2.1 细胞中的元素和化合物生物(课件共33张PPT)

(共33张PPT)
细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈
许多物质构成
由元素组成
（如水）
细胞中的元素和化合物有哪些呢？
第2章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。
——中国科学院院士邹承鲁
电视广告语
广告一：聪明的妈妈会用“锌”。
广告二：补铁、补血，效果好！补血口服液。
广告三：健康的体魄，来源于“碘碘”滴滴。
广告四：万丈高楼平地起，层层都是“钙”起来。
通过分析以上广告语,你能得出什么结论呢
问题探讨
组成地壳和组成细胞的部分
元素含量（%）表
元素 地壳 细胞
O 48.60 65.0
Si 26.30 很少*
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0
*Si 在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能提出什么问题？就自己提出的问题与其他同学交流。
1. 组成细胞的化学元素在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。
生物界与非生物界具有统一性（生命的物质性）
2.细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的
大不相同。
生物界与非生物界具有差异性（生命的特殊性）
元素的种类
元素的含量
生物体按照生命活动需要从外界有选择地吸收元素，故与无机环境含量相差较大。
生物界与非生物界的统一性和差异性
【思考】为什么组成生物体的元素在无机自然界中都能找到，但元素含量差异却很大？
原因分析：细胞生命活动所需的物质，归根结底是从无机自然界中获取的；生物体有选择地从无机自然界获取各种物质来组成自身。
自主学习
1、细胞中常见的化学元素有 多种。
2、根据含量分类：
① 大量元素： 等。
② 微量元素： 等。
3、细胞中含量很高的四种元素 。
20
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
C、H、O、N
比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量
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）
思考·讨论
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
细胞中有些元素含量很少,是否意味着它们不重要
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 43.75% 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及含量
(干重、质量分数)
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
一样，都为C、H、O、N
基本元素
▌思考讨论：
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？
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 43.75% 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)
2、细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？
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。
3.比较组成玉米细胞和人体细胞中元素种类和含量，你还能得出哪些结论？
①不同生物体内化学元素的种类 。
②不同生物体内同种化学元素的含量 。
③同一生物体内不同化学元素的含量 。
基本相同
不同
不同
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.75% 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%
细胞中常见的化学元素有20多种。
1. 大量元素
含量占生物体总量的万分之一以上的元素；
C
碳
H
氢
O
氧
N
氮
P
磷
S
硫
K
钾
Ca
钙
Mg
镁
等
基本元素
C
碳
碳(C)是构成细胞的核心元素（最基本元素）；
碳(C)是构成有机物的基本支架。
原因：与组成细胞的化合物有关
(干重最多)
(占90%)
鲜重最多
2. 微量元素
含量占生物体总量的万分之一以下的不可缺少的元素
Fe
铁
Zn
锌
Cu
铜
B
硼
Mo
钼
锰
Mn
巧记口诀：（铁锰碰新木桶）
细胞中常见的化学元素有20多种。
合作探究：对于生物体来讲，微量元素是否可有可无呢
佝偻病
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”。
鲜重含量最多的元素O
干重含量最多的元素C
鲜重指细胞正常生活状态下所测得的质量，如新鲜菠菜
干重指除去水分后所测得的重量，即烘干后测定的重量
元素：O >C>H>N>P>S
元素：C >O>N>H>P>S
通过读图你又能得出怎样的结论？
无机化合物
有机化合物
含量最多的化合物
含量最多的有机化合物
1.细胞鲜重（活细胞）时，含量最多的化合是 ；含量最多的有机化合物是 。
2.细胞干重时，含量最多的化合物是 ；含量最多的有机化合物是 。
水
蛋白质
蛋白质
蛋白质
二、组成细胞化合物
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元素组成
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
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。
组成细胞的化合物含量差异性
不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊呢！日常膳食不同食物要合理搭配。
梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿素
一、目的要求
三、材料用具
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
尝试用化学试剂检测生物组织中的糖类、脂肪或蛋白质
