第二章第一节细胞中的元素和化合物

组成细胞的分子

阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上.

——邹承鲁第一节细胞中的元素和化合物问题探讨

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？组成地壳和组成细胞的部分元素含量(％)表元素地壳细胞O48.6065.0Si26.30极少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0?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的含量有区别吗？有，相差很大。这又说明什么？生物界和非生物界还具有差异性。结论：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.本节聚焦:1.组成细胞的主要元素是什么?2.组成细胞的重要化合物有哪些?3.怎样检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质?一、组成细胞的化学元素

人体干﹑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

；鲜重时含量最多的元素是

。Co?组成各种生物体的化学元素种类和含量都一样吗？玉米和人体的化学元素组成（质量分数%）元素玉米人O44.4314.62C43.7555.99H6.247.46N1.469.33K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78组成玉米和人体的含量较多的元素是：等四种。

不同生物体的组成元素

；不同生物体内，各种化学元素的含量

.C、H、O、N大体相同相差很大思考:这说明什么?组成生物体的基本元素是:C、H、O、N构成细胞的最基本元素是:C组成生物体的主要元素是:C、H、O、N、P、S

思考讨论：

碳为什么是构成细胞的最基本元素？碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连结成链或成环，从而形成各种生物大分子，因此碳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。大量元素：指含量占生物体总重量万分之一以上的元素。有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。微量元素：指生物生活所必需的。但是需要量却很少的一些元素。如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。细胞中元素根据含量分为:组成生物体的化学元素的重要作用C、H、O、N、P、S是组成原生质的主要元素，占原生质总量的97%生物体的化学元素将进一步组成多种多样的化合物，这些化合物是生物体生命活动的物质基础化学元素能够影响生物体的生命活动部分组成细胞元素的功能：

Fe—它具有固定氧和输送氧的功能。人体缺铁会引起贫血症。只要不偏食，不大出血，成年人一般不会缺铁。所谓煤气中毒（一氧化碳中毒），也是由于血红素中铁原子核心被一氧化碳气体分子紧紧地包围住，丧失了吸收氧分子的能力，使人窒息中毒而死亡。铁还是植物制造叶绿素不可缺少的催化剂。Ca—骨骼、牙齿

Zn—酶的主要成分P—ATP能量、激素C—蛋白质Mo—植物重要的营养素，也在一些酶之中找得到,钼是植物生长和发育中所需七种微量营养元素中的一种，没有它，植物就无法生存。动物和鱼类与植物一样，同样需要钼。钼为多种酶的组成部分，钼的缺乏会导致龋齿、肾结石、克山病、大骨节病、食道癌;

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.资料分析: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。缺硼使植物“花而不实”?组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的呢?化合物­­­­二、组成细胞的化合物水：85%-90%无机盐：1%-1.5%无机化合物有机化合物糖类脂类:1%-1.5%蛋白质:7%-10%核酸1%-1.5%组成细胞的化合物:水>蛋白质>脂质>无机盐、糖类、核酸思考与讨论：1.有机化合物和无机化合物有什么区别？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，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。当然这不是严格意义上的区别。对这两类化合物的严格区分，请参照化学教科书。

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？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；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多，等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。化合物

原生质化合物是细胞结构和功能的物质基础细胞

生物体细胞是生物体结构和功能的基本单位细胞由生命物质构成原生质分化为细胞膜、细胞质、细胞核等化学元素无机化合物有机化合物水无机盐糖类：脂质：蛋白质：核酸：三、实验：

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质一.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：①.还原性糖的鉴定：还原性糖+②.脂肪的鉴定：

脂肪+

脂肪+

③.蛋白质的鉴定：蛋白质+④淀粉+斐林试剂砖红色沉淀苏丹Ⅲ橘黄色苏丹Ⅳ红色双缩脲试剂紫色碘蓝色选材：含糖量较高的白色或近于白色的植物组织(排除色素对显色的干扰)，苹果、梨最好

。

实验流程(步骤)1.可溶性还原糖

制备组织样液：制浆：去皮、切块、研磨，过滤：（用单层纱布）取液：（２mL）显色反应

可溶性还原糖与斐林试剂在加热的过程中生成砖红色沉淀，说明植物组织样液中含有还原糖。注入2mL苹果组织样液注入1mL刚配制好的斐林试剂水浴加热约2min呈色反应变成砖红色50----650C的温水结论：甲乙液等量混匀振荡、混合摇匀呈现蓝色还原糖的检测和观察：还原糖的检测结果2.脂肪的鉴定

取材：花生种子（浸泡３－４h），去皮，将子叶削成薄片

制片：①选取最薄的薄片移至载玻片中央②在薄片上滴加苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)

染液2－3滴，染色２－３min③滴加体积分数为50%的酒精溶液1—2滴，洗去浮色(多余的苏丹Ⅲ

)④吸去余液，滴1-2滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片显微观察：先在低倍镜下找到已着色的薄片，后用高倍镜观察现象：有被染成橘黄色(或红色)的脂肪微粒脂肪微粒脂肪的检测结果3.蛋白质的鉴定选材与制备组织样液：黄豆组织样液（或鸡蛋蛋清稀释液）［黄豆浸泡→去皮→切片→研磨→过滤→滤液］

显色反应２mL组织样液双缩脲试剂Ａ２mL现象：无色双缩脲试剂Ｂ３－４滴紫色或紫红色(创设碱性条件)(提供Cu2+)蛋白质的检测结果4.淀粉的鉴定取材：马铃薯匀浆检测：２mL组织样液碘液2滴现象：

