高一生物第二章第一节细胞中的元素和化合物

第一节第一节细胞中的元素细胞中的元素和化合物和化合物一、学习目标一、学习目标v1简述组成细胞的主要元素。v2说出构成细胞的最基本元素是碳。v3认同生命的物质性。二、重点难点二、重点难点v1.组成细胞的主要元素和化合物。v2.构成细胞的最基本元素是碳。元元素素地壳地壳细胞细胞O48.6065.0Si 26.30极少极少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.01.组成生物体的所有元素中，有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没有哪一些元素是生物体所特有的？的？没有。没有。这说明什么？这说明什么？生物界和非生物界具有统一性。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生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？境中的含量有区别吗？有，相差很大。有，相差很大。这又说明什么？这又说明什么？生物界和非生物界还具有差异性。生物界和非生物界还具有差异性。说明说明生命和非生命的无机环境既有生命和非生命的无机环境既有统一统一性性又有又有差异性差异性, ,生命起源于非生命物质生命起源于非生命物质. .生物界与非生物界的关系：生物界与非生物界的关系：统一性：组成细胞的化学元素在无机环统一性：组成细胞的化学元素在无机环 境中都能找到。境中都能找到。差异性：细胞与无机环境中的各种化学差异性：细胞与无机环境中的各种化学 元素的相对含量差别很大。元素的相对含量差别很大。元素玉米人O44.4314.62C43.7555.99H6.247.46N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78玉米与人体内的化学元素组成：玉米与人体内的化学元素组成：思考：运用自己认为的科思考：运用自己认为的科学方法解读表格数据，能学方法解读表格数据，能得出哪些结论？得出哪些结论？1.1.不同生物体内化学元素的种类不同生物体内化学元素的种类基本相同。基本相同。2.2.不同生物体内同种化学元素的不同生物体内同种化学元素的含量不同。含量不同。3.3.同一生物体内不同化学元素同一生物体内不同化学元素的含量不同，其中的含量不同，其中C C、H H、O O、N N 4 4种元素所占比例较大。种元素所占比例较大。O 65%H 10%N 3%P 1.4%S 0.3%其它元其它元素少于素少于3C 18%C 55.99%O 14.62%N 9.33%H 7.46%Ca 4.67%S 0.78%P 3.11%Mg0.16一、组成细胞的元素一、组成细胞的元素、种类：多种、种类：多种、分类：、分类：大量元素：大量元素：指含量较多的元素（占生物体总指含量较多的元素（占生物体总重量万分之一以上的元素）。如重量万分之一以上的元素）。如C C、H H、O O、N N、S S 、a a、g g、等。等。微量元素：微量元素：指含量很少但生物体生活所必指含量很少但生物体生活所必需的一些元素。如需的一些元素。如FeFe、MnMn、ZnZn、o o、CuCu等。等。（）根据（）根据含量含量分为分为:（）根据作用分（）根据作用分O NS PCa Mg K最基本元素最基本元素基本元素基本元素主要元素主要元素大量元素大量元素Fe Mn B Zn Mo Cu微量元素铁猛碰新木桶铁猛碰新木桶铁锰硼锌钼铜铁锰硼锌钼铜1、不同生物体的组成元素种类不同生物体的组成元素种类大体相同大体相同；但各种化学元但各种化学元素的含量素的含量相差很大相差很大. .3、不管是大量元素还是微量元素都是不管是大量元素还是微量元素都是必需必需元素元素2、在细胞鲜重中在细胞鲜重中, ,氧氧的百分含量最大的百分含量最大, ,在细胞在细胞干重中干重中, ,碳碳的百分含量最大的百分含量最大. .组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的呢组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的呢? ?