2.1 细胞中的元素和化合物

该高中生物学课件围绕细胞中的元素和化合物展开，涵盖元素种类（大量、微量、基本元素）、化合物分类及生物组织中糖类、脂肪、蛋白质的检测实验。通过生石花与石头的对比情境导入，引导学生思考生命特征与元素、分子的关系，以活动观察表格、图表分析为支架，构建从元素统一性差异性到化合物含量再到实验检测的知识脉络。 其亮点在于以问题驱动情境培养科学思维，如通过元素含量表格分析生物界与非生物界的关系；实验部分详细说明试剂使用及步骤，体现探究实践，如斐林试剂与双缩脲试剂的对比；结合缺硼导致花而不实等实例渗透生命观念。采用活动、新闻链接及口诀小结，帮助学生深化理解，也为教师提供结构化教学素材，提升教学效率。

第1节 细胞中的元素和化合物 1.通过比较土壤和细胞的元素组成和含量，说出生物界与自然界的关系; 2.通过比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量,概述组成细胞的主要元素、大量元素和微量元素，并说出组成细胞的化合物的主要种类; 3.通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，能阐明实验原理及实验方法。 学习目标 生石花 石头 生石花和石头都是由分子组成的，为什么生石花能表现出生命的特征呢？是因为生石花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？ 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 1、组成生物体的所有元素中，有没有哪一些元素是生物体所特有的？这说明了什么？ 活动一：观察表格，回答下列问题 没有 这说明生物界和非生物界具有统一性。 2、生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？这又说明了什么？ 有，相差很大 这说明生物界和非生物界具有差异性。 一、组成细胞的元素 1、比较组成玉米植株和成人人体的部分元素的种类和含量，你的结论是？ 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 玉米和人体细胞干重 的部分元素含量（%） 活动二：仔细观察表格，回答以下问题: 生物体能够选择性的从无机自然界中获取所需的元素。 2.生物所含的元素都来自无机环境，为什么二者所含元素含量却大不相同? 不同生物体内所含的元素种类基本相同，但每种元素的含量存在一定的差异。 知识讲解 1、人体内的元素种类-根据含量 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、Mo、Cu、B等 （含量很少，但生物体生命活动所必需的一些元素） （记忆口诀：铁猛碰新木桶） 最基本元素 基本元素 主要元素 知识讲解 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。 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。 思考：微量元素在细胞内的含量很少，是不是意味着它在生物体内可有可无呢？ 新闻链接 注意：大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的元素。 知识讲解 导致开花而不结果实。 B 血红蛋白、多种酶的重要组成成分，缺铁会引起贫血。 Fe 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。 Mg 使人的发育受影响，导致发育不良。 Zn 2. 一些元素缺乏与疾病的相关性 知识讲解 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。 Ca 会造成全身无力、疲乏、心率不齐、头昏眼花，严重缺钾还会导致呼吸肌麻痹死亡。 K 组成ATP、生物膜结构成分，构成骨骼和牙齿的构造，调节人体酸碱度平衡，缺乏会引起肌无力、骨痛。 P 组成蛋白质、核酸、叶绿素、ATP、NADPH等物质的组成成分 N 知识讲解 小含量 大作用 正常西红柿 正常西红柿 VS 硼（Boron） 化学符号 B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长，缺乏B植物会出现花而不实。 结论 缺硼西红柿 缺硼西红柿 知识讲解 小含量 大作用 锌（ Zinc ） 化学符号 Zn 正常水稻 正常水稻 VS 锌是某些酶的组成成分，也是酶的活化中心。如催化吲哚和丝氨酸合成色氨酸的酶中含有锌，没有锌就不能合成吲哚乙酸。所以缺锌会引起苹果、桃等植物小叶症和从叶症，叶子变小，节间缩短。 结论 缺锌水稻 缺锌水稻 知识讲解 组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比） 组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比） 细胞鲜重中含量最多的4种元素 ；细胞干重中含量最多的4种元素 。 O > C > H > N C > O > N > H 3. 人体细胞鲜重和干重的元素含量对比 组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的呢? 知识讲解 组成细胞的主要化合物及相对含量 无机化合物： 有机化合物： 活动三：阅读课本P17,结合右图，思考相关问题: 1.