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(共45张PPT)
第
2
章
第1节细胞中的元素和化合物
组成细胞的分子
学习目标
通过比较地壳和细胞以及不同细胞中的元素种类和含量，形成生命的物质观，并且进一步认同生物界的统一性与多样性。
（生命观念）
01
基于对细胞中元素和化合物含量的分析，归纳概括出 细胞中的大量元素、微量元素和化合物种类。
（科学思维）
02
通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验，掌握定性颜色反应的原理和科学探究方法，并且能进一步开展定量检测实验。
（科学探究）
03
比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量
情景导入
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
(1)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？
(2)细胞中的各种元素的相对含量与无机自
然界的大不相同，这说明了什么？
生物界和非生物界具有统一性。
生物界和非生物界还具有差异性。
(3)组成细胞的元素追根溯源来自无机自然
界，为什么细胞内各种元素的比例与无机
自然界的大不相同？
生物体是按照生命活动的需要，有选
择地从无机自然界获取元素的。
01
组成细胞的元素
比较组成玉米细胞的和人体细胞的元素及含量
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)
注：其它元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
问题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，因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。
元素 玉米 人
O 44.43 14.62
C 43.75 55.99
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
比较组成玉米细胞的和人体细胞的元素及含量
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)
注：其它元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
问题2：细胞中有些元素含量很少，如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，是否意味着这些元素并不重要？
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。
元素 玉米 人
O 44.43 14.62
C 43.75 55.99
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
比较组成玉米细胞的和人体细胞的元素及含量
玉米细胞和人体细胞的部分元
素及含量(干重，质量分数)
注：其它元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
问题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？
①结果：不同生物体内化学元素的种类基本相同；
②结果：不同生物体内同种化学元素的含量不同；
③结果：同一生物体内不同化学元素的含量不同，
其中C、H、O、N 4种元素所占比例较大。
④结果：玉米细胞干重中O含量最高，人体细胞干重中C含
量最高。
结论：不同生物细胞在元素组成上具有统一性。
结论：不同生物的细胞中组成元素的含量具有差异性。
结论：C、H、O、N是组成细胞的主要元素。
结论：玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别。
元素 玉米 人
O 44.43 14.62
C 43.75 55.99
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
基本元素(占90%)
鲜重最多
大量元素(占生物体的万分之一以上)
微量元素(生活必需，含量很少)
C H O N
S P K Ca Mg
Fe Mn B Zn Mo Cu
组成细胞的元素
自然界的元素
组成细胞的元素
1.常见的化学元素有 种
20多
大量元素
微量元素
2.必需元素根据含量
C H O N P S K Ca Mg等
Fe Mn B Zn Cu Mo等
新(Zn)铁(Fe)臂(B)阿童(Cu)木(Mo)猛(Mn)
一、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。
材料分析
元素缺乏症状（大量元素和微量元素都是必需元素）
缺Ca会患骨质疏松；
缺Fe会使人患贫血等症状；
B(硼)促进花粉萌发，花粉
管伸长，缺硼会出现
“华而不实”的现象
Mg(镁)是合成叶绿素分子的必需元素
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）
利用鲜重与干重中元素及化合物的含量分析判断：
(1)活细胞中含量最多的元素是 。
(2)细胞干重中含量最多的元素是 。
(3)细胞鲜重中元素含量排序: 。
(4)细胞干重中元素含量排序: 。
(5)无论干重还是鲜重，细胞中
这四种元素含量最多。
O
C
O>C> H> N
C>O>N> H
C、H、O、N
核心要点
干重 = 鲜重 - 水 = 有机物+无机盐
鲜重：O
C
H
N
干重：C
O
N
H
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
习题检测
如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列叙述错误的是
A.P、S、K、Ca、Zn属于大量元素
B.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
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.Ⅱ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的
A
习题检测
其中植物根细胞吸收量最少的离子是(　　)
A．Ca2＋　　　　　　　　　 B ．SO2－4
C．Zn2＋ D．H2PO3－
解析：选C　因Zn属于微量元素，因此花卉对它的吸收量最少。
科学家在利用无土栽培法培养一些名贵的花卉时，培养液中添加了多种必需化学元素，其配方如表所示：
习题检测
组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的呢
02
组成细胞的化合物
组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在
水
脂质
蛋白质
糖类
核 酸
无机盐
1.种类
无机化合物
有机化合物
水
无机盐
糖类
脂质
蛋白质
核酸
70-90%
7-10%
组成细胞的化合物
1.鲜重含量最多的无机化合物
2.鲜重含量最多的有机化合物
3.占细胞干重最多的有机化合物
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
课堂练习
生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。下列叙述正确的是
A.若Ⅴ和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表核酸
B.细胞干重和鲜重中含量最多的化合物分别是Ⅴ和Ⅲ
C.医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和Ⅴ
D.上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅴ
课堂练习
B
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________________。
(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__________。
水、蛋白质
C、H、O、N
O、C、H
课堂练习
二、组成细胞的化合物
思考：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？
提示：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的含量是有差别的
日常膳食做到不同食物的合理搭配
思考
检测生物组织中的
糖类、脂肪、蛋白质
原理：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。
探究·实践
糖类的检测：
①还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)＋ 试剂 。
②淀粉＋碘液→
脂肪的检测：
脂肪＋ 染液→ 色。
蛋白质的检测：
蛋白质＋ 试剂→ 色。
蓝色
斐林
砖红色沉淀
苏丹Ⅲ
橘黄
双缩脲
紫
实验原理
选材
制备组织样液
颜色反应
观察得结论
还原糖的鉴定
含糖量高、白色或近于白色的植物组织
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
制浆→过滤（一层纱布）→取液
注入2mL苹果组织样液
振荡、混合摇匀呈现蓝色
注入1mL刚配制好的斐林试剂
甲乙液等量混匀
变成砖红色沉淀
50-650C的温水水浴加热
不能用酒精灯直接加热
结论：组织样液含有还原糖
①还原糖有 。
②试剂： .