化合物化合物构成细胞构成细胞的化合物的化合物无机化合物无机化合物有机化合物有机化合物水水无机盐无机盐糖类糖类蛋白质蛋白质脂质脂质核酸核酸二、组成细胞的化合物二、组成细胞的化合物: :化合物化合物质量分数质量分数/%水水占占8590无机盐无机盐占占11.5蛋白质蛋白质占占710脂质脂质占占12糖类和糖类和核酸核酸占占11.5细胞中最多的化合物是细胞中最多的化合物是 ；最多的有机化合物是；最多的有机化合物是 。水水蛋白质蛋白质思考与讨论1.有机化合物和无机化合物有什么区别？举例说明 有机化合物和无机化合物的区别主要看它们分子组成中是否有碳元素，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。这不是严格意义上的区别，严格区分参照化学教科书思考与讨论2.细胞内最多的有机化合物和无机化合物分别是哪一种，你能推测它们对生命的意义吗？ 细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。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；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。3.根据你的生活经验，说说哪些植物器官的细胞中含糖类、脂质或蛋白质？怎样从植物器官中提取这些化合物？思考与讨论 植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。 如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多：大豆含蛋白质多，花生芝麻种子含脂质多。 要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。 在人体细胞中，干重时含量最多的元在人体细胞中，干重时含量最多的元素是素是 ；鲜重时含量最多的元素是；鲜重时含量最多的元素是 。C Co o细胞的主要元素是细胞的主要元素是: : C C、H H、O O、N N、P P、S S等等细胞的基本元素是细胞的基本元素是: : C C、H H、O O、N N 碳为什么是构成细胞碳为什么是构成细胞的最基本元素？的最基本元素？细胞的最基本元素是细胞的最基本元素是: : C C思考讨论： 碳为什么是构成细胞的最基本元素？碳为什么是构成细胞的最基本元素？ 在元素周期表中，碳位于第在元素周期表中，碳位于第1414族，原子序数族，原子序数为为6 6，说明一个碳原子核中含有，说明一个碳原子核中含有6 6个质子，核外个质子，核外有有6 6个电子，在最外层有个电子，在最外层有4 4个电子。因此，碳原个电子。因此，碳原子具有了子具有了4 4个能成键的价电子，能使碳原子之间、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。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由于每个碳原子可以形成4 4个化学键，所以就有个化学键，所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。物质。 几十年前几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱草长势很弱,有的甚至发黄枯萎有的甚至发黄枯萎,即使使用了即使使用了大量的大量的N,P,K肥也无济于事肥也无济于事,后来后来,人们偶然人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛,原原来来,这一片这一片”绿洲绿洲”的附近有一座钼矿的附近有一座钼矿,矿工矿工每天上下班总是抄近路走每天上下班总是抄近路走,他们的鞋子个踩他们的鞋子个踩过的地方过的地方,牧草绿油油的牧草绿油油的,经过科学家的化验经过科学家的化验和分析和分析,一公顷牧草只需一公顷牧草只需150克钼就足够了克钼就足够了.通过分析通过分析, ,你能得出什么结论呢你能得出什么结论呢? ? 微量元素微量元素( (钼钼) )是生物体不可缺是生物体不可缺少的必需元素少的必需元素; ;在生物体中含量很少在生物体中含量很少, ,但其作用是其它元素不可替代的但其作用是其它元素不可替代的. .缺缺FeFe会使人患贫血等症状；会使人患贫血等症状；缺缺ZnZn使人发育受影响，尤其是智力的发育使人发育受影响，尤其是智力的发育缺会导致缺会导致甲状腺肿甲状腺肿等。