2.1 细胞中的元素和化合物（精品课件）

该高中生物学课件聚焦“组成细胞的元素和化合物”，通过“问题探讨”中地壳与细胞元素含量表引导学生提问，结合思考讨论题搭建学习支架，衔接元素种类、含量分析到化合物分类及检测实验，帮助学生构建知识脉络。 其亮点是以核心素养为导向，科学思维通过对比玉米与人体细胞元素数据培养分析能力，科学探究体现在实验细节如斐林试剂与双缩脲试剂比较、脂肪检测去浮色步骤，生命观念强调元素构成细胞结构。采用问题驱动和实验探究法，助力学生深化理解，教师可直接用于教学提升效率。

必修一 分子与细胞 Cell is the basic unit of biological activity, including Cell Membrane, Cytoplasm, nucleus and other basic structures. 第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 学习目标： 1. 认识细胞是物质的有机统一体，元素和化合物按照特定方式构成细胞结构，体现结构与物质相联系。（生命观念） 2. 通过对比地壳与细胞元素含量数据和干重、鲜重元素含量数据，学会分析图表信息。（科学思维） 3. 掌握还原糖、脂肪、蛋白质检测的实验思路，能区分试剂使用条件、操作细节，分析实验误差、实验选材的原因。（科学探究） 4. 认识合理膳食的意义，知道食物中各类营养物质与人体生命活动的关系。（社会责任） 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？就自己提出的问题与其他同学交流。 问题探讨： 思考: 注：Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。 1. 组成细胞的元素在地壳中都存在，说明什么？ 2. 同一种元素，地壳和细胞中的含量为什么差别很大？说明什么？ 3. 地壳中含量很高的Si，为什么大多数细胞里含量极少？ 4. 为什么细胞中C、N、H的含量远高于地壳？ 一、组成细胞的元素 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 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你的结论是？ 组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种为细胞所特有。 生物界与非生物界具有统一性（元素种类） 细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同。 生物界与非生物界具有差异性（元素含量） 一、组成细胞的元素 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% 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。 1、在玉米细胞中和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗?分别是哪四种元素？怎样解释这种现象？ 思考●讨论: 这说明不同生物细胞在元素组成上具有 ,在元素的含量上有 。 统一性 差异性 一、组成细胞的元素 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: 2、细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ 不是，它们有着重要作用。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。 【资料1】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。 一、组成细胞的元素 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: 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？ 生物所含元素都来自无机环境，但含量却大不相同，这与生物体能选择性的从无机环境中获取所需元素有关。 玉米细胞中氧元素含量高于人体细胞，而氮元素含量低于人体细胞，这说明玉米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，而蛋白质相对少一些；Ca元素含量也有区别，这与物质和结构组成有关。 不同生物体内化学元素种类：___________。 不同生物体内同种化学元素含量：___________。 同一生物体内不同化学元素的含量不同，其中_______________4种元素含量最多。 占细胞鲜重最多的元素为_____；占细胞干重最多的元素为_____。 一、组成细胞的元素 基本相同 含量不同 O 结论： 比较组成玉米细胞和人体细胞的元素及含量 C、H、O、N 体现了细胞的差异性，原因是生物体有选择地从无机自然界获取组成自身的物质。 