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必1-2.1 细胞中的元素和化合物


第二章 组成细胞的分子

课堂导入
生命活动离不开细胞,即使像病毒那样没有细 胞结构的生物,也只有依赖于活细胞才能生活。 为什么细胞能表现出生命的特征? 生物体生命活动的物质基础是什么呢? 是组成生物体的基本化学元素和由这些元素 构成的化合物吗?

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第1节

细胞中的元素和化

合物

1. 列举组成细胞的化学元素的种类并依据含量对元素 进行分类。 2. 了解细胞中主要化合物的种类及含量。 3. 尝试设计检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的 实验。

1. 组成细胞的化学元素的种类及含量。 2. 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

知识储备 1.使用高倍镜进行观察的步骤和要点 (1)转动______ 反光镜使视野明亮。 (2)在低倍镜下观察清楚后,把要放大观察的物像移至________ 视野中央。 (3)转动转换器,换成高倍物镜。 (4)观察并用___________ 细准焦螺旋 调焦。 2.人体需要多种营养,其中主要有六大类营养物质:糖类、 脂肪、蛋白质、水、无机盐 ____ ______、维生素。维生素不是构成细 胞的主要原料,不能供能,人体需求量少,但却是生命活 动必不可少的物质。 蓝色 。 3.淀粉遇到碘会呈现_____

知识储备 4.原核细胞与真核细胞的比较

(1)图1代表的细胞与图2细胞最主要的区别是_______________ 没有以核膜为界 ___________ 限的细胞核 。 (2)写出图1中下列结构的名称:[①]_____ 拟核 ,[⑤]_______ 核糖体 。 (3)图1蓝藻细胞中无图2细胞中[③]_______ 叶绿体 ,也能进行光合作 用的原因是___________________ 含有藻蓝素和叶绿素 ,以及光合作用所需的酶。

学习探究

探究点一

组成细胞的元素

1.组成细胞的元素种类 阅读下面的材料,分析回答相关问题。 材料一 细胞中常见的化学元素有20多种,这些元素在无机自然 界都能找到,下面表1为地壳和人体中含量较多的元素的比较表。

地壳 细胞 元素 地壳 细胞 0.087 18.0 H 0.76 10.0 48.60 65.0 Si 26.3 极少 0.003 3.0 表1 地壳和人体中含量较多的元素比较表 (1)由表1可以看出 ①组成生物体内的任何一种元素都可以在无机自然界 __________找到,说 统一 性。 明生物界和非生物界具有_____ 不同,这体 ②同一种元素在人体细胞中的含量与地壳中的含量____ 差异 性。 现了生物界和非生物界的_____

元素 C O N

探究点一

组成细胞的元素

阅读下面的材料,分析回答相关问题。
材料一 细胞中常见的化学元素有20多种,这些元素在无机自然 界都能找到,下面表2为人体和玉米所含元素占细胞干重的质量分 数(%)。 元素 玉米 人 元素 玉米 人 C 43.57 55.99 S 0.17 0.78 H O N 6.24 44.43 1.46 7.46 14.62 9.33 K Ca Mg 0.92 0.23 0.18 1.09 4.67 0.16

P 0.20 3.11 表2 为人体和玉米所含元素占细胞干重的质量分数(%) (2)由表2可得出结论 基本相同;不同生物体内每种化 ①不同生物体内所含元素种类________ 不同 。 学元素的含量_____ C、H、O、N 不同 ,其中___________ ②同一生物体内不同化学元素的含量_____ 四种元素所占比例较大。

探究点一

组成细胞的元素

(3)通常我们把含量占万分之一以上的元素称作______ 大量 元素,如 ____________________________ C 、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等,含量在万分之一以下的 元素称作微量元素,如______________________ Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。 材料二 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克钼就足够了。 (4)钼属于_____ 微量 元素。 (5)由材料分析,钼虽然含量少,但是对生物体_______________ 具有重要的作用, ________ 不可缺少。

探究点一 组成细胞的元素
2.组成细胞的元素含量 如图为组成人体细胞的主要元素占鲜重和干重的比例图,据 图分析回答问题。

C、H、N ; O ,其余依次是________ (1)占细胞鲜重中含量最多的元素是__ C ,其余依次是O 、N、H 。 占细胞干重中含量最多的元素是__ _______ (2)无论在鲜重还是干重条件下,细胞中都有并且含量最多的元 C、H、O、N、P、S 六种,它们被称作组成细胞的主要 素是__________________ C、H、O、N 四种元素被称作构成化合物和细胞结构 元素。____________ C 是构成细胞的最基本元素。 的基本元素。___

探究点一

组成细胞的元素

最基本 基本 主要 的元素 元素 元素

大量元素

微量元素

探究点一 组成细胞的元素
有差异 1.判断组成细胞的元素的正误。 (1)生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同( × ) (2)C是细胞中最基本的元素( √ ) (3)组成人体细胞的主要元素是C、H、O、N、P、S( √ ) (4)细胞中常见元素有C、H、O、N等20多种( √ ) (5)Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素 (× ) 为大量元素 有差异 (6)在同一生物的不同体细胞内,各种化学元素的含量相同( × ) (7)由于微量元素含量很少,即使缺少了,也不会影响生物体的 生命活动( × ) 含量少,但作用不可忽略