等。缺Fe：人体患贫血；果树患黄叶病缺Ca：缺I：缺B：华而不实（只开花不结果）缺Zn： 影响人体生长发育、大脑发育和性成熟缺Si： 患克山病（原发性心脏病）缺Mg：成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病）影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行元素缺乏与疾病的相关性：元素缺乏与疾病的相关性：广告一：补铁、补血，效果好！朴血口服液！广告一：补铁、补血，效果好！朴血口服液！广告二：健康的体魄，来源于广告二：健康的体魄，来源于“碘碘碘碘”滴滴滴滴广告三：万丈高楼平地起，层层都是广告三：万丈高楼平地起，层层都是“钙钙”起来起来广告四：聪明伶俐，坚持补锌；有锌万事成；广告四：聪明伶俐，坚持补锌；有锌万事成； 用心的妈妈会用用心的妈妈会用“锌锌”。 上面的广告中提到了哪些化学元素？能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？的科学道理？知识结构知识结构大量元素微量元素无机物有机物水无机盐糖类脂质蛋白质核酸化学元素生物界与非生物界的统一性与差异性体现体现包括包括化合物 你能举例说出哪些植物你能举例说出哪些植物器官的细胞中富含糖类器官的细胞中富含糖类,脂质脂质和蛋白质吗和蛋白质吗?如何从这些植物如何从这些植物器官中提取呢器官中提取呢?苏丹苏丹还原糖还原糖 + 斐林试剂斐林试剂 砖红色沉淀砖红色沉淀加加热热先混合再加入糖中先混合再加入糖中（ NaOH +CuSO4）蛋白质蛋白质 + 双缩脲试剂双缩脲试剂 紫色紫色先加先加NaOH 液于样液中，液于样液中，再加再加CuSO4 液于样液中液于样液中注意事项：v实验中应分工合作 ，以便缩短实验的等待时间 v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。 v注意事项：注意事项：v（）、检测还原糖时应水浴（）、检测还原糖时应水浴5060度加热度加热v（）、检测脂肪时，切片要薄，用苏丹（）、检测脂肪时，切片要薄，用苏丹 v染色时间不宜过长染色时间不宜过长,用显微镜观察用显微镜观察.v（）、斐林试剂是甲乙两液等量混匀后立即使用，（）、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：浅兰色即现配现用。颜色变化：浅兰色 棕色棕色 砖红砖红色沉淀色沉淀v双缩脲试剂是先假如双缩脲试剂是先假如A液液1ml,摇匀摇匀,再加入再加入B液液4滴滴,摇匀摇匀.颜色变化颜色变化:无色无色 浅蓝色浅蓝色 紫色紫色选材：含糖量较高的选材：含糖量较高的白色或近于白色的植物组织白色或近于白色的植物组织(排除色素对排除色素对显色的干扰显色的干扰)，苹果、梨最好，苹果、梨最好 。 l实验流程实验流程(步骤步骤)1.可溶性还原糖可溶性还原糖 制备组织样液：制备组织样液：制浆：去皮、切块、研磨，制浆：去皮、切块、研磨，过滤：（用单层纱布）过滤：（用单层纱布）取液：取液：（mL）显色反应显色反应 现象：现象： (用前混匀用前混匀)5065.C水浴水浴加热加热2min还原糖的检测和观察：还原糖的检测和观察：还原糖的检测结果还原糖的检测结果2.脂肪的鉴定脂肪的鉴定 取材：花生种子（浸泡取材：花生种子（浸泡h），去皮，将子叶削成薄片），去皮，将子叶削成薄片 制片：制片：选取最薄的薄片移至载玻片中央选取最薄的薄片移至载玻片中央在薄片上滴加在薄片上滴加苏丹苏丹(或苏丹或苏丹) 染液染液2 3滴，滴，染色染色min滴加体积分数为滴加体积分数为50%的酒精的酒精溶液溶液12滴，洗滴，洗去浮色去浮色(多余的苏丹多余的苏丹 )吸去余液，滴吸去余液，滴12滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片临时装片显微观察：显微观察： 先在低倍镜下找到已着色的薄片，后用高倍镜观察先在低倍镜下找到已着色的薄片，后用高倍镜观察现象：现象：有被染成有被染成橘黄色橘黄色(或红色或红色)的脂肪微粒的脂肪微粒脂肪微粒脂肪微粒脂肪的检测结果脂肪的检测结果3.