人教版生物必修1高中2．1-细胞中的元素和化合物（共35张PPT）

(共35张PPT)
第１节　细胞中的元素和化合物
组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）表
练习：上表可以说明(多选）：
A.生物界与非生物界的统一性
B.生物界与非生物界的差异性
C.生命可起源于非生命物质
D.生物体结构的统一性
ABC
注意与细胞学说的统一性区分开来：
细胞学说：揭示了　　　的统一性和　　　　　　的统一性
细胞
生物体结构
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
第１节　细胞中的元素和化合物
组成细胞的化学元素，没有一种是细胞特有.
说明：
组成地壳和组成细胞的部分
元素含量（%）表
但细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同.
说明：
细胞与非生物之间具有统一性
二者之间具有差异性
结论:生命和非生命的无机环境既有统一性又有
差异性.
生命起源于非生命物质。
(种类)
(含量
)
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
干﹑鲜细胞对比图
组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）
在人体细胞中，干重时含量最多的元素是
；鲜重时含量最多的元素是
。
C
o
练习：
下列组成活细胞的基本元素中，含量关系由多到少的顺序正确的是：
A.C>H>O>N
B.C>O>H>N
C.O>C>N>H
D.O>C>H>N
D
组成玉米和人体的含量较多的元素是：
等四种。
不同生物体的组成元素种类
;
不同生物体内，各种化学元素的含量
.
C、H、O、N
大体相同
相差很大
玉米和人体细胞部分干重元素含量的比较（%）
组成生物体的化学元素在种类上基本相同;
但在不同生物之间存在着差异.
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
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
一、组成细胞的元素
细胞中常见的化学元素有20多种．
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、B、Zn、Mo、
Cu
最基本元素
主要元素
大量元素
微量元素
2、含量：
1、种类：
含量占生物体总重量万分之一以下
必需元素
铁
猛
碰
新
木
桶
是指生物生长发育必不可少的元素
大量元素：
微量元素：
最基本元素：
四大元素：
主要元素：
大量元素：含量占生物体总重量万分之一
以上的元素。
微量元素：含量占生物体总重量万分之一
以下的元素。
C
H
O
N
P
S
K
Ca
Mg
Fe
Mn
B
Zn
Mo
Cu
C
C
H
O
N
C
H
O
N
P
S(约占原生质总量的97%)
(1)分类依据是根据生物体内含量，而不是生理作用，微
量元素含量虽少，但其生理作用却不可替代。
(2)大量元素和微量元素的划分是依据生物界中生物的整
体情况，具体到某一种生物可能有差别。如人体含Na。
(3)组成生物体的常见的20多种化学元素是指必需元素，
生物体内可能含一些非必需元素。如人体可能含Pb。
组成生物体的最基本元素是
，为什么？
C
碳链：如
碳环：如
有机化合物：一般为含碳链、碳环的化合物
碳原子本身的化学性质不活泼，有四个外围电子，正是这4个价电子，能够使碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间结合形成更多的化学键。由于每个碳原子可以形成4个化学键，所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。
进一步可以形成链或环状复杂化合物。
可以说，地球上的生命就是在碳元素的基础上建立起来的。
缺Fe：
人体患贫血；果树患黄叶病。
缺Ca：
成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象。
缺I：
人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病）。
缺Zn：
“花”而不实（只开花不结果）
缺B：
影响人体生长发育、大脑发育和性成熟。
缺Mg：
影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行。
B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长。
缺Mo：
影响生物固氮（固氮酶含Mo和
Fe）。
花药和花丝萎缩，花粉发育不良。
缺Se：
患克山病（原发性心脏病）。
1．区域内水和土壤中某种化学元素过
多或过少都可能导致地方病，影响人们的健康。下列说法正确的是
A．龋齿是由于人体钙内含量过高造成的
B．氟骨病是由于人体内氟含量过高造成的
