高中生物人教版(2019)必修1 2.1 细胞中的元素和化合物课件（67张ppt）

(共67张PPT)
第2章 组成细胞的分子
细胞中的元素和化合物
第1节　
课标要点
1．说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成。
2．说出组成细胞的主要化合物的类型。
3．尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
学法指导
1．运用图解深入理解组织细胞的元素种类，用谐音法加强记忆(生命观念)。
2．通过动手实验，体验检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法和过程，理解实验的目的、原理、具体操作方法等内容(科学思维、科学探究)。
研习1
组成细胞的元素和化合物
自主梳理
1．生物界与非生物界的统一性和差异性
(2) 差异性：细胞与非生物相比，各种________的相对含量大不相同。
化学元素　
无机自然界　
元素
2．组成细胞的元素分类依据：
各种元素在细胞中的________。
含量
3．组成细胞的元素分类
(1) 大量元素：_________________________________等，其中________是细胞内最基本的元素。
(2) 微量元素：____________________________等。
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg　
C　
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
4．组成细胞的化合物种类
(1) 无机化合物有________和________等。
(2) 有机化合物有________、________、________、________。
水　
无机盐　
糖类　
脂质　
蛋白质　
核酸
5．组成细胞的化合物含量
(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) 细胞内含量最多的有机化合物：_______________。
水　
水　
蛋白质
自我检测
1．生活在沙漠中的仙人掌和生活在珊瑚礁中的珊瑚鱼，组成它们的化学元素种类(　　)
A．差异很大　　　　　 B．完全相同
C．大体相同 　　 D．没有一定标准
C
2．组成有机物基本骨架的元素是(　　)
A．O　 　　 B．H
C．C　　 　　 D．N
C
3．仙人掌是“沙漠英雄花”，其细胞中含量最多的有机化合物是(　　)
A．水 　　 B．蛋白质
C．脂质 　　 D．糖类
B
合作讨论
1．组成细胞的元素的种类和含量
(1) 大量元素和微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用。
(2) 元素占人体细胞鲜重比例是O＞C＞H＞N，而占人体细胞干重比例是C＞O＞N＞H。
(1) 不同生物体内的元素种类基本相同，但不同生物体内同种元素的含量差别很大。
(2) 同一生物体内的不同元素的含量不相同。
(3) 同一生物不同类型的细胞中，同种元素的含量也不尽相同。
2．化学元素在生物体内的含量特点
大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的。
(1) 组成细胞的成分，如C、H、O、N、P、S等，约占原生质总量的95%以上。
(2) 是多种化合物的组成成分，如蛋白质、糖类等。
(3) 一些元素能影响生物体的生命活动，如B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长。
3．化学元素的基本功能
名师点评
(1) 细胞鲜重：是指细胞在自然生活状态下测得的质量。
(2) 细胞干重：是指细胞除去水后测得的质量。在做题时提到细胞中的化合物的含量时，要注意是细胞的干重还是鲜重，如果没有特别说明则认为是细胞的鲜重。
(3) 不管是在细胞的干重中还是鲜重中，含量最多的有机物都是蛋白质。
4．从元素看生物界与非生物界的统一性和差异性
问题探究
有同学说：“在细胞中大量元素属于必需元素，微量元素的含量很少，是可有可无的。”你认为这种说法对吗？为什么？请举例说明。
(1) 判断：________。
(2) 理由：______________________________________________。
_________________________________________________________。
(3) 举例：______________________________________________。
不对
微量元素含量很少，但同样是组成细胞的必需元素，一旦缺乏，机体就会出现异常
Fe是微量元素，人体缺Fe会患缺铁性贫血
5．组成细胞的化合物的种类及含量
(1) 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。
(2) 占细胞鲜重比例最多的化合物是水。
(3) 占细胞干重比例最多的化合物是蛋白质。
(4) 此数据是基于大量不同种类细胞的统计结果，实际上不同生物组织中各种化合物的含量是有差别的。如大多数植物干重中含量最多的化合物是糖类。
