2.1细胞中的元素和化合物 人教版2019 必修1（课件+分层训练含解析）

(共27张PPT)
第2章 组成细胞的分子
第1节
细胞中的元素和化合物
说出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。
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。
尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，进行实验操作、观察结果，基于实验简述组成细胞的物质的特殊性。
问题探讨
组成地壳和组成细胞的部分
元素含量（%）表
*Si 在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能发现什么问题？就自己提出的问题与其他同学交流。
说明：生物界与无机自然界具有统一性
1.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，这说明什么？
说明：生物界与无机自然界具有差异性
2.细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同，这又说
明了什么？
元素 地壳 细胞
O 48.60 65.0
Si 26.30 极少*
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0
一、组成细胞的元素
①为什么某些植物中Si的含量比较高
②生物界和非生物界具有差异性的原因是什么
③玉米细胞和认人体细胞中含量较多的四种元素一样吗？
④微量元素在细胞中的含量很少，是否就意味着其不重要？
⑤比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量，你还能得出哪些结论？
【阅读教材P16~P17, 思考下列问题】
一、组成细胞的元素
1、生物界与无机自然界具有统一性：
2、生物界与无机自然界具有差异性：
（一）生物界与无机自然界的统一性和差异性
1.为什么某些植物中Si的含量比较高
提示:某些植物进行生命活动需要Si的参与,这些植物吸收Si的能力强。
2.生物界和非生物界具有差异性的原因是什么
提示:组成细胞的元素是生物体根据自身生命活动的需要,有选择地从无机自然界获取的。
合作探究
元素种类上
元素含量上
组成地壳和组成细胞的部分
元素含量（%）表
元素 地壳 细胞
O 48.60 65.0
Si 26.30 极少*
C 0.087 18.0
N 0.03 3.0
H 0.76 10.0
一、组成细胞的元素
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.75% 55.99%
H 6.24% 7.46%
O 44.43% 14.62%
N 1.46% 9.33%
K 0.92% 1.09%
Ca 0.23% 4.67%
P 0.20% 3.11%
Mg 0.18% 0.16%
S 0.17% 0.78%
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量
(干重、质量分数)
思考·讨论
1.在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？
一样，都是C、H、O、N
水: H O 糖类: C H O
脂质: C H O (N) 蛋白质: C H O N
与其组成细胞的化合物有关
一、组成细胞的元素
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.75% 55.99%
H 6.24% 7.46%
O 44.43% 14.62%
N 1.46% 9.33%
K 0.92% 1.09%
Ca 0.23% 4.67%
P 0.20% 3.11%
Mg 0.18% 0.16%
S 0.17% 0.78%
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量
(干重、质量分数)
思考·讨论
2. 细胞中有些元素含量较少，是否意味着它们不重要？
不是。细胞中有些元素含量很少，但是却有着重要作用
参与植物叶绿素的形成。
参与蛋白质的形成。
一、组成细胞的元素
元素 玉米细胞 人体细胞
C 43.75% 55.99%
H 6.24% 7.46%
O 44.43% 14.62%
N 1.46% 9.33%
K 0.92% 1.09%
