2.1细胞中的元素和化合物课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

真核生物： 原核生物： （1）金针菇；（2）酵母菌；（3）根瘤菌；（4）链霉菌；（5）支原体；（6）衣原体；（7）总状毛霉；（8）发菜；（9）紫菜；（10）蓝藻；（11）衣藻；（12）草履虫；（13）眼虫；（14）华丽硫珠菌；（15）大肠杆菌； （1） （15） （2） （7） （11） （12） （9） （3） （4） （5） （6） （8） （10） （13） （14） 复习回顾 非细胞生物—— 病毒 细胞生物 真核生物 原核生物 植物 动物 真菌 草履虫、变形虫、疟原虫、衣藻、绿藻、眼虫 原生生物(最简单的真核生物) 酵母菌 霉菌（青霉、曲霉、根霉、毛霉） 食用菌类（香菇、木耳、银耳、鸡枞、灵芝） 支原体、衣原体、立克次氏体 细菌（蓝细菌、根瘤菌、放线菌、链霉菌） 球、杆、螺旋、弧 生物 原核生物都是单细胞生物，单细胞生物一定都是原核生物（错误 ） 2 . 比较项目 原核细胞 真核细胞 本质区别 不 同 点 大小 细胞器 细胞核 细胞壁 统一性 无以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的细胞核 较小（1-10um） 较大(20-30um) 只有核糖体 核糖体、液泡、叶绿体等 大部分都有，除支原体; 细菌细胞壁主要成分是肽聚糖 植物细胞壁主要成分是纤维素和果胶; 真菌主要成分为几丁质 都有细胞膜、细胞质、核糖体；都以DNA作为遗传物质 有拟核，无核膜、核仁、无染色体，有环状DNA分子 有真正的细胞核，有核膜、核仁 有染色体(DNA+蛋白质) 复习回顾 物质都是由元素组成的， 细胞和石头也都是由分子组成的， 为什么细胞能表现出生命的特征呢？ 是因为细胞里含有特殊的生命元素吗？ 是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？ 4 第1节 细胞中的元素和化合物 第2章 组成细胞的分子 5 本节聚焦 1 细胞中常见的元素有哪些？ 2 组成细胞的主要化合物有哪些？ 3 怎样检测生物组织中的化合物？ 问题探讨 组成地壳和组成细胞的部分 元素含量（%）表 元素 地壳 细胞 O 48.60 65.0 Si 26.30 很少* C 0.087 18.0 N 0.03 3.0 H 0.76 10.0 *Si 在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能发现什么问题？ 种类 组成细胞的化学元素在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。 生物与非生物具有统一性（生命的物质性） 含量 细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。 生物与非生物具有差异性（生命的特殊性） 学会看表！为什莫会出现这样的结果呢？生物总是和外界环境进行着物质交流，它并不是独立于环境存在的，所以细胞生命活动所需要的物质，归根到底是从无极环境中获取的。因此，组成细胞的化学元素在自然界中都能够找到，所以没有一种化学元素是细胞所特有的，这说明了生物和非生物具有统一性，即生命的物质性；但是细胞中元素的含量和自然界大不相同，这是因为细胞的选择性吸收有关，并不是所有元素都是有用的，有的元素含量多，需求也就大，这体现了生物与非生物的差异性，也说明了生命具有特殊性。 7 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 元素 玉米细胞 人体细胞 C 43.57 55.99 H 6.24 7.46 O 44.43 14.62 N 1.46 9.33 K 0.92 1.09 Ca 0.23 4.67 P 0.20 3.11 Mg 0.18 0.16 S 0.17 0.78 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3% 思考·讨论 1. 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？ 一样，都是C、H、O、N。 2. 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量，你还能得出啊些结论？ 组成玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的 含量明显又低于人体细胞。 3. 细胞中有些元素含量较少，是否意味着它们不重要？ 都是生物所必须的元素，含量少的元素也很重要。 