2.1 元素和化合物课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修一

课前自主回扣： 1、支原体与动物细胞的结构有什么区别？ 2、蓝细菌为什么能进行光合作用？ 3、原核与真核生物的相同点？ 4、大量元素、微量元素、含量很高的元素 5、鲜重含量最高的化合物、含量最高的化合物 干重含量最高的化合物、含量最高的化合物 6.生物组织中化合物的鉴定试验 1.结合日常饮食，列举食物中含有的元素和化合物种类，尝试对其进行分类。 2.研读教材，列举细胞中元素和化合物的作用，说出对生活的启示。 3.说出教材单元内的逻辑，并依据逻辑构建单元框架。 学习目标 组成细胞的分子 ——从饮食认识细胞的物质基础 课堂导入 我们一日三餐，都摄入了那些食物，他们又是有什么物质构成的呢？ 米饭、馒头 烙饼 蔬菜 肉 淀粉 淀粉、脂肪 蔗糖、纤维素 蛋白质、脂肪 联系我们的日常饮食和教材预习，组成生物体的化合物有哪些？ 一 、 组成细胞的元素和化合物 1.组成细胞的元素 (1)元素的来源与存在形式: (2) 生物界和非生物界在元素组成上的统一性和差异性 ①统一性：组成生物体的元素在无机自然界中都能找到，在元素______上具有统一性。 ②差异性：同一种元素在生物界和非生物界中的_______差别很大。 种类 含量 无机自然界 化合物 学习活动 学习活动一：梳理教材，概述组成细胞中的元素种类。 学习活动二：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 学习活动三：水的存在形式、功能，植物细胞怎样通过水的转化来适应环境的温度变化？ （结合教材P38二题）。 学习活动四：无机盐的存在形式、功能并举例说明。 学习活动五：糖的元素组成、分类、分布及各自的功能。 学习活动六: 脂质的元素组成、分类及各自的功能。 学习活动七：与糖相比，为什么脂肪是良好的储能物质？糖类和脂肪有怎样的转化关系？ 要求 1、思路清晰、书写规范、黑板展示小结。 2、小组长负责协调讨论展示安排。所有组员在小组长的带领下积极研究，共同进步，不让一个组员掉队。 二．组成细胞的化合物 （1）细胞内含量最多的化合物：　　　　。 （2）细胞内含量最多的有机化合物：　　　　。 蛋白质 有机 水 水 蛋白质 一、组成细胞的元素 1.存在形式：大多以 的形式存在 2.分类 （1）大量元素：________________________ （2）微量元素：________________________ （3）含量很高的元素________________________ 学习活动1 元素和化合物 化合物 C、O、N、S、P、K、Ca、Mg Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo C、H、O、N 检测生物组织中的 糖类、脂肪和蛋白质 学习活动2 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： 还原糖 + 斐林试剂→砖红色沉淀 脂肪 + 苏丹Ⅲ→橘黄色 蛋白质 + 双缩脲试剂→紫色 淀粉 + 碘→蓝色 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（含有过氧化氢酶）、蛋清 2.仪器： 3.试剂：斐林试剂、苏丹Ⅲ、碘液、双缩脲试剂 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; 生物组织液 实验步骤 (1) 还原糖的检测和观察。 溶液由蓝色——棕色——砖红色沉淀 1.甘蔗中含有大量的糖，能不能用做实验材料？ 2.西瓜的还原糖含量相当高，能不能用做实验材料？ 脂肪的检测和观察 (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染液→橘黄色。 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。 