第二章第一节 细胞中的元素和化合物

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第二章
细胞中的元素和化合物
（第一课时）
教学目标
1、简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的最基本元素是C。
２、简述组成细胞的化合物。
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。
４、认同生命的物质性。
元素
地壳
细胞
O
48.6
65.0
Si
26.3
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
问题探讨
讨论:比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能提出什么问题？
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？这说明什么？
生物界和非生物界具有统一性。
没有。
2.生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？
有，相差很大。
生物界和非生物界还具有差异性。
这又说明什么？
1.
统一性：从元素的种类分析，组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到,没有一种元素是生命特有的；
2.差异性：从元素的含量分析，元素在细胞中和无机环境中的含量却有差异。
说明: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。
小结：
二、组成细胞的元素
1、元素来源：
有选择地从无机自然界中吸收而来
2、元素种类：
常见的有20多种
按含量分类
大量元素：
微量元素：
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
占生物体总重量万分之一以上的元素
Fe、Mn（锰）、Zn、Cu、B（硼）、Mo（钼）
功能：组成多种多样性的化合物；影响生物体的生命活动。
（２）分类
Ｃ
Ｈ
O
N
P
S
K
Ca
Mg
最基本元素
基本元素
主要元素
大量元素
Fe
Mn
Zn
Cu
B
Mo
微量元素
Zn
,Fe,
B
Cu,Mo
,Mn
新
铁臂（阿）童木，猛！
她请杨
丹留人
盖
美家
注意：大量元素和微量元素都是生物体必需元素，缺一不可。生物体中还存在很多非必需元素
缺Fe：
血红蛋白组成成分，人患缺铁性贫血；果树患黄叶病
缺Ca：
骨骼、牙齿的组成成分，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：
甲状腺激素组成成分，人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大
缺B：
花而不实（硼促进花粉的萌发和花粉管的伸长）
缺Zn：
影响人体生长发育、大脑发育和性成熟
缺Mg：
元素缺乏症举例
叶绿素的重要组分，植物黄化苗
缺K：
感到肢体麻木
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）
3、元素含量：
细胞鲜重和干重两种状态下，C、H、O、N四中基本元素的含量从多到少的排序是怎样的？造成这种差异的原因是什么？
鲜重中：O、C、H、N
在人体细胞中，鲜重时含量最多的元素是Ｏ（水含量最多）。
干重中：C、O、N、H
在人体细胞中，干重时含量最多的元素是C（有机物含量多）。
原因：含水量不同，因为干细胞失去了水分，而水是由氢和氧组成，因此造成了这两张图的不同！
细胞鲜重时元素数目最多：
H
原因：
1.C在细胞中的含量比较高，占细胞干重55.99%.
2.C原子有4个共价键，容易与H、O结合，同时碳原子之间能连接成链状或环状，容易形成各种复杂的大分子化合物。
细胞的最基本元素是:
C
细胞的基本元素是:
C、H、O、N
细胞的主要元素是:
C、H、O、N、P、S
碳为什么是构成细胞的最基本元素？
组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的呢?
大多以化合物的形式
二、组成生物体的化合物:
活细胞中最多的化合物是
，最多的有机化合物是
；干细胞中最多的化合物是
。
水
蛋白质
无机化合物
有机化合物
水:
85%～95%
无机盐:
1%～1.5%
糖类：
脂质：1%～1.5%
蛋白质：7%～10%
核酸：
C、H、O
C、H、O（N、P）
C、H、O、N、
（P、S、Fe等）
C、H、O、N、P
1％～1.5％
蛋白质
根据是否含碳元素
无碳元素（CO2、CO、CaCO3除外）
有碳元素
化合物占细胞鲜重的含量：
化合物
质量分数（%）
水
85-90
无机盐
1-1.5
蛋白质
7-10
脂类
1-2
糖类和核酸
1-1.5
1.活细胞内含量最多的化合物是___
2.活细胞内含量最多的无机化合物是___
3.活细胞含量最多的有机化合物______
4.占细胞干重最多的化合物是
。
水
蛋白质
蛋白质
水
关于细胞中水和蛋白质含量的几种描述说法：
水
细胞内含量最多的化合物
细胞内含量最多的无机化合物
占细胞鲜重含量最多的化合物
占细胞鲜重50％以上的化合物
蛋白质
细胞内仅次于水的化合物
细胞内含量最多的有机化合物
占细胞干重含量最多的化合物
占细胞干重50％以上的化合物
1.有机化合物和无机化合物有什么区别?能举例说明吗?
