必修一2.1细胞中的元素和化合物(26张)

(共26张PPT)
第二章
第一节 细胞中的元素和化合物
1.认同生命的物质性，说出组成细胞的主要元素
3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类
2.说出组成细胞的重要化合物有哪些
学习目标
翻糖
细胞和翻糖都是由分子组成，为什么细胞能表现出生命的特征？是因为细胞内有什么非物质的“活力因素”吗？还是存有特殊的“生命元素”呢？生命与非生命，生命本质是什么？
阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构基础上。——中国科学院院士邹承鲁
问题探讨
* Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物
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？
组成元素基本相同
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？
元素含量相差很大
生物界 非生物界
生物界 非生物界
差异性
生命是物质的
生命起源于非生命物质。
统一性（元素种类）：
组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到。
差异性（元素含量）：
细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。
生物界与非生物界的统一性和差异性
拓展：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？
细胞是生命活动的基本单位，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。
思考：
同一化学元素在不同生物体中，含量一样吗？
玉米和人体细胞的部分元素及含量( 干重，质量分数)
1.从表中看，哪几种化学元素是玉米和人体中含量较多的？
2.除此之外，我们从表中还可以得出哪些结论？
C、H、O、N 是组成生物体的基本元素
C、H、O、N
3. 图中只列举了9种元素，那么是不是说细胞内只含有这些元素？
组成生物体的化学元素主要有20多种
种类大体相同，含量差异很大
不同细胞中元素的种类基本相同（统一性）
同种元素在不同细胞中的含量不同（差异性）
同种细胞中不同元素的含量不同
1、种类：常见的有20多种。
2、分类：根据生物体中的元素含量分为大量元素和微量元素。
1）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、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg
最基本元素
基本元素
主要元素
大量元素
一、组成细胞的元素
按作用分：
2）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。
微量元素在生物体内含量很少，是不是说它们在生物体内可有可无？
思考一下
3.化学元素的作用
锌——“聪明元素”
影响人体生长发育、
大脑发育和性成熟；
缺Zn引起植物的小叶症,
叶子变小,节间缩短。
B——进花粉的萌发和花粉管的伸长。
缺乏B，植物会出现
花而不实。
Ca：骨骼、牙齿的组成成分，成年人缺Ca易患骨质疏松，人血液中缺钙容易患抽搐症
Mg：叶绿素的重要组分
Fe：血红蛋白、多种酶的重要组成成分，缺Fe会使人患贫血
N： 组成蛋白质、核酸、叶绿素、ATP、NADPH等物质的组成成分
活动一
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
自然界中的元素
组成细胞的的元素
基本元素
大量元素
微量元素
C H O N S P K Ca Mg Fe Mn Zn Cu B Mo
思考：
组成细胞的各种元素主要是以什么形式存在的呢
水
无机盐
无机物
有机物
糖类
脂类
蛋白质
核酸
细胞鲜重中含量最多的化合物是___，最多的有机化合物是______
水
蛋白质
蛋白质
组成细胞的化合物
上面的数据是基于大量不同种类的细胞的统计结果，实际上，不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的。如，很多植物细胞由于细胞壁的存在而______的含量较多。
细胞干重中含量最多的化合物是_________。
糖类
组成细胞的元素
组成人体细胞的主要元素
（占细胞鲜重的百分比）
组成人体细胞的主要元素
（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>P>S
元素：C >O>N>H>P>S
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别？
怎样检测不同生物组织中的营养物质呢？
二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
化学试剂+有机化合物→特定的颜色
①还原糖 + 斐林试剂 砖红色沉淀
水浴加热
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。
实验原理：
②脂肪 + 苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）染液→橘黄色（或红色）
③蛋白质 + 双缩脲试剂→紫色
探究·实践
实验方法
还原糖的检测和观察
选材：含糖量高、白色或近于白色的植物组织
（如：苹果、梨、白萝卜）
制备样液：制浆→过滤（一层纱布）→取液
反应：
注入2 mL苹果组织样液
振荡混合摇匀
注入1 mL刚配制好的斐林试剂
甲乙液等量混匀
变成砖红色
50-65 ℃的温水，水浴加热
还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖等
西瓜/甘蔗
可以吗？
识记口诀：
等量混合
现配现用
水浴加热
探究·实践
实验方法
还原糖的检测和观察
化学原理：2NaOH+CuSO4＝Cu(OH)2↓+Na2SO4（斐林试剂）
还原糖含有醛基，具有还原性，Cu2+还原为Cu2O（砖红色固体）
斐林试剂为Cu(OH)2悬浊液，为避免析出，应现用现配！
思考: 鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用
因为斐林试剂很不稳定,配置好的Cu(OH)2悬浊液放置一段时间后，会形成沉淀，影响实验效果。其次是Cu(OH)2放置久了会发生分解反应，形成部分黑色CuO，也会影响实验结果。所以应将甲液和乙液分别保存,使用时现配现用。
探究·实践
实验方法
脂肪的检测和观察
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
取材：
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
花生种子（实验前浸泡3~4 h），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：
选材：选取最薄的薄片移至载玻片中央
染色：在薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染色3 min
用吸水纸吸去染液，滴加体积分数为50%的酒精溶液1~2滴
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
注：浸泡时间短了，不容易切片，浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不易成形。
注：脂肪的鉴定不一定要用显微镜，要观察脂肪颗粒，则必须用显微镜。
探究·实践
探究·实践
实验方法
蛋白质的检测和观察
注: 先加A液（创设碱性环境）1 mL摇匀; 再加B液（提供Cu2+ ）3~4滴，摇匀。
蛋清必须稀释，以免实验后黏住试管壁，不易清洗
黄豆浆滤液或蛋清稀释液
制备样液：
显色反应：
组织样液2mL
双缩脲试剂A液1mL
双缩脲试剂B液4滴
摇匀后变成紫色
取材：
黄豆浸泡 去皮 切片 研磨 过滤滤液
创设碱性环境
A液：0.1g/mL NaOH
B液：0.01g/mL CuSO4
先加A液，后加B液
结果与分析
蛋白质的检测和观察
探究·实践
图3-4 双缩脲试剂与蛋白质反应
反应呈紫色，组织液含蛋白质
实质：蛋白质中的肽键，在碱性环境下，与Cu2+发生络合反应， 生成紫色络合物。
思考: 鉴定蛋白质时,加入试剂B后,如果没有产生紫色反应,可能的原因是什么
可能加入的双缩脲试剂B过量,CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀,会遮蔽实验中所产生的紫色,影响观察结果。
1.选材注意？
2.斐林试剂与双缩脲试剂的比较
3.什么物质的鉴定需要显微镜？一定需要吗？
含有检测物质较多的，白色或近于白色的植物组织
（1）相同：
（2）不同：
都含NaOH和CuSO4溶液，且溶液的浓度都是0.1g/mL
CuSO4溶液浓度不同：
使用原理不同：斐林试剂实质用新配置的Cu（OH）2；双缩脲试剂实质是碱性环境下的Cu2+。
使用方法不同：斐林试剂混合使用、现配现用、需水浴加热；双缩脲试剂先加NaOH，再滴加CuSO4
脂肪鉴定
不一定
思考：
生物组织样液 化学试剂 特定颜色反应 证明某种化合物存在
苹 果
花生种子
黄 豆
马铃薯
斐林试剂
砖红色
麦芽糖，葡萄糖、果糖
苏丹Ⅲ
橘黄色
脂肪
双缩脲试剂
紫色
蛋白质
碘液
蓝色
淀粉
总结
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
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
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？
提示：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。