2.1 细胞中的元素和化合物（课件）（共36张PPT)高一生物（人教版2019必修1）

(共36张PPT)
第2章 组成细胞的分子
第一节 细胞中的元素和化合物
《中国居民膳食指南科学研究报告(2021)》中指出：受社会经济发展水平不平衡、人口老龄化和不健康饮食生活方式等因素的影响，我国仍存在一些亟待解决的营养健康问题。
膳食不平衡的问题突出，成为慢性病发生的主要危险因素。高油高盐摄入在我国仍普遍存在，青少年含糖饮料消费逐年上升，全谷物、深色蔬菜、水果、奶类、鱼虾类和大豆类摄入普遍不足。
居民生活方式明显改变，身体活动总量下降，能量摄入和消耗控制失衡，超重肥胖成为重要公共卫生问题，膳食相关慢性病问题日趋严重。
城乡发展不平衡，农村食物结构有待改善。农村居民奶类、水果、水产品等食物的摄入量仍明显低于城市居民，油盐摄入、食物多样化等营养科普教育急需下沉基层。
婴幼儿、孕妇、老年人等重点人群的营养问题应得到特殊的关注。食物浪费问题严重，居民营养素养有待提高。
合理膳食是指一日三餐所提供的营养必须满足人体的生长、发育和各种生理、体力活动的需要。合理饮食可以达到显著减肥的目的。
3.你能否结合自身情况及所处环境，为自己制作一个合理的“周进食计划”
并认真执行？
讨论：
1.什么是合理膳食？
食物多样，谷类为主。
吃动平衡，健康体重。
多吃蔬果、奶类、大豆。
适量吃鱼、禽、蛋、瘦肉。
少盐少油，控糖限酒。
杜绝浪费，兴新食尚。
我们的食物主要来自植物，植物中的元素主要来自环境，植物中的元素与环境中的元素有哪些异同？
2.合理膳食与细胞内的分子组成有什么联系？
细胞内的分子来源于食物中的营养物质
组成细胞的元素和化合物
检测生物组织中的糖类、 脂肪和蛋白质
课堂总结
地壳 元素 细胞
O
Si
C
N
H
48.60
26.30
0.087
0.03
0.76
65.0
极少
18.0
3.0
10.0
(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？
(2)细胞中的各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，这说明了什么？
1.比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%)，回答问题：
生物界和非生物界具有统一性。
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？
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的。
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.57 55.99
H 6.27 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
2.比较组成玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)，回答下列问题：
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
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？
因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。
大量元素
(2)玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，怎样解释这种现象？
玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些。
(3)细胞中有些元素含量很少，如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，是否意味着这些元素并不重要？
细胞中有些元素含量虽然很少，但是却有重要作用，如很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。
组成细胞的元素
1.1
(1)生物界和非生物界的统一性和差异性
①统一性：从化学元素的种类分析，组成细胞的化学元素，在_________
_____中都能够找到。
②差异性：从___________________分析，细胞与无机自然界大不相同。
(2)种类：组成细胞的化学元素，常见的有____多种。
(3)分类
①大量元素(含量较多)：________________________________等。
②微量元素(含量很少)：________________________等。
无机自
然界
各种元素的相对含量
20
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
3.请尝试构建下列概念的包含关系图。
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。
Ｃ H O N P S K Ca Mg 等
Fe Mn B Zn Mo Cu 等
组成细胞的元素
自然界中的元素
基本元素
大量元素
微量元素
含量
干重 = 鲜重-水 = 有机物+无机盐
鲜重
干重
在人体细胞中，鲜重时含量最多的元素是 ；干重时含量最多的元素是 。
O
C
鲜重：O>C>H>N
干重：C>O>N>H
元素缺乏与疾病的相关性
缺Fe：人体患贫血
A
缺Ｉ：人幼年患呆小症、成年患甲状腺肿大（大脖子病）
C
缺B ：花而不实（只开花不结果）
E
缺Zn：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟
B
缺Mg ：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行
F
缺Ca ：成年人缺钙患骨质疏松症、血钙含量太低会出现抽搐现象，含量过高会导致肌无力
D
水
无机盐
糖 类
蛋白质
脂 质
核 酸
组成细胞的化合物
1.2
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________。
水
蛋白质
蛋白质
分类 种类
无机化合物 水
无机盐
有机化合物 蛋白质
脂质
糖类
核酸
无论植物还是动物，不管在什么环境下
(1)元素存在形式：大多以_______的形式存在。
化合物
(2)种类及相对含量
组成细胞的化合物
1.2
1.(2023·吉林长春二中高一期末)如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列叙述错误的是
A.P、S、K、Ca、Zn属于大量元素
B.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
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.Ⅱ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的
√
