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1、第第1 1节节 细胞中的元素和化合物细胞中的元素和化合物必修1 分子与细胞 第2章 组成细胞的分子教学目标 重点难点 问题探讨 教学过程 知识结构 教学反馈 课后习题 教学参考问题探讨问题探讨组成地壳和组成细胞的部分元素含量组成地壳和组成细胞的部分元素含量组成地壳和组成细胞的部分元素含量组成地壳和组成细胞的部分元素含量()表表表表元素元素地壳地壳细胞细胞O48.6065.0Si26.30极少极少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，比较组成地壳和组成细胞的部分
2、元素的含量，你能看出什么问题？你能看出什么问题？你能看出什么问题？你能看出什么问题？教学过程教学过程1.组成生物体的所有元素中，有没有哪一些组成生物体的所有元素中，有没有哪一些元素是生物体所特有的？元素是生物体所特有的？没有。没有。生物界和非生物界具有统一性。生物界和非生物界具有统一性。2.生物体中的元素含量和无机环境中生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？的含量有区别吗？有，相差很大。有，相差很大。这又说明什么？这又说明什么？生物界和非生物界还具有差异性。生物界和非生物界还具有差异性。这说明什么？这说明什么？组成细胞的化学元素在自然界组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到的无
3、机环境中都能找到,没有一没有一种元素是种元素是细胞细胞特有的；特有的；元素在细胞中和无机环境中的元素在细胞中和无机环境中的含量却含量却又不大相同又不大相同说明说明生命和非生命的无机环境既有生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性统一性又有差异性,生命起源于非生生命起源于非生命物质命物质.生物界与非生物界统一性：差异性：玉米和人体细胞部分元素含量的比较玉米和人体细胞部分元素含量的比较 玉米玉米 人人氧氧 44.43 14.62碳碳 43.57 55.99氮氮 1.46 9.33氢氢 6.24 7.46钾钾 0.92 1.09钙钙 0.24 4.67磷磷 0.20 3.11硫硫 0.17 0.7
4、8氯氯 0.14 0.47镁镁 0.18 0.16铁铁 0.08 0.012 硅硅 1.17 0.005锌锌 0.01这说明什么这说明什么?组成组成不同不同生物体的生物体的化学元素在化学元素在种类种类上上大致大致相同相同，但在但在含量含量上却上却相差相差很大很大生物界的统一性和差异性干干鲜细胞对比图鲜细胞对比图 组成人体细胞的主要元素组成人体细胞的主要元素组成人体细胞的主要元素组成人体细胞的主要元素（占细胞（占细胞（占细胞（占细胞鲜鲜鲜鲜重的百分比）重的百分比）重的百分比）重的百分比）组成人体细胞的主要元素组成人体细胞的主要元素（占细胞（占细胞干干重的百分比）重的百分比）一、组成细胞的元素一、
5、组成细胞的元素鲜重细胞：含有水的细胞称为鲜重细胞干重细胞：不含有水的细胞称为干重细胞1、鲜重细胞细胞中氧元素最多，主要原因是细胞中含水最多。其次最多的是碳元素。2、干重细胞没有水，有机物蛋白质最多，也就是碳元素最多了。鲜重（活细胞）：CONHOCHN细胞干重（烘干）：教学过程教学过程 在人体细胞中，干重时含量最多的元在人体细胞中，干重时含量最多的元素是素是 ；鲜重时含量最多的元素是；鲜重时含量最多的元素是 。C Co o细胞的主要元素是细胞的主要元素是:C C、H H、O O、N N、P P、S S等等最最基本元素是基本元素是:C C 这些元素在不同生物体这些元素在不同生物体的含量有怎样呢的含
6、量有怎样呢?（构成有机物的骨架元素，能形成链或环）细胞中元素根据细胞中元素根据含量含量分为分为:C C、H H、O O、N N、P P、S S、K K、CaCa、MgMg等。等。微量元素：微量元素：大量元素：大量元素：FeFe、MnMn、ZnZn、CuCu、B B、MoMo等。等。大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的 几十年前几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱草长势很弱,有的甚至发黄枯萎有的甚至发黄枯萎,即使使用了即使使用了大量的大量的N,P,K肥也无济于事肥也无济于事,后来后来,人们偶然人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛发现牧场内的一小片牧草
