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课前预习
1、掌握细胞中元素分类，不同细胞中元素种类和含量之间的差异性和统一性。
2、掌握细胞中化合物的存在形式、分类，不同细胞中化合物的种类和含量之间的差异性和统一性。
3、掌握检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验原理、实验选材、实验步骤、实验现象和实验结论。
细胞和石头都是由分子组成的，
为什么细胞能表现出生命的特征呢?
是因为细胞内有什么非物质的“活力”因素吗?
是细胞里含有特殊的“生命元素”吗?
是组成细胞的分子有什么特殊之处吗?
阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上
——中国科学院院士邹承鲁
第二章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
聚焦
1
细胞中常见的元素有哪些？
2
组成细胞的主要化合物有哪些？
3
怎样检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质？
植物幼苗在生长过程中和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需的物质，归根结底是从无机自然界中获取的。
问题探讨
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}元素
地壳
细胞
O
48.60
65.0
Si
26.30
很少*
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
组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。
统一性
种类
生物界与非生物界
问题探讨
组成地壳和组成细胞的部分
元素含量（%）表
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}元素
地壳
细胞
O
48.60
65.0
Si
26.30
很少*
C
0.087
18.0
N
0.03
3.0
H
0.76
10.0
*Si 在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
1.生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？这又说明什么？
有，相差很大
差异性
生物界与非生物界
含量
因为细胞是有生命的，可以对不同元素进行选择性吸收。
生物体内是否存在无机自然界中所有的元素？
问题探讨
否，如铅、汞等元素非生物必需元素。
1、组成生物体的元素有哪些？
2、不同的生物体在元素组成上有没有什么差别？
3、不同生物的细胞中，含量是否相同？
1
组成细胞的元素
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
思考·讨论
1. 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？
一样，都是C、H、O、N。
玉米细胞: O＞C＞H＞N
人体细胞: C＞O＞N＞H
植物______多，蛋白质少，故干重中O较多；
动物________多，糖类少，故干重中C比例高。
糖类
蛋白质
这说明不同生物细胞在元素组成上具有 ,在元素的含量上有 。
统一性
差异性
1.1 细胞元素的分类
1.常见的化学元素有 种
20多
2.必需元素
（含量）
大量元素：
微量元素：
C H O N P S K Ca Mg等
Fe Mn B Zn Mo Cu等
（含量较多，占生物体总重量万分之一以上的元素）
铁 锰 硼 锌 钼 铜
（铁 猛 碰 新 木 桶）
基本元素
最基本元素
思考：O元素在细胞鲜重中所占百分比最大，为什么不是最基本的元素？
C能构成细胞内各种有机化合物的基本支架，所以C元素是最基本元素，而O不是。
1.1 细胞元素的分类
1.常见的化学元素有 种
20多
2.必需元素
（含量）
大量元素：
微量元素：
C H O N P S K Ca Mg等
Fe Mn B Zn Mo Cu等
（含量较多，占生物体总重量万分之一以上的元素）
铁 锰 硼 锌 钼 铜
（铁 猛 碰 新 木 桶）
无论大量元素还是微量元素都是必需元素。微量元素虽含量少，但其生理作用却不可替代。
基本元素
最基本元素
1.2 细胞元素的作用
1、缺Ca会导致肌肉抽搐
2、缺Fe会使人患贫血等症状；
3、缺Ｉ会导致甲状腺肿大等。
N、P、K、Mg、B在植物体中的作用
N: 促进植株叶的生长，更好的进行光合作用。缺氮: 植株矮小。
P: 促进生根和开花，促进籽粒的饱满。缺磷: 植株暗绿带红。
K: 促进果实的干物质积累，用来膨大果实，增加产量。
缺钾: 叶片上也带了需要褐斑。老叶片边缘黄化。
B: 主要促进植物花粉管萌发和伸长。缺硼: 花而不实。
Ca、Fe、I在动物体中的作用
Mg: 参与构成叶绿素，有利于植物光合作用。缺镁: 叶片发黄。
叶绿素分子
Mg
钙盐构成骨骼
1.1 细胞元素的分类
拓展：
鲜重状态
干重状态
含量最多的元素
含量最多的四种元素
O
C>O>N>H
C
O>C>H>N
图1 组成人体细胞主要元素
（占细胞鲜重百分比）
图2 组成人体细胞主要元素
（占细胞干重百分比）
鲜重：细胞在自然状态下的重量。
干重：细胞除去全部自由水后的重量。
出现这种差异的原因是什么？
2
组成细胞的化合物
解决以下问题，展示学习成果：
组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的？
细胞内主要化合物的种类及含量？
细胞内含量最多化合物是什么？含量最多的有机化合物是什么？
2. 组成细胞的化合物
2
组成细胞的化合物
水（70%-90%）：鲜重 ，大多为 。
无机化合物
无机盐（1%-1.5%）：大多以 形式存在
糖类（1%-1.5%）：只含 （ 物质）
脂质（1%-2%）：主要含 ，此外还含
物质）
有机化合物
蛋白质（7%-9%）：主要含 （
物质）
核酸：含 （ 物质）
最多
自由水
离子
C、H、O
能源
N、P
储能
C、H、O、N (S)
结构
C、H、O、N、P
遗传
C、H、O
存在形式：组成细胞的各种元素大多以 的形式存在。
化合物
2
组成细胞的化合物
鲜重最多的化合物：
鲜重最多的有机物：
干重最多的化合物：
干重最多的有机物：
鲜重最多的四种元素：
干重最多的四种元素：
水
蛋白质
蛋白质
蛋白质
O、C、H、N
C、O、N、H
最值问题
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。
糖类
不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的
日常膳食做到不同食物的合理搭配
{7DF18680-E054-41AD-8BC1-D1AEF772440D}
糖类
H2O
叶绿素
梨果实细胞
梨叶片细胞
①下列种子中含蛋白质最丰富的是 ，
②含淀粉最丰富的是 ，
③ 含脂肪最丰富的是 。（玉米、油菜、大豆）
