第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物-2024-2025学年高一生物必修一（人教版）教学课件

第1节细胞中的元素和化合物第2章组成细胞的分子1.理解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主要微量元素,说出组成细胞的化合物的主要种类。3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质,能够设计实验探究未知生物材料的化学成分。「学习目标」预习案·自主学习一、组成细胞的元素1.生物界与非生物界的统一性和差异性(1)统一性的表现:

。(2)差异性的表现:

。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细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同2.种类(1)细胞中常见的化学元素,依据在细胞中的含量可分为大量元素:

等;微量元素:

等。(2)组成细胞的元素中含量较多的四种元素是

,其原因与

有关。C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgZn、Mo、Cu、B、Fe、MnC、H、O、N组成细胞的化合物二、组成细胞的化合物1.种类蛋白质有机化合物水2.含量(1)占细胞鲜重最多的化合物:

。(2)占细胞鲜重最多的有机化合物:

。(3)占细胞干重最多的化合物:

。三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1.实验原理(1)还原糖的检测:还原糖+

试剂→水浴加热产生

。(2)脂肪的检测:脂肪+苏丹Ⅲ染液→产生

色。(3)蛋白质的检测:蛋白质+

→产生

色反应。水蛋白质蛋白质斐林砖红色沉淀橘黄双缩脲试剂紫2.实验流程(1)还原糖的检测和观察。还原糖白色或近于白色斐林试剂砖红色沉淀(2)脂肪的检测和观察。苏丹Ⅲ酒精(3)蛋白质的检测和观察。双缩脲试剂A液双缩脲试剂B液紫色[正误判断](1)生物界和非生物界在组成元素的种类和含量上都相同。(

)提示:种类基本相同,含量上差异很大。(2)细胞中微量元素含量虽然很少,但不可缺少。(

)(3)在活细胞中,蛋白质的含量是最多的。(

)提示:活细胞内含量最多的化合物是水,含量最多的有机化合物是蛋白质。×√×(4)还原糖的检测实验中,向苹果汁中加入斐林试剂后立即出现砖红色沉淀。(

)提示:利用斐林试剂检测还原糖时,需要在50～65℃的水浴中加热约2min。(5)甘蔗茎和甜菜块根都含有较多糖且近于白色,因此适用于还原糖的检测。(

)提示:甘蔗茎和甜菜块根中含有的主要是蔗糖,是非还原糖,不适用于还原糖的检测。××(6)脂肪检测中,滴加体积分数为50%的酒精是为了溶解组织中的油脂。(

)提示:脂肪检测中,滴加体积分数为50%的酒精是为了洗去浮色。×探究案·互动探究探究一组成细胞的元素和化合物「问题情境」1.比较组成玉米细胞与人体细胞的部分元素及含量,回答下列问题。玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(占细胞干重的质量分数/%)元素玉米细胞人体细胞O44.4314.62C43.5755.99H6.247.46N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78注:其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%。(1)表中所列的元素属于哪一类?含量很少的元素是否不重要?请举例说明。提示:大量元素。微量元素如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo也有重要功能,不可替代,例如缺Fe导致贫血。(2)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?提示:一样,玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素都是C、H、O、N。因为组成细胞的重要物质如水中含有H、O,糖类、脂质、蛋白质和核酸中含有C、H、O,蛋白质、核酸还含有大量的N。(3)玉米细胞中氧元素的含量明显高于人体细胞,而氮元素的含量又明显低于人体细胞,怎样解释这一现象?提示: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。(4)组成玉米细胞和人体细胞的元素追根溯源都来自无机自然界,为什么玉米细胞和人体细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同?提示:生物体是按照生命活动的需要,有选择地从无机自然界获取所需的元素。2.根据教材P17图2-1填空。(5)细胞内含量最多的无机化合物是

