人教版必修一第二章第一节细胞中的元素和化合物（共52张PPT）

课件52张PPT。第二章 组成细胞的分子
2.1 细胞中的元素和化合物树需要从土壤中吸收水分、矿质元素，需从大气中吸收二氧化碳放出氧气
说明生物体总是和外界环境进行着物质交换，有选择的从无机自然界中获取各种物质组成自身。 浩荡离愁白日斜， 吟鞭东指即天涯。 落红不是无情物， 化作春泥更护花。 ----龚自珍落红不是无情物， 化作春泥更护花。
此诗句的生物学含义是什么？
花瓣落入泥土被分解，植物重新利用。
生态系统的物质循环
思考：那么为什么可以进行物质循环呢？ 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的种类及含量，这说明了什么现象？探究活动1.组成生物体的所有元素中，有没有哪一些元素是生物体所特有的？这说明什么？
没有。生物界和非生物界具有统一性。
2.生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？这又说明什么？
含量相差很大。说明生物界和非生物界还具有差异性。结论：1.组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到,没有一种元素是生命特有的；2.但元素在细胞中和无机环境中的含量却有区别.说明生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性,生命起源于非生命物质.So, 细胞究竟由哪些元素组成呢？
又是如何分类的？？分析组成人体细胞的元素中，含量较多的元素有哪些？探究活动组成细胞的基本元素：C、H、O、N
最基本元素：C（干重的55.99%）O 65%C 18%7.46%C 55.99%O 14.62%占人体细胞鲜重最多的是O；干重最多的是C。大量元素：在细胞中的平均含量在万分之一以上。如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。微量元素：在细胞中的含量不足万分之一。
如Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等。细胞中常见的元素有20多种，据其含量可分为:根据作用分组成生物体的元素在周期表中的分布组成细胞的大量元素的原子序数均在20以内，这对构建生命物质有何意义？这些元素在自然界中含量丰富，可以保证细胞结构物质的稳定，有利于形成复杂的生物体。探究活动思考讨论：
碳为什么是构成细胞的最基本元素？ 在元素周期表中，碳位于第14族，原子序数为6，说明一个碳原子核中含有6个质子，核外有6个电子，在最外层有4个电子。因此，碳原子具有了4个能成键的价电子，能使碳原子之间、碳原子与其他元素之间结合形成更多的化学键。由于每个碳原子可以形成4个化学键，所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。广而告之：（电视广告）广告一：补铁、补血，效果好！朴血口服液！
广告二：健康的体魄，来源于“碘碘”滴滴！
广告三：万丈高楼平地起，层层都是“钙”起来！
广告四：聪明伶俐，坚持补锌；有锌万事成；
用心的妈妈会用“锌”。上面的广告中提到了哪些化学元素？能否用学过的生物学知识来解释这些广告中包含的科学道理？ 几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使使用了大量的N，P，K肥也无济于事。后来，人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛，原来，这一片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工每天上下班总是抄近路走，他们的鞋子个踩过的地方，牧草绿油油的，经过科学家的化验和分析，一公顷牧草只需150克钼就足够了。资料分析:通过分析,你能得出什么结论呢? 微量元素(钼)是生物体不可缺少的必需元素；在生物体中含量很少，但其作用是其它元素不可替代的。元素缺乏与疾病的相关性：缺Fe：人体患贫血；果树患黄叶病缺Ca：成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象缺I：人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病）缺B：华而不实（只开花不结果）缺Zn：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟缺Si：患克山病（原发性心脏病）缺Mg：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行玉米和人体细胞部分元素含量的比较 玉米 人
氧 44.43 14.62
碳 43.57 55.99
氮 1.46 9.33
氢 6.24 7.46
钾 0.92 1.09
钙 0.24 4.67