思考与讨论:
有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有C元素，如糖类是有机化合物，由C、H、O三种元素组成；水是无机化合物，由H、O两种元素组成。
当然这不是严格意义上的区别。如CO2虽然含有C元素，但它的特性和无机物一样，所以它不是有机物。
2.
细胞内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?
细胞内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，它既可作为生命活动的承担者又可以作为生命活动的调节者；
水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。
思考与讨论:
思考与讨论:
3.你能举例说出哪些植物器官的细胞中富含糖类,脂质和蛋白质吗?如何从这些植物器官中提取呢?
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、马铃薯等含淀粉（多糖）较多；
甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；
花生、芝麻、向日葵等种子中含脂质多；
大豆种子中含蛋白质多，等等。
提取方法：破碎植物细胞后提取。
一、生物界和非生物界的统一性和差异性
统一性：
差异性：
二、组成细胞的元素
来源：
种类：大量元素：
微量元素：
主要元素：
基本元素：
最基本元素：
含量：鲜重含量前四位：
干重含量前四位：
存在形式：
三、组成细胞的化合物
种类：
含量：鲜重含量最多的化合物：
鲜重含量最多的有机化合物：
干重含量最多的化合物：
【总结提升】
O
>C>
H>
N
C
>O>
N>
H
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
C、H、O、N、P、S
C、H、O、N
C
水
蛋白质
蛋白质
化合物
组成生物界和非生物界的元素种类大致相同
组成生物界和非生物界的元素含量差别很大
有选择地从无机自然界中吸收而来
无机化合物和有机化合物
1.关于生物体内的化学元素的说法中正确的是（　）
A.不同生物，组成生物体的化学元素的种类和含量大体相同
B.无机自然界中存在的化学元素在生物体内都可找到　　
C.生物体内的C元素是最基本的元素，含量总是最多的
D.微量元素在生物体内含量很少，却是生物生活所必需的
D
练一练:
2、生活在缺水的沙漠环境中的仙人掌细胞中，含量最多的化合物是（
）
A、蛋白质
B、脂肪
C、糖类
D、水
3、过度肥胖人的指肪组织中，占细胞重量50%以上的物质是（
）
A、糖类
B、脂肪
C、蛋白质
D、水
D
D
4.如图1是细胞中3种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，下列说法不正确的是(　　)
A.若图1表示正常细胞，则A为水
B.若图1表示细胞干重，则A为蛋白质
C.图2中含量最多的元素a是氧元素
D.图2中原子数最多的元素也是a
D
5.如图表示人体细胞中各种化合物或主要元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列，正确的是
（
）
D
A．水、蛋白质、糖类、脂质；N、H、O、C
B．蛋白质、糖类、脂质、水；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
实验:
我们平常吃的东西里面包含了哪些营养呢？
糖类
淀粉
蛋白质
脂肪
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
一、实验原理：
1、还原糖＋斐林试剂　?
砖红色沉淀
（还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖等，
蔗糖、淀粉不是还原糖）
2、脂肪＋苏丹Ⅲ　?　橘黄色
脂肪＋苏丹IV　?　红色
3、蛋白质＋双缩脲试剂　?　紫色反应
4、淀粉+碘液
?
蓝色
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验材料的选取原则
①材料本身白色或近于白色，以避免对实验结果产生干扰。
②富含还原糖、脂肪或蛋白质等相关物质，以使实验现象明显。
实验材料处理过程
研磨→过滤→组织样液
1、还原性糖的检测
还原性糖+斐林试剂
砖红色沉淀
水浴
加热
甲液：0.1g/ml
NaOH
乙液：0.05g/ml
CuSO4
注意:等量混合
现配现用
还原性糖：(葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖)
非还原性糖：淀粉、纤维素、蔗糖、糖原。
苹果、梨
甘蔗、甜菜
马铃薯
西瓜汁
注入2mL苹果组织样液
注入1mL刚配制好的斐林试剂
水浴加热（50~65℃）约2min
逐渐变成棕色，最后形成砖红色沉淀（Cu2O）
50~65℃的温水
甲乙液等量混匀加入，现配现用
振荡、混合摇匀呈现浅蓝色
一、还原性糖的检测
应用：
检测糖尿病患者尿液中含糖量
颜色变化：浅蓝色
棕色
砖红色
取材
检测
结论
马铃薯匀浆样液中含有淀粉
马铃薯匀浆
2、淀粉的检测和观察:
3、脂肪的检测和观察:脂肪＋苏丹Ⅲ　?　橘黄色
脂肪＋苏丹IV　?　红色
