【生物】細(xì)胞中元素和化合物課件 2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

第1節(jié)細(xì)胞的元素和化合物生物學(xué)必修1第2章組成細(xì)胞的分子本節(jié)聚焦1.細(xì)胞中常見的元素有哪些？2.組成細(xì)胞的主要化合物有哪些？3.怎樣檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)？問題探討48.60%26.30%0.087%0.03%0.76%65.0%極少18.0%3.0%10.0%OSiCNH地殼細(xì)胞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？注：Si在某些植物細(xì)胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物問1：組成細(xì)胞(生物體)的所有元素中，有沒有哪一些元素是細(xì)胞(生物體)所特有的？這說明什么？——組成細(xì)胞的化學(xué)元素，在無(wú)機(jī)自然界中都能夠找到，沒有一種化學(xué)元素為細(xì)胞所特有的。這說明生物界和非生物界組成元素種類基本相同，具有統(tǒng)一性。問題探討48.60%26.30%0.087%0.03%0.76%65.0%極少18.0%3.0%10.0%OSiCNH地殼細(xì)胞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？注：Si在某些植物細(xì)胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物問2：組成細(xì)胞(生物體)的元素含量和無(wú)機(jī)自然界中元素含量有區(qū)別嗎？這又說明了什么？——細(xì)胞中各種元素的相對(duì)含量與無(wú)機(jī)自然界的大不相同。這說明生物界和非生物界元素含量差別大，具有差異性。問題探討48.60%26.30%0.087%0.03%0.76%65.0%極少18.0%3.0%10.0%OSiCNH地殼細(xì)胞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？注：Si在某些植物細(xì)胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物問3：為什么組成細(xì)胞(生物體)的元素種類與無(wú)機(jī)自然界中基本相同，但含量卻又相差很大呢？——生物體總是和外界環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)交換，細(xì)胞生命活動(dòng)所需要的物質(zhì)，是細(xì)胞從無(wú)機(jī)自然界有選擇性地獲取的。一、組成細(xì)胞的元素思考：我們知道組成生物界和非生物界的元素種類基本相同，但含量相差很大，那么，組成不同細(xì)胞的元素種類和含量又如何呢？元素玉米細(xì)胞人體細(xì)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%玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞的部分元素及含量(干重、質(zhì)量分?jǐn)?shù))問題1.在玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中含量較多的四種元素一樣嗎？怎樣解釋這種現(xiàn)象？——一樣，都是C、H、O、N。這是因?yàn)橛衩缀腿硕际巧铮M成它們的主要成分是水、糖類、脂類和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，這些物質(zhì)含有C、H、O，蛋白質(zhì)還含有大量的N元素。問題2.細(xì)胞中有些元素含量很少，是否意味著它們不重要？——細(xì)胞中有些元素含量很少，但是卻有著重要作用，如在玉米細(xì)胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，但是很多蛋白質(zhì)都含有S，葉綠體中葉綠素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，細(xì)胞就不能合成這些蛋白質(zhì)或葉綠素了。一、組成細(xì)胞的元素思考：我們知道組成生物界和非生物界的元素種類基本相同，但含量相差很大，那么，組成不同細(xì)胞的元素種類和含量又如何呢？元素玉米細(xì)胞人體細(xì)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%玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞的部分元素及含量(干重、質(zhì)量分?jǐn)?shù))問題3.比較組成玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中的元素種類和含量，你還能得出哪些結(jié)論？