Ca 0.23% 4.67%
P 0.20% 3.11%
Mg 0.18% 0.16%
S 0.17% 0.78%
玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量
(干重、质量分数)
思考·讨论
3. 比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量，你还能得出哪些结论？
玉米细胞:
这说明：
不同生物细胞在元素种类组成上具有 ,
在元素的含量上具有 。
人体细胞:
植物比动物含______多，故干重中O较多；
动物比植物含________多，故干重中N比例高。
O＞C＞H＞N
糖类
蛋白质
统一性
差异性
一、组成细胞的元素
1.种类：
按含量分
微量元素：
大量元素：
(万分之一以上)
C H O N P S K Ca Mg等。
Fe Mn Zn Cu B Mo等。
2.分类
细胞中常见的化学元素有 种；
20 多
3.来源：
生物________从__________中获取。
4.存在形式：
组成细胞的元素大多以_______的形式存在；
化合物
有选择地
无机自然界
（二）组成细胞的元素
最基本元素：
C
基本元素：
C、H、O、N
按作用分
铁(Fe)猛(Mn)碰(B)
新(Zn)木(Mo)桶(Cu)
一、组成细胞的元素
基本元素
大量元素
微量元素
C
H O N
P S K Ca Mg
最基本元素
Fe Mn B Zn Mo Cu
大量元素较微量元素更重要吗？试举例说明
5.各种元素的关系：
思考：
一、组成细胞的元素
资料分析：几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱,有的甚至发黄枯萎,即使使用了大量的N、P、K肥也无济于事,后来,人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛,原来,这一片“绿洲”的附近有一座钼矿,矿工每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子踩过的地方,牧草绿油油的,经过科学家的化验和分析,一公顷牧草只需150克钼（Mo）就足够了。
通过分析,你能得出什么结论呢
微量元素是生物体不可缺少的必需元素;在生物体中含量虽少,但其作用是其它元素不可替代的。
一、组成细胞的元素
拓展：元素缺乏与相关的症状
所以不管是大量元素还是微量元素，都是生命活动必不可少的！
01
影响血红蛋白的合成，人患缺铁性贫血。
缺Fe
02
影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行。
缺Mg
03
影响甲状腺激素的合成，导致地方性甲状腺肿大。
缺I
04
影响花粉管的萌发，导致只开花不结果）
缺B
一、组成细胞的元素
生物体内含量很少的元素都是微量元素吗？请说明理由。
不都是。微量元素是生物体内含量很少但又不可缺少的元素。生物体还有一些元素如Pb含量少，但是非必需的，这些元素不属于微量元素。
一、组成细胞的元素
【对点练习】
1．庐山黄杨和金背松鼠体内细胞的某些元素含量(占细胞干重的质量分数：%)如表所示，下列有关叙述正确的是(　　)
A．这两种生物体内所含的化学元素的种类和含量差异均很大
B．庐山黄杨的含水量比金背松鼠多
C．依据表中C的含量可知，有机物是干物质的主要成分
D．细胞中的化合物都含有C、H、O
C
一、组成细胞的元素
二、组成细胞的化合物
【阅读书本P17，思考下列问题】
①一般情况下活细胞内含量最多的化合物是什么？
③细胞干重中含量最多的化合物是什么？
②含量最多的有机化合物是什么？
水
蛋白质
蛋白质
二、组成细胞的化合物
思考：梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类和含量有什么明显的差距？
提示：梨的果实细胞中糖类和水分等物质多，不含叶绿素。
不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的
日常膳食做到不同食物的合理搭配
二、组成细胞的化合物
【对点练习】
1. 不同食物中营养物质的种类和含量不同。根据你的生活经验判断,下面的生物材料中富含糖类、脂肪、蛋白质的分别有 _________ 、___ 、_______ 。
①玉米种子　 ②牛奶　 ③甘蔗的茎　 ④鸡蛋
⑤花生种子　 ⑥甜菜的块根　 ⑦大豆种子　 ⑧苹果
①③⑥⑧
⑤
②④⑦
二、组成细胞的化合物
【对点练习】
