1、细胞和石头都是由分子组成的。细胞和石头都是由分子组成的。阐明生命现象的规律，必须建立在阐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。明生物大分子结构的基础上。中国科学院院士邹承鲁中国科学院院士邹承鲁生石花鹅卵石 为什么细胞能表现出生命的特征？为什么细胞能表现出生命的特征？是因为细胞内含有特殊的是因为细胞内含有特殊的“生命元素生命元素”吗？吗？是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？第第2 2章章 组成细胞的分子组成细胞的分子第第1 1节节 细胞中的元素和化合物细胞中的元素和化合物内容提要：1.细胞中常见的元素有哪些？2.组成细胞的化合物有哪些？3.怎样
2、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质？元素元素地壳地壳细胞细胞O O48.6048.6065.065.0SiSi26.3026.30极少极少C C0.0870.08718.018.0N N0.030.033.03.0H H0.760.7610.010.0比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，完成以下问题。比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，完成以下问题。【问题探讨】【问题探讨】组成地壳和组成细胞的部分元素含量()表1.1.组成生物体的所有元素中，有没有哪一些元素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？这说明什么？是生物体所特有的？这说明什么？2.2.生物体中的元素含量和无
3、机环境中的含量有区生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？这又说明什么？别吗？这又说明什么？比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，完成以下问题。比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，完成以下问题。【问题探讨】【问题探讨】细胞生命活动所需的物质，归根结底是从细胞生命活动所需的物质，归根结底是从_中获取的。组成细胞的化学元素，在中获取的。组成细胞的化学元素，在_中都能找到。没有一种化学元素为中都能找到。没有一种化学元素为_所特有。所特有。无机自然界无机自然界无机自然界无机自然界细胞细胞总结：总结：但是，细胞中各种元素的但是，细胞中各种元素的_ _ _与无机自然与无机自然界的大不相同。界的
4、大不相同。相对含量相对含量为什么？为什么？元素元素地壳地壳细胞细胞O O48.6048.6065.065.0SiSi26.3026.30极少极少C C0.0870.08718.018.0N N0.030.033.03.0H H0.760.7610.010.0组成地壳和组成细胞的部分元素含量()表元素元素 玉米细胞玉米细胞 人体细胞人体细胞C C43.75%43.75%55.9955.99%H H6.24%6.24%7.467.46%O O44.43%44.43%14.6214.62%N N1.46%1.46%9.339.33%K K0.92%0.92%1.091.09%CaCa0.23%0.2
5、3%4.674.67%P P0.20%0.20%3.113.11%MgMg0.18%0.18%0.160.16%S S0.17%0.17%0.780.78%玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重、质量分数干重、质量分数)【思考讨论】【思考讨论】1.1.在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗？怎样解释这种现象？元素一样吗？怎样解释这种现象？C C、H H、O O、N N组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等蛋白质等2.2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它细胞中有些元素
6、含量很少，是否意味着它们不重要？们不重要？注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%细胞中有些元素含量很少，但是却有着重要作用3.3.比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量，你还能得出哪些结论种类和含量，你还能得出哪些结论？O O含量：含量：玉米细胞玉米细胞 人体细胞人体细胞N N含量含量:玉米细胞玉米细胞 人体细胞人体细胞【思考讨论】【思考讨论】（糖类）（糖类）（蛋白质）（蛋白质）玉米细胞和玉米细胞和人体细胞中不同人体细胞中不同 的含量的含量有差别有差别元素元素 玉米细胞玉米细胞 人体细胞人体细胞C C43.75%43.75%55.9955.99%H
7、 H6.24%6.24%7.467.46%O O44.43%44.43%14.6214.62%N N1.46%1.46%9.339.33%K K0.92%0.92%1.091.09%CaCa0.23%0.23%4.674.67%P P0.20%0.20%3.113.11%MgMg0.18%0.18%0.160.16%S S0.17%0.17%0.780.78%玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重、质量分数干重、质量分数)注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%【思考讨论】【思考讨论】玉米细胞：玉米细胞：人体细胞：人体细胞：不同生物细胞不同生物细胞在元素
8、组成上具有在元素组成上具有 ，在元素的含量上具有在元素的含量上具有 。干重：干重：细胞除去全部自由水后的重量。细胞除去全部自由水后的重量。鲜重：鲜重：细胞在自然状态下的重量。细胞在自然状态下的重量。元素元素 玉米细胞玉米细胞 人体细胞人体细胞C C43.75%43.75%55.9955.99%H H6.24%6.24%7.467.46%O O44.43%44.43%14.6214.62%N N1.46%1.46%9.339.33%K K0.92%0.92%1.091.09%CaCa0.23%0.23%4.674.67%P P0.20%0.20%3.113.11%MgMg0.18%0.18%0.
