第二章 第1节 生命的物质组成（课件）-《生物基础》（厦门大学出版社）同步精品课堂

第二章 生命的构成 第一节 生命的物质组成 《生物基础》（厦门大学出版社） 01 学习目标 02 教学引入 03 知识讲授 CONTENTS 目 录 04 师生互动 05 课堂练习 06 课堂小结 学习目标 01 知识目标：掌握组成生物体的主要化学元素（大量元素与微量元素）；理解无机化合物（水和无机盐）的存在形式与生理功能；掌握有机化合物（糖类、脂质、蛋白质、核酸）的分类、结构和功能；理解蛋白质的基本组成单位及脱水缩合过程；掌握核酸的种类及其在遗传中的作用。 02 技能目标：能区分大量元素与微量元素；能正确判断不同化合物的功能；能运用所学知识解释生活中与物质组成相关的现象；能绘制氨基酸结构通式并说明脱水缩合过程。 视频引入 生物课上，老师展示了一份食物成分表：米饭（富含糖类）、肥肉（富含脂肪）、鸡蛋（富含蛋白质）、青菜（富含维生素和无机盐）。小明问："为什么我们要吃这些食物？这些物质在人体内有什么作用？"小红补充道："我听说运动员比赛前要吃很多米饭，为什么？"小丽问："蛋白质和糖类有什么区别？为什么蛋白质这么重要？" 教学引入 教学引入 问题： 2 1 3 人体是由哪些化学元素构成的？ 为什么水是生命活动中最重要的物质？ 糖类、脂质、蛋白质、核酸分别有什么功能？ 教学引入 要回答这些问题，我们需要从分子水平了解生命的物质组成。今天我们就来学习第二章第一节——生命的物质组成。 知识讲授 Part 01 组成生物体的化学元素与无机化合物 知识讲授 一、组成生物体的化学元素 核心概念：细胞是生物体结构、功能和生命活动的基本单位，其化学组成基本相似。 元素 符号 重要性 碳 C 组成各种有机物的主要成分 氢 H 组成各种有机物的主要成分 氧 O 组成各种有机物的主要成分 氮 N 组成各种有机物的主要成分（蛋白质、核酸） 知识讲授 一、组成生物体的化学元素 其他元素： S、P、Na、K、Ca、Mg、Fe、Cl等（共12种元素占细胞质量约99%） 微量元素： Cu（铜）、B（硼）、Mn（锰）、Si（硅）、Zn（锌）等 重点提示： 大量元素（含量较多） ：C、H、O、N、S、P、Na、K、Ca、Mg、Fe、Cl等 微量元素（含量极少） ：Cu、B、Mn、Si、Zn等——量虽少，作用大 知识讲授 二、水——存在状态 核心概念：水是细胞中含量最多的无机化合物，以两种形式存在。 水的两种存在状态: 存在形式 特点 生理意义 结合水 吸附和结合在有机固体物质上；不能蒸发、不能析离；失去了流动性和溶解性 是生物体的构成物（如蛋白质的亲水胶体） 自由水 填充在有机固体颗粒之间；可流动、易蒸发；加压后可析离 可以参与物质代谢过程 知识讲授 二、水——存在状态 结合水的存在形式： 主要依靠氢键与蛋白质的极性基（羧基和氨基）相结合 多糖、磷脂也以亲水胶体形式存在 记忆口诀： "结合水，固定牢；自由水，到处跑。" "结合水是结构成分，自由水是代谢媒介。" 知识讲授 三、水——生理功能 核心概念：水是生物体内必不可少的物质，扮演着非常重要的角色。 序号 功能 说明 1 溶剂作用 溶解葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，便于运输和反应 2 维持温度稳定 水的比热容大，可吸收和释放热量，保持体温稳定 3 维持细胞形态 细胞形态与含水量密切相关，水让细胞保持形态和结构稳定 4 参与代谢反应 水解反应、合成反应、氧化反应等都需水参与 5 运输物质 血液中的氧气、二氧化碳、营养物质等需通过水运输 知识讲授 三、水——生理功能 重点提示： 水的比热容大是其维持温度稳定的重要物理特性。 