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错误的是(　　)
A．若Ⅳ代表蛋白质，Ⅶ代表糖类和核酸，
则Ⅵ代表脂肪
B．细胞干重中含量最多的化合物是Ⅳ
C．图中Ⅰ代表无机化合物， Ⅱ代表有机化合物
D．Ⅱ中共有的化学元素是C、H、O
A
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
【阅读书本P18～19，思考下列问题】
蛋清
豆浆
鸡肝
梨
葡萄
白萝卜
①检测不同生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质运用的是实验原理是什么？
②比较斐林试剂和双缩脲试剂的异同。(成分、使用方法、检测对象、颜色反应)
③观看检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质实验视频，仔细记下每种营养物质的检测其实验步骤是怎样的？
葡萄糖、果糖和麦芽糖等
还原糖含量高，白色或近于白色，如梨匀浆、白萝卜匀浆。
选 材
西瓜汁、番茄汁:
甘蔗汁、甜菜汁:
有颜色会干扰实验结果；
不能用
不能用
蔗糖不属于还原糖。
实验1：还原糖的检测和观察
“卖果脯”
讨论（2分钟）
1.所有糖类都可以用斐林试剂检测吗？
2.注意斐林试剂的浓度。
3.水浴加热注意事项？
4.反应颜色变化是怎么样的？
试 剂
斐林试剂
甲液：0.1g/mL的 NaOH溶液
乙液：0.05g/mL 的CuSO4溶液
注意：①斐林试剂的甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。先混合均匀 再加入
②还原糖和斐林试剂反应必须要水浴加热，否则无砖红色沉淀出现。
实验2：脂肪的检测和观察
取材→切片→制片→观察
检测和观察
50%的酒精溶液洗去浮色
在低倍镜下找到花生子叶最薄处，移至视野中央；换高倍镜观察，有被染成橘黄色的脂肪颗粒。
脂肪颗粒
实验2：脂肪的检测和观察
实验3：蛋白质的检测和观察
试 剂
双缩脲试剂
A液：0.1g/mL的 NaOH溶液
B液：0.01g/mL 的CuSO4溶液
注意： 双缩脲在使用时，应先加A液使溶液呈碱性，再加B液。（分开加）
检测和观察
2mL组
织样液
1mL双缩脲试剂A液
创设碱性环境
4滴双缩脲试剂B液
摇匀
提供Cu2+
蛋清稀释液
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
0.1g/mlNaOH
0.05g/mlCuSO4
0.1g/mlNaOH
0.01g/mlCuSO4
还原糖 + Cu(OH)2
↓Δ
Cu2O(沉淀）
两个肽键与Cu2+在碱性的条件下结合成紫色络合物
新制Cu(OH)2(现配现用）
碱性条件下的Cu2+
等量，均匀混合
先A液1ml,再B液4滴
50-65℃水浴加热
无需加热，摇匀即可
浅蓝→砖红色沉淀
浅蓝→紫色
成分
鉴定原理
试剂实质
添加顺序
反应条件
实验现象
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
教材给出的任何一种生物材料都同时含有还原糖、脂肪和蛋白质。
如苹果匀浆中除了含有还原糖，还含有蛋白质和脂肪。如果我们用苏丹Ⅲ对苹果切片染色，显微镜下观察并不能看到橘黄色的脂肪颗粒，这是因为苹果中脂肪含量过少所致。能否检测到某种物质与检测方法的灵敏度相关。
拓展：检测的灵敏度
【对点练习】
A
3．用碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物颜色反应如表，其中“＋”的数量代表颜色反应的深浅程度，下列有关说法不正确的是(　　)
A．乙种子中主要含蛋白质
B．在观察颜色时有可能用到光学
C．显微镜碘液、苏丹Ⅲ染液和双
缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色
D．这三种试剂的使用均不需要水浴加热
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
【对点练习】
2.(情境应用)个别养殖户为了追求好的“卖相”,卖个好价钱,通过在鸭饲料中添加一种化工原料——苏丹红来制造红心蛋。苏丹红具有致突变性和致癌性,禁止使用于食品。苏丹红被吸收后大量沉积在蛋黄中而出现“红心”,蛋清却仍然是无色透明的。你认为苏丹红在蛋黄中大量沉积而没有在蛋清中沉积的原因是什么
提示:蛋黄中含有大量脂肪可以与苏丹红结合,而蛋清中几乎没有脂肪。
