【生物】细胞中元素和化合物课件 2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第1节细胞的元素和化合物生物学必修1第2章组成细胞的分子本节聚焦1.细胞中常见的元素有哪些？2.组成细胞的主要化合物有哪些？3.怎样检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质？问题探讨48.60%26.30%0.087%0.03%0.76%65.0%极少18.0%3.0%10.0%OSiCNH地壳细胞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？注：Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物问1：组成细胞(生物体)的所有元素中，有没有哪一些元素是细胞(生物体)所特有的？这说明什么？——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的。这说明生物界和非生物界组成元素种类基本相同，具有统一性。问题探讨48.60%26.30%0.087%0.03%0.76%65.0%极少18.0%3.0%10.0%OSiCNH地壳细胞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？注：Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物问2：组成细胞(生物体)的元素含量和无机自然界中元素含量有区别吗？这又说明了什么？——细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。这说明生物界和非生物界元素含量差别大，具有差异性。问题探讨48.60%26.30%0.087%0.03%0.76%65.0%极少18.0%3.0%10.0%OSiCNH地壳细胞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？注：Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物问3：为什么组成细胞(生物体)的元素种类与无机自然界中基本相同，但含量却又相差很大呢？——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，是细胞从无机自然界有选择性地获取的。一、组成细胞的元素思考：我们知道组成生物界和非生物界的元素种类基本相同，但含量相差很大，那么，组成不同细胞的元素种类和含量又如何呢？元素玉米细胞人体细胞C43.75%55.99%H6.24%7.46%O44.43%14.62%N1.46%9.33%K0.92%1.09%Ca0.23%4.67%P0.20%3.11%Mg0.18%0.16%S0.17%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)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，蛋白质还含有大量的N元素。问题2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？——细胞中有些元素含量很少，但是却有着重要作用，如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，但是很多蛋白质都含有S，叶绿体中叶绿素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素了。一、组成细胞的元素思考：我们知道组成生物界和非生物界的元素种类基本相同，但含量相差很大，那么，组成不同细胞的元素种类和含量又如何呢？元素玉米细胞人体细胞C43.75%55.99%H6.24%7.46%O44.43%14.62%N1.46%9.33%K0.92%1.09%Ca0.23%4.67%P0.20%3.11%Mg0.18%0.16%S0.17%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)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？——玉米细胞中O的含量明显高于人体细胞，而N的含量明显低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多些(故O含量多)，而人体细胞中蛋白质的含量要多些(故N含量多)，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。总之：通过以上分析可知，不同生物细胞在元素组成_________，具有

,但在元素的含量上却_______，具有

。基本相同统一性差异很大差异性一、组成细胞的元素1.元素的分类：——依据元素在细胞中的含量不同，分为大量元素和微量元素。CHONSPKCaMgFeMnBZnMoCu微量元素(占生物体的万分之一以下)大量元素(占生物体的万分之一以上)基本元素(含量很高，占90%)最基本元素[干重最多(针对对人体等动物细胞)]主要元素(占97%)[植物干重最多是O]问：细胞中鲜重最多的元素是____？原子个数最多的是_____？OH[都是组成细胞的必需元素]不可缺少，不可替代一、组成细胞的元素思考：对于生物体来讲，微量元素是否可有可无呢？