种类：不同生物细胞元素组成具有统一性 含量：不同生物细胞元素含量具有差异性 组成细胞的化学元素，常见的有20多种，有的含量很多，有的含量很少。比如，在玉米细胞和人体细胞中，我们会发现CHON这四种元素的含量很高，于是我们根据元素含量的多少，将元素分为了以下几种 8 1.1 细胞元素的分类 人体细胞鲜重和干重中比重最大的元素分别是？ >C>H>N >O>N>H 造成这种差异的主要原因是水的含量不同。 O C 鲜重 干重 9 1.1 细胞元素的分类 种类：组成细胞的化学元素，常见有20多种。 含量： 大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等 （含量较多，占生物体总重量万分之一以上的元素） 微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等 （含量很少但生物必需） 铁 猛 碰 新 木 桶 谭 请 杨 丹 留 您 盖 美 家 C H O N S P Ca Mg K Fe Mn B Zn Mo Cu 人体含有，但非必须的元素，既不属于大量也不属于微量元素；人体不需要的甚至是有害的元素：重金属元素铅、汞等 10 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. 通过分析,你能得出什么结论呢? 微量元素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. 1.2 细胞元素的作用 非必需元素，自身可以合成，不需要甚至有害元素这些都不属于大量或微量元素。 11 1.1 细胞元素的分类 请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。 12 1.2 细胞元素的作用 叶绿素分子、血红素分子局部简图 光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，Mg是叶绿素分子的组成元素之一，对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。 人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。血红蛋白分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。 13 1.2 细胞元素的作用 植物缺Mg导致斑块状黄化 人类缺Fe性贫血常见症状 血液中Ca2+ 含量低导致抽搐 14 1.2 细胞元素的作用 Ca：骨骼、牙齿的组成成分，成年人缺钙易患骨质疏松，人血液缺钙容易患抽搐症，儿童缺钙影响智力,患佝偻病。 Mg：叶绿素的重要组分，人体缺乏镁会引起肌无力、精神错乱、儿童发育迟缓。 Fe：血红蛋白、多种酶的重要组成成分，缺铁会引起贫血。 Zn：使人的发育受影响，导致发育不良。 I：人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病） B:导致开花而不结果实。 15 阅读课本，解决以下问题： 元素在细胞中的存在形式？ 细胞内主要化合物的种类？ 细胞内含量最多的化合物是什么？含量最多的有机化合物是什么？ 2. 组成细胞的化合物 16 2. 组成细胞的化合物 组成细胞的主要化合物及相对含量 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如镁形成叶绿素、铁形成血红素等等。但有少数元素是以单质存在的，如硫磺细菌中的S是以硫磺颗粒存在的。另外少数元素以离子的形式存在，如钾以K＋形式存在于细胞内液中。 17 2. 组成细胞的化合物 种类 无机化合物 有机化合物 水:70-90% 无机盐:1-1.5% 糖类 脂质:1-2% 蛋白质:7-10% 核酸 C、H、O 细胞中最多的化合物是 ; 细胞中最多的有机化合物是 。 水 蛋白质 C、H、O、N、P、S C、H、O、 N、（P） C、H、O、N、P 1％～1.5％ 鲜重细胞中最多的化合物是 。 水 细胞中最多的无机化合物是 ; 水 干重细胞中最多的化合物是 。 蛋白质 细胞中数量最多的元素是 ; H 精瘦肉细胞中含量最多的是，沙漠植物细胞，过度肥胖细胞 18 思考：梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类和含量有什么明显的差距？ 提示：梨的果实细胞中糖类和水分等物质多，不含叶绿素。 不同生物组织细胞中各种化合物的含量有差别 日常膳食做到不同食物合理搭配 2. 