三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质课时分层训练(三)　细胞中的元素和化合物
知识点1　组成细胞的元素
1．在人体中，C、H、N三种元素的总质量分数约为73%，而这三种元素在岩石圈中的质量分数还不到1%。这个事实说明(　　)
A．生物界与非生物界的统一性　
B．生物界与非生物界的差异性
C．生物界与非生物界的物质性　
D．生物界与非生物界的统一性和差异性
B　[由题干信息分析可知，C、H、N三种化学元素在人体和岩石圈中的含量差距较大，这说明了生物界与非生物界中元素的含量不同，即具有差异性，B正确。]
2．组成生物体的元素追根溯源来自无机环境。下列有关说法正确的是(　　)
A．生物体内的元素比例和无机环境中相同
B．说明生物界和非生物界具有统一性
C．生物界中含量最多的三种元素是O、C、H，因此非生物界中含量最多的三种元素也是O、C、H
D．生物体内的元素种类和无机环境中相同
B　[生物体内的元素都能在无机环境中找到，说明生物界和非生物界具有统一性。B正确。]
知识点2　组成细胞的化合物
3．我们每天需要摄取一定量的新鲜蔬菜，从中获取所需的元素和化合物。下列相关叙述错误的是(　　)
A．组成人体和蔬菜的化学元素在自然界中都能找到
B．蔬菜和人体中含量最多的元素是C、H、O、N
C．人体中各元素的含量与蔬菜中元素的含量相同
D．人体与新鲜蔬菜中含量最多的化合物都是水
C　[组成人体和蔬菜的化学元素在无机自然界都能找到，体现了生物界和非生物界的统一性，A正确；组成人体和蔬菜的化学元素中，含量最多的四种元素是C、H、O、N，B正确；人体中各元素的种类与蔬菜中元素的种类大致相同，但含量差异较大，C错误；活细胞中含量最多的化合物是水，D正确。]
知识点3　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
4．下列食物中的营养成分与检测试剂及显色反应之间的对应关系，错误的是(　　)
A．淀粉：碘液，蓝色
B．还原糖：斐林试剂，砖红色
C．脂肪：苏丹Ⅲ染液，橘黄色
D．蛋白质：双缩脲试剂，黄绿色
D　[蛋白质与双缩脲试剂产生紫色的显色反应。]
5．下列有关组织细胞中化合物鉴定实验的叙述，正确的是(　　)
A．脂肪鉴定实验中，应使用体积分数为50%的酒精洗去浮色
B．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
C．甘蔗中含有丰富的蔗糖，是用来鉴定还原糖的理想材料
D．鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后，再加入含样品的试管中
A　[脂肪鉴定实验中，应使用体积分数为50%的酒精洗去浮色，A正确；用斐林试剂鉴定还原糖时，要将甲液和乙液混合后再使用，B错误；蔗糖不是还原糖，蔗糖不能作为鉴定还原糖的材料，C错误；用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，要先加A液，后加B液，D错误。]
6．茶叶生产在中国已有几千年的历史。下列关于茶叶的说法，错误的是(　　)
A．茶叶细胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素
B．采摘的新鲜茶叶细胞中含量最多的有机物是蛋白质
C．茶叶细胞和人体细胞所含元素种类大致相同，但含量差异很大
D．地壳与新鲜茶叶细胞中含量最多的元素都是氧，说明生物界与无机自然界具有统一性
D　[茶叶属于真核生物，故茶叶细胞中含有Ca、Mg、S、K、P等大量元素，A正确；采摘的新鲜茶叶细胞中含量最多的有机物是蛋白质，含量最多的化合物是水，B正确；茶叶细胞和人体细胞所含元素种类大致相同，但含量差异很大，C正确；组成生物体的化学元素在无机自然界中都存在，没有一种是生物所特有的，这能说明生物界与无机自然界具有统一性，D错误。]
7．微量元素在生物体内含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。 这可通过下面的哪一实例得到证实(　　)
A．缺Mg时叶片变黄
B．油菜缺B时只开花不结果
C．动物血液中钙盐的含量太低会抽搐
D．缺 P会影响ATP的合成
B　[Mg是大量元素，不是微量元素，A错误；B是微量元素，油菜缺B只开花不结果，可知微量元素在生物体内含量虽然很少，却是维持正常生命活动不可缺少的，B正确；Ca属于大量元素，不是微量元素，C错误；P是大量元素，不是微量元素，D错误。]
