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第二章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
学习目标
CONTENTS
细胞中常见的元素有哪些？
01
02
组成细胞的主要化合物有哪些？
03
怎样检测生物组织中的糖类、
脂肪和蛋白质？
01
组成细胞的元素
*Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
组成地壳的元素都能够在细胞中找到。
两者主要元素含量差别较大。
组成地壳和组成细胞的元素种类相同，含量不同！
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
组成地壳和组成细胞的部分元素含量表（%）
问题探讨1：生物界与非生物界的元素组成
问题探讨：
比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，思考以下问题：
1、组成地壳的元素能在细胞中找到吗？
2、组成地壳和细胞的主要元素含量差别大吗？
统一性
组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。
差异性
细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。
一、生物界与非生物界具有统一性和差异性
种类相同
含量不同
统一性
差异性
3、生物所含元素都来自无机环境，为什么二者元素含量却大不相同？
4、在不同生物体中各元素含量又是怎样的呢
生物体按照生命活动的需要，有选择地从外界地吸收元素。
元素 地壳 细胞
O 48.6 65.0
Si 26.3 极少
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0
组成地壳和组成细胞的
部分元素含量(％)表
比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.57 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
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
细胞中有些元素含量很少,是否意味着它们不重要
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
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及含量
(干重、质量分数)
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
组成细胞的元素
一
一样，都为C、H、O、N
基本元素
▌思考讨论：
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？
玉米和人都是生物，组成它们的主要成分是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质还含有大量的N元素。
3.比较组成玉米细胞和人体细胞中元素种类和含量，你还能得出哪些结论？
①不同生物体内化学元素的种类 。
②不同生物体内同种化学元素的含量 。
③同一生物体内不同化学元素的含量 。
基本相同
不同
不同
一、组成细胞的元素
比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.57 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）
一、组成细胞的元素
细胞中常见的化学元素有20多种。
1. 大量元素
含量占生物体总量的万分之一以上的元素；
C
碳
H
氢
O
氧
N
氮
P
磷
S
硫
K
钾
Ca
钙
Mg
镁
等
基本元素
C
碳
碳(C)是构成细胞的核心元素（最基本元素）；
碳(C)是构成有机物的基本支架。
一、组成细胞的元素
细胞中常见的化学元素有20多种。
原因：与组成细胞的化合物有关
2. 微量元素
含量占生物体总量的万分之一以下的不可缺少的元素
Fe
铁
Zn
锌
Cu
铜
B
硼
Mo
钼
锰
Mn
一、组成细胞的元素
巧记口诀：（铁锰碰新木桶）
细胞中常见的化学元素有20多种。
元素缺乏与疾病的相关性
缺Fe：
人体患缺铁性贫血
缺B：
华而不实（只开花不结果）
缺Zn：
食欲减退、免疫力下降、影响生长发育等
缺Mg：
影响植物叶绿素的合成，影响光合作用
缺Ca：
成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
最基本元素
基本元素
大量元素 (9种）
铁锰碰新木桶
Fe、Mn、B、Zn、Mo 、Cu
（硼） （钼）
微量元素 (6种）