记忆口诀： "水是溶剂能溶解，比热容大稳温度； 维持形态靠水分，参与代谢不可无； 运输物质靠血液，五大功能要记住。" 知识讲授 四、无机盐——存在形式与作用 核心概念：无机盐含量虽少（约占细胞质量1%~1.5%），但具有重要的生理功能。 无机盐的存在形式： 细胞中的无机盐一般以离子态存在于细胞中 阳离子 阴离子 Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等 Cl⁻、PO₄³⁻、HCO₃⁻等 知识讲授 四、无机盐——存在形式与作用 无机盐的三大作用： 作用类型 具体说明 举例 1. 构成重要成分 构成细胞或生物体某些结构 Mg²⁺→叶绿素；Fe³⁺→血红素；PO₄³⁻→磷脂、核苷酸；Ca²⁺→骨骼、牙齿 2. 参与调节代谢 参与并调节生物体的代谢活动 Zn→与70多种酶活性有关；Fe→参与氧运输和电子传递 3. 维持体内平衡 维持渗透压、酸碱度、离子平衡 Na⁺/K⁺浓度差维持细胞反应性能；缓冲体系维持pH稳定 知识讲授 五、无机盐——维持体内平衡详解 核心概念：无机盐在维持体内平衡方面发挥关键作用。 三大平衡： 1. 渗透压平衡 细胞内外的无机盐含量是维持细胞渗透压的重要因素 2. 酸碱平衡（pH平衡） pH调节着细胞的一切生命活动 人体血浆pH降低0.5→立即发生酸中毒 重要缓冲体系：HPO₄²⁻/H₂PO₄⁻ 和 H₂CO₃/HCO₃⁻ 知识讲授 五、无机盐——维持体内平衡详解 3. 离子平衡 细胞膜外：Na⁺浓度高、K⁺浓度低 细胞膜内：K⁺浓度高、Na⁺浓度低 K⁺、Na⁺浓度差→细胞保持反应性能的重要条件 Ca²⁺浓度变化→神经细胞稳定性改变→过于敏感 重点提示： 血液中缺少Ca²⁺时，哺乳动物就会出现抽搐。 人体血浆pH降低0.5→立即酸中毒——说明pH平衡至关重要。 师生互动 例题分析 1、请对比"自由水"与"结合水"在存在状态、特点、功能、所占比例四个方面的区别。 【解析】 对比项 自由水 结合水 存在状态 填充在有机固体颗粒之间 吸附和结合在有机固体物质上 特点 可流动、易蒸发、可析离 不能蒸发、不能析离，失去流动性和溶解性 功能 参与物质代谢过程 生物体的构成物 所占比例 含量较多 含量较少 师生互动 知识点背诵 1、组成生物体的主要化学元素有哪些？其中含量最高的4种元素是什么？ 2、自由水和结合水的区别是什么？ 【答案】主要元素有C、H、O、N、S、P、Na、K、Ca、Mg、Fe、Cl等12种，约占细胞质量99%。含量最高的4种是C、H、O、N，约占细胞总量的90%。【解析】C、H、O、N是组成各种有机物的主要成分。 【答案】自由水可流动、易蒸发，参与物质代谢过程；结合水不能蒸发、不能析离，是生物体的构成物。 【解析】自由水是"代谢之水"，结合水是"结构之水"。 师生互动 随机提问： 1、无机盐在细胞中有哪些重要作用？ 2、叶绿素的形成需要什么元素？血红素的形成需要什么元素？ 【答案】①构成细胞或生物体某些结构的重要成分（如Mg²⁺→叶绿素，Fe³⁺→血红素）；②参与并调节生物体的代谢活动；③维持体内的平衡（渗透压、酸碱度、离子平衡）。 【解析】无机盐含量虽少但功能重要。 【答案】Mg²⁺是形成叶绿素的原料；Fe³⁺是形成细胞色素与血红素的原料。 【解析】Mg是叶绿素的核心元素，Fe是血红蛋白的核心元素。 课堂练习 1、选择题：下列哪种元素是形成叶绿素的重要原料？（ ） A. Fe³⁺ B. Mg²⁺ C. Ca²⁺ D. Zn²⁺ 2、填空题： 无机盐在细胞中的存在形式主要是 ________。 【答案】B 【解析】Mg²⁺是形成叶绿素的原料。Fe³⁺是形成血红素的原料，Ca²⁺与骨骼生长有关，Zn与70多种酶的活性有关。 离子态 课堂练习 3、判断题：结合水可以自由流动，参与细胞中的各种代谢反应。