第2章 第1节 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”，系统涵盖生物界与非生物界的统一性与差异性、组成细胞的元素分类及化合物种类，通过邹承鲁院士名言与“石像非生物”实例导入，衔接“细胞是基本单位”前知，搭建从元素到化合物的学习支架。 其亮点在于融合生命观念（认同生命物质性）、科学思维（对比元素含量归纳规律）、探究实践（规范实验操作），如通过地壳与细胞元素表、玉米和人体细胞元素对比培养分析能力，实验部分详解试剂区别与操作要点。助力学生建立物质观与探究能力，教师可高效落实课标要求。

本 章 纲 要 2 第1节 细胞中的元素和化合物 3 概念1 细胞是生物体结构与生命活动的基本单位 1.1 细胞由多种多样的分子组成，包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质和核酸等，其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子 1.1.1细胞主要由 C、H、O、N、P、S 等元素构成，元素来源于无机自然界，生物界与非生物界具有统一性和差异性。 1.1.2细胞中的元素分为大量元素和微量元素，碳是构成细胞的最基本元素，碳原子以碳链为骨架形成生物大分子。 1.1.3组成细胞的化合物分为无机物（水、无机盐）和有机物（糖类、脂质、蛋白质、核酸），不同化合物在细胞中含量不同。 1.1.4可以通过特定化学试剂检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。 课标要求 1.生命观念 认同生命的物质性：生命由自然界的化学元素组成，生命物质来源于无机环境，建立生物界与非生物界相统一的观念。 初步建立物质观：细胞内不同元素、化合物的含量，与细胞生命功能相适应，化合物是细胞生命活动的物质基础。 核心素养 2.科学思维 通过对比地壳与细胞的元素含量数据，运用比较、归纳的思维方法，概括统一性与差异性的结论。 区分大量元素、微量元素、基本元素、主要元素，对组成细胞的物质进行分类梳理，训练分类与概括能力。 核心素养 3.科学探究 掌握 “检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质” 的实验原理、试剂、操作要点。 能规范完成实验操作，观察、记录实验现象，基于现象推理生物组织所含物质，分析实验误差。 核心素养 4.社会责任 联系微量元素缺乏引发人体疾病的实例，树立均衡膳食、合理营养的健康生活意识。 体会物质在生物与无机环境之间的联系，建立物质循环的整体观念。 核心素养 一、生物界与非生物界的统一性与差异性 二、组成细胞的元素 目录 三、组成细胞的化合物 9 雕刻的石像无论多么栩栩如生，我们也不会认为它是生物。 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。 ——中国科学院院士 邹承鲁 既然所有生命和非生命的物质都由元素构成，那两者的区别到底是什么？为什么雕刻的石像无论多么栩栩如生，我们也不会认为它是生物。而即便是世间最简单的生物，我们也可以一眼辨认出它与石头的差别。生物表现出生命的特征，是因为细胞内有什么 “生命元素”吗？组成细胞的分子有什么特殊之处吗？研究组成细胞的元素与分子，实际上就是在探寻生命的物质基础，可以从根本上帮助我们理解生命的结构与功能。 10 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 组成地壳和组成细胞的部分元素含量(％)表 如图是组成地壳和组成细胞的部分元素含量(％)表，比较两者的数据，思考下列问题： 讨论 通过此表能发现什么规律？ 〔情境创设〕 一、生物界与非生物界的统一性与差异性 1.统一性： 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。 2.差异性： 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） （元素含量） 〔新知探究〕 12 二、组成细胞的元素 1.种类： 细胞中常见的化学元素有20多种。 13 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 元素 玉米细胞 人体细胞 C 43.75 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 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 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？ 2. 细胞中有些元素含量较少，是否意味着它们不重要？ 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？ 思考回答下面的问题 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 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） 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？ 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 2. 细胞中有些元素含量较少，是否意味着它们不重要？ 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。 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 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 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？ 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，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。 玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数） 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 二、组成细胞的元素 1.种类： 细胞中常见的化学元素有20多种。 大量元素： 微量元素： 2.分类： 含量最高 18 微量元素在细胞中含量很少，那它的作用是不是也很小呢？ 提示：微量元素虽然在生物体中含量很少，但依然起着重要的作用，同大量元素一样，都属于生命所必需的元素。 比如，缺锌就会影响儿童的智力发育，植物缺硼就会出现花而不实的现象。 三、组成细胞的化合物 1.存在形式： 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。 