组成细胞的化合物 不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，我们平时吃的食物也是如此，不同事物中种类和含量有很大差别，我们才需要在日常膳食中做到不同事物的合理搭配，以满足身体的营养需要。例如梨的果实和叶片中所含化合物的种类和含量就有明显的区别， 20 2. 组成细胞的化合物 怎样来检测这些化合物呢？ 我们的食物来自各种生物组织，怎么检测不同生物组织中的营养物质呢 20 探究·实践 实验目的：检测生物组织中的糖类、脂肪或蛋白质。 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。 还原糖+斐林试剂 蛋白质+双缩脲试剂 脂肪+苏丹Ⅲ染液 水浴加热 砖红色沉淀 橘黄色 紫色 淀粉＋碘液 蓝色 “还斐红” “胖三橘” “双紫蛋” 21 探究·实践 基本步骤 选材→样液制备→加入试剂→颜色反应→观察→结果→结论 选材的原则 实验现象明显（富含检测之物，且颜色接近无色或浅色，避免干扰）； 便于处理，易获得； 经济节约； 22 探究·实践—还原糖的检测和观察 还原糖必须是可溶性的还原性糖，包括葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖 非还原性糖：蔗糖、淀粉 砖红色 还原糖 白色或浅色 砖红色 还原糖 23 探究·实践—还原糖的检测和观察 化学原理：2NaOH+CuSO4＝Cu(OH)2↓+Na2SO4（斐林试剂） 还原糖含有醛基，具有还原性，Cu2+还原为Cu2O（砖红色固体） 思考:鉴定还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用? 因为斐林试剂很不稳定,配置好的Cu(OH)2悬浊液放置一段时间后，会形成沉淀，影响实验效果。 其次是Cu(OH)2放置久了会发生分解反应，形成部分黑色CuO，也会影响实验结果。所以应将甲液和乙液分别保存,使用时现配现用。 探究·实践—还原糖的检测和观察 25 探究·实践—脂肪的检测和观察 还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等 厚薄不均会导致观察时有的地方清晰，有的地方模糊 （1）检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。 （2）检测步骤 苏丹Ⅲ染液 50%的酒精 不要显微镜可以进行该项实验吗？ 可以 26 探究·实践—脂肪的检测和观察 探究·实践—蛋白质的检测和观察 注: 先加A液（创设碱性环境）1 mL摇匀; 再加B液（提供Cu2+ ）3~4滴，摇匀。 蛋清必须稀释，以免实验后黏住试管壁，不易清洗 黄豆浆滤液或蛋清稀释液 制备样液： 显色反应： 组织样液2mL 双缩脲试剂A液1mL 双缩脲试剂B液4滴（不可过量） 摇匀后变成紫色 取材： 黄豆浸泡 去皮 切片 研磨 过滤滤液 创设碱性环境 （1）检测原理：蛋白质＋双缩脲试剂→紫色。 （2）检测步骤 双缩脲试剂的命名则与其检测原理相关。双缩脲试剂用于检测蛋白质，其反应原理是基于双缩脲（NH₂CONHCONH₂）与二价铜离子在碱性条件下形成紫色络合物的反应。这种试剂可以验证蛋白质的存在，因为蛋白质分子中含有多个肽键，这些肽键在碱性溶液中能与Cu²⁺络合成紫红色的化合物。 28 探究·实践—蛋白质的检测和观察 探究·实践—蛋白质的检测和观察 蛋白质的检测原理 蛋白质具有与双缩脲类似的结构——肽键(—CONH—)。 蛋白质＋双缩脲试剂紫色络合物 在碱性条件下，双缩脲能和Cu2＋反应生成紫色的络合物。 双缩脲、双缩脲试剂 1、鉴定可溶性还原糖的实验材料是否可选择西瓜、番茄、马铃薯或甘蔗？ 2、斐林试剂和双缩脲试剂检测的方法有何异同？ 3、利用斐林试剂的甲液、乙液及蒸馏水能否检测蛋白质？ 探究·实践—思考讨论 会，所以所选材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。 制成临时装片，或制成组织匀浆；蛋清需稀释处理；斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同” 31 探究·实践—思考讨论 1、鉴定可溶性还原糖的实验材料是否可选择西瓜、番茄、马铃薯或甘蔗？ 不能用西瓜、番茄，其本身的颜色会对实验结果产生干扰。 所以应选颜色为白色或近白色的植物组织，以苹果、梨最好。 不能用甘蔗，马铃薯，甘蔗中主要的糖类为蔗糖，马铃薯中主要的糖类为淀粉，都不是还原糖。 会，所以所选材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。 