7、长得十分茂盛,原原来来,这一片这一片”绿洲绿洲”的附近有一座钼矿的附近有一座钼矿,矿工矿工每天上下班总是抄近路走每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子个踩他们的鞋子个踩过的地方过的地方,牧草绿油油的牧草绿油油的,经过科学家的化验经过科学家的化验和分析和分析,一公顷牧草只需一公顷牧草只需150克钼就足够了克钼就足够了.通过分析通过分析,你能得出什么结论呢你能得出什么结论呢?微量元素微量元素(钼钼)在生物体内含量在生物体内含量很很少，但少，但对维持生物体正常生命活动是必不可少对维持生物体正常生命活动是必不可少的。的。缺缺FeFe会使人患贫血等症状；会使人患贫血等症状；缺缺ZnZn使人发育受影响，性器官
8、的发育不良等使人发育受影响，性器官的发育不良等;缺会导致缺会导致甲状腺肿甲状腺肿等。等。组成细胞的各种组成细胞的各种元素又是以什么元素又是以什么形式存在的呢形式存在的呢?化合物化合物水水无机盐无机盐无机化合物无机化合物有机化合物有机化合物糖类糖类脂质脂质蛋白质蛋白质核酸核酸化合物化合物质量分数质量分数/%/%水水占占85-9085-90无机盐无机盐占占11.511.5蛋白质蛋白质占占7-107-10脂质脂质占占1-21-2糖类和糖类和核酸核酸占占11.511.5二、组成细胞的化合物二、组成细胞的化合物组成细胞的元素主要以化合物形式存在组成细胞的元素主要以化合物形式存在细胞中最多的化合物是细胞中
9、最多的化合物是 ；最多的有机化合物是；最多的有机化合物是 。水水蛋白质蛋白质思考与讨论1.提示：有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。当然这不是严格意义上的区别。2.提示：细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。3.提示：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻种子中含脂质
10、多；大豆种子中含蛋白质多，等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。一、细胞中的元素一、细胞中的元素一、细胞中的元素一、细胞中的元素KK、CaCa、MgMg 元素元素FeFe、MnMn、B B、ZnZn、MoMo、CuCu 元素元素最基本最基本基本基本主要主要大量大量微量微量、P P、S SHH、OO、N NC C 元素元素 元素元素 元素元素铁锰硼锌钼铜铁锰硼锌钼铜二、组成细胞的化合物二、组成细胞的化合物1、无机化合物：、无机化合物：2、有机化合物：、有机化合物：3、细胞中最多的化合物是：、细胞中最多的化合物是：4、细胞中最多的有机化合物
11、是：、细胞中最多的有机化合物是：知识结构知识结构大量元素微量元素无机物有机物水无机盐糖类脂质蛋白质核酸化学元素生物界与非生物界的统一性与差异性体现包括化合物 原理：原理：某些化学试剂能够使生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物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应颜色反应。淀粉+碘液 蓝色 水浴加热还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀蛋白质+双缩脲试剂 紫色脂肪+苏丹（）染液 橘黄色（红色）显微镜观察（一）可溶性还原糖的鉴定（一）可溶性还原糖的鉴定 1.还原性糖与非还原性糖：还原性糖与非还原性糖：(1).还原性糖：还原性糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖。(
