含量（％）表 0.23 4.67 0.92 1.09 0.18 0.16 0.17 0.78 1、在玉米细胞中和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗?分别是哪四种元素？怎样解释这种现象？ C、H、O、N 玉米和人都由细胞构成，组成它们的主要成分都有水、糖类、脂质、蛋白质等，这些物质大都含有C、H、O，以及N元素。 水： 糖类： 脂肪： 蛋白质： 核酸： H、O C、H、O C、H、O、有些含N和P C、H、O、N、有些含S C、H、O、N、P 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 元素 玉米植株 成人人体 C H O N P 43.57 55.99 6.24 44.43 1.46 0.20 7.46 14.62 9.33 3.11 Ca K Mg S 玉米植株与成人体内部分元素含量（％）表 0.23 4.67 0.92 1.09 0.18 0.16 0.17 0.78 2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ 【资料2】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。 缺Fe： 影响血红素合成，人体患缺铁性贫血 缺Zn： 促进人体生长发育、大脑发育和性成熟等 缺Ca： 成年缺钙骨质疏松；幼年缺钙易患佝偻病；血液缺钙抽搐 元素缺乏与疾病的相关性 缺B： 花而不实（只开花不结果） 缺Mg： 影响植物叶绿素合成，叶片发黄，无法进行光合作用 缺 I： 成年缺碘甲状腺肿大；幼年缺碘呆小症（智力异常） 12 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 H C 10% 18% N 3% 其他元素 < 3% P 1.4% S 0.3% O 65% 占细胞鲜重的百分比 占细胞干重的百分比 活细胞总重 组成人体细胞的元素 4.67% C 55.99% O N 14.62% 9.33% S 0.78% H 7.46% P 3.11% Ca K 1.09% 0.16% Mg 活细胞去除水（自由水）后的重量 O＞C＞H ＞N C＞O＞N ＞H 占比 O H N P C S 其它元素 65 10 3 1.4 18 0.3 3 占比 O S Mg P Ca K N H C 14.62 0.78 0.16 3.11 4.67 1.09 9.33 7.46 55.99 1、种类： 组成细胞的元素 20多 Fe（铁）、Mn（锰）、B（硼）、Zn（锌）、Mo（钼）、Cu（铜）等 按含量分 (1/10000) 大量元素： 微量元素： C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等 口诀：铁猛碰新木桶 按作用分 最基本元素 基本元素 主要元素 C H O N P S K Ca Mg 组成细胞的化学元素，常见有 种。 2、分类： 大量元素 14 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 组成人体细胞的元素 思考：生物体内含有的元素，是否都是人体“必需元素”吗？ 不是，生物体不需要吸收Pb（铅）和Hg（汞），一旦吸收会引起重金属中毒。 自然界的组成元素 请构建“自然界的组成元素、组成生物细胞的元素、最基本元素、基本元素、主要元素、大量元素、微量元素”的包含关系图。 一、组成细胞的元素 C H O N P S K Ca Mg Fe Mn Zn Cu B Mo 组成生物细胞的元素 最基本元素 基本元素 主要元素 大量元素 自然界的组成元素 微量元素 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 主要元素(占97%) Fe Mn B Zn Mo Cu 微量元素 (生活必需，含量很少) 大量元素 (占生物体的万分之一以上) K Ca Mg S P H O N 基本元素(占90%) 鲜重最多 最基本元素(干重最多) C 组成生物体的常见的20多种化学元素是指必需元素，生物体内可能含有一些非必需元素，如人体可能含Pb。 大量元素和微量元素的分类依据：在生物体内的含量，而不是生理作用，微量元素含量虽少，但其生理作用却不可替代。 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 骨骼、牙齿的组成成分，成年人缺钙易患骨质疏松，人血液缺钙容易患抽搐症，儿童缺钙影响智力。 Ca 会造成全身无力、疲乏、心率不齐、头昏眼花，严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。 K 组成ATP、生物膜结构成分，构成骨骼和牙齿的构造，调节人体酸碱度平衡，缺乏会引起肌无力、骨痛。 P 组成蛋白质、核酸、叶绿素、ATP、NADPH等物质的组成成分 N 【1】组成细胞的元素 【1】组成细胞的元素 导致开花而不结果实。 B 血红蛋白、多种酶的重要组成成分，缺铁会引起贫血。 Fe 叶绿素的重要组分，人体缺乏镁会引起肌无力、精神错乱、儿童发育迟缓。 