2.1细胞中的元素和化合物课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦“细胞中的元素和化合物”，涵盖元素种类、分类、统一性与差异性及化合物种类、含量、检测等核心知识。以杜甫诗句及地壳与细胞元素含量对比问题导入，通过表格、资料分析构建元素到化合物的知识脉络，提供问题讨论和实例作为学习支架。 其亮点在于跨学科导入、实验设计与生活联系，体现生命观念（元素统一性）、科学思维（对比分析）、探究实践（实验操作）。如用营养成分表说明化合物需求，实验步骤详细便于操作，帮助学生建立生命物质观，教师可高效开展理论与实验教学。

杜甫有诗：“迟日江山丽，春风花草香。泥融飞燕子，沙暖睡鸳鸯。”诗句描绘了美丽的大自然与生命的和谐与统一。不同生物之间、生物与环境之间，化学元素的组成也有着密不可分的关系。 第1节 细胞中的元素和化合物 、 问题探讨 元素 地壳 细胞 O 48.60 65.0 Si 26.30 极少 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。 在地壳和活细胞中含量最多的元素 组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）表 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能提出什么问题？ 组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有。 ☆ 细胞生命活动所需要的物质，归 根到底是从无机自然界中获取的。 细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。 （元素种类） 统一性： （元素含量） 差异性： 一、组成细胞的元素 思考·讨论 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 玉米细胞和人体细胞的部分元素 及含量（干重，质量分数） 注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3％ 左表是玉米细胞和人体细胞内含量较多的化学元素的种类及其含量。要分析细胞中各种元素及含量是非常复杂的事情，因此，呈现出来的数据一般都是大概的。 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？ 在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样的，都是C、H、O、N。这是因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。 元素 玉米细胞 人体细胞 O 44.43 14.62 C 43.75 55.99 H 6.24 7.46 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 玉米细胞和人体细胞的部分元素 及含量（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％ 元素 玉米细胞 人体细胞 O 44.43 14.62 C 43.75 55.99 H 6.24 7.46 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 2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ 提示：细胞中有些元素含量很少，但是却有重要作用，如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，但很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿素。 3.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？ 提示：组成玉米细胞中O元素的含量明显要高于人体细胞，而N元素的含量明显又低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些；Ca元素的含量也有区别，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。 1 元素的种类 组成细胞的化学元素，常见的有20多种，其中有些含量多，有些含量很少。 