高中生物必修1《分子與細(xì)胞》細(xì)胞中的元素和化合物

1、第二章 組成細(xì)胞的分子同自然界的許多生物體一樣， 細(xì)胞也是由分子組成的。 細(xì)胞為什么能變現(xiàn)出生命的特征？是組成它的分子有什么特殊之處嗎？這些分子在非生命物體中能不能找到？組成這些分子的元素，在非生命物體中能不能找到？這些分子又是怎樣構(gòu)成細(xì)胞的呢？要認(rèn)識細(xì)胞這個基本的生命系統(tǒng)，首先要分析這個系統(tǒng)的物質(zhì)組成組成細(xì)胞的分子。闡明生命現(xiàn)象的規(guī)律，必須建立在闡明生物大分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。中國科學(xué)院院士鄒承魯?shù)?1 節(jié)細(xì)胞中的元素和化合物問題探討 :比較組成地殼和組成細(xì)胞的部分元素的含量, 你能提出什么問題？就自己提出的問題與其他同學(xué)交流。* Si在某些植物細(xì)胞中含量較多如硅藻、禾本科植物。本節(jié)聚焦：1 、

2、組成細(xì)胞的主要的元素是什么？2 、組成細(xì)胞的重要化合物有哪些？3 、怎樣檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)？生物體總是和外界環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)交換，歸根結(jié)底是有選擇地從無機(jī)自然界獲取各種物質(zhì)來組成自身。 因此，組成細(xì)胞的化學(xué)元素，在無機(jī)自然界中都能夠找到，沒有一種化學(xué)元素為細(xì)胞所特有。但是，細(xì)胞與非生物相比，各種元素的相對含量又大不相同。組成細(xì)胞的元素對組成細(xì)胞的化學(xué)成分進(jìn)行分析是件復(fù)雜的事情，要應(yīng)用化學(xué)、 物理學(xué)、 生物學(xué)的多種方法。而且各種生物的細(xì)胞不同，同一生物的細(xì)胞又有多種類型，其成分也不盡相同。 因此，以下引用的各種成分及其含量的數(shù)據(jù)都是大致而言的。細(xì)胞中常見的化學(xué)元素有20 多種，其中

3、有些含量較多，如C、 H、 O、 N、 P、 S、 K 、Ca、 Mg 等，稱為大量元素( macroelement) ；有些含量很少，如Fe、 Mn 、 Zn、 Cu、 B 、 Mo等，被稱為微量元素（microelement ) 。圖 2-1 和圖 2-2分別是人體細(xì)胞鮮重和干重中主要的元素的含量。無論是鮮重還是干重，組成細(xì)胞的元素中C、 O、 H、 N 這四種元素的含量最多，在干重中C 的含量達(dá)到55.99%，這表明C 是構(gòu)成細(xì)胞的最基本的元素。這對生命有什么意義呢？學(xué)完本章，你就會得到答案。組成細(xì)胞的化合物組成細(xì)胞的元素大多以化合物的形式存在。 請閱讀下列表解， 了解組成細(xì)胞的主要化合

4、物及其相對含量。水無機(jī)化合物化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù) %組成細(xì)胞無機(jī)鹽水占 85-90無機(jī)鹽占 1- 1.5的化合物糖類有機(jī)化合物脂質(zhì)蛋 白質(zhì)占 7-10占1-2蛋白質(zhì)脂 質(zhì)占 1- 1.5糖類和核酸核酸思考與討論 :1. 有機(jī)化合物和無機(jī)化合物有什么區(qū)別？舉例說明。2. 細(xì)胞內(nèi)最多的有機(jī)化合物和無機(jī)化合物分別是哪一種，你能推測它們對生命的意義嗎？3. 并不是所有細(xì)胞中化合物的含量都一樣。根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，說說哪些植物器官的細(xì)胞中富含糖類、脂質(zhì)或蛋白質(zhì)？怎樣從植物器官中提取這些化合物？這些思考和討論題，你不一定能回答得很好，但你已經(jīng)開始探討這些化合物對生命的意義了。在下面的實(shí)驗(yàn)中，你將檢測到生物組織中含

5、有的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等有機(jī)化合物。實(shí)驗(yàn) : 檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機(jī)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。糖類中的還原糖( 如葡萄糖、果糖 ) ，與斐林試劑發(fā)生作用， 生成磚紅色沉淀。脂肪可以被蘇丹染液染成橘黃色 ( 或被蘇丹 N染液染成紅色 ) 。淀粉遇碘變藍(lán)色。 蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用， 產(chǎn)生紫色反應(yīng)。 因此，可以根據(jù)與某些化學(xué)試劑所產(chǎn)生的顏色反應(yīng)，檢測生物組織中糖類、或蛋白質(zhì)的存在。目的要求嘗試用化學(xué)試劑檢測生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。材料用具脂肪1. 實(shí)驗(yàn)材料 : 蘋果或梨勻漿，馬鈴薯勻漿，花生種子，花生種子勻漿，豆?jié){，鮮肝研磨液。2. 用具

