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

该高中生物学课件围绕“细胞中的元素和化合物”，系统涵盖元素种类（大量/微量元素）、含量（鲜重/干重）、生物界与非生物界的统一性和差异性，以及化合物检测实验等核心知识。通过“减肥食谱”分析元素导入，搭建生活与学科知识的桥梁，引导学生从具体食物元素过渡到细胞元素的抽象认知。 其亮点在于情境化教学与探究实践结合，用食谱分析元素体现生命观念中“生命的物质基础”，对比表格（地壳与细胞元素含量等）培养科学思维，实验部分详细步骤及注意事项提升探究实践能力。学生能联系生活理解知识，教师可高效落实教学目标。

第1节 细胞中的元素和化合物 第2章 组成细胞的分子 请小组合作完成： 1.找出食谱中出现频率最高的元素有哪些？ 任务一：分析细胞菜单——细胞中有哪些元素？ 日期 餐次 食物及主要元素组成（符号） 周一 早餐 面包：C、H、O、N；鸡蛋：C、H、O、N、S、P；橙汁：C、H、O 午餐 鸡胸肉：C、H、O、N、S；米饭：C、H、O；西兰花：C、H、O、N 晚餐 鳕鱼：C、H、O、N、S、P；土豆泥：C、H、O；牛奶：C、H、O、N、Ca、P 周二 早餐 燕麦：C、H、O、N；鸡蛋：C、H、O、N、S、P；苹果：C、H、O 午餐 牛肉：C、H、O、N、S；糙米饭：C、H、O；黄瓜：C、H、O 晚餐 虾仁：C、H、O、N、S、P；意面：C、H、O；沙拉（生菜）：C、H、O、N 周三 早餐 酸奶：C、H、O、N、Ca、P；杏仁：C、H、O、N；蓝莓：C、H、O 午餐 面饼：C、H、O；鸡丝：C、H、O、N、S；生菜：C、H、O、N 晚餐 三文鱼：C、H、O、N、S、P；红薯：C、H、O；菠菜：C、H、O、N 食谱中普遍含有C、H、O、N等元素。 说明：表中仅列出食物中含量 ≥0.1% 的元素，细胞必需的部分微量元素如铁、锌、铜等因含量极低未列出。 请小组合作完成： 2.是否存在食谱中未体现，但细胞中不可或缺的元素？请举例说明。 任务一：分析细胞菜单——细胞中有哪些元素？ 食谱高频元素 人体细胞必需元素 C、H、O、N、S、P、Ca 除左侧外，还有：Fe、Zn、I、Cu、Mn、Co、Mo、Se 等 说明：细胞必需的一些元素，在食谱元素标注中没有出现。 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 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。 现象1：组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有。 说明：生物界与非生物界具有统一性 现象2：细胞中各种元素的含量与无机自然界有很大不同。 说明：生物界与非生物界具有差异性 例如：为什么组成地壳和细胞的各种元素的相对含量差异很大？ 组成细胞的元素，有些含量多，有些含量少， 不同生物的元素组成是怎样的呢？我们以玉米细胞和人体细胞为例进行分析。 3.由表中数据还可得出什么结论？ 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 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.细胞中的有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ C、H、O、N Mg（叶绿素）、S（蛋白质） 同一生物体内，不同元素含量也有差异 统一性 差异性 屏幕上展示的就是玉米细胞和人体细胞含量较多的化学元素的种类及其含量，接下来就能同学们以小组为单位分析表格找到问题的答案。 6 组成人体细胞的主要元素 （占细胞干重的百分比） O>C>H>N C>O>N>H 组成人体细胞的主要元素 （占细胞鲜重的百分比） 鲜重指细胞正常生活状态下所测得的质量，如新鲜菠菜 干重指除去水分后所测得的重量，即烘干保持恒重后测定的重量 在人体的细胞中，鲜重时含量最多的4种元素？干重时含量最多的元素？为什么有这样的差别？（提示：P17图2-1） 与组成细胞的化合物有关 无论是鲜重还是干重，组成细胞 的C、H、O、N这四种元素的含量最多 1 大量元素 含量占生物体总量的万分之一以上的元素； C 碳 H 氢 O 氧 N 氮 P 磷 S 硫 K 钾 Ca 钙 Mg 镁 等 基本元素 C 碳 碳(C)是构成细胞的核心元素（最基本元素）； 碳(C)是构成有机物的基本支架。 主要元素 细胞中常见的化学元素有20多种。 观察表格我们发现组成细胞的元素的含量并不相同，有些元素含量多有些元素含量少。 这样我们就可以根据含量对元素进行分类，下面就请同学们阅读教材17页了解细胞中常见元素的分类。按照含量，我们可以把元素分为哪两类？ 含量较多的元素叫做大量元素，有9种。 