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(共67张PPT)
第1节　细胞中的元素和化合物
课前自主预习案
课堂互动探究案
知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知
一、组成细胞的元素和化合物
1．组成细胞的元素
(1)生物界和无机自然界的统一性和差异性
①统一性：从化学元素的种类分析，组成细胞的化学元素，在__________中都能够找到。
②差异性：从_________________分析，细胞与无机自然界大不相同。
(2)种类：组成细胞的化学元素，常见的有____多种。
(3)分类
①大量元素(含量较多)：__________________________________等。
②微量元素(含量很少)：__________________________________等。
无机自然界
各种元素的相对含量
20
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
【巧学助记】　谐音记忆元素的种类
大量元素
微量元素
2．组成细胞的化合物
（1）细胞内含量最多的化合物：　　　　。
（2）细胞内含量最多的有机化合物：　　　　。
蛋白质
有机
水
水
蛋白质
二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．还原糖的检测
砖红色
还原糖
白色或浅色
砖红色
还原糖
2．脂肪的检测
（1）检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。
（2）检测步骤
苏丹Ⅲ染液
50%的酒精
3．蛋白质的检测
双缩脲
紫色
1 mL
紫色
知识应用·强化落实——效果·检测·定向
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素（　　）
（2）大量元素在细胞内作用重大，微量元素在细胞中的作用微小（　　）
（3）组成细胞的元素全部以化合物的形式存在（　　）
解析：Ca、Mg是大量元素。
解析：大量元素和微量元素是按照含量划分的，微量元素的作用并不小。
解析：组成细胞的元素大多以化合物的形式存在，有些可以以离子形式存在，如K＋。
×
×
×
（4）所有细胞中化合物含量都一样（　　）
（5）还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下可产生紫色沉淀（　　）
（6）斐林试剂是由甲液和乙液等量混合均匀后使用（　　）
（7）双缩脲试剂使用时先加B液，摇匀后加A液（　　）
×
×
√
×
解析：不同细胞中化合物含量不同，如小麦种子细胞中糖类含量较高，而花生种子细胞中脂肪含量较高。
解析：应为砖红色沉淀。
解析：应先加A液，摇匀后再加B液。
课程标准
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。
检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。
素养达成
设疑激趣
“补铁、补血效果好！补血口服液”；“健康的体魄，来自于‘点点滴滴’”；“万丈高楼平地起，层层都是‘钙’起来”；“聪明伶俐，坚持补锌，有锌万事成，用心妈妈会用锌”……
这是电视上经常播放的广告，请尝试解释广告用语中的科学道理。

探究点一　组成细胞的元素和化合物
1.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。据此分析回答下列问题：
(1)从含量分析，钼属于哪种元素？植物对钼的需求量很少，是不是钼对植物的作用不重要？
钼属于微量元素；微量元素也是生物必需的元素，含量虽然很少，但是对生物体一样具有重要的作用，不可缺少。
(2)如图1是某种牧草细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的牧草细胞中元素含量的柱形图，请分析回答下列问题：
①若图1表示牧草细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物是什么？

②图2中a、b、c依次是哪些元素？
③研究表明牧草细胞中的化学元素在该处土壤中都能够找到，由此说明什么？
蛋白质。
活细胞中a、b、c元素依次是O、C、H。
说明生物界与无机自然界具有统一性。
任务2　比较玉米细胞与人体细胞的部分元素及含量(干重，质量分数)，回答下列问题：
元素 玉米细胞 人体细胞
O 44.43 14.62
C 43.57 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
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%。
(1)玉米细胞与人体细胞含量最多的元素种类是否相同，怎样解释这种现象？
　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(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？
　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(3)比较玉米与人体细胞元素种类与含量还可以得出哪些结论？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
