2.1细胞中的元素和化合物 课件(共41张PPT3个视频)高中人教版生物必修一

(共41张PPT)
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。
第 2 章 组成细胞的分子
生物界与非生物界的元素组成有什么关系呢？
第一节 细胞中的
元素和化合物
比较组成地壳和组成细胞的部分元素，你能提出什么问题？就自己所提出的问题与其他同学进行交流。
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
细胞中有没有地壳中不存在的特殊元素，导致其赋予细胞独特生命特征？
同种元素在细胞中和地壳中的含量并不相同，这意味着什么？
为什么某些植物中Si的含量会比较高？
……
* Si在某些植物中含量较高，如硅藻、禾本科植物等
【问题探讨】
【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
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
统一性
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。
差异性
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统一性和差异性
种类相同
含量不同
统一性
差异性
*Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
3、生物所含元素都来自无机环境，为什么二者元素含量却大不相同？
生物体按照生命活动的需要，有选择地从外界地吸收元素。
4、在不同生物体中各元素含量又是怎样的呢
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
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）
一、组成细胞的元素
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。
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）：
H2N-CH(R)-COOH（R代表基团）
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）
一、组成细胞的元素
2.细胞中有些元素含量很少,是否意味着它们不重要
胰岛素（蛋白质的一种）分子结构图
细胞中有些元素含量很少，但起着重要的作用。
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）
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
①不同生物体内化学元素的种类基本相同
②不同生物体内同种化学元素的含量不同
③同一生物体内不同化学元素的不同
说明生命体和生命体之间也既有统一性又有差异性.
一、
组成细胞的元素
组成人体细胞的元素(占比)
组成人体的主要的元素
（占细胞鲜重的百分比）
组成人体的主要的元素
（占细胞干重的百分比）
鲜重含量最多的元素O
干重含量最多的元素C
元素：O >C>H>N
化合物含量:水>蛋白质>
脂质>糖类
元素：C >O>N>H
化合物含量:蛋白质>
脂质>糖类
大量元素：
微量元素：
1、常见的化学元素有 种
20多
2.根据含量
C H O N P S K Ca Mg等
Fe Mn B Zn Cu Mo等
一、组成细胞的元素
铁
猛
碰
新木桶
新(Zn)铁(Fe)臂(B)阿童(Cu)木(Mo)真猛(Mn)
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。
注意：任何元素的功能都不能被其他元素替代。
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。
一、组成细胞的元素
组成细胞的元素作用
组成细胞的元素作用
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）
（组成化合物：Fe、Ca、Mg、I；调节生命活动：B、Zn、Ca等 ）
VA与锌搭档，VC与铁搭档，
VD与钙搭档，VE与硒搭档
黄金搭档
一、组成细胞的元素
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
组成细胞的元素
C H O N P S K Ca Mg
Fe Mn Zn Cu B Mo
大量元素
微量元素
思考：细胞的大量元素其原子序数均在20以内，这对构建生命物质有何意义？
二、组成细胞的化合物
组成细胞的化合物
无机
化合物
有机
化合物
水
无机盐
蛋白质
脂
质
核
酸
糖
类
70%~90%
1~1.5%
7~10%
1~2%
1~1.5%
细胞中含量最多的化合物是_____ 。
细胞内含量最多的有机化合物是________。
干重中含量最多的化合物是________。
花生种子的细胞呢？
沙漠仙人掌的细胞呢？
水
蛋白质
蛋白质
二、
组成细胞的化合物
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
典例:如图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，请分析：
1）若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次_________。
2）若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物一定含的元素是________________。
水、蛋白质
C、H、O、N
3）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__________。
4）大肠杆菌体内的各种元素的含量是否和人体内的完全相同____________________________________。
O、C、H
不完全相同。不同生物体内的各种元素的含量存在差异。
典例:如图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，请分析：
物质鉴定类实验的基本思路
1 鉴定原理
3 材料处理
2 实验选材
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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
(一)原理
（1）还原糖＋ →砖红色沉淀
(2)脂肪＋ ―→橘黄色
脂肪＋ ―→红色
(3)蛋白质＋ ―→紫色
斐林试剂
苏丹Ⅲ染液
苏丹Ⅳ染液
双缩脲试剂
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液，能够将还原糖（含有-CHO，即醛基）氧化，并生成砖红色沉淀Cu2O
RCHO + 2 Cu2+ + 5 OH → RCOO + Cu2O + 3 H2O
注：斐林试剂现配现用，不能久置。反应需要水浴加热
拓展
拓展
双缩脲试剂最初是用来检测双缩脲的。
双缩脲试剂可以检测含有两个及两个以上肽键的化合物。
由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键, 因此, 蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应。
拓展
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
（二）材料的选择和处理
1.糖类、脂肪和蛋白质的鉴定分别选择什么材料比较好？选材的依据是什么？
2.生物材料原有的颜色是否影响结果的观察？
3.材料需要如何处理？
4.如何排除其他因素对实验结果的影响？
花生
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
（三）实验操作的步骤
1.还原糖检测的步骤是什么？斐林试剂的成分及使用方法？
2.脂肪的鉴定方法有哪些？如何操作？
3.蛋白质鉴定的过程？双缩脲试剂的成分和使用方法？
选材：
制备组织样液
制浆：去皮、切块、研磨，
过滤：（用单层纱布）
取液：（２mL）
显色反应
现象：
结论：
1.还原糖的鉴定
含还原糖较高的白色或近于白色的植物组织
组织样液 2mL+新配置的斐林试剂 1mL，水浴加热。
脂肪
苏丹Ⅲ
橘黄色
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
方法二：显微镜检
2.脂肪的鉴定
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
洗去浮色
用吸水纸吸去多余的酒精，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
2.脂肪的鉴定
制片→观察
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.脂肪的鉴定
黄豆浆滤液或蛋清稀释液
制备组织样液：
呈色反应
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。
组织样液2 mL
选材：含蛋白质丰富的豆浆或鸡蛋清溶液。
3.蛋白质的鉴定
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
比较斐林试剂和双缩脲试剂
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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
（四）生物组织中糖类、蛋白质的的检测结果和注意事项
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。
（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。
（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]。
（四）生物组织中糖类、蛋白质的的检测结果和注意事项
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
脂肪
蛋白质
还原糖
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