（ ） 4、简答题：请写出水的五大生理功能。 【答案】错误 【解析】结合水不能蒸发、不能析离，失去了流动性和溶解性，是生物体的构成物。自由水才可流动、易蒸发，参与物质代谢过程。 【答案】 ① 溶剂作用：溶解葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，便于运输和反应 ② 维持温度稳定：水的比热容大，可吸收和释放热量 ③ 维持细胞形态：水让细胞保持形态和结构的稳定 ④ 参与代谢反应：如水解反应、合成反应、氧化反应等 ⑤ 运输物质：血液中的氧气、二氧化碳和营养物质等需通过水运输 生命的物质组成从化学元素开始——C、H、O、N等元素构成各种化合物。无机化合物中，水以自由水和结合水两种形式存在，是细胞中含量最多的物质；无机盐以离子态存在，虽然含量少但功能重要（构成成分、调节代谢、维持平衡）。这些物质共同构成了生命活动的物质基础。 了解了无机化合物之后，接下来我们要学习生命体中最重要的有机化合物——糖类、脂质、蛋白质和核酸。这些物质构成了细胞的主要成分，执行着各种重要的生命功能。下面进入第二段：有机化合物。 课堂小结 知识讲授 Part 02 有机化合物——生命的物质基础 视频引入 知识讲授 一、糖类——分类 核心概念：糖类是生物细胞中含量较多的一类有机物，是生物体进行生命活动主要的能源物质。 糖类分子都由 C、H、O 3种元素构成 糖类的分类： 类别 定义 常见代表 功能 单糖 结构最简单的糖 核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖 核糖/脱氧核糖→遗传物质组成；葡萄糖/果糖→供能 二糖 水解后生成两分子单糖 麦芽糖、蔗糖 麦芽糖→种子发芽产生；蔗糖→甘蔗、甜菜中提取 多糖 水解后生成多分子单糖（自然界含量最多） 淀粉、纤维素、糖原 淀粉→植物储能；纤维素→细胞壁成分；糖原→动物储能 知识讲授 二、糖类——功能 核心概念：糖类在生物体内具有多种重要功能。 糖类的五大功能: 序号 功能 说明 1 主要能源和碳源 分解释放能量；转化成其他化合物提供碳骨架 2 构成生物体结构 纤维素→植物细胞壁主要成分；壳多糖→昆虫外壳；肽聚糖→细菌细胞壁 3 储存养料 淀粉→植物；糖原→动物肝脏和肌肉（"动物淀粉"） 4 细胞通信识别 细胞表面的复合糖类参与细胞间的识别和通信 5 润滑保护 黏膜分泌的黏多糖→保护润滑表面；关节滑液 知识讲授 三、脂质——脂肪 核心概念：脂质主要由C、H、O组成，是生物体的重要组成成分和能量提供者。 脂质的分类：常见的脂质包括脂肪、类脂和固醇三大类 序号 功能 说明 1 储存能量 1g脂肪→38kJ能量（比糖类和蛋白质高1倍多） 2 构成生理物质 磷脂、糖脂、胆固醇构成细胞膜类脂层；胆固醇→合成胆汁酸、维生素D₃、类固醇激素 3 维持体温、保护内脏 皮下脂肪→保温；内脏周围脂肪垫→缓冲外力冲击 4 提供必需脂肪酸 动物体所需脂肪酸主要来自脂肪分解 5 脂溶性维生素来源 鱼肝油（Vit A、D）；植物油（Vit E）；促进脂溶性维生素吸收 6 增加饱腹感 脂肪在胃肠道停留时间长 知识讲授 四、脂质——类脂与固醇 核心概念：类脂和固醇是脂质中的重要类别，具有特殊的生理功能。 类脂（磷脂）： 磷脂是重要的两亲性物质 构成生物膜的重要成分——细胞膜由约50%脂质（磷脂为主）+约40%蛋白质组成 也是构成多种细胞器膜的重要成分 组成：卵磷脂、肌醇磷脂、脑磷脂等 知识讲授 四、脂质——类脂与固醇 固醇： 类型 来源 功能/意义 胆固醇 高等动物细胞 细胞膜重要组分；血浆脂蛋白的组分 豆固醇/谷固醇 植物细胞膜 植物细胞膜成分 菌固醇 真菌、酵母 真菌细胞膜成分 胆固醇衍生物 动物组织 胆汁醇、性激素、肾上腺皮质激素、维生素D₃的前体 知识讲授 五、蛋白质 核心概念 ：蛋白质是细胞中除水以外含量最多的物质，是生命活动的基础。 