。细胞内含量最多的化合物是

。占细胞鲜重最多的化合物是

。占细胞鲜重50%以上的化合物是

。沙漠植物细胞中含量最多的化合物是

。(6)细胞内含量最多的有机化合物是

。细胞内含量仅次于水的化合物是

。占细胞干重最多的化合物是

。占细胞干重50%以上的化合物是

。水水水水水蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质归纳总结图解组成细胞的元素(1)无论是大量元素还是微量元素,对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用,如P是组成ATP、生物膜结构等的重要成分,Ca、P是组成骨骼、牙齿的成分,Mg是组成叶绿素的成分,Fe是组成血红蛋白的成分。(2)不同生物体内所含的化学元素的种类基本相同,但在不同生物体内,同种元素的含量差别较大,同一生物体内不同元素的含量也不相同。(3)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素,但生物体内所含的元素不一定都是必需元素。1.下列哪项实例能够证明微量元素是生命活动所必需的(

)A.镁是叶绿素的组成成分,缺镁导致叶片发黄B.植物缺磷时生长停滞、植株矮小瘦弱C.哺乳动物血液中钙离子含量太低,会抽搐D.缺铁会影响血红蛋白的合成而贫血「即时应用」√解析:镁是叶绿素的重要组成成分,但镁属于大量元素,不能够证明微量元素是生命活动所必需的;磷属于大量元素,缺磷影响植物生长,不能够证明微量元素是生命活动所必需的;钙属于大量元素,血钙过低会引起抽搐,不能够证明微量元素是生命活动所必需的;铁是微量元素,是组成血红蛋白的重要元素,缺铁会影响血红蛋白的合成而引起贫血,能够证明微量元素是生命活动所必需的。2.生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物,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Ⅴ和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质,则Ⅶ代表糖类和核酸B.医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和ⅤC.细胞干重和鲜重中含量最多的分别是Ⅴ和ⅢD.上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅲ√解析:Ⅱ为有机物,有机物包括蛋白质、脂质、核酸和糖类,有机物中蛋白质含量最多,即Ⅴ是蛋白质,若Ⅵ是脂质,则Ⅶ代表糖类和核酸;医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ无机盐、Ⅶ(或Ⅵ)糖类和核酸;细胞干重和鲜重中含量最多的分别是Ⅴ蛋白质和Ⅲ水;题述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅲ水。探究二检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质「问题情境」某同学进行了相关物质的检测实验,所用的材料、实验试剂和观察内容如表所示。组别材料实验试剂观察内容A苹果匀浆斐林试剂颜色反应B浸泡过的花生种子清水、苏丹Ⅲ染液、50%的酒精溶液细胞中着色的小颗粒C豆浆双缩脲试剂颜色反应(1)西瓜汁中含有丰富的还原糖,能用西瓜汁替代苹果匀浆吗?说明理由。提示:不能。西瓜汁为红色,而还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下反应生成砖红色沉淀,西瓜汁的颜色会干扰实验结果的观察。(2)B组中的“50%的酒精”能不能换成清水?原因是什么?提示:不能。50%的酒精的作用是洗去浮色,由于苏丹Ⅲ染液易溶于酒精而不溶于水,故不能换成清水。(3)C组中,双缩脲试剂A液和B液的使用顺序是什么?B液为什么不能过量?提示:先加入A液1mL,再加入B液4滴。过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成蓝色Cu(OH)2沉淀影响观察,且B液本身呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。归纳总结三类有机物的检测在操作步骤上的差异(1)唯一需要加热——还原糖的检测,且必须水浴加热(不能用酒精灯直接加热),若不加热,则无砖红色沉淀出现。(2)唯一需要显微镜——花生子叶切片中脂肪的检测。(3)斐林试剂与双缩脲试剂的“两同三不同”。3.脂肪鉴定实验中,切片做好后应进行的操作步骤依次是(

)A.制片→染色→洗去多余的染料→观察B.染色→洗去多余的染料→盖上盖玻片→观察C.制片→观察→染色→洗去多余的染料D.染色→盖上盖玻片→洗去多余的染料→观察「即时应用」√解析:脂肪鉴定实验中,切片做好后应进行的操作步骤依次是染色→洗去多余的染料→盖上盖玻片→观察。4.下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验,叙述正确的是(

