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第2章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
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本节
聚焦
1.认同不同元素和化合物在细胞中的含量关系与其所承担的功能相适应。
2.通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，掌握检测相关物质的实验原理、方法和操作注意事项。
第1节
细胞中的元素和化合物
问题探讨P16
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？就自己提出的问题与其他同学交流。
种类
组成细胞的元素在无机自然界都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有
原 因
生物和外界环境进行物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的
思 考
这一事实说明生物界与非生物界有怎样的关系？
提示：生物界与非生物界具有统一性
第1节
细胞中的元素和化合物
问题探讨P16
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？就自己提出的问题与其他同学交流。
含量
细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。
思 考
原 因
生物体是按照生命活动的需要，有选择地从无机自然界中获取元素。
这一事实说明生物界与非生物界有怎样的关系？
提示：生物界与非生物界具有差异性
一、组成细胞的元素
第1节
一、组成细胞的元素
细胞中的元素和化合物
左表是玉米细胞和人体细胞内含量较多的化学元素的种类及含量。
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？
提示：
在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样的，都是C、H、O、N。这是因为玉米和人都是生物，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。
第1节
一、组成细胞的元素
细胞中的元素和化合物
左表是玉米细胞和人体细胞内含量较多的化学元素的种类及含量。
2.细胞中有些元素含量较少，是否意味着它们不重要？
提示：
细胞中有些元素含量很少，但是却有重要作用，如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，但很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。
第1节
一、组成细胞的元素
细胞中的元素和化合物
左表是玉米细胞和人体细胞内含量较多的化学元素的种类及含量。
3.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：
组成玉米细胞中O元素的含量明显要高于人体细胞，而N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。
第1节
一、组成细胞的元素
细胞中的元素和化合物
(1)种类：
组成细胞的化学元素，常见的有20多种。
(2)分类：
大量元素
微量元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等
含量最多
C、H、O、N
原因
与组成细胞的化合物有关
记忆方法
新(锌－Zn)铁(Fe)臂(硼－B)阿童(铜－Cu)木(钼－Mo)猛(锰－Mn)
组成细胞的元素种类
(1)大量元素和微量元素的划分依据是【元素的含量】，一般以元素含量占生物总重量万分之一的比率为标准，而不是生理作用。
(2)大量元素和微量元素都是【生物体所必需的】，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素，如Pb。
第2节
一、组成细胞的元素
细胞中的元素和化合物
(1)种类：
组成细胞的化学元素，常见的有20多种。
(2)分类：
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等
(3)主要作用：
a.维持正常的生命活动。如K+可保持心肌正常兴奋性，硼(B)可促进花粉的萌发和花粉管的伸长。
b.组成化合物。细胞中的元素大多数以【化合物】的形式存在。如糖类、脂质和蛋白质中都含有C、H、O等元素。
课堂练习
1.下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．Ⅲ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
D
课堂练习
2.下列关于组成细胞的元素的叙述，正确的是（　 ）
A．微量元素在生物体内含量很少，所以对生命活动的影响不大
B．植物细胞中的微量元素也是植物生长必需的元素，如铁、硼、磷
C．划分大量元素和微量元素的标准是元素的含量，两者的作用不可替代
D．生物界和无机自然界不具有统一性
C
二、组成细胞的化合物
第2节
二、组成细胞的化合物
细胞中的元素和化合物
种类
无机化合物
水
无机盐
有机化合物
糖类
脂质
蛋白质
核酸
提示：
（1）细胞内含量最多的无机化合物是【水】。细胞内含量最多的化合物是【水】。
（2）细胞内含量最多的有机化合物是【蛋白质】；占细胞干重最多的化合物【蛋白质】。
细胞鲜重和干重的差别
（1）细胞干重与鲜重的差别在于【H2O的含量】，因此干重和鲜重中H和O的含量差异较大。
（2）水是细胞中含量最多的化合物，氧元素是水的主要组成部分，因此【活细胞（鲜重）中含量最多的是O，数量最多的是H】。
（3）干重中，C的质量分数不一定是最高的，例如，玉米细胞干重中，O的质量分数最高。
课堂练习
根据已经掌握的知识分析，不同生物材料中富含有机物的成分不同，下面的生物材料中，
富含糖类、脂肪、蛋白质的分别有__________、_________、_________。
①玉米种子 ②牛奶 ③甘蔗的茎
④鸡蛋 ⑤花生种子 ⑥甜菜的块根
⑦蓖麻种子 ⑧大豆种子 ⑨苹果
①③⑥⑨
⑤⑦
②④⑧
课堂练习
3.关于细胞中元素的叙述，错误的是（ ）
A．番茄和水稻根系吸Si元素的量有差异
B．在人体活细胞中氢原子的数目最多
C．大量元素因其在生物体内含量较多，所以并不是生物体生命活动所必需的元素
D．在人体细胞干重中C元素含量最多，是因为细胞中含有大量的有机化合物