脂肪鉴定的过程中滴加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液的目的是洗去浮色，原因是苏丹Ⅲ染液易溶于酒精。 检测脂肪时，切片要薄，用苏丹Ⅲ ，染色时间不宜过长,用50%酒精去浮色后，用显微镜观察 脂肪检测实验的实验结果 实验步骤 (3) 蛋白质的检测和观察。 双缩脲试剂是先加入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 斐林试剂 双缩脲试剂 成分 甲液：0.1g/mlNaOH 溶液 乙液：0.05g/mlCuSO4 溶液 A液：0.1g/mlNaOH 溶液 B液： 0.01g/mlCuSO4 溶液 使用方法 等量混合、现配现用、 水浴加热 先A后B， 不加热 检测对象 还原糖 （葡萄糖、果糖、麦芽糖） 蛋白质 颜色反应 砖红色沉淀 紫色 斐林试剂与双缩脲试剂的区别 1.斐林试剂鉴定还原糖，是利用还原糖与Cu(OH)2 反应，所以要混合均匀制成 Cu(OH)2 后再使用；Cu(OH)2 (浅蓝)→棕色→ Cu2O(砖红) 2.双缩脲试剂鉴定蛋白质是利用的在碱性环境中，蛋白质与Cu2+发生颜色反应， 所以要先加入试剂Ａ创造碱性环境，后加入试剂Ｂ。 双缩脲≠双缩脲试剂 1、水在细胞中的含量 (1)细胞中水含量可以达到70％－90％，水是所有化合物中含量最高的。 (2)不同种生物含水量不同：通常水生生物含水量多于陆生生物。 (3)同一生物在生长发育的不同时期，含水量也不同，一般是幼年个体大于老年个体 (4)同种生物的不同组织、器官,含水量不同 学习活动3：细胞中的水 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 质量分数/% 10 22 76 79 83 心脏和血液的含水量很接近为何心脏呈坚韧的形态而血液却呈流动的液态？ 14 2．水的特性 （1）水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合，因此，水是　　　　　　。 （2）水分子之间形成氢键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水在常温下保持液体状态，具有　　　　。 （3）氢键的存在使水具有较高的　　　　，使水的温度相对不易发生改变。 良好的溶剂 流动性 比热容 3．水的存在形式和功能 存在形式 自由水 结合水 含义 细胞中绝大部分水以游离的形式存在，是可以　　　　的水 与细胞内_________相结合的水 功能 ①细胞内的_____________ 是细胞结构的重要组成成分 ②参与_____________ ③为细胞提供　　　　环境 ④运送　　　　和代谢废物 含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5% 自由流动 其他物质 良好溶剂 生物化学反应 液体 营养物质 4.自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系 （1）细胞中　　　　所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛。 （2）细胞中　　　　越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 自由水 结合水 16 6．水在生产实际中的应用 生活中的现象 对此现象的解释 种子在贮存时需将种子晒干 减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命 干种子用水浸泡后仍能萌发 失去自由水的种子仍保持其生理活性 低温环境下减少花卉浇水 提高花卉对低温的抗性 鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻 自由水散失，代谢减弱 干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠 部分结合水转化为自由水散失 炒熟的种子浸泡后不萌发 失去结合水的细胞失去生理活性 5．