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(共45张PPT)
第2章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
生物界和非生物界的统一性和差异性
※ 假如游戏里面的英雄都有生命，那钟无艳和被石化后的敌方英雄都是由细胞构成的吗？
※ 从更加微观的角度来看，细胞和石头都是由分子组成，为什么只有细胞能够表现出生命的特征呢？是细胞中含有特殊的生命元素吗？
钟无艳是，石化后的英雄不是
一、
生物界和非生物界的统一性和差异性
一、
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
比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，思考一下问题：
组成细胞的元素都能在地壳中找到吗？
组成地壳和细胞的主要元素含量差别大吗？
组成地壳和细胞的元素种类相同，含量不同
都能找到
两者组成元素含量差别较大
生物界和非生物界的统一性和差异性
一、
统一性：
从化学元素的种类分析，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。
生物界和非生物界的统一性和差异性
差异性：
从各种元素的相对含量分析，细胞与无机自然界大不相同。
种类相同
含量不同
统一性
差异性
生物界和非生物界的统一性和差异性
一、
Q1：生物所含元素都来自无机环境，为什么二者元素含量却大不相同？
A1：生物体按照生命活动的需要，有选择地从外界地吸收元素。
Q2：那在不同生物体内各元素含量又会是怎样的呢
组成细胞的元素
二、
元素 玉米细胞/% 人体细胞/%
C 43.57 55.99
O 44.43 14.62
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
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%
Q1：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？
在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样，都是C、H、O、N；
这是因为组成两者的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质（物质种类基本相同），这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还有大量N元素。
C、H、O、N是组成细胞的基本元素
组成细胞的元素
二、
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%
Q2：玉米细胞和人体细胞中最基本的元素是什么？
A2：最基本的元素是 C 元素。
元素 玉米细胞/% 人体细胞/%
C 43.57 55.99
O 44.43 14.62
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
碳链是构成生物大分子的基本骨架
组成细胞的元素
二、
元素 玉米细胞/% 人体细胞/%
C 43.57 55.99
O 44.43 14.62
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
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%
Q3：细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？？
A3：细胞中有些元素含量虽然很少，但是却有着重要作用
叶绿素结构图
—S—S—
生物体按照生命活动的需要，有选择地从外界地吸收元素
组成细胞的元素
二、
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%
元素 玉米细胞/% 人体细胞/%
C 43.57 55.99
O 44.43 14.62
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
鲜重： 自然状态下的质量
干重：除去自由水后的质量
干重 = 鲜重 - 自由水
组成细胞的元素
二、
鲜重：自然状态下的质量 ；干重：除去自由水后的质量
一、
组成人体的主要元素
（占细胞鲜重的百分比）
组成人体的主要元素
（占细胞干重的百分比）
鲜重含量最多的元素O
干重含量最多的元素C
元素：O>C>H>N
元素：C>O>N>H
造成这种差异的主要原因是水含量的不同
组成细胞的元素
二、
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%
元素 玉米细胞/% 人体细胞/%
C 43.57 55.99
O 44.43 14.62
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
细胞干重中，C元素 含量不一定最高！
玉米细胞和人体细胞中不同有机物的含量存在差别所导致的；
二、
组成细胞的元素
基本元素
大量元素
(含量占生物体总质量的万分之一以上)
微量元素
(含量少，作用大)
C
H O N
S P
K Ca Mg
最基本元素
干重最多
主要元素(占97%)
Fe Mn B Zn Mo Cu
（1）元素分类
分为大量元素和微量元素
（2）分类依据
含量
鲜重最多
二、
分类
按照含量分
按照作用分
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
大量元素：
微量元素：
最基本元素：