)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.鉴定可溶性还原糖时,斐林试剂甲液和乙液要先混合再加入试管中C.用于双缩脲试剂鉴定蛋白质时,需水浴加热2min才能看到紫色D.若要鉴定花生种子细胞中的脂肪滴,用苏丹Ⅲ染液染色后直接观察√解析:用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液为0.1g/mLNaOH溶液,乙液为0.05g/mLCuSO4溶液,乙液需要稀释成0.01g/mLCuSO4溶液,才可用于蛋白质的鉴定;鉴定可溶性还原糖时,斐林试剂甲液和乙液先混合再使用;用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,不需要水浴加热;观察花生种子细胞中的脂肪滴时,苏丹Ⅲ染液染色后需用酒精洗去浮色,然后在显微镜下观察。长句应答(1)向试管内的牛奶液体中加入斐林试剂,经水浴加热出现砖红色沉淀,能否表明该试管内含有葡萄糖?

,原因是

。(2)进行显色反应时对实验材料的选择通常有何要求?

。不能出现砖红色沉淀,只能表明试管内含有还原糖选择实验材料时通常有两个要求:一是要富含待检测的化合物;二是要颜色较浅(白色或接近白色)课堂小结思维导图金句必备1.组成细胞的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等,微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。2.细胞内含量最多的化合物是水,含量最多的有机化合物是蛋白质。3.还原糖与斐林试剂在水浴加热(50～65℃)条件下生成砖红色沉淀。4.脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。5.蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应。随堂检测1.羊吃草获得营养物质,那么羊和草的化学元素种类以及含量上的特点分别是(

)A.种类和含量都相差很大B.种类和含量都相差不大C.种类相差很大,其中相同元素的含量大体相同D.种类大体相同,其中相同元素的含量大多相差很大√12341234解析:羊和草的化学元素种类差别不大,但是相同元素的含量相差较大。2.组成细胞的元素主要以化合物的形式存在。下列有关细胞中化合物的叙述错误的是(

)A.细胞中的化合物有无机物和有机物两大类B.撒哈拉沙漠的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水C.占细胞干重最多的化合物是蛋白质D.不同细胞中各种化合物的含量相同√2341解析:不同细胞中各种化合物的种类大致相同,但含量是有差别的。3.下列选项中均能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀的是(

)A.葡萄糖、果糖、纤维素

B.糖原、蔗糖、葡萄糖C.葡萄糖、麦芽糖、蔗糖

D.葡萄糖、果糖、麦芽糖√34123412解析:能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀的是还原糖,常见的还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖,而蔗糖、纤维素、糖原均不具有还原性,所以不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。4.某同学分别按下表进行四组实验:1234组别材料实验试剂及条件观察内容A浸泡过的花生种子清水、苏丹Ⅲ染液、酒精细胞中着色的小颗粒B苹果匀浆斐林试剂、50～65℃水浴加热组织样液颜色变化C豆浆?组织样液颜色变化D淀粉溶液?组织样液颜色变化将上述各组实验材料按表中实验条件进行相关处理后,将A组制成临时装片,放在显微镜下观察,分析回答下列问题。(1)进行A组实验时,使用酒精的作用是

,其中,实验所观察的被苏丹Ⅲ染液着色的小颗粒是

(填物质),小颗粒的颜色是

。

1234洗去浮色脂肪橘黄色解析:(1)进行A组脂肪鉴定实验时,使用体积分数为50%的酒精洗去浮色,其中,实验所观察的被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色的小颗粒是脂肪,说明花生种子中富含脂肪。(2)B组实验中,组织样液中出现

沉淀,实验使用斐林试剂时,NaOH溶液与CuSO4溶液在使用时应该注意

。

苹果匀浆不宜替换成西瓜汁,原因是

。

若将苹果匀浆换成蔗糖溶液并按正确操作进行上述实验,结果是溶液颜色呈现

色。

1234砖红色等量混匀、现用现配、水浴加热西瓜汁是红色的,不利于观察还原糖与斐林试剂产生的砖红色沉淀蓝1234解析:(2)检测还原糖实验中,在水浴加热的条件下,现用现配的斐林试剂可与还原糖反应生成砖红色沉淀,而西瓜汁是红色的,不利于观察还原糖与斐林试剂产生的砖红色沉淀;蔗糖不是还原糖,用斐林试剂检测还原糖时不会