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第二章 组成细胞的分子
第一节 细胞中的元素和化合物
你想到了什么？
*Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
组成细胞的元素
生物界
非生物界
种类
组成细胞的元素在无机自然界都能找到
含量
组成元素含量上相差很大
生物和外界环境进行物质交换，细胞从无机环境获取元素
生物界与非生物界在元素种类上具有统一性，在元素含量上具有差异性。
原
因
统一性
差异性
原
因
生物体有选择地从外界获取各种物质
组成细胞的元素
组成细胞的元素
糖类
脂肪
蛋白质
水、无机盐
玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。
组成细胞的元素
组成细胞的化学元素，常见的有20多种。
指含量占生物体总重量万分之一以上的元素。
（1）大量元素
基本元素
C
H
O
K
N
P
S
Ca
Mg
含量最多
与组成细胞的化合物有关
组成细胞的元素分类
组成细胞的元素
细胞鲜重：O>C>H>N
细胞干重：C>O>N>H
图1 组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）
图2 组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）
在自然状态下测得的重量。
除去水分后测得的重量。
组成细胞的元素
C:在细胞_____中含量较多，是________元素。C是构成有机物的核心元素。
干重
最基本
指含量占生物体总重量万分之一以上的元素。
（1）大量元素
最基本元素
基本元素
C
H
O
K
N
P
S
Ca
Mg
O:在细胞_____中含量最多，参与构成水和有机物。
鲜重
组成细胞的元素分类
组成细胞的元素
在元素周期表中，碳位于第14族，原子序数为6，说明一个碳原子核中含有6个质子，核外有6个电子，在最外层有4个电子。
因此，碳原子具有了4个能成键的价电子，能使碳原子之间、碳原子与其他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。
碳为什么是构成细胞的最基本元素？
组成细胞的元素
碳为什么是构成细胞的最基本元素？
碳元素是最基本的元素，原因是碳链是构成有机物的骨架。
组成细胞的元素
玉米细胞:O＞C＞H＞N
这说明不同生物细胞在元素组成上具有统一性，在元素含量上具有差异性。
人体细胞:C＞O＞N＞H
植物糖类多，蛋白质少，故干重中O较多
动物蛋白质多，糖类少，故干重中C比例高
组成细胞的元素
C:在细胞_____中含量较多，是________元素。C是构成有机物的核心元素
H:参与构成水和有机物。H是细胞中_________最多的元素。
O:在细胞_____中含量最多，参与构成水和有机物。
干重
最基本
原子个数
鲜重
N:主要参与构成________和核酸等有机物。
蛋白质
P:主要参与构成______、ATP、磷脂等有机物。
核酸
S:主要参与构成某些________等有机物。
蛋白质
C
H
O
K
N
P
S
Ca
Mg
基本元素
最基本
大量元素
组成细胞的元素
C
H
O
K
N
P
S
Ca
Mg
基本元素
最基本
大量元素
Mg：参与构成叶绿素分子，影响_____________。
Ca:是构成人体的骨骼和牙齿的主要成分，还能维持神经和肌肉活动，过少会________，过多会________。
K：维持细胞内的渗透压。
光合作用
抽搐，
骨质疏松
肌无力
组成细胞的元素
N、P、K、Mg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：叶片上带褐斑，老叶片边缘黄化。
Mg：参与构成叶绿素，有利于植物光合作用。
缺镁：叶片发黄。
组成细胞的元素
组成细胞的元素
组成细胞的化学元素，
常见的有20多种。
（2）微量元素
指含量占生物体总重量万分之一以下的元素。
Zn
Fe
B
Mo
Mn
Cu
铁猛碰新木桶
Fe:可参与构成血红蛋白，过少可导致______________。
Zn:促进皮肤、骨骼和性器官的正常发育，维持正常的细胞代谢，对大脑尤为重要。
B：主要促进植物花粉管萌发和伸长。缺硼：___________。
缺铁性贫血
花而不实
组成细胞的元素
组成细胞的元素
大量元素
微量元素
自然界中的元素
自然界中的元素
组成细胞的元素
大量元素
微量元素
C H O N P S K Ca Mg
Fe Mn Zn Cu B Mo
课堂练习
下列有关组成生物体化学元素的叙述，正确的是（　　）
A.组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到
B.碳元素是最基本的元素，原因是其在细胞干重中含量总是最多
C.细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要