蛋白质的组成与结构： 元素组成：C、H、O、N（一定含有），部分含有S、P等 含量：占细胞干重的50%~60%，是含量最多的有机物 基本组成单位：氨基酸（组成蛋白质的氨基酸有20种） H | H₂N — C — COOH | R 氨基（—NH₂） 羧基（—COOH） R基（侧链基团——决定氨基酸的种类） 知识讲授 五、蛋白质 脱水缩合过程： 氨基酸 → 二肽 → 多肽 → 肽链 → 蛋白质 连接两个氨基酸分子的键叫 肽键（—CO—NH—） 记忆口诀： "蛋白质，C H O N，氨基酸是基本单位； 氨基羧基连中心，R基不同分类别； 脱水缩合肽键成，多肽盘曲成蛋白。" 知识讲授 六、蛋白质——功能 核心概念 ：蛋白质分子结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。 蛋白质的六大功能： 序号 功能类型 说明 举例 1 催化功能 催化各种生化反应的酶都是蛋白质 消化酶、呼吸酶 2 机械支持 具有抗牵拉作用 动物皮肤和骨骼中的胶原蛋白 3 免疫防护 高度特异性的蛋白质，防止疾病 抗体 4 运输功能 运输特定物质 血红蛋白运输氧气 5 调节功能 调节生长发育 动物体内的激素（部分为蛋白质） 6 构成物质 构成细胞和生物体的重要物质 人和动物的肌肉主要是蛋白质 知识讲授 七、核酸 核心概念：核酸是细胞内具有遗传特性的物质，与生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成有密切关系。 核酸的组成与分类： 元素组成：C、H、O、N、P 基本组成单位：核苷酸（多个核苷酸经脱水聚合而成） 核苷酸组成 说明 一分子含氮碱基 腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶（DNA）/尿嘧啶（RNA） 一分子五碳糖 核糖（RNA）或脱氧核糖（DNA） 一分子磷酸 构成核苷酸的基本成分 知识讲授 七、核酸 核酸的两大类型： 类型 简称 五碳糖 主要分布 功能 脱氧核糖核酸 DNA 脱氧核糖 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 主要遗传物质 核糖核酸 RNA 核糖 细胞质、线粒体 知识讲授 八、核酸——功能 核心概念：核酸是一切生物的遗传物质，是遗传信息的携带者。 核酸的四大功能： 序号 功能 说明 1 遗传特性的物质基础 是一切生物的遗传物质 2 与发育、繁殖、遗传、变异密切相关 参与生命活动的核心调控 3 与蛋白质合成有直接关系 DNA指导RNA合成，RNA指导蛋白质合成 4 遗传信息的携带者 是生命活动的重要物质基础 知识讲授 八、核酸——功能 生命本质的高度概括： "生命是蛋白体的存在方式，而蛋白体是由蛋白质和核酸等复杂物质所组成的。" 重点提示： DNA是主要遗传物质（多数生物），RNA也是遗传物质（RNA病毒）。 有的病毒核中只有RNA，称之为RNA病毒。 知识讲授 例题分析 请对比"DNA"与"RNA"在中文名称、五碳糖、含氮碱基、主要分布、主要功能五个方面的区别。 对比项 DNA RNA 中文名称 脱氧核糖核酸 核糖核酸 五碳糖 脱氧核糖 核糖 含氮碱基 A、G、C、T（胸腺嘧啶） A、G、C、U（尿嘧啶） 主要分布 细胞核（主要）、线粒体、叶绿体 细胞质、线粒体 主要功能 主要遗传物质 蛋白质合成；RNA病毒的遗传物质 师生互动 知识点背诵 1、糖类分为哪三类？各有什么代表？ 2、蛋白质的基本组成单位是什么？连接两个氨基酸的键叫什么？ 