C
课堂练习
4.如图甲是有活性的细胞中元素含量的柱形图，图乙是细胞中化合物含量的扇形图，下列说法不正确的是（　　）
A．若图甲表示细胞鲜重的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H
B．若图乙表示细胞干重，则A化合物是蛋白质
C．若图甲表示细胞鲜重，则数量最多的元素是c
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
D
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(1)实验原理：P18
第2节
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
细胞中的元素和化合物
还原糖＋斐林试剂————砖红色沉淀
脂肪＋苏丹Ⅲ染液——橘黄色
蛋白质＋双缩脲试剂——紫色
50～65 ℃
水浴加热
约2 min
还原糖指具有还原性的糖类。在糖类中，分子中含有游离醛基（结构简式是-CHO）或酮基（-CO-）的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性。还原性糖主要有【葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖】等。
斐林试剂与还原糖反应呈砖红色
脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色
双缩脲试剂与蛋白质反应呈紫色
(2)实验流程：
还原糖的检测和观察
第1节
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
细胞中的元素和化合物
实验材料的选择有何要求？可否选用甘蔗、西瓜汁、发芽的大麦等作为实验材料并简要说明原因。
实验材料的选择原则：还原糖含量较高，白色或接近白色。
发芽的大麦因含有麦芽糖可以用作实验材料；
西瓜汁虽含有丰富的还原糖，但颜色偏重，影响实验结果的观察；
甘蔗主要含蔗糖，蔗糖不具有还原性。
斐林试剂的甲液（0.1g/mLNaOH）和乙液（0.05g/mLCuSO4）【等量混合】
(2)实验流程：
脂肪的检测和观察
第1节
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
细胞中的元素和化合物
在染色后，为什么用50%酒精洗去浮色而不用清水？
苏丹Ⅲ染液溶解于酒精不溶于水。
【需要使用显微镜观察】
(2)实验流程：
蛋白质的检测和观察
第1节
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
细胞中的元素和化合物
蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？ B液为什么不能过量？
蛋白质中的肽键在【碱性条件】下能与Cu2＋生成紫色络合物。所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。
双缩脲试剂A液（0.1g/mLNaOH）
双缩脲试剂B液（0.01g/mLCuSO4）
(2)实验流程：
蛋白质的检测和观察
第1节
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
细胞中的元素和化合物
利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？为什么？
能。
斐林试剂的甲液(0.1g/mLNaOH)、乙液(0.05g/mLCuSO4);
双缩脲试剂的A液(0.1g/mLNaOH)、B液(0.01g/mLCuSO4)。
只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液高，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。
区分斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”
把握三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一”
课堂练习
5.某同学在做“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验时，操作情况如下，你认为有几处是不正确的（　　）
选取材料：选取苹果、蓖麻种子、新鲜牛奶分别做可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验。
鉴定实验：鉴定还原糖时加入刚配制的斐林试剂，便可见样液呈砖红色。选取较厚的蓖麻种子切片，滴1～2滴苏丹Ⅲ染液染色，再用50%的酒精溶液洗去浮色，然后可用显微镜观察颜色变化。取牛奶样液加入双缩脲试剂A液后立即加入双缩脲试剂B液，观察是否出现紫色。
A.2　　　B．3　　　C．4　　　D．5
B
课堂练习
6.为保障食品安全，市场监督管理局加大了对市场上食品抽检的力度。下列有关食品中化合物鉴定实验的叙述，正确的是（　　）
A．用无糖饮料样液与斐林试剂水浴加热，出现砖红色沉淀来说明含有果糖
B．用双缩脲试剂检验豆浆样液中是否存在蛋白质，该检测需要水浴加热
C．检测脱脂奶粉是否含脂肪的实验中，用苏丹Ⅲ染液来检测是否出现橘黄色
D．鉴定奶粉中蛋白质时，将双缩脲试剂A液与B液混合均匀后，再加入样品的试管
C
第1节
细胞中的元素和化合物
知识总结
练习与应用P18
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。( )
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。
一、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
一、概念检测
C
B
二、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？
【提示】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。
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？
【提示】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。
THANKS
敬请批评指正！

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