1、第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 新课导入 导入1:地球上的环境千变万化,但都是有一定的物质组成的,比如地壳表面的水、岩石以及空气,那么这些物质由哪些元素组成呢?生物生活在一定的环境中,这些生物从环境中获取物质,那么这些物质又由哪些元素组成呢?导入2:洋葱在欧美被誉为“蔬菜皇后”,有学者研究发现其肥大的鳞茎细胞中含糖类8.5%,每100 g鳞茎中含钙(Ca)45 mg、磷(P)50 mg、铁(Fe)8 mg等,是不可多得的保健食品。学者们仅是对洋葱鳞茎细胞的部分元素和化合物的含量进行了研究,那么细胞中还含有哪些元素和化合物呢?这就是本节课要学习的内容细胞中的元素和化合物。教
2、师参考 自主学习要点探究自主学习学习目标:1.简述组成细胞的元素。2.尝试解释为什么说碳是构成细胞的基本元素。3.说出组成细胞的化合物种类和含量。4.掌握生物组织中糖类、脂肪、蛋白质的鉴定方法。知识梳理 2.分类 CHONPKCaMg FeMnZnCuBMo 大量的元素：等微量、元素：等 一、组成细胞的元素 1.种类:常见的化学元素有 多种。20 3.化学元素在生物体内的含量特点(1)不同生物体内的元素种类基本相同,但不同生物体内同种元素的含量差别很大。(2)同一生物体内的不同元素的含量不相同。(3)同一生物不同类型的细胞中,同种元素的含量也不尽相同。4.人体细胞中含量最多的元素 O C 鲜重
3、：是元素千重：是元素 5.构成细胞的最基本元素:。思考 微量元素是可有可无的吗?提示:微量元素在生物体内含量很少,但其生理作用却非常重要,如Fe是血红蛋白的重要组成元素,缺Fe会导致缺铁性贫血。C 二、组成细胞的化合物 判断(1)组成细胞的元素全部以化合物的形式存在。()(2)无机化合物有水和无机盐,糖类、脂质、蛋白质和核酸是组成细胞的有机化合物。()(3)占细胞鲜重最多的化合物是水。()(4)占细胞干重最多的化合物是脂质。()(1)细胞内含量最多的有机化合物:。(2)细胞内含量最多的化合物:。(3)占细胞鲜重最多的化合物:。(4)占细胞干重最多的化合物:。蛋白质 水 水 蛋白质 三、检测生物
4、组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.思路:生物组织中某些有机化合物能与某些化学试剂产生特定的 。颜色反应 2.原理(2)脂肪+(3)蛋白质+紫色 双缩脲试剂 3.实验流程(1)还原糖的检测和观察 颜色 反应 结论 组织样液中含有还原糖(2)淀粉的检测和观察(3)脂肪的检测和观察 取材花生种子(浸泡过的),将子叶削成薄片 制片233min50%取最理想的薄片在薄片上滴 滴苏丹染液去浮色 用体积分数为的酒精溶液制成临时装片 观察在低倍显微镜下找到已着色的圆形小颗粒,然后换高倍显微镜观察 结论花生种子中含有脂肪(4)蛋白质的检测和观察 选材与制备 组织样液12d加水稀释研磨过滤鸡蛋清蛋清液黄豆 浸泡 豆
5、浆滤液 颜色反应 结论组织样液中含有蛋白质 选择 1.在鉴定还原糖的实验中,加入斐林试剂时的操作是()A.先加入斐林试剂甲液,后加入乙液 B.先加入斐林试剂乙液,后加入甲液 C.将斐林试剂甲液和乙液混合均匀后再加入 D.以上A、B、C三项操作方法都正确 2.下列食物营养成分与鉴定试剂及显色反应之间的对应关系中,错误的是()A.淀粉:碘液,蓝色 B.还原糖:斐林试剂,砖红色沉淀 C.脂肪:苏丹染液,橘黄色 D.蛋白质:双缩脲试剂,黄绿色 C D 问题引领:1.元素在生物体内的含量有何特点?2.生物界是否具有非生物界所没有的特有元素?要点探究组成细胞的元素疑难问题分析 要点一 教师参考 1.各种常
6、见元素归属范围分析 注意:大量元素和微量元素的划分依据是含量,而不是生理作用。2.四种基本元素的相对含量分析(1)细胞鲜重的元素相对含量:OCHN。(2)细胞干重的元素相对含量:CONH。3.从化学元素角度分析生物界与非生物界的统一性和差异性 统一性差异性体现生物界与非生物界都是由化学元素组成的 组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到,没有一种元素为细胞所特有组成生物体的化学元素,在生物体内和无机自然界中含量相差很大原因生命起源于非生物界 组成生物体的化学元素是从无机自然界中获取的生物体有选择性地从无机自然界获取组成自身的物质解析: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