名师点评
(1) 并不是所有细胞中化合物的含量都相同，不同生物的细胞，同一个体不同种类的细胞，各种化合物的含量有所不同，但化合物的种类大体相同。
(2) 构成细胞的元素和化合物是生命活动的物质基础。
研习经典
1．图1是人体细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的人体细胞中元素含量的柱形图，下列说法正确的是(多选)(　 　)
图1　　　　　　　　　图2
ABD
A．若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质
B．若图2表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比)，则a、b、c依次是O、C、H
C．地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性
D．若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物是蛋白质
解析：占细胞鲜重最多的化合物是水，其次是蛋白质，A正确；占细胞鲜重最多的元素是O，其次是C、H等，B正确；生物界与非生物界的统一性体现在元素的种类上，而不是含量上，C错误；占细胞干重最多的化合物是蛋白质，D正确。
解题探究
(1) 图示信息：图1表示________的含量；图2表示________中元素的含量。
(2) 关键知识：细胞中鲜重和干重的区别主要是由________的多少造成的。
(3) 如果图1是水分极度匮乏的沙漠中仙人掌的细胞中化合物含量，那么含量最多的化合物是________(填字母)，为什么？
________________________________________________________。
化合物　
活细胞　
水　
A
活细胞中含量最多的化合物是水
归纳提炼
大量元素与微量元素的记忆技巧
(1) 大量元素的记忆口诀：洋(O)人(P)探(C)亲(H)，丹(N)留(S)人(P)盖(Ca)镁(Mg)家(K)。
(2) 微量元素记忆口诀：铁(Fe)锰(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。
2．缺硼时，植物会表现出一定的病症，在有该病症的植株叶面上喷施很少量的一定浓度的含硼溶液后，该病症消失，这说明硼是植物体的(　　)
A．大量元素，必需元素
B．大量元素，非必需元素
C．微量元素，非必需元素
D．微量元素，必需元素
D
解析：硼元素属于微量元素；由于“土壤缺硼时，植株会表现出一定的病症”，所以硼是植物体内的必需元素。
3．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植物必需的化学元素，其配方如下表，其中花卉根细胞吸收最少的离子是(　　)
离子 K＋ Mg2＋ Ca2＋ NO3－ H2PO SO42+ Zn2＋
培养液浓度(mol/L) 1 0.25 1 2 1 0.25 1
A.Ca2＋　　　B．SO42－　　　C．H2PO4－　　　D．Zn2＋
D
解析：根据组成生物体的化学元素在生物体内的含量不同，可将其分成大量元素和微量元素。大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等；微量元素包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等。表中Zn属于微量元素，因此花卉对Zn2＋的吸收量较少，与培养液中物质的量浓度没有关系。
研习2
生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的检测
自主梳理
1．实验材料的选取
(1) 选取原则
① 材料本身应无色或呈白色，以避免对实验结果产生干扰。
② 富含还原糖、脂肪或蛋白质等相关物质，以使实验现象明显。
(2) 材料处理：研磨→过滤→组织样液。
2．实验原理
生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂产生特定的颜色反应。
(1) 糖类
还原糖 ＋ 斐林试剂 砖红色沉淀
淀粉＋碘液 → 蓝色
50 ℃～65 ℃水浴加热约
2 min
(2) 脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色
脂肪＋苏丹Ⅳ染液→红色
(3) 蛋白质＋双缩脲试剂→紫色
3．实验流程
(1) 还原糖的检测和观察
(2) 脂肪的检测和观察
方法一：向花生种子匀浆中滴加3滴苏丹Ⅲ染液，观察样液被染成橘黄色。
方法二：
取材：花生种子（浸泡），将子叶削成薄片
制片
①取最理想的薄片
②滴2~3滴苏丹III染液(染色3min)
③洗去浮色(1~2滴体积分数为50%的酒精溶液)
④制成临时装片(1滴蒸馏水，加盖玻片)
观察：先在低倍镜下寻找到已着色颗粒，再用高倍镜观察
实验结论：圆形小颗粒呈橘黄色，说明有脂肪存在
(3) 蛋白质的检测和观察
(4) 补充实验：淀粉的检测和观察
自我检测
在做脂肪鉴定的实验中用到体积分数为50%的酒精溶液，其作用是(　　)
