2.1細胞中的元素和化合物 課件 高一上學(xué)期生物人教版必修1

第2章組成細胞的分子

雕刻的石像無論多么栩栩如生，人們也不會認為它是生物。生物體是由細胞構(gòu)成的，石頭當(dāng)然不是。細胞和石頭都是由分子組成的，為什么細胞能表現(xiàn)出生命的特征呢？是因為細胞內(nèi)有什么非物質(zhì)的“活力”因素嗎？是細胞里含有特殊的“生命元素”嗎？是組成細胞的分子有什么特殊之處嗎？

研究組成細胞的分子，實際上就是在探尋生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，幫助我們建立科學(xué)的生命觀。第1節(jié)細胞中的元素和化合物目標(biāo)010203說出組成細胞的大量元素和主要微量元素，說出組成細胞的化合物的主要種類。嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，進行實驗操作、觀察結(jié)果，基于實驗簡述組成細胞的物質(zhì)的特殊性。說出組成細胞的元素都來自自然界但各元素相對含量又與無機環(huán)境不同。教學(xué)目標(biāo)組成地殼和組成細胞的部分元素含量（%）表元素地殼細胞O48.6065.0Si26.30很少*C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0*Si在某些植物細胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物。

比較組成地殼和組成細胞的部分元素的含量，你能發(fā)現(xiàn)什么問題？就自己提出的問題與其他同學(xué)交流。說明：生物界與無機自然界具有統(tǒng)一性問題探討1、組成細胞的化學(xué)元素，在無機自然界中都能夠找到，沒有一種

化學(xué)元素為細胞所特有，這說明什么？說明：生物界與無機自然界具有差異性2、細胞中各種元素的相對含量與無機自然界的大不相同，這又說

明了什么？3、組成細胞的元素，歸根結(jié)底是從無機自然界中獲取的，為什么

細胞內(nèi)各種元素的含量與無機自然界的大不相同？因為：生物體是按照生命活動的需要，有選擇地從無機自然界獲取元素。原因：組成細胞的化學(xué)元素，在無機自然界中都能夠找到，

沒有一種化學(xué)元素為細胞所特有。1、生物界與無機自然界具有統(tǒng)一性：原因：細胞中各種元素的相對含量與無機自然界的大不相同2、生物界與無機自然界具有差異性：（一）生物界與無機自然界的統(tǒng)一性和差異性※①簡單可以理解為統(tǒng)一性體現(xiàn)在元素的____

上，而差異性體現(xiàn)

在元素的________上；

②細胞中元素的來源：從無機自然界中

獲取；種類相對含量一、組成細胞的元素有選擇地玉米細胞和人體細胞的部分元素及含量（干重，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）元素玉米細胞人體細胞C43.5755.99H6.247.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78注：其他元素占細胞干重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總計小于3%1.

在玉米細胞和人體細胞中含量較多的四種

元素一樣嗎？怎樣解釋這種現(xiàn)象？

思考·討論比較組成玉米細胞和人體細胞的元素及含量

一樣，都是C、H、O、N。

因為玉米和人都是生物，組成它們的主要成分都是水、糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，這些物質(zhì)含有C、H、O，蛋白質(zhì)中還含有大量的N元素。玉米細胞和人體細胞的部分元素及含量（干重，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）元素玉米細胞人體細胞C43.5755.99H6.247.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78注：其他元素占細胞干重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總計小于3%2.細胞中有些元素含量較少，是否意味著它們不重要？思考·討論比較組成玉米細胞和人體細胞的元素及含量

細胞中有些元素含量很少，但是卻有重要作用。如玉米細胞中S只有0.17%，Mg只有0.18%,但很多蛋白質(zhì)都含有S，葉綠體中的葉綠素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，細胞就不能合成這些蛋白質(zhì)或葉綠素。玉米細胞和人體細胞的部分元素及含量（干重，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）元素玉米細胞人體細胞C43.5755.99H6.247.46O44.4314.62N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78注：其他元素占細胞干重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總計小于3%3.比較組成玉米細胞和人體細胞中的元素種類和含量，你還能得出哪些結(jié)論？思考·討論比較組成玉米細胞和人體細胞的元素及含量(1)不同生物細胞中的元素種類基本相同不同生物細胞中的元素含量具有差異性(2)植物______多，蛋白質(zhì)少，故干重中O較多；(3)動物_______多，糖類少，故干重中C比例高。糖類蛋白質(zhì)玉米細胞中氧元素明顯高于人體細胞，而氮元素的含量明顯低于人體細胞，這說明玉米細胞和人體細胞中不同有機物的含量有差別，如玉米細胞中的糖類要多一些，而人體細胞中蛋白質(zhì)的含量要多一些；Ca元素的含量也有區(qū)別，這與玉米和人體的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)組成有關(guān)。1.種類：按含量分微量元素：大量元素：(萬分之一以上)CHONPSKCaMg等。Fe

