生物人教版（2019）必修1 2.1细胞中的元素和化合物（共39张ppt）

(共39张PPT)
第1节 细胞中的元素和化合物
第2章组成细胞的分子
珊瑚
珊瑚虫
问题1：珊瑚和珊瑚虫，哪种是生物？
珊瑚虫
问题2：珊瑚和珊瑚虫都是由细胞构成的吗？
珊瑚虫是，珊瑚不是。生物体是由细胞构成的。
问题3：从更微观的角度来看，细胞和珊瑚虫都是由分子组成，为什么细胞能表现出生命的特征呢？是因为细胞内有什么非物质的“活力” 因素吗？是细胞里含有特殊的“生命元素” 吗？是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？
本章内容通过研究组成细胞的分子以探寻生命的物质基础
情景导入：
问题探讨
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
思考：比较组成地壳和组成细胞的部分元素和含量，你能发现二者之间有什么异同？
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：细胞中各种元素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。
(1)组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，说明了什么？
提示　生物界和非生物界具有统一性。
(2)细胞中的各元素含量和无机自然界中的含量大不相同，这说明了什么？
提示　生物界和非生物界还具有差异性。
(3)组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界，为什么细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同？
提示　生物体是按照生命活动的需要，有选择地从无机自然界获取元素。
问题探讨
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
*Si在某些植物细胞中含量较多，
如硅藻、禾本科植物
组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）
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）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数
总计小于3%
问题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？
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。
一.组成细胞的元素
胰岛素（蛋白质的一种）分子结构图
2.细胞中有些元素含量很少，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
一.组成细胞的元素
3.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 43.57 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
一.组成细胞的元素
细胞中某些元素含量多，某些元素含量少；不同生物的细胞，元素种类大致相同，含量不同。
玉米中氧元素含量多于人体，而氮含量低于人体；这说明玉米细胞和人体细胞中不同有机物的含量有差别，如玉米中糖类多些，而人体中蛋白质含量多些；钙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
大量元素：指含量占生物体总重量的万分之一以上的元素。如 C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg等。
C
最基本元素
含量较多元素：
生物体中的元素分为大量元素和微量元素。
1.元素的分类
一.组成细胞的元素
C、H、O、N
微量元素： 指占生物体总重量万分之一以下的元素，如 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
“铁猛碰新木桶”
缺Fe：
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。
缺I：
人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病）
缺Zn：
“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
2.元素缺乏导致的疾病
2.元素缺乏导致的疾病
作为生命活动基本单位的细胞是由元素组成的，组成生物体的化学元素在生物体内是以什么形式存在的？
讨论
大多以化合物的形式存在
组成细胞的主要化合物及其相对含量
1．化合物的种类及含量
二.组成细胞的化合物
无机化合物
有机化合物
水：70%～90%
无机盐：1%～1.5%
糖类：
脂质：1%～1.5%
蛋白质：7%～10%
核酸：
C、H、O
C、H、O
C、H、O、N、P、S、Fe
C、H、O、N、P
1％～1.5％
1．化合物的种类及含量
　　（1）占细胞鲜重最多的化合物是______；
　　（2）占细胞鲜重最多的有机物是__________；
　　（3）占细胞干重最多的化合物是__________。
水
蛋白质
蛋白质
二.组成细胞的化合物
(1)组成地壳的元素在细胞中都能找到(　　)
(2)细胞中含量很少的元素都是微量元素(　　)
(3)大量元素和微量元素的划分依据是其发挥生理作用的大小(　　)
(4)沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水(　　)
判断正误
×
×
×
√
核心归纳
1.组成细胞的元素种类
(1)大量元素和微量元素的划分依据是元素的含量，一般以元素含量占生物总重量万分之一的比率为标准，而不是生理作用。
(2)大量元素和微量元素都是生物体所必需的，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如Pb。
(3)基本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。
2.元素的统一性和差异性
3.组成细胞元素的主要作用
(1)维持生命活动：如K＋可保持心肌正常兴奋性，硼(B)可促进花粉的萌发和花粉管的伸长。
(2)组成化合物：如糖类、脂质和蛋白质中都含有C、H、O等元素。
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
三、实验：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+碘液
还原糖+斐林试剂
蛋白质+双缩脲试剂
脂肪+苏丹Ⅲ
水浴加热
砖红色沉淀
橘黄色
紫色
蓝色
实验1：还原糖的检测和观察
选材：含糖量较高的白色或近于白色的植物组织
制备组织样液
制浆：去皮、切块、研磨
过滤：用单层纱布
取液：2mL
颜色反应
现象
呈现蓝色
变成砖红色
50～65℃水浴
加热2min
排除色素对显色的干扰
思考：西瓜和梨哪个选材好？
梨
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
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等
结论：组织样液含有还原糖。
实验1：还原糖的检测和观察
实验2：脂肪的检测和观察
取材：花生种子（实验前浸泡3－4h），去掉种皮，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，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
显微观察