A．杀菌消毒　　　　　　B．辅助染色
C．溶解脂肪 　　 D．洗去浮色
D
合作讨论
1．实验注意事项
(1) 还原糖的含量、生物组织中有无色素是影响实验结果和观察的重要因素，因此要选择还原糖含量高、组织颜色较浅或近于白色的植物材料，如苹果、梨、白萝卜。
(2) 斐林试剂应该现用现配，且先将甲液和乙液混合后再加入组织样液中，并进行水浴加热。
(3) 常见的还原糖有：葡萄糖、麦芽糖和果糖，蔗糖是非还原糖。
(4) 斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后，立即生成淡蓝色的Cu(OH)2沉淀，Cu(OH)2与还原糖在加热条件下，先变成棕色，最后生成砖红色的Cu2O沉淀。
(5) 若使用蛋清作为实验材料，使用时必须稀释，否则实验后蛋清会黏附在试管壁上，不易洗刷；若用豆浆作为实验材料，应稀释清淡一些，效果会更好。
2．区分斐林试剂和双缩脲试剂的“一同四不同”
问题探究
1．植物器官中富含糖类、脂质、蛋白质，怎样从植物器官中提取这些化合物？
____________________________________________________________________________________________________________________________________________
设法使细胞破碎(如研磨、挤压或切割等)，再将这些物质提取出来。
2．脱脂淡奶粉中因不含糖类和脂肪，受到老年人的喜爱，要检验某种脱脂淡奶粉是否合格，可能用到哪些试剂？
________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
符合要求的脱脂淡奶粉应该无糖类和脂肪，因此要用到斐林试剂、碘液和苏丹Ⅲ染液；同时还应该含有丰富的蛋白质，要用双缩脲试剂来检测。
研习经典
1．某生物兴趣小组在野外发现一种组织颜色为白色的不知名野果，该小组把这些野果带回实验室欲鉴定其中是否含有还原糖、脂肪和蛋白质，下列叙述正确的是(　　)
A．对该野果进行脂肪的鉴定实验不一定使用显微镜
B．若在该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的葡萄糖
A
C．进行蛋白质的鉴定时可用斐林试剂的甲液和乙液代替双缩脲试剂A液和B液，因为它们的成分相同
D．进行还原糖鉴定实验结束时将剩余的斐林试剂装入棕色瓶，以便长期保存备用
解析：脂肪的鉴定可以用含脂肪的组织样液加入苏丹Ⅲ染液直接观察，不需要使用显微镜，A正确；向该野果的组织样液中加入斐林试剂并水浴加热出现较深的砖红色，说明该野果中含有大量的还原糖，但不能确定是葡萄糖，B错误；双缩脲试剂和斐林试剂的成分相同，但成分的质量浓度不同，C错误；斐林试剂使用时是将NaOH和CuSO4混合后立即使用，不能长期放置，D错误。
归纳提炼
根据某些化学试剂能使有关有机物产生特定颜色反应的原理和方法，可以解决日常生活中的一些问题。例如，利用斐林试剂和双缩脲试剂可以检测尿液中是否含有葡萄糖和蛋白质，从而辅助诊断糖尿病、肾炎等疾病。
2．下列关于有机物的检测实验，正确的是(　　)
A．双缩脲试剂和斐林试剂配制时都要用到NaOH和CuSO4
B．用苏丹Ⅲ染液染花生的脂肪颗粒后，先要用70%的酒精洗去浮色
C．西瓜汁中含有丰富的葡萄糖，可以用作检测还原糖的材料
D．将糖尿病患者的尿液与斐林试剂混合，会出现砖红色沉淀
A
解析：双缩脲试剂和斐林试剂配制时都要用到NaOH和CuSO4；用苏丹Ⅲ染液染花生的脂肪颗粒后，需用50%的酒精洗去浮色；西瓜汁是红色的，影响实验结果，不能作为还原糖检测的材料；糖尿病患者的尿液中含有葡萄糖，将该尿液与斐林试剂混合，经水浴加热才会出现砖红色沉淀。
3．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的物质是(　　)
①葡萄糖　 ②蔗糖　 ③蛋白质　 ④脂肪
A．只有①　　　　 B．①和②
C．①和③ 　　 D．②和③
C
解析：斐林试剂能够鉴定还原糖，葡萄糖属于还原糖，蔗糖是非还原糖，所以用斐林试剂能将葡萄糖同其他物质区分开来。如果将斐林试剂的乙液加蒸馏水进行稀释，并且不与甲液混合，则可作为双缩脲试剂来检验蛋白质，故也可将蛋白质同其他物质区分开来。
梳理网络
要语必备
1．生物体内的微量元素含量少，但在生物体的生命活动中不可缺少。
2．组成细胞的化合物中占鲜重最多的是水，占干重最多的是蛋白质。
3．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。
4．脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
5．蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。
课 后 题
1．微量元素在生物体内的含量虽然很少，但在维持正常生命活动中不可缺少。这种说法可通过下面的哪一实例得到证实？(　　)
A．植物缺镁时叶片变黄
B．油菜缺硼时只开花不结果
C．动物血液中钙盐的含量太低，容易发生抽搐
D．缺磷时会影响ATP的合成
B