在玉米细胞和人体细胞中含量最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、脂质和蛋白质等物质，水中含有H、O，有机物中都含有C、H、O，蛋白质中还含有N元素。
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。
玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮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；钙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。
任务3　请尝试构建下列元素的包含关系图
自然界中的元素、组成细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素。
任务4　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
1.组成细胞的元素的种类和含量
基本元素占人体细胞鲜重比例是O＞C＞H＞N，而占人体细胞干重比例是C＞O＞N＞H。
2．元素的统一性和差异性
3．组成细胞元素的主要作用
（1）维持生命活动：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。
（2）组成化合物：如糖类、脂质和蛋白质中都含有C、H、O等元素。
【归纳拓展】　
判断元素与化合物的四个“明确”
【重点笔记】　
关于元素和化合物的3个易错点
（1）大量元素和微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用，含量少的不一定不重要。
（2）大量元素和微量元素都是必需元素，而生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素，如Pb，这样的元素含量再多也不是大量元素。
（3）分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中，含量最多的元素是氧，最多的化合物（无机物）是水，最多的有机物是蛋白质；在细胞的干重中，含量最多的化合物（有机物）是蛋白质。
1．合格考)下列有关组成细胞化学元素的叙述，正确的是(　　)
A．组成细胞的元素中，C、H、O、Fe的含量很高
B．活细胞内含量最高的元素是氧
C．Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的
D．不同生物体内各种化学元素的含量基本相同
答案：B
解析：组成细胞的元素中，C、H、O、N这四种元素的含量很高，A错误；活细胞中含量最多的元素是氧，B正确；Zn是微量元素，C错误；不同生物体内化学元素的种类大体相同，各种元素含量不相同，D错误。
2．(合格考)大海中的水母、海带，沙漠中的仙人掌，陆地上的蜥蜴、小草等生物，都是由细胞组成的。这些生物的细胞中含量最多的化合物、含量最多的有机化合物分别是(　　)
A．水　蛋白质　　　B．糖类　水
C．糖类　蛋白质 D．水　脂质
答案：A
解析：不论生物生活在什么样的环境中，一般来说，其细胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。
3．(等级考)下表所列为玉米植株和人体内含量较多的元素的种类以及各类元素的含量(占细胞干重的质量分数%)据此表可以得出的结论正确的是(　　)
A.组成生物体的化学元素种类基本相同
B.同种元素在不同生物体内含量基本相同
C.组成不同生物体的化学元素种类差异较大
D.组成玉米和人体的化学元素在无机自然界中都能够找到
元素 O C H N K Ca P Mg S
玉米 44.43 43.57 6.24 1.46 0.92 0.23 0.20 0.18 0.17
人 14.62 55.99 7.46 9.33 1.09 4.67 3.11 0.16 0.78
答案：A
解析：组成不同生物体的化学元素的种类基本相同，A正确、C错误；由表中数据可知，同种元素在不同生物体内含量相差较大，B错误；根据此表无法得出D结论，D错误。
探究点二　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
任务1　鉴定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？
答案：不可选，西瓜、番茄组织样液有颜色，甘蔗中主要含的是蔗糖，马铃薯中主要含的是淀粉，且这几种组织样液含还原糖较少。
任务2　试归纳斐林试剂和双缩脲试剂的区别，并分析下面问题：
0.1
0.05　
0.1
0.01
等量
1 mL
4滴
不需
砖红
紫
（1）现有两瓶没有标记的尿液样品，分别是一名糖尿病患者（尿液中含有葡萄糖）和一名肾小球肾炎患者（尿液中含有蛋白质）的尿样，请用所学的知识对其进行区分。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）无糖奶粉中因不含葡萄糖等糖类，受到患糖尿病老年人的喜爱，要检验某种无糖奶粉是否合格，可能用到哪些试剂？
方法一：用斐林试剂对两瓶尿样进行检测，有砖红色沉淀生成的是糖尿病患者的尿样；没有砖红色沉淀生成的是肾炎患者的尿样。
方法二：用双缩脲试剂来检测，有紫色反应的是肾炎患者的尿样，另一瓶是糖尿病患者的尿样。
符合要求的无糖奶粉应该无糖，但是含有蛋白质，因此要用到斐林试剂和双缩脲试剂来检测。
任务3　归纳斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”，完成填空。