体现了细胞的统一性，也为“生物体存在共同的祖先”这一论断提供了证据。 C 一、组成细胞的元素 1.常见的化学元素有_______种 20多 2.大量元素： C H O N P S K Ca Mg 等 3.微量元素： Fe Mn Zn Cu B Mo 等 铁 锰 锌 铜 硼 钼 含量较多，占生物体总重量万分之一以上的元素 生活必需，含量很少 一、组成细胞的元素 注意 微量元素的含量少，但是作用非常重要。 Fe-缺Fe会引起缺铁性贫血（ Fe是血红蛋白的组成成分）。 Mg-合成叶绿素的必需元素。 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。 I-缺I引起甲状腺肿（大脖子病，I是构成甲状腺激素的必需元素）。 B-缺B会引起植物的花而不实（只开花不结果）。 Zn-食欲减退、免疫力下降、影响生长发育等。 拓展应用 元素缺乏症 一、组成细胞的元素 二、组成细胞的化合物 存在形式：组成细胞的各种元素大多以 的形式存在。 化合物 组成细胞的化合物 无机 化合物 有机 化合物 水 无机盐 糖类 核酸 脂质 蛋白质 占70%~90% 占1%~1.5% 占1%~1.5% 占1%~2% 占7%~10% （不含碳元素） （含碳元素） 细胞内含量最多的化合物是？ 细胞内含量最多的无机化合物是？ 细胞内含量最多的有机化合物是？ 占细胞鲜重含量最多的化合物是？ 占细胞干重含量最多的化合物是？ 水 水 蛋白质 水 蛋白质 二、组成细胞的化合物 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 多 少 多 少 无 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！ 旁栏思考: 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 还原糖 非还原糖：蔗糖、淀粉、纤维素、糖原等。 含义：指因含有游离醛基或酮基而具有还原性的糖。 举例：葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等。 一、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。根据颜色反应可以检测生物组织中的糖类、脂肪或蛋白质的存在。 还原糖+斐林试剂 （水浴加热） 砖红色沉淀 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 一、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。根据颜色反应可以检测生物组织中的糖类、脂肪或蛋白质的存在。 还原糖+斐林试剂 （水浴加热） 砖红色沉淀 脂肪+苏丹Ⅲ 橘黄色 蛋白质+双缩脲试剂 紫色 淀粉+碘液 蓝色 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 二、材料用具 1.实验材料 2.仪器： 梨子、葡萄、白萝卜匀浆 花生种子 豆浆 鲜肝提取液 鸡蛋清稀释液 刀片、试管、试管架、试管夹、大小烧杯、量筒、滴管、酒精灯、三脚架、陶土网、火柴、载玻片、盖玻片、毛笔、吸水纸、显微镜等。 马铃薯提取液 选材原则:待检测物质含量较高且颜色浅 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 斐 林 试 剂 双缩脲试剂 苏丹III染液 体积分数为50%的酒精溶液 碘液 蒸馏水 二、材料用具 3.试剂： 甲液:0.1g/mL的NaOH溶液 乙液:0.05g/mL的CuSO4溶液 A液:0.1g/mL的NaOH溶液 B液:0.01g/mL的CuSO4溶液 （等量混合，现用现配） （先A后B，A多B少） 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 属于还原糖的有：单糖、麦芽糖、乳糖 斐林试剂是甲液NaOH和乙液CuSO4混合后才可使用，因为其反应原理是还原糖中的醛基被Cu(OH)2 氧化，Cu(OH)2 被还原成Cu2O 不能用酒精灯直接加热 还原糖的检测与观察 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 思考: 1.脂肪检测的实验原理？ （试剂、条件、颜色） 2.选择什么材料？ 3.体积分数50%的酒精的作用？ 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 脂肪的检测与观察 切片要厚薄均匀，如厚薄不均就会导致观察时有的地方清晰有的地方模糊 酒精的作用是洗去浮色 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.蛋白质检测的实验原理？ （试剂、条件、颜色） 2.选择什么材料？ 3.试剂的使用方式？ 