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2、1细胞中的元素和化合物PPT


生物 课堂

第一节

细胞中的元 素和化合物

广而告之:(电视广告)
广告一:补铁、补血,效果好!朴血口服液!

广告二:健康的体魄,来源于“碘碘”滴滴
广告三:万丈高楼平地起,层层都是“钙”起来 广告四:聪明伶俐,坚持补锌;有锌万事成; 用心的妈妈会用“锌”。


上面的广告中提到了哪些化学元素?能否 用学过的生物学知识来解释这些广告中包含的 科学道理?

组成地壳和组成细胞的

部分元素含量(%)表

元 素 O Si C N H

地壳

细胞

48.60
26.30 0.087 0.03 0.76

65.0
极少 18.0 3.0 10.0

比较组成地壳和组成细胞的部分元素 的含量,你能看出什么问题?

1.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? 没有。 这说明什么? 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 有,相差很大。 的含量有区别吗? 这又说明什么? 生物界和非生物界还具有差异性。

1.组成细胞的化学元素在自然界的无 机环境中都能找到,没有一种元素是 生命特有的; 2.但元素在细胞中和无机环境中的含 量却有区别. 说明生命和非生命的无机环境既有 统一性又有差异性,生命起源于非生 命物质.

干﹑鲜细胞对比图

组成人体细胞的主要元素 (占细胞鲜重的百分比)

组成人体细胞的主要元素 (占细胞干重的百分比)

在人体细胞中,干重时含量最多的元 素是 C ;鲜重时含量最多的元素是

o



细胞的主要元素是: C、H、O、N、P、S等
细胞的基本元素是: C 、H、O、N 这些元素在不同生物体 的含量有怎样呢?

思考讨论:
碳为什么是构成细胞的最基本元素?
在元素周期表中,碳位于第14族,原子序数为6, 说明一个碳原子核中含有6个质子,核外有6个电子, 在最外层有4个电子。因此,碳原子具有了4个能成键 的价电子,能使碳原子之间、碳原子与其他元素之间 结合形成更多的化学键。由于每个碳原子可以形成4 个化学键,所以就有可能形成含有成千上万个甚至更 多个碳原子的物质。

?玉米和人体细胞部分元素含量的比较
玉米 氧 44.43 碳 43.57 氮 1.46 氢 6.24 钾 0.92 钙 0.24 磷 0.20 硫 0.17 氯 0.14 镁 0.18 铁 0.08 硅 1.17 人 14.62 55.99 9.33 7.46 1.09 4.67 3.11 0.78 0.47 0.16 0.012 0.005

这说明什么?

组成生物体 的化学元素 在种类上基 本相同但在 不同生物之 间存在着差 异.

组成玉米和人体的含量较多的元素是: C、H、O、N 种。 不同生物体的组成元素 大体相同 ;

等四

不同生物体内,各种化学元素的含量 相差很大

.

一、组成细胞的元素 1、种类:20多种 2、分类:
(1)根据含量分为:
大量元素: 指含量较多的元素(占生物体总 重量万分之一以上的元素)。如C、 H、O、N、S 、P、Ca、Mg、K 等。
微量元素: 指含量很少但生物体生活所必需 的一些元素。如Fe、Mn、B、 Zn、Mo、Cu等。

(2)根据作用分



HO N S P Ca Mg K

最基本元素

基本元素

主要元素

大量元素

Fe Mn B Zn Mo Cu 微量元素

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,他们的鞋子个踩 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克钼就足够了.

通过分析,你能得出什么结论呢?

微量元素(钼)是生物体不可缺 少的必需元素;在生物体中含量很少, 但其作用是其它元素不可替代的.
缺Fe会使人患贫血等症状; 缺Zn使人发育受影响,性器官的发育不良等;

缺I会导致甲状腺肿等。
缺Ca:成年人缺钙患骨质疏松症;人血液 中缺钙会出现抽搐现象

组成细胞的各种元素又是 以什么形式存在的呢? -化合物

组成生物体的化合物:
水 无机化合物 构成细胞 的化合物 有机化合物 无机盐 脂质 蛋白质 糖类 核酸

1.有机化合物和无机化合 物有什么区别?能举例说明吗? 2.细胞内最多的有机化合 物和无机化合物分别是哪一种 什么?你能推测它们对生命的 意义吗?

