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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
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？
与无机环境相比，有没有哪一种元素是细胞所特有的？
细胞中的元素含量和无机环境中的元素含量相同吗？为什么？
在一定程度上生物界与非生物界既有统一性又有差异性，你认同这个观点吗？
★Si在某些植物细胞中含量较多，如珪藻、禾本科植物。
组成地壳和组成细胞的部分
元素含量（％）表
问题探讨
1、与无机环境相比，有没有哪一种元素是细胞所特有的？为什么？
组成细胞的化学元素在地壳中都普遍存在，没有一种化学元素是细胞特有的，因为生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质是从无机自然界中获取的。
2、细胞中的元素含量和无机环境中的元素含量相同吗？为什么？
同一元素在细胞和无机环境中含量不同，因为组成细胞的化学元素归根结底是从无机自然界吸收的，并且生物体吸收自然界中的元素有是有选择性的。
生物界与非生物界具有统一性、差异性
统一性
差异性
思考讨论
1、在玉米细胞和人体细胞中含量较多的4种元素一样吗？
怎样解释这种现象？
玉米细胞和人体细胞中含用量较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、脂类和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N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）
2、细胞中有些元素含量很少，是否意味着他们不重要？
细胞中有些元素含量很少，但是却有重要作用。如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，但很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子就含有Mg。如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。
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？
组成玉米细胞中的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含量要多一些；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。
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
一、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四种元素比例较大
不同生物的元素组成具有统一性、差异性
______________________________等。
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
_________________________________等,______________四种元素含量最高。
一、组成细胞的元素
大量元素（>0.01％）
微量元素（<0.01%）
常见的有____多种
20
1、组成细胞的化学元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
C、H、O、N
（铁、锰、锌、铜、硼、钼）
根据元素在生物体内的含量分类
微量元素是生物体不可缺少的必需元素；在生物体中含量很少，但其作用是其他元素不可替代的。
一、组成细胞的元素
C
H
O
N
P
S
K
Ca
Mg
Fe
Mn
Zn
Cu
B
Mo
大量元素
主要元素
基本元素
最基本元素
必需元素
微量元素
组成生物体的常见的20多种化学元素是指必需元素，生物体内可能含有一些非必需元素。
必需元素：生物体生长、发育必不可少的元素，缺乏后会引起生命活动不正常；
非必需元素：不是生物体生长、发育必不可少的元素，甚至会对生物有毒害作用。
一、组成细胞的元素
2、组成细胞的主要元素
根据图表，比较干重和鲜重状态下细胞的元素含量，并完成下表。
鲜重状态 干重状态
含量最多的元素 O C
基本元素的含量 O>C>H>N C>O>N>H
鲜重：生物体（细胞）在自然生活状态下测得的重量。
干重：生物体（细胞）除去水测得的重量。
一、组成细胞的元素
3、元素的重要性
缺镁：卷叶病
缺硼：花蕾变形
缺钾：叶枯病
对植物
缺铁：贫血
缺碘：甲状腺肿大
缺钙：骨质疏松
对人
一、组成细胞的元素
4、常见元素的生理作用及含量异常的表现
元素 生理作用 缺素症 过量症
Fe 血红素、含铁酶类的成分等 缺铁性贫血等 铁中毒等
Ca 促进牙齿和骨骼生长，凝血作用，调节神经、肌肉的敏感性等 骨质疏松，肌肉抽搐等 结石、肌无力等
P 构成骨骼、牙齿的重要元素等 骨骼发育不良等 骨质疏松等
Na 体液的主要组成成分，调节体液渗透压等 肌肉无力酸痛 血压升高等
I 甲状腺激素的组成成分等 甲状腺肿大，呆小症等 甲亢
Mg 构成叶绿素的元素等 叶绿素合成受阻，影响植物光合作用等 胃肠痉挛
Zn 某些酶的组成成分，与有些酶的活性有关 生长缓慢，食欲减退，免疫功能下降等 抵抗力下降，代谢紊乱，贫血等
B 促进花粉的萌发和花粉管的 油菜缺B时“花而不实“ 叶缘出现黄色斑驳
二、组成细胞的化合物
组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在
组成细胞的化合物
无机化合物
有机化合物
水
无机盐
蛋白质
糖类
脂质
核酸
细胞内含量最多的化合物
细胞内含量最多的无机化合物
占细胞鲜重含量最多的化合物
细胞内仅次于水的化合物
细胞内含量最多的有机化合物
占细胞干重含量最多的化合物
二、组成细胞的化合物
组成细胞（鲜重）的主要化合物及相对含量
占细胞鲜重最多的化合物是______，最多的有机物是____________。
占细胞干重最多的化合物是____________，最多的有机物是____________。
水
蛋白质
蛋白质
蛋白质
不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的
二、组成细胞的化合物
不同食物中营养物质的种类和含量不同
富含糖类
富含蛋白质
富含脂质
二、组成细胞的化合物