6、 : 雙面刀片，試管 ( 最好用刻度試管 ) ，試管架，試管夾，大小燒杯，小量筒，滴管，酒精燈，三腳架，石棉網(wǎng)，火柴，載玻片，蓋玻片，毛筆，吸水紙，顯微鏡。3. 試劑 : 斐林試劑 ( 甲液 : 質(zhì)量濃度為 0.1 g/mL 的 NaOH 溶液，乙液 : 質(zhì)量濃度為0.05 g/mL 的 CuSO4 溶液 ) ，蘇丹或蘇丹IV 染液，雙縮脲試劑( A 液: 質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的 NaOH 溶液， B 液: 質(zhì)量濃度為 0.01 g/mLCuSO 4 溶液 ) ，體積分?jǐn)?shù)為 50%的酒精溶液， 蒸餾水。方法步驟1.實(shí)驗(yàn)材料、 儀器和試劑的選擇每小組從老師提供的實(shí)驗(yàn)材料中選擇一兩種，預(yù)測其

7、中含有哪些有機(jī)化合物，再選擇所需要的儀器和試劑。2.設(shè)計記錄表格，記錄預(yù)測結(jié)果，然后按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行檢測，用“+”或“ - ”記錄實(shí)驗(yàn)測結(jié)果。3. 檢測的方法步驟(1) 還原糖的檢測和觀察向試管內(nèi)注入2mL 待測組織樣液。向試管內(nèi)注入1mL 斐林試劑 ( 甲液和乙液等量混合均勻后再注入) 。將試管放入盛有5065溫水的大燒杯中加熱約 2 min 。觀察試管中出現(xiàn)的顏色變化。(2) 脂肪的檢測和觀察方法一 : 同待測組織樣液中滴加3 滴蘇丹染液，觀察樣液被染色的情況。方法二 : 制作子葉臨時切片，用顯微鏡觀察子葉細(xì)胞的著色情況( 以花生為例 ) 。取材取一粒浸泡過的花生種子，去掉種皮。切片用刀片

8、在花生子葉的橫斷面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培養(yǎng)皿中待用。制片從培養(yǎng)皿中選取最薄的切片，用毛筆蘸取放在載玻片中央；在花生子葉薄片上滴 23 滴蘇丹染液，染色3 min( 如果用蘇丹染液，染色1 min ) ；用吸水紙吸去染液，再滴加 12 滴體積分?jǐn)?shù)為 50%的酒精溶液，洗去浮色；用吸水紙吸去花生子葉周圍的酒精，滴一滴蒸餾水，蓋上蓋玻片，制成臨時裝片。觀察在低倍顯微鏡下找到花生子葉的最薄處，移到視野中央， 將物像調(diào)節(jié)清楚；換高倍顯微鏡觀察，視野中被染成橘黃色的脂肪顆粒清晰可見。(3) 蛋白質(zhì)的檢測和觀察向試管內(nèi)注入 2 mL 待測組織樣液。向試管內(nèi)注入雙縮脲試劑A 液 1 mL，搖勻。

9、向試管內(nèi)注入雙縮脲試劑B 液 4 滴，搖勻。觀察試管中出現(xiàn)的顏色變化。(4) 淀粉的檢測和觀察向試管內(nèi)注入2 mL 待測組織樣液。向試管內(nèi)滴加2 滴碘液，觀察顏色變化。討論 :1. 你的預(yù)測與實(shí)測結(jié)果是否一致？2. 小組間交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果。你有什么發(fā)現(xiàn)？3. 全班共檢測了多少種生物材料？這些生物材料中有機(jī)化合物的種類、含量一樣嗎？這對我們選擇食物有什么啟發(fā)？練習(xí)一、基礎(chǔ)題1. 判斷下列表述是否正確。(1)細(xì)胞中常見的元素有C ， H ， O ， N 等20 多種，其中C 是最基本的元素。( )(2) 構(gòu)成細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的主要化合物是有機(jī)物，水和無機(jī)鹽在活細(xì)胞中并不重要。( )2. 將下列試劑與相應(yīng)的待測樣品、相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用線連接起來。蘇丹染液豆?jié){磚紅色沉淀斐林試劑馬鈴薯汁橘黃色雙縮脲試劑葡萄汁藍(lán)色碘液花生子葉紫色3. 科學(xué)家在研究生物體的化學(xué)成分時，發(fā)現(xiàn)組成生物體的元素在非生物界中也都存在，這一事實(shí)主要說明 :A. 生物與非生物沒有區(qū)別；B