自由水与结合水相互转化的原因 (1)水分子与细胞内的亲水性物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以氢键相结合。 (2)温度升高，水分子的动能增加，会逃脱氢键的束缚成为自由水。 1．如果没有水，人体内大部分化学反应就无法进行，这说明(　　) A.水在生物体内可以流动 B.生物体内的生化反应必须在水中进行 C.水是细胞内含量最多的化合物 D.水具有缓和温度变化的作用 2．绵绵的春雨，是她润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”此过程中，细胞中自由水与结合水的相对含量变化表示正确的是(　　) B B 组成成分 叶绿素 血红蛋白 甲状腺激素 正常生命活动 抽搐 肌无力 渗透压 酸碱平衡 1.存在形式：大多数以　　　　的形式存在。 2.含量：占细胞鲜重的　　　　。 3.生理功能 离子 1%-1.5% 学习活动4：细胞中的无机盐 4．探究某种无机盐离子是否是植物的必需元素 (1)判断某种无机盐是否是植物必需的无机盐离子的原理。 ①由于缺乏某种元素，植物的生长发育遇到障碍，不能完成它的生活史。 ②除去某种元素以后，植物体表现出专一的病症，而且这种缺素症是可以利用该元素进行预防和恢复的。 ③某种元素在植物营养上表现的效果是直接的，而不是由土壤的物理、化学或微生物等因素的改变而产生的间接效果。 (2)判断某种无机盐是否是植物必需的无机盐的实验方法——溶液培养法。 具体操作过程可归纳如下图： 实验组加入所缺无机盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 1．在正常人的血浆中NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会造成酸中毒；当血浆中H2CO3含量减少时，则会造成碱中毒。这个事实表明，无机盐的重要作用是(　　) A.维持细胞的形态和功能 B.维持细胞的酸碱平衡 C.构成细胞中的重要化合物 D.调节细胞内的渗透压 B 2．为了确定某元素是否为植物的必需元素，应采取的方法是(　　) A.检测正常叶片中该元素的含量 B.分析根系对该元素的吸收过程 C.分析环境条件对该元素吸收的影响 D.观察在完全培养液中去掉该元素前后植株的生长发育状况 D 问题探讨 在科学研究和制药等领域，经常要进行动物细胞培养。体外培养动物细胞时，需要为细胞分裂和生长提供营养。绝大多数情况下，培养基中都会有葡萄糖。 细胞培养 讨论: 1.对于细胞培养来说，葡萄糖可能起什么作用？ 糖类是细胞生命活动所需的主要能源物质。 2.在培养脂肪细胞时，即便没有向培养基中添加脂肪，新形成的脂肪细胞中也会出现油滴。这说明什么？ 这说明细胞可将葡萄糖转化为脂肪。 学习活动5：细胞中的糖类 生活中的糖类 白糖(蔗糖) 红糖(蔗糖) 冰糖(蔗糖) 葡萄糖 蜂蜜(果糖) 馒头(淀粉) 米饭(淀粉) 棉花(纤维素) 糖都是甜的吗？甜的物质一定是糖类吗？ ①淀粉、糖原、纤维素不甜,但都是属于糖类物质 ②木糖醇、糖精(也称糖精钠)、甜蜜素都有甜味，但都不属于糖类物质 一、细胞中的糖类 1. 元素组成: 2. 功能: 3. 种类: C、H、O 糖类是主要的能源物质 单糖、二糖、多糖 种类 分子式 葡萄糖 C6H12O6 果糖 C6H12O6 核糖 C5H10O5 脱氧核糖 C5H10O4 H : O = 2 : 1 (CH2O) “碳水化合物” 单糖 (1)概念: (3)种类: 单糖可被细胞直接吸收。 种类 分布 功能 单糖 六碳糖 葡萄糖 脱氧核糖 核糖 果糖 半乳糖 动植物细胞 动植物细胞 动植物细胞 组成DNA的成分 组成RNA的成分 主要的能源物质 能源物质 能源物质 不能水解的糖类称为单糖。 (2)特征: 植物细胞 动物细胞 五碳糖 种类 分布 组成 二糖 二糖 (C12H22O11) (1)概念: (3)种类: 由两分子单糖脱水缩合而成的糖类。 (2)特征: 二糖一般需水解成单糖才能被细胞吸收 蔗糖 麦芽糖 乳糖 植物细胞 植物细胞 动物细胞 （1葡萄糖+1葡萄糖） （1葡萄糖+1果糖） （1葡萄糖+1半乳糖） 多糖 ((C6H10O5)n) (1)概念: (3)种类: (2)特征: 由多个单糖脱水缩合而成的糖类。 