12、2).非还原性糖：非还原性糖：淀粉、纤维素、蔗糖、糖原淀粉、纤维素、蔗糖、糖原。2.试剂：斐林试剂试剂：斐林试剂甲液：甲液：0.1g/mL的的NaOH，乙液：乙液：0.05gmL的的CuSO43.原理：还原糖原理：还原糖+斐林试剂斐林试剂 砖红色沉淀砖红色沉淀先等量混合再加入先等量混合再加入（现配现用）（现配现用）4.溶液的颜色变化：浅蓝色溶液的颜色变化：浅蓝色棕色棕色砖红色（沉砖红色（沉淀）。淀）。水浴加热Cu2O鉴定可溶性还原糖的实验材料鉴定可溶性还原糖的实验材料为什么不用植物的叶或西瓜与西红柿的果实？对于鉴定时的颜色反应起着对于鉴定时的颜色反应起着掩盖掩盖作用，导致作用，导致实验现象不明
13、显实验现象不明显 本实验最理想的实验材料是本实验最理想的实验材料是含糖量较高含糖量较高的生的生物组织（或器官）物组织（或器官）,而且组织的而且组织的颜色较浅颜色较浅，或，或近于白色的，如近于白色的，如苹果和梨的果实苹果和梨的果实。经试验比。经试验比较，颜色反应的明显程度依次为苹果、梨、较，颜色反应的明显程度依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。白色甘蓝叶、白萝卜。还原糖检测实验的实验结果还原糖检测实验的实验结果还原糖检测实验的实验结果还原糖检测实验的实验结果（二）脂肪的鉴定（二）脂肪的鉴定 1 1试剂：苏丹试剂：苏丹或苏丹或苏丹IVIV染液染液脂肪滴颜色脂肪滴颜色橘黄色橘黄色红色红色苏丹苏丹IV
14、2 2鉴定脂肪的实验材料鉴定脂肪的实验材料最好选择最好选择富含脂肪的种子富含脂肪的种子，如花生种子（取其子叶）。，如花生种子（取其子叶）。脂肪检测实验的实验结果脂肪检测实验的实验结果（三）蛋白质的鉴定2.鉴定试剂：双缩脲试剂A液：0.1g/mL的NaOHB液：0.01gmL的CuSO43.反应原理：蛋白质中的肽键在碱性溶液中与极稀的CuSO4反应，生成紫色的物质蛋白质蛋白质+双缩脲试剂双缩脲试剂 紫色紫色先加先加A 液液再加再加B液液1.鉴定蛋白质的实验材料 最好选用富含蛋白质的生物组织（或器官），如大豆，鸡蛋（卵白）。蛋白质检测实验的实验结果蛋白质检测实验的实验结果鉴定试剂：碘液 淀粉遇碘变
15、蓝色四、淀粉的鉴定四、淀粉的鉴定 化合物化合物 试剂试剂 现象现象注意事项注意事项 还原糖还原糖（葡萄糖、果糖、麦（葡萄糖、果糖、麦芽糖）芽糖）脂肪脂肪 淀粉淀粉 蛋白质蛋白质斐林试剂斐林试剂苏丹苏丹（或苏丹（或苏丹）染液）染液碘液碘液双缩脲试剂双缩脲试剂砖红色沉淀砖红色沉淀橘黄色橘黄色（或红色）（或红色）蓝色蓝色紫色紫色显微镜观察显微镜观察先先A液，摇匀，液，摇匀，后后B液液注意区分注意区分斐林试剂斐林试剂双缩脲试剂双缩脲试剂甲液甲液 0.1g/mL NaOH 乙液乙液 0.05g/mLCuSO4等量混合用等量混合用A 液液0.1g/mL NaOH B液液 0.01g/mLCuSO4 先先A
16、后后B（量不同），（量不同），鉴定前，留出一部分组织样液，以便对比鉴定前，留出一部分组织样液，以便对比现配现用；水浴加现配现用；水浴加热热 ；颜色颜色浅蓝浅蓝棕色棕色砖红色砖红色原理不同：斐林试剂是新制原理不同：斐林试剂是新制的的Cu(OH)2，双缩脲试剂是双缩脲试剂是碱性条件下的碱性条件下的Cu2+教学反馈教学反馈一、填空一、填空1组成人体的元素中，占细胞鲜重百分比组成人体的元素中，占细胞鲜重百分比最多的元素是最多的元素是_；占细胞干重百分；占细胞干重百分比最多的元素是比最多的元素是_。_是是构成细胞的最基本元素。构成细胞的最基本元素。2一般情况下活细胞内含量最多的化合物一般情况下活细胞内含
17、量最多的化合物是是_，含量最多的有机化合物，含量最多的有机化合物_。OCC水水蛋白质蛋白质教学反馈教学反馈二、选择题二、选择题1 1、科学家在研究生物体的化学成分时、科学家在研究生物体的化学成分时,发现组成生物体发现组成生物体的元素在非生物界也存在的元素在非生物界也存在,这一事实主要说明这一事实主要说明:（）A A 生物界和非生物界没有区别生物界和非生物界没有区别 B B 生物界和非生物界具有统一性生物界和非生物界具有统一性 C C 生物来源于非生物生物来源于非生物 D D 生物界和非生物界具有差异性生物界和非生物界具有差异性2 2、生活在缺水的沙漠环境中的仙人掌细胞中，含量最多、生活在缺水的
