细胞中的元素和化合物-学案

第2章 组成细胞的分子
第1节细胞中的元素和化合物
利辛县阚疃中学 张冯钧
教材预览
导言
细胞是由分子组成，而分子又是由元素组成，组成细胞的化学元素有＿＿＿种，其中＿＿＿＿＿＿的含量最多。
思考：①组成生物体的化学元素在无机自然界都能找到吗 ②不同的生物体内部，生物体与无机自然界之间所含有的化学元素含量相同吗？这说明了什么
提示：①生物体内的化学元素在自然界都能找到。②不相同，这体现了生物与生物，生物与非生物之间的差异性。
1.大量元素和微量元素
①有些元素含量很高，占生物体总量万分之一以上，它们被称为＿＿＿＿＿＿，有些元素在生物体内含量很少，它们被称为＿＿＿＿＿＿。
②看课本P17图2—1，图2—2，无论是干重还是鲜重，组成细胞的元素中含量最多的化学元素都是 四种。占细胞鲜重最多的元素是＿＿＿＿＿＿。
注意：①生物体内的大量元素和微量元素是依据起在生物体内的含量划分的，与其功能没有多大关系
提示：大量元素；微量元素。
注意：②从课本P17图2—1可以看出，在组成人体细胞鲜重的百分比中，碳并不是含量最多的，含量最多的是氧，只有在组成细胞干重的百分比中，碳才是最多的。
提示：碳、氢、氧、氮；碳。
2.组成细胞的化合物
①组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，这些化合物有机的组合在一起，构成原生质，进而分化成＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等结构，才能进行各种生命运动。
注意：组成细胞的各种元素只有组合在一起，形成细胞膜、细胞质、细胞核等结构，才能进行生命活动。所以，组成细胞的元素和各种化合物是生命活动的物质基础。
提示：细胞膜、 细胞质、 细胞核。
思考：沙漠中的仙人掌，起细胞中含量最多的化合物是什么？
提示：水。水在各种细胞中含量都是最多的。
问题探讨
1.你知道Fe、 Ca、 Zn、 I等元素在人体中有哪些作用吗？除此之外，你还知道人体中有哪些元素？
提示：它们属于人体内的微量元素，对维持人体正常的生命活动有重要作用。除此之外，人体内还有C、H、o 、N、S、P、K、Na、Mg、Mn、Cu、Mo等等。
2奇妙的生物界中有没有无机自然界中没有的化学元素？
提示：组成细胞的化学元素，归根结底是有选择的无机自然界获得的。因此，组成细胞的化学元素，在无机自然界都可以找到，而没有一种化学元素为细胞所特有。这体现了生物界与非生物界统一性的一面。
本节聚焦
学习本节课文应从具体实例的分析中明白细胞中的元素都来自无机自然界，生物界与非生物界有统一性的一面，另外也存在着差异性；细胞主要是由20多种化学元素组成，它们只有构成各种化合物时才具有真正的生物学意义。了解水是细胞中含量最多的化合物，而蛋白质是生命活动的体现者，是有机物中含量作多的化合物。并进一步得出结论：组成生物体的化学元素和化合物是生命活动的物质基础。学会检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
学习过程
生物体不断地和外界进行物质交换，有选择地从外界获取各种物质，因此生物界和非生物界既有统一性，又有差异性。这些元素组成了各种化合物，体现着生物体的各项生命活动。
一 组成细胞的元素
资料分析 人体与玉米的化学元素组成
元素 玉米 人
O 44．43 14．62
C 43．57 55．99
H 6．24 7．46
N 1．46 9．33
Si 1．17 0．005
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
Cl 0．14 0．47
Zn —— 0．01
Fe 0．08 0．012
分析讨论
通过比较可以发现：
1 分析玉米和人体细胞中的元素构成的相同点是 ；不同点是 。
提示：组成人体的各种元素，在玉米体内几乎都能找到。但两者含量却不相同。
2 生物体内，含量最多的化学元素有四种，它们分别是哪四种？这四种元素被称为什么元素？其中哪一种是最基本元素？为什么？
提示：C、H、o 、N、S等四种元素含量最多，它们被称为大量元素，其中c被称为基本元素。
3 有些化学元素在生物体内含量很少，这些元素称为什么元素？这些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呢？举例说明。
提示：像Fe、Zn等在生物体内含量很少，被称为微量元素。这些元素尽管含量很少，却是维持生物体正常生命活动不可缺少的。
4 清洁空气中N2占78%，地壳中含量最多的是O，而细胞干重含量最多的是C。但构成生物体的元素在自然界都能找到。这一事实说明 。从碳原子的化学性质看，由于 ，可以说地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。
提示：说明生物与非生物之间存在统一性。C元素在体内重要的含碳化合物中具有骨架作用，对生命非常重要
例题 C、H、O三种元素在人体内质量分数约为73%左右，而在组成岩石圈的化学成分中还不到1%，这一事
说明了（ ）。A.生物界与非生物界具有相似性 B.生物界与非生物界的元素组成是不同的
C.生物界与非生物界具有统一性 D.生物界与非生物界存在差异性
解析：虽然细胞中的元素来自无机自然界，但是，非生物不具有细胞结构。残暴与非生物相比，各种元素的相对含量不成对应比例关系，差异较大。这说明生物界与非生物界有着本质区别，具有差异性。
答案： D
例题 在组成人体细胞的化学元素中，占细胞干重百分比最多的元素是（ ）。
A.O B.H C.N D.C
解析：在组成人体细胞鲜重的百分比中，含量最多的元素是氧，但是在组成细胞干重的百分比中，碳是最多的。
的
答案：D
例题C是组成细胞的最基本元素，最可能的原因是（ ）。
A.含量最高 B.含量最稳定
C. 构成有机物的基本骨架 D分布最广泛