Mg 使人的发育受影响，导致发育不良。 Zn 【2】组成细胞的化合物 【2】组成细胞的化合物 组成细胞的各种元素大多以 形式存在的？ 化合物 【2】组成细胞的化合物 【2】组成细胞的化合物 组成细胞的化合物 无机化合物 有机化合物 水 无机盐 糖 类 脂 质 蛋白质 核 酸 细胞中含量最多的（无机）化合物是·_____ 。 一般来说，细胞内含量最多的有机化合物是________。 一般来说，干重中含量最多的化合物是________。 组成细胞的主要化合物及其含量 水 蛋白质 蛋白质 【2】组成细胞的化合物 【2】组成细胞的化合物 2.不同生物：组织的细胞中各种化合物的含量相同吗？ 1.同种生物：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？（P17） 不同细胞 糖类 H2O 叶绿素 梨果实细胞 梨叶片细胞 多 少 多 少 无 多 下列物质中含蛋白质最丰富的是 ，含糖类最丰富的是 ，含脂肪最丰富的是 。（梨、花生、豆浆） 豆浆 梨 花生 【2】组成细胞的化合物 【2】组成细胞的化合物 正因为在不同食物中营养物质的种类和含量有很大的差别，我们才需要在日常膳食中做到不同食物的合理搭配，以满足机体的营养需要。 二、组成细胞的化合物 化合物的种类和含量： (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)三种有机化合物含量在细胞中的比例： 。 蛋白质>脂质>糖类 水 水 蛋白质 蛋白质 水 蛋白质 【2】组成细胞的化合物 【2】组成细胞的化合物 我们的食物来自各种生物组织，那么怎样检测不同生物组织中的营养物质呢？ 蔬果类 动物性食物 奶及奶制品 谷类制品 油、糖类 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 化学试剂+有机化合物→特定的颜色 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。 实验：检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 1 实验原理 还原糖 斐林试剂 砖红色沉淀 蛋白质 双缩脲试剂 紫色反应 27 实验：检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 1 实验原理 脂肪 橘黄色 淀粉 碘液 蓝色 化学试剂+有机化合物→特定的颜色 苏丹Ⅲ 28 2 实验材料 选择要求：① 颜色无色或接近于无色， ② 富含某种有机物的材料。 实验：检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 为了看到特定的颜色反应，选材上有什么需要注意的？ 大米含不含蛋白质？检测蛋白质能不能用大米 29 ——具有还原性的糖 常见还原糖: 葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖（单糖+二糖） 常见非还原糖: 蔗糖、淀粉、纤维素、糖原、几丁质（部分二糖+多糖） 3 还原糖的检测 斐林 试剂 甲液: 乙液: 0.1g/mL NaOH 0.05g/mL CuSO4 等量混合，现配现用 （3）反应实质 还原糖与新配制的Cu（OH）2悬浊液在水浴加热条件下，发生氧化还原反应，生成砖红色的Cu2O沉淀 （1）试剂 （2）原理 水浴加热 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 50~65℃ 实验：检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 30 3 还原糖的检测 （4）材料：苹果或梨？ 西瓜？ 甜菜、甘蔗？ 马铃薯？ （5）颜色变化： 无色 蓝色 砖红色沉淀 水浴加热 判断：还原糖加入斐林试剂并水浴加热过程中，颜色由无色变为砖红色 （ ） × 实验：检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 31 4 蛋白质的检测 （1）材料： （2）试剂： A液：0.1 g/mL的NaOH溶液 B液：0.01g/ mL的CuSO4溶液 （5）颜色变化： 无色  紫色 （4）步骤： 先向组织匀浆中加A液 制造碱性环境，再加4滴B液，摇匀，观察颜色变化 豆浆、牛奶、稀释鸡蛋清等 （3）实质： 在碱性条件下，蛋白质中的肽键（2个以上肽键）与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物 双缩脲试剂 实验：检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 思考：能否用斐林试剂检测蛋白质吗？ 32 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 A液: 0.1g/mL NaOH B液: 0.01g/mL CuSO4 需水浴加热 不需加热 无色→蓝色→砖红色沉淀 无色→蓝色→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。 