细胞中各种化合物占细胞鲜重的含量
化合物 水 无机盐 蛋白质 脂类 糖类和核酸 质量分数(%) 85-90 1-1.5 7-10 1-2 1-1.5

细胞中最多的化合物是 水 ;最多的有机化合物是 蛋白质 。

思考与讨论:
3.根据你的生活经验,说说哪些植物器官的细 胞中富含糖类、脂质或蛋白质?怎样从植物器 官中提取这些化合物? 答案:植物的叶肉细胞、果实细胞和种子细 胞中通常含有较多的糖类、脂质、蛋白质。 如:禾谷类的果实、种子中含淀粉较多;甘 蔗的茎和甜菜的根含蔗糖较多;花生、芝麻的种 子中含脂质较多;大豆种子中含蛋白质较多。 提取方法:设法将细胞破碎,再将这些物质 提取出来。

实验:
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
实验原理:
某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物 产生特定的颜色反应。如: 还原糖 + 斐林试剂→砖红色沉淀 脂肪 + 苏丹Ⅲ→橘黄色 蛋白质 + 双缩脲→紫色 淀粉 + 碘→蓝色

还原糖:葡萄糖、果糖、麦芽糖

目的要求:
尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质。

材料用具:
1.实验材料:苹果汁、花生种子、花生汁、马铃薯 片、豆浆、鲜肝液 2.仪器: 3.试剂:斐林试剂、苏丹Ⅲ、碘液、双缩脲

方法步骤:
1.实验材料、仪器和试剂的选择 2.设计记录表格,记录预测结果 3.检测的方法步骤 (1)还原糖的检测和观察; (2)脂肪的检测和观察; (3)蛋白质的检测和观察;

还原糖 +

斐林试剂

加 → 热

砖红色沉淀

先混合再加入糖中 ( NaOH +CuSO4)
先加NaOH 液于样液中, 再加CuSO4 液于样液中

蛋白质 +

双缩脲试剂 →

紫色

注意事项:
(1)、检测还原糖时应水浴50~60度加热 加热试管中的溶液时, 用试管夹夹住试管上部,放入盛开水的大烧杯中加 热,注意试管底部不要接触烧杯底部,同时试管口不要朝向实验者,以免试管内 溶液沸腾时冲出试管,造成烫伤。

?
?

注意事项:

(1)、检测脂肪时,切片要薄,用苏丹Ⅲ ? 染色时间不宜过长,用显微镜观察. ? (2)、斐林试剂是甲乙两液等量混匀后立即使用, 即现配现用。颜色变化:浅兰色 棕色 砖红色 沉淀 ? ( 3 )、双缩脲试剂是先假如 A液 1ml,摇匀 ,再加入 B 液4滴,摇匀.颜色变化:无色 浅蓝色 紫色

一、填空 O ;占细胞干重百分 1.组成人体的元素中,占细胞鲜重百分比最多的元素是________ 比最多的元素是__________ 。 _________ 是构成细胞的最基本元素。 C C 2 . 一 般 情 况 下 活 细 胞 内 含 量 最 多 的 化 合 物 是 _______ 水 ,含量最多的有机化合物 ________ 。 蛋白质

二、选择题
1、科学家在研究生物体的化学成分时,发现组成生物体 的元素在非生物界也存在,这一事实主要说明: ( B ) A 生物界和非生物界没有区别 B 生物界和非生物界具有统一性 C 生物来源于非生物 D 生物界和非生物界具有差异性 2、生活在缺水的沙漠环境中的仙人掌细胞中,含量最