C．人体内硒含量过高会引发克山病
D．饮用低氟水可以预防大骨节病
龋齿的发生与人体的钙含量无直接关系；氟骨病(长期饮食含氟量高的水或食物而引起慢性骨骼氟中毒，全身关节疼痛，关节活动受限，骨骼变形，严重者可致瘫痪为主要表现的地方性关节病)
是由于人体内氟含量过高造成的；人体内硒含量过低会引发克山病；一般认为大骨节病是由于人体内硒含量过低造成的。
B
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
糖类
脂类
蛋白质
核酸
(85-90%)
(1-1.5%)
(1-2%)
(7-10%)
化合物含量最多的是
有机物含量最多的是
占细胞干重超过一半的是
水
蛋白质
蛋白质
下列化合物中含有的化学元素种类最少的一组是：
　A.蛋白质　　B.葡萄糖　　C.tRNA
　　
D.叶绿素
B
蛋白质在细胞内的相对含量为
7-10%
（人教版必修
1
第
17
页）。这是一个总体上的数据。可以认为，总体而言，蛋白质是细胞内最多的有机化合物。
但具体来看，是不是所有细胞中都是蛋白质含量最多？不同细胞的有机物含量存在差异。例如，马铃薯块茎淀粉含量可高达
14%
（周长艳等，2010
），花生种子的脂肪含量可高达
49%
（曹玉华等，2011
），苜蓿干草中蛋白质含量可达
16%
（王秀领等，2008
），海鱼鱼白中核酸含量可达
2%
（王建，2003
）。
因此，不同生物、不同组织细胞的各种有机化合物含量不同。总体而言，蛋白质是细胞内最多的有机化合物。但不是在所有细胞中，蛋白质均为含量最多的有机物。
1．如图表示细胞中各种化合物或主要元素占细胞
鲜重的含量。①②③④依次为(　　)
A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C
B．蛋白质、水、脂质、糖类；O、C、N、H
C．水、蛋白质、脂质、糖类；H、O、C、N
D．蛋白质、水、脂质、糖类；C、O、H、N
D
2．(双选)下图1是细胞中3种化合物含量的扇形图，图2是活细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是(　　)
C．若图1表示正常细胞，则A中含有图2中的b
D．图1可表示人体细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，而此时含量最多的元素为图2中的b
A．图1中A、B、C分别是水、蛋白质、脂质；图2中a、b、c三种元素依次表示碳、氢、氧
B．若图1是表示正常细胞，则B化合物具有多样性，其必含图2中的a、b、c
AC
1．易混淆元素与化合物的干重与鲜重
(1)在组成细胞的元素中，占鲜重百分比：O>C>H>N；占干重百分比：C>O>N>H。
(2)在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比：水>蛋白质>脂质>糖类，但在占干重百分比中，蛋白质最多。
2．误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要
大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。
3．误以为细胞内含量最多的元素是C
活细胞内含量最多的元素是O而不是C，组成细胞干重最多的元素是C。
3．下列关于细胞中化学元素的叙述，正确的是
A．细胞中一种元素的作用能被其他元素替代
B．细胞中的脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素
C．主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定
D．细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要
C
斐林试剂
碘液
苏丹Ⅲ
或苏丹Ⅳ
双缩脲试剂
砖红色沉淀
蓝色
橘黄色
或红色
紫色
温水浴
常温
常温
切片——显微镜
匀浆——常温
含量丰富，
颜色浅
1.原理
三、实验：检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
2.应用：斐林试剂与双缩脲试剂进行疾病诊断
糖尿病
肾炎
（酒精洗浮色）
化合物
试剂
颜色变化
条件
选材原则
还原糖
（葡、果、麦）
淀粉
脂肪
蛋白质
区分斐林试剂与班氏试剂(了解)
班氏试剂的获得，是将CuSO4溶液缓缓倾入柠檬酸钠——NaCO3溶液中，边加边搅拌。
两种试剂的保存方式不同。斐林试剂甲和斐林试剂乙可强烈产生Cu（OH）2，Cu（OH）2很容易沉淀析出，因此斐林试剂一般为现用现配；而班氏试剂的配方中，柠檬酸钠-碳酸钠为一对缓冲物质，产生的OH-数量有限，与CuSO4溶液混合后产生的浓度相对较低，不易析出，因此该试剂可长期保存。当然，无论用班氏试剂还是斐林试剂，归根结底都是Cu（OH）2与醛基在沸水浴加热条件下反应而生成砖红色的Cu2O沉淀，两者反应现象一样，这就是二者的相同之处。??