Mn

Zn

Cu

B

Mo等。2.分類細胞中常見的化學(xué)元素有

種；20多3.來源：生物________從__________中獲取。4.存在形式：組成細胞的元素大多以_______的形式存在；化合物有選擇地?zé)o機自然界（二）組成細胞的元素(看教材P16、17）

最基本元素：C

基本元素：C、H、O、N一、組成細胞的元素按作用分鐵(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)

(教材P36)基本元素大量元素微量元素CHON

PSKCaMg最基本元素FeMnBZnMoCu

對于生物體來講，微量元素是否可有可無呢?一、組成細胞的元素5.各種元素的關(guān)系：

幾十年前,新西蘭有一個牧場的大片牧草長勢很弱,有的甚至發(fā)黃枯萎,即使使用了大量的N、P、K肥也無濟于事,后來,人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場內(nèi)的一小片牧草長得十分茂盛,原來,這一片“綠洲”的附近有一座鉬礦,礦工每天上下班總是抄近路走,他們的鞋子踩過的地方,牧草綠油油的,經(jīng)過科學(xué)家的化驗和分析,一公頃牧草只需150克鉬（Mo）就足夠了。通過分析,你能得出什么結(jié)論呢?

微量元素是生物體不可缺少的必需元素;在生物體中含量雖少,但其作用是其它元素不可替代的。生物體內(nèi)含量很少的元素都是微量元素嗎？請說明理由。不都是。微量元素是生物體內(nèi)含量很少但又不可缺少的元素。生物體還有一些元素如Pb含量少，但是非必需的，這些元素不屬于微量元素。1、缺Ca會導(dǎo)致肌肉抽搐2、缺Fe會使人患貧血等癥狀；3、缺Zn影響人的發(fā)育，大腦的發(fā)育等;4、缺B會影響植物花粉管萌發(fā)，導(dǎo)致花而不實；5、缺Mg會影響葉綠素的合成結(jié)論：不管是大量元素還是微量元素都是必需元素6.補充問題（1）不同生物體內(nèi)所含元素種類基本相同，含量一般不同；（2）同一生物不同細胞所含元素種類、含量一般不同；（3）大量元素與微量元素不是根據(jù)某種生物體內(nèi)的元素含量劃分

的，而是依據(jù)生物界的所有生物中的元素含量劃分的；（4）雖然微量元素含量少，但也是生物生活所必需的元素；一、組成細胞的元素組成生物體的化學(xué)元素在生物體內(nèi)是以什么形式存在的？1％～1.5％

種類無機化合物有機化合物水:70-90%無機鹽:1-1.5%糖類脂質(zhì):1-2%蛋白質(zhì):7-10%核酸C、H、O細胞中最多的化合物是

;細胞中最多的有機化合物是

。水

蛋白質(zhì)

C、H、O、N，有的含S或微量元素Fe等C、H、O，有的含N、PC、H、O、N、P二、組成細胞的化合物1．化合物的種類及含量占細胞干重最多的化合物是

。蛋白質(zhì)

思考：梨的果實和葉片的細胞中所含化合物的種類和含量有什么明顯的差距？提示：梨的果實細胞中糖

類和水分等物質(zhì)多，

不含葉綠素。不同生物組織的細胞中各種化合物的含量有差別日常膳食做到不同食物合理搭配。二、組成細胞的化合物那么，怎樣檢測不同生物組織中的營養(yǎng)物質(zhì)呢？

實驗原理：某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機化合物產(chǎn)生

特定的顏色反應(yīng)。

實驗?zāi)康模簢L試用化學(xué)試劑檢測生物組織中的糖類、脂肪或蛋白質(zhì)。還原糖

+

斐林試劑

蛋白質(zhì)

+

雙縮脲試劑

脂肪

+

蘇丹Ⅲ

水浴加熱磚紅色沉淀橘黃色紫色檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐

材料用具a.實驗材料：梨勻漿，葡萄勻漿，白蘿卜勻漿，花生種子，豆?jié){，鮮肝提取液，

雞蛋清稀釋液。b.實驗儀器：刀片，試管，試管夾，大小燒杯，量筒，滴管，酒精燈，三腳架，

石棉網(wǎng)，火柴，載玻片，蓋玻片，毛筆，吸水紙，顯微鏡等。c.實驗試劑：斐林試劑（甲液：質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，

乙液：質(zhì)量濃度為0.05g/mL的CuSO4溶液）；

質(zhì)量濃度為0.01g/mL的蘇丹Ⅲ

溶液；

雙縮脲試劑（A液：質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，

B液：質(zhì)量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液）；

體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液，蒸餾水。檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐（1）實驗原理：1.還原糖的檢測和觀察常見還原糖:葡萄糖、果糖、麥芽糖、乳糖、半乳糖常見非還原糖:蔗糖、淀粉還原糖+斐林試劑磚紅色沉淀50~65℃水浴加熱斐林試劑甲液:乙液:0.1g/mLNaOH0.05g/mLCuSO4等體積混合，現(xiàn)配現(xiàn)用。（3）反應(yīng)實質(zhì)還原糖將Cu2+還原，生成磚紅色的Cu2O（2）試劑檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐

方法步驟：搖勻后呈藍色（4）實驗材料：甜菜、甘蔗？（5）實驗步驟：西瓜、番茄？含還原糖量較高，白色或近于白色的植物組織。梨勻漿、葡萄勻漿、白蘿卜勻漿1.還原糖的檢測和觀察檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐選材要求:含的是蔗糖，不是還原性糖有顏色會干擾觀察結(jié)果注入1mL剛配制好的斐林試劑變成磚紅色50-65℃的溫水，

水浴加熱注入2mL待測組織樣液實驗原理：

還原糖(麥芽糖、葡萄糖、果糖)與斐林試劑在水浴加熱的條件下反應(yīng)，生成磚紅色的Cu2O沉淀。1.還原糖的檢測和觀察檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐2.脂肪的檢測和觀察（1）實驗原理：脂肪＋蘇丹Ⅲ染液→橘黃色（2）實驗材料:花生種子（富含脂肪且顏色淺）脂肪微粒檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐花生種子（實驗前浸泡3~4h），去掉種皮，用刀片在子葉的橫斷面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培養(yǎng)皿中待用。切片厚薄不均，會導(dǎo)致觀察時有的地方清晰，有的地方模糊。洗去浮色取材：顯微觀察：先在低倍鏡下找到花生子葉的最薄處，移至視野中央，后用高倍鏡觀察制片：選取最薄的切片，用毛筆蘸取放在載玻片中央在薄片上滴2-3滴蘇丹Ⅲ染液，染色3min用吸水紙吸去染液，滴加體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液1~2滴用吸水紙吸去多余酒精，滴1-2滴蒸餾水，蓋上蓋玻片，制成臨時裝片2.脂肪的檢測和觀察檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐（3）實驗步驟：實驗原理：

脂肪可以被斐蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色，在顯微鏡下可觀察到橘黃色脂肪顆粒。2.脂肪的檢測和觀察檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐（1）實驗原理：蛋白質(zhì)+雙縮脲試劑紫色雙縮脲

試劑A液:B液:0.1g/mLNaOH0.01g/mLCuSO4先加A液，再加B液。（4）反應(yīng)實質(zhì)（3）試劑檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐3.蛋白質(zhì)的檢測和觀察

在堿性條件下，肽鍵與雙縮脲試劑中Cu2+作用，產(chǎn)生紫色絡(luò)合物（2）實驗材料：豆?jié){、鮮肝研磨液、雞蛋清稀釋液。蛋清必須稀釋，以免實驗后黏住試管壁，不易清洗（5）實驗步驟:檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐3.蛋白質(zhì)的檢測和觀察注:先加A液1mL：創(chuàng)設(shè)堿性環(huán)境

注入2mL待測組織樣液注入雙縮脲試劑A液1mL注入雙縮脲試劑B液4滴（不能過量）再加B液4滴：提供Cu2+B液不能過量的原因：因為過多的雙縮脲試劑B液會與雙縮脲試劑A液反應(yīng)，生成Cu(OH)2，使溶液呈藍色，進而掩蓋實驗生成的紫色。搖勻搖勻后變成紫色實驗原理：

兩個及以上相鄰肽鍵在堿性環(huán)境下與雙縮脲試劑中的Cu2+發(fā)生反應(yīng)，生成紫色絡(luò)合物，因此雙縮脲試劑可檢測蛋白質(zhì)和多肽。檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)探究·實踐3.蛋白質(zhì)的檢測和觀察斐林試劑雙縮脲試劑甲液乙液A液B液成分（質(zhì)量濃度）鑒定物質(zhì)添加順序方法反應(yīng)條件反應(yīng)現(xiàn)象原理斐林試劑與雙縮脲試劑的比較0.1g/mLNaOH0.05g/mLCuSO40.1g/mLNaOH0.01g/mLCuSO4還原糖（葡萄糖、麥芽糖等）蛋白質(zhì)甲、乙液等量混合均勻后注入先加入A液搖勻，后加入B液搖勻50-650C水浴加熱不加熱藍色→棕色→磚紅色沉淀無色→紫色還原性糖+Cu(OH)2→Cu2O

(磚紅色沉淀)堿性條件下蛋白質(zhì)（含兩個以上肽鍵）+Cu2+→

紫色絡(luò)合物實驗易錯點提示(1)唯一需要加熱——

鑒定,且必須水浴加熱,不能用酒精

燈直接加熱。若不加熱則無磚紅色沉淀出現(xiàn)。(2)非還原糖(如蔗糖)+斐林試劑的現(xiàn)象不是無色而是淺藍色

[Cu(OH)2的顏色]。(3)唯一需要顯微鏡——

鑒定,實驗中要用

，

其作用是

。還原糖脂肪洗去浮色(4)若用大豆作材料,必須提前浸泡;若用蛋清作材料,必須稀釋,防止

其粘在試管壁上不易刷洗;且該實驗應(yīng)預(yù)留部分組織樣液做對比。(5)易寫錯別字提示:“斐林試劑”中的“斐”不可錯寫成“非”,雙縮脲