人教版（2019）必修1 分子与细胞第二章第1节 细胞中的元素和化合物 人教版(共41张PPT)

(共41张PPT)
第1节 细胞中的元素和化合物
玉兔号月球车
据专家说，在月球上种菜是不太可能，请你分析其原因。
提示：经科学家研究，月球土壤中含有铁、银、锌、金等金属矿物元素，而地球的土壤则二氧化硅、硅酸盐等元素组成。其次，月球土壤中是没有有机物的，这可能与月球上的水含量、氧气含量有关，所以说想在月球上种庄稼、种蔬菜是不太可能了。不过即便如此，月球土壤还是十分有研究价值的。
2020年11月24日，万众瞩目的“嫦娥五号”一飞冲天，成功登月，12月17日凌晨嫦娥五号返回器携带着2公斤左右的月球土壤样品在内蒙古预定区域安全着陆，圆满完成了我国首次地外天体采样返回之旅。这不仅意味着中国航天技术取得巨大飞跃，而中国也将成为继美国和苏联之后，全世界第三个从月球带回月壤样品的国家。
01
细胞中的元素和化合物
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
*Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物
01
细胞中的元素和化合物
比较组成地壳和组成细胞(鲜重)部分元素的种类和含量，你能发现什么问题，
同：组成细胞的化学元素和在无机自然环境中能够找到的元素相同。
异：细胞中各种原色的相对含量与无机自然界的大不相同，且不同细胞中元素的相对含量也不同。
生物界与非生物界既具有统一性，又具有差异性
02
组成细胞的元素
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
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
01
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？
02
细胞中有些元素很少，是否意味着它们不重要？？
03
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？
02
组成细胞的元素
01
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，都为C、H、O、N
水：H2O
糖类（大部分）：Cn(H2O)m
脂肪酸（脂类的一种）CH3(CH2)nCOOH
氨基酸（组成蛋白质的基本单位）：
NH2-CH(R)-COOH（R代表基团）
玉米和人都是生物，组成它们的主要成分是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质还含有大量的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
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
02
组成细胞的元素
02
细胞中有些元素很少，是否意味着它们不重要？
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
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
胰岛素（蛋白质的一种）分子结构图
叶绿素
血红蛋白
02
组成细胞的元素
02
细胞中有些元素很少，是否意味着它们不重要？
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
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
细胞中有些元素含量很少，但起着重要的作用。
正常叶片
缺镁叶片
02
组成细胞的元素
03
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？
提示:组成玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些; Ca元素的含量也有区别，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。
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
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
一、组成细胞的元素1、组成细胞的化学元素，常见的有20多种。2、根据含量大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等（含量较多，占生物体总重量万分之一以上的元素）微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等（含量很少，但生物体生命活动所必需的一些元素）注意：大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的元素。3.来源：有选择地从无机自然界中吸收。2.元素在细胞干重和鲜重中的含量
（1）基本元素：C、H、O、N
（2）最基本的元素：C
（3）主要元素：C、H、O、N、P、S
鲜重含量： 干重含量： .
O>C>H>N
C>O>N>H
组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）
组成人体细胞的主要元素
（占细胞干重的百分比）
玉米细胞： O ﹥ C ﹥ H ﹥ N
人体细胞： C ﹥ O ﹥ N ﹥ H
4.元素在细胞干重和鲜重中的含量
（1）基本元素：C、H、O、N
（2）最基本的元素：C
（3）主要元素：C、H、O、N、P、S
鲜重含量： 干重含量： .