C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg 最基本元素 基本元素 主要元素 2 元素的分类 大量元素： C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、Mg等 Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu等 微量元素： 按照含量分类 按照功能分类 占细胞干重最多的元素是_______，原因是____________________________________； 占细胞鲜重最多的元素是_______，原因是______________________________； 细胞鲜重元素含量排序：_______________，细胞干重中素含量排序:_______________。 O C O>C> H> N C>O>N> H 细胞质含量最多的化合物是水 C是基本元素，各种有机物中均含有C 组成人体细胞的主要元素 （占细胞干重的百分比） 组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比） 每个人脖颈前面的喉头和气管的两旁，都有一对蚕豆大小的甲状腺，甲状腺是人体的“碘库”。其主要功能就是利用机体从饮食中摄取到的碘合成并分泌甲状腺激素，以促进和调节人体的新陈代谢及生长发育。 一个人一生总共需要的碘只有2克，相当于一平茶匙。人体内约含碘35毫克，相当于一钱重的一百五十分之一左右。一个正常成年人每天只要摄取100微克以上的碘，就是这么一点点极其微少的碘经人体甲状腺这座“工厂”周而复始的加工之后，便可制造出机体代谢和生长发育所必需的甲状腺激素来。一旦缺乏就会引起甲状腺肿大——大脖子病。 资料1 资料2 不属于，生物体不需要吸收Pb和Hg，一旦吸收会引起重金属中毒。 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。 铅（Pb）、汞（Hg）在细胞中含量也很低，属于微量元素吗？ 缺Fe： 人体患缺铁性贫血；果树患黄叶病 缺B： 花而不实（只开花不结果） 缺Zn： 食欲减退、免疫力下降、影响生长发育等 缺Mg： 影响植物叶绿素的合成，影响光合作用 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；含钙过多会肌无力 缺I： 幼年缺碘患呆小症；成年缺碘患甲状腺肿 某配方奶粉的营养成分表 组成生物体的每一种元素都是不可或缺的。在细胞中，这些元素主要以化合物的形式存在。成年人通过日常饮食摄入这些化合物，婴儿则可以从母乳或奶粉中获取，从而完成正常的生命活动。一款成分科学的奶粉需要包含哪些化合物呢？ 二、组成细胞的化合物 1 化合物的种类 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质，等等。 水 无机盐 糖类 蛋白质 脂质 核酸 2 化合物的含量 通过图可以看出，细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。 植物细胞因细胞壁（纤维素和果胶）的存在及光合作用合成大量淀粉的原因，其含量最多的有机物常为糖类而非蛋白质。 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别？ 糖类 H2O 叶绿素 梨果实细胞 梨叶片细胞 少 少 多 多 多 无 不同生物材料中有机化合物的种类、含量有差异，因此在日常膳食中要遵循“多样、均衡”的原则，满足机体生命活动的需要。 1、下列有关组成细胞的化学元素和化合物的叙述，不正确的是（　　） A.人体细胞干重中含量最多的有机化合物是蛋白质 B.人体活细胞内含量最多的元素是O C.Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的 D.微量元素对生物体来说具有重要作用 C Ca（NO3）2 MgSO4 KH2PO4 KCl FeCl3 H2O 1.0g 0.25g 0.25g 0.12g 0.005g 1000mL 2、下表是用于无土栽培番茄的一种培养液的配方，下列说法正确的是（　　） A.番茄汁可以作为检测还原糖的材料 B.在该培养液配方中，Fe属于大量元素 C.植物吸收的Mg2+可用于合成叶绿素 D.构成番茄植株的细胞中，含量最多的化合物是蛋白质 C 元素 C H O N K Ca P Mg S 玉米 43.57% 6.24% 44.43% 1.46% 0.92% 0.23% 0.20% 0.18% 0.17% 人 55.99% 7.46% 14.62% 9.33% 1.09% 4.67% 3.11% 0.16% 0.78% 3、下表是玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量占比（干重）数据。下列相关叙述正确的是（　　） A.玉米细胞和人体细胞干重中含量最少的元素分别是S和Mg B.人体细胞中Mg的含量低于Ca，说明Mg的重要性相对更低 C.组成玉米细胞和人体细胞的元素种类和含量均存在较大差异 D.不同细胞的元素含量不同，这主要与细胞膜的功能特性有关 D 我们平常吃的食物也是如此。正因为不同食物中营养物质的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食物的合理搭配，以满足机体的营养需要。