9、160.16%S S0.17%0.17%0.780.78%玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量(干重、质量分数干重、质量分数)注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%3.3.比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量，你还能得出哪些结论种类和含量，你还能得出哪些结论？一一.细胞中的元素细胞中的元素1.1.细胞鲜重和干重中的元素差异细胞鲜重和干重中的元素差异 组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重鲜重的百分比）组成人体细胞的主要元素（占细胞干重干重的百分比）一一.细胞中的元素细胞中的元素2.2.来源及存在来源及存在3.3.种类与
10、含量：种类与含量：组成细胞的化学元素，常见的有组成细胞的化学元素，常见的有_多种。多种。一一.细胞中的元素细胞中的元素锌（锌（ZnZn）“聪明元素”影响人体生长发育、大脑发育和性成熟；缺Zn引起植物的小叶症,叶子变小,节间缩短。硼（硼（B B）促进花粉的萌发和花粉管的伸长。缺乏B，植物会出现花而不实。一一.细胞中的元素细胞中的元素缺Fe：人体患贫血；果树患黄叶病缺B：华而不实（只开花不结果）缺Se（硒）：患克山病（原发性心脏病）缺Zn：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟缺I：人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大缺Mg：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行缺Ca：成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中
11、缺钙会出现抽搐现象元素缺乏与疾病的相关性：一一.细胞中的元素细胞中的元素2.2.来源及存在来源及存在3.3.种类与含量：种类与含量：组成细胞的化学元素，常见的有组成细胞的化学元素，常见的有_多种。多种。来源：从无机自然界中有选择地吸收存在：大多以化合物形式存在20(1)(1)大量元素和微量元素的划分依据是大量元素和微量元素的划分依据是 ，而不是生理作用的大小。，而不是生理作用的大小。微量元素含量虽小，但作用微量元素含量虽小，但作用 。(2)(2)大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素，大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素，但生物体内含有的元素但生物体内含有的元素 都是必需元素。都是必
12、需元素。(3)(3)大量元素、微量元素都是基于大量不同种类细胞的统计结果所得出，大量元素、微量元素都是基于大量不同种类细胞的统计结果所得出，单独分析某一细胞，微量元素的含量单独分析某一细胞，微量元素的含量 比大量元素低。比大量元素低。含量含量不可替代不可替代不一定不一定不一定不一定一一.细胞中的元素细胞中的元素【任务】尝试构建下列元素的包含关系图：【任务】尝试构建下列元素的包含关系图：自然界中的元素、组成细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素自然界中的元素、组成细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素C C、H H、O O、N NP P、S S、K K、CaCa、MgMg基本元素基本元素大量
13、元素大量元素微量元素微量元素自然界的自然界的组成元素组成元素组成细胞的元素组成细胞的元素FeFe、MnMn、ZnZn、CuCu、B B、MoMo二.组成细胞的化合物分类分类种类种类质量分数质量分数/%/%无机化无机化合物合物有机化有机化合物合物水水无机盐无机盐70%-90%70%-90%1%-1.5%1%-1.5%蛋白质蛋白质脂质脂质糖类和核酸糖类和核酸7%-10%7%-10%1%-2%1%-2%1%-1.5%1%-1.5%1.1.细胞细胞鲜重鲜重（活细胞活细胞）时，含量最多）时，含量最多的的化合物化合物是是 ；含量最多的含量最多的有机化合物有机化合物是是 。2.2.细胞细胞干重干重时，含量最