7、微量元素,A和D中Mg是大量元素,B中Ca是大量元素,故C正确。答案:C【典例1】国科温泉有远古“圣水”之誉,富含各种对人体有益的微量元素及矿物质,水温高达56,水质淡黄清澈,享有“一盆玉汤”的美誉,对治疗皮肤病、色斑、关节炎及神经衰弱等有特殊的疗效。下列元素中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是()A.Fe、Mn、Zn、Mg B.Zn、Cu、Mn、Ca C.Zn、Cu、B、Mn D.Mg、Mn、Cu、Mo 方法透析 口诀记忆大量元素和微量元素(1)微量元素:铁(Fe)猛(Mn)碰(B)新(Zn)木(Mo)桶(Cu)。(2)大量元素:洋(O)人探(C)亲(H),但(N)每
8、(Mg)家(K)留(S)钙(Ca)磷(P)。备选例题 C 下列有关组成生物体化学元素的论述,正确的是()A.组成生物体和组成无机自然界的化学元素中,碳元素的含量最多 B.人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大 C.组成生物体的化学元素在无机环境中都可以找到 D.不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似 解析:占生物体干重最多的元素是碳,而碳元素在无机自然界中含量很少,故A错误。不同生物体内,化学元素的种类大体相同,但含量相差较大,故B、D错误。【题组演练】1.在大熊猫和大肠杆菌体内,最基本的化学元素和含量最多的化学元素分别是()A.C和O B.C和H C.O和C D.H和O 解析:各种生
9、物体内最基本的化学元素和含量最多的化学元素均分别是C和O。A 2.比较小麦和家兔体内的各种化学元素()A.种类和含量相差很大 B.种类和含量相差不大 C.种类相差很大,其中相同元素的含量都大体相同 D.种类大体相同,其中相同元素的含量可能相差很大 解析:组成不同生物体的元素种类大体上是相同的,但是相同元素的含量可能相差很大。D 问题引领:1.实验材料的选择遵循什么原则?2.斐林试剂和双缩脲试剂的使用顺序和原理有何不同?检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验中的问题剖析 要点二 教师参考 1.常见糖类的还原性归纳 常见还原糖有葡萄糖、果糖、麦芽糖等,而蔗糖、淀粉等为非还原糖。2.斐林试剂与双缩脲
10、试剂的比较 试剂 比较 斐林试剂 双缩脲试剂 甲液 乙液 A液 B液 成分0.1 g/mL NaOH 溶液0.05 g/mL CuSO4 溶液0.1 g/mL NaOH 溶液0.01 g/mL CuSO4溶液鉴定物质还原糖蛋白质添加顺序甲、乙等量混匀后立即使用先加入A液1 mL,摇匀;再加入B液4滴,摇匀反应条件5065 温水浴加热 不需加热,摇匀即可反应现象浅蓝色棕色砖红色沉淀无色浅蓝色紫色3.还原糖和蛋白质鉴定中出现的颜色变化及原因(1)用斐林试剂鉴定还原糖的实验:因加入的斐林试剂中含Cu2+,故溶液呈现浅蓝色,加热后,部分Cu2+被还原为砖红色的Cu2O,此时溶液呈现棕色,随着反应的继续
11、进行,Cu(OH)2被全部还原为Cu2O,故而出现砖红色的沉淀。(2)用双缩脲试剂鉴定蛋白质的实验:加入双缩脲试剂A液,溶液为无色;加入双缩脲试剂B液,因其含有Cu2+,故此时溶液呈现浅蓝色,振荡均匀后,蛋白质与双缩脲试剂反应生成紫色络合物,溶液变为紫色。4.实验中的注意事项(1)材料选择和处理要科学 由于实验是根据颜色反应进行检测的,因此,在选材时要选择颜色较浅的材料,避免材料原色对显色反应的遮盖作用。应根据需要,选择待测物质含量高的器官或组织,如还原糖的检测用苹果或梨,脂肪的检测用花生种子,蛋白质的检测用蛋清液。采用恰当的方法处理材料:还原糖、蛋白质存在于细胞内,要采用破碎细胞的方法将这些
12、物质提取出来用于检测;脂肪的鉴定则要采用切片染色的方法。不同的材料用于不同的实验,应采用不同的方法对材料进行处理。(2)实验条件的控制要适宜 还原糖的检测需要在盛有5065 温水的大烧杯中进行水浴加热约2 min,而蛋白质的鉴定不需要加热。(3)试剂加入要精确 斐林试剂宜现配现用。双缩脲试剂应先加入A液,造成碱性环境,只有在碱性环境中,蛋白质才容易与Cu2+发生颜色反应;后加入B液的量不能多,因为若加入过量的B液,CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2沉淀,会遮蔽实验中蛋白质反应所产生的紫色,影响观察结果。【典例2】用碘液、苏丹染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三类有