18、沙漠环境中的仙人掌细胞中，含量最多的化合物是（的化合物是（）A A、蛋白质、蛋白质 B B、脂肪、脂肪 C C、糖类、糖类 D D、水、水B BD D教学反馈教学反馈3 3.生活在沙漠中的仙人掌和生活在珊瑚礁中美丽的珊瑚鱼，生活在沙漠中的仙人掌和生活在珊瑚礁中美丽的珊瑚鱼，组成它们的化学元素种类组成它们的化学元素种类 （）A A、差异很大、差异很大 B B、有些差异、有些差异 C C大体相同大体相同 D D没有一定标准没有一定标准4 4在生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动在生物体内含量较少，但对维持生物体正常生命活动 必不可少的元素是必不可少的元素是（）A AFeFe、MnMn、Zn
19、Zn、Mg BMg BZnZn、CuCu、MnMn、CaCa C CZnZn、CuCu、B B、Mn DMn DMgMg、MnMn、CuCu、MoMo5.5.在组成生物体的化学元素中，最基本的元素是在组成生物体的化学元素中，最基本的元素是（）A AC BC BH CH CO DO DN NC CC CA A教学反馈教学反馈6 6.下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是 （）A A、用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，、用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定可直接用于蛋白质的鉴定 B B、脂肪的鉴定需要显微镜才能看到被染成橘黄
20、色的、脂肪的鉴定需要显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪滴脂肪滴 C C鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加乙液后，再加乙液 D D用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A A液与液与B B液要混合均液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现用现配匀后，再加入含样品的试管中，且必须现用现配7 7下列各项可作为鉴定生物组织中还原性糖的理想材料下列各项可作为鉴定生物组织中还原性糖的理想材料是是（）A A韭菜韭菜 B B鸢尾鸢尾 C C菠菜菠菜 D D梨梨B BD D教学参考教学参考组成细胞化学元素的作用组成细胞化学元素的作用 1
21、组成各种化合物 化学元素主要以化合物的形式参与细胞的组成和细胞的代谢活动，这些化合物是生物体进行各项生命活动的基础：如N：是核酸、蛋白质、NADP+、ATP、固醇、叶绿素、生长素、甲状腺激素等的重要组成成分；P是磷脂、NADP+、ATP等的重要组成成分等。2影响生物体的生命活动 如B可促进花粉的萌发和花粉管的伸长按元素的生物学功能，大致可分为下列类型。（1）、构成原生质的基本元素：如C、H、O、N、P是构成核酸的主要元素；C、H、O、N是构成蛋白质的主要元素等。（2）、调节机体活动的元素：如离子态的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、H+及其他离子OH-、HCO3-、SO42-、HPO4
22、2-等。（3）、与蛋白质结合的元素：如 Fe（血红蛋白、细胞色素、固氨酶等），Cu（血蓝素、细胞色素、氧化酶等），Mg（固氮酶），Co（构成维生素B12，在天然存在的形式中，维生素B12可能是与肽或蛋白质结合的），Zn（DNA聚合酶、RNA聚合酶），I（甲状腺蛋白质。这是一种含碘蛋白质，是人体内的碘库）Mn（精氨酸酶等多种酶）（4）微量调节元素：如B、Cr、Se、As、Ni等。这些元素是不可缺的，又是不可替代的。教学参考教学参考关于细胞中各化合物含量的问题关于细胞中各化合物含量的问题 1.组织细胞中含量最多的化合物是水，可以说不论是哪种细胞（脂肪细胞一般除外），该细胞是处于什么季节，什么什么地
23、方，在什么时期，细胞中水的含量都是最多，有机化物蛋白质的含量仅于第二。2.在细胞中各化合物的含量变化以核酸最为稳定，其变化范围较小且有规律性，而水的含量变化范围为最大。同时，各化合物在细胞中的含量也不能低于最低值，否则将影响细胞的生命。多细胞生物体内，由许多相似的细胞和细胞间质有机结合而成的结构，有一定的形态、结构和生理功能。教学参考教学参考三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1实验关键：（1）还原糖的鉴定a.材料应含糖量高且无色；b.斐林试剂的甲液和乙液现配现用，混合均匀。（2）脂肪的鉴定子叶应切成薄片（3）蛋白质的鉴定实验关键：a.先加双缩脲试剂A，再加