基本元素：
主要元素：
Fe、Mn、Zn、B(硼)、Mo(钼)等
C、H、O、N
C
C、H、O、N、P、S
记忆技巧：”铁猛碰新木桶””心猛铁臂(硼)阿童木”
组成细胞的元素
对于生物体来讲，微量元素是否可有可无呢
记忆技巧：”她请杨丹留人盖美家”
二、
组成细胞的元素
几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱,有的甚至发黄枯萎,即使使用了大量的N、P、K肥也无济于事,后来,人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛,原来,这一片“绿洲”的附近有一座钼矿,矿工每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子个踩过的地方,牧草绿油油的,经过科学家的化验和分析,一公顷牧草只需150克钼就足够了。
通过分析,你能得出什么结论呢
微量元素是生物体不可缺少的必需元素;在生物体中含量很少,但其作用是其它元素不可替代的。
情景材料
二、
组成细胞的元素
元素 出现的相应症状 Ca 过少
过多
Mg I 过少
过多
B Zn Fe 出现抽搐现象，易患骨质疏松症
可能引起肌无力
人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大
人患甲状腺功能亢进症（甲亢）
过少：影响人体生长发育，尤其是大脑发育
过少：影响血红蛋白的合成，导致缺铁性贫血
过少影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行
过少华而不实（只开花不结果）
二、
组成细胞的元素
1、 大量元素和微量元素是依据生物体内元素含量的整体情况来划分的，具体到某种生物中，元素的含量可能有所差别；
2、 大量元素和微量元素都是生命活动所必需元素，同样重要，任何元素的功能都不能被其他元素替代；
3、 生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如人体内可能含有Pb，但它不是人体的必需元素；
关于大量元素和微量元素的3点注意
三、
组成细胞的化合物
※ 以化合物的形式存在
组成细胞的主要化合物及相对含量
种类
无机化合物
有机化合物
水
无机盐
蛋白质
脂质
糖类
※ 细胞内含量最多的化合物是（ ）
※ 细胞内含量最多的有机化合物是（ ）
※ 细胞干重含量最多的化合物是（ ）
水
蛋白质
核酸
蛋白质
不同生物组织的细胞中各种化合物是存在差别的
组成生物体的化学元素在生物体内是以什么形式存在？
三、
组成细胞的化合物
梨的果实细胞中糖类和水分等物质多，不含叶绿素。
不同生物组织的细胞中各种化合物是存在差别的
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差别？
二、
组成细胞的元素
×
×
水
二、
组成细胞的元素
B
二、
组成细胞的元素
B
五、
巩固训练
1.如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列表述不正确的是（ ）
A.Ⅰ在非生物界中都能找到，体现了生物界与非生物界的统一性
B.Ⅱ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的
C.Ⅱ和Ⅲ为生物体的必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症
D.P、S、K、Ca、Fe属于大量元素
五、
巩固训练
2.如下图表示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（ ）
含量
①　 ② ③ ④
A.蛋白质、水、脂质、糖类，C、O、H、N
B.蛋白质、糖类、脂质、水，N、H、O、C
C.水、蛋白质、脂质、糖类，H、O、N、C
D.水、蛋白质、糖类、脂质，N、H、C、O
四、
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
※ 自主学习教材P18 探究·实践（3min）
我们的食物来自各种食物组织，应该怎样检测不同生物组织中的营养物质呢？
四、
实验一：检测生物组织中的还原糖
（1）原理：
具有还原性的糖
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、糖原、纤维素
甲液:
乙液:
0.1g/mLNaOH
0.05g/mLCuSO4
现配现用
甲乙等体积混合使用
水浴加热
还原糖
砖红色沉淀（氧化亚铜Cu2O ）
+斐林试剂
斐林试剂
50-65℃
四、
实验一：检测生物组织中的糖类
实验原理：
还原糖(麦芽糖、葡萄糖、果糖)与斐林试剂在水浴加热的条件下反应，生成砖红色的Cu2O沉淀。
四、
实验一：检测生物组织中的糖类
（2）材料：
甜菜、甘蔗？
（3）显色反应：
西瓜？
马铃薯？
含还原糖量高，______________
颜色浅的材料
浅蓝 棕 砖红色沉淀
梨匀浆
含蔗糖多
含淀粉多
本身颜色较深且与显色反应后颜色相近，会掩盖实验结果
受热均匀
四、
实验二：检测生物组织中的脂肪
（1）原理：
（2）选材:
花生种子：
富含脂肪且没有其他颜色干扰
脂肪
橘黄色小油滴
+苏丹Ⅲ染液
四、
实验二：检测生物组织中的脂肪
实验原理：
脂肪可以被斐苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，在显微镜下可观察到橘黄色脂肪颗粒。
四、
实验二：检测生物组织中的脂肪
取材
花生种子(浸泡3～4h），将子叶削成薄片
制片
（3）实验步骤:
苏丹Ⅲ易溶于酒精不溶于水
染色时间过短：未着色过长：使细胞全部着色，不易观察
用毛笔蘸取
四、
实验二：检测生物组织中的脂肪