D.不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似
A
碳元素是最基本的元素，原因是碳链是构成有机物的骨架。
组成细胞的化合物
化合物：由两种或两种以上不同元素组成的纯净物。
化合物
思考：有机化合物和无机化合物主要的区别
有机化合物
无机化合物
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
指含碳元素的化合物，但不包括碳的氧化物（一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐等），一般能够燃烧。
通常不含碳元素的化合物，一般不能燃烧。
葡萄糖(C6H12O6)
占细胞鲜重的70%-90%
。
化合物
无机物
有机物
。
。
糖类
。
脂质
C、H、O、N（S）
C、H、O（有的含N、P）
C、H、O等
C、H、O、N、P
占细胞鲜重的1%-1.5%
占细胞鲜重的7%-10%
占细胞鲜重的1%-1.5%
占细胞鲜重的1%-2%
组成细胞的化合物
水
无机盐
蛋白质
核酸
活细胞中含量最多的化合物是 ， 含量最多的有机化合物是 。
水
蛋白质
组成细胞的化合物
组成细胞的化学元素大多以化合物的形式存在
化合物 种类 质量百分比
无机化合物 水 70%~90%
无机盐 1%~1. 5%
有机化合物 蛋白质 7%~10%
脂质 1%~2%
糖类 核酸 1%~1. 5%
组成细胞的化合物
（1）细胞内含量最多的化合物是_______
（2）细胞内含量最多的无机物是_______
（3）细胞内含量最多的有机物是_______
水
水
蛋白质
细胞鲜重
水>蛋白质>脂质>糖类
细胞干重
蛋白质>脂质>糖类
大多数植物体干重中含量最多的化合物是糖类
不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊。
课堂练习
1.下列有关组成生物体化学元素和化合物的叙述，正确的是（　　）
A.Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素
B.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
C.组成细胞的元素大多以化合物的形式存在
D.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
C
2.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，下列①②③④顺序排列，正确的是（ ）
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
D
课堂练习
课堂练习
3.图甲是细胞中化合物相对含量的扇形图，图乙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（ ）
D
A.若图甲表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是水、蛋白质
B.若图甲表示细胞完全脱水后化合物的含量，则A是蛋白质
C.若图乙表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H
D.地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与无机自然界具有统一性
.富含糖类.
.富含蛋白质.
.富含脂肪.
花生种子
牛奶
鸡蛋
大豆种子
玉米种子
甘蔗的茎
甜菜的根
苹果
不同生物组织的细胞中各种化合物是有差别的
探究·实践 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验原理：
脂肪 + 苏丹Ⅲ染液（苏丹Ⅳ） ----→ 橘黄色（红色）
蛋白质 + 双缩脲试剂 ----→ 紫色
还原糖 + 斐林试剂 ----→ 砖红色沉淀
水浴加热
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。如：
还原糖的检测与观察
（1）还原糖
常见的还原糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖、
常见的非还原糖：蔗糖、淀粉、糖原、纤维素
具有还原性的糖
白糖(蔗糖)
葡萄糖
蜂蜜(果糖)
米饭(淀粉)
还原糖的检测与观察
（2）实验原理
还原糖+斐林试剂
砖红色沉淀
水浴加热
甲液
0.1 g/mL NaOH溶液
乙液
0.05 g/mL CuSO4溶液
成分
某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。
等体积混合使用，现配现用
－CHO＋2Cu(OH)2 → －COOH＋Cu2O↓＋2H2O（加热条件下）
还原糖中的醛基（－CHO）把Cu(OH)2还原为Cu2O（砖红色）