8．无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中
对维持细胞的酸碱平衡起重要作用
C．血液中Ca2+含量过低，人体易出现肌肉抽搐
D．适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症
A　[Mg2+存在于叶绿体的叶绿素中，类胡萝卜素是由碳氢链组成的分子，不含Mg2+，A错误；、对细胞外液pH起着重要的调节作用，B正确；哺乳动物血液中Ca2+含量过低，易出现肌肉抽搐，C正确；I是组成甲状腺激素的重要元素，故适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症，D正确。]
9．某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如下图)，下列叙述正确的是(　　)
A．在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好
B．在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是促进还原糖的溶解
C．用于该实验的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同
D．在使用斐林试剂时要先加入0.1 g/mL的NaOH溶液，后加入0.05 g/mL的CuSO4溶液
A　[植物叶片的绿色会影响对砖红色沉淀的观察，A正确；加入石英砂的目的是充分研磨，B错误；斐林试剂是甲液和乙液混合后使用，双缩脲试剂是先加入A液 1 mL, 再加B液4滴，C、D错误。]
10．根据“检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质”实验，回答下列问题：
(1)检测成熟苹果果肉中存在还原糖所用的试剂是________，该试剂与细胞内的还原糖发生作用，形成______沉淀。
(2)在检测花生子叶中的脂肪实验中，能将脂肪染成橘黄色的染液是_________，用其染色时，冲洗浮色要用体积分数为50%的酒精，这是因为____________________________。
(3)检测黄豆组织中存在蛋白质时，向组织样液中加入双缩脲试剂A液并摇匀，再向样液中加入双缩脲试剂B液并摇匀。其中双缩脲试剂B液的量只有 3～4 滴，而不能过量，原因是_________________________
____________________________________________________________。
(4)本实验的注意事项
①斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需______________，使用时再临时混合均匀用于实验。
②双缩脲试剂的使用，应先加______________，造成碱性环境，再加________________。
③在还原糖的检测过程中，对试管中的溶液加热时，试管底部不要触及____________。
解析：(1)还原糖能将斐林试剂中的Cu2+还原成Cu＋，生成砖红色的Cu2O沉淀，所以可用斐林试剂检测还原糖的存在。(2)苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色。苏丹Ⅲ染液能溶解在酒精中，根据这一性质可用酒精洗去浮色，便于观察。(3)双缩脲试剂检测蛋白质的原理是蛋白质能与双缩脲试剂反应生成紫色络合物。若加入过量的双缩脲试剂B液，即质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液，CuSO4溶液本身呈蓝色，其与A液反应产生的也呈蓝色，会掩盖生成的紫色，影响实验观察。(4)①斐林试剂极不稳定，其甲液和乙液需分别配制、存储。②双缩脲试剂的使用，应先加0.1 g/mL的NaOH溶液，再加0.01 g/mL的CuSO4溶液。③还原糖的检测过程中需要水浴加热，这时试管底部不能触及烧杯底部，以防受热不均匀。
答案：(1)斐林试剂　砖红色　(2)苏丹Ⅲ染液　苏丹Ⅲ染液能溶解在酒精中　(3)过量的CuSO4与NaOH反应，使溶液呈现蓝色，会掩盖生成的紫色　(4)①分别配制、存储　②0.1 g/mL的NaOH溶液　0.01 g/mL的CuSO4溶液　③烧杯底部
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