方法一:花生种子匀浆+3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
①取最理想的花生子叶薄片，用毛笔蘸取放在载玻片中央；
②染色：在薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3
min；
③去浮色：用体积分数为50%的酒精溶液；
④制成临时装片。
取材
制片
方法二:花生种子(浸泡过的),将子叶削成薄片
选择最理想的花生子叶薄片
在低倍显微镜下找到已着色的圆形小颗粒,然后换高倍显微镜观察
结论
观察
花生种子中含有脂肪
脂肪微粒
1、实验原理
蛋白质+双缩脲试剂
紫色
检测生物组织中的蛋白质
取材：1.黄豆（浸泡1-2h)
豆浆
取滤液
双缩脲试剂：A液（0.1g/mlNaOH溶液）
B液（0.01g/mlCuSO4溶液）
研磨
过滤
2.蛋清稀释液
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
二、蛋白质的检测
先加A液，后加B液，不等量加入
无色或白色
摇匀
应用：
用于劣质奶粉的鉴定
斐林试剂和双缩脲试剂的区别
0.1g/ml
NaOH溶液
0.05g/ml
CuSO4溶液
0.1g/ml
NaOH溶液
0.01g/ml
CuSO4溶液
还原糖
蛋白质
甲液和乙液等量混匀后立即使用。现配现用
先加A液1ml，摇匀；再加B液4滴，摇匀
50-65℃水浴加热
不加热，摇匀即可
浅蓝色--棕色--砖红色沉淀
样液为紫色
1、选材：要选用还原糖含量较高、颜色为白色或近于白色的植物组织。
2、斐林试剂不稳定，需现配现用，一般配成甲液（NaOH：0.1g/mL）乙液（CuSO4：0.05g/mL）暂时保存，使用时必须将甲、乙两液先混匀后使用，切勿分别加入组织样液中进行检测。
3、在鉴定可溶性还原性糖时，需对试管中的溶液进行水浴加热。试管底部不要接触烧杯底部；更不要直接在酒精灯上加热。另外，试管口不要朝向人，以免沸腾的溶液冲出试管，造成烫伤。
4、还原性糖的鉴定还可以使用班氏糖定性试剂。操作及实验现象同斐林试剂一样。
1.还原糖的检测
注意事项：
1.
实验用的花生种子需提前浸泡3-4h,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。
2、切片要尽可能的薄。
3、染色后一定要用50%的酒精溶液洗去浮色。
4、观察时找最薄处，最好只有1—2层细胞。
5、显微镜观时，注意先低倍镜，后高倍镜
2.脂肪的检测
注意事项：
1.用鸡蛋清时，一定要先稀释，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液造成碱性环境，再滴加B液。
3.蛋白质的检测
注意事项：
三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”
(1)唯一需要加热——
(2)唯一需要显微镜——
(3)唯一使用酒精——
还原糖检测，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现
脂肪检测
脂肪的鉴定，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色
各种可供实验的材料
梨
黄桃
胡萝卜
黄豆
花生种子
小麦种子
①其中适合于鉴定可溶性还原糖的是
，理由是梨的组织细胞
，你打算用什么试剂鉴定?
。
②小麦种子不如花生种子更适合用来鉴定脂肪，这是因为
，你打算用什么试剂鉴定?
.
1.做生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验时，需要根据实验需要选择不同的实验材料。请根据下表所列各种材料回答问题：
梨
颜色为白色，并且糖含量较高
斐林试剂
脂肪含量不如花生高，也不容易做切片
用苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液
各种可供实验的材料
梨
黄桃
胡萝卜
黄豆
花生种子
小麦种子
1.做生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验时，需要根据实验需要选择不同的实验材料。请根据下表所列各种材料回答问题：
③小麦种子中糖类化合物
含量很高，却不适合用
来鉴定
__________，这是因为
________________________________________。
④适合于鉴定蛋白质的是
，理由是
，鉴定所用的试剂是
。
蛋白质含量高
黄豆和花生
双缩脲试剂
淀粉
可溶性还原糖
淀粉是非还原糖且不溶于水
2.以花生子叶为材料进行脂肪的检测时，制作临时装片的正确步骤是(
)
①盖盖玻片
②切子叶
③苏丹Ⅲ染液染色
④滴加蒸馏水
⑤酒精洗去浮色
A.④②①③⑤
B.②④①③⑤
C.④②③①⑤
D.②③⑤④①
D
3.生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三种有机化合物的检测实验中，以下操作错误的是(
)
A.只有脂肪的检测需要使用显微镜
B.用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热
C.斐林试剂和双缩脲试剂最好是现用现配
D.可溶性还原糖的检测，可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀
D