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2.1 细胞中的元素和化合物
第二章 组成细胞的分子
必修一 分子与细胞
石生花
石头
石头和石生花都是由细胞构成的吗？
石生花是由细胞构成的
“阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子的结构基础上”
从更微观的角度来看，细胞和石头都是由分子组成，为什么只有细胞能表现出生命的特征呢？
组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）表
1.生物与非生物在元素组成和含量上有何特点？
教材P16问题探讨
2.由此，你可以得出生物界与非生物界具有怎样的关系？
元素种类差异不大
元素含量差异较大
生物界与非生物界
统一性：
差异性:
组成细胞的元素，无机自然界都能找到
化学元素含量大不相同
1
组成细胞的元素
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量
（干重，质量分数）表
注：其他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，都为C、H、O、N
水：H2O
糖类（大部分）：Cn(H2O)m
脂肪酸（脂类的一种）CH3(CH2)nCOOH
氨基酸（组成蛋白质的基本单位）：
NH2-CH(R)-COOH（R代表基团）
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。
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
1
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）表
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%
问题2：细胞中有些元素很少，是否意味着它们不重要？
胰岛素（蛋白质的一种）分子结构图
组成细胞的元素
1
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）表
注：其他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？
组成细胞的元素
不同生物体内化学元素的种类基本相同。
不同生物体内同种化学元素的含量不同
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
【小组讨论】
提示：横向、纵向比较
1
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）表
注：其他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？
组成细胞的元素
不同生物细胞元素种类大致相同（统一性），但元素含量上有差异（差异性）
【小组讨论】
提示：横向、纵向比较
元素组成上的统一性说明：生物具有共同的物质基础，为生物进化提供了证据
差异性是因为：生物体有选择的从无机环境中获取元素
1
组成细胞的元素
鲜重指的是生物体或细胞在自然生活状态下所测得的重量
干重指的是生物体（或细胞）除去水分以后所测得的重量
C
O
大量元素：
微量元素：
细胞中常见的化学元素有 种
20多
依含量分为
C H O N P S K Ca Mg等
（大量元素占生物体总重量的万分之一以上）
Fe Mn Zn Cu B Mo I Ni 等
铁 锰 锌 铜 硼 钼 碘 镍
组成细胞的元素
种类
分类
来源
有选择地从无机自然界中吸收
【模型建构】各元素的关系图
？元素
？元素
？元素
？元素
C
？
？
？
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等
？元素
微量元素
组成细胞的元素
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等微量元素
C H O N P S K Ca Mg
最基本元素
基本元素
主要元素
大量元素
微量元素的作用是不是就微乎其微，不重要呢？
必需元素
缺碘引起的大脖子病
组成细胞的元素
缺Fe：人体患贫血；植物黄叶病
缺I：幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病）
缺B：“花而不实“（只开花不结果)
缺Mg：植物叶绿素的合成， 影响光合作用
元素缺乏与病症的相关性
缺Ca：成年人缺钙患骨质疏松;人血液中缺钙会 出现抽搐；儿童缺钙易患佝偻病
缺Zn：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟
组成细胞的元素
1、写出石生花由低到高包含的生命系统层次：
2、写出最基本元素、基本元素、主要元素、
常见的大量元素和微量元素
3、鲜重中含量最多的四种元素由高到低排序：
4、列举几种相关元素缺乏导致的症状（至少3个）
默写
大量元素：
微量元素：
细胞中常见的化学元素有 种
20多
依含量分为
C H O N P S K Ca Mg等
（大量元素占生物体总重量的万分之一以上）
Fe Mn Zn Cu B Mo I Ni 等
硼 钼 碘 镍
组成细胞的元素
种类
分类
来源
有选择地从无机自然界中吸收
存在形式
大多以化合物的形式存在
组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、糖类、脂质、蛋白质、核酸等等。
无机盐（1%～1.5%）
糖类和核酸（1%～1.5%）
组成细胞的主要化合物及相对含量
种类
无机化合物
有机化合物
水:70-90%
无机盐:1-1.5%
糖类
脂质:1-2%
蛋白质:7-10%
核酸