思考: 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 稀释10倍以上，否则实验后易黏附在试管壁上 蛋白质的检测与观察 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1 马铃薯匀浆 碘液2滴 摇匀后变成蓝色 2 结论 待测组织样液含有淀粉 蛋白质的检测与观察 三、探究实践：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 斐林试剂 双缩脲试剂 不同点 使用方法 甲液和乙液_______均匀后方可使用，且现配现用 使用时先加A液，再加B液 反应条件 _______加热 不需要加热 颜色 _______ _______ 浓度 斐林试剂乙液CuSO4溶液浓度为0.05g/mL 双缩脲试剂B液CuSO4溶液浓度0.01g/mL 相同点 都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用的NaOH溶液浓度都是0.1 g/mL 混合 水浴 砖红色 紫色 斐林试剂和双缩脲试剂的比较： 注意 唯一需要加热：还原糖检测；唯一需要显微镜：脂肪检测；唯一需要酒精：脂肪检测。 课堂小结 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 最基本元素：C 基本元素：C、H、O、N 主要元素：C、H、O、N、P、S 大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu 无机化合物：水、无机盐 有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸 还原糖 脂质 蛋白质 淀粉 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 水浴加热 脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色 蛋白质+双缩脲试剂→紫色 淀粉+碘液→蓝色 巩固提高： C 1.下列有关组成细胞的化学元素的叙述，正确的是（　　） A．组成细胞的各种元素大多以离子的形式存在 B．无机自然界的化学元素都可以在细胞中找到 C．同一细胞中某种元素的含量是可以变化的 D．细胞中的化学元素根据作用大小分为微量元素和大量元素 2.白沙茶叶历史源远流长。调查组调研发现，黎族人民自古有采摘五指山脉的野生大叶茶治病，如果从此算起，海南茶事已有近千年历史。下列关于茶的说法，错误的是（      ） A．采摘的新鲜茶叶的细胞中含量最高的化合物是H2O B．茶和人体所含元素种类大致相同，但含量差异很大 C．茶籽充分晒干后，剩余的物质主要是无机盐 D．茶树与人体的生命系统相比，缺少系统层次 巩固提高： C 3．“检测生物组织中的糖类和蛋白质”实验中，以下操作改进不可行的是（    ） A．鸡蛋蛋清液容易引起试管挂壁而难以清洗，可用熟蛋白捣碎制成悬液代替 B．在检测还原糖时，可适当提高水浴温度缩短反应时间 C．在检测蛋白质时，将B液换用0.05 g/mL的CuSO4溶液增强实验效果 D．检测还原糖时，可用刻度试管和滴管量取样液及试剂，以保证快速量取 4.选择合适的实验材料是实验成功的关键。下列生物材料中，最适合用于还原糖检测的是（     ） A．梨汁B．甘蔗汁C．花生匀浆D．稀蛋清 巩固提高： C A 5.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，正确的是（     ） A．检测生物组织中的糖类和蛋白质，斐林试剂和双缩脲试剂的成分和用法均完全不同 B．若要鉴定花生种子中是否含有脂肪，不一定需要用显微镜观察 C．经脱色处理的成熟猕猴桃果肉匀浆加碘液后呈浅蓝，说明成熟猕猴桃果肉不含淀粉 D．常用番茄、苹果等组织样液作为鉴定植物组织内还原糖的实验材料 巩固提高： B 巩固提高： D 6.商洛特产众多，“洛南豆腐干”“商南茶”“柞水黑木耳”“山阳九眼莲”等家喻户晓。下列有关分析错误的是（　　） A．“洛南豆腐干”的成分有水、无机盐、蛋白质、脂质和糖类等物质 B．“商南茶”茶树植株不同组织中各种化合物的含量有一定差异 C．“柞水黑木耳”所含的某些化合物在无机自然界中找不到 D．“山阳九眼莲”具有独特的脆、甜、爽口等特点，原因是新鲜莲藕细胞所含化合物中糖类含量最多 巩固提高： B 7.化橘红的“二氢黄酮”与“柚皮苷”（C27H32O14）含量极高，对风寒咳嗽有很好的治疗效果。尤其是广东省化州市宝山因有礞石土质和Mn、Mg、Fe、Ti等元素，所以种植的化橘红止咳效果更好。下列有关表述正确的是（     ） A．化橘红中含有钙、铁、锌等微量元素 B．化橘红中的各种元素在种植它的土地上都能找到 C．“二氢黄酮”与“柚皮苷”是化橘红细胞中含量最多的有机物 D．引起咳嗽的病毒是最小的生命结构层次 Lavf57.71.100 Lavf57.71.100 $