花生种子中含有脂肪。
取材：
花生种子(浸泡3～4h），将子叶削成薄片
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）
④ 制成临时装片(滴蒸馏水，盖盖玻片)
观察
低倍镜下寻找到已着色的圆形小颗粒，
然后用高倍镜观察
结论
（3）实验步骤:
四、
实验三：检测生物组织中的蛋白质
（1）原理
（2）材料：
在碱性条件下，肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物
蛋白质
紫色络合物（双缩脲与Cu2+）
+双缩脲试剂
双缩脲试剂
0.1g/mLNaOH
0.01g/mLCuSO4
现配现用
先A后B，依次添加
A液:
B液:
大豆种子研磨液（豆浆）、鸡蛋清稀释液
选择无色（或白色）且蛋白质含量丰富的材料
四、
实验三：检测生物组织中的蛋白质
实验原理：
两个及以上相邻肽键在碱性环境下与双缩脲试剂中的Cu2+发生反应，生成紫色络合物，因此双缩脲试剂可检测蛋白质和多肽。
四、
实验三：检测生物组织中的蛋白质
黄豆浆滤液或蛋清稀释液
组织样液2mL
双缩脲试剂
A液1mL
双缩脲试剂B液4滴
结论：
组织样液中存在蛋白质。
（5）实验步骤:
制备样液
显色反应
充分摇匀
充分摇匀
产生紫色络合物过多，难以清洗试管
加入过多B液，在碱性环境下产生蓝色沉淀，影响显色观察
四、
实验四：检测生物组织中的淀粉
马铃薯匀浆
检测
组织样液2mL
碘液2滴
结论：
组织样液中存在淀粉。
取材：
充分摇匀后变蓝
四、
实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液
成分 （质量浓度）
鉴定物质 添加顺序方法 反应条件 反应现象 原理 0.1g/mLNaOH
0.05g/mLCuSO4
0.1g/mLNaOH
0.01g/mLCuSO4
还原糖（葡萄糖、麦芽糖等）
蛋白质
甲、乙液等量混合均匀后注入
先加入A液摇匀，后加入B液摇匀
50-650C水浴加热
不加热
蓝色→棕色→砖红色沉淀
无色→紫色
还原性糖+Cu(OH)2→Cu2O
(砖红色沉淀)
碱性条件下蛋白质（含两个以上肽键）+Cu2+→紫色络合物
注意事项
(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
(4)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。
(5)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”。
50%的酒精溶液
五、
巩固训练
3.现提供可配制斐林试剂的溶液:甲液(0.1g/mL的NaOH溶液)、乙液(0.05g/mL的CuSO4溶液)以及蒸馏水,如果充分利用上述试剂及必需的实验用具,可灵活地鉴别出下列哪些物质 (　 )
①葡萄糖　 ②蔗糖　③胃蛋白酶　④RNA
A.只有①　
B.①和②　
C.①和③　
D.②、③和④
五、
巩固训练
4.有关脂肪的鉴定，说法正确的是（ ）
A.用苏丹Ⅲ鉴定脂肪需要水浴加热
B.本实验用到50%的酒精溶液洗去表面浮色
C.用镊子将最薄的花生子叶放在载玻片中央
D.苏丹IV可以使脂肪颗粒染成橘黄色
五、
巩固训练
5.脂肪鉴定实验中，应进行的操作步骤依次（ ）
A. 切片—制片—染色—洗浮色—镜检
B. 切片—染色—洗浮色—制片—镜检
C. 切片—制片—镜检—染色—洗浮色
D. 切片—染色—制片—洗浮色—镜检
五、
巩固训练
6.生物组织中的还原糖、脂肪、和蛋白质的检测，下列错误的是( ）
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
课堂小结
四、
实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
※ 注意
斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液
成分 0.1g/mL NaOH溶液 0.05g/mL CuSO4溶液 0.1g/mL NaOH溶液 0.01g/mL
CuSO4溶液
鉴定的物质 还原糖 蛋白质 使用方法 甲液和乙液等量混合 先加A液，再加B液 反应条件 50~65℃水浴加热 常温、常压 实验现象 砖红色沉淀 发生紫色反应 双缩脲试剂：
先加A液（创设碱性环境）1mL摇匀，再加B液（提供Cu2+）4滴，摇匀
斐林试剂：
试剂现配现用，否则Cu(OH)2发生沉淀，难以与还原糖反应
组成细胞的元素
二、
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%
Q2：玉米细胞中O含量明显高于人体细胞，而N含量明显低于人体细胞，这说明什么？
元素 玉米细胞/% 人体细胞/%
C 43.57 55.99
O 44.43 14.62
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
A2：玉米细胞和人体细胞中不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多些，而人体细胞中蛋白质的含量要多些。
此外，Ca元素的含量的区别，与玉米和人体的物质和结构组成有关。
蛋白质
糖类
四、
检测糖类、脂肪和蛋白质的原理分别是什么？
实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
水浴加热
低倍镜
高倍镜
还原糖
脂肪
蛋白质
砖红色沉淀（氧化亚铜Cu2O）
橘黄色小油滴
紫色络合物（双缩脲与Cu2+）
+斐林试剂
+苏丹Ⅲ染液
+双缩脲试剂

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