组成细胞的化合物
种类
无机化合物
有机化合物
水（70-90%）：H、O
无机盐（1-1.5%）：K、Na、Ca、Fe、Mg等
糖类：C、H、O
脂质（1-2%）：C、H、O，部分还含有N、P
蛋白质（7-10%）：C、H、O、N，有的含S
核酸：C、H、O、N、P
组成细胞的化合物
干重中含量最多的化合物是？
鲜重中含量最多的化合物是？
鲜重中含量最多的有机物是？
水
蛋白质
蛋白质
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
组成细胞的化合物
实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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。
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
实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
橘黄色
紫色
蓝色
还原糖+斐林试剂
水浴加热
砖红色沉淀
1、原理：
2、实验材料：（P18“实验材料”中可选择的有？）
梨匀浆、葡萄匀浆、白萝卜匀浆（注：选择白色或无色，且还原糖含量较高的材料）
3、实验试剂：
实验1：还原糖的检测和观察
4、实验过程与操作
实验2：脂肪的检测和观察
方法一：花生种子匀浆+ 3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色
方法二：
实验2：脂肪的检测和观察
取材
切片
苏丹Ⅲ染色
50%酒精洗去浮色
取材
镜检
脂肪颗粒
显微镜下被苏丹Ⅲ染色的脂肪颗粒
双缩脲试剂
A液：0.1g/ml NaOH
B液：0.01g/ml CuSO4【用红笔圈一圈这个浓度】
大豆、豆浆、蛋清【稀释：防止实验后黏住试管，不易清洗】
注：先加A液（创设碱性环境）1ml摇匀；再加B液（提供Cu2+）4滴，摇匀。
实验3：蛋白质的鉴定
蛋白质
紫色络合物
+
双缩脲试剂
1、实验原理：
2、实验材料
3、实验试剂
实验3：蛋白质的鉴定
蛋白质溶液
蛋清稀释液
豆浆
鲜肝提取液
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
斐林试剂与双缩脲试剂的区别
议一议
不行，西瓜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。
所以应选颜色为白色或近白色的植物组织，以苹果、梨最好。避免材料自身的颜色对实验变化颜色的掩盖
2、为什么斐林试剂要现配现用，不能放置太久？
放置时间太长，会产生Cu(OH)2沉淀，而难以与还原糖反应，影响实验结果
议一议
3、使用双缩脲试剂时为什么B液只能加3～4滴而不能过量？
过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。
4、在做还原糖、蛋白质鉴定的实验时，为什么要留出一部分样液？
作对照
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
课后习题
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
【小结】
细胞中的元素
细胞中的化合物
自主尝试构建概念图或思维导图
组成
【小结】
细胞中的元素
细胞中的化合物
自主尝试构建概念图或思维导图
组成
种类
作用
C H O N P S K Ca Mg
最基本
基本
主要
大量
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等微量元素
无机物
有机物
水、无机盐
糖类
脂质
蛋白质
核酸
课后习题
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。（ ）
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
课后习题
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
5.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？
B
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。
课后习题
6.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？
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。
生物实验
高中阶段涉及的实验：验证性实验、探究性实验
验证性实验：已知实验结果和结论，对其进行验证
如：糖类、脂质、蛋白质的检测
探究性实验：未知结果和结论，需要通过实验，加以求证
如：探究某种元素是否是植物必需元素
生物实验
遵循原则：单一变量原则、等量性原则、对照原则等
变量包括：
自变量：人为控制的变量，如：培养液的种类（完全培养液、缺某种矿质元素的完全培养液）
因变量：随着自变量的变化而变化的量，如：植株的生长发育状况
无关变量：除了自变量以外的其它因素，如光照、温度、空气湿度等等（培养的外界环境因素）
本实验中”生长状况良好的相同植株“、“相同且适宜条件下培养一段时间”这些类似的表述均是为了保持变量的唯一性，排除无关变量的影响。
生物实验
遵循三原则：单一变量原则、等量性原则、对照原则
对照原则：实验一般要设置对照组和实验组，设置对照确保实验结果的可靠性
对照：
空白对照（对照组和实验组之间）
相互对照（实验组1与实验组2之间的对照）
谢 谢 观 看

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