其中，大家还要牢牢记住最基本的元素是C，大家要知道地球上的生物都是碳基生物，可以说没有C，就没有生命的存在。 不管是细胞鲜重还是干重，CHON四种元素的含量最多，我们把它们称作基本元素； 另外，CHONPS六种元素的质量占据了生物体总质量的主要部分，我们把它们称作主要元素； 微量元素有6种，Fe、Mn、B、Zn、Mo 、Cu，我们可以借助口诀铁锰碰新木桶来进行记忆。这儿大家要注意一点，元素虽分为大量和微量，但都是必需元素，缺一不可。 8 含量占生物体总量的万分之一以下的不可缺少的元素 Fe 铁 Zn 锌 Cu 铜 B 硼 Mo 钼 锰 Mn 巧记口诀：（铁猛碰新木桶） 2 微量元素 铁 新木桶 猛碰 含量占生物体总量的万分之一以下的不可缺少的元素 2 微量元素 通过分析,你能得出什么结论呢? 资料分析: 近日，小明的一些症状引起了父母的担忧：感冒频繁，口腔溃疡反复发作，伤口不易愈合，食欲不振，免疫力低下。比起同龄儿童，小明身材偏矮、偏瘦。去医院后，经检查发现血清中锌的浓度过低。 微量元素(锌)在生物体中含量很少，但是生物体不可缺少的必需元素。 Fe 铁 Zn 锌 Cu 铜 B 硼 Mo 钼 锰 Mn 巧记口诀：（铁猛碰新木桶） 最基本元素 基本元素 主要元素 大量元素 微量元素 C C、H、O、N C、H、O、N、P、S C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu 鲜重（细胞含水较多） 干重（细胞含水较少） O ＞ C ＞ H ＞ N C ＞ O ＞ N ＞ H 小结： 小结 水 无机盐 1 化合物的种类 糖 类 蛋白质 脂 质 核 酸 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在 2 化合物的含量 组成细胞的化合物 无机 化合物 有机 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂 质 核 酸 糖 类 70%~90% 1~1.5% 7~10% 1~2% 1~1.5% 细胞中含量最多的化合物是_____ 。 细胞内含量最多的有机化合物是________。 干重中含量最多的化合物是________。 水 蛋白质 蛋白质 花生的脂肪细胞呢？ 1.下图A是组成人体细胞的主要元素及其比例，B是细胞中几种化合物的含量。 请据图思考下列问题： (1)如果图A表示的是活细胞中的元素含量比例，则甲～丁依次为___、 、 、 。 (2)若按干重计，图B中②为 ，其标志性元素是A图中的 (填甲、乙、丙、丁)，按鲜重计②应为 (此时①为 )。 (3)图A所示元素在非生物界中 (填“一定能”、“一定不能”或“不一定能”)找到。 (4)C、H、N三种元素在人体的化学成分中，质量分数共占73%左右(占细胞干重的百分比)，而在岩石圈的化学成分中，质量分数不到1%，这一事实说明生物界与非生物界具有 。 O H C N 蛋白质 丁 水 蛋白质 一定能 差异性 2、判一判(判断正误并找到课本原话) （1）．组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到。(必修1 P16正文) (　　) （2）．细胞中的微量元素因含量极少从而不如大量元素重要。(必修1 P16“思考·讨论”) (　　) （3）．玉米和人体细胞干重中含量占前四的元素均是C、O、N、H。(必修1 P16“思考·讨论”) (　　) √ × √ 15 （4）．Ca、Mg、Fe、Mn、Cu是组成细胞的微量元素。(必修1 P17正文) (　　) （5）．组成细胞的各种元素都是以化合物的形式存在的。(必修1 P17正文) (　　) （6）．梨的果实和叶片的细胞中化合物的种类和含量大体是相同的。(必修1 P17“旁栏思考题”) (　　) × × × 16 3．下列关于构成细胞的化学元素、大量元素和微量元素的叙述，正确的是 (　 ) A．生物界与非生物界具有统一性，表现在非生物界的元素 都能在生物界中找到 B．微量元素含量少，因此对生物体生命活动影响不大 C．细胞与非生物相比，各种元素的相对含量大不相同 D．同一生物的各种细胞中的成分是相同的 C ①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 思考讨论 ②下列种子中含蛋白质最丰富的是 ，含淀粉最丰富的是 ，含脂肪最丰富的是 。（玉米、油菜、大豆） 总结：不同生物组织的细胞中各种化合物的含量是有差别的 因此，日常膳食中做到不同食物合理搭配，以满足机体的营养需要 P17 旁栏思考题 大豆 玉米 油菜 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？P18探究实践 1.检测原理 (1)糖类的检测 ①还原糖＋ 。 ②淀粉＋碘液―→ 。 (2)脂肪的检测：脂肪＋ (3)蛋白质的检测：蛋白质＋ ―→ 紫色。 斐林试剂 砖红色沉淀 蓝色 橘黄色 红色 双缩脲试剂 变性的蛋白质也可，或具有两个及两个以上肽键的化合物 探究·实践 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 还原糖：具有还原性基团（醛基或酮基）的糖类， 如葡萄糖、果糖和麦芽糖等。 蔗糖、淀粉和纤维素属于非还原糖。 检测原理： 0.1g/mL的NaOH溶液与0.05g/mL的CuSO4 溶液混合后，立即生成淡蓝色的Cu(OH)2悬浊液。 还原糖在水浴加热的条件下，可将Cu(OH)2 还原为砖红色的Cu2O沉淀。 3 实验过程及结论 （1）还原糖的检测和观察 还原糖 斐林试剂 砖红色沉淀 水浴加热 甲液：0.1g/ml NaOH溶液 乙液：0.05g/ml CuSO4溶液 3 实验过程及结论 选材：含糖量高、白色或近于白色的植物组织 制备样液：制浆→过滤（一层纱布）→取液 颜色反应： 结论：组织样液含有还原糖。 注入2mL梨组织样液 振荡、混合摇匀呈现蓝色 注入1mL刚配制好的斐林试剂 甲乙液等量混匀 变成砖红色 50-65℃的温水 注意：斐林试剂 要现配现用！ （1）还原糖的检测和观察 3 实验过程及结论 （2）蛋白质的检测和观察 碱性环境（NaOH）中，蛋白质中的（2个或2个以上相邻）肽键能和双缩脲试剂中的Cu2+反应生成紫色的络合物，这个反应叫做双缩脲反应。 蛋白质 双缩脲试剂 紫色反应 A液： 0.1g/ml的NaOH溶液 B液： 0.01g/ml的CuSO4溶液 3 实验过程及结论 （2）蛋白质的鉴定 选材：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 制备样液： 颜色反应 双缩脲试剂 A液1mL 双缩脲试剂B液4滴 结论： 组织样液中存在蛋白质。 组织样液2 mL 摇匀后变成紫色 斐林试剂与双缩脲试剂的对比 0. 1g/mlNaOH 0. 05g/mlCuSO4 0. 1g/mlNaOH 0. 01g/mlCuSO4 还原糖+Cu(OH)2 ↓Δ Cu2O(沉淀） 肽键与Cu2+在碱性的条件下结合成紫色络合物 新制Cu(OH)2 碱性条件下的Cu2+ 等量混合，现配现用 先A摇匀，后B要少 50-65℃水浴加热 无需加热 浅蓝→棕色→砖红色沉淀 蓝色→紫色 3 实验过程及结论 （3）脂肪的鉴定 方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色 方法二：取材：花生种子（浸泡），将子叶切成薄片 制片 ①取最薄的切片，放在载玻片中央 ②滴2～3滴苏丹Ⅲ染液（染色3min） ③去浮色：加1～2滴体积分数为50%的酒精溶液 ④制成临时装片：滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片 先低倍镜下找着色颗粒，再高倍镜观察 观察： 结论：圆形小颗粒呈橘黄色，证明有脂肪存在。 脂肪 苏丹Ⅲ 橘黄色 3 实验过程及结论 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： （4）淀粉的鉴定 1、在做还原糖、蛋白质鉴定的实验时，为什么要留出一部分样液？ 作对照 2、使用双缩脲试剂时，为什么要先加入A液再入B液？ 为什么B液只能加4滴而不能过量？ 过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。 以造成碱性环境 注意事项： 3、如果用鸡蛋清，为什么需要加以稀释？ 若稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管内壁上，使反应不彻底，且试管不易洗干净。 注意事项： 5.若有西瓜、西红柿，适合作检测还原性糖的材料吗？ 不适合，此材料中虽富含还原糖，但含有色素，会遮盖反应颜色 6.甘蔗、甜菜根适合作检测还原性糖的材料吗？ 此材料中虽不含色素，富含蔗糖，但蔗糖是非还原性糖 4、为什么斐林试剂要现配现用，不能放置太久？ 时间太长，Cu(OH)2悬浊液就沉淀在试管底部而无法参与反应。 把握三类有机物检测在操作步骤上的“三个唯一” 唯一需要加热 检测还原糖，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热 唯一需要显微镜 切片法检测生物组织中的脂肪 唯一使用酒精 脂肪的检测实验用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色 拓展解惑 1．实验注意事项 (1)非还原糖(如蔗糖)鉴定时：如果与斐林试剂混合，水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。 (2)脂肪鉴定现象观察时：①若要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜。②若要观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜。 (3)蛋白质鉴定时：①若用大豆作材料，必须提前浸泡。②若用蛋清液作材料，必须稀释，防止其黏在试管内壁上不易刷洗。 31 2．实验成功的2个关键点 (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反应。 (2)物质检测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。 32 易错警示　糖类、脂肪和蛋白质检测的三个易错点 (1)无颜色变化≠无色：进行物质检测时，有些检测剂本身带有颜色，将其加入含有某些化合物的试管中，若不呈现特定颜色反应，表明试管中不含被检测物质，但不可说成“试管中无色”，此时试管中可显示试剂本身颜色(如斐林试剂原本为“蓝色”，碘液原本为橙黄色等)。 (2)能与双缩脲试剂呈现紫色反应的化合物不一定是蛋白质：凡是具有两个或两个以上肽键的化合物均可以与双缩脲试剂呈现紫色反应。 33 4.下列关于生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质鉴定实验的叙述，正确的是 A.可溶性还原糖、蛋白质的鉴定，可用酒精灯直接加热 B.脂肪鉴定的操作步骤依次是切片→染色→洗去浮色→制片→观察 C.苏丹Ⅲ染液可将脂肪颗粒染成砖红色 D.常用番茄、苹果等作为鉴定植物组织内还原糖的实验材料 √ 5.下列关于实验操作步骤的叙述，正确的是 A.用于鉴定还原糖的斐林试剂中的甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定 B.脂肪的鉴定实验中需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒 C.鉴定还原糖时，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 √ 直击高考 题组一　真题重组判断类 1．(江苏卷)无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成 (　　) 2．(浙江6月卷)Mg2+存在于叶绿体的类胡萝卜素中 (　　) 3．(湖南卷)帝企鹅蛋的卵清蛋白中 N 元素的质量分数高于 C 元素 (　　) 4．(河北卷)由Fe2+参与构成的血红蛋白具有运输功能 (　　) 5．(辽宁卷)脂肪细胞中的脂肪可被苏丹Ⅲ染液染色 (　　) 6．(河北卷)利用斐林试剂检测麦芽、雪梨榨汁中的还原糖 (　　) 7．(江苏卷)检测样品中的蛋白质时，须加热使双缩脲试剂与蛋白质发生显色反应(　　) ×　 ×　 ×　 √　 √　 √　 ×　 返回导航 36 知识结构 细胞中的元素和化合物 化合物 无机物 有机物 水 无机盐 脂类 糖类 蛋白质 核酸 斐林试剂 检测 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 C、H、O、N C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 元素 课堂小结 1. 基于对细胞元素组成、元素含量等的认识，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最少，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，但含量往往有一定的差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。（ ） 2.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 3.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 √ × √ C 练习与应用（P18） 4.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 5.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？ 练习与应用（P18） B 6.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，能构成个生命系统吗？为什么？ 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。 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。 $