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第2章　组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
1.说出组成细胞的元素都来自自然界，但各元素相对含量又与无机环境不同。
2.说出组成细胞的大量元素和微量元素、化合物的主要种类。
3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质，进行实验操作、观察结果，基于实验简述组成细胞的物质的特殊性。
那么，这些元素是细胞特有的吗？无机自然界有没有呢？
人体需要补锌、铁、钙等以获取相应的元素用于细胞的生命活动。
农作物需要施氮、磷、钾肥，长势才好。
一、组成细胞的元素
【任务①】比较右下图中组成细胞和地壳(即无机自然界或非生物界)的部分元素含量，请就二者的组成元素异同谈谈看法。
元素____基本相同
组成______的化学元素，在__________中都能够找到，没有一种化学元素为______所特有
说 明
生物界与非生物界具有____性
统一
种类
表 现
原 因
细胞
无机自然界
细胞
______________所需物质，归根结底是从__________中获取的
细胞生命活动
无机自然界
生命起源于非生命物质
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
【任务①】比较右下图中组成细胞和地壳(即无机自然界或非生物界)的部分元素含量，请就二者的组成元素异同谈谈看法。
元素____大不相同
细胞中各种元素的__________与无机自然界的大不相同
说 明
生物界与非生物界具有____性
差异
含量
表 现
原 因
相对含量
细胞按照生命活动需要从无机自然界________吸收元素
有选择地
【延伸思考】生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢
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
【任务②】下表是玉米细胞和人体细胞内干重含量较多的化学元素的种类及其大概含量。请围绕下面三个问题展开分组讨论。
讨论：
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？
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%
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
②
③
④
①
③
④
②
鲜重含量呢？
植物: 糖类多→O H多
动物 : 蛋白质多→C N多
人体和玉米细胞内干重前四种元素含量的排序？
玉米细胞：__________
人体细胞：__________
O＞C＞H＞N
C＞O＞N＞H
一样
都是C、H、O、N四种元素
组成人体细胞的主要元素
（占细胞鲜重的百分比）
【资料分析】组成人体细胞的主要元素百分比
鲜重含量排序：___________
组成人体细胞的主要元素
（占细胞干重的百分比）
干重含量排序：C>O>N>H
O>C>H>N
(蛋白质多→CN多)
(水多→OH多)
<
讨论：
2．细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？
试举例说明。
否。Mg、S虽少，但却是_________的，和含量高的元素一样，都是细胞生命活动的_________
例：缺Ca——幼儿患______、成人患________；血钙太低会出现_____症状
缺Mg——不能合成_______，影响光合作用
缺S——不能合成诸多_______
佝偻病
骨质疏松
抽搐
叶绿素
蛋白质
不可替代
必需元素
3．比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量，你能得出哪些结论？
玉米和人体中含有的元素种类基本相同(具统一性)，但含量相差很大(具差异性)。
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%
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
②
③
④
①
③
④
②
当堂识记：
主要元素
最基本元素
C、
基本元素
H、O、N、
P、S、
为什么？
（生物大分子以碳链为骨架）
Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu 等
大量元素
微量元素
K、Ca、Mg 等
所有的占生物体总重量万分之一以下的元素都是微量元素吗？
不一定，例如铅元素
考一考谁的记忆强？
人体缺碘，会怎样呢？
儿童缺锌会影响身体、大脑发育和性成熟，而缺铁会导致贫血。
有一个牧场的大片牧草长势很弱，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，附近有一座钼矿，工人鞋底的钼偶尔踩在这小片牧草上。
以上现象，说明什么？