14、多时，含量最多的的化合物化合物是是 ；含量含量最多的最多的有机化合物有机化合物是是 。水水蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质梨的果实和叶肉细胞所含化合物的种梨的果实和叶肉细胞所含化合物的种类和数量有何明显差别？类和数量有何明显差别？1）梨的果实中含糖类、水较多；）梨的果实中含糖类、水较多；2）叶片中含有较多叶绿素。）叶片中含有较多叶绿素。不同生物组织的细胞中各种化合物的含量有差别！不同生物组织的细胞中各种化合物的含量有差别！思考思考【讨论】为什么挑食、偏食的人常常会营养不良？【讨论】为什么挑食、偏食的人常常会营养不良？不同食物中营养物质的种类和不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别，我们需
15、含量有很大差别，我们需要在日常要在日常膳食中做到不同食物的合理搭配，膳食中做到不同食物的合理搭配，以满足机体的营养需要。以满足机体的营养需要。那么，该怎样检测不同生物组织中的营养物质呢？那么，该怎样检测不同生物组织中的营养物质呢？【探究实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质【实验原理】【实验原理】还原糖 斐林试剂 砖红色沉淀脂肪 苏丹染液 橘黄色蛋白质 双缩脲试剂 紫色如：某些某些化学试剂化学试剂能够使生物组织中的能够使生物组织中的有机化合物有机化合物产生特定的产生特定的颜色反应颜色反应。有机化合物有机化合物+化学试剂化学试剂 特定的颜色特定的颜色淀粉 碘液 蓝色1.1.可溶性还原糖的检测：
16、可溶性还原糖的检测：（1 1）还原糖：）还原糖：葡萄糖、果糖、葡萄糖、果糖、半乳糖半乳糖、麦芽糖麦芽糖（2 2）显）显色反应：色反应：还原糖还原糖+斐林试剂斐林试剂水浴加热水浴加热砖红色沉淀砖红色沉淀水浴加热水浴加热0.1g/mL NaOH0.1g/mL NaOH斐林试剂斐林试剂甲液甲液乙液乙液 0.05g/mL CuSO0.05g/mL CuSO4 4甲液和乙液甲液和乙液等量混合均匀等量混合均匀后再注入后再注入现配现用！现配现用！反应实质：反应实质：还原糖中的还原糖中的醛基醛基(-CHO)(-CHO)在加热条件下能将在加热条件下能将Cu(OH)Cu(OH)2 2还原，还原，从而生成砖红色沉淀
17、从而生成砖红色沉淀CuCu2 2O O1.1.可溶性还原糖的检测：可溶性还原糖的检测：还原糖还原糖+斐林试剂斐林试剂水浴加热水浴加热砖红色沉淀砖红色沉淀水浴加热水浴加热0.1g/mL NaOH0.1g/mL NaOH斐林试剂斐林试剂甲液甲液乙液乙液 0.05g/mL CuSO0.05g/mL CuSO4 4反应实质：反应实质：还原糖中的还原糖中的醛基醛基(-CHO)(-CHO)在加热条件下能将在加热条件下能将Cu(OH)Cu(OH)2 2还原，还原，从而生成砖红色沉淀从而生成砖红色沉淀CuCu2 2O O2NaOH 2NaOH CuSO CuSO4 4NaNa2 2SOSO4 4 Cu(OH)
18、Cu(OH)2 2放置后放置后的的Cu(OH)Cu(OH)2 2溶液溶液沉淀沉淀影响与还原糖的接触面积影响与还原糖的接触面积Cu(OH)Cu(OH)2 2自身发生分解反应自身发生分解反应CuCuO O黑色沉淀黑色沉淀反应后的溶液中存在反应后的溶液中存在CuCu2 2O O砖红色沉淀砖红色沉淀、Cu(OH)Cu(OH)2 2蓝色沉淀蓝色沉淀、CuCuO O黑色沉淀黑色沉淀1.1.可溶性还原糖的检测：可溶性还原糖的检测：2.2.脂肪的检测：脂肪的检测：（2 2）检测过程：）检测过程：选取最薄的切片置于洁净的载玻片中央选取最薄的切片置于洁净的载玻片中央制成临时装片：滴制成临时装片：滴1 1 2 2滴
19、蒸馏水，盖上盖玻片滴蒸馏水，盖上盖玻片染色：在薄片上滴加染色：在薄片上滴加2 2 3 3滴滴 染液，染色染液，染色2 2 3min3min洗去洗去 ：用吸水纸吸去染液，滴加：用吸水纸吸去染液，滴加 分数为分数为 的的酒精酒精1 1 2 2滴滴切片切片在在低倍镜低倍镜下寻找到下寻找到 的颗粒，然后用的颗粒，然后用高倍镜高倍镜观察观察花生种子（浸泡花生种子（浸泡3-4h3-4h），去皮，将子叶削成薄片），去皮，将子叶削成薄片（1 1）显）显色反应：色反应：脂肪 苏丹染液 橘黄色制片制片观察观察结论结论圆形小颗粒呈橘黄色，说明花生子叶中含有脂肪圆形小颗粒呈橘黄色，说明花生子叶中含有脂肪制片制片苏丹苏
