2.1 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

该高中生物学课件围绕“组成细胞的分子”，系统涵盖细胞中元素的种类与含量、化合物的分类及检测方法，通过生石花与石头的对比、太空厨房食谱设计等情境导入，结合地壳与细胞元素含量对比的问题探讨，搭建从生活现象到学科知识的学习支架，帮助学生建立元素组成与生命特征的联系。 其亮点在于融合情境创设与探究实践，以中国居民膳食指南、太空食谱等真实案例培养态度责任，通过元素含量表格分析、化合物检测实验（如斐林试剂与双缩脲试剂对比）发展科学思维和探究能力。采用数据可视化（饼图、表格）和实验操作指导，学生能深化生命观念，教师可提升教学效率与学生参与度。

第2章 组成细胞的分子 《中国居民膳食指南科学研究报告(2021)》中指出：受社会经济发展水平不平衡、人口老龄化和不健康饮食生活方式等因素的影响，我国仍存在一些亟待解决的营养健康问题。 第1节 细胞中的元素和化合物 生石花 石头 生石花和石头都由分子组成，为什么生石花能表现出生命特征？是因为生石花细胞里含特殊的生命元素？组成细胞的分子有什么特殊之处？ 趣味交互动画演示——石头和生石花 双击上方链接 1.演示链接 2.演示方法 打开界面 点击下方绿色按钮操作 3.演示界面预览 “航天员在轨驻留长达半年，无法像在地面一样随时补充新鲜食材。如何为他们设计既轻便、又能满足长期健康需求的食谱？” 太空厨房的难题 航天食谱设计需要考虑哪些营养因素？ 组成细胞的主要化合物有哪些？ 细胞中常见的元素有哪些？ 怎样检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质？ 学习目标 重点 重难点 国际空间站周一~周三食谱主要元素组成表 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 食谱中出现频率最高的元素有哪些？ 普遍含有C、H、O、N等元素。 问题探讨 活动一：比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量： 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，能发现什么问题？ 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 *Si在某些植物细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。 在地壳和活细胞中含量最多的元素 问题探讨 生物界与非生物界的统一性与差异性 统一性 差异性 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。 细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。 细胞是有生命的，其所含元素是从地壳中有选择地吸收的。 知识目录 01 组成细胞的元素 02 组成细胞的化合物 03 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 (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？ 都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量N元素。 (2)玉米细胞中O元素含量明显高于人体细胞，而N元素含量明显低于人体细胞，怎样解释？ 不同有机物含量有差别，玉米细胞糖类多一些，人体细胞中蛋白质含量多一些。 (3)细胞中有些元素含量很少，如在玉米细胞中，S只有0.17%，Mg只有0.18%，是否意味着这些元素并不重要？ 有些元素含量虽然很少，但却有重要作用，如很多蛋白质都含有S，叶绿体中的叶绿素分子含有Mg。 一.组成细胞的元素 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: 一.组成细胞的元素 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。 基本相同 含量不同 C、H、O、N 结论： 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。 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。 一.组成细胞的元素 近日，小明一些症状引起了父母担忧： 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浓度过低。 结论? 元素(锌、钼)在生物体中含量很少，但是生物体不可缺少的必需元素。 任何元素的功能都不能被其他元素替代。 大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的元素。 