甲液：0.1g/ml的______ ,
乙液：0.05g/ml的 .
甲乙液必须 后再加入样中， 。
③必须 。
葡萄糖，果糖，麦芽糖
用水浴加热
斐林试剂
NaOH
CuSO4
等量混合均匀
现配现用
④颜色变化：
浅蓝色
棕色
砖红色
还原糖检测的注意事项
鉴定可溶性还原糖的实验材料是否可选择西瓜、番茄、马铃薯、甘蔗组织样液？
所以应选颜色为白色或近白色、富含葡萄糖、果糖或麦芽糖等还原糖的植物组织，以苹果、梨最好。
不行，西瓜和番茄样液本身的颜色对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显。马铃薯和甘蔗主要含淀粉，淀粉为非还原糖。
一、还原糖的检测
还原糖检测的注意事项
豆浆滤液或蛋清稀释液
取材：
步骤：
组织样液2mL
双缩脲试剂A液1mL
双缩脲试剂B液4滴
摇匀后变成紫色
试剂：
原理：
A液： 0.1g/ml的 ；
B液： 0.01g/ml的______
双缩脲试剂
NaOH
CuSO4
先加A液，后加B液，不等量加入
蛋白质的鉴定
双缩脲试剂(了解)
在碱性溶液中，双缩脲与CuSO4形成紫色络合物，称为双缩脲反应。
注意：与双缩脲试剂起反应的是肽键而不是氨基酸
A液:0.1g/mLNaOH
B液:0.01g/mLCuSO4
甲液:0.1g/mLNaOH
乙液:0.05g/mLCuSO4
紫色物质生成
砖红色沉淀
先加A液，再加B液，不需加热
甲液、乙液先混再用且现配现用，需加热
蛋白质
还原性糖
试剂组成
检验结果
试剂用法
检测对象
双缩脲试剂
斐林试剂
斐林试剂与双缩脲试剂的比较：
取材：花生种子（实验前浸泡12-24h），去皮，将子叶削成薄片
制片：
①选取最薄的薄片移至载玻片中央
②在薄片上滴加苏丹Ⅲ染液2－3滴，染色３min
③滴加体积分数为50%的酒精溶液1—2滴，洗去浮色（多余的苏丹Ⅲ）
④吸去余液，滴1-2滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片
显微观察：
先在低倍镜下找到已着色的薄片，后用高倍镜观察
现象：
有被染成橘黄色的脂肪微粒
脂肪的鉴定
①切片要薄，如厚薄不均就会导致观
察时有的地方清晰有的地方模糊。
②体积分数为50%酒精的作用是： 。
③需要使用显微镜观察。
洗去浮色
脂肪检测注意事项
取材：
马铃薯匀浆
步骤
组织样液2mL
碘液2滴
结论：
说明组织样液中存在淀粉。
摇匀后变成蓝色
淀粉的检测和观察：
(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)易混淆双缩脲试剂和斐林试剂的使用：
混合后加入——斐林试剂，且现配现用；
分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。
(3)易写错“斐”和“脲字”：
“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。
(4)误认为脂肪的鉴定必需使用显微镜：
若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若要通过溶液颜色变化，则不必使用显微镜。
易错易混辨析
(1)唯一需要加热——还原糖鉴定,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——脂肪鉴定,实验用50%酒精的作用——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。
特别提醒：
化合物 试剂 颜色变化 条件 选材原则
还原糖 （葡、果、麦）
淀粉 脂肪 蛋白质 斐林试剂
碘液
苏丹Ⅲ
双缩脲试剂
砖红色沉淀
蓝色
橘黄色
紫色
水浴加热
常温
切片——显微镜
含量丰富，
颜色浅
（酒精洗浮色）
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。
填空：
A．若图1表示正常细胞，则A、B化合物共有的元素中含量最多的是a
B．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则A化合物中含量最多的元素为图2中的b
C．图2的正常细胞中数量最多的元素是c，这与细胞中含量最多的有机物有关
D．若图1表示正常细胞，则B化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
下列说法不正确的是(　　)
C
图2是有活性的细胞
习题检测
在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，关于实验材料的选择的叙述，错误的是（ ）
A.甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多的非还原糖，且近于白色，因此可以用于进行还原糖的鉴定
B.花生种子含脂肪多，且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料
C.大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想植物材料
D.鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的动物材料
E.可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定葡萄糖和尿液中的蛋白质
A
下列关于实验操作步骤的叙述，正确的是（ ）
A.用于鉴定还原糖的斐林试剂中的甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B.脂肪的鉴定实验中需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒
C.鉴定还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
D.用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后再加入含样品的试管中
B
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
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
双缩脲试剂：紫色
碘液：变蓝
小结
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）细胞中不存在无极自然界没有的特殊元素（ ）
（2）细胞中微量元素含量最少，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，但含量往往有一定的差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性（ ）
√
×
×
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。
苏丹Ⅲ染液 豆浆 砖红色沉淀
斐林试剂 梨汁 橘黄色
双缩脲试剂 花生子叶 紫色
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
C
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
B
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。
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。
感
谢
您
的
聆
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