医院一般用于尿糖测定的是班氏试剂。
3.比较：斐林试剂与双缩脲试剂
还原糖
蛋白质
甲、乙两液等量混匀后，
立即使用
先加入A液1ml，摇匀
再加入B液4滴，摇匀
50～65℃温水浴
常温
淡蓝色?棕色?砖红色沉淀
淡蓝色?紫色
现配置的Cu(OH)2溶液
碱性环境下的CuSO4溶液
还原糖中的醛基
将Cu(OH)2还原为Cu2O
蛋白质在碱性环境下与Cu2+
结合成紫色络合物
0.1M
NaOH
溶液
0.05M
CuSO4
溶液
0.1M
NaOH
溶液
0.01M
CuSO4
溶液
斐林试剂
双缩脲试剂
甲液
乙液
A液
B液
成分
鉴定物质
添加顺序
反应条件
反应现象
试剂实质
反应实质
1.下列关于“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述中，正确的是
A.用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B.若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪，一定需要用显微镜观察
C.鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂（甲液和乙液等量混合均匀再加入）
D.用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2
min才能看到紫色
C
乙液浓度0.05
M?0.01
M
观察切片用
常温
(1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的颜色变化。
(2)在还原糖、蛋白质的鉴定实验中，在加相应试剂鉴定之前，要留出一部分组织样液作为对照，以便与鉴定后的样液颜色作对比，增强实验的说服力。
(3)在蛋白质的鉴定实验中，如果用蛋清稀释液作为实验材料，一定要稀释到一定程度，否则，与双缩脲试剂发生反应后会粘在试管的内壁上，使反应不彻底，试管也不易洗刷干净。
(4)在脂肪的鉴定中，实验用的花生种子需提前浸泡3～4
h，浸泡时间太短，不易切片；浸泡时间太长，则组织太软，切下的薄片不易成形。洗去浮色时不能用清水，因为染液易溶于有机溶剂、不溶于水。
注意事项
(1)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]。
(2)易混淆双缩脲试剂和斐林试剂的使用：
混合后加入——斐林试剂，且现配现用；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。
(3)易写错“斐”和“脲字”：
“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。
(4)误认为脂肪的鉴定必需使用显微镜：
若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若要通过溶液颜色变化，则不必使用显微镜。
易错易混辨析
双缩脲(了解)
在碱性溶液中，双缩脲与CuSO4形成紫色络合物，称为双缩脲反应。
注意：与双缩脲试剂起反应的是肽键而不是氨基酸
为进一步确定来源不同的A、B、C、D、E五种物质（或结构）的具体类型，进行了下列实验，现象与结果如下：
①各种物质（或结构）的性质、染色反应的结果，见右表：
注：＋：有；－：无；灰分指物质充分燃烧后剩下的部分。
②A为红色，检测A的灰分后发现其中含有Fe元素。
③将适量的E溶液加入盛有D的试管中，混合一段时间后，混合液能与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。
根据以上实验现象和结果，推断出：
A.
;
B.
;
C.
;
D.
;
E.