磷 0.20 3.11
硫 0.17 0.78
氯 0.14 0.47
镁 0.18 0.16
铁 0.08 0.012
硅 1.17 0.005
锌 --- 0.01组成生物体的化学元素在种类上基本相同但在不同生物之间含量存在着差异.这说明什么?1、不同生物体的组成元素种类大体相同；但各种化学元素的含量相差很大。3、不管是大量元素还是微量元素都是必需元素。2、在细胞鲜重中，O的百分含量最大,在细胞干重中，C的百分含量最大。结论：思考：元素在细胞内如何存在呢？
提示：人体内都含有什么物质呢？
大多数以化合物形式存在
水含有C元素吗？
H2O
糖类呢？
C6H12O6 组成细胞的化合物组成细胞的
化合物有机化合物无机化合物水 85－90％无机盐 1－1.5％糖类
核酸
蛋白质 7－10％
脂质 1－2％1－1.5％ 区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素。如糖类是有机物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机物，由氢、氧二种元素组成。1.有机化合物和无机化合物有什么区别？举例说明。这不是严格意义上的区别，严格区分参照化学教科书细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。
蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用；
水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。2. 细胞内最多的有机化合物和无机化合物分别是哪一种，你能推测它们对生命的意义吗？水母的含水量高达97%几种不同生物体中水分的含量人体中几种不同器官或组织中水分的含量 植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细胞中通常含有较多的糖类、脂质、蛋白质。
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。
提取方法：设法将细胞破碎，再将这些物质提取出来。3.并不是所有细胞中化合物的含量都一样。根据你的生活经验，说说哪些植物器官的细胞中富含糖类、脂质或蛋白质？怎样从植物器官中提取这些化合物？实验原理：
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 + 碘液→蓝色
可溶性还原糖 + 斐林试剂→砖红色沉淀
脂肪 + 苏丹Ⅲ（Ⅳ）染液→橘黄（红）色
蛋白质 + 双缩脲试剂→紫色(碱性条件下)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质探究实验操作流程示意图斐林试剂葡萄糖的鉴定2ml(1ml)还原糖检测实验的实验结果还原糖：能够还原斐林(H.von Fehling)试剂或托伦斯(B.Tollens)试剂的糖称为还原糖，所有的单糖（除二羟丙酮），不论醛糖、酮糖都是还原糖。大部分双糖也是还原糖，蔗糖例外。 实验装置示意图脂肪的鉴定：
切片-染色-漂洗-镜检蛋白质的鉴定2ml(4-5滴)2mlA液1ml
B液4滴脂肪检测实验的实验结果蛋白质检测实验的实验结果注意事项：
(1)检测还原糖时，应水浴50~60度加热。斐林试剂是甲乙两液等量混匀后立即使用，即现配现用。颜色变化：浅蓝色→棕色→砖红色沉淀。
(2)检测脂肪时，切片要薄，用苏丹Ⅲ染色时间不宜过长，染色后一定要用50%的酒精溶液洗去浮色，找最薄处(最好只有1-2层细胞)用显微镜观察。
(3)双缩脲试剂是先加入A液1ml(造成碱性环境)，摇匀，再加入B液4滴，摇匀。颜色变化：无色→浅蓝色→紫色。如用鸡蛋蛋白时一定要加以稀释，否则反应后粘固在试管内壁使反应不彻底且试管不易清洗干净。
(4)鉴定糖和蛋白质时，在鉴定之前可以留下一部分样液，以便与鉴定后的样液对比，观察其颜色变化，这样可以增强说服力。小 结大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等化学元素 化合物无机化合物有机化合物糖类
核酸
蛋白质
脂质水
无机盐 还原糖 + 斐林试剂→砖红色沉淀
化合物鉴定 脂肪 + 苏丹Ⅲ（Ⅳ）染液→橘黄(红)色
蛋白质 + 双缩脲试剂→紫色(碱性条件下)
淀粉 + 碘液→蓝色
1. 组成人体的元素中，占细胞鲜重百分比最多的元素是____；占细胞干重百分比最多的元素是____。 ____是构成细胞的最基本元素。
2. 一般情况下活细胞内含量最多的化合物是_______，含量最多的有机化合物________。练一练:OCC水蛋白质3. 生物大分子在生物体的生命活动中具有重要作用碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连接成环或链，从而形成各种生物大分子。可以说，地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。以上事实可以说明（ ）