2.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化合物分别是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Ⅴ
√
3.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________________。
(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__________。
水、蛋白质
C、H、O、N
O、C、H
组成细胞的元素和化合物
检测生物组织中的糖类、 脂肪和蛋白质
课堂总结
思考：
1.所有细胞中各种化合物的种类和含量都一样吗？
2.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？
怎样来检测这些化合物呢？
1
2
3
物质鉴定类实验的基本思路
鉴定原理
实验流程
实验选材
要求：颜色浅或接近于浅色，富含某种有机物的材料。
糖类的检测：
①还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)＋ 试剂 。
②淀粉＋碘液→ 。
脂肪的检测：
脂肪＋ 染液→ 色。
蛋白质的检测：
蛋白质＋ 试剂→ 色。
蓝色
斐林
砖红色沉淀
苏丹Ⅲ
橘黄
双缩脲
紫
实验原理
2.1
蛋清
豆浆
鸡肝
梨
葡萄
白萝卜
实验选材
2.2
且必须是可溶性还原糖
属于还原糖的有：单糖、麦芽糖、乳糖
属于非还原糖的有：蔗糖、多糖
斐林试剂是甲液NaOH和乙液CuSO4混合后才可使用，因为其反应原理是还原糖中的醛基被Cu（OH）2氧化，Cu（OH）2被还原成Cu2O
不能用酒精灯直接加热
（1）还原糖的鉴定
实验流程
2.3
【实验结果】
（2）蛋白质的鉴定
稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上
双缩脲试剂是使用时先加A液，再加B液，因为其反应原理是具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物，所以要先营造一个碱性环境。
【实验结果】
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
脂肪的检测与观察
（3）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：取材：花生种子（浸泡），将子叶切成薄片
制片
①取最薄的切片，放在载玻片中央
②滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min）
③去浮色：加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液
④制成临时装片：滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片
先低倍镜下找着色颗粒，再高倍镜观察
观察：
结论：圆形小颗粒呈橘黄色，证明有脂肪存在。
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 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 0.05 g/mL
的 CuSO4溶液
0.01 g/mL的CuSO4溶液
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
1.完善表格，总结斐林试剂和双缩脲试剂的异同
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？　
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。
3.鉴定可溶性还原糖的实验材料是否可选择西瓜、番茄、马铃薯、
甘蔗组织样液？
不可以。西瓜和番茄组织样液本身的颜色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；马铃薯含淀粉，淀粉为非还原糖；甘蔗主要含蔗糖，为非还原糖。应选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样液，以苹果、梨的匀浆最好。
4.(2023·四川宜宾高一期末)某生物兴趣小组对作物种子发育过程中有机物的积累及转化进行动态监测。下列关于检测方法及出现结果的叙述，不正确的是
A.小麦种子加水浸泡→用小刀纵切→在切面滴加碘液→依据被染成蓝色检测淀粉
B.甜玉米籽加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂→观察砖红色沉淀检测还原糖
C.花生种子切片→苏丹Ⅲ染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒
D.鸡蛋清加水搅拌→加NaOH溶液→再加CuSO4溶液→依据紫色反应检测蛋白质
√
甜玉米籽中含有较多的还原糖，加水研磨后离心取上清液→加斐林试剂，通过水浴加热后方可观察砖红色沉淀的有无，进而可检测还原糖的存在，B错误。
5.NaOH溶液和CuSO4溶液可作为斐林试剂(甲液和乙液)检测生物组织中的还原糖，也可作为双缩脲试剂(A液和B液)检测生物组织中的蛋白质。下列有关斐林试剂和双缩脲试剂的叙述，错误的是
A.斐林试剂和双缩脲试剂的使用方法不同
B.甲液和A液的浓度不同，乙液和B液的用量相同
C.还原糖的检测需要加热，蛋白质的检测不需要加热
D.斐林试剂检测还原糖和双缩脲试剂检测蛋白质时反应呈现的颜色不同
√
6．油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如下图所示。将不同成熟阶段的种子制成匀浆后检测，检测结果正确的是 (　　)
选项 取样时间 检测试剂 检测结果
A 第10 d 斐林试剂 不显色
B 第20 d 双缩脲试剂 不显色
C 第30 d 苏丹Ⅲ试剂 橘黄色
D 第40 d 碘液 蓝色
C
第10d有可溶性糖，不排除有还原糖的可能，故加入斐林试剂，水浴加热后可能出现砖红色沉淀；种子中一定有蛋白质，加入双缩脲试剂后会呈现紫色；第30 d种子中有脂肪，与苏丹Ⅲ染液发生反应，呈现橘黄色；第40 d种子中无淀粉，加入碘液后不会呈现蓝色。
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或
Ⅳ染液
双缩脲试剂
C、H、O、N
C、H、O、N、P、
S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
元素
大量元素
基本元素
微量元素
（P18）
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
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？
（P8）
B
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。