现象
厚薄不均会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊
洗去浮色
用吸水纸吸去多余酒精，滴1-2滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片
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
有被染成橘黄色的脂肪微粒
实验2：脂肪的检测和观察
脂肪微粒
实验3：蛋白质的检测和观察
选材：黄豆组织样液（或鸡蛋蛋清稀释液）
制备组织样液：黄豆浸泡→去皮→切片→研磨→过滤→滤液
显色反应
现象
蛋清必须稀释，以免实验后黏住试管壁，不易清洗
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
1.请从以下方面区分斐林试剂和双缩脲试剂，并完善表格。
项目 斐林试剂 双缩脲试剂 成分 甲液 乙液 A液 B液
质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液 质量浓度为_____________ 质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液 质量浓度为___________
反应原理 加热条件下，含醛基的可溶性还原糖将Cu(OH)2还原为Cu2O沉淀 碱性条件下Cu2＋与具有两个或两个以上肽键的化合物发生反应生成紫色络合物 0.05 g/mL的CuSO4溶液
0.01 g/mL的CuSO4溶液
使用方法 甲、乙两液等量混匀后立即使用(现配现用) _____________________________________
反应条件 __________________ _________
反应现象 ___________________ _____________
先加入A液1 mL摇匀，再加B液4滴，摇匀
50～65 ℃水浴加热
不需加热
蓝色→棕色→砖红色
浅蓝色→紫色
2.利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？为什么？
提示　能。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液高，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。
实验4：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
观看4个小实验的视频
(1)西瓜、番茄等都含有较多的糖，因此可用于还原糖的鉴定(　　)
(2)甘蔗富含糖，是做还原糖鉴定的理想材料(　　)
(3)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(　　)
(4)非还原糖与斐林试剂混合后经水浴加热后的现象是无色的(　　)
判断正误
×
×
×
×
核心归纳
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。
3.易错警示
(1)易忽略斐林试剂本身的颜色
非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。
(2)误认为脂肪的检测必须使用显微镜
若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜，可以在制备的组织样液中加入苏丹Ⅲ染液，观察溶液的颜色变化。
典题应用
1.(2021·四川遂宁二中高一月考)如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列表述不正确的是
A.Ⅰ在非生物界中都能找到，体现了
生物界与非生物界的统一性
B.Ⅱ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的
C.Ⅱ和Ⅲ为生物体的必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症
D.P、S、K、Ca、Fe属于大量元素
√
解析　Fe属于微量元素，D错误。
2.(2021·江苏无锡一中高一检测)生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。下列叙述正确的是
A.若Ⅴ和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表核酸
B.细胞干重和鲜重中含量最多的分别是Ⅴ和Ⅲ
C.医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和Ⅴ
D.上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅱ
√
解析　根据题图可知，Ⅰ和Ⅱ分别代表无机化合物和有机化合物，若Ⅴ代表蛋白质，Ⅵ代表脂质，则Ⅶ应代表核酸和糖类，A错误；
在细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质(Ⅴ)，在细胞鲜重中含量最多的化合物是水(Ⅲ)，B正确；
医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别是NaCl和
葡萄糖，它们分别属于Ⅳ(无机盐)、Ⅵ或Ⅶ(糖类)，
而Ⅴ代表蛋白质，C错误；
水中的氧原子含量最高，因此，氧原子含量最高
的化合物是Ⅲ，D错误。
典题应用
3.下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是
A.用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的
鉴定
B.鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液
C.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
D.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
及时反馈　知识落实
√
4.香蕉果实成熟过程中，果实中的储藏物不断代谢转化，香蕉逐渐变甜。图A中Ⅰ、Ⅱ两条曲线分别表示香蕉果实成熟过程中两种物质含量的变化趋势。取成熟到第X天和第Y天的等量香蕉果肉，分别加等量的蒸馏水制成提取液。然后在a、b试管中各加入5 mL第X天的提取液，在c、d试管中各加入5 mL第Y天的提取液，如图B。请回答：
(1)在a、c试管中各加入等量碘液后，a试管中溶液呈 色，与a试管相比，c试管中溶液的颜色更 。图A中表示a、c两试管中被检测的物质含量变化趋势的曲线是 。
解析　香蕉果实在成熟过程中，逐渐变甜，应是淀粉转化成了还原糖。由于a、c两试管中滴加的是碘液，故检测的是淀粉，两支试管中溶液都呈蓝色，且c试管中淀粉的含量少，所以与a试管相比，c试管中溶液的颜色更浅。图A中表示淀粉含量变化趋势的曲线是Ⅰ。
蓝
浅
Ⅰ
(2)在b、d试管中各加入等量斐林试剂，水浴加热后，b试管中出现砖红色沉淀，与b试管相比，d试管中溶液的颜色更 ，两试管中被检测的物质是 ，图A中表示这种物质含量变化趋势的曲线是 。
解析　斐林试剂用于检测还原糖，d试管中还原糖含量多，所以与b试管相比，d试管中溶液的颜色更深。图A中表示还原糖含量变化趋势的曲线是Ⅱ。
深
还原糖
Ⅱ
(3)如果要检测提取液中是否含有蛋白质，所用的试剂是 ，如果要检测提取液中是否含有脂肪，所用的试剂是 。
解析　蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，染色后呈橘黄色。
双缩脲试剂
苏丹Ⅲ染液
网络构建
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