50~65℃
还原糖的检测与观察
还原糖+斐林试剂
砖红色沉淀
水浴加热
颜色变化：
蓝色 → → 砖红色
Cu(OH)2
Cu2O
50~65℃
思考
鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用
因为斐林试剂很不稳定,配置好的Cu(OH)2悬浊液放置一段时间后，会形成沉淀，影响实验效果。
其次是Cu(OH)2放置久了会发生分解反应，形成部分黑色CuO，也会影响实验结果。
所以应将甲液和乙液分别配置、保存,使用时甲液、乙液等量混合均匀后立即使用（现配现用）。
还原糖的检测与观察
（3）实验材料
不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料,防止颜色的干扰。
①还原糖含量高
不能用马铃薯(富含淀粉)和甘蔗、甜菜(富含蔗糖)。
②色浅
还原糖含量高且色浅
苹果或梨匀浆：富含还原糖且没有其他颜色干扰。
还原糖的检测与观察
（4）方法步骤
取样：还原糖含量高，颜色为无色或白色的生物组织。
加样液：向试管内注入2 mL待测组织样液。
加试剂：甲液和乙液等量混合均匀后，再向试管内注入1 mL斐林试剂。振荡试管，使溶液混合均匀，此时呈现蓝色。
加热：将试管放进盛有50～65℃温水的大烧杯中，加热约2 min。
观察：试管中出现的颜色变化
组织样
液2 mL
刚配制的斐
林试剂1 mL
温水加热
蓝色
砖红色
还原糖的检测与观察
（5）实验现象
组织样液2 mL
刚配制的斐林试剂1 mL
温水加热
蓝色
砖红色
颜色变化：蓝→棕→砖红色沉淀
注意：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]。
实验结论：组织样液中有还原糖
蛋白质的检测与观察
（1）实验原理
A液
0.1 g/mL NaOH溶液
B液
0.01 g/mL CuSO4溶液
成分
蛋白质+双缩脲试剂
紫色络合物
先加较多A液，再加几滴B液
双缩脲试剂：依次添加
蛋白质的检测与观察
（1）实验原理
鉴定蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应,可能的原因是什么
可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响实验结果。
思考
Thinking
蛋白质+Cu2+
碱性环境
紫色络合物
蛋白质的检测与观察
（1）实验原理
双缩脲试剂最初是用来检测双缩脲的。
蛋白质（实际上是指与双缩脲结构相似的肽键）与双缩脲试剂发生作用（在碱性溶液中与Cu2+反应），产生紫色反应。
双缩脲试剂可以检测含有两个及两个以上肽键的化合物。
蛋白质的检测与观察
（2）实验材料
富含蛋白质且色浅
豆浆：富含蛋白质且没有其他颜色干扰。
鲜肝脏研磨液：富含蛋白质且没有其他颜色干扰。
牛奶
豆浆
蛋清
蛋白质的检测与观察
（3）方法步骤
选材：蛋清或牛奶或豆浆等
制备组织样液：将上述组织样液稀释。
加样液：向试管内注入待测组织样液2 mL。
加鉴别试剂：向试管内注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀。再加入4滴双缩脲试剂B液，摇匀。
注意：若用蛋清作实验材料，组织样液必须稀释，否则鸡蛋清与双缩脲试剂发生反应后，会粘固在试管壁上，使反应不切底，且不易刷洗。
依次添加
（4）实验现象
无色→紫色
比较斐林试剂和双缩脲试剂
比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂
作用
成分
使用方法
原理
反应条件
检测还原糖
检测蛋白质
甲液:0.1g/mLNaOH
乙液:0.05g/mLCuSO4
A液:0.1g/mLNaOH
B液:0.01g/mLCuSO4
甲液与乙液等量混合使用，现配现用，水浴加热
先加较多A液，再加少量B液
Cu(OH)2被还原糖还原成Cu2O砖红色沉淀。
蛋白质在碱性条件下与Cu2+络合，生成紫色络合物。
水浴加热(50~65℃)
碱性环境、常温
脂肪的检测与观察
（1）实验原理
脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色
（2）实验材料
富含脂肪且色浅
花生种子：富含脂肪且没有其他颜色干扰。
苏丹Ⅲ染液
脂肪的检测与观察
（3）方法步骤
取材：取浸泡过的花生种子，去掉种皮。
切片：用刀片将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。
制装片：
从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央。
在花生子叶片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min。
用吸水纸吸去染液，滴1～2滴体积分数为50%的酒精，洗去浮色。