。
血红蛋白
脂肪
染色质(体)
纤维素
纤维素酶
下列关于颤藻和水绵的描述，错误的是
A．生活状态下颤藻呈蓝绿色，水绵呈绿色
B．相同长度丝状体中颤藻细胞个数少于水绵
C．颤藻细胞内有色素，水绵中有带状叶绿体
D．滴加碘液后，水绵细胞内呈现出黄色结构，颤藻则无
B
假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：
(1)选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ染液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是________；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为________。
③
紫色
(2)完善以下实验设计并回答问题。
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响
资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持
小鼠正常生长；A动物蛋白有可能用于饲料生产。
一、研究目的：
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。
二、饲料：
1.基础饲料：基本无蛋白质的饲料；
2.普通饲料(含12%植物蛋白)：基础饲料＋植物蛋白；
3.实验饲料：基础饲料＋A动物蛋白。
三、实验分组：
①实验组6中，Ⅰ应该为________，原因是_____________________；Ⅱ应该为________，
原因是___________________________________。
②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的________和________。
普通饲料
需要普通饲料作对照
21
　饲养时间相同，实验结果的比较才有意义
体重
体长
实验组号
小鼠数量
(只)
饲料
饲养时(天)
1
10
基础饲料
21
2
10
实验饲料1(含6%A动物蛋白)
21
3
10
实验饲料2(含12%A动物蛋白)
21
4
10
实验饲料3(含18%A动物蛋白)
21
5
10
实验饲料4(含24%A动物蛋白)
21
6
10
Ⅰ
Ⅱ
备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。
四、实验方法和检测指标：略
谈一谈:
根据你的生活经验,说说哪些植物器官(苹果、梨、马铃薯、花生种子、黄豆种子）的细胞中富含糖类、脂质或蛋白质?
想一想:
怎样从植物器官中提取这些化合物?
实验
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
原理
＋斐林试剂→砖红色沉淀
还原糖(如葡萄糖、果糖、麦芽糖)
淀粉
＋碘液→蓝色
＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色
＋苏丹Ⅳ染液→红色
糖类
脂肪
蛋白质
＋双缩脲试剂→紫色反应
1、实验原理：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。
(试剂现配现用,且需水浴加热)
鉴定时，
需要用到显微镜的是(
)，需要加热的是(
)，二者皆不需要的是(
)
（蓝色→棕色
→砖红色）
2．实验流程
(1)还原糖的检测和观察
(2)脂肪的检测和观察
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液―→橘黄色
(3)蛋白质的检测
①可溶性还原糖的鉴定实验中，最理想的实验材料是还原糖含量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅，易于观察。
②脂肪的鉴定实验中，实验材料最好选择花生种子。新鲜的花生种子，可不必浸泡，干种子浸泡3～4
h最适宜切片(浸泡时间短，不容易切片；浸泡时间过长，组织太软，切下的薄片不易成形)。
③蛋白质的鉴定实验，最好选用富含蛋白质的生物组织。植物材料常用大豆，且浸泡1～2
d，适于研磨，动物材料常用鸡蛋蛋白。
3．疑难点拨
(1)实验材料的选择
(2)斐林试剂和双缩脲试剂的比较：
斐林试剂
双缩脲试剂
试剂浓度
甲液：质量浓度为0.1
g/mL的NaOH溶液；乙液：质量浓度为0.05
g/mL的CuSO4溶液
A液：质量浓度为0.1
g/mL的NaOH溶液；
B液：质量浓度为0.01
g/mL的CuSO4溶液
使用方法
甲液、乙液混合均匀后，再加入样液
先加A液造成碱性环境，再滴加B液
使用条件
加热(水浴50～65℃)
不加热，摇匀即可
实验现象
浅蓝色→棕色→砖红色
紫色
还原糖：斐林试剂
　　　0.1g/ml的NaOH
+
0.05g/ml的CuSO4
　　　　　　　斐林甲液
　　　斐林乙液
蛋白质：双缩脲试剂
　　　0.1g/ml的NaOH
+
0.01g/ml的CuSO4
　　　　双缩脲试剂A　　
双缩脲试剂B
混合后添加
分别添加
NaOH+CuSO4→Cu(OH)2
Cu(OH)2
+还原糖(-CHO)→Cu2O↓+
(R-COOH)
制造碱性环境
Cu2+与肽键形成紫色络合物
区分斐林试剂与双缩脲试剂
相同：成分均为NaOH和CuSO4