区分大量元素和微量元素的依据是“含量” 而不是“重要性” 铅（Pb）、汞（Hg）在细胞中含量也很低，属于微量元素吗 几十年前,新西兰有一个牧场大片牧草长势很弱,甚至发黄枯萎,即使使用大量N、P、K肥也无济于事,后来,人们偶然发现牧场内一小片牧草长得十分茂盛,原来,这一片“绿洲”附近有一座钼矿,矿工每天上下班总是抄近路走,他们鞋子踩过的地方,牧草绿油油的,经过科学家化验和分析,一公顷牧草只需150克钼就足够了。 新闻链接 一.组成细胞的元素 1.组成细胞的元素种类 细胞中常见的化学元素有20多种。 2.元素分类 按元素在生物 体内含量分为 大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等 微量元素： Fe、B、Cu、Mo、Zn、Mn等 含量占生物体总重量万分之一以上的元素。 含量占生物体总重量万分之一以下的元素。 Ｃ H O N P S K Ca Mg 等 Fe Mn B Zn Mo Cu 等 组成细胞的元素 自然界中的元素 基本元素 大量元素 微量元素 主要元素 最基本元素 一.组成细胞的元素 碳原子通过4个化学键构成有机物的基本骨架，故C是最基本元素。 甲烷 氨基酸 一.组成细胞的元素 一.组成细胞的元素 拓展应用 元素缺乏症 Fe-缺Fe会引起缺Fe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。 某配方奶粉的营养成分表 组成生物体的每一种元素都是不可或缺的。在细胞中，这些元素主要以化合物的形式存在。成年人通过日常饮食摄入这些化合物，婴儿则可以从母乳或奶粉中获取，从而完成正常的生命活动。 一款成分科学的奶粉需包含哪些化合物？ 知识目录 01 组成细胞的元素 02 组成细胞的化合物 03 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 二.组成细胞的化合物 组成细胞的化合物 无机化合物 有机化合物 水 无机盐 蛋白质 核酸 糖类 脂质 二.组成细胞的化合物 （平均值） 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 化合物含量在细胞中的比例： 水>蛋白质>脂质>无机盐>糖类>核酸 无论植物还是动物，不管在什么环境下 含量 干重 = 鲜重-水 = 有机物+无机盐 鲜重 干重 在人体细胞中，鲜重时含量最多的元素是 ；干重时含量最多的元素是 。 O C 鲜重：O>C>H>N 干重：C>O>N>H 核心●归纳 二.组成细胞的化合物 拓展应用 有机化合物和无机化合物 自然界中的化合物可以分为两类：有机化合物（有机物）和无机化合物（无机物）。有机物是指除CO、CO2、碳酸盐等以外的几乎所有含碳化合物；无机物通常指不含碳元素的化合物，也包括CO、CO2、碳酸盐等含碳化合物。 目前已知的生物有机体均以碳为基本元素，其组成的物质中，多糖、核酸、蛋白质等生物大分子，均是在由碳组成的链状或环状的基础上所形成的。 二.组成细胞的化合物 【旁栏思考】 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距？ 提示：梨的果实细胞中糖类和水分等物质多，不含叶绿素。 不同生物组织细胞中各种化合物含量是有差别的 日常膳食做到不同食物的合理搭配 二.组成细胞的化合物 中国居民平衡膳食宝塔 基础食物 多吃一些 适量摄入 控制一下 随堂检测 1、下列有关组成细胞的化学元素和化合物的叙述，不正确的是（　　） A．人体细胞干重中含量最多的有机化合物是蛋白质 B．人体活细胞内含量最多的元素是O C．Mg、Zn、Ca等大量元素是生物体必不可少的 D．微量元素对生物体来说具有重要作用 C Zn属于微量元素 2、下表是用于无土栽培番茄的一种培养液的配方，下列说法正确的是（　　） A．番茄汁可以作为检测还原糖的材料 B．在该培养液配方中，Fe属于大量元素 C．植物吸收的Mg2+可用于合成叶绿素 D．构成番茄植株的细胞中，含量最多的化合物是蛋白质 Ca（NO3）2 MgSO4 KH2PO4 KCl FeCl3 H2O 1.0g 0.25g 0.25g 0.12g 0.005g 1000mL C 随堂检测 3、下表是玉米细胞和人体细胞部分元素及含量占比（干重）数据，正确的是（　　） D 元素 C H O N K Ca P Mg S 玉米 43.57% 6.24% 44.43% 1.46% 0.92% 0.23% 0.20% 0.18% 0.17% 人 55.99% 7.46% 14.62% 9.33% 1.09% 4.67% 3.11% 0.16% 0.78% A．玉米细胞和人体细胞干重中含量最少的元素分别是S和Mg B．人体细胞中Mg的含量低于Ca，说明Mg的重要性相对更低 C．组成玉米细胞和人体细胞的元素种类和含量均存在较大差异 D．不同细胞的元素含量不同，这主要与细胞膜的功能特性有关 随堂检测 4、下图1为某动物细胞中化合物含量扇形图，图2为该细胞占比前三的元素（用abc表示）柱形图，下列说法错误的是（     ） A．若图1、2表示正常细胞，则A是水；a、b依次为氧、碳 B．若图1、2表示细胞干重，则A是蛋白质；a、b依次为碳、氧 C．所有细胞都含有a、b、c元素 D．