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第二章 组成细胞的分子
第1节：细胞中的元素和化合物
细胞中的元素和化合物
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
01
02
探究
组成细胞的元素和化合物
情境一
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
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
生物界和非生物界具有统一性。
细胞中的各元素含量和无机自然界中的含量大不相同,这说明了什么
生物界和非生物界还具有差异性。
组成地壳和组成细胞的部分元素含量(％)表
一样，都为C、H、O、N
玉米和人都是生物，组成它们的主要成分是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质还含有大量的N元素。
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.57 55.99
H 6.24 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
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
情境二
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？
提示:
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.57 55.99
H 6.24 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
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
情境二
细胞中有些元素很少，是否意味着它们不重要？
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。
提示:
组成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，这说明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; Ca元素的含量也有区别，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.57 55.99
H 6.24 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
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
情境二
比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量，你还能得出哪些结论？
提示:
占细胞干重最多的元素是 ,原因是 ；
占细胞鲜重最多的元素是 ,原因是 ；
情境三
组成人体细胞的主要元素
（占细胞干重的百分比）
组成人体细胞的主要元素
（占细胞鲜重的百分比）
细胞鲜重元素含量排序: ,细胞干重中素含量排序: 。
O
C
O>C> H> N
C>O>N> H
细胞质含量最多的化合物是水
C是基本元素,各种有机物中均含有C
(2)种类：组成细胞的化学元素，常见的有____多种。
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。
从__________________分析，细胞与无机自然界大不相同。
无机自然界
各种元素的相对含量
20
大量元素：
C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg
微量元素：
C
最基本元素:
基本元素:
主要元素:
C、H 、O 、N
C、H 、O 、N 、P 、S
根
据
含
量
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
巧记：新 铁 臂 阿 童 木 好 猛，蛋 淋 流 没 加 盖
(1)生物界和非生物界的统一性和差异性
①统一性：
②差异性：
从以下方面归纳组成细胞的元素
【任务1】
细胞内含量最多的化合物 。最多的无机化合物 。
占细胞鲜重含量最多的化合物 。
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 。
三种有机化合物含量在细胞中的比例： 。
蛋白质>脂质>糖类
化合物 质量分数（%）
水
无机盐
蛋白质
脂类
糖类和核酸
组成细胞的主要化合物及相对含量
85-90
1-1.5
7-10
1-2
1-1.5
水
水
蛋白质
蛋白质
水
情境四
组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在：
无机化合物
有机化合物
水（ ）
无机盐
糖类（ ）
脂质（ ）部分物质含 。
蛋白质（ ）一般含S
核酸（ ）
H、O
C、H、O
C、H、O
N、P
C、H、O、N
C、H、O、N、P
归纳总结组成细胞中的化合物并写出其组成元素
【任务2】
注 意
探究二
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(1)图2是鉴定还原糖的相关操作，其中试剂Y为______________，若想要观察到 沉淀,应在图2方框中补充________步骤。如果相关均操作正确，却没有观察到实验现象，最可能的原因是_____________________________。
情境四
冬瓜是一种广受欢迎的食物，不管是清炒、白煮还是煲汤，冬瓜都占有一席之地。某研究小组想通过实验探究冬瓜果肉中是否含有糖类、脂肪和蛋白质，进行了如下实验，请根据所学知识回答下列问题。
待测组织样液中还原糖含量过低
斐林试剂
水浴加热
砖红色
做生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验时，需根据实验要求选择合适的实验材料。请根据表中所列各种材料回答问题：