一般需水解成单糖才能被细胞吸收。 种类 分布 功能 多糖 淀粉 纤维素 肝糖原 肌糖原 植物细胞 植物细胞细胞壁 动物的肝脏细胞 动物的肌肉细胞 植物细胞中的储能物质 植物细胞壁的主要组成成分 动物细胞中的储能物质 动物细胞中的储能物质 糖原 几丁质 甲壳类动物和昆虫 甲壳类动物和昆虫的外骨骼的组成成分 多糖：由多个单糖缩合而成。可水解为多个单糖。 淀粉、纤维素和糖原的基本单位都是葡萄糖。 但是，并不是所有的多糖的基本单位都是葡萄糖,如:几丁质。 葡萄糖之间的连接方式和排列方式不同，形成了结构不同的淀粉、糖原和纤维素。 植物细胞 动物细胞 Q: 将下列糖填入下列集合中 单糖: 葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖 二糖: 蔗糖、麦芽糖、乳糖、 多糖: 淀粉、纤维素、糖原、几丁质 葡萄糖 核糖 脱氧核糖 果糖 麦芽糖 淀粉 纤维素 半乳糖 糖原 几丁质 蔗糖 乳糖 生活中的脂肪 肥肉(动物脂肪) 食用油(植物脂肪) 动物脂肪细胞中储存的大量脂肪(染成橘黄色，放大2200倍) 脂肪是脂质的一种，脂质存在于所有细胞中，是组成细和生物体的重要有机化合物。细胞中含有哪些脂质？ 学习活动6：细胞中的脂质 1. 元素组成: 主有 有的含有 。 2. 种类: 胆固醇：构成动物细胞膜，参与血液中脂质的运输 性激素：促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成 维生素D：促进肠道对钙和磷的吸收 C、H、O P、N 脂肪：储能、保温、缓冲、减压 磷脂：是构成细胞膜和细胞器膜的重要成分 固醇 思考：为什么脂肪比糖类更适合作储能物质而不是主要的能源物质？ 与同等质量的糖类相比，脂肪彻底氧化分解时，释放能量更多。脂肪分子氧含量远远低于糖类，而氢的含量更高，相同质量的糖类和脂肪，脂肪彻底氧化分解消耗的氧气更多 学习活动6：细胞中的脂质 说明糖类在供应充足时，多余部分可大量转化为脂肪。 a.北京鸭每天吃的都是一些玉米、谷类和菜叶，这些糖类物质在北京鸭体内转化为脂肪，并在皮下等组织储存起来。于是，长出一身肥肉。 脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。 糖类 脂肪 糖类充足时，大量转化 糖类代谢障碍时，少量转化 因此长胖相对容易而减肥相对较难 学习活动7：细胞中糖类和脂质的相互转化 1.根据表中分析同质量的脂肪和糖类在氧化分解时的差异，以下说法错误的是(　　) A.相同质量条件下，脂肪比糖类在氧化分解时耗氧量多 B.脂肪中的H的比例是12% C.相同质量的脂肪和糖类氧化分解时产生的水量X<Y D.脂肪中H的比例较高，所以释放的能量较多 物质 各元素比例 氧化分解时 C O 耗氧量 释放能量 产生的水 脂肪 75% 13% 较多 较多 X 糖类 44% 50% 较少 较少 Y C 功能 举例 是某些复杂化合物的eq \x(\s\up1(02))____________ Mg参与eq \x(\s\up1(03))_________合成；Fe参与eq \x(\s\up1(04))____________合成；I参与eq \x(\s\up1(05))_______________合成 维持细胞和生物体的eq \x(\s\up1(06))__________________ 血Ca2+含量过低，会出现eq \x(\s\up1(07))______症状；血Ca2+含量过高，会出现eq \x(\s\up1(08))_________症状；缺B，花而不实 维持细胞和生物体的eq \x(\s\up1(09))_________ Na＋对细胞外液渗透压起重要作用，K＋对细胞内液渗透压起重要作用 维持细胞和生物体的eq \x(\s\up1(10))____________ 人血浆中HCOeq \o\al(－,3)、HPOeq \o\al(2－,4)对血浆pH的稳定有重要作用 $$