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，他们的鞋子个踩过的地方，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(微量元素)就足够了。通过分析,你能得出什么结论呢?——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，但其作用是其它元素不可替代的。一、组成细胞的元素说明：大量元素、微量元素都是组成生物体的必需元素(不可缺少，不可替代)，一旦缺乏将出现相应的病症[同步P16：常见元素缺乏引发的病症]元素生理作用缺乏症B(硼)Zn(锌)Na(钠)Ca(钙)Mg(镁)Fe(铁)I(碘)促进花粉的形成和花粉管的伸长，有助于受精作用花药和花丝萎缩，花粉发育不良，出现“花而不实”。构成多种酶的元素儿童厌食，生长发育不良，长期缺Zn还引起智力低下维持动物细胞外液的渗透压平衡等细胞外液渗透压下降，血压下降，心率加快，四肢发冷等组成动物和人体骨骼、牙齿的重要成分儿童易患佝偻病，老年易患骨质疏松症；血钙过低，肌肉抽搐，血钙过高，肌无力。组成叶绿素的重要成分影响叶绿素的合成(叶片失绿)，进而影响光合作用动物合成血红蛋白的原料；植物体参与合成叶绿素动物患缺铁性贫血症，植物患黄叶病动物合成甲状腺激素的原料幼年期缺乏易患呆小症；成年期缺乏患甲状腺肿大(大脖子病)一、组成细胞的元素2.元素的作用：(1)组成细胞内的各种化合物，如蛋白质含有C、H、O、N等、核酸(DNA和RNA)含有C、H、O、N、P，糖类含有C、H、O。(2)影响生物体的生命活动，如硼(B)能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺硼(B)会造成“花而不实”。考一考：组成细胞的各种元素大多以_______形式存在。化合物二、组成细胞的化合物1.化合物的种类和含量：无机化合物有机化合物水:70%～90%无机盐:1%～1.5%糖类：脂质：1%～1.5%蛋白质：7%～10%核酸：1％～1.5％考一考：(1)细胞内含量最多的化合物是___。(2)细胞内含量最多的无机化合物是____。(3)占细胞鲜重含量最多的化合物是____。(4)细胞内含量仅次于水的化合物是_____。(5)细胞内含量最多的有机化合物_____。(6)占细胞干重含量最多的化合物_______。(7)小麦种子细胞中干重最多的化合物是______，花生种子细胞中干重最多的化合物是______，大豆种子细胞中干重最多的化合物是______。水水水蛋白质蛋白质蛋白质淀粉脂肪蛋白质二、组成细胞的化合物2.不同细胞中化合物的种类和含量区别：——组成不同细胞的化合物种类_________，但含量却__________，如小麦种子富含淀粉，花生种子富含脂肪，大豆富含蛋白质。大体相同相差很大想一想1：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别？——梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿素。想一想2：怎样从植物器官中提取糖类、脂质或蛋白质等化合物？——设法使细胞破碎(如进行研磨)，再将这些物质提取出来。说明：不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差悬殊！我们吃的食物也是如此，不同食物中营养物质的_________有很大差别，我们需要在日常膳食中做到_________________，以满足机体营养的需要。种类和含量不同食物的合理搭配大体相同差异很大三、检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质实验原理：——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。(1)还原糖的检测：还原糖+斐林试剂50～65℃水浴加热约2min砖红色沉淀常见还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖、半乳糖、乳糖常见非还原糖：蔗糖、淀粉斐林试剂：甲液0.1g/mLNaOH溶液，乙液0.05g/mLCuSO4溶液。注意：等体积混合使用，现配现用。反应实质：还原糖将Cu2+还原，生成砖红色的Cu2O实验材料：含糖量高，组织为______________。白色或近于白色苹果或梨匀浆？甜菜、甘蔗？草莓、番茄？马铃薯？显色反应：浅蓝色→棕色→砖红色沉淀。