资源简介

(共41张PPT)
2.1 细胞中的元素和化合物
第一章 组成细胞的分子
水浴
加热
细胞中的元素和化合物
砖红色沉淀
斐林试剂
有机化合物的鉴定
双缩脲试剂
苏丹III染液
紫色络合物
橘黄色
脂肪
蛋白质
还原糖
组成细胞的元素
微量元素
大量元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu
主要元素
组成细胞的化合物
糖类、脂质、蛋白质、核酸
水、无机盐
无机物：
有机物：
显微镜
区别
本节知识结构图
2.1细胞中的元素和化合物
最基本元素
甲液:0.1g/mLNaOH，乙液:0.05g/mLCuSO4
A液:0.1g/mLNaOH，B液:0.01g/mLCuSO4
必需元素
基本元素
章引言
细胞和石头都是由分子组成的，
为什么细胞能够表现出生命的特征呢
是因为细胞内有什么物质的”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。
问题探讨
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。
组成地壳和组成细胞的部分元素的含量(%)表
*Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
问题：为什么组成地壳和细胞的各种元素的相对含量差异很大？
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%
形成生命的物质观
一、细胞中的元素
1.生物界与非生物界在元素组成上的统一性和差异性
含量
种类
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。组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到。没有一种化学元素为细胞特有。但是，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·讨论
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.75% 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%
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量
(干重、质量分数)
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？
参考答案：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，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还有大量N元素。
思考·讨论
2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？
参考答案：细胞中有些元素含量很少，但是却有着重要作用，如在玉米细胞中，S只有0.17%,Mg只有0.18%，但是很多蛋白质都含有S，叶绿体中叶绿素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素了。
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.75% 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%
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量
(干重、质量分数)
思考·讨论
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？
参考答案：玉米细胞中氧元素明显高于人体细胞，而氮元素的含量明显低于人体细胞，这说明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，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。
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.75% 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%
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量
(干重、质量分数)
思考·讨论
小结：
这说明不同生物细胞在元素组成上具有统一性，在元素的含量上具有差异性。
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。
玉米细胞:O＞C＞H＞N
人体细胞:C＞O＞N＞H
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.75% 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%
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量
(干重、质量分数)
基本元素
C H O N P S K Ca Mg
主要元素
C:在细胞干重中含量较多，是最基本元素。是构成有机物的核心元素。
H:参与构成水和有机物。是细胞中原子个数最多的元素。
O:在细胞鲜重中含量最多，参与构成水和有机物。
N:主要参与构成蛋白质和核酸等有机物。
P:主要参与构成核酸、ATP、磷脂等有机物。
S:主要参与构成某些蛋白质等有机物。
（1）大量元素：细胞中含量较多的元素
一、细胞中的元素
2.细胞中的元素种类
2.细胞中的元素种类
图1 组成人体细胞主要元素
（占细胞鲜重百分比）
O>C>H>N
图2 组成人体细胞主要元素
（占细胞干重百分比）
C>O>N>H
组成人体细胞的元素的百分比
一、细胞中的元素
细胞中的元素参与构成细胞中的化合物
一、细胞中的元素
2.细胞中的元素种类
Fe Mn Zn Cu B Mo 等
（2）微量元素：细胞中含量很少的元素
Fe:可参与构成血红蛋白。
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。
常称为生命元素。
一、细胞中的元素
2.细胞中的元素种类
无机物 水 70%-90%
无机盐 1%-1.5%
有机物 蛋白质 7%-10%
脂质 1%-2%
糖类 1%-1.5%
核酸 细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。
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糖类的含量较多。
二、细胞中的化合物
旁栏内容
梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿色。
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
我们平时吃的食物中营养物质的种类和含量有很大差别，需要在日常膳食中做到不同食物的合理搭配，以满足机体的营养需要。
我们的食物来自各种生物组织。怎样检测不同生物组织总营养物质呢？
尝试检测不同生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
第一个设计物质检测的探究实践活动
（1）还原糖：具有还原性的糖
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测
常见还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖
常见非还原糖：蔗糖、淀粉
（2）原理：
还原糖+斐林试剂
砖红色沉淀
水浴加热
斐林
试剂
甲液
乙液
0.1g/mLNaOH
0.05g/mLCuSO4
等体积混合使用，
现配现用。
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保存,使用时现配现用。
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测
（2）原理：
还原糖+斐林试剂
砖红色沉淀
水浴加热
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测
（2）原理：
还原糖+斐林试剂
砖红色沉淀
水浴加热
蓝色 → 棕色 → 砖红色
Cu(OH)2
Cu(OH)2+Cu2O
Cu2O
（3）颜色变化：
（4）选择：
还原糖含量高且色浅
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
不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料,防止颜色的干扰。
苹果或梨匀浆：富含还原糖且没有其他颜色干扰。
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测
（5）过程与结果、结论
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测
还原糖含量高，颜色为无色或白色的生物组织。
取材：
制备组织样液：
制浆→过滤→取液
颜色反应：
组织样液2mL+新配置的斐林试剂1mL，水浴加热。
结果：出现砖红色沉淀。
结论：组织样液中有可溶性还原糖。
尿糖
检测
对照组
实验组
正常人尿液+斐林试剂
待测尿液+斐林试剂
水浴加热
观察颜色变化
水浴加热
观察颜色变化
（6）应用：尿糖的检测（定性）
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1.还原糖的检测
（1）原理：
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.蛋白质的检测
蛋白质+双缩脲试剂
紫色
0.1g/mLNaOH
双缩脲试剂
A液
B液
0.01g/mLCuSO4
先加1mlA液，
再加4滴B液
（1）原理：
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.蛋白质的检测
蛋白质+Cu2+
碱性环境
紫色络合物
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,影响观察结果。
拓展：
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.蛋白质的检测
双缩脲试剂最初是用来检测双缩脲的。
双缩脲试剂可以检测含有两个及两个以上肽键的化合物。
由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键, 因此, 蛋白质可与双缩脲试剂发生颜色反应。
拓展：
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.蛋白质的检测
双缩脲试剂最初是用来检测双缩脲的。
（2）选材：富含蛋白质且色浅
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.蛋白质的检测
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
（3）过程和结果、结论
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.蛋白质的检测
蛋清或牛奶或豆浆等
取材：
制备组织样液：
将上述组织样液稀释
颜色反应：
组织样液2mL+双缩脲试剂A液1mL→摇匀→双缩脲试剂B液4滴。
注意：组织样液一般要稀释，否则与双缩脲试剂反应后会粘固在试管壁上，不易刷洗。
结果：出现紫色。
结论：组织样液中有蛋白质。
比较斐林试剂和双缩脲试剂
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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
甲液与乙液等体积混合使用，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
（1）原理
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
3.脂肪的检测
脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色
脂肪被苏丹Ⅲ染成橘黄色
富含脂肪且色浅
花生种子：富含脂肪且没有其他颜色干扰。
（2）选材
（3）过程与方法
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
3.脂肪的检测
苏丹Ⅲ
滴1-2滴50%酒精
低倍镜
高倍镜
（3）过程与方法
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
3.脂肪的检测
制片→观察
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验易错点提示
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。
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]。
唯一需要显微镜——脂肪鉴定,实验用50%酒精的作用——洗去浮色。
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”。
探究·实践——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
教学需要注意的地方
1、新课标要求：“概念1.1.1 说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子”，本节内容对“碳链是...骨架”的建构内容不明确，该概念的构建与落实在本章末，即第五节《核酸是遗传信息的携带者》P36。
2、教学无需讲解检测生物组织实验的原理。
3、新教材已经删除“苏丹IV检测脂肪的方法”。
4、新教材已经删除“干重、鲜重”内容。
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（ ）
一、概念检测
教材练习
√
×
√
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
教材练习
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
一、概念检测
教材练习
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
一、概念检测
教材练习
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
二、拓展应用
教材练习
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，能构成个生命系统吗 为什么？
二、拓展应用
教材练习
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。

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