蛋白质的鉴定蛋白质的鉴定 选材与制备选材与制备组织样液：组织样液：黄豆组织样液（或鸡蛋蛋清稀释液）黄豆组织样液（或鸡蛋蛋清稀释液）黄豆浸泡黄豆浸泡 去皮去皮切片切片研磨研磨过滤过滤滤液滤液 显色反应显色反应现象：现象：无色无色紫色或紫红色紫色或紫红色(创设碱性条件创设碱性条件)(提供提供Cu2+)蛋白质的鉴定蛋白质的鉴定双缩脲试剂双缩脲试剂鸡蛋清溶液鸡蛋清溶液 NaOH 溶液溶液滴加滴加CuSO2 溶液溶液, 每次滴加均需摇匀每次滴加均需摇匀结果显示结果显示: 紫色紫色4.淀粉的鉴定淀粉的鉴定取材：马铃薯匀浆取材：马铃薯匀浆检测：检测：碘液碘液2滴滴现象：现象： 摇匀后变成蓝色摇匀后变成蓝色问题探讨问题探讨:1、在做还原糖、蛋白质鉴定的实验时，为什么要留出、在做还原糖、蛋白质鉴定的实验时，为什么要留出一部分样液？一部分样液？作对照作对照2、使用双缩脲试剂时为什么、使用双缩脲试剂时为什么B液只能加液只能加34滴而不能滴而不能过量？过量？ 过量的双缩脲试剂过量的双缩脲试剂B B会与试剂会与试剂A A反应，使溶液呈蓝色，反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。而掩盖生成的紫色。3、为什么斐林试剂要现配现用，不能放置太久？为什么斐林试剂要现配现用，不能放置太久？ 时间太长，时间太长，Cu(OH)Cu(OH)2 2悬浊液就沉淀在试管底部而悬浊液就沉淀在试管底部而无法参与反应。无法参与反应。l深化深化比较项比较项目目试剂及成试剂及成分分原理原理溶液浓度溶液浓度方法方法加热加热与否与否结结果果可溶还可溶还原糖的原糖的鉴定鉴定斐林试剂斐林试剂NaOHNaOH和和CuSOCuSO4 4砖砖红红色色沉沉淀淀蛋白质蛋白质的鉴定的鉴定双缩脲试双缩脲试剂剂NaOHNaOH和和CuSOCuSO4 4溶溶液液呈呈紫紫色色4、斐林试剂与双缩脲试剂两者有何不同？、斐林试剂与双缩脲试剂两者有何不同？新配制新配制的的Cu(OH)2溶液溶液在碱性在碱性环境下环境下的的Cu2+NaOH浓度为浓度为0.1g/mLCuS04浓度为浓度为0.05g/mLNaOH浓度为浓度为0.1g/mLCuS04浓度为浓度为0.01g/mL先把先把NaOH溶液和溶液和CuSO4溶液溶液混合混合，而后而后立即使用立即使用。先先加入加入Na0H1mL，然，然后后再加再加CuS044滴，摇匀。滴，摇匀。(不能过量不能过量)水浴水浴加热加热不不需需要要5、实验的材料的选择和处理有什么要求？、实验的材料的选择和处理有什么要求？材料的选择材料的选择材料的处理材料的处理还原性糖的鉴定还原性糖的鉴定脂肪的鉴定脂肪的鉴定含糖高，颜色为含糖高，颜色为白色的植物组织，白色的植物组织，如苹果和梨如苹果和梨富含脂肪的种子富含脂肪的种子，如花生，如花生浸泡浸泡34小时小时/蛋白质的鉴定蛋白质的鉴定富含蛋白质的富含蛋白质的黄豆或鸡蛋清黄豆或鸡蛋清黄豆需浸泡黄豆需浸泡12天，天，鸡蛋清要先稀释鸡蛋清要先稀释淀粉的鉴定淀粉的鉴定马铃薯马铃薯/ 各种可供实验的材料各种可供实验的材料梨梨 黄桃黄桃 胡萝卜胡萝卜 黄豆黄豆 花生种子花生种子 小麦种子小麦种子 其中适合于鉴定其中适合于鉴定可溶性还原糖可溶性还原糖的是的是 ，理由是，理由是梨的组织细胞梨的组织细胞 ，你打算用什么试剂鉴定你打算用什么试剂鉴定? 。 小麦种子不如花生种子更适合用来鉴定脂肪，这是小麦种子不如花生种子更适合用来鉴定脂肪，这是因为因为 ，你打，你打算用什么试剂鉴定算用什么试剂鉴定? . 例例 做生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋做生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验时，需要根据实验需要选择不同的白质的鉴定实验时，需要根据实验需要选择不同的实验材料。请根据下表所列各种材料回答问题：实验材料。请根据下表所列各种材料回答问题：梨梨 颜色为白色，并且糖含量较高颜色为白色，并且糖含量较高 斐林试剂斐林试剂脂肪含量不如花生高，也不容易做切片脂肪含量不如花生高，也不容易做切片 用苏丹用苏丹或苏丹或苏丹试剂试剂小麦种子中糖类化合物小麦种子中糖类化合物 含量很高，却不适合用含量很高，却不适合用来鉴定来鉴定 _，这是因为，这是因为 _。 适合于鉴定蛋白质的是适合于鉴定蛋白质的是 ，理由是，理由是 ，鉴定所用的试剂是，鉴定所用的试剂是 。 