——玉米細(xì)胞中O的含量明顯高于人體細(xì)胞，而N的含量明顯低于人體細(xì)胞，這說明玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中不同有機(jī)物的含量有差別，如玉米細(xì)胞中的糖類要多些(故O含量多)，而人體細(xì)胞中蛋白質(zhì)的含量要多些(故N含量多)，Ca元素的含量也有區(qū)別，這與玉米和人體的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)組成有關(guān)?？傊和ㄟ^以上分析可知，不同生物細(xì)胞在元素組成_________，具有

,但在元素的含量上卻_______，具有

?；鞠嗤y(tǒng)一性差異很大差異性一、組成細(xì)胞的元素1.元素的分類：——依據(jù)元素在細(xì)胞中的含量不同，分為大量元素和微量元素。CHONSPKCaMgFeMnBZnMoCu微量元素(占生物體的萬(wàn)分之一以下)大量元素(占生物體的萬(wàn)分之一以上)基本元素(含量很高，占90%)最基本元素[干重最多(針對(duì)對(duì)人體等動(dòng)物細(xì)胞)]主要元素(占97%)[植物干重最多是O]問：細(xì)胞中鮮重最多的元素是____？原子個(gè)數(shù)最多的是_____？OH[都是組成細(xì)胞的必需元素]不可缺少，不可替代一、組成細(xì)胞的元素思考：對(duì)于生物體來講，微量元素是否可有可無(wú)呢？

幾十年前,新西蘭有一個(gè)牧場(chǎng)的大片牧草長(zhǎng)勢(shì)很弱,有的甚至發(fā)黃枯萎,即使使用了大量的N、P、K肥也無(wú)濟(jì)于事,后來,人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場(chǎng)內(nèi)的一小片牧草長(zhǎng)得十分茂盛，原來，這一片“綠洲”的附近有一座鉬礦，礦工每天上下班總是抄近路走，他們的鞋子個(gè)踩過的地方，牧草綠油油的，經(jīng)過科學(xué)家的化驗(yàn)和分析，一公頃牧草只需150克鉬(微量元素)就足夠了。通過分析,你能得出什么結(jié)論呢?——微量元素是生物體不可缺少的必需元素，在生物體中含量很少，但其作用是其它元素不可替代的。一、組成細(xì)胞的元素說明：大量元素、微量元素都是組成生物體的必需元素(不可缺少，不可替代)，一旦缺乏將出現(xiàn)相應(yīng)的病癥[同步P16：常見元素缺乏引發(fā)的病癥]元素生理作用缺乏癥B(硼)Zn(鋅)Na(鈉)Ca(鈣)Mg(鎂)Fe(鐵)I(碘)促進(jìn)花粉的形成和花粉管的伸長(zhǎng)，有助于受精作用花藥和花絲萎縮，花粉發(fā)育不良，出現(xiàn)“花而不實(shí)”。構(gòu)成多種酶的元素兒童厭食，生長(zhǎng)發(fā)育不良，長(zhǎng)期缺Zn還引起智力低下維持動(dòng)物細(xì)胞外液的滲透壓平衡等細(xì)胞外液滲透壓下降，血壓下降，心率加快，四肢發(fā)冷等組成動(dòng)物和人體骨骼、牙齒的重要成分兒童易患佝僂病，老年易患骨質(zhì)疏松癥；血鈣過低，肌肉抽搐，血鈣過高，肌無(wú)力。組成葉綠素的重要成分影響葉綠素的合成(葉片失綠)，進(jìn)而影響光合作用動(dòng)物合成血紅蛋白的原料；植物體參與合成葉綠素動(dòng)物患缺鐵性貧血癥，植物患黃葉病動(dòng)物合成甲狀腺激素的原料幼年期缺乏易患呆小癥；成年期缺乏患甲狀腺腫大(大脖子病)一、組成細(xì)胞的元素2.元素的作用：(1)組成細(xì)胞內(nèi)的各種化合物，如蛋白質(zhì)含有C、H、O、N等、核酸(DNA和RNA)含有C、H、O、N、P，糖類含有C、H、O。(2)影響生物體的生命活動(dòng)，如硼(B)能促進(jìn)花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng)，植物缺硼(B)會(huì)造成“花而不實(shí)”?？家豢迹航M成細(xì)胞的各種元素大多以_______形式存在?；衔锒?、組成細(xì)胞的化合物1.化合物的種類和含量：無(wú)機(jī)化合物有機(jī)化合物水:70%～90%無(wú)機(jī)鹽:1%～1.5%糖類：脂質(zhì)：1%～1.5%蛋白質(zhì)：7%～10%核酸：1％～1.5％考一考：(1)細(xì)胞內(nèi)含量最多的化合物是___。(2)細(xì)胞內(nèi)含量最多的無(wú)機(jī)化合物是____。(3)占細(xì)胞鮮重含量最多的化合物是____。(4)細(xì)胞內(nèi)含量?jī)H次于水的化合物是_____。(5)細(xì)胞內(nèi)含量最多的有機(jī)化合物_____。(6)占細(xì)胞干重含量最多的化合物_______。(7)小麥種子細(xì)胞中干重最多的化合物是______，花生種子細(xì)胞中干重最多的化合物是______，大豆種子細(xì)胞中干重最多的化合物是______。