20、丹体积体积50%50%浮色浮色橘黄色橘黄色2.2.脂肪的检测：脂肪的检测：脂肪被苏丹染成橘黄色3.3.蛋白质的检测：蛋白质的检测：（1 1）显）显色反应：色反应：蛋白质 双缩脲试剂 紫色络合物0.1g/mL NaOH0.1g/mL NaOH双缩脲试剂双缩脲试剂A A液液B B液液 0.01g/mL CuSO0.01g/mL CuSO4 4先加先加1mL1mL A A液液再加再加4 4滴滴 B B液液反应实质：反应实质：含有含有两个或两个以上肽键两个或两个以上肽键的化合物的化合物与与CuSOCuSO4 4碱性溶液碱性溶液反反应，生成应，生成紫色络合物紫色络合物3.3.蛋白质的检测：蛋白质的检测：
21、（1 1）显）显色反应：色反应：蛋白质 双缩脲试剂 紫色络合物0.1g/mL NaOH0.1g/mL NaOH双缩脲试剂双缩脲试剂A A液液B B液液 0.01g/mL CuSO0.01g/mL CuSO4 4先加先加1mL1mL A A液液再加再加4 4滴滴 B B液液先加先加B B液液CuSOCuSO4 4溶液溶液CuCu2+2+重金属离子重金属离子蛋白质变性、沉淀蛋白质变性、沉淀B B液液CuSOCuSO4 4溶液过量溶液过量过量过量CuSOCuSO4 4溶液溶液蓝色蓝色过深过重过深过重紫色反应紫色反应不明显不明显反应实质：反应实质：含有含有两个或两个以上肽键两个或两个以上肽键的化合物的
22、化合物与与CuSOCuSO4 4碱性溶液碱性溶液反反应，生成应，生成紫色络合物紫色络合物3.3.蛋白质的检测：蛋白质的检测：（2 2）检测过程：）检测过程：项目斐林试剂双缩脲试剂成分相同成分相同 NaOH NaOH CuSO CuSO4 4 NaOH NaOH CuSOCuSO4 4浓度不同浓度不同 NaOH NaOH：0.1g/mL0.1g/mL CuSO CuSO4 4：NaOH NaOH：0.1g/mL0.1g/mL CuSO CuSO4 4：检测物质检测物质原理不同原理不同 条件下，新配制条件下，新配制Cu(OH)Cu(OH)2 2被还被还原糖的醛基还原生成原糖的醛基还原生成 下，下，
23、CuCu2+2+与肽键与肽键反应，生成反应，生成用法不同用法不同甲、乙两液甲、乙两液 后后先加入先加入 ,再加入再加入反应条件反应条件505065 65 不需加热，摇匀即可不需加热，摇匀即可颜色反应颜色反应 棕色棕色浅蓝色浅蓝色斐林试剂与双缩脲试剂对比甲液甲液乙液乙液A A液液B B液液0.05g/mL0.05g/mL0.01g/mL0.01g/mL还原糖还原糖蛋白质蛋白质水浴加热水浴加热砖红色沉淀砖红色沉淀CuCu2 2O O碱性环境碱性环境紫色络合物紫色络合物等量混匀等量混匀立即使用立即使用A A液液1mL1mLB B液液4 4滴滴水浴加热水浴加热浅蓝色浅蓝色砖红色沉淀砖红色沉淀紫色紫色项
24、目斐林试剂双缩脲试剂成分相同成分相同 甲液甲液 NaOH NaOH 乙液乙液 CuSO CuSO4 4 A A液液 NaOH NaOH B B液液 CuSO CuSO4 4浓度不同浓度不同 NaOH NaOH：0.1g/mL0.1g/mL CuSO CuSO4 4：0.05g/mL0.05g/mL NaOH NaOH：0.1g/mL0.1g/mL CuSO CuSO4 4：0.01g/mL0.01g/mL检测物质检测物质 还原糖还原糖 蛋白质蛋白质原理不同原理不同水浴加热水浴加热条件下，新配制条件下，新配制Cu(OH)Cu(OH)2 2被还被还原糖的醛基还原生成原糖的醛基还原生成砖红色沉淀砖红
25、色沉淀CuCu2 2O O碱性环境碱性环境下，下，CuCu2+2+与肽键反应，与肽键反应，生成生成紫色络合物紫色络合物用法不同用法不同甲、乙两液甲、乙两液等量混匀等量混匀后后立即使用立即使用先加入先加入A A液液1mL1mL,再加入再加入B B液液4 4滴滴反应条件反应条件505065 65 水浴加热水浴加热不需加热，摇匀即可不需加热，摇匀即可颜色反应颜色反应浅蓝色浅蓝色棕色棕色砖红色（沉淀）砖红色（沉淀）浅蓝色浅蓝色紫色紫色斐林试剂与双缩脲试剂对比物质基础物质基础结构基础结构基础生命活动生命活动细胞细胞吸收吸收构建构建执行执行无机自然界无机自然界化学元素化学元素来源于无机自然界的来源于无机自然界的化学元素化学元素被细胞吸收后，用于形成被细胞吸收后，用于形成各种各种化合物化合物，进而构建起，进而构建起细胞的基本结构细胞的基本结构，这是细胞进行生命活动的，这是细胞进行生命活动的物质基础物质基础和和结构基础结构基础。这不但说明了这不但说明了生命是物质的生命是物质的，也体现了，也体现了生物界与无机自然界生物界与无机自然界具有统一性具有统一性。【小结】【小结】