现象说明：生物组织含有还原糖(但不知具体是哪种)实验1：还原糖的检测和观察(视频)实验1：还原糖的检测的方法步骤选材：_________________________的植物组织制备组织样液：制浆→过滤→取液显色反应：现象及结论：出现_________，说明__________________________含糖量较高、白色或近于白色生物组织样液中含有可溶性还原糖组织样液2mL新配制的斐林试剂1mL55-60℃温水中水浴加热2min砖红色沉淀三、检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质(2)淀粉的检测：淀粉+碘液蓝色实验2：淀粉的检测的方法步骤选材：__________的植物组织(如马铃薯)制备组织样液：制浆→过滤→取液显色反应：现象及结论：溶液变为____色，说明____________________含淀粉较高生物组织样液中含有淀粉组织样液2mL碘液2滴蓝三、检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质(3)脂肪的检测：脂肪+苏丹Ⅲ染液橘黄色实验材料：______________。富含脂肪且色浅花生种子？油菜种子？(苏丹Ⅳ染液红色)实验3：脂肪的检测和观察(视频)实验3：脂肪的检测的方法步骤取材：花生种子(浸泡3～4h)，将其子叶削成薄片显微观察：先在______镜下找到已着色颗粒再用______镜观察制片：取最理想的薄片现象及结论：显微观察到______圆形颗粒，说明花生子叶中含有______滴2~3滴

_________(染色3min)洗去浮色(滴1~2滴_________________)制成临时装片(滴1滴蒸馏水+花生子叶薄片+盖玻片)苏丹Ⅲ染液体积分数50%的酒精低倍高倍橘黄色脂肪三、检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质(4)蛋白质的检测：蛋白质+双缩脲试剂紫色实验材料：豆浆、鲜肝研磨液、鸡蛋清稀释液。双缩脲试剂：先加A液0.1g/mLNaOH溶液1mL，再加B液0.01g/mLCuSO4溶液4滴。反应实质：在碱性条件下，肽键(2个以上)与双缩脲试剂中Cu2+作用，产生紫色络合物避免反应后黏在试管内壁上，使反应不彻底，试管也不易洗刷干净。实验4：蛋白质的检测和观察(视频)实验4：蛋白质的检测的方法步骤选材：________________________________制备组织样液：制浆→过滤→取液显色反应：现象及结论：溶液变为___色，说明_____________________含蛋白质丰富的豆浆或鸡蛋清稀释液生物组织样液中含有蛋白质紫组织样液2mL双缩脲试剂A液1mL双缩脲试剂B液4滴斐林试剂与双缩脲试剂比较项目斐林试剂(鉴定还原糖)双缩脲试剂(鉴定蛋白质)试剂浓度使用方法使用条件反应实质反应现象甲液0.1g/mLNaOH溶液，乙液0.05g/mLCuSO4溶液A液0.1g/mLNaOH溶液，B液0.01g/mLCuSO4溶液甲液、乙液等量混合均匀后再加入(现配现用)先加A液1mL造成碱性环境，再加B液4滴50～65℃水浴加热不需加热，摇匀即可新配制的Cu(OH)2溶液与还原糖发生氧化还原反应生成CU2O碱性环境中的Cu2＋与蛋白质发生络合反应生成紫色络合物浅蓝色→棕色→砖红色紫色问：斐林试剂可直接用于蛋白质鉴定否？三、检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质[考一考](1)在检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的实验中，唯一需要使用显微镜的实验是___________，实验中要用到的酒精浓度是_________________，其目的是________；唯一需要加热的实验是___________，而且必须____加热。(2)将苹果组织匀浆分成等量的甲、乙两份，分别用斐林试剂(要水浴加热)、双缩脲试剂检测，只有甲组中会出现颜色反应吗？________。(3)在鉴定还原糖的实验中，能选用西瓜瓤吗？_________________________；能选用甘蔗吗？____________________________。在甘蔗组织中加入斐林试剂，经水浴加热后，溶液呈______(无色/蓝色/砖红色)。(4)通过对不同生物组织中化合物的检测，发现它们含有的有机物的种类、含量一样吗？这对选择食物有什么启示？__________________________________________________________________________________[教材P19讨论3]。脂肪的检测体积分数为50%的酒精洗去浮色还原糖的检测水浴提醒：一种生物组织中含有多种化合物，只不过有些多，有些少而已不能，西瓜瓤为红色，会干扰实验现象的观察不能，甘蔗组织富含蔗糖，为非还原糖蓝色不同生物材料中有机化合物的种类、含量都有差异。因此在日常膳食中要遵循“多样、均衡”的原则，以满足机体生命活动的需要练习与应用一、概念检测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很少，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，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。()√√×练习与应用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练习与应用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