O>C>H>N
C>O>N>H
组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）
组成人体细胞的主要元素
（占细胞干重的百分比）
玉米细胞： O ﹥ C ﹥ H ﹥ N
人体细胞： C ﹥ O ﹥ N ﹥ H
细胞中常见的化学元素
大量元素
微量元素
呆小症
孕期妇女容易患缺铁性贫血
血液中Ca2+ 含量低导致抽搐
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 (硼)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
元素缺乏导致的症状
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。区分大量元素和微量元素的依据是“含量” 而不是“重要性”。
02
组成细胞的化合物
组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、糖类、脂质、蛋白质、核酸等等。
有机化合物
无机化合物
(区别:主要看它们的分子组成中是否有碳元素)
蛋白质：
糖类：
脂质：
核酸：
组成生物体的化合物
水
无机盐
C 、H 、O
主要是C 、H 、O、有些含P和N
主要是C、H 、O、N 有些含S
C 、H 、O 、N 、P
细胞内含量最多的化合物是 ，含量最多的有机化合物是 。
干重情况下，含量最多的化合物是 。
水
蛋白质
蛋白质
蛋白质
淀粉
脂肪
核酸
C、H、O
N、P
N、S

碳为什么是构成细胞的最基本元素？
碳占细胞干重的55.99%，另外碳还组成有机化合物的碳骨架。
我们平常吃的东西里面包括了那些营养呢？
糖类
蛋白质
脂肪
淀粉
思考：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？
提示：梨的果实细胞中糖类和水分等物质多，不含叶绿素。
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
02
组成细胞的化合物
如：禾谷类的果实、种子中含淀粉较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖较多；花生、芝麻的种子中含脂质较多；大豆种子中含蛋白质较多。
1.有机化合物和无机化合物有什么区别？
2.并不是所有细胞中化合物的含量都一样。预测以下食材可能含有的有机物种类？
怎样来检测这些化合物呢？
可燃性：有机物多数可以燃烧，无机物多数不可燃烧。
检测生物组织中的有机物
03
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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。
淀粉(非还原糖)+碘液
还原糖+斐林试剂
蛋白质+双缩脲试剂
脂肪+苏丹Ⅲ（Ⅳ）
50℃~65℃
水浴加热2min
砖红色沉淀
橘黄色（红色）
紫色
蓝色
试剂
03
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
选材
还原糖的鉴定
苹果、梨等含糖量较高的白色或近于白色的植物组织
含有半缩醛羟基的糖类，主要是葡萄糖、果糖和麦芽糖。蔗糖、淀粉和纤维素属于非还原糖。
还原糖
制备组织样液
制浆
过滤
取液
还原糖的鉴定
颜色反应
呈现蓝色
变成砖红色
50～65℃水浴
加热2min
2mL组
织样液
1mL刚配制的斐林试剂
甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液
乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液
甲液和乙液等量混合均匀后再注入
脂肪的鉴定
取材
花生种子（实验前浸泡3－4h），去掉种皮，
切片
用刀片在子叶的横断面上平行切下若干薄片，
放入盛有清水的培养皿中待用。
制片
选取最薄的薄片移至载玻片中央
在薄片上滴2－3滴苏丹Ⅲ染液（或苏丹Ⅳ），染色3min
用吸水纸吸去染液，滴加体积分数为50%的酒精溶液1－2滴
洗去浮色
用吸水纸吸去多余的酒精，滴1-2滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片
显微观察
先在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移至视野中央，后用高倍镜观察
50%、洗去浮色
脂肪的鉴定
现象
有被染成橘黄色（或红色）的脂肪微粒
脂肪微粒
(三）淀粉的检测和观察：
选材
马铃薯匀浆
检测
结论：组织样液中存在淀粉。
2.方法二
花生种子匀浆2mL＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
苏丹Ⅲ
蛋白质的鉴定
取材
制备组织样液
蛋清必须稀释，以免实验后黏住试管壁，不易清洗
鸡蛋清
蛋清稀释液
加水稀释
黄 豆
（侵泡1-2d）
豆浆
研磨
滤液
过滤
含蛋白质丰富的豆浆或鸡蛋清溶液。
蛋白质的鉴定
显色反应
现象
摇匀
2mL组
织样液
1mL双缩脲试剂A液
双缩脲试剂A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液
双缩脲试剂B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液
创设碱性环境
4滴双缩脲试剂B液
提供Cu2+
无色
蓝色
紫色
反应实质：肽键在碱性环境中与Cu2＋反应生成紫色络合物。
先加A液，再加B液，目的是先制造碱性环境，再产生紫色反应。而且B液不能过量。若先加B液或B液过量，会生成Cu(OH)2，干扰颜色反应。
淀粉的检测和观察
选材：马铃薯匀浆
显色反应
现象
2mL组
织样液
2滴碘液
变蓝
摇匀
1.实验材料的选择
(1)所选材料应富含被检测的有机物，易出现明显的实验现象。