(3)表中适合于鉴定可溶性还原糖的最理想材料是_____，理由是该材料组织细胞_____________________________；
情境四
常见还原糖:
葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖
常见非还原糖:
蔗糖、淀粉
(2)常见的还原糖与非还原糖？
苹果
富含还原糖且颜色接近白色
选材：
结论
含(还原糖)糖量高、白色或近于白色的植物组织
制浆→过滤（一层纱布）→取液
组织样液含有还原糖。
注入2mL梨组织样液
振荡、混合摇匀
注入1mL刚配制好的斐林试剂
变成砖红色
50-65℃的温水
制备
样液
颜色
反应
蓝色
棕色
砖红色
新制Cu(OH)2
Cu2O(沉淀）
甲液：质量浓度0. 1g/mlNaOH
乙液：质量浓度0. 05g/mlCuSO4
甲、乙液等量混匀现配现用
准确描述还原糖鉴定的基本流程
【任务3】
情境四
冬瓜是一种广受欢迎的食物，不管是清炒、白煮还是煲汤，冬瓜都占有一席之地。某研究小组想通过实验探究冬瓜果肉中是否含有糖类、脂肪和蛋白质，进行了如下实验，请根据所学知识回答下列问题。
(4)图1是鉴定脂肪的相关操作,其中试剂X为__________,颜色反应为 ；滴加试剂X后需要滴加1-2滴50%的酒精溶液以_______________。
苏丹Ⅲ染液
洗去浮色
橘黄色
方法一：
花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
方法二：
切片法
取材：
花生种子(浸泡3～4h），将子叶削成薄片
切片：
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
①取最理想的薄片
②在薄片上滴苏丹Ⅲ染液(3min）
③去浮色（用50﹪酒精：染料易溶于有机溶剂）
④ 制成临时装片(滴蒸馏水，盖盖玻片)
不需要用显微镜，直接用肉眼观察
准确描述脂肪鉴定的基本流程
【任务4】
现象:
有被染成橘黄色（或红色）的脂肪微粒
脂肪微粒
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
准确描述脂肪鉴定的基本流程
【任务4】
情境四
(5)表中适合于鉴定蛋白质的最理想材料是____；图3是鉴定蛋白质的操作：其中试剂Z为 ,加入试剂Z摇匀后并未观察到颜色变化,应再加入_____________________________________，摇匀后观察组织样液呈 。只加3～4滴双缩脲试剂B液而不能过量的原因是_________________________________________________________________。
黄豆
过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色
双缩脲试剂B液(0.01g/mL的CuSO4溶液)
双缩脲试剂A液(0.1g/mL的NaOH溶液)
紫色
取材：
制备组织样液
黄豆组织样液（或鸡蛋蛋清稀释液）
蛋清必须稀释，以免实验后黏住试管壁，不易清洗
鸡蛋清
蛋清稀释液
加水稀释
黄 豆
（侵泡1-2d）
豆浆
研磨
滤液
过滤
准确描述蛋白质鉴定的基本流程
【任务4】
显色反应
现象
摇匀
2mL组
织样液
1mL双缩脲试剂A液
创设碱性环境
4滴双缩脲试剂B液
提供Cu2+
无色
蓝色
紫色
A液：质量浓度0. 1g/mlNaOH
B液：质量浓度0. 01g/mlCuSO4
先加双缩脲试剂A液、再加双缩脲试剂B液
注 意
蛋白质中肽键(2个肽键)在碱性环境遇到Cu2+会形成紫色络合物
准确描述蛋白质鉴定的基本流程
【任务4】
完善表格，总结斐林试剂和双缩脲试剂的异同
【任务4】
项目 斐林试剂 双缩脲试剂
成分 甲液 乙液 A液 B液
原理不同
方法不同
使用条件
颜色反应
质量浓度为0.05 g/mL的 CuSO4溶液
质量浓度为
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 ℃温水浴加热
不需加热
蓝色→棕色→砖红色
浅蓝色→紫色
质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液
质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液
新配制的Cu(OH)2与加入的还原糖在水浴加热 条件下反应，Cu(OH)2被还原生成砖红色的Cu2O沉淀
蛋白质在碱性溶液中可以与Cu2＋发生双缩脲反应，生成紫色络合物
甲、乙两液等量混匀后立即使用(现配现用)
选材：
显色反应
结论
组织样
液2mL
碘液2滴
组织样液中存在淀粉。
摇匀后变成蓝色
马铃薯匀浆
准确描述淀粉鉴定的基本流程
【任务6】
归纳总结
1.实验材料的选择
(1)所选材料应富含被检测的有机物，易出现明显的实验现象。
(2)材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。
2.三类有机物的检测在操作步骤上的差异
(1)唯一需要加热的——还原糖的检测，若不加热，则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜的——花生子叶切片脂肪的检测。
(3)混合后加入的——斐林试剂；分别加入的——双缩脲试剂。
3.易错警示
(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)误认为脂肪的检测必须使用显微镜
若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜，可以在制备的组织样液中加入苏丹Ⅲ染液，观察溶液的颜色变化。
归纳总结
构建网络
无机化合物
有机化合物
水
无机盐
糖类
脂质
蛋白质
核酸
大量元素
C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg
微量元素
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
细胞中的元素和化合物
检测
化合物
元素
斐林试剂
碘液
脂肪
蛋白质
还原糖
淀粉
苏丹Ⅲ或Ⅳ染液
双缩脲试剂
基本元素
C、H 、O 、N

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