组成细胞的化合物有哪些？ 2.细胞中，含量最多的化合物是______； 3.细胞中，含量最多的有机化合物是__________； 4.细胞干重中，含量最多的化合物是__________。 水 蛋白质 蛋白质 水、无机盐 蛋白质、核酸、糖类、脂质 二、组成细胞的化合物 13 ✮注意：关于水和蛋白质的几种说法。 水 细胞内含量最多的化合物 细胞内含量最多的无机化合物 占细胞鲜重含量最多的化合物 占细胞鲜重50％以上的化合物 蛋白质 细胞内仅次于水的化合物 细胞内含量最多的有机化合物 占细胞干重含量最多的化合物 占细胞干重50％以上的化合物 知识讲解 不同食物中营养物质的种类和含量不同 .富含糖类. .富含蛋白质. .富含脂肪. 花生种子 牛奶 鸡蛋 大豆种子 玉米种子 甘蔗的茎 甜菜的根 苹果 知识讲解 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 鉴定物质 实验原理 还原性糖 脂肪 蛋白质 ＋ 斐林试剂 ＋ 苏丹III/IV染液 ＋ 双缩脲试剂 → 砖红色沉淀 → 橘黄色/红色 → 紫色 斐林试剂:甲液：0.1g/mL的NaOH溶液 乙液：0.05g/mL的CuSO4溶液 双缩脲试剂：A液：0.1g/mL的NaOH溶液 B液：0.01g/mL的CuSO4溶液 加热 （一）实验原理 知识讲解 1、还原糖的检测 斐林试剂 砖红色 沉淀 注：非还原糖（如蔗糖、淀粉）与斐林试剂水浴加热后的实验现象不是无色，而是蓝色。 葡萄糖、果糖、半乳糖、 乳糖、麦芽糖 （二）实验步骤 知识讲解 17 制作子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况(以花生为例)。 浮色 已着色 橘黄色 2、脂肪的检测 注：脂肪的鉴定，若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜，但若只要观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜。 这三个检测实验中唯一 一个可能会用到显微镜的实验 知识讲解 A B 紫 3、蛋白质的检测 注：(1)非蛋白质与双缩脲试剂反应后的实验现象不是无色，而是蓝色。 (2)在蛋白质检测实验中，需要将鸡蛋清稀释到一定程度，否则与双缩脲试剂发生反应后，会粘在试管的内壁上，反应不彻底，试管也不易刷洗。 知识讲解 比较 斐林试剂 双缩脲试剂 相同点 不同点 都含有NaOH和CuSO4两种成分，且NaOH的浓度都是0.1g/ml 使用原理不同 使用方法不同 CuSO4的浓度不同 新配置的Cu(OH)2被还原成Cu2O 先制造碱性环境，碱性环境下Cu2+与蛋白质中的肽键反应生成紫色络合物 等量混合 均匀使用 先滴加1mlA液，再滴加4滴B液 0.05g/ml 0.01g/ml 【小结】斐林试剂和双缩脲试剂的比较 知识讲解 20 1、利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否鉴定蛋白质？ 能。斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液大，因此只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。 【拓展延伸】 2、蛋白质鉴定时为什么加入3—4滴双缩脲试剂B液而不能过量？ 加入过量的双缩脲试剂B液，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2沉淀会遮蔽所产生的紫色。 知识讲解 细胞中的元素和化合物 组成细胞的元素 组成细胞的化合物 检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质 大量元素 微量元素：Fe Mn B Zn Mo Cu 基本元素：C、H、O、N 最基本元素：C 无机化合物：水、无机盐 有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸 糖类 脂质 蛋白质 淀粉 还原糖鉴定斐林试剂，砖红色沉淀 脂肪鉴定苏丹III：橘黄色 双缩脲试剂：紫色 碘液：变蓝 课堂小结 1. 人体内有 20 多种微量元素，它们的质量总和不到体重的千万分之一，但是对人的健康却起着重要的作用，下列各组元素全部是微量元素的是（ ） A.Na、K、Cl、S、 B.B、Fe、Zn、Cu C.N、H、O、P D.Ge、Ca、Cu、Mg 2．微量元素在生物体内含量虽很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。下列实例可证实该理论的是(　　) A．缺镁时叶片变黄 B．油菜缺硼时只开花不结果 C．动物血液中钙盐的含量太低会引起抽搐 D．缺磷会造成植株矮小 B B 3. 下列对生物体中有关化合物的鉴定实验不正确的是(　　) C 24 4. 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.脂肪的鉴定需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪滴 C.鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液 D.用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现用现配 B 25 $