微量元素虽然在生物体中含量很少，但依然起着重要的作用，同大量元素一样，都属于生命所必需的元素。
【任务③】 阅读P17页，思考有关问题。
1.组成细胞的化合物分几类，主要有哪些？
2.活细胞内含量最多的化合物是什么？
3.干燥处理的细胞内含量最多的化合物是什么？
4.甘蔗细胞中含量最多的化合物是什么？
5.（旁栏思考）梨的果实与叶片细胞所含化合物的种类与含量有什么明显差别？
水
蛋白质
水
叶片：含较多叶绿素
果实：糖分含量较多
二、组成细胞的化合物
合理膳食宝塔
这些食物中富含哪类有机物
如何检测这些有机物呢？
【任务④】 阅读P18页，思考有关问题：
1.生物组织中的化合物的检测原理是
2.还原糖、脂肪、蛋白质、淀粉的检测试剂和原理？
3.检测这些有机物时应选择什么颜色的材料？
某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。
淀 粉 + 碘液
蓝色
还原糖 ＋ 斐林试剂
水浴加热
砖红色沉淀
蛋白质 ＋ 双缩脲试剂
紫色
脂 肪 ＋ 苏丹Ⅲ染液
橘黄色
选择浅色或白色的材料，防止颜色遮掩
三、检测生物组织中的糖类、蛋白质和脂肪
（一）糖类的检测
——淀粉的检测（淀粉是一种多糖）
1.原理：
2.材料：
3.步骤：
马铃薯切片
4.结果：
取马铃薯薄片→滴2滴碘液→观察颜色变化。
淀粉 + 碘液
蓝色
（一） 糖类的检测
——还原糖的检测
1.原理：
2.材料：
3.步骤：
4.结果：
还原糖 ＋ 斐林试剂
苹果匀浆
苹果匀浆
√
√
√
葡萄糖、果糖和麦芽糖等是还原糖，而淀粉和蔗糖不是还原糖！
水浴加热
砖红色沉淀
0.5ml
0. 1g/ml NaOH
0.5ml
0. 05g/mlCuSO4
水浴锅在讲台侧面
现配现用
摇匀
（二）蛋白质的检测
1.原理：
2.材料：
3.步骤：
4.结果：
蛋白质 ＋ 双缩脲试剂
紫色
2ml牛奶
1ml
0. 1g/ml NaOH
4滴
0. 01g/mlCuSO4
√
√
摇匀
（三）脂肪的检测
1.原理：
2.材料：
3.步骤：
4.结果：
脂 肪 ＋ 苏丹Ⅲ染液
橘黄色
在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移到视野中央，调焦使物象清晰，然后换高倍镜观察
试剂名称 斐林试剂 双缩脲试剂 成分 甲液 乙液 A液 B液
鉴定物质 使用方法 鉴定条件 颜色反应 原理 0.05g/mLCuSO4溶液
0.01g/mLCuSO4溶液
A液与B液必须分别加入，先加入A液1 mL，摇匀，再加B液4滴，摇匀
50～65 ℃ 水浴加热
不需加热
蓝色→棕色→砖红色
浅蓝色→紫色
0.1g/mLNaOH溶液
0.1g/mLNaOH溶液
甲液、乙液等量混匀后立即使用(现配现用)
可溶性还原糖
蛋白质
还原性糖+Cu(OH)2→Cu2O (砖红色沉淀)
碱性条件下蛋白质（含两个以上肽键）+ Cu2+ → 紫色络合物
辨析：斐林试剂和双缩脲试剂的异同
1.可否用西瓜囊匀浆或甘蔗汁作为实验材料进行还原糖的检测？为什么？
2.以鸡蛋清为实验材料检测蛋白质时，鸡蛋清是否要稀释？为什么？
3.脂肪的检测与观察中，50%酒精的作用是什么？
4.物质鉴定的实验中需不需设立对照？
西瓜囊是红色的，会遮盖实验颜色的变化；甘蔗所含的蔗糖不是还原糖！
需要稀释！因为鸡蛋清浓度太大,黏性太强会黏在试管的内壁上，溶液不容易混合、反应不彻底，试管也不易刷洗。
50%酒精的作用是洗去浮色。
需要！
不可以！
思考·讨论
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：Fe Mn B Zn Mo Cu
基本元素：C、H、O、N
最基本元素：C
无机化合物：水、无机盐
有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸
糖类
脂质
蛋白质
淀粉
还原糖鉴定斐林试剂，砖红色沉淀
脂肪鉴定苏丹III：橘黄色
双缩脲试剂：紫色
碘液：变蓝
1.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
2.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，
下列说法不正确的是(　 　)
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
C
3.下列关于检测“生物组织中糖类、脂肪、蛋白质”实验操作步骤的叙述中，正确的是(　　)
A．用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪，不需要用显微镜观察
C．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀再加入)
D．用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2 min才能看到紫色
C

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