用吸水纸吸去子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片。
观察：在低倍镜下找到子叶最薄处，移至视野中央，再转换高倍镜,将影像调清楚。
脂肪的检测与观察
（4）实验现象
脂肪小颗粒被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色
检测实验中成功的关键——“三个正确选择”
(1) 正确选择实验材料
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。
要选用无色或近于无色的材料，有的实验材料可以经脱色处理后再使用。
(2) 正确选择检测试剂
检测还原糖选择斐林试剂，检测蛋白质选择双缩脲试剂等。
注意：易写错别字提示:“斐林试剂”的“斐””,双缩脲试剂中的“脲”。
探究·实践 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
探究·实践 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
检测实验中成功的关键——“三个正确选择”
(3) 正确选择使用方法
①检测还原糖使用的斐林试剂要现用现配并且要水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。
②检测蛋白质使用的双缩脲试剂不需要水浴加热。
③检测脂肪需要显微镜观察，用50%酒精的作用，洗去浮色。
④做鉴定还原糖和蛋白质的实验时，在实验前，可以留出一部分样液，以便与检测后样液的颜色做对照，这样可以增强说服力。
使用试剂
检测物质
颜色变化
还原糖
脂肪
淀粉
蛋白质
斐林试剂
双缩脲试剂
苏丹Ⅲ染液
碘液
砖红色
紫色
橘黄色
蓝色
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
某同学进行了相关物质的检测实验,所用的材料、实验试剂和观察内容如表所示。
组别 材料 实验试剂 观察内容
A 苹果匀浆 斐林试剂 颜色反应
B 浸泡过的花生种子 清水、苏丹Ⅲ染液、50%的酒精溶液 细胞中着色的小颗粒
C 豆浆 双缩脲试剂 颜色反应
(1)西瓜汁中含有丰富的还原糖, （能/不能）用西瓜汁替代苹果匀浆，因为西瓜汁为红色,而还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下反应生成 ,西瓜汁的颜色会 实验结果的观察。
(2)B组中的“50%的酒精” （能/不能）换成清水，原因：50%的酒精的作用是 ,而苏丹Ⅲ染液易溶于 而不溶于 。
(3)C组中,先加入双缩脲试剂 1 mL,再加入 4滴。B液为不能过量，因为过多的双缩脲试剂B液会与 反应生成 影响观察,且B液本身呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。
砖红色沉淀
干扰
不能
洗去浮色
不能
酒精
水
A液
B液
双缩脲试剂A液
蓝色Cu(OH)2沉淀
课堂练习
1.检测生物组织中的有机物时，会出现不同的颜色反应。下列有关叙述错误的是(　 )
A．将甘薯的块茎捣碎，向其提取液中加入碘液，溶液呈蓝色，说明该提取液中含有淀粉
B．向西瓜的汁液中加入斐林试剂并水浴加热后可观察到较深的砖红色
C．进行花生种子子叶中脂肪的检测实验时，苏丹Ⅲ染液能将子叶中脂肪滴染成橘黄色
D．将煮熟的鸡蛋白捣碎并加入双缩脲试剂后会出现紫色的颜色反应
B
课堂练习
2．下列关于检测生物组织中糖类和蛋白质的叙述，正确的是(　 )
A．双缩脲试剂检测蛋白质的实验需要水浴加热处理
B．大豆种子蛋白质含量多，是检测蛋白质的理想材料
C．韭菜富含还原糖，是鉴定还原糖的理想材料
D．检测蛋白质的双缩脲试剂A液必须和双缩脲试剂B液混合后，再加入含样品的试管中
B
课堂练习
3.（2020·浙江高考）为检测生物组织中的还原糖,制备了某苹果的两种提取液:①浅红色混浊的匀浆;②浅黄色澄清的匀浆。下列叙述正确的是( )
A. 提取液 ②加入斐林试剂并水浴加热产生砖红色沉淀,说明②中含有还原糖
B. 与提取液②相比,①更适合用于检测苹果中的还原糖
C. 提取液中都含有淀粉、少量的麦芽糖和蔗糖等还原糖
D. 检测还原糖时，应先向待测提取液中加入双缩脲试剂试剂甲液,然后再加入双缩脲试剂乙液
A
课堂小结
细胞中的元素和化合物
组成细胞的元素
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
微量元素：Zn Mo Cu B Fe Mn
组成细胞的化合物
无机化合物：水、无机盐
有机化合物：蛋白质、脂质、糖类、核酸
检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质
蛋白质
还原糖
脂肪
双缩脲试剂
斐林试剂
苏丹Ⅲ染液
紫色
砖红色
橘黄色
+
+
+

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