2.1 细胞中的元素和化合物（同步课件）(共33张PPT有3个视频)-高一生物学（人教版2019必修1）

(共33张PPT)
第1节 细胞细胞中的元素和化合物
【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 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
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。
现象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。
说明：生物界与非生物界具有统一性
现象2：细胞中各种元素的含量与无机自然界有很大不同。
说明：生物界与非生物界具有差异性
一、组成细胞的元素
玉米和人体细胞的部分元素及含量( 干重，质量分数)
基本元素
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？
C、H、O、N
2.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？
统一性/差异性
3.由表中数据还可得出什么结论？
同一生物体内，不同元素含量也有差异
Fe Mn Zn Cu B Mo
微量元素
大量元素
这是因为玉米和人类都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。
核 心 归 纳
组成人体细胞的主要元素
（占细胞干重的百分比）
组成人体细胞的主要元素
（占细胞鲜重的百分比）
利用鲜重与干重中元素及化合物的含量分析判断：
(1)活细胞中含量最多的元素是 。
(2)细胞干重中含量最多的元素是 。
(3)细胞鲜重中元素含量排序: 。
(4)细胞干重中元素含量排序: 。
(5)无论干重还是鲜重，细胞中
这四种元素含量最多。
O
C
O>C> H> N
C>O>N> H
C、H、O、N
一、组成细胞的元素
近日，小明的一些症状引起了父母的担忧：感冒频繁，口腔溃疡反复发作，伤口不易愈合，食欲不振，免疫力低下。比起同龄儿童，小明身材偏矮、偏瘦。去医院后，经检查发现血清中锌的浓度过低。
通过分析,你能得出什么结论呢
微量元素(锌)在生物体中含量很少，但是生物体不可缺少的必需元素。
新（Zn）铁（Fe）臂（B）阿童（Cu）木（Mo）,好猛（Mn）！
铁（Fe）猛（Mn）碰（B）新（Zn）木（Mo）桶（Cu）
注意：任何元素的功能都不能被其他元素替代。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”
铅（Pb）、汞（Hg）在细胞中含量也很低，属于微量元素吗？
不属于，生物体不需要吸收Pb和Hg，一旦吸收会引起重金属中毒。
组成细胞的元素作用（组成化合物：Fe、Ca、Mg、I；调节生命活动：B、Zn、Ca等 ）
一、组成细胞的元素
元素 出现的相应症状 Ca 过少
过多
Mg I 过少
过多
B Zn Fe 出现抽搐现象，易患骨质疏松症
可能引起肌无力
人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大
人患甲状腺功能亢进症（甲亢）
过少：影响人体生长发育，尤其是大脑发育
过少：影响血红蛋白的合成，导致缺铁性贫血
过少影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行
过少华而不实（只开花不结果）
一、组成细胞的元素
尝试构建下列元素的包含关系图
自然界中的元素
组成细胞的元素
大量元素
微量元素
基本元素
最基本元素
组成细胞的元素
C H O N P S K Ca Mg
Zn Fe B Cu Mo Mn
大量元素
微量元素
细胞中常见的化学元素有 多种。
20
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。
无机化合物
有机化合物
水（ ）
无机盐（ 等）
糖类（ ）
脂质（ ）部分物质含 。
蛋白质（ ）一般含S
核酸（ ）
H、O
K、Na、Ca、Fe、Mg
C、H、O
C、H、O
N、P
C、H、O、N
C、H、O、N、P
二、组成细胞的化合物
1.组成细胞的化合物
蛋白质>脂质>糖类
2.组成细胞的主要化合物及相对含量
(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)占细胞鲜重含量最多的化合物 。
(4)细胞内仅次于水的化合物 。
(5)细胞内含量最多的有机化合物 。
(6)占细胞干重含量最多的化合物 。
(7)三种有机化合物含量在细胞中的比例： 。
水
水
蛋白质
蛋白质
水
二、组成细胞的化合物
蛋白质
花生种子的细胞呢？
沙漠仙人掌的细胞呢？
无论植物还是动物，不管在什么环境下
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
糖类 H2O 叶绿素
梨果实细胞
梨叶片细胞
②下列种子中含蛋白质最丰富的是 ，
含淀粉最丰富的是 ，
含脂肪最丰富的是 。（玉米、油菜、大豆）
①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？
P17旁栏知识
思考·讨论
多
多
无
少
少
多
玉米
油菜
大豆
例1.微量元素在生物体内含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。这可通过下面的哪一实例得到证实？（ ）
A．缺Mg时叶片变黄
B．油菜缺B时只开花不结果
C．动物血液中钙盐的含量太低会抽搐
D．缺P会影响核酸的合成
B
Mg、Ca、P是大量元素，B是微量元素
例2下列关于组成人体细胞的化学元素的说法，正确的是（　）
A．组成人体细胞的常见的元素有C、H、O、N、P、S共6种，最基本的元素是碳元素
B．人体中的钙元素主要存在于骨骼、牙齿等器官中，属于微量元素
C．人体红细胞中含有较多的铁元素，参与形成血红蛋白，是微量元素
D．人体细胞内含量最多的有机化合物是糖类
C
主要元素
20种
大量元素
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
50℃~65℃
水浴加热2min
砖红色沉淀
橘黄色
紫色
蓝色
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
甲:斐林试剂(蓝色)
乙:斐林试剂与还原糖反应呈砖红色
甲:双缩脲试剂B液(浅蓝色) ;
乙:双缩脲试剂与蛋白质反应呈紫色.
