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，为什么细胞能表现出生命的特征 呢？是细胞里含有特殊的物质吗还是是组成细胞的分子有什 么特殊之处吗？这节课我们就一起来学习——第二章组成细胞的分子第一节细胞中的元素和化合物。 第二章第1节 细胞中的元素和化合物 1.知识目标：识记细胞各类元素；区分细胞内化合物；理解生物界与非生物界统一与差异； 2.能力目标：掌握还原糖、脂肪、蛋白质的检测原理、选材、试剂、操作步骤并分析实验结果得出结论。 3.情感态度与价值观目标：树立生命物质观；形成严谨实验探究思维；认识元素平衡对生命的重要性。 本节目标 元素种类 地壳元素含量 细胞元素含量 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 （1）地壳中和细胞中元素的______ ，这说明了生物界和非生物界具有______性。 （2）各种元素的 _______，说明了生物界和非生物界具有_____性。 种类相同 统一 含量不同 差异 阅读地壳和细胞元素含量表，填写下列内容： 生物界与非生物界具既有统一性，也有差异性 问题探讨： 合作探究一：请同学们自主阅读教材P16-17，思考讨论完成问题。 玉米细胞和人体细胞的部分元素 及含量（干重，质量分数） 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？ 3.比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量，你还能得出那些结论？ 基本元素 等 一、组成细胞的元素 5 玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗？怎么解释这一现象？ 含量较多的4种元素都是C、H、O、N。两种细胞组成成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素 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 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表 化合物 质量分数 % 化学元素 蛋白质 7 ~ 10 C、H、O、N 脂质 1 ~ 2 C、H、O（N、P） 糖类和 核酸 1 ~ 1.5 C、H、O C、H、O、N、P   有机物 细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ 不是，如玉米细胞中，Mg的含量虽然只有0.18 %，但Mg是构成叶绿素的必要元素，缺少Mg就不能合成叶绿素 缺Fe会导致贫血，缺I会导致甲状腺肿大，缺Zn会导致生长发育不良。 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 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表 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？ 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 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表 玉米细胞中O的含量要明显高于人体细胞，而N的含量明显低于人体细胞。说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别从生物体的元素组成来分析，生物界内部存在统一性和差异性 统一性：组成生物体的元素种类大体相同 差异性：组成生物体的元素含量不同 表中涉及的元素占细胞干重的质量分数大于97%，所以这些元素称为大量元素，其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%，称为微量元素。 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 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表 01 1.元素的种类、分类及存在形式 存在形式 分类依据 含量 大量元素: C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg等 微量元素： C 最基本元素: 基本元素: C、H 、O 、N Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等 作用 (参与构成生物大分子的基本骨架) 种类 细胞中常见的化学元素有20多种 识记口诀：铁锰硼锌钼铜 “铁猛碰新木桶” 大多以化合物的形式存在，如水、糖类、蛋白质等 少数元素以离子形式存在，如K＋形式存在于细胞内液中。 活细胞中含量最高 一、组成细胞的元素 10 思考：生物体内含量少的微量元素,是不是就不重要了？ 缺Fe： Fe是血红蛋白的重要组成成分，缺Fe会使人患人体患贫血 缺Ca： 成年人缺钙患骨质疏松症；血液缺钙会出现抽搐。钙过多会患重症肌无力） 缺I： 人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病） 缺Zn： B 促进花粉萌发，花粉管伸长，缺硼会出现“花”而不实（只开花不结果） 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 结论：大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的元素。 “微量高效” 一、组成细胞的元素 2.微量元素对生物体的影响 11 思考：生物体内含量很少的元素都是微量元素吗？ 微量元素是生物体内含量很少又不可缺少的元素。 生物体内有一些含量很少，且对生物体而言不是必需元素，这些元素不属于微量元素，如铅、银、金等元素。 鲜重 干重 细胞鲜重时元素含量： 。 细胞干重时元素含量： 。 