蛋白质含量高蛋白质含量高 黄豆和花生黄豆和花生 双缩脲试剂双缩脲试剂淀粉淀粉 可溶性还原糖可溶性还原糖 淀粉是非还原糖且不溶于水淀粉是非还原糖且不溶于水 1、青苹果汁遇碘液显蓝色，熟苹果汁能与斐林试剂青苹果汁遇碘液显蓝色，熟苹果汁能与斐林试剂作用产生砖红色沉淀，下列结论中最合理的是作用产生砖红色沉淀，下列结论中最合理的是 ( ) A青苹果汁中有淀粉，不含还原糖青苹果汁中有淀粉，不含还原糖 B熟苹果汁中含还原糖，没有淀粉熟苹果汁中含还原糖，没有淀粉 C苹果转熟时，大量淀粉水解成还原糖苹果转熟时，大量淀粉水解成还原糖 D苹果转熟时单糖聚合成淀粉苹果转熟时单糖聚合成淀粉 Cl例题例题、安徽阜阳劣质奶粉事件震惊全国，引起世人注、安徽阜阳劣质奶粉事件震惊全国，引起世人注目。鉴定脱脂淡奶粉是否为伪劣产品，肯定不需要目。鉴定脱脂淡奶粉是否为伪劣产品，肯定不需要用到的化学试剂是用到的化学试剂是( ) A.斐林试剂斐林试剂 B. 红墨水红墨水C.双缩脲试剂双缩脲试剂 D.苏丹苏丹染液染液 Bl例题例题3(2005.广东广东)生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三种有机生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三种有机物的鉴定实验中，以下操作错误的是物的鉴定实验中，以下操作错误的是( )A、可溶性还原糖的鉴定，可用酒精灯直接加热产生砖红、可溶性还原糖的鉴定，可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀色沉淀B、只有脂肪的鉴定需要使用显微镜、只有脂肪的鉴定需要使用显微镜C、用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热、用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热D、使用斐林试剂和双缩脲试剂最好是现配现用、使用斐林试剂和双缩脲试剂最好是现配现用A l例题例题4斐林试剂主要用来鉴定可溶性还原糖，其主要成分斐林试剂主要用来鉴定可溶性还原糖，其主要成分为为NaOH和和CuSO4的混合液，用你已有的化学知识判的混合液，用你已有的化学知识判断，这两种物质混合以后能发生了什么化学反断，这两种物质混合以后能发生了什么化学反应应? ，请，请解释为什么斐林试剂要现配现用，不能放置太久：解释为什么斐林试剂要现配现用，不能放置太久： 。通过查有关资料或请教化学老师：斐林试剂中的什么成通过查有关资料或请教化学老师：斐林试剂中的什么成分在加热条件下与还原糖发生了什么化学反应分在加热条件下与还原糖发生了什么化学反应?砖红色砖红色的沉淀物是什么的沉淀物是什么? ， 生成了蓝色的生成了蓝色的Cu(OH)2沉淀的悬浊液沉淀的悬浊液时间一长，时间一长，Cu(OH)2沉淀在溶液底部无法发生反应沉淀在溶液底部无法发生反应 发生了氧化还原反应，生成了砖发生了氧化还原反应，生成了砖红色的红色的Cu2O沉淀和某种糖的有机酸沉淀和某种糖的有机酸l例题例题知识结构1 1、组成家兔和狗尾草细胞的基本元素有、组成家兔和狗尾草细胞的基本元素有 A . CA . C、H H、O O、N N B . H B . H、O O、K K、S S C . C C . C、P P、O O、S S D. N D. N、P P、K K、CaCa2 2、检测生物组织中含有还原糖、淀粉、蛋白质、脂肪、检测生物组织中含有还原糖、淀粉、蛋白质、脂肪所用的化学试剂依次是所用的化学试剂依次是 双缩脲试剂斐林试剂双缩脲试剂斐林试剂 稀碘液苏丹稀碘液苏丹染液染液A A B B C C D D 3 3、细胞内最多的有机化合物和无机化合物依次是、细胞内最多的有机化合物和无机化合物依次是 A A 蛋白质、水蛋白质、水 B B 蛋白质、无机盐蛋白质、无机盐 C C 核酸、水核酸、水 D D 脂质、水脂质、水5 5、落叶植物体内自由水、落叶植物体内自由水/ /结合水的比值，冬季结合水的比值，冬季与夏季相比有何不同？与夏季相比有何不同？a.a.相等相等b.b.夏季大夏季大 c.c.冬季大冬季大d.d.不确定不确定6 6、小麦萌发时，细胞内自由水和结合水的比例、小麦萌发时，细胞内自由水和结合水的比例 A A、升高、升高 B B、降低、降低 C C、不变、不变 D D、无法判断、无法判断4 4、农民晒干葵花籽与炒干葵花籽主要、农民晒干葵花籽与炒干葵花籽主要失去的是什么形式的水？失去的是什么形式的水？自由水自由水/ /结合水结合水