多的化合物是( D )
A、蛋白质 B、脂肪 C、糖类 D、水

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, 组成它们的化学元素种类 ( ) C A、差异很大 B、有些差异 C.大体相同 D.没有一定标准 4.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(C)

A.Fe、Mn、Zn、Mg

B.Zn、Cu、Mn、Ca

C.Zn、Cu、B、Mn D.Mg、Mn、Cu、Mo 5.在组成生物体的化学元素中,最基本的元素是(A ) A.C B .H C .O D .N

第5节 细胞中的无机物
本节聚焦: 1.水在细胞中以什么形式存在? 2.水在细胞中的作用是什么? 3.大多数无机盐在细胞中以什么形式存在? 4.为什么细胞中的无机盐含量很少,作用却 很重要?

运动员饮料中的化学成分
成分 质量浓度/g.l-1

蔗糖
其他糖类

30
10

讨论:

柠檬酸
柠檬香精 氯化钠 氯化钾 磷酸二氢钠 磷酸二氢钾

10
0.8 1.0 0.1 0.1 0.1

1.计算每升饮料中水占多少 水在细胞中起什么作用?

2.表中哪些成分属于无机盐 为什么要在运动员饮料中添加 无机盐?无机盐在细胞的生活 中起什么作用?

碳酸氢钠

0.1

一.细胞中的水:

水母的含水量高 达97%

分析事实:
细胞中各种化合物所占比例 化合物
所占比例 %


85-90

无机盐 蛋白质
1-1.5 7-10

脂质
1-2

糖类

核酸

1-1.5

几种不同生物体水的含量

生物
水含量%

水母
97

鱼类
80-85


78

哺乳动物
65

藻类
90

高等植物
60-80

人体中几种不同器官或组织中水的含量 组织器官
所占比例%

牙齿 10

骨骼 22

骨骼肌 76

心肌 79

血液 83

1.水在细胞中的存在形式: 结合水:与细胞内的其他物质相 结合的水。 占细胞内全部水分的4.5% 自由水:以游离形式存在、可自 由流动的水。 占细胞内全部水分的95.5%

(1)自由水

概念:是指以游离的方式存在的,可以自由流动 的水。

功能: 1。 细胞内的良好溶剂; 2。细胞生活的液体环境; 3。细胞内各种化学反应的介质,直接参 与细胞内的各种化学反应; 4。自由水的自由流动也能促进细胞物质 的运输和代谢废物的排出。 在代谢旺盛的细胞中,自由水的含量一 般较多。

(2)结合水

定义:在细胞中通过氢键等与蛋白质、糖类和核酸等物质结合在一起。不 能自由流动,大约占细胞内全部水分的4.5%。 功能:是组成细胞结构的重要成分。

生物体内结合水的含量增多可以使植物的 抗逆性增强,以适应不良的环境条件。

练习:
刚收获的玉米种子在阳光下晒干, 重量减轻,这个过程损失的主要是 , 这样的种子在条件适宜时,仍能萌发成 幼苗。 把晒干的种子放在一洁净的试管中 加热,试管壁上有水珠出现,这些水主 要是 ,这样的种子将不能萌发。 代谢旺盛的细胞内 的含量相 对高些。

2.水在细胞中的作用:
1)水是组成生物体细胞的主要成分。 2)结合水是细胞结构的重要成分;自由水细胞内的良好 溶剂,并起运输作用。 3)自由水和结合水可相互转化。 代谢活动旺盛,细胞内自由水含量高; 代谢活动下降,抗逆性增强,细胞中结合水含量高。

若将烘干的小麦种子点燃烧 尽,剩下的白色灰烬是 。

二.细胞中的无机盐:
1.无机盐在细胞中的存在形式:——离子
Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、 Fe2+、Fe3+ 、 Cl-、 SO42-、PO43-、HCO3-

讨论一:

血 红 素

1.为什么缺铁会导致贫血?
2.植物缺镁会影响光合作用,为什么?