二、实验原理
1.实验材料选材原则：
①富含被检测的有机物，易出现明显实验现象。
②需要观察颜色的实验，材料本身是白色或近于白色，防止干扰颜色观察。
某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。
鉴定物质 实验试剂 实验现象
还原糖
脂肪
蛋白质
斐林试剂
砖红色沉淀
苏丹III染液
橘黄色
双缩脲试剂
紫色
淀粉
碘
蓝色
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等。
2.实验仪器
3.实验试剂
斐林试剂：甲液：0.1 g/mL的NaOH溶液、乙液：0.05 g/mL的CuSO4溶液
体积分数为50%的酒精
质量浓度为0.01 g/mL苏丹Ⅲ染液
双缩脲试剂：A液：0.1 g/mL的NaOH溶液 、B液：0.01 g/mL的CuSO4溶液
蒸馏水
1.实验材料
梨匀浆、葡萄匀浆、白萝卜匀浆、花生种子、豆浆、鲜肝提取液、鸡蛋清稀释液等。
刀片，试管，试管架，试管夹，大小烧杯，量筒，滴管，酒精灯，三脚架，石棉网，火柴，载玻片，盖玻片，毛笔，吸水纸，显微镜等。
1.选材：含糖量高、白色或近于白色的植物组织（苹果、梨最好）。
2.制备样液：制浆→过滤（一层纱布）→取液。
颜色反应：
结论：组织样液含有还原糖
注入2mL苹果组织样液
振荡、混合摇匀呈现蓝色
注入1mL刚配制好的斐林试剂
变成砖红色
50~65℃的温水
四、实验方法步骤：
（一）还原糖的检测和观察
3.向试管内注入2mL待测组织样液。
4.向试管内注入1mL斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀后注入)。
5.将试管放入盛有50~65℃温水的大烧杯中加热约2min，观察试管中出现的颜色变化。
棕色
（蓝色）
砖红色固体
砖红色固体
（二）脂肪的检测和观察
取材：花生种子（实验前浸泡3－4h），去皮，将子叶削成薄片
制片：
①选取最薄的薄片移至载玻片中央。
②在薄片上滴加苏丹Ⅲ染液2－3滴，染色３min。
③滴加体积分数为50%的酒精溶液1—2滴，洗去浮色（多余的苏丹Ⅲ）。
④吸去余液，滴1-2滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。
显微观镜察：
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（或红色）的脂肪微粒
脂肪微粒
50%、洗去浮色
花生子叶薄片
0.01g/mL
结论：圆形小颗粒呈橘黄色，证明有脂肪存在
1.方法一：
(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
1.选材：含蛋白质丰富的豆浆或鸡蛋清溶液。
黄豆浆滤液或蛋清稀释液
2.制备样液：
呈色反应
组织样液2mL
双缩脲试剂A液1mL
双缩脲试剂B液4滴
摇匀后变成紫色
结论：组织样液中存在蛋白质。
（四）蛋白质的检测和观察
3.向试管内注入待测组织样液2mL
4.向试管内注入双缩脲试剂A液1mL，摇匀。
5.向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。观察试管中颜色变化。
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。
如果在该实验中选用了梨匀浆、葡萄匀浆、白萝卜匀浆、花生种子、豆浆、鲜肝提取液、鸡蛋清稀释液等实验材料做了还原糖、脂肪和蛋白质的检测实验，如何设计该实验记录的表格？并用“+”、“-”预期实验结果。
对实验结果的预测：（用“+”或“-”预测实验结果）
注意事项：
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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
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。
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→Cu2O 砖红色沉淀 + … …
（水浴条件：50℃---65℃）
10.斐林试剂的作用原理
知识辨析
斐林试剂与双缩脲试剂对比
斐林试剂 双缩脲试剂
不同点 试剂组成
使用方法
反应条件
反应原理 还原糖将Cu(OH)2还原为Cu2O沉淀 肽键在碱性条件下与Cu2＋反应生成紫色络合物
结果
相同点 甲液:0.1g/mLNaOH
乙液:0.05g/mLCuSO4
A液:0.1g/mLNaOH
B液:0.01g/mLCuSO4
甲液和乙液混合均匀后方可使用，且现配现用
使用时先加A液再加B液
需水浴加热
不需加热
产生砖红色沉淀
产生紫色反应
都含有NaOH溶液、CuSO4溶液两种成分，且所用NaOH溶液质量浓度都是0.1g/mL
判断正误
(1)鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液。(　　　)
(2)脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒。(　　　)
(3)用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品的试管中，且现配现用。(　　 )
(4)利用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热条件。(　　 )
×
√
×
√
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
　　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。
逆向思维：看功能——看结构——看物质组成
关键词：生命系统、选择性吸收、用于合成与生命有关的物质、细胞结构、细胞功能。
1.组成细胞的元素追溯来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例与无机环境的大不相同？
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。
拓展应用
知识结构
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
碘液
脂肪
蛋白质
还原糖
淀粉
苏丹Ⅲ或Ⅳ染液
双缩脲试剂
C
C、H、O、N
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
元素
小结