正因为不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别，我们才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。
麦芽糖、果糖、葡萄糖、乳糖、半乳糖
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验原理：
1.还原糖的检测和观察
糖类中的还原糖与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀
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
实验材料：
葡萄糖溶液，梨匀浆，葡萄匀浆，白萝卜匀浆
选材时应选含还原糖量较高，白色或近乎白色的植物组织，如苹果和梨，以排除色素对显色反应的干扰。
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验步骤：
实验结果：
①向试管内注入2mL待测组织样液。
②向试管内注入1mL斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀后再注入，需现配现用)。
③将试管放入盛有50~65℃温水的大烧杯中加热约2min。（水浴加热）
④观察试管中出现的颜色变化。
蓝色溶液
砖红色沉淀
实验结论：
待测组织中含有还原糖
注意：只能证明含有还原糖，不能证明具体还原糖的种类
制浆→过滤→取液→检测
1.还原糖的检测和观察
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验原理：
脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。
实验材料：
花生种子
实验步骤：
①取材：取一粒浸泡过的花生种子，去掉种皮。
②切片：用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。
③制片：选最理想的薄片→2~3滴苏丹Ⅲ染液染色→酒精洗去浮色→制成临时装片
④观察：在低倍镜下找到已着色的圆形小颗粒，然后用高倍镜观察
2.脂肪的检测和观察
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验结果：
脂肪小颗粒被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色
实验结论：
花生种子中有脂肪存在
2.脂肪的检测和观察
A液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液
B液：质量浓度为0.01g/ml的CuSO4溶液
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验原理：
实验材料：
蛋白质溶液，鸡蛋清稀释液，豆浆，鲜肝提取液
蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。
①向试管内注入待测组织样液2mL。
②向试管内注入双缩脲试剂A液1mL，摇匀。
③向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。
④观察组织样液颜色的变化。
实验步骤：
选材→制备组织样液→显色反应→观察
3.蛋白质的检测和观察
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验结果：
溶液变成紫色
实验结论：
待测组织中含有蛋白质
3.蛋白质的检测和观察
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
4.比较斐林试剂和双缩脲试剂
两同
都含有NaOH和CuSO 两种成分；
NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
三不同
使用原理不同：斐林试剂实质是新配制的Cu(OH) 溶液；
双缩脲试剂实质是碱性环境中的Cu
使用方法不同：鉴定还原糖时甲、乙液等量混匀后立即使用；
鉴定蛋白质时先加A液再滴加B液
CuSO4浓度不同：斐林试剂中CuSO 浓度为0.05 g/mL；
双缩脲试剂中CuSO 浓度是0.01g/mL
课堂小结
细胞中的元素和化合物
有机化合物的鉴定
组成细胞的元素
大量元素
微量元素
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
组成细胞的化合物
无机化合物
有机化合物
水
无机盐
蛋白质
糖类
脂质
核酸
还原糖
脂肪
蛋白质
斐林试剂
苏丹Ⅲ
双缩脲试剂
砖红色沉淀
水浴加热
橘黄色小颗粒
紫色络合物
随堂检测
1、人们经常食用的肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分可转化为人体的组成成分。对以上事实解释最合理的是（ ）
A.组成生物体细胞的化学元素，在无机自然界不一定能找到
B.不同生物的细胞内，组成它们的化学元素含量大体相同
C.组成各种生物细胞的化合物含量相同
D.不同生物的细胞内，组成它们的化学元素种类大体相同
D
2、生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中I和Ⅱ代表两大类化合物。请据图分析，下列叙述不正确的是（ ）
A.若Ⅵ代表糖类和核酸，则Ⅶ代表无机盐
B.细胞中含量最多的有机物是Ⅳ
C.Ⅱ中各种化合物都含有C元素
D.Ⅴ中包含多种微量元素
A
Ⅳ
Ⅵ
Ⅶ
Ⅲ
Ⅴ
Ⅱ
Ⅰ
随堂检测
3、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他们鉴别出来。（注：淀粉酶是蛋白质，可将淀粉催化分解成麦芽糖)。
（1）用一种试剂将上述四种溶液平均分为两组，这种试剂是______________，其中发生显色反应的一组是____________溶液和____________溶液，不发生显色反应的是____________溶液和_________溶液。
（2）用____________区分不发生显色反应的一组溶液。其试剂化学成分为________________________和____________________________ 。(填写物质及其质量浓度）。
双缩脲试剂
稀蛋清
淀粉酶
葡萄糖
淀粉
斐林试剂
0.1g/ml的NaOH溶液
0.05g/ml的CuSO4溶液
随堂检测
本课结束

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