甲液和乙液等量混匀后方可使用，且现配现用 使用时先加A液1mL,摇匀； 再加B液4滴，摇匀 33 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 斐林试剂与双缩脲试剂的比较 1、为什么斐林试剂要现配现用，不能放置太久？ 时间太长，Cu(OH)2悬浊液就沉淀在试管底部而无法参与反应。 2、为什么在蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序是先加A液，再加B液，而且B只能加3 ～4滴不能过量？ 蛋白质（肽键）只有在碱性环境中才能与Cu2+发生颜色反应。过量的双缩脲试剂B液与试剂A液反应，使溶液呈蓝色Cu(OH)2，而掩盖生成的紫色。 5 脂肪的鉴定 （2）原理： 脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色 （1）选材: 花生种子 （3）步骤: 取材：花生种子（浸泡），将子叶切成薄片 制片 ①取最薄的切片，放在载玻片中央 ②滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min） ③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： 实验：检测生物组织中的糖类（还原糖）、脂肪和蛋白质 35 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验1：还原糖的检测和观察 实验原理 还原糖(麦芽糖、葡萄糖、果糖)与斐林试剂在水浴加热的条件下反应，生成砖红色的Cu2O沉淀。 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验2：蛋白质的检测和观察 实验原理 两个及以上相邻肽键在碱性环境下与双缩脲试剂中的Cu2+发生反应，生成紫色络合物，因此双缩脲试剂可检测蛋白质和多肽。 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验3：脂肪的检测和观察 实验原理 脂肪可以被斐苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，在显微镜下可观察到橘黄色脂肪颗粒。 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【3】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 实验4：淀粉的检测和观察 取材 结论 检测 马铃薯匀浆 组织样液中存在淀粉 1 组织样液 碘液2滴 2 摇匀后变成蓝色 课堂总结 课堂总结 课堂总结 课堂总结 水 无机化合物 有机化合物 无机盐 糖类 脂质 蛋白质 核酸 细胞中的元素和化合物 组成细胞的元素 组成细胞的化合物 检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质 大量元素： 微量元素： 还原糖： 脂质： 蛋白质： 淀粉： （斐林试剂：水浴加热，砖红色沉淀） （苏丹III：镜检 橘黄色） （双缩脲试剂：摇匀 紫色） （碘液：摇匀 蓝色） 课堂小结 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等 42 课堂检测 课堂检测 判断题 【题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。（ ） √ × √ 课堂检测 课堂检测 连线题 【题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 斐林试剂 双缩脲试剂 豆浆 梨汁 花生子叶 砖红色沉淀 橘黄色 紫色 课堂检测 课堂检测 单选题 【题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 【题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（ ） D. 生物与非生物在元素组成上没有区别 B. 生物界与无机自然界具有统一性 A. 生物来源于非生物 C. 生物界与无机自然界具有差异性 B 课堂检测 课堂检测 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? 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 课堂检测 课堂检测 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。 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 www.ieway.cn Lavf58.33.100 EVAVEdit Lavf55.33.100 Lavf55.33.100 Lavf58.29.100 Codec by 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