第2章 组成细胞的分子 第1节　细胞中的元素和化合物(共34张PPT)

(共34张PPT)
第2章　组成细胞的分子
2019版生物学必修1 《分子与细胞》
同步课件
新课程标准内容 学科核心素养
1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成,它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。 2.指出水大约占细胞质量的2/3,以自由水和结合水的形式存在,赋予了细胞许多特性,在生命活动中具有重要作用。 3.举例说出无机盐在细胞内含量虽少,但与生命活动密切相关。 4.概述糖类有多种类型,它们既是细胞的重要结构成分,又是生命活动的主要能源物质。 5.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用。 6.阐明蛋白质通常由21种氨基酸分子组成,它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构,细胞的功能主要由蛋白质完成。 7.概述核酸由核苷酸聚合而成,是储存与传递遗传信息的生物大分子。 1.生命观念:建立生命的物质性观念;能从结构与功能相适应的角度,解释细胞由多种多样的分子组成,这些分子是细胞执行各种生命活动的物质基础,并能运用这一观念分析相关的生物学问题;能运用物质与能量观,分析糖类和脂质等在细胞生命活动中提供能量的物质;能运用进化与适应观,从细胞的分子组成方面举例说明生物的统一性和多样性。
2.科学思维:通过归纳与概括等方法,以文字、图示的形式说明细胞的功能主要是由蛋白质完成的,归纳不同物质的结构与功能上的区别与联系。
3.科学探究:能够运用检测生物组织的化学成分的方法,参照给定的方法步骤,探究未知生物材料的化学成分,并能够依据检测结果,得出正确的结论。
4.社会责任:关注糖类、脂质等物质的过量摄入对健康的影响,在改进自己膳食行为的同时,向他人宣传有关的营养保健知识。
第1节　细胞中的元素和化合物
学习目标
1.通过分析不同细胞的元素组成和细胞中的主要化合物,概述组成细胞的元素和化合物,初步形成生命的物质性观念。
2.通过检测生物组织的糖类、脂肪和蛋白质的方法,能设计实验探究未知生物材料的化学成分,并能够通过结果分析得出结论。
问题探究·知识生成
新知探究一　组成细胞的元素和化合物
建立概念·达成素养
问题探究
资料1:下表中各元素的数据代表该元素占原子总量的百分比。
岩石圈 的成 分/% 氧 硅 铝 铁 钙 钠 钾 镁 钛 氢 碳 其他
所有
成分
48.6 26.3 7.73 4.73 3.45 2.74 2.47 2 0.46 0.76 0.087 微量
人体的成分/% 氢 氧 碳 氮 钙 磷 氯 钾 硫 钠 镁 其他
所有
成分
9.5 65 18.5 3.3 1.5 1.0 0.2 0.4 0.3 0.2 0.1 微量
问题(1):组成人体的化学元素在元素周期表上都有,它普遍存在于非生物界,生物体内不包含特殊的“生命元素”,这个事实说明什么
提示:化学元素在生物界和非生物界具有统一性。
问题(2):构成人体的化学元素中H、O、C含量最多的原因是什么
提示:①构成细胞鲜重的化合物中含量最多的是水。
②构成细胞的糖类、脂质、蛋白质、核酸共有的化学元素是C、H、O。
问题(3):表格中组成人体的元素中属于大量元素的有哪些 微量元素有哪些
提示:大量元素有C、H、O、N、P、S、 K、Ca、Mg、Cl、Na。
微量元素有Fe。
资料2:下表是一种植物和一种高等动物体内细胞的某些元素含量(占细胞干重的质量分数)。
元素 C H O N P S Ca
植物/% 43.57 6.24 44.43 1.46 0.20 0.17 0.23
动物/% 55.99 7.46 14.62 9.33 3.11 0.78 4.67
问题(4):植物细胞中含量最高的前四种元素是什么
提示:O、C、H、N。
问题(5):动物细胞中含量最高的前四种元素是什么
提示:C、O、N、H。
问题(6):生物体内含量很少的元素都是微量元素吗
提示:不都是。微量元素是生物体内含量很少但又不可缺少的元素。生物体还有一些元素如Pb含量少,但又不是必需的,这些元素不属于微量元素。
问题(7):怎样才能使自己体内的营养元素达到平衡呢
提示:应努力做到饮食结构多样化,同时适当配以粗粮、杂粮。此外,对于儿童来说,切不可偏食,更不可造成某些营养物质过剩,应保持营养平衡。
归纳总结
种类
组成细胞的元素
(1)大量元素与微量元素
(2)细胞内化学元素的种类和含量
①不同生物体内所含元素 基本相同;不同生物体内每种化学元素的 不同。
②同一生物体内不同化学元素的 不同,其中 四种元素所占比例较大(干重)。
含量
含量
C、H、O、N
(3)基本元素占人体细胞鲜重比例大小是 ,而占人体细胞干重比例大小是 。
O>C>H>N