讨论二:
人若得了急性肠炎去医院看病,医生会怎么做? 人若在高温条件下工作,大量排汗,该怎样做?

2.无机盐在细胞中的作用:
1)有些无机盐是构成细胞某些复杂化合物的重 要组成成分。如: PO43-——核苷酸、 Fe2+——血红蛋白、 I——甲状腺激素 2)许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动 (如维持细胞形态、酸碱平衡等)有重要作用。

人体对部分无机盐的需求表.
无 机 盐 Fe Ca 功 能 每日需要 量 缺乏引起的 过量引起的疾病 疾病

是血红蛋白、细胞色素 及含铁酶类的成分。 促进牙齿和骨骼生长, 凝血作用,调节神经肌 肉的敏感性等。

10~20 mg 缺铁性贫血 色素性肝变硬; 铁质沉着病 0.4~1.5 g 骨骼畸形; 白内障;胆结石; 痉挛 粥样硬化 ─ ─

P

构成骨骼、牙齿、肌肉 1.2~2.7 g 及血液的重要元素,促 进酶的活动,形成ATP。 体液的主要组成成分, 调节体液渗透压。 1.6~5 g

Na

----



2.细胞中部分无机盐的生理功能

为 何 在 食 盐 加 碘?

实例1: 镁离子是叶绿素分子必需的成分;叶绿素是绿色 植物进行光合作用的色素,它能吸收光能用于光合 作用。绝大多数植物叶片的颜色是绿色的,这是叶 绿素显现的颜色。没有Mg2+就不能合成叶绿素,植 物的叶片就会发黄,影响到光合作用的正常进行。 亚铁离子是血红蛋白的主要成分;血红蛋白是一 种红色含铁的蛋白质,是红细胞的主要成分,功能 是运输氧气和一部分二氧化碳。血红蛋白中的铁是 二价铁离子,对人来说,小肠也只吸收二价铁离子, 对三价铁离子是不吸收的。没有Fe2+就不能合成血 红蛋白,人就会患缺铁性贫血。

红血细胞膨胀将要爆裂

红血细胞收缩

红血细胞表面上保持不变

电子显微镜扫描处在不同盐度对红血细胞的影响

实例2:

哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2+, 如果某个动物血液中钙盐的含量过低就会出 现抽搐。 Ca2+对于血液的凝固也是非常重要 的,没有Ca2+ ,血液就不能凝固。生物体内 的无机盐离子必须保持一定的比例,这对维 持细胞的渗透压和酸碱平衡是非常重要的, 是生物体进行正常生命活动的必要条件。如 HCO3-对于维持血液正常,pH值具有重要的 作用。含Zn的酶最多,有七十多种酶的活性 与Zn有关。Co是维生素B12的必要成分,参 与核酸的合成过程。

技能训练——设计实验
科学地设计实验方案应注意:
1.实验方案要完整: 实验题目——假设——预期——实验——观察 和收集数据——分析——推论——交流 2.实验设计的原则:

科学性原则、可行性原则、简便性原则、可重 复性原则 3.变量的控制:
遵循单一变量原则。即一个实验变量对应观测 一个反应变量。

实验目的:探究植物生长发育需要镁 材料用具:小麦幼苗、完全培养液、缺镁营养液、 200ml广口瓶两只、量筒等。 实验原理:镁是合成植物叶绿素的重要成分,植物缺 镁叶绿素不能合成,植物叶片失绿变黄。 实验步骤: 1.取两广口瓶,编号甲、乙。 2.在甲和乙中分别加入100ml完全营养液和缺镁营养液。 3.在甲和乙中分别栽入长势、大小数目相同的小麦幼苗并 置于相同的环境条件下培养。 4.一段时间后,观察甲、乙中小麦幼苗的叶色变化。 实验结果:一段时间后,甲中小麦幼苗的叶色为绿色,乙 中小麦幼苗的为黄色。 实验结论:植物生长发育需要镁。


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