制成临时装片，或制成组织匀浆；蛋清需稀释处理；斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同” 32 探究·实践—思考讨论 比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂 作用 成分 使用方法 原理 反应条件 检测还原糖（葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖） 检测蛋白质 甲液:0.1g/mLNaOH 乙液:0.05g/mLCuSO4 A液:0.1g/mLNaOH B液:0.01g/mLCuSO4 甲液与乙液等体积混合使用，现配现用。水浴加热。 先加1mlA液， 再加几滴B液。 Cu(OH)2被还原糖还原成Cu2O砖红色沉淀。 蛋白质在碱性条件下与Cu2+络合，生成紫色络合物。 水浴加热(50~65℃) 碱性环境、常温 会，所以所选材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。 制成临时装片，或制成组织匀浆；蛋清需稀释处理；斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同” 33 有无必要设置蛋白质标准显色液或葡萄糖标准显色液？ 探究·实践—思考讨论 注意观察，在还原糖的鉴定和蛋白质的鉴定，除了待检测的实验材料外，我们还额外添加了一组实验，标准的还原糖和蛋白质显色液 34 实验材料的选择 （1）所选材料应富含被检测的有机物，易出现明显的实验现象。 （2）材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。 三类有机物的检测在操作步骤上的差异 （1）唯一需要加热的——还原糖的检测，若不加热，则无砖红色沉淀出现。 （2）唯一需要显微镜的——花生子叶切片脂肪的检测。 （3）混合后加入的——斐林试剂；分别加入的——双缩脲试剂。 c.易忽略斐林试剂本身的颜色 非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色， 而是浅蓝色 [Cu(OH)2的颜色]。 探究·实践—注意事项 5. 课堂小结 还原糖+斐林试剂 蛋白质+双缩脲试剂 脂肪+苏丹Ⅲ 水浴加热 砖红色沉淀 橘黄色 紫色 1.(2021·四川遂宁二中高一月考)如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列表述不正确的是 A.Ⅰ在非生物界中都能找到，体现了 生物界与非生物界的统一性 B.Ⅱ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的 C.Ⅱ和Ⅲ为生物体的必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症 D.P、S、K、Ca、Fe属于大量元素 √ 解析　Fe属于微量元素，D错误。 知识链接 2.(2021·江苏无锡一中高一检测)生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。下列叙述正确的是 A.若Ⅴ和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表核酸 B.细胞干重和鲜重中含量最多的分别是Ⅴ和Ⅲ C.医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和Ⅴ D.上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅱ √ 知识链接 解析　根据题图可知，Ⅰ和Ⅱ分别代表无机化合物和有机化合物，若Ⅴ代表蛋白质，Ⅵ代表脂质，则Ⅶ应代表核酸和糖类，A错误； 在细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质(Ⅴ)，在细胞鲜重中含量最多的化合物是水(Ⅲ)，B正确； 医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别是NaCl和 葡萄糖，它们分别属于Ⅳ(无机盐)、Ⅵ或Ⅶ(糖类)， 而Ⅴ代表蛋白质，C错误； 水中的氧原子含量最高，因此，氧原子含量最高 的化合物是Ⅲ，D错误。 知识链接 华北某地区经常出现苹果小叶病，受感染的苹果树的叶子会比正常叶子小，有人认为是由土壤中缺少锌引起的，你将如何来判断。 1.2 提升科学思维—判断某种元素为植物必需元素的方法 实验目的：探究苹果小叶病是否由缺锌引起。 实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏就会表现出相应的症状。 