NaOH
CuSO4
等量
A
B
0.05
0.01
任务4　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。
1.实验材料的选择
（1）所选材料应富含被检测的有机物，易出现明显的实验现象。
（2）材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。
2．蛋白质的检测原理
蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
蛋白质＋双缩脲试剂紫色络合物
蛋白质：具有和双缩脲相似的结构。
在碱性条件下，双缩脲能和Cu2＋反应生成紫色的络合物。
3．有关实验的注意事项
（1）操作方面的注意事项
①还原糖检测时，使用水浴加热，试管底部不要触及烧杯底部，以防受热不均匀。
②检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，否则脂肪会溶解在酒精中，使橘黄色消失。
③蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加A液，再加B液，而且B液不能过量。目的是先制造碱性环境。若先加B液或B液过量，会生成Cu（OH）2，干扰颜色反应。
（2）其它注意事项
①脂肪鉴定的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液，目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。
②蛋白质鉴定中，若用大豆作材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗；且该实验应预留部分组织样液作对比。
③物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入相应成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的蛋清。
【重点笔记】　
1．易混淆的三个误区
（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）误认为脂肪的鉴定必须使用显微镜。
若要观察细胞中被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只要观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜。
2．斐林试剂的用法概括为：甲、乙等量，先混后用，水浴砖红；双缩脲试剂的用法概括为：先A后B，A多B少，常温变紫。
3．（1）斐林试剂只能检测具有还原性的糖类，而一些非还原性的糖类，如蔗糖、淀粉等，无法用斐林试剂进行检测。
（2）在检测有机物的实验中，唯一可能会使用显微镜的实验是脂肪的检测；唯一需水浴加热的实验是还原糖的检测。
（3）一切蛋白质或二肽以上的多肽都能与双缩脲试剂发生紫色反应。
1．(合格考)对下表中所列待测物质的检测，所选用的试剂及预期结果都正确的是(　　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
待测物质 检测试剂 预期显色结果
① 葡萄糖 碘液 红色
② 脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色
③ 淀粉 斐林试剂 蓝色
④ 蛋白质 双缩脲试剂 紫色
答案：D
解析：葡萄糖与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀；检测淀粉用碘液，呈现蓝色；检测脂肪可以用苏丹Ⅲ染液，呈现橘黄色；蛋白质与双缩脲试剂反应呈紫色。
2．(合格考)将面团用纱布包裹在清水中搓洗，鉴定黏留在纱布上的黏稠物质和洗出的白浆所用的试剂分别是(　　)
A．碘液、苏丹Ⅲ染液 B．双缩脲试剂、碘液
C．斐林试剂、碘液 D．碘液、斐林试剂
答案：B
解析：面团是由小麦种子碾碎所得，其主要成分为淀粉和蛋白质。在清水中搓洗后，黏在纱布上的物质主要是蛋白质，用双缩脲试剂鉴定；洗出的白浆主要是淀粉，用碘液鉴定，B正确。
3．（等级考）学校小卖部售卖某品牌牛奶，研究小组计划检测牛奶成分是否合格。下列关于检测项目、方法和现象的描述，正确的是（　　）
A.成分未标注淀粉，因此不需要项目①
B．现象Ⅱ中显红色，说明牛奶含有脂肪
C．如果牛奶含有蛋白质，现象Ⅲ显紫色
D．现象Ⅳ无砖红色沉淀说明牛奶不含糖
项目 检测方法 现象
① 滴加2滴碘液 Ⅰ
② 滴加3滴苏丹Ⅲ染液 Ⅱ
③ 依次滴加0.1 g·mL－1 NaOH、 0．01 g·mL－1 CuSO4 Ⅲ
④ 0.1 g·mL－1 NaOH、0.05 g·mL－1 CuSO4等量混合后加入牛奶，60 ℃水浴 Ⅳ
答案：C
解析：成分中未标注淀粉，但牛奶中可能含有淀粉，因此需用碘液检测；牛奶中若含有脂肪，加入苏丹Ⅲ染液后，会呈现橘黄色；如果牛奶中含蛋白质，加入双缩脲试剂(依次滴加0.1 g·mL－1 NaOH、0.01 g·mL－1 CuSO4)，会发生紫色反应；用斐林试剂检测无砖红色沉淀可说明不含还原糖，但有可能含非还原糖，如蔗糖。
4．(等级考)现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答：
(1)用一种试剂可将上述4种溶液分为两组，这种试剂是__________，其中发生显色反应的一组是________和________溶液，不发生显色反应的一组是________和________溶液。