A.C元素能组成各种各样的化合物
B.C元素是最基本的元素
C.C元素是各种大分子中含量最多的元素
D.C元素比其他元素重要B4. 下列哪一实例能够证明微量元素是生命活动所必需的（ ）
A.Mg是叶绿素的组成成分
B.油菜缺少B时只开花不结果
C.哺乳动物血液中Ca盐含量太低，会抽搐
D.缺P会影响ATP的合成B5.(2004江苏)下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是
A、组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量最多
B、人、动物与植物所含的化学元素种类差异很大
C、组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到
D、不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似
6.(2008山东)从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后.加入双缩服试剂出现紫色；若加入斐林或班氏试剂并加热，出现砖红色。该成分是
A．糖脂 B．磷脂 C．糖蛋白 D．脂蛋白CC7. 生活在缺水的沙漠环境中的仙人掌细胞中，含量最多的化合物是（ ）
A. 蛋白质 B. 脂肪 C. 糖类 D. 水
8.生活在沙漠中的仙人掌和生活在珊瑚礁中美丽的珊瑚鱼，组成它们的化学元素种类 （ ）
A. 差异很大 B. 有些差异
C. 大体相同 D. 没有一定标准
9．在生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动必不可少的元素是（ ）
A．Fe、Mn、Zn、Mg B．Zn、Cu、Mn、Ca
C．Zn、Cu、B、Mn D．Mg、Mn、Cu、MoDCC谢谢大家！教学参考组成细胞化学元素的作用
1．组成各种化合物 化学元素主要以化合物的形式参与细胞的组成和细胞的代谢活动，这些化合物是生物体进行各项生命活动的基础：如N：是核酸、蛋白质、NADP+、ATP、固醇、叶绿素、生长素、甲状腺激素等的重要组成成分；P是磷脂、NADP+、ATP等的重要组成成分等。
2．影响生物体的生命活动 如B可促进花粉的萌发和花粉管的伸长
按元素的生物学功能，大致可分为下列类型。
（1）、构成原生质的基本元素：如C、H、O、N、P是构成核酸的主要元素；C、H、O、N是构成蛋白质的主要元素等。（2）、调节机体活动的元素：如离子态的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、H+及其他离子OH-、HCO3-、SO42-、HPO42-等。（3）、与蛋白质结合的元素：如 Fe（血红蛋白、细胞色素、固氨酶等），Cu（血蓝素、细胞色素、氧化酶等），Mg（固氮酶），Co（构成维生素B12，在天然存在的形式中，维生素B12可能是与肽或蛋白质结合的），Zn（DNA聚合酶、 RNA聚合酶）， I（甲状腺蛋白质。这是一种含碘蛋白质，是人体内的碘库）Mn（精氨酸酶等多种酶）（4）微量调节元素：如B、Cr、Se、As、Ni等。这些元素是不可缺的，又是不可替代的。教学参考关于细胞中各化合物含量的问题
1. 组织细胞中含量最多的化合物是水，可以说不论是哪种细胞（脂肪细胞一般除外），该细胞是处于什么季节，什么什么地方，在什么时期，细胞中水的含量都是最多，有机化物蛋白质的含量仅于第二。
2.在细胞中各化合物的含量变化以核酸最为稳定，其变化范围较小且有规律性，而水的含量变化范围为最大。同时，各化合物在细胞中的含量也不能低于最低值，否则将影响细胞的生命。多细胞生物体内，由许多相似的细胞和细胞间质有机结合而成的结构，有一定的形态、结构和生理功能。 教学参考检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．实验关键：
（1）还原糖的鉴定
a.材料应含糖量高且无色；
b.斐林试剂的甲液和乙液现配现用，混合均匀。
（2）脂肪的鉴定
子叶应切成薄片
（3）蛋白质的鉴定
实验关键：a.先加双缩脲试剂A，再加双缩脲试剂B
b.鸡蛋蛋白液必须稀释(10倍)
教学参考2．实验材料的准备
(1)鉴定还原糖的实验材料准备：植物组织是常用的实验材料，但必须加以选择。在双子叶植物中，光合作用的主要产物葡萄糖形成后合成为淀粉，暂时储藏在叶子内，因此最好不用双子叶植物的叶子做实验材料。有些单子叶植物，如韭菜、鸢尾，并不将光合作用的初始产物转变为淀粉，因此叶内含有大量的还原单糖，但是，由于叶片中叶绿素的颜色较深，对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显，因此，也不宜用单子叶植物的叶子做实验材料。