1.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距？
多
多
无
少
少
多
玉米
油菜
大豆
旁栏知识
小试牛刀
1、组成玉米和人体的最基本元素（ ）
A、H B、O C、N D、C
2.下列组成活细胞的基本元素中，含量由多到少 的正确顺序是（ ）
A、C＞H＞O＞N B、C＞O＞H＞N
C、O＞C＞N＞H D、O＞C＞H＞N
3.比较小麦和家兔体内的各种化学元素（ ）
A、种类和含量都相差很大
B、种类相差很大，其中相同元素的含 量都大体相同
C、种类和含量都相差不大
D、种类大体相同，其中相同元素的含量大都相差很大
D
D
D
1、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
D
2、.人的肝脏细胞内含量（占鲜重）最多的元素及细胞中含量最多的有机化合物分别是（ ）
A. O、蛋白质 B. O、H2O
C. C、蛋白质 D. C、H2O
A
小试牛刀
【检测】判断题
①Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素( )
②细胞中的一种元素的作用能被其他元素代替( )
③因为O是活细胞中含量最多的元素，所以O是最基本的元素( )
④在沙漠植物仙人掌的活细胞中含量最多的化合物是蛋白质( )
⑤在人体活细胞中氢原子的数目最多( )
⑥细胞中的微量元素因含量极少从而不如大量元素重要 ( )
×
×
×
×
√
×
【检测】如图1是细胞中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，请分析:
(1)若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次___________。
(2)若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物一定含的元素是________________。
水、蛋白质
C、H、O、N
【检测】如图1是细胞中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，请分析:
(3)若图2表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比),则a、b、c依次是__________。
(4)大肠杆菌体内的各种元素的含量是否和人体内的完全相同吗？_________________________________________。
O、C、H
不完全相同。不同生物体内的各种元素的含量存在差异
3
检测生物组织中的糖类
脂肪和蛋白质
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。
①___________+斐林试剂 砖红色沉淀
②___________+碘 蓝色
③脂肪+_____________ 橘黄色
④蛋白质+_____________ 紫色反应
50~65℃
水浴加热
镜检
还原糖
淀 粉
苏丹Ⅲ
双缩脲试剂
【实验原理】
探究·实践
①还原糖的检测与观察
且必须是可溶性还原糖
属于还原糖的有：单糖、麦芽糖、乳糖
属于非还原糖的有：蔗糖、多糖
斐林试剂是甲液NaOH和乙液CuSO4混合后才可使用，因为其反应原理是还原糖中的醛基被Cu（OH）2氧化，Cu（OH）2被还原成Cu2O
不能用酒精灯直接加热
①还原糖的检测与观察
【实验结果】
②蛋白质的检测与观察
稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上
双缩脲试剂是使用时先加A液，再加B液，因为其反应原理是具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物，所以要先营造一个碱性环境。
②蛋白质的检测与观察
【实验结果】
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
斐林试剂
双缩脲试剂
不同点
使用方法
甲液和乙液_______均匀后方可使用，且现配现用
使用时先加A液，再加B液
反应条件
_______加热
不需要加热
反应原理
还原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被还原为Cu2O
具有两个或以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应生成络合物
试剂实质
新制的___________________
____性环境下的_______
颜色
_______
_______
浓度
斐林试剂的乙液CuSO4溶液浓度为0.05 g/mL
双缩脲试剂的B液CuSO4溶液浓度为0.01 g/mL
相同点
都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用的NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL
混合
水浴
Cu（OH）2
砖红色
碱
Cu2+
紫色
切片要厚薄均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊
酒精的作用是洗去浮色
③脂肪的检测与观察
探究·实践
③脂肪的检测与观察
脂肪微粒
结果与分析
脂肪的检测和观察
探究·实践
图3-2 脂肪被苏丹Ⅲ染色
脂肪微粒被染成橘黄色
④淀粉的检测与观察
注意事项：
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。
三类有机物的检测在操作步骤上的差异
探究·实践
(1)唯一需要加热—— 鉴定,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。
(2)非还原糖(如蔗糖)+斐林试剂的现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。
(3)唯一需要显微镜—— 鉴定,实验中要用 ，其作用是 。
还原糖
脂肪
洗去浮色
50%的酒精溶液
注意事项：
易错警示
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]。
探究·实践
若用大豆作材料,必须提前浸泡;若用蛋清作材料,必须稀释,防止其粘在试管壁上不易刷洗; 且该实验应预留部分组织样液做对比。
易写错别字提示:“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”,
双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。
水
无机化合物
有机化合物
无机盐
糖类
脂质
蛋白质
核酸
细胞中的元素和化合物
组成细胞的元素
（生物界与非生物界的统一性与差异性）
组成细胞的化合物
检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质
大量元素
微量元素
干重最多：c
鲜重最多：o
糖类：
脂质：
蛋白质：
淀粉：
斐林试剂，砖红色沉淀
（苏丹III：橘黄色 ，苏丹IV：红色）
（双缩脲试剂：紫色）
（碘液：变蓝）
课堂小结
5
练习与应用
.