解析：微量元素是根据含量划分的，微量元素包括Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。Mg是大量元素，A错误；硼是微量元素，油菜缺硼时只开花不结果，体现了微量元素在生物体内的含量虽然很少，但却是维持正常生命活动不可缺少的，B正确；钙是大量元素，C错误；P是大量元素，D错误。
2．如图表示人体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．蛋白质、水、脂质、糖类，C、O、H、N
B．蛋白质、水、脂质、糖类，N、H、O、C
C．水、蛋白质、脂质、糖类，H、O、N、C
D．水、蛋白质、糖类、脂质，N、H、C、O
A
解析：占细胞鲜重含量最多的化合物是水，其次为蛋白质，脂质占1%～2%，糖类和核酸占1%～1.5%；元素O、C、H、N、P、S依次减少。图中显示②最多、①其次、③较少、④最少，故②为水或氧元素，①为蛋白质或碳元素。
3．下列过程必须加热的是(　　)
A．斐林试剂鉴定还原糖时
B．双缩脲试剂鉴定蛋白质时
C．苏丹Ⅲ染液鉴定花生子叶中的脂肪时
D．碘液鉴定淀粉时
A
解析：斐林试剂为NaOH与CuSO4混合制备而成，在与还原糖混合鉴定时，只有在加热时才能出现砖红色沉淀，而B、C、D不需加热即可显示特定颜色。
4．下列关于实验操作步骤的叙述，不正确的是(多选)(　 )
A．用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液混合后要节约使用，以备下次再用
B．脂肪的鉴定需要用显微镜才能看到被染色的脂肪滴
C．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液与斐林试剂甲液和乙液浓度可以相同
D．在鉴定脂肪的实验中，苏丹Ⅲ染液将脂肪染成红色
ACD
解析：鉴定可溶性还原糖时，甲液与乙液现配现用，一次加入，而鉴定蛋白质要先加A液，再加B液；脂肪的鉴定中，由于脂肪滴小且分散在细胞中，所以需要借助显微镜观察；斐林试剂和双缩脲试剂所用物质相同，且所用氢氧化钠的浓度相同，但是二者所用硫酸铜的浓度不同；苏丹Ⅲ染液遇脂肪的颜色反应为橘黄色。
5．科学家对从月球带回的岩石样本进行了分析，发现其中包含许多小型含水“玻璃珠”，这为寻找外太空的生命提供了新的希望。除此之外，月壤中也含有很多无机盐。关于组成生物体的元素，以下说法正确的是(　　)
A．非生物界中存在的元素在生物体内都能找到
B．微量元素在生物体内含量虽少，其作用却很重要
C．因为水中没有碳元素，所以碳元素在细胞中的作用并不重要
D．若土壤中缺乏某一种生物体必需的元素，其他元素可替代该元素的功能
B
解析：生物界中的元素来自非生物界，但非生物界中的元素在生物体内不一定能找到，A项错误；微量元素在生物体内的含量虽然少，但其作用却很重要，B项正确；在地球生命系统中，组成细胞的最基本元素是碳元素，碳的作用很重要，C项错误；生物体所必需的每一种元素都是不可替代的，D项错误。
6．根据“检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质”实验，回答下列问题：
(1) 鉴定成熟葡萄汁中存在还原糖所用的试剂是_____________，
甲液和乙液需_______________后再用于实验。该试剂与细胞内还原糖发生作用，形成____________沉淀。
(2) 鉴定花生子叶细胞中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是____________，用其染色时，要用酒精来冲洗浮色，这是因为______________________________________________。
斐林试剂　
等量混合均匀　
砖红色　
苏丹Ⅲ染液　
苏丹Ⅲ能溶解在酒精中
(3)鉴定黄豆组织中是否存在蛋白质时，向组织液中加入________试剂A液摇匀，再向样液中加入其B液摇匀。其中B液的量只有3～4滴，而不能过量，这是因为
________________________________________________________________________________。
双缩脲　
过量的双缩脲试剂B液会与试剂A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色
解析：(1)鉴定还原糖所用的试剂是斐林试剂；使用时应将甲液和乙液等量混合均匀后使用；该试剂与细胞内还原糖发生作用，在水浴条件下形成砖红色沉淀。
(2)鉴定花生子叶细胞中脂肪的实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是苏丹Ⅲ染液；用其染色时，要用50%的酒精来冲洗浮色，这是因为苏丹Ⅲ能溶解在酒精中。
(3) 鉴定黄豆组织中是否存在蛋白质时，可用双缩脲试剂进行鉴定，鉴定时先向组织液中加入双缩脲试剂A液摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B液摇匀；过量的双缩脲试剂B液会与A液反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色，因此双缩脲试剂B液的量只有3～4滴，而不能过量。
本课结束！