实验材料：多株长势相同的苹果幼苗；蒸馏水；含有植物必需元素的各种化合物。 华北某地区经常出现苹果小叶病，受感染的苹果树的叶子会比正常叶子小，有人认为是由土壤中缺少锌引起的，你将如何来判断 。 1.2 提升科学思维—判断某种元素为植物必需元素的方法 实验步骤： 配置等量的全素培养液和缺锌的培养液，分别标为A组和B组； 取相同数量且长势相同的苹果幼苗分别栽培在A组（对照组）和B组（实验组）培养液中； 放在相同且适宜的的条件下，培养相同的时间； 观察两组培养液中的苹果幼苗生长情况； 生活联系：使用一种新的清洁剂来清洁地板（直播带货） 对照组：使用常规的清洁剂。 结果比较：比较两种清洁剂的清洁效果和对地板的损害程度。 华北某地区经常出现苹果小叶病，受感染的苹果树的叶子会比正常叶子小，有人认为是由土壤中缺少锌引起的，你将如何来判断 。 1.2 提升科学思维—判断某种元素为植物必需元素的方法 结果预测和分析： 若A、B两组的苹果幼苗均正常生长，则说明苹果小叶病与缺锌无关； 若A组的苹果幼苗正常生长，而B组的苹果幼苗表型出小叶病症状， 在B组中再加入锌元素，两组继续培养；一段时间后，如果A组生长良好，B组病症消失且生长状况与A组相同，则证明苹果小叶病与缺锌有关。 华北某地区经常出现苹果小叶病，受感染的苹果树的叶子会比正常叶子小，有人认为是由土壤中缺少锌引起的，你将如何来判断 。 对照组：植物＋完全培养液 实验组：植物＋只缺锌的完全培养液 →正常生长 → 正常生长 →患小叶病 → 小叶病不是缺锌引起 加入锌 恢复正常 说明小叶病是由缺锌引起 仍患病 说明小叶病不是由缺锌引起 1.2 提升科学思维—判断某种元素为植物必需元素的方法 生活联系：使用一种新的清洁剂来清洁地板（直播带货） 对照组：使用常规的清洁剂。 结果比较：比较两种清洁剂的清洁效果和对地板的损害程度。 3.下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是 A.用于鉴定可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的 鉴定 B.鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液后再加入乙液 C.脂肪的鉴定实验中需用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒 D.用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液和B液，要混合均匀，再加入含样品 的试管中，且现配现用 √ 知识链接 4.香蕉果实成熟过程中，果实中的储藏物不断代谢转化，香蕉逐渐变甜。图A中Ⅰ、Ⅱ两条曲线分别表示香蕉果实成熟过程中两种物质含量的变化趋势。取成熟到第X天和第Y天的等量香蕉果肉，分别加等量的蒸馏水制成提取液。然后在a、b试管中各加入5 mL第X天的提取液，在c、d试管中各加入5 mL第Y天的提取液，如图B。请回答： 知识链接 (1)在a、c试管中各加入等量碘液后，a试管中溶液呈 色，与a试管相比，c试管中溶液的颜色更 。图A中表示a、c两试管中被检测的物质含量变化趋势的曲线是 。 解析　香蕉果实在成熟过程中，逐渐变甜，应是淀粉转化成了还原糖。由于a、c两试管中滴加的是碘液，故检测的是淀粉，两支试管中溶液都呈蓝色，且c试管中淀粉的含量少，所以与a试管相比，c试管中溶液的颜色更浅。图A中表示淀粉含量变化趋势的曲线是Ⅰ。 蓝 浅 Ⅰ (2)在b、d试管中各加入等量斐林试剂，水浴加热后，b试管中出现砖红色沉淀，与b试管相比，d试管中溶液的颜色更 ，两试管中被检测的物质是 ，图A中表示这种物质含量变化趋势的曲线是 。 解析　斐林试剂用于检测还原糖，d试管中还原糖含量多，所以与b试管相比，d试管中溶液的颜色更深。图A中表示还原糖含量变化趋势的曲线是Ⅱ。 深 还原糖 Ⅱ (3)如果要检测提取液中是否含有蛋白质，所用的试剂是 ，如果要检测提取液中是否含有脂肪，所用的试剂是 。 解析　蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定，染色后呈橘黄色。 双缩脲试剂 苏丹Ⅲ染液 Lavf58.20.100 EV录屏3.9.6软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.20.100 EV录屏3.9.6软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EV录屏3.9.6软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$