我们的食物来自各种生物组织。那么，怎样检测不同生物组织中的营养物质呢？通过下面的探究实践，你可以尝试检测不同生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。 探究·实践 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。糖类中的还原糖，如葡萄糖，与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。脂肪可以被苏丹皿染液染成橘黄色。蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。因此，可以根据有机物与某些化学试剂所产生的颜色反应，检测生物组织中糖类、脂肪或蛋白质的存在。 脂肪 + 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 蛋白质 + 双缩脲试剂 紫色 还原糖 + 斐林试剂 砖红色沉淀 水浴加热 目的要求 尝试用化学试剂检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。 材料用具 1.实验材料：梨匀浆，葡萄匀浆，白萝卜匀浆，花生种子，豆浆，鲜肝提取液，鸡蛋清稀释液。 2.仪器：刀片，试管（最好是刻度试管），试管架，试管夹，大、小烧杯，小量筒，滴管，酒精灯，三脚架，陶土网（作为石棉网的替代品），火柴，载玻片，盖玻片，毛笔，吸水纸，显微镜等。 3.试剂：斐林试剂（甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，乙液：质量浓度为 0.05g/mL的CuSO4溶液），质量浓度为0.01 g/mL的苏丹III染液，双缩脲试剂（A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液），体积分数为50%的酒精溶液，蒸馏水。 方法步骤 1.实验材料、仪器和试剂的选择 实验材料、仪器和试剂的选择每小组从教师提供的实验材料中选择一两种，预测其中含有哪些有机化合物，再选择所需要的仪器和试剂。 2.设计记录表格，记录预测结果，然后按照实验步骤进行检测，用“＋”或“－”记录实测结果。 选材： 制备样液： 颜色反应： 还原糖含量高、颜色为白色或浅色的植物组织 制浆→过滤（一层纱布）→取液 ①注入2mL待测组织样液。 振荡、混合摇匀呈现蓝色新制Cu(OH)2 ②注入1mL斐林试剂。 变成砖红色 Cu2O(沉淀） ③放入盛有50-65℃温水的大烧杯中加热约2min。 （甲液和乙液等量混合均匀后再注入）现配现用 结论：组织样液含有还原糖。 ④观察试管中出现的颜色变化。 葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等，蔗糖不是还原糖。 3.检测的方法步骤 （1）还原糖的检测和观察 斐林试剂检测还原糖的实质 醛基有还原性，因此醛糖有还原性，在脱水缩合形成二糖和多糖时，醛基用于形成糖苷键，导致还原性改变。果糖是酮糖，本身没有还原性，但在碱性条件下可以部分转化为葡萄糖，使其具有还原性糖的特征。 －CHO（醛基） 新制Cu(OH)2悬浊液 －COOH+Cu2O↓ （砖红色） 学科交叉 水浴加热 （2）脂肪的检测和观察 制作花生子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况。 取材： 取一粒浸泡过的花生种子，去掉种皮。 切片： 用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用。 制片： 从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央； 在花生子叶薄片上滴2~3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min； 用吸水纸吸去染液，再滴加1~2滴体积分数为50%的酒精溶液，洗去浮色； 用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精，滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时切片。 观察： 在低倍镜下找到花生子叶的最薄处，移到视野中央，将物像调节清晰；换高倍镜观察，视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰可见。 脂肪微粒 （3）蛋白质的检测和观察 选材： 制备样液： 颜色反应： 含蛋白质丰富的豆浆或鸡蛋清溶液 黄豆浆滤液或蛋清稀释液 结论：组织样液含有蛋白质。 ④观察组织样液颜色的变化。摇匀后变成紫色。 ①注入待测组织样液2mL。 蛋清必须稀释，以免实验后黏住试管壁，不易清洗。 ②注入双缩脲试剂A液1mL，摇匀。 ③注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。 B液不宜加多，以免生成过量Cu(OH)2沉淀，影响结果观察。 提供碱性环境 提供Cu2＋ 双缩脲试剂检测蛋白质的实质 学科交叉 脲就是尿素，两分子尿素在一定的条件下（180℃左右加热），生成一个分子氨（NH3）缩合得到双缩脲。正是因为该物质是由两分子脲缩合而成的，故名双缩脲。双缩脲在碱性溶液中能与极稀的硫酸铜溶液形成紫色络合物，这个呈色反应叫做双缩脲反应。双缩脲试剂最初是指能够提供碱性条件和铜离子、用以鉴定或检测双缩脲存在的试剂。 蛋白质分子中含有肽键，在碱性条件下，肽键能与双缩脲试剂中的Cu²⁺结合，形成紫色络合物，从而产生紫色反应。双缩脲试剂由A液（质量浓度为0. 1g/mL的NaOH溶液）和B液（质量浓度为0. 01g/mL的CuSO₄溶液）组成，使用时先加A液创造碱性环境，再加B液。 斐林试剂 双缩脲试剂 成分 甲液 乙液 A液 B液 反应原理 添加顺序 反应条件 反应现象 比较 项目 0.1g/mL NaOH溶液 0.05g/mL CuSO4溶液 0.1g/mL NaOH溶液 0.01g/mL CuSO4溶液 还原糖中的醛基在水浴加热条件下将Cu(OH)2中的Cu2＋还原为Cu＋生成砖红色Cu2O沉淀 肽键在碱性溶液中与Cu2＋结合生成紫色络合物 甲、乙两液等量混匀 现用现配 先加入A液 1mL摇匀，再4滴B液摇匀 50℃～65℃水浴加热 不需加热 蓝色→砖红色 蓝色→紫色 双缩脲反应是肽和蛋白质所特有的，而为氨基酸所没有的一个颜色反应。一般含有两个或两个以上的肽键化合物与CuSO4碱性溶液都能发生双缩脲反应而生成紫红色或蓝紫色和化合物。 马铃薯匀浆 检测 组织样 液2mL 碘液2滴 结论： 组织样液中存在淀粉。 摇匀后变成蓝色 取材： 1.（2023秋·高一课时练习）下列关于检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验操作步骤的叙述中，正确的是（ ）A.在使用苏丹Ⅲ染液鉴定脂肪的实验中，酒精的作用是洗去实验材料上的浮色 B.用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定 C.用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2min才能看到紫色 D.鉴定还原糖时，加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液 A 2.（2023·宜宾高一期末）某生物兴趣小组对作物种子发育过程中有机物的积累及转化进行动态监测。下列关于检测方法及出现结果的叙述，不正确的是（ ） A.小麦种子加水浸泡→用小刀纵切→在切面滴加碘液→依据被染成蓝色检测淀粉 B.甜玉米籽加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂→观察砖红色沉淀检测还原糖 C.花生种子切片→苏丹Ⅲ染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒 D.鸡蛋清加水搅拌→加NaOH溶液→再加CuSO4溶液→依据紫色反应检测蛋白 B 3.NaOH溶液和CuSO4溶液可作为斐林试剂（甲液和乙液）检测生物组织中的还原糖，也可作为双缩脲试剂（A液和B液）检测生物组织中的蛋白质。下列有关斐林试剂和双缩脲试剂的叙述，错误的是（ ） A.斐林试剂和双缩脲试剂的使用方法不同 B.甲液和A液的浓度不同，乙液和B液的用量相同 C.还原糖的检测需要加热，蛋白质的检测不需要加热 D.斐林试剂检测还原糖和双缩脲试剂检测蛋白质时反应呈现的颜色不同 B 无机化合物 有机化合物 水 无机盐 糖类 脂质 蛋白质 核酸 大量元素 C、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca、Mg 微量元素 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 细胞中的元素和化合物 检测 化合物 元素 斐林试剂 碘液 脂肪 蛋白质 还原糖 淀粉 苏丹Ⅲ或Ⅳ染液 双缩脲试剂 C O N 再 见 P18、19练习与应用 一、概念检测 1、 × （1） √ （2） √ （3） 2、 苏丹Ⅲ染液 豆浆 砖红色沉淀 斐林试剂 梨汁 橘黄色 双缩脲试剂 花生子叶 紫色 3、 C 4、 B 二、拓展应用 1、 细胞是生命活动的基本单位，虽然组成细胞的元素来自无机环境，但是构成细胞的主要元素C、H、O、N含量与无机环境差异很大，这与细胞内的有机化合物如糖类、脂质、蛋白质和核酸有关。 2、 不能。因为生命系统内部是一个严谨有序的结构，不是由物质随意堆砌而成的。 Lavf58.20.100 Lavf55.33.100 Lavf55.33.100 Lavf55.19.104 $