水水水蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)淀粉脂肪蛋白質(zhì)二、組成細(xì)胞的化合物2.不同細(xì)胞中化合物的種類和含量區(qū)別：——組成不同細(xì)胞的化合物種類_________，但含量卻__________，如小麥種子富含淀粉，花生種子富含脂肪，大豆富含蛋白質(zhì)。大體相同相差很大想一想1：梨的果實(shí)和葉片的細(xì)胞中所含化合物的種類和含量有什么明顯的差別？——梨的果實(shí)細(xì)胞中糖類和水等物質(zhì)多，不含葉綠素。想一想2：怎樣從植物器官中提取糖類、脂質(zhì)或蛋白質(zhì)等化合物？——設(shè)法使細(xì)胞破碎(如進(jìn)行研磨)，再將這些物質(zhì)提取出來。說明：不同生物組織的細(xì)胞中各種化合物的含量是有差別的，有的還相差懸殊！我們吃的食物也是如此，不同食物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的_________有很大差別，我們需要在日常膳食中做到_________________，以滿足機(jī)體營(yíng)養(yǎng)的需要。種類和含量不同食物的合理搭配大體相同差異很大三、檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)原理：——某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的相關(guān)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)。(1)還原糖的檢測(cè)：還原糖+斐林試劑50～65℃水浴加熱約2min磚紅色沉淀常見還原糖：葡萄糖、果糖、麥芽糖、半乳糖、乳糖常見非還原糖：蔗糖、淀粉斐林試劑：甲液0.1g/mLNaOH溶液，乙液0.05g/mLCuSO4溶液。注意：等體積混合使用，現(xiàn)配現(xiàn)用。反應(yīng)實(shí)質(zhì)：還原糖將Cu2+還原，生成磚紅色的Cu2O實(shí)驗(yàn)材料：含糖量高，組織為______________。白色或近于白色蘋果或梨勻漿？甜菜、甘蔗？草莓、番茄？馬鈴薯？顯色反應(yīng)：淺藍(lán)色→棕色→磚紅色沉淀。現(xiàn)象說明：生物組織含有還原糖(但不知具體是哪種)實(shí)驗(yàn)1：還原糖的檢測(cè)和觀察(視頻)實(shí)驗(yàn)1：還原糖的檢測(cè)的方法步驟選材：_________________________的植物組織制備組織樣液：制漿→過濾→取液顯色反應(yīng)：現(xiàn)象及結(jié)論：出現(xiàn)_________，說明__________________________含糖量較高、白色或近于白色生物組織樣液中含有可溶性還原糖組織樣液2mL新配制的斐林試劑1mL55-60℃溫水中水浴加熱2min磚紅色沉淀三、檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)(2)淀粉的檢測(cè)：淀粉+碘液藍(lán)色實(shí)驗(yàn)2：淀粉的檢測(cè)的方法步驟選材：__________的植物組織(如馬鈴薯)制備組織樣液：制漿→過濾→取液顯色反應(yīng)：現(xiàn)象及結(jié)論：溶液變?yōu)開___色，說明____________________含淀粉較高生物組織樣液中含有淀粉組織樣液2mL碘液2滴藍(lán)三、檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)(3)脂肪的檢測(cè)：脂肪+蘇丹Ⅲ染液橘黃色實(shí)驗(yàn)材料：______________。富含脂肪且色淺花生種子？油菜種子？(蘇丹Ⅳ染液紅色)實(shí)驗(yàn)3：脂肪的檢測(cè)和觀察(視頻)實(shí)驗(yàn)3：脂肪的檢測(cè)的方法步驟取材：花生種子(浸泡3～4h)，將其子葉削成薄片顯微觀察：先在______鏡下找到已著色顆粒再用______鏡觀察制片：取最理想的薄片現(xiàn)象及結(jié)論：顯微觀察到______圓形顆粒，說明花生子葉中含有______滴2~3滴

_________(染色3min)洗去浮色(滴1~2滴_________________)制成臨時(shí)裝片(滴1滴蒸餾水+花生子葉薄片+蓋玻片)蘇丹Ⅲ染液體積分?jǐn)?shù)50%的酒精低倍高倍橘黃色脂肪三、檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)(4)蛋白質(zhì)的檢測(cè)：蛋白質(zhì)+雙縮脲試劑紫色實(shí)驗(yàn)材料：豆?jié){、鮮肝研磨液、雞蛋清稀釋液。雙縮脲試劑：先加A液0.1g/mLNaOH溶液1mL，再加B液0.01g/mLCuSO4溶液4滴。