解析：C是最基本元素，是因为在生物体内，生物大分子在生命活动中具有重要作用。碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连接成链或环，从而形成各种大分子。C在体内一些重要化合物的分子结构中具有“骨架”作用。
答案： C
例题 下列各项中，属于微量元素的是（ ）。
A.C、H、N、P、Mn B.Cl、Fe、S、N、Mg
C.B、Cu、Zn、Mn、Mo D.N、P、K、Cu、Fe、
解析：大量元素和微量元素是根据其在体内的含量来划分的。上述答案中，像.C、N都是大量元素。
答案： C
二 组成细胞的化合物
阅读讨论：
组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。阅读书上的表解。思考：
1 组成细胞的化合物包括几类？分别包括那些化合物？含量如何？
提示：组成细胞的化合物包括水、 无机盐、 糖类、 蛋白质、 脂肪、 核酸等。其中，水和无机盐称为无机化合物；糖类、脂肪、 蛋白质和核酸称为有机化合物。在细胞鲜重中，水含量最大，在细胞干重中，蛋白质含量最大。
2 有机化合物和无机化合物有什么区别？举例说明。
提示：化合物和无机有机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。
3 细胞中最多的有机化合物和无机化合物分别是哪一种？你能推测它们对生命的意义吗？
提示：细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。
4 并不是所有细胞中化合物的含量都一样。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？怎样从植物器官中提取这些化合物？
提示：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多，等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。
三 实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质（详见课本P18）
补充注意事项：
糖类的检测：1、选材要用含糖较高、颜色为白色或近于白色的植物组织。
2、斐林试剂不稳定，一般配成甲液（NaOH：0.1g/mL）乙液（CuSO4：0.05g/mL）来保存，使用时必须将甲、乙两液混合均匀后使用，切勿分别加入组织样液中进行检测。
3、还原性糖的鉴定还可以使用班氏（Benedict）糖定性试剂。
脂肪的检测：1、切片要尽可能的薄。
2、染色后一定要用50%的酒精溶液洗去浮色。
3、观察时找最薄处，最好只有1—2层细胞。
蛋白质的检测：1、用鸡蛋蛋白时，一定要加以稀释，如果稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管内壁上，使反应不彻底，且试管不易洗净。
2、双缩脲使用时，应先加A造成碱环境，再加B。
根据实验结果思考：
实验中所用的生物材料中有机化合物的种类、含量一样吗？这对我们选择食物有什么启发？
提示：生物材料中有机化合物的种类、含量不同。因此，我们应选择多种多样的食物，保证获得全面的营养。
例题 一学生在显微镜下观察落花生子叶的切片，当转动细准焦螺旋是，有一部分细胞看的清晰，另一部分看的比较模糊，这是由于（ ）。
A.反光镜未调好 B.标本切的厚薄不匀 C.细准焦螺旋未调好 D.显微镜物镜损坏
解析：该题中，有一部分细胞看的清楚，说明显微镜的结构和使用都是正确的。另一部分细胞较模糊，则是由于该部分标本切的太厚，透过光线少，细胞重叠太多。
的
答案：B
例题 下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是（ ）。
A.用于签定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的签定 B.脂肪的签定实验中，需要显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪滴 C.签定还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液 D.用于签定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且现配现用
解析：斐林试剂不能用于蛋白质的签定，只能用于还原糖的签定，并且甲液和乙液必须混合后才能使用，但双缩脲试剂A液和B液在使用时是先加入A液后再加入B液。
答案：B
同步拓展：
1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与无机环境的含量大不相同？
2 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，能构成一个生命系统吗？为什么？
课堂练习
1.在植物体内，最基本的化学元素和含量最多的元素分别是( )
A. .C、O B. O、H C. .C、H D. H、O
2.做蛋白质鉴定实验时，事先留出一些大豆组织液的目的是( )
A.与反应物混合的颜色做对比 B.失败后重做
C.鉴定还原糖 D.为了节约
3.做还原糖的鉴定实验所需要的最好选的颜色是( )
A.白色 B.红色 C.紫色 D.兰色
4.活细胞中含量最多的化合物是( )
A.蛋白质 B.糖类 C 脂质 D.水
5. 活细胞中含量最多的有机化合物是( )
A.生殖细胞 B.神经细胞 C.血细胞 D.受精卵
练习答案：1.A 2.A 3.A 4.D 5.A
基础题
1.（1）?；（2）√?。
3.B。
拓展题
1.提示：细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。这是生物与非生物的区别之一。2.提示：不能。生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。