水 无机化合物 有机化合物 无机盐 糖类 脂质 蛋白质 核酸 2.种类及含量 ：70%~90% ：1%~2% ：7%~10% ：1%~1.5% 1%~1.5% ☆细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机物是蛋白质。 ☆细胞内干重含量最多的化合物是蛋白质。 20 你认为植物果实与叶片细胞所含化合物的种类与含量有什么明显差别？ 果实细胞：糖分含量较多 叶片细胞：叶绿素含量较多 图中的数据是基于大量不同种类细胞的统计结果，实际上，不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的，有的还相差很悬殊！ 如何验证细胞中含有这些化合物？ 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 尝试用化学试剂检测生物组织中的糖类、脂肪或蛋白质。 还原糖 砖红色沉淀 ＋ 斐林试剂 50℃~65℃ 脂肪 ＋苏丹Ⅲ染液 橘黄色 蛋白质 紫色 ＋双缩脲试剂 目的要求： 实验原理： 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。 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 双缩脲与双缩脲试剂 双缩脲 尿素分子 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 双缩脲与双缩脲试剂 双缩脲反应过程 双缩脲是两个尿素分子脱氨的产物，而双缩脲试剂实质是碱性环境下的Cu2+。 材料用具： 1.实验材料： 梨子、葡萄、白萝卜匀浆 花生 豆浆 鲜肝提取液 鸡蛋清稀释液 材料用具： 2.仪器： 材料用具： 3.试剂： 斐林试剂 乙液： 双缩脲试剂 A液： B液： 苏丹Ⅲ染液 ：质量浓度为0.01g/mL 酒精溶液 ：体积分数为50％ 蒸馏水 质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液 质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液 甲液： 还原糖的检测和观察 方法步骤： 取材 制备组织样液 制浆 过滤 取液 显色反应 结论 选颜色为白色或浅色的植物材料 该组织中含有还原糖 方法步骤： 脂肪的检测和观察 取材 结论 制片 观察 花生种子浸泡去皮，将子叶削成薄片 选理想的薄片 2~3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min 用吸水纸吸去染液，再用体积分数为50%的酒精洗去浮色 用吸水纸吸去酒精，滴一滴蒸馏水，盖盖玻片制成临时装片 在低倍镜下寻找到已着色的圆形小颗粒，然后用高倍镜观察 花生种子中有脂肪存在 切片 用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放在有清水的培养皿中待用。 方法步骤： 蛋白质的检测和观察 结论 大豆组织研磨液 显色反应 选材与制备 大豆组织样液中有蛋白质 双缩脲试剂B液 双缩脲试剂与 蛋白质反应 1.实验中的三个注意点 (1)三个实验中都不宜选取有颜色的材料，否则会干扰实验结果的颜色变化。若用蛋清作材料，必须稀释，防止其黏在试管上不易刷洗。 (2)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。 (3)物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。 2.三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一” (1)唯一需要加热——还原糖的检测，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。 (2)唯一需要使用显微镜——脂肪的检测。 (3)唯一使用酒精——脂肪的检测，实验用体积分数为50%的酒精洗去浮色。 3.斐林试剂与双缩脲试剂的“一同、三不同” 一同 都含有NaOH和CuSO4两种成分， 且有NaOH溶液的质量浓度都为0.1g/mL 三不同 原理不同 方法不同 CuSO4 溶液浓度不同 斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2；双缩脲试剂实质是碱性环境中的Cu2+，NaOH溶液的作用是创造碱性环境 鉴定还原糖时，将斐林试剂的甲液、乙液等量混匀后再加入待测的组织样液中；鉴定蛋白质时，先加双缩脲试剂的A液1 mL，再加B液4滴，振荡摇匀。 斐林试剂中的CuSO4溶液质量浓度为0.05 g/mL，双缩脲试剂中的和CuSO4溶液质量浓度为0.01 g/mL， 〔互动练习〕 判断正误： 1．一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞构成。( ) 2．多细胞生物的每一个细胞都是独立的单位，彼此之间没有联系。( ) 3．细胞学说的建立使生物学的研究进入分子水平。( ) 4．细胞学说揭示了生物的统一性。( ) 5．卧龙自然保护区的全部蛇构成了种群(　　) 6．卧龙自然保护区的全部动物和植物构成了生物群落(　　) 7．卧龙自然保护区是一个生态系统(　　) 8．水、空气、阳光是生命系统的组成成分(　　) × × × √ × × √ √ 〔课堂小结〕 1.基于对细胞元素组成、无素含量等的认识，判断下列相关表述是否正确。 (1)细胞中不存在无机自然界没有的特殊元素。(　　) (2)细胞中微量元素含量很少，作用也很微小。(　　) (3)不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。(　　) √ 一、概念检测 × √ 〔作业〕 将下列试剂与相应的待测样品、相应的实验结果用线连接起来。 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 一、概念检测 〔作业〕 2.在下列有机化合物中，人体细胞内含量最多的一种是(　　) A.脂质 B.糖类 C.蛋白质 D.核酸 一、概念检测 C 3.科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明(　　) A.生物来源于非生物 B.生物界与无机自然界具有统一性 C.生物界与无机自然界具有差异性 D.生物与非生物在元素组成上没有区别 一、概念检测 B 1.组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例与无机环境的大不相同? 2.将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中，能构成一个生命系统吗?为什么? 二、拓展应用 提示：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。 提示：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。 $