探究点二 学习探究

探究点二 组成细胞的化合物
组成细胞的元素大多以化合物的形式存在,下图表示细胞中 主要化合物的含量,结合该图分析回答下列问题。 1.由右图可知,鲜细胞中含 量最多的化合物是__ 水,含 量最多的有机化合物是 ______ 蛋白质,含量最多的无机 化合物是___ 水 。其中,___ 水 是生命之源,生命活动缺 少了水就无法进行。

探究点二

组成细胞的化合物

2.如果是在干细胞中,含量最多的化合物是______ 蛋白质,含量最多

的有机化合物是________ 蛋白质。据此说明________ 蛋白质是组成生物体的重 要物质,在生命活动中起重要作用。 3.有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中 ____________ 是否有碳元素。例如糖类是有机化合物,由碳、氢、氧三种 元素组成;水是无机化合物,由氢、氧两种元素组成。 4.根据已经掌握的知识分析,不同生物材料中富含有机物的成 分不同,请把下面的生物材料进行分类:富含糖类________ ①③⑥⑨; ②④⑧ 。 富含脂肪_____ ⑤⑦ ;富含蛋白质_______ ①玉米种子 ②牛奶 ③甘蔗的茎 ④鸡蛋 ⑤花生种子 ⑥甜菜的根 ⑦蓖麻种子 ⑧大豆种子 ⑨苹果

探究点二

组成细胞的化合物

2.判断下列叙述的正误。 (1)生活在沙漠中的仙人掌细胞中,各种化合物占细胞鲜重的含 量由多到少的排列顺序是蛋白质、糖类、脂质、水( × ) 鲜重中水 含量最多 (3)有机化合物对活细胞重要,无机化合物对活细胞不重要( × ) 水也属于无机化合物,是活细胞不可缺少的 (4)人体的肌肉细胞中含量最多的物质与过度肥胖者的脂肪细胞中 (2)细胞中绝大多数元素以化合物的形式存在( √ ) 含量最多的物质分别是蛋白质、脂肪( × ) 水是活细胞中含量最多的化合物

学习探究

探究点三

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

不同生物组织中化合物的种类和数量有一定的差别,我们
可以利用某些特殊的显色反应进行检测,请结合教材P18~19实验 进行分析。 1.实验原理

(1)还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)+____ 斐林试剂→____ 砖红色沉淀。

(2)脂肪+__________ 橘黄(红)色沉淀。 苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液→________
(3)蛋白质+______ 双缩脲试剂→___ 紫 色沉淀。 (4)淀粉+_____→___色。 碘液 蓝

探究点三

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

2.实验材料的选择 本实验是显色反应,因此选择实验材料时有两个要求:一是 要富含待检测的化合物;二是要颜色较浅(无色或白色最佳)。 根据此要求,对提供的材料进行选择和分类: ①苹果 ②花生种子 ③豆汁 含蛋白质 含脂肪 含还原糖 ⑤鸡蛋清 ⑥甘蔗汁 ⑦马铃薯匀浆 含蛋白质 主要为淀粉 主要为蔗糖 ⑨西瓜汁 ⑩花生种子匀浆 含脂肪 含还原糖,但有颜色 (1)适合还原糖检测的有_____ ①④ 。(2)适合脂肪检测的有_____ ②⑩ 。 ⑦ 。 (3)适合蛋白质检测的有_____ ③⑤ 。(4)适合淀粉检测的有_____ ④梨 含还原糖 ⑧芝麻种子 含脂肪,但 不易做切片

? 10 12 13

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探究点三

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

不同生物组织中化合物的种类和数量有一定的差别,我们
可以利用某些特殊的显色反应进行检测,请结合教材P18~19实验 进行分析。 1.实验原理

(1)还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)+____ 斐林试剂→____ 砖红色沉淀。

(2)脂肪+__________ 橘黄(红)色沉淀。 苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液→________
(3)蛋白质+______ 双缩脲试剂→___ 紫 色沉淀。 (4)淀粉+_____→___色。 碘液 蓝

探究点三

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

3.完成下面的实验步骤

(1)还原糖的检测和观察

一层 斐林试剂
砖红 50~65

—————

探究点三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(2)脂肪的检测和观察(以花生为例)

方法一:花生种子匀浆+3滴苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液→橘黄(红) _________色。 方法二:制作子叶临时切片,用显微镜观察子叶细胞的着色情况。

浮色

已着色 橘黄色

探究点三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(3)蛋白质的 检测和观察 A B

(4)淀粉的检 测和观察

碘液


探究点三 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
4.实验讨论 (1)斐林试剂和双缩脲试剂的比较 斐林试剂 甲液 成分 鉴定物质 添加顺序 反应条件 反应现象 乙液 双缩脲试剂 A液 0.1 g/mL ___ NaOH溶液 B液 0.01 ____ g/mL CuSO4溶液