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
蛋清
豆浆
鸡肝
梨
葡萄
白萝卜
1.生物材料原有的颜色是否影响结果的观察？
2.材料需要如何处理？
3.两种检测试剂的使用方法是否一致？
4.如何排除其他因素对实验结果的影响？
选材：
还原糖的鉴定
结论
含(还原糖)糖量高、白色或近于白色的植物组织
制浆→过滤（一层纱布）→取液
组织样液含有还原糖。
注入2mL梨组织样液
振荡、混合摇匀
注入1mL刚配制好的斐林试剂
变成砖红色
50-65℃的温水
制备
样液
颜色
反应
蓝色
棕色
砖红色
新制Cu(OH)2
Cu2O(沉淀）
甲液：质量浓度0. 1g/mlNaOH
乙液：质量浓度0. 05g/mlCuSO4
甲、乙液等量
混匀现配现用
蛋白质的鉴定
取材
制备组织样液
黄豆组织样液（或鸡蛋蛋清稀释液）
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
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
创设碱性环境
4滴双缩脲试剂B液
提供Cu2+
无色
蓝色
紫色
蛋白质中肽键在碱性环境遇到Cu2+会形成紫色络合物
A液：质量浓度0. 1g/mlNaOH，B液：质量浓度0. 01g/mlCuSO4先加A液、再加B液
过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。
使用双缩脲试剂时为什么B液只能加3～4滴而不能过量？
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
材料 蛋白质检测结果 还原糖检测结果 结论
葡萄糖标准液 有砖红色沉淀
蛋白质标准液 产生紫色反应
梨匀浆 无 有
葡萄匀浆 无 有
白萝卜匀浆 无 有
豆浆 有 无
鲜肝提取液 有 无
鸡蛋清稀释液 有 无
富含还原糖
富含还原糖
富含还原糖
富含蛋白质
富含蛋白质
富含蛋白质
常见还原糖:
葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖
常见非还原糖:
蔗糖、淀粉
还原糖的鉴定注意事项
鉴定可溶性还原糖是否可选择西瓜、番茄、马铃薯、甘蔗组织样液？
实验材料要求：颜色为白色或近白色、富含葡萄糖、果糖或麦芽糖等还原糖的植物组织，以苹果、梨最好。
不行
西瓜和番茄样液：有颜色干扰，导致实验现象不明显。
马铃薯主要含淀粉，甘蔗主要含蔗糖，都为非还原糖
常见的还原糖与非还原糖？
脂肪的鉴定
方法一：
花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
方法二：
切片法
取材：
花生种子(浸泡3～4h），将子叶削成薄片
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
①取最理想的薄片
②在薄片上滴苏丹Ⅲ染液(3min）
③去浮色（用50﹪酒精：染料易溶于有机溶剂）
④ 制成临时装片(滴蒸馏水，盖盖玻片)
不需要用显微镜，直接用肉眼观察。
脂肪的鉴定
现象:
有被染成橘黄色的脂肪微粒
脂肪微粒
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
“细胞中脂肪的检测”
马铃薯匀浆
检测
碘液2滴
结论：
组织样液中存在淀粉。
摇匀后变成蓝色
取材：
（4）淀粉的鉴定
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
（二）“生物组织中糖类、蛋白质的的检测”
选材：
显色反应
淀粉的检测和观察
结论
组织样
液2mL
碘液2滴
组织样液中存在淀粉。
摇匀后变成蓝色
马铃薯匀浆
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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。
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。
易错警示
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]。
注意事项
0. 1g/mlNaOH
0. 05g/mlCuSO4
0. 1g/mlNaOH
0. 01g/mlCuSO4
还原糖+Cu(OH)2
↓Δ
Cu2O(沉淀）
肽键与Cu2+在碱性的条件下结合成紫色络合物
新制Cu(OH)2
碱性条件下的Cu2+
等量混合，现配现用
先A摇匀，后B要少
50-65℃水浴加热
无需加热
浅蓝→棕色→砖红色沉淀
紫色
斐林试剂与双缩脲试剂的对比
例1：下列关于“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验的操作步骤的叙述中，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，可直接用于蛋白质鉴定
B．利用花生子叶进行脂肪的鉴定需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪滴
C．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加乙液
D．用于鉴定蛋白质的双缩脉试剂 A 液与 B 液要混合均勺后再加入含样品的试管中，且必须现配现用
B
CuSO4溶液浓度不同，不能直接使用
要将甲液和乙液等量混合均匀后再加入
先加A液，再加B液
例2: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中，若视野一半清晰，一半模糊则可能是观察材料薄厚不均，观察材料应薄而透明
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
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
A
只能说明含有还原糖，但不一定是葡萄糖
CuSO4溶液浓度不同
斐林试剂需要现用现配用
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
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
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最少，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，但含量往往有一定的差异，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。
苏丹Ⅲ染液 豆浆 砖红色沉淀
斐林试剂 梨汁 橘黄色
双缩脲试剂 花生子叶 紫色
3.在下列有机化合物中，人体细胞内含量最多的一种是（ ）
A.脂质 B.糖类 C.蛋白质 D.核酸
√
×
√
C
练习与应用（P18）
练习与应用（P18）
4.科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明（ ）
A.生物来源于非生物
B.生物界与无机自然界具有统一性
C.生物界与无机自然界具有差异性
D.生物与非生物在元素组成上没有区别
5.组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例与无机环境的大不相同？
6.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，能构成个生命系统吗？为什么？
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。
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的。
C