C>O>N>H
即时应用
C
1.下列基于对细胞的化学元素及含量等的叙述,正确的是(　 　)
A.组成人体细胞和无机自然界的化学元素中,碳元素的含量均最多
B.不同细胞内所含的化学元素的种类和含量差异都很大
C.组成细胞的化学元素都来自无机自然界
D.细胞中的微量元素量少而作用小
解析:组成人体细胞和无机自然界的化学元素中,氧元素的含量均最多;不同细胞内所含的化学元素的种类大致相同,含量差异很大;组成细胞的化学元素都来自无机自然界;细胞中的微量元素量少,但却具有十分重要的作用。
2.鲜活的细胞中质量最多的元素和物质的量最多的元素分别是(　 　)
A.C、O B.O、H C.O、C D.C、N
解析:鲜活的细胞中质量最多的元素是O,物质的量最多的元素是H。
B
新知探究二　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
问题探究
斐林试剂
砖红色
双缩脲试剂
紫色
2.实验选材:还原糖、脂肪、蛋白质含量丰富的植物组织。
问题(1):选材的标准是什么
提示:选择的材料应富含待检测的物质,为无色、白色或颜色较浅,有利于实验结果的观察。
3.实验流程
(1)还原糖的检测
还原糖
白色或近于白色
斐林试剂
砖红色
沉淀
(2)脂肪的检测
苏丹Ⅲ
酒精
(3)蛋白质的检测
双缩脲试剂
A液
双缩脲试剂
B液
紫色
问题(2):还原糖检测时,溶液颜色变化为蓝色→棕色→砖红色(沉淀)的原因是什么
提示:开始时的蓝色是Cu(OH)2的颜色,后来的棕色是蓝色和砖红色的混合色,最后Cu2+全部生成Cu2O,溶液呈现砖红色。
问题(3):脂肪鉴定实验中用50%的酒精洗去浮色能不能换成清水 原因是什么
提示:不能。原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。
问题(4):蛋白质检测时,为什么先加A液再加B液 B液为什么只加4滴
提示:蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2+生成紫色络合物,所以先加A液营造碱性环境,后加B液提供Cu2+。其中双缩脲试剂B液的量不能过多,因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2,使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。
问题(5):为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质
提示:斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同,只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液大,故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可。
归纳总结
还原糖、脂肪与蛋白质的鉴定原理
(1)还原糖与 在 条件下生成砖红色沉淀。
(2)脂肪被 染液染成橘黄色。
(3)蛋白质与双缩脲试剂发生 反应。
斐林试剂
水浴加热
苏丹Ⅲ
紫色
斐林试剂与双缩脲试剂的“一同四不同”
拓展
即时应用
C
3.下列有关生物学实验及研究的叙述,正确的是(　 　)
A.白萝卜不含糖,不是检测还原糖的理想材料
B.鉴定蛋白质时,在样品中先加入蓝色的双缩脲试剂A液,再加入无色的双缩脲试剂B液
C.花生种子含脂肪多且子叶肥厚,是脂肪检测的理想材料
D.煮沸后的豆浆,蛋白质已经变性,不能与双缩脲试剂发生颜色反应
解析:白萝卜含有还原糖,且颜色浅,是检测还原糖的理想材料;鉴定蛋白质时,在样品中先加入无色的双缩脲试剂A液,再加入蓝色的双缩脲试剂B液;花生种子含脂肪多且子叶肥厚,是脂肪检测的理想材料;煮沸后的豆浆,蛋白质已经变性,空间结构被破坏,但肽键仍存在,因而能与双缩脲试剂发生颜色反应。
4.现提供新配制的斐林试剂甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)、蒸馏水,充分利用上述试剂及必需的实验用具,能鉴别出下列哪些物质(　 　)
①蔗糖　②葡萄糖　③蛋白酶　④脂肪
A.只有① B.②和③
C.只有①和② D.②、③和④
B
解析:葡萄糖是还原糖,可用新配制的斐林试剂甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)混合后检测葡萄糖的存在;如果将乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)使用蒸馏水稀释至0.01 g/mL,可以与甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)来检测蛋白质的存在;蛋白酶的化学本质是蛋 白质。