(2)材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。
2.三类有机物的检测在操作步骤上的差异
（1）唯一需要加热的——还原糖的检测，若不加热，则无砖红色沉淀出现。
（2）唯一需要显微镜的——花生子叶切片脂肪的检测。
（3）混合后加入的——斐林试剂；分别加入的——双缩脲试剂。
注意事项：
Text in
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富含还原糖
富含蔗糖
含淀粉但还原糖很少
颜色干扰
富含蔗糖
富含还原糖
4.苏丹Ⅲ染液染色后，如果没有洗去浮色直接用显微镜观察会看到视野整体为橘黄色，所以要洗去浮色。
3.实验样液要留出一份作为对照（还原糖、淀粉的鉴定也要留出样液进行对照）。
5.若使用蛋清，必须按要求稀释，如果稀释不够会粘附于试管壁上，不易洗刷。
6.蔗糖溶液中加入斐林试剂后呈现什么颜色？
蔗糖属于非还原糖，不与斐林试剂发生颜色反应。观察到的现象不是无色，而是蓝色Cu(OH)2的颜色
7.鉴定蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？
可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。
8.脂肪鉴定实验中为什么用体积分数50%的酒精洗去浮色，而不用清水？
因为苏丹Ⅲ易溶于有机溶剂酒精中，而不溶于清水中。
9.斐林试剂为什么要现配现用？
斐林试剂为Cu(OH)2悬浊液，为避免析出，应现配现用。！
葡萄糖等还原糖分子中存在醛基等还原性基团能与斐林试剂作用生成砖红色沉淀。
斐林试剂 ：甲液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液
乙液：质量浓度为0.05g/ml的CuSO4溶液
NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2 蓝色
Cu(OH) 2 + 还原糖→Cu 2 O 砖红色沉淀 + … …
（水浴条件：50℃---65℃）
10.斐林试剂的作用原理
比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂 成 分
使用方法 反应原理 反应条件 反应现象 乙液
甲液
0.05 g/mL CuSO4溶液
0.01 g/mL CuSO4溶液
0.1 g/mL NaOH溶液
B液
A液
0.1 g/mL NaOH溶液
还原糖将Cu(OH)2还原为Cu2O沉淀
先加入A液1 mL，摇匀，
再加B液4滴，摇匀
甲、乙两液等量混匀后立即使用（现配现用）
紫色
蓝色→棕色→砖红色
不需加热
50～65℃水浴加热
肽键在碱性条件下与Cu2＋反应
生成紫色络合物
斐林试剂与双缩脲试剂比较
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
干重最多：c
鲜重最多：o
糖类：
脂质：
蛋白质：
淀粉：
斐林试剂：砖红色沉淀
苏丹III：橘黄色
双缩脲试剂：紫色
碘液：变蓝
1.下图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是（ ）
A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C
B．蛋白质、糖类、脂质、水；O、C、N、H
C．水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N
D．蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N
D
2.将刚刚萌发、带有小芽的大麦充分研磨后，过滤得到组织样液。在组织样液中加入下列试剂后震荡均匀，有关实验现象及结论的叙述正确的是 （ ）
A.加入苏丹Ⅲ染液，溶液呈红色，证明发芽的大麦中含有脂肪
B.加入斐林试剂并水浴加热，溶液呈砖红色，说明发芽的大麦中含有麦芽糖
C.加入碘液，溶液呈蓝色，说明发芽的大麦中含有淀粉
D.加入双缩脲试剂，溶液成蓝色，说明发芽的大麦中含有蛋白质
C
(只能说明含有还原性糖）
课堂检测
3.生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三种有机化合物的检测实验中，以下操作错误的是( )
A.只有脂肪的检测需要使用显微镜
B.用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热
C.斐林试剂和双缩脲试剂最好是现用现配
D.可溶性还原糖的检测，可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀
斐林试剂包括甲液和乙液，使用时一定要现用现配，双缩脲试剂最好也是现用现配，因为成分中的Cu2+容易沉淀；斐林试剂检测还原糖时一定要50 ℃～65 ℃水浴加热，而使用双缩脲试剂检测蛋白质时则不需要加热；这个实验中只有脂肪的检测需要使用显微镜。
D
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很少,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,但含量又往往有一定差异,这既体现了细胞的统一性,又反映了细胞的多样性。( )
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。
①苏丹Ⅲ染液 ④ 豆浆 ⑦ 砖红色沉淀
②斐林试剂 ⑤梨汁 ⑧橘黄色
③双缩脲试剂 ⑥花生子叶 ⑨紫色
√
×
√
练习与应用P19
一、概念检测
炼丹所用主要原料：
丹药为何破灭帝王长寿梦？
黄金、汞（水银）、铅、铜、 硫磺、丹砂（即硫化汞）、雄黄（即二硫化砷）、雌黄（即硫化亚砷）等。
50
30
32
40
18
48
追求长生不老而长期服食仙丹致死的皇帝
感 谢 聆 听
Thank you for listening