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1、生物课堂 细胞中的元素和化合物 第一节 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 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 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
2、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几环境中都能找到 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 鲜重时含量最多的元素是 C 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
3、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 玉米人氧44 4314 62碳43 5755 99氮1 469 33氢6 247 46钾0 921 09钙0 244 67磷0 203 11硫0 170 78氯0 140 47镁0 180 16铁0 080 012硅1 170 005锌 0 01 组成生物体的化学元素在种类上基本相同
4、但在不同生物之间存在着差异 这说明什么 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 一 组成细胞的元素 种类 多种 分类 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 a g 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 Zn o Cu等 根据含量分为 根据作用分 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
5、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 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 构成细胞的化合物 无机化合物 有机化合物 水 无机盐 糖类 脂质 蛋白质 核酸 组成生物体的化合物 1 有机化合物和无机化合物有什么区别
6、能举例说明吗 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 细胞中最多的化合物是 最多的有机化合物是 水 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
7、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 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 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 砖红色沉淀 加热 先混合再加入糖中 NaOH CuSO4
8、蛋白质 双缩脲试剂 紫色 先加NaOH液于样液中 再加CuSO4液于样液中 注意事项 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 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
9、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 O C C 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 B D 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 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
10、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 MgB Zn Cu Mn CaC Zn Cu B MnD Mg Mn Cu Mo5 在组成生物体的化学元素中 最基本的元素是 A CB HC OD N C C A 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 问题探讨 讨论 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 一 细胞中的水 水母的含水量
11、高达97 分析事实 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
12、 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
13、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 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 血红素 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 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 人体对部分无机盐的需求表 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
14、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 电子显微镜扫描处在不同盐度对红血细胞的影响 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 实例2 哺乳动物血液中必须含有一
15、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