本实验最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅.或近于白色的.如苹果和梨的果实，经试验比较，颜色反应的明显程度，依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。
(2)鉴定脂肪的实验材料准备：实验材料最好选择富含脂肪的种子，如花生种子(取其子叶)。供实验用的花生种子，必须提前浸泡3～4h。浸泡时间短了，不容易切成片；浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不易成形。 教学参考(3)鉴定蛋白质的实验材料准备：实验材料最好选用富含蛋白质的生物组织(或器官)，植物材料常用的是大豆，动物材料常用的是鸡蛋(卵白)。如用大豆，必须提前浸泡1～2h，这样容易研磨成浆。有条件的学校，可以直接采用现成的大豆磨成的豆浆，豆浆可以购买，也可用小型的榨汁机制取。如果用稀释的卵白做实验材料，实验效果会更好。
3．实验的注意事项
(1)斐林试剂与双缩脲试剂的不同点
斐林试剂与双缩脲试剂都由NaOH和CuSO4组成，但二者有如下3点不同：
a.溶液浓度不同、斐林试剂中NaOH的浓度为0.1g／mL，CuSO4的浓度为0.05g／mL；双缩脲试剂中NaOH的浓度为0.1g／mL，CuSO4的浓度为0.01g／mL。
b.使用原理不同。斐林试剂实质是新配制的Cu(OH)2溶液；双缩脲试剂实质是在碱性环境下的Cu2+。
c.使用方法不同。斐林试剂使用时，先把NaOH溶液和CuSO4溶液混合，而后立即使用。双缩脲试剂使用时，先加入NaOH溶液，然后再加入CuSO4溶液。教学参考(2)斐林试剂很不稳定，故应将组成斐林试剂的甲液(O.1g／mL的NaOH溶液)和乙液(O.05g／mL的CuSO4溶液)分别配制、储存，使用时，再临时配制，将4～5滴乙液滴入2ml甲液中，配完后立即使用
(3)双缩脲试剂的使用，应先加试剂A(0.1g／mL的NaOH溶液)，造成碱性的反应环境，再加试剂B(0.01g／mL的CuSO4溶液)。
(4)在鉴定可溶性糖的实验中，对试管中的溶液进行加热时，试管底部不要触及烧杯底部，另外，试管口不要朝向实验者，以免沸腾的溶液冲出试管，造成烫伤。同时加热时间不过过长，否则将形成黑色的氧化铜沉淀。
(5)在蛋白质的鉴定实验中，若用蛋白质作实验材料，必须稀释，以免实验后黏住试管，不易洗刷。
(6)在鉴定脂肪的实验中，若用花生种子作实验材料，必须提前浸泡。 教学参考题目：
双缩脲试剂可以鉴定蛋白质，是由于蛋白质有（?）?A．肽键　　　?　B．氨基酸　　　?C．羧基　　　?　D．氨基?
解析（陶勇）：
首先要区别双缩脲试剂和双缩脲，然后是双缩脲反应。双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1?g／mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.01?g／mL的硫酸铜溶液（都是无机物）。双缩脲NH2-CO-NH-CO-NH2是由2分子尿素（NH2-CO-NH2）失去1分子氨后的缩合产物（有机物）。双缩脲反应是指具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应,生成红紫色的络合物。由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键，也能发生双缩脲反应，因此，蛋白质中的双缩脲(H2NOC—NH—CONH2)结构在碱性溶液(NaOH)中与硫酸铜溶液中的Cu2+作用，发生颜色反应形成紫色的络合物。所以双缩脲试剂可以鉴定蛋白质是由于蛋白质中有很多与双缩脲结构相似的肽键，答案选A。
另外要注意双缩脲试剂与斐林试剂尽管成分相同，但二者的溶液浓度、使用方法及原理不同。斐林试剂用来检验生物组织中可溶性的还原糖（还原糖是指具有还原性的糖类，在糖类分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性，葡萄糖分子中含有游离醛基，果糖分子中含有游离酮基，乳糖和麦芽糖分子中含有游离的醛基，故它们都是还原糖）。斐林试剂由质量浓度为0.1?g/mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.05?g/mL的硫酸铜溶液配制而成，二者混合后,立即生成淡蓝色的Cu(OH)2沉淀。Cu(OH)2与加入的葡萄糖在加热的条件下，能够生成砖红色的Cu2O沉淀，而葡萄糖本身氧化成葡萄糖酸。反应式为：?
溶液的颜色变化过程为：浅蓝色→棕色→砖红色（沉淀）。此反应是将两种溶液混合后立即使用（现配现用），并且需要水浴加热发生氧化还原反应。双缩脲试剂使用时，先加入氢氧化钠溶液造成碱性的反应环境，然后再加硫酸铜溶液发生Cu2+参与的络合反应，此反应不需要加热。?
从上面的分析可知：①双缩脲试剂不能够鉴定二肽，因为二肽只有一个肽键。②双缩脲试剂也不能鉴定尿素，因为尿素也相当于只含有一个肽键。
教学参考