0.1 ___ g/mL NaOH溶液

0.05 g/mL ____ CuSO4溶液

可溶性还原糖 等量 甲乙两液_____ 混匀后立即使用 水浴加热(50~65 ℃) 砖红 色 组织样液变成_____

蛋白质 1mL,摇匀, 先加入A液___ 4滴 ,摇匀 再加入B液_____ 不需 ____加热,摇匀即可 紫 色 组织样液变成____

探究点三

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

(2)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Cu(OH)2 ,故溶液变成_______ 砖红色 的 浅蓝色 ,加热后,部分Cu(OH)2被还原为_______ Cu2O,因二者混合故呈现棕色,随着反应的继续进行,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,因含有Cu2+,故呈 现_______ 紫色 的络 浅蓝色 ,振荡均匀后,因为反应的进行,出现_____ 合物。
5.实践应用 (1)糖尿病患者尿液中含有葡萄糖,肾炎患者尿液中一般含有蛋 白质,这两种疾病可以分别用斐林 ____试剂和______ 双缩脲试剂来检测。

探究点三

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

(2)脱脂淡奶粉中不含糖类和脂肪,受到老年人的喜爱,要检验 某种脱脂淡奶粉是否合格,可能用到哪些试剂? 答案:符合要求的脱脂淡奶粉应该无糖和脂肪,因此要用到 斐林试剂和苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液;同时还应该含有丰富的蛋白质, 要用双缩脲试剂来检测。 三类有机物检测在操作步骤上的差异 (1)唯一需要加热——还原糖鉴定,且必须水浴加热,不能 用酒精灯直接加热。若不加热,则无砖红色沉淀出现。 (2)唯一需要显微镜——脂肪鉴定。 (3)混合均匀后加入——斐林试剂;分别加入——双缩脲试 剂(先加A液,后加B液,且B液不能过量)。两者成分相 同,但CuSO4的浓度不同,所以不能混用。

探究点三

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

3.分析下表,可推测( D ) 溶液 双缩脲试剂 碘液 斐林试剂 蛋白质 甲 + - - 淀粉 乙 - ++ - 甲、乙混合 + + +
蛋白质 淀粉 还原糖

注:“+”显色;“++”显色更深; “-”不显色。 A.甲溶液含有淀粉 B.乙溶液含有还原糖 C.混合溶液不含淀粉 D.混合溶液含有淀粉酶

大量元素

微量元素 无机盐 脂质 核酸

斐林
双缩脲

砖红色 紫色 橘黄色 (红色)

碘液

蓝色

自我检测

1.细胞内含量最多的有机化合物和化合物分别是( A ) A.蛋白质、水 B.蛋白质、无机盐 C.核酸、水 D.脂质、水

2.在细胞内含量极少,但对维持生命活动是必不可少的元素有 说明为微量元素 A.Fe、Mn、Zn、Mg Mg为大量元素 Ca为大量元素

( C )

B.Zn、Cu、Mg、Ca
C.Zn、Cu、B、Mn D.Mg、Mn、Cu、Mo

Mg为大量元素

自我检测 3.在新榨取的梨汁中,加入斐林试剂,加热后出现砖红色 沉淀;将成熟的花生种子的子叶做成临时切片,用苏丹Ⅲ染 液染色后在显微镜下观察,可看到橘黄色的颗粒;向新鲜豆 浆中加入双缩脲试剂后,豆浆呈紫色;向马铃薯匀浆中滴加 碘液呈现蓝色。上述实验现象证明梨汁、花生种子的子叶、

豆浆和马铃薯中主要含有的有机物依次是( D
A.葡萄糖、蛋白质、脂肪、淀粉 B.糖类、蛋白质、淀粉、脂肪

)

C.淀粉、脂肪、蛋白质、淀粉
D.还原糖、脂肪、蛋白质、淀粉

自我检测 4.如图所示是组成细胞的主要元素及其比例 (占细胞鲜重的百分 比)。根据图所示信息回答下列问题: (1)构成细胞的主要元素有_______________ C、H、O、N、P、S 。 (2)组成生物体的最基本元素占原生质总 量的____ 18% 。 (3)S元素主要存在于有机化合物的种类 是_______ 蛋白质 。 (4)O元素在原生质总量中所占比例最大,为什么不是最基本元素? 答:O元素虽然占65%,但由于组成细胞中含量占85~90%的是

H2O,H2O中的O元素的质量分数很高,若去掉H2O,在干重 中,C占比例最大,所以C是最基本元素,而O不是。

自我检测 4.如图所示是组成细胞的主要元素及其比例 (占细胞鲜重的百分 比)。根据图所示信息回答下列问题: (5)O、H、N三种化学元素在原生质 总量中所占比例是______ 78% ,而这 3种元素在组成岩石圈的化学成分 中,质量分数还不到1%,这个事 实说明了___________________________ 生物界与非生物界具有差异性 。


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