【答案】单糖：核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖 二糖：麦芽糖、蔗糖 多糖：淀粉、纤维素、糖原 【解析】从简单到复杂——单糖→二糖→多糖，逐步聚合。 【答案】基本组成单位是氨基酸（20种），连接两个氨基酸分子的键叫肽键（—CO—NH—）。 【解析】氨基酸通过脱水缩合形成多肽，多肽盘曲折叠形成蛋白质。 师生互动 随机提问： 1、DNA和RNA的主要区别是什么？ 2、为什么脂肪被称为"良好的储能物质"？ 【答案】DNA含脱氧核糖，主要分布在细胞核，是主要遗传物质 RNA含核糖，主要分布在细胞质，参与蛋白质合成；某些病毒的遗传物质 【解析】五碳糖种类不同是两者最根本的区别。 【答案】1g脂肪在体内分解产生38kJ能量，比1g蛋白质或1g糖类高1倍多，因此脂肪是生物体内储存能量的优良物质。 【解析】脂肪的C、H含量比例高，氧化分解释放能量多。 课堂练习 1、选择题：蛋白质的基本组成单位是（ ） A. 核苷酸 B. 葡萄糖 C. 氨基酸 D. 甘油 2、填空题：连接两个氨基酸分子的化学键叫作 。 【答案】C 【解析】蛋白质的基本组成单位是氨基酸，组成蛋白质的氨基酸有20种。核苷酸是核酸的基本组成单位，葡萄糖是糖类的基本单位。 肽键 课堂练习 3、判断题：DNA主要分布在细胞质中，RNA主要分布在细胞核中。（ ） 【答案】错误 【解析】DNA主要分布在细胞核中，在线粒体和叶绿体中也存在；RNA主要分布在细胞质的线粒体中。题干将两者的分布位置说反了。 4、简答题：简述蛋白质的功能。 【答案】 蛋白质是生命活动的执行者，功能包括：催化生化反应（酶）、构成细胞结构、运输物质（如血红蛋白）、调节生理过程（激素）、参与免疫防御（抗体）及细胞运动等。 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 1 四大元素 C、H、O、N（占细胞总量90%） 2 微量元素 Cu、B、Mn、Si、Zn（含量少但作用大） 3 水的作用 溶剂、稳温度、维形态、参代谢、运物质 4 无机盐作用 构成成分（Mg→叶绿素；Fe→血红素）+调节代谢+维持平衡 5 Ca²⁺缺乏 血液中缺Ca²⁺→抽搐 6 糖类分类 单糖（葡萄糖、果糖）、二糖（麦芽糖、蔗糖）、多糖（淀粉、纤维素、糖原） 背诵记忆 序号 核心知识点 关键内容 7 脂肪储能 1g→38kJ能量（比糖类/蛋白质高1倍多） 8 磷脂功能 构成生物膜的重要成分 9 蛋白质含量 占细胞干重50%~60%，含量最多的有机物 10 氨基酸 蛋白质基本组成单位，20种 11 肽键 —CO—NH—（连接两个氨基酸） 12 核酸类型 DNA（脱氧核糖，主要遗传物质）+ RNA（核糖，蛋白质合成） 师生共同回顾：生命是由元素构成的，这些元素形成了水和无机盐等无机化合物，以及糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物。水是生命之源，无机盐维持平衡，糖类和脂质是能源和结构物质，蛋白质是生命活动的承担者，核酸是遗传信息的携带者。这些物质共同构成了细胞的物质基础，保障了生命活动的正常进行。 课堂小结 拓展提升 为什么说"水是生命之源"？请从水的生理功能角度说明。 如果细胞中缺少Mg²⁺和Fe³⁺，分别会影响哪些生命活动？ 课堂总结 课后作业 2 1 3 梳理本节课知识点 完成同步练习 预习下一节课的内容 结束 生命的物质组成揭示了生命的化学本质——从化学元素到无机化合物（水和无机盐），再到有机化合物（糖类、脂质、蛋白质、核酸），每一个层次都承载着特定的生命功能。特别是蛋白质和核酸，它们构成了"蛋白体"的核心，是生命活动的基础。希望大家通过今天的学习，能够从分子水平理解生命的物质基础，做一名"懂化学、识生命、善应用"的优秀学子！ 感谢观看 $