主要元素
组成细胞的元素——元素的分类
元素虽分为大量和微量，但都是必需元素，缺一不可
3、干重中C.H.O.N从多到少排序？
O>C>H>N
1、无论干重还是鲜重，哪些元素含量最多？
C>O>N>H
C H O N
2、鲜重中C.H.O.N从多到少排序？
组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）
组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）
鲜重指细胞正常生活状态下所测得的质量，如新鲜菠菜
干重指除去水分后所测得的重量，即烘干保持恒重后测定的重量
一、组成细胞的元素
练一练
1.下列属于构成细胞的大量元素的一组是( )
A.Ca、C、O、Mn B.H、O、K、Mg
C.C、 P、N、C、Mo D.N、S、O、Fe
2.下列关于细胞中元素和化合物的说法，错误的是( )
A.碳是构成细胞的最基本元素
B.核酸、氨基酸和叶绿素都含有N元素
C.细胞中含量最多的化合物是水
D.Fe元素既不属于大量元素也不属于微量元素
B
D
练一练
3.有关生物体细胞组成元素的叙述，正确的是( )
A.不管水生生物还是陆生生物，组成它们的化学元素种类大体相同
B.组成细胞的基本元素是C
C.活细胞中原子数目最多的元素是O
D.组成无机自然界中的化学元素，在生物体中都能找到
A
4.对于婴幼儿来说,婴幼儿奶粉的营养配方要满足其生长发育的能量需求和营养需求,每100g奶粉中蛋白质≥7g、乳清蛋白≥100μg、脂肪≤10g,还要含有人体所需要的多种维生素、矿物质钙、铁、锌、硒等,结合所学知识判断。下列说法错误的是( )
A.奶粉中的蛋白质可以作为婴幼儿合成体内蛋白质的原料
B.可使用双缩脲试剂检测奶粉中的蛋白质
C.奶粉中的钙、铁、锌、硒属于婴幼儿所需的微量元素
D.奶粉中的铁可以作为婴幼儿合成血红蛋白的原料,防止贫血
C
组成细胞的化合物
02
02
类别 化合物 质量分数/%
无机化合物 水 85.0-90.0
无机盐 1.0-1.5
有机化合物 蛋白质 7.0-10.0
脂质 1.0-2.0
糖类和核酸 1.0-1.5
1、组成细胞的化学元素在细胞中的存在形式是什么样的？
2、细胞中的化合物有几类？各有几种？
3、最多的化合物是什么？最多有机化合物是什么？
二、组成细胞的化合物
水
无机盐
1
化合物的种类
糖 类
蛋白质
脂 质
核 酸
组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在
糖类水：占70%~90%：占1%~2%核酸脂质蛋白质占1%~1.5%无机盐：占1%~1.5%：占7%~10%细胞内含量最多的化合物是，含量最多的有机化合物是 。在细胞干重中，含量最多的有机物 。不同生物组织的细胞中各种化合物的差别是有差别的。水蛋白质蛋白质无机化合物（无机物）有机化合物（有机物）二、组成细胞的化合物细胞中的元素参与构成细胞中的化合物
练一练
1.下列对组成生物体的化学元素和化合物的叙述，正确的是( )
A. 动物与植物所含的化学元素的种类差异很大
B. 蛋白质、核酸、淀粉和脂肪都是多聚体
C. 所有蛋白质和核酸都是含有N元素的生物大分子
D. 肌肉细胞中含量最多的化合物是蛋白质
C
练一练
2、如图甲表示表示人体细胞中四种化合物含量的扇形图,图乙是细胞完全脱水后元素含量的柱状图,下列说法错误的是( )
A. 若图甲表示细胞鲜重,则A、B化合物依次是水和蛋白质
B. 若图乙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O、C、H
C. 若图甲表示细胞完全脱水后的化合物含量,则A化合物是蛋白质
D. 地壳与活细胞中含量最多的元素都是a,因此说明生物界和非生物界具有统一性
D
实验
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
你能举例说出哪些植物器官的细胞中富含糖类,脂质和蛋白质吗 如何从这些植物器官中提取呢 如何检测呢？
实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
三
淀粉+碘液
还原糖+斐林试剂
蛋白质+双缩脲试剂
脂肪+苏丹Ⅲ
水浴加热
砖红色沉淀
橘黄色
紫色
蓝色
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。
实验1：还原糖的检测和观察
实验原理：
还原糖(麦芽糖、葡萄糖、果糖)与斐林试剂在水浴加热的条件下反应，生成砖红色的Cu2O沉淀。
1
选材：含糖量较高的白色或近于白色植物组织
制备组织样液
制浆：去皮、切块、研磨
过滤：用单层纱布
取液：2mL
显色反应
现象
50～65℃水浴
加热2min
2mL组
织样液
1mL刚配制的斐林试剂
甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液
乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液
甲液和乙液等量混合均匀后再注入
浅蓝色
棕色
砖红色沉淀
排除色素对显色的干扰
例如： 梨匀浆
葡萄匀浆
白萝卜匀浆
实验1：还原糖的检测和观察
葡萄糖、果糖和麦芽糖等
实验2：蛋白质的检测和观察
实验原理：
两个及以上相邻肽键在碱性环境下与双缩脲试剂中的Cu2+发生反应，生成紫色络合物，因此双缩脲试剂可检测蛋白质和多肽。
2、蛋白质
（1）材料：豆浆、鲜肝研磨液
（2）试剂：双缩脲试剂
A：0.1g/mL的NaOH溶液
B：0.01g/ mL的CuSO4溶液
（4）现象：
紫色
现配现用，依次添加
在碱性条件下，肽键与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物
（3）方法：
① 加入组织样液2mL，再加入双缩脲试剂A液1mL，摇匀；
② 加入双缩脲试剂B液4滴，摇匀；
无色 浅蓝 紫色
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
斐林试剂与双缩脲试剂的比较
比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液
试剂浓度 　　　g/mL NaOH溶液 　　　g/mL CuSO4溶液 　　　g/mL NaOH溶液 　　　g/mL
CuSO4溶液
鉴定物质 可溶性还原糖 蛋白质 添加顺序 　甲、乙两液　　　　后立即使用 　先加入　　　　液1 mL,摇匀,再加入　 液4滴,摇匀 反应条件 　　 　　加热,50~65 ℃ 　　　　　加热,摇匀即可 反应现象 浅蓝色→棕色→　　 　 浅蓝色→　　　 0.1
0.05
0.1
0.01
混合
A
B
水浴
不
砖红色沉淀
紫色
实验3：脂肪的检测和观察
实验原理：
脂肪可以被斐苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，在显微镜下可观察到橘黄色脂肪颗粒。
取材切片
苏丹Ⅲ染色3分钟
吸去多余染液
用50%酒精洗去浮色
吸去多余酒精
滴加蒸馏水
盖盖玻片制成临时装片
3.脂肪的检测和观察
谁是大侦探
①可以用马铃薯、甜菜和甘蔗做还原糖检测的材料么？
②为什么材料也不能用西瓜和血液等？
③斐林试剂使用时有什么注意事项？
④实验过程中50%酒精的作用是？
⑤实验在鉴定之前，可以留出一部分样液，作用为？
小结：
斐林试剂
甲液：0.1g/mL的NaOH
乙液：0.05g/mL的CuSO4
双缩脲试剂
A液：0.1g/mL的NaOH
B液：0.01g/mL的CuSO4
0.01g/mL苏丹Ⅲ染液
体积分数为50％酒精
蒸馏水
斐 等量混合，现配现用
双 先A摇匀，后B要少
苏 染液要洗，多余要去
实验材料：
颜色浅含量高
实验步骤：
总结一下下
03
3.蛋白质检测注意事项
①双缩脲试剂和斐林试剂的异同有什么？
②A液和B液用量的问题？
③本实验在鉴定之前，可以留出一部分样液，作用为？
4.这些材料是否含有还原糖、蛋白质和脂肪
是否都能被检测出来
材料 梨匀浆 葡萄匀浆 白萝卜匀浆 花生种子 豆浆 鲜肝提取液 鸡蛋稀释液
还原糖
蛋白质
脂肪
前后对照
课外拓展
如何分辨花生匀浆、白色糯玉米匀浆、牛奶、椰汁？
练一练
下列有关物质检测的说法正确的是( )
A.用双缩脲试剂检测蛋白质，需水浴加热方可出现紫色
B.在花生子叶切片上滴加苏丹Ⅳ染液，显微镜观察到的现象是有橘黄色颗粒
C.在蔗糖溶液中滴加斐林试剂，现象是没有颜色变化
D.鉴定组织样液中的蛋白质时，先加NaOH溶液，振满后再加cuso4溶液
D
练一练
高中生物学中有很多与颜色反应相关的实验。下列有关颜色变化与实验原理的分析，错误的是( )
A.苏丹Ⅲ染液能将脂肪染成橘黄色的原因是苏丹Ⅲ是脂溶性物质，可溶于脂肪
B.多肽中的肽键与双缩脲试剂中的铜离子产生紫色反应
C.台盼蓝染液将死细胞染成蓝色的原因是细胞膜失去了选择透过性
D.还原糖与斐林试剂反应能生成砖红色的Cu（OH）2沉淀
D
练一练
“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验中，以下操作改进不可行的是( )
A.鸡蛋蛋清液容易引起试管挂壁而难以清洗，可用熟蛋白捣碎制成悬液代替
B.在检测还原糖时，可适当提高水浴温度缩短反应时间
C.在检测蛋白质时，将B液换用0.05g/mL的CuSO4溶液增强实验效果
D.在检测脂肪时，可用刀片刮取花生种子后涂抹到装片上以降低徒手切片难度
C
课堂小结
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 ，苏丹IV：红色）
（双缩脲试剂：紫色）
（碘液：变蓝）

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