细胞鲜重时元素数目最多： O＞C＞H＞N C＞O＞N＞H H 鲜重：指生物体或细胞在自然状态下测得的质量 干重：指生物体或细胞除去自由水以后测得的质量 一、组成细胞的元素 3、元素含量： 例题1. 关于生物体内的化学元素的说法中正确的是： A．不同生物，组成生物体的化学元素的种类和含量大体相同 B．无机自然界中存在的化学元素在生物体内都可找到　　 C．生物体内的C元素是最基本的元素，含量总是最多的 D．微量元素在生物体内含量很少，却是生物生活所必需的 例题2. 人体内微量元素的含量甚微，但对人体的健康却起着重要作用。下列各组元素全部是微量元素的是： A．Na、K、O、 S B．B、Mo、Fe、Zn、Cu C．N、H、O、P、C D．Fe、Ca、Cu、Mg、C D B 大量元素：C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg等 微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等 阅读教材，思考以下问题： 问题1：组成细胞的各种元素以什么形式存在？ 问题2：这些化合物可分为哪两类？细胞中含量最多的化合物是什么？ 细胞中含量最多的有机化合物是什么？ 问题3：细胞干重中含量最多的化合物是什么？ 二、组成细胞的化合物 水 无机盐 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 1.元素的存在形式： 二、组成细胞的化合物 2.化合物的种类和含量： 无机物 有机物 化合物 质量分数/% 水 占70～90 无机盐 占1～1.5 蛋白质 占7～10 脂质 占1～2 糖类和核酸 占1～1.5 化合物 二、组成细胞的化合物 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2.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)占细胞干重含量最多的化合物 。 (5)细胞内含量最多的有机化合物 。 (6)细胞内仅次于水的化合物 。 (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 二、组成细胞的化合物 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，日常膳食做到不同食物的合理搭配 ①下列种子中含蛋白质最丰富的是 ， ②含淀粉最丰富的是 ， ③ 含脂肪最丰富的是 。（玉米、油菜、大豆） 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距？ 玉米 油菜 大豆 旁栏知识 你能说出哪些植物器官的细胞中富含糖类,脂质和蛋白质吗?如何检测呢？ 二、组成细胞的化合物 三、能力目标（检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质） 阅读教材，填写表格 检测物质 检测试剂 现象 条件 还原糖 蛋白质 脂肪 斐林试剂 50~65 ℃水浴加热 双缩脲试剂 苏丹Ⅲ染液 砖红色沉淀 紫色 橘黄色 1.原理：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。 梨匀浆 葡萄匀浆 白萝卜匀浆 花生种子 豆浆 鲜肝提取液 鸡蛋清稀释液 蛋白质 脂肪 还原糖 分析本实验的实验材料，这些材料分别可以用来检测什么物质？ 注意：(还原糖：葡萄糖、麦芽糖、果糖等；非还原糖：蔗糖、淀粉等) 蛋清如果不充分稀释，与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管内壁上，使反应不彻底，试管也不容易刷干净。 2. 实验材料 选检测物含量较高（富含检测物）的材料→现象更明显 白色或浅色生物组织→防止干扰颜色反应的观察 1、可溶性还原糖有哪些？ 2、合适的实验材料有哪些,能不能用西瓜、西红柿、甘蔗或甜菜？ 3、鉴定试剂是什么？ 4、反应原理和实质分别是什么？ 5、颜色变化？ 如葡萄糖、果糖、麦芽糖等，注意蔗糖属于非还原糖 富含还原糖，颜色为白色或近于白色 如苹果、梨、白萝卜。西瓜和西红柿本身有颜色，对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显； 不能用甘蔗或甜菜，它主要富含蔗糖，蔗糖不是还原糖，同时甜菜汁颜色为紫红色，导致实验现象不明显。 浅蓝色—棕色—砖红色沉淀 斐林 试剂 甲液: 乙液: 0.1g/mLNaOH 0.05g/mLCuSO4 等体积混合，现配现用。 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 水浴加热（50~65℃） 实质是：还原糖将Cu（OH）2还原，生成砖红色的Cu2O （1）还原糖的检测和观察 糖 白色或近于白色 制备组织样液： 制浆 纱布过滤 取液 呈色反应 结论： 可溶性还原糖与斐林试剂在加热的过程中生成砖红色沉淀，说明植物组织样液中含有还原糖（不能检测出种类）。 选择含 量高。 颜色为 的植物组织，以苹果、梨为最好。 选材 1 注入2mL组织样液 注入1mL刚配制好的斐林试剂 振荡、混合摇匀呈现蓝色 3 50-65℃的温水水浴2分钟 变成 砖红色 甲液：0.1g/ml NaOH溶液 乙液：0.05g/ml CuSO₄溶液 （等量混合均匀、现用现配） 2 （1）还原糖的鉴定 原理将斐林试剂中的Cu2+还原成Cu+（砖红色） 3.实验步骤： 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。 1.还原糖的检测： 三、检测生物组织中三大有机物 25 取材：花生种子（实验前浸泡3-4h），去掉种皮 制片 ①选最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央。 ②在花生子叶薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min。 ③用吸水纸吸去多余染液，再滴1-2滴体积分数为50%的酒精，洗去浮色。 ④用吸水纸吸去多余酒精，滴1滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。 显微观察： 先在低倍镜下找到已着色的薄片，后用高倍镜观察 现象： 有被染成橘黄色的脂肪颗粒 切片: 用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放在盛有清水的培养皿中待用。 （2）脂肪的检测和观察 3.实验步骤： 脂肪微粒 实验原理： 脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，在显微镜下可观察到橘黄色脂肪颗粒。 2.脂肪的鉴定： 三、检测生物组织中三大有机物 27 （3）蛋白质的鉴定 1、合适的实验材料有哪些,若使用蛋清需要如何处理，原因是？ 2、鉴定试剂是？使用时需要注意？ 3、反应原理和实质分别是什么？ 富含蛋白质，且颜色较浅，如豆浆、鲜肝研磨液；稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上，不易清洗。 蛋白质+双缩脲试剂 紫色 实质是：在碱性条件下，两个及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A：0.1g/mL的NaOH溶液 B：0.01g/ mL的CuSO4溶液。使用时先加A液1ml（碱性条件）摇匀,再加入B液4滴摇匀。B液不可多加，因为过量的B液会与A液反应使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色 结论：说明组织样液中存在蛋白质。 大豆组织研磨液（或鸡蛋清稀释液） 选材：含 丰富的豆浆或鸡蛋清溶液。 蛋白质 制备组织样液： 呈色反应 结论： 说明组织样液中存在蛋白质。 1 组织样液2mL 双缩脲试剂A液1mL 2 双缩脲试剂B液4滴 摇匀后变成紫色 3 A液：0.1g/ml NaOH溶液 B液：0.01g/ml CuSO₄溶液 (先加A液再加B液，B液不能过量) （3）蛋白质的鉴定 原理蛋白质：碱性条件下，肽键与Cu2+形成紫色络合物 2.实验步骤： 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.蛋白质的检测： 三、检测生物组织中三大有机物 30 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液 成分 （质量浓度） 鉴定物质 添加顺 序方法 反应条件 反应现象 原理 斐林试剂与双缩脲试剂的比较 0.1g/mLNaOH 0.05g/mLCuSO4 0.1g/mLNaOH 0.01g/mLCuSO4 可溶性还原糖（醛基） 蛋白质（肽键） 甲、乙两液等量混合，现配现用 先加A液1ml，再加B液4滴 50-650C水浴加热 不加热 蓝色→棕色→砖红色沉淀 无色→紫色 还原性糖+Cu(OH)2→Cu2O (砖红色沉淀) 碱性条件下蛋白质（含两个以上肽键）+Cu2+→紫色络合物 蓝色CuSO4溶液过量易遮盖紫色结果。 CuSO4+NaOH→Cu(OH)2，时间太长Cu(OH)2悬浊液沉淀在试管底部而无法参与反应 取材： 马铃薯匀浆 检测 结论： 说明组织样液中存在淀粉。 1 组织样液 组织样液 2ml 碘液2滴 2 摇匀后变成蓝色 摇匀后变成蓝色 （4）淀粉的鉴定 2.实验步骤： 鉴定物 试剂 试验条件 生成物颜色 还原糖 蛋白质 脂肪 淀粉 斐林试剂(0.1 g/mL氢氧化钠和0.05 g/mL硫酸铜) 双缩脲试剂(0.1 g/mLNaOH和0.01 g/mLCuSO4) 苏丹Ⅲ染液 碘液 现配现用（等量的NaOH和CuSO4混合），50-60℃，水浴加热 先加A液（2ml），后加B液（3-4滴），常温 常温，染色后用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，需要镜检 常温 砖红色沉淀 紫色 蓝色 苏丹Ⅳ染液 橘黄色 红色 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 几点易错提示 (1)唯一需要加热—— 鉴定,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。 (2)非还原糖(如蔗糖)+斐林试剂的现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。 (3)唯一需要显微镜—— 鉴定,实验中要用 ，其作用是 。 (4)若用大豆作材料,必须提前浸泡;若用蛋清作材料,必须稀释,防止其粘在试管壁上不易刷洗; 且该实验应预留部分组织样液做对比。 (5)易写错别字提示:“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”,双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。 还原糖 脂肪 50%的酒精溶液 洗去浮色 1.生物学实验中常用颜色反应鉴定细胞中的某些结构或化合物，下列说法错误的是（ ） A.豆浆能与双缩脲试剂产生蓝色反应 B.向苹果匀浆中加入斐林试剂，水浴加热后出现砖红色沉淀 C.花生子叶切片经苏丹Ⅲ染液染色后，可在显微镜下观察到细胞中橘黄色的脂肪颗粒 D.向马铃薯匀浆中滴加碘液，振荡摇匀后组织样液呈蓝色 A 豆浆中含大量蛋白质，蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应，A错误； 04 课堂小结 细胞中的元素和化合物 化合物 无机物 有机物 水 无机盐 脂类 糖类 蛋白质 核酸 斐林试剂 检测 苏丹Ⅲ染液 蛋白质 淀粉 还原糖 脂肪 双缩脲试剂 碘液 C、H、O、N C、H、O、N、P、 S、K、Ca、Mg Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 元素 大量元素 基本元素 微量元素 Lavf55.33.100 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