反應(yīng)實(shí)質(zhì)：在堿性條件下，肽鍵(2個(gè)以上)與雙縮脲試劑中Cu2+作用，產(chǎn)生紫色絡(luò)合物避免反應(yīng)后黏在試管內(nèi)壁上，使反應(yīng)不徹底，試管也不易洗刷干凈。實(shí)驗(yàn)4：蛋白質(zhì)的檢測(cè)和觀察(視頻)實(shí)驗(yàn)4：蛋白質(zhì)的檢測(cè)的方法步驟選材：________________________________制備組織樣液：制漿→過濾→取液顯色反應(yīng)：現(xiàn)象及結(jié)論：溶液變?yōu)開__色，說明_____________________含蛋白質(zhì)豐富的豆?jié){或雞蛋清稀釋液生物組織樣液中含有蛋白質(zhì)紫組織樣液2mL雙縮脲試劑A液1mL雙縮脲試劑B液4滴斐林試劑與雙縮脲試劑比較項(xiàng)目斐林試劑(鑒定還原糖)雙縮脲試劑(鑒定蛋白質(zhì))試劑濃度使用方法使用條件反應(yīng)實(shí)質(zhì)反應(yīng)現(xiàn)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、乙液等量混合均勻后再加入(現(xiàn)配現(xiàn)用)先加A液1mL造成堿性環(huán)境，再加B液4滴50～65℃水浴加熱不需加熱，搖勻即可新配制的Cu(OH)2溶液與還原糖發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CU2O堿性環(huán)境中的Cu2＋與蛋白質(zhì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成紫色絡(luò)合物淺藍(lán)色→棕色→磚紅色紫色問：斐林試劑可直接用于蛋白質(zhì)鑒定否？三、檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)[考一考](1)在檢測(cè)生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，唯一需要使用顯微鏡的實(shí)驗(yàn)是___________，實(shí)驗(yàn)中要用到的酒精濃度是_________________，其目的是________；唯一需要加熱的實(shí)驗(yàn)是___________，而且必須____加熱。(2)將蘋果組織勻漿分成等量的甲、乙兩份，分別用斐林試劑(要水浴加熱)、雙縮脲試劑檢測(cè)，只有甲組中會(huì)出現(xiàn)顏色反應(yīng)嗎？________。(3)在鑒定還原糖的實(shí)驗(yàn)中，能選用西瓜瓤嗎？_________________________；能選用甘蔗嗎？____________________________。在甘蔗組織中加入斐林試劑，經(jīng)水浴加熱后，溶液呈______(無(wú)色/藍(lán)色/磚紅色)。(4)通過對(duì)不同生物組織中化合物的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)它們含有的有機(jī)物的種類、含量一樣嗎？這對(duì)選擇食物有什么啟示？__________________________________________________________________________________[教材P19討論3]。脂肪的檢測(cè)體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精洗去浮色還原糖的檢測(cè)水浴提醒：一種生物組織中含有多種化合物，只不過有些多，有些少而已不能，西瓜瓤為紅色，會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察不能，甘蔗組織富含蔗糖，為非還原糖藍(lán)色不同生物材料中有機(jī)化合物的種類、含量都有差異。因此在日常膳食中要遵循“多樣、均衡”的原則，以滿足機(jī)體生命活動(dòng)的需要練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.基于對(duì)細(xì)胞元素組成、元素含量等的認(rèn)識(shí)，判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)細(xì)胞中不存在無(wú)機(jī)自然界沒有的特殊元素。()(2)細(xì)胞中微量元素含量很少，作用也很微小。()(3)不同種類的細(xì)胞其組成元素和化合物種類基本相同，但含量又往往有一定差異，這既體現(xiàn)了細(xì)胞的統(tǒng)一性，又反映了細(xì)胞的多樣性。()√√×練習(xí)與應(yīng)用2.將下列試劑與相應(yīng)的待測(cè)樣品、相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用線連接起來。蘇丹Ⅲ染液豆?jié){磚紅色沉淀斐林試劑梨汁橘黃色雙縮脲試劑花生子葉紫色練習(xí)與應(yīng)用3.在下列有機(jī)化合物中，人體細(xì)胞內(nèi)含量最多的一種是()A.脂質(zhì)