24、双缩脲试剂Bb.鸡蛋蛋白液必须稀释(10倍)教学参考教学参考三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质2实验材料的准备(1)鉴定还原糖的实验材料准备：植物组织是常用的实验材料，但必须加以选择。在双子叶植物中，光合作用的主要产物葡萄糖形成后合成为淀粉，暂时储藏在叶子内，因此最好不用双子叶植物的叶子做实验材料。有些单子叶植物，如韭菜、鸢尾，并不将光合作用的初始产物转变为淀粉，因此叶内含有大量的还原单糖，但是，由于叶片中叶绿素的颜色较深，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，因此，也不宜用单子叶植物的叶子做实验材料。本实验最理想的实验材料是含糖量较高的生
25、物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅.或近于白色的.如苹果和梨的果实，经试验比较，颜色反应的明显程度，依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。(2)鉴定脂肪的实验材料准备：实验材料最好选择富含脂肪的种子，如花生种子(取其子叶)。供实验用的花生种子，必须提前浸泡34h。浸泡时间短了，不容易切成片；浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不易成形。教学参考教学参考三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(3)鉴定蛋白质的实验材料准备：实验材料最好选用富含蛋白质的生物组织(或器官)，植物材料常用的是大豆，动物材料常用的是鸡蛋(卵白)。如用大豆，必须提前浸泡12h，这样容易研磨
26、成浆。有条件的学校，可以直接采用现成的大豆磨成的豆浆，豆浆可以购买，也可用小型的榨汁机制取。如果用稀释的卵白做实验材料，实验效果会更好。3实验的注意事项实验的注意事项(1)斐林试剂与双缩脲试剂的不同点斐林试剂与双缩脲试剂都由NaOH和CuSO4组成，但二者有如下3点不同：a.溶液浓度不同、斐林试剂中NaOH的浓度为0.1gmL，CuSO4的浓度为0.05gmL；双缩脲试剂中NaOH的浓度为0.1gmL，CuSO4的浓度为0.01gmL。b.使用原理不同。斐林试剂实质是新配制的Cu(OH)2溶液；双缩脲试剂实质是在碱性环境下的Cu2+。c.使用方法不同。斐林试剂使用时，先把NaOH溶液和CuSO
27、4溶液混合，而后立即使用。双缩脲试剂使用时，先加入NaOH溶液，然后再加入CuSO4溶液。教学参考教学参考三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质三检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质(2)斐林试剂很不稳定，故应将组成斐林试剂的甲液(O.1gmL的NaOH溶液)和乙液(O.05gmL的CuSO4溶液)分别配制、储存，使用时，再临时配制，将45滴乙液滴入2ml甲液中，配完后立即使用(3)双缩脲试剂的使用，应先加试剂A(0.1gmL的NaOH溶液)，造成碱性的反应环境，再加试剂B(0.01gmL的CuSO4溶液)。(4)在鉴定可溶性糖的实验中，对试管中的溶液进行加热时，试管底部不要触及烧杯底部，另外，试管口不要朝向实验者，以免沸腾的溶液冲出试管，造成烫伤。同时加热时间不过过长，否则将形成黑色的氧化铜沉淀。(5)在蛋白质的鉴定实验中，若用蛋白质作实验材料，必须稀释，以免实验后黏住试管，不易洗刷。(6)在鉴定脂肪的实验中，若用花生种子作实验材料，必须提前浸泡。课后习题课后习题一、基础题1.2.苏丹染液 豆浆 砖红色沉淀 斐林试剂 马铃薯 橘黄色 双缩脲试剂 葡萄汁 蓝色 碘液 花生子叶 紫色3.B课后习题课后习题二、拓展题1.提示：细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。这是生物与非生物的区别之一。不能。生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。2.