(2)用___________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是____________________________________________________________
__________________________________________________________
_________________________________________________________。
双缩脲试剂
稀蛋清
淀粉酶
葡萄糖
淀粉
斐林(或碘液)
将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色的溶液是淀粉酶溶液
解析：稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶可以分为两类：蛋白质(稀蛋清和淀粉酶)、糖类(葡萄糖、淀粉)。因此，可以通过与双缩脲试剂是否发生显色反应把它们初步分开，对于不发生显色反应的葡萄糖、淀粉，可以利用斐林试剂区分开来，对于稀蛋清和淀粉酶则应利用淀粉酶能催化淀粉水解产生葡萄糖的特性来鉴别。
网络建构
主干落实
1.大量元素、微量元素都是生物必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。
2．占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。
3．还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。
4．脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
5．蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。
高效课堂·实践运用——巩固·达标·反馈
1.有人分别取兔和牛的一小块组织，并测定了两种组织细胞的元素组成，发现兔和牛组织细胞的化学元素组成很相似，其中含量很高的四种元素是(　　)
A．C、H、O、N B．C、O、P、S
C．C、H、P、K D．C、O、P、Na
答案：A
解析：兔和牛组织细胞中C、H、O、N这四种元素含量很高。
2．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，但对于生物体正常生命活动不可缺少
C. Ⅱ和Ⅲ均为必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症产生
D．P、S、K、Ca、Zn都属于大量元素
答案：D
解析：组成细胞的各种化学元素，在自然界中都能找到，没有一种化学元素是细胞所特有的，这体现了生物界与非生物界具有统一性，A正确；微量元素含量虽少，但却是生物体正常生命活动不可缺少的，B正确；大量元素和微量元素均为必需元素，一旦缺乏可能会导致相应的病症产生，C正确；Zn属于微量元素，D错误。
3．下列关于生物组织中物质鉴定的对应关系，不正确的是（　　）
选项 待测物质 实验材料 鉴定试剂 实验结果
A 蛋白质 豆浆 双缩脲试剂 蓝色
B 还原糖 梨汁 斐林试剂 砖红色沉淀
C 脂肪 花生子叶 苏丹Ⅲ染液 橘黄色
D 淀粉 马铃薯匀浆 碘液 蓝色
解析：蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应，A错误；梨汁富含还原糖，与斐林试剂在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀，B正确；花生子叶富含脂肪，脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，C正确；马铃薯匀浆富含淀粉，遇碘变蓝，D正确。
答案：A
4．在还原糖、脂肪、蛋白质的检测实验中，最佳的一组实验材料依次是(　　)
①甘蔗的茎　②油菜籽　③花生种子　④梨
⑤甜菜的块根　⑥豆浆
A．④②⑥ B．⑤②⑥ C．①②⑥ D．④③⑥
答案：D
解析：还原糖的检测要求实验材料含有还原糖且是浅色或白色；脂肪、蛋白质的检测要求实验材料含有丰富的脂肪或蛋白质。因此，最佳的一组实验材料是④梨、③花生种子和⑥豆浆。甘蔗的茎和甜菜的块根含有丰富的蔗糖，不是还原糖，因此不能作为还原糖检测的实验材料；油菜籽体积小不宜操作。
5．生物界和非生物界具有统一性是因为(　　)
A．构成细胞的各种化合物在非生物中都存在
B．生物界和非生物界都具有新陈代谢
C．构成细胞的无机物在非生物界是都存在
D．构成细胞的各种化学元素在无机自然界中都能找到
答案：D
解析：生物界和非生物界具有统一性是因为构成细胞的各种化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种元素为细胞所特有。
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材
问题探讨
提示：为什么组成地壳和细胞的各种元素的相对含量差异很大？
练习与应用
一、概念检测
1．(1)√　(2)×　(3)√
2.
3．C　4.B
二、拓展应用
1．细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。这是生物与非生物的区别之一。
2．不能。生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。

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