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很少，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，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。（ ）
4.1 概念检测
√
×
√
.

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。
4.1 概念检测
.

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
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
4.1 概念检测
C
B
.

4.2 拓展应用
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。
.

4.2 拓展应用
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？
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。
6
知识链接
课堂检测
1.过度肥胖者的脂肪组织细胞中占50%以上的物质是（ ）
A. 水? B. 蛋白质? C. 脂质?? D. 糖类
2. 如图表示细胞中各种化合物占细胞鲜重的含量，按①②③④顺序排列正确的是(　　)
A. 水、蛋白质、糖类、脂质 B. 蛋白质、糖类、脂质、水
C. 水、蛋白质、脂质、糖类 D. 蛋白质、水、脂质、糖类
A
D
3.下列能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀的是 (　　)
①葡萄糖　②果糖　③蔗糖　
④麦芽糖　⑤淀粉　⑥纤维素
A．①②⑤　 B．②③④
C．①⑤⑥　 D．①②④
D
课堂检测
4. 如图1是细胞中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，下列说法正确的是（ ）
A. 若图l表示细胞鲜重，则A、B依次是蛋白质、水
B. 若图2表示人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是C、H、O
C. 地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性
D. 若图1表示细胞完全脱水后化合物含量，则A化合物是蛋白质
D
课堂检测
5. 生物组织中的还原糖、脂肪、和蛋白质的检测，下列操作错误的是（? ）
A. 还原糖的检测可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀
B. 只有脂肪的的检测需要用显微镜
C. 用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热
D. 斐林试剂和双缩脲试剂最好是现用现配
A
6. 下列叙述正确是（? ）
A. 西瓜汁中含有丰富的葡萄糖和果糖，可做还原糖鉴定的替代材料
B. 脂肪鉴定时，可观察到细胞中被苏丹IV染成黄色的小颗粒?
C. 双缩脲试剂B液为0.01g/mlCuSO4溶液?
D. 鉴定还原糖时先加入斐林试剂的甲液摇匀后再加乙液
C

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