13、机物的颜色反应如下表,其中“+”的数量代表颜色反应深浅程度,下列有关说法不正确的是()试剂 种类 碘液苏丹染液双缩脲试剂甲+乙+丙+A.甲种子中主要含有淀粉,乙种子中主要含有脂肪,丙种子中主要含有蛋白质 B.碘液、苏丹染液和双缩脲试剂与相应的物质发生颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色 C.在观察时可能用到光学显微镜 D.三种试剂的使用均需要水浴加热 解析:淀粉遇碘液变蓝,脂肪可被苏丹染液染成橘黄色,蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。分析图表可知,甲种子中含淀粉较多,乙种子中含脂肪较多,丙种子中含蛋白质较多。在脂肪的鉴定中可能需要用显微镜观察。此题中只有用斐林试剂鉴定还原糖的实验过程中需要水浴加热。
14、答案:D 备选例题 现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶,请利用下面提供的资料和材料将它们区分开来。资料:淀粉酶的化学本质是蛋白质,可以催化淀粉分解为还原糖。提供材料:带有标签的双缩脲试剂、斐林试剂。实验方法:(1)先用一种试剂将上述4种溶液区分为两组,这种试剂是 ,其中发生显色反应的一组是 和 溶液,不发生显色反应的一组是 和 溶液。(2)再用 试剂区分不发生显色反应的一组溶液。出现 .的是 溶液,另一种是 溶液。(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是 。解析:待鉴定物质可分为三类:还原糖(葡萄糖)、非还原糖(淀粉)和蛋白质(稀蛋清、淀粉酶),因此可首先用双缩脲试剂区
15、分开糖类和蛋白质;进而利用斐林试剂区分开还原糖和非还原糖(淀粉);淀粉可在淀粉酶作用下分解为还原糖,利用这一特性可将淀粉酶和稀蛋清区分开。答案:(1)双缩脲试剂 稀蛋清 淀粉酶 葡萄糖 淀粉(2)斐林 砖红色沉淀 葡萄糖 淀粉(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合,一段时间后,用斐林试剂分别处理上述两种混合液(水浴加热),无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液,出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液 C【题组演练】1.下列关于“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验操作步骤的叙述中,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.若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪,一
16、定需要用显微镜观察 C.鉴定可溶性还原糖时,要加入斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀再加入)D.用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,需水浴加热2 min才能看到紫色 解析:斐林试剂和双缩脲试剂不完全相同,且用双缩脲试剂检测蛋白质时不需要加热。鉴定脂肪若用组织样液为材料,则不需要显微镜。2.现提供新配制的斐林试剂甲液(0.1 g/mL NaOH溶液)、乙液(0.05 g/mL CuSO4溶液)、蒸馏水,充分利用上述试剂及必需的实验用具能鉴别出的物质是()葡萄糖 蔗糖 蛋白质 脂肪 A.只有 B.和 C.和 D.和 解析:斐林试剂能够鉴定还原糖,葡萄糖属于还原糖,蔗糖是非还原糖,所以用斐林试剂能将葡萄糖同其他
17、区分开来。如果将斐林试剂的乙液加蒸馏水进行稀释,并且不与甲液混合,则可作为双缩脲试剂来检验蛋白质,故也可将蛋白质同其他区分开来。C 3.某小组对大豆种子萌发过程中蛋白质含量变化进行了研究(如图),请填充实验原理;判断实验步骤中画线部分是否正确,并更正错误之处;写出实验结果。(1)实验原理:蛋白质 ,其颜色深浅与蛋白质含量成正比。(2)实验步骤:将三份等量大豆种子分别萌发1、5、9天后取出,各加入适量蒸馏水,研碎、提取、定容后离心得到蛋白质制备液。取3支试管,编号1、2、3,分别加入等量的萌发1、5、9天的蛋白质制备液。在上述试管中各加入 ABa等量的双缩脲试剂 和按比例配制 的混合液,振荡均匀
18、后,b在沸水浴中加热观察颜色变化。a:。b:。(3)实验结果:。解析:(1)蛋白质与双缩脲试剂作用产生紫色反应,紫色越深说明蛋白质含量越多。(2)双缩脲试剂A液和B液不能同时加入,因为先加NaOH溶液(A液)可以为Cu2+(B液)与蛋白质反应提供碱性环境,若A、B液同时加入,会导致Cu2+变成Cu(OH)2沉淀而失效。(3)结合图中曲线可以看出,随着萌发天数的增加,蛋白质含量增多。答案:(1)可与双缩脲试剂作用产生紫色反应(2)错。更正:先加双缩脲试剂A液1 mL,摇匀,再加入双缩脲试剂B液4滴 错。更正:不加热或直接观察(3)1、2、3号试管中颜色依次加深 点击进入课时训练 谢谢观赏Thanks!