摇匀后变成蓝色问题探讨:1、在做还原糖、蛋白质鉴定的实验时，为什么要留出一部分样液？作对照2、使用双缩脲试剂时为什么B液只能加3～4滴而不能过量？

过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，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？

时间太长，Cu(OH)2悬浊液就沉淀在试管底部而无法参与反应。深化1．实验关键：（1）还原糖的鉴定a.材料应含糖量高且无色；b.斐林试剂的甲液和乙液现配现用，混合均匀。（2）脂肪的鉴定子叶应切成薄片（3）蛋白质的鉴定实验关键：a.先加双缩脲试剂A，再加双缩脲试剂Bb.鸡蛋蛋白液必须稀释(10倍)2．实验材料的准备(1)鉴定还原糖的实验材料准备：植物组织是常用的实验材料，但必须加以选择。在双子叶植物中，光合作用的主要产物葡萄糖形成后合成为淀粉，暂时储藏在叶子内，因此最好不用双子叶植物的叶子做实验材料。有些单子叶植物，如韭菜、鸢尾，并不将光合作用的初始产物转变为淀粉，因此叶内含有大量的还原单糖，但是，由于叶片中叶绿素的颜色较深，对于鉴定时的颜色反应起着掩盖作用，导致实验现象不明显，因此，也不宜用单子叶植物的叶子做实验材料。本实验最理想的实验材料是含糖量较高的生物组织(或器官)，而且组织的颜色较浅.或近于白色的.如苹果和梨的果实，经试验比较，颜色反应的明显程度，依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。(2)鉴定脂肪的实验材料准备：实验材料最好选择富含脂肪的种子，如花生种子(取其子叶)。供实验用的花生种子，必须提前浸泡3～4h。浸泡时间短了，不容易切成片；浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不易成形。(3)鉴定蛋白质的实验材料准备：实验材料最好选用富含蛋白质的生物组织(或器官)，植物材料常用的是大豆，动物材料常用的是鸡蛋(卵白)。如用大豆，必须提前浸泡1～2h，这样容易研磨成浆。有条件的学校，可以直接采用现成的大豆磨成的豆浆，豆浆可以购买，也可用小型的榨汁机制取。如果用稀释的卵白做实验材料，实验效果会更好。3．实验的注意事项(1)斐林试剂与双缩脲试剂的不同点斐林试剂与双缩脲试剂都由NaOH和CuSO4组成，但二者有如下3点不同：a.溶液浓度不同、斐林试剂中NaOH的浓度为0.1g／mL，CuSO4的浓度为0.05g／mL；双缩脲试剂中NaOH的浓度为0.1g／mL，CuSO4的浓度为0.01g／mL。b.使用原理不同。斐林试剂实质是新配制的Cu(OH)2溶液与加入的葡萄糖中的醛基在加热条件下生成砖红色的氧化亚铜沉淀；双缩脲试剂实质是在碱性环境下的Cu2+与类似于双缩脲试剂结构的肽键发生反应生成紫色络合物。c.使用方法不同。斐林试剂使用时，先把NaOH溶液和CuSO4溶液混合，而后立即使用。双缩脲试剂使用时，先加入NaOH溶液，然后再加入CuSO4溶液。(2)斐林试剂很不稳定，故应将组成斐林试剂的甲液(O.1g／mL的NaOH溶液)和乙液(O.05g／mL的CuSO4溶液)分别配制、储存，使用时，再临时配制，将4～5滴乙液滴入2ml甲液中，配完后立即使用(3)双缩脲试剂的使用，应先加试剂A(0.1g／mL的NaOH溶液)，造成碱性的反应环境，再加试剂B(0.01g／mL的CuSO4溶液)。(4)在鉴定可溶性糖的实验中，对试管中的溶液进行加热时，试管底部不要触及烧杯底部，另外，试管口不要朝向实验者，以免沸腾的溶液冲出试管，造成烫伤。(5)在蛋白质的鉴定实验中，若用蛋白质作实验材料，必须稀释，以免实验后黏住试管，不易洗刷。(6)在鉴定脂肪的实验中，若用花生种子作实验材料，必须提前浸泡３－４个小时。浸泡时间短了，不容易切片；浸泡时间过长，则组织太软，切下的薄片不宜成形讨论:

1．你的预测与实验结果是否一致?2．小组间交流实验结果。你有什么发现？

3．全班共检测了多少种生物材料？这些生物材料中有机化合物的种类、含量一样吗？这对我们选择食物有什么启发？1、待测样品+斐林试剂浅蓝色

棕色

砖红色

（证明样品中含有还原糖）2、待测样品+碘液蓝色

（证明样品中含有淀粉）3、待测样品+苏丹Ⅲ橘黄色

（证明样品中含有脂肪）4、待测样品+双缩脲试剂紫色

（证明样品中含有蛋白质）水浴一、填空1．组成人体的元素中，占细胞鲜重百分比最多的元素是________；占细胞干重百分比最多的元素是__________。_________是构成细胞的最基本元素。2．一般情况下活细胞内含量最多的化合物是_______，含量最多的有机化合物________。练一练:OCC水蛋白质二、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:（）

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（）A、蛋白质B、脂肪C、糖类D、水BD3.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（）

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（

）

A．Fe、Mn、Zn、Mg