联系实际·素养落实
[生活情境]
奶粉必须按照一定的配方,调整其营养素种类和配比才能成为母乳的替代品。因此,一款奶粉好不好,配方是关键,选奶粉必须要学会看配方也就是奶粉的营养成分表。
知识迁移·培养能力
探究:(1)奶粉的营养成分表中含有的微量元素有哪些 (列举出四种)
提示:Fe、Mn、Zn、Cu等。
(2)如何检测该奶粉中是否含有蛋白质 答出具体的检测方法。
提示:取适量奶粉制备样液,先加入双缩脲试剂A液1 mL,摇匀后再加B液4滴摇匀。若出现紫色,则说明该奶粉中含蛋白质。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.大量元素C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等,微量元素Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等都是生物必需的元素,对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。
2.占细胞鲜重含量最多的元素是氧,占细胞干重含量最多的元素是碳。
3.占细胞鲜重最多的化合物是水,占细胞干重最多的化合物是蛋白质。
4.还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。
5.脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
6.蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。
随堂反馈
1.土壤中缺硼时,植物会出现“花而不实”的病症。在有该病的植株叶面喷极低浓度的含硼溶液后,病症即消失,这说明硼是植物体内的(　 　)
A.大量元素 B.必需的微量元素
C.大量必需元素 D.非必需元素
B
解析:出现“花而不实”病症,只要在植株的叶面上喷施极低浓度的含硼溶液,该病症即消失,说明硼是植物必需的微量元素。
2.科学家在利用无土栽培法培养一些名贵花卉时,培养液中添加了多种必需化学元素,其配方如下:
C
解析:植物细胞吸收最少的离子应该是微量元素,分析表格中的无机盐离子可知,只有Zn2+属于微量元素。
3.将甲溶液、乙溶液和甲、乙混合溶液进行如下三组实验,下列推测正确的是(　 　)
D
溶液 双缩脲试剂 碘液 斐林试剂
甲溶液 + - -(加热)
乙溶液 - ++ -(加热)
甲、乙混合溶液 + + +(加热)
注:“+”表示有颜色反应,“-”表示无颜色反应。
A.甲溶液含有淀粉 B.乙溶液含有葡萄糖
C.混合溶液不含淀粉 D.混合溶液含有淀粉酶
解析:由表格分析可知,甲溶液与碘液不发生颜色反应,说明其中不含淀粉;乙溶液与斐林试剂水浴加热后不发生颜色反应,说明其中不含还原糖,如葡萄糖;混合溶液与碘液发生显色反应,说明其中含有淀粉;混合溶液与碘液发生颜色反应,但颜色比乙溶液与碘液反应的颜色浅,可见其中有部分淀粉被水解,说明混合溶液含有淀粉酶。
4.下列关于检测生物组织中糖类、脂肪、蛋白质的实验的叙述,正确的是
(　 　)
A.用双缩脲试剂检测氨基酸会产生紫色反应
B.制作花生子叶的临时装片时,染色后需要用蒸馏水洗去浮色
C.用双缩脲试剂检测蛋白质时不需要加热
D.久置的蔗糖溶液用斐林试剂检测,出现了砖红色沉淀,说明蔗糖是还原糖
解析:氨基酸中不含肽键,因此用双缩脲试剂鉴定时不会产生颜色变化;制作花生子叶的临时装片时,染色后需要用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色;用双缩脲试剂检测蛋白质时不需要加热;久置的蔗糖溶液用斐林试剂检测,出现了砖红色沉淀,说明蔗糖发生了水解,而蔗糖不属于还原糖。
C
5.科研人员测定了杧果果实生长发育过程中淀粉、可溶性糖等物质的含量变化,如图所示。
(1)葡萄糖、果糖和蔗糖属于可溶性糖,其中　　　　　能与斐林试剂发生作用,生成　　　　色沉淀。
(2)据图可知,杧果果实发育至青熟期间(40～120天)　　　　　　　含量增加明显;果实青熟采收后至完熟阶段,蔗糖含量快速升高,最可能的原因是　　　　　,进而转化为蔗糖。
解析:(1)斐林试剂能与可溶性还原糖在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀,葡萄糖、果糖和蔗糖中属于可溶性还原糖的是葡萄糖和果糖,因此葡萄糖和果糖能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀。(2)据题图可知,杧果果实发育至青熟期间(40～120天)淀粉和果糖的含量增加明显;果实青熟采收后至完熟阶段,蔗糖含量快速升高,此时淀粉含量快速下降,因此蔗糖含量升高的最可能的原因是淀粉分解,进而转化为蔗糖。
答案:(1)葡萄糖、果糖　砖红　(2)淀粉、果糖　淀粉分解