据图2，正常细胞中c原子数较少，导致c元素含量较a、b低 D 知识目录 01 组成细胞的元素 02 组成细胞的化合物 03 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 思考： 1.所有细胞中各种化合物的种类和含量都一样吗？ 2.根据你的生活经验，说说哪些植物器官的细胞中富含糖类、脂质或蛋白质？ 怎样来检测这些化合物呢？ 这是一份一份新研制的“高能航天能量棒” 1 2 3 鉴定原理 实验流程 实验选材 物质鉴定类实验的基本思路 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 1.实验原理 还原糖 脂肪 蛋白质 还原糖+斐林试剂 砖红色沉淀 50-65℃ 水浴加热 脂肪+苏丹Ⅲ染液 橘黄色 镜检 蛋白质+双缩脲试剂 紫色 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 淀粉(非还原糖)+碘液 淀粉 蓝色 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 2.实验材料 注意： (1)所选材料应富含被检测的有机物，易出现明显实验现象。 (2)材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。 梨匀浆、葡萄匀浆、白萝卜匀浆、花生种子、豆浆、鲜肝提取液、鸡蛋清稀释液等。 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 3.实验仪器及试剂 （1）实验仪器 显微镜，试管，大烧杯，小烧杯，培养皿，小量筒，滴管，刀片，载玻片，盖玻片，吸水纸，试管架，试管夹。 （2）实验试剂 斐林试剂，苏丹Ⅲ染液，双缩脲试剂；体积分数为50%的酒精溶液，蒸馏水。 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 注意：苹果或梨的组织样液必须临时制备，因苹果多酚氧化酶含量高，组织样液很易被氧化成褐色，将产生的颜色覆盖。 4.方法步骤——还原糖的检测和观察 选材 制备组织样液 显色反应 结论 含糖量较高、白色或接近于白色的植物组织 组织样液含有还原糖 斐林试剂 配方： 甲液：0.1g/mlNaOH溶液 乙液：0.05g/mlCuSO4溶液 ②使用方法： 甲乙液等量混匀后立即使用，★现用现配 需50~65℃水浴加热。 2mL组织样液 1mL现配斐林试剂 蓝色 50~65℃ 水浴加热 2min 棕色 砖红色沉淀 制浆→过滤→取液（2ml） 学科交叉 斐林试剂检测还原糖的实质 还原糖中的醛基（-CHO）在加热条件下能将新制Cu(OH)2中铜离子还原成亚铜离子，生成砖红色Cu2O。 斐林试剂与可溶性还原糖在水浴热的条件下，生成砖红色的Cu2O沉淀。 －CHO（醛基） 新制Cu(OH)2悬浊液 －COOH+Cu2O↓ (砖红色) 水浴加热 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 4.方法步骤——蛋白质的检测和观察 制备组织样液 显色反应 结论 紫色 4滴双缩脲试剂B液 摇匀 摇匀 浅蓝色 组织样液含有蛋白质 创设碱性环境 提供Cu2＋ 2mL组织样液 无色 1mL双缩脲试剂A液 黄豆组织样液（或鸡蛋蛋清稀释液） 双缩脲试剂 配方： A液：0.1g/mlNaOH溶液 B液：0.01g/mlCuSO4溶液 ②使用方法：先加A液1ml摇匀，再加B液4滴摇匀。 B液不宜加多，过量会与A液反应，生成过量Cu(OH)2沉淀，使溶液呈蓝色，影响结果观察 蛋清必须稀释，以免实验后黏在管壁，反应不彻底也不易刷洗 学科交叉 双缩脲试剂检测蛋白质的实质 脲就是尿素，两分子尿素在一定条件下（180℃左右加热），生成一个分子氨（NH3）缩合得到双缩脲。正因该物质由两分子脲缩合而成的，故名双缩脲。双缩脲在碱性溶液中能与极稀的硫酸铜溶液形成紫色络合物，这个呈色反应叫做双缩脲反应。双缩脲试剂最初指能提供碱性条件和铜离子、用以鉴定或检测双缩脲存在的试剂。 蛋白质分子中含有肽键，在碱性条件下，肽键（≥2）能与双缩脲试剂中的Cu²⁺结合，形成紫色络合物，从而产生紫色（络合物）。 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 项目 斐林试剂 双缩脲试剂 成分 甲液 乙液 A液 B液 反应原理 使用方法 反应条件 反应现象 先加入A液1 mL摇匀，再加B液4滴 50～65 ℃水浴加热 不需加热 蓝色→棕色→砖红色 浅蓝色→紫色 还原糖+Cu(OH)2 ↓Δ Cu2O(沉淀） 0. 1g/mlNaOH 0. 05g/mlCuSO4 0. 1g/mlNaOH 0. 01g/mlCuSO4 比较斐林试剂与双缩脲试剂 归纳总结 碱性条件下Cu2＋与具有两个或两个以上肽键的化合物发生反应生成紫色络合物 等量混匀后(现用现配) 利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水能否检测蛋白质？为什么？　 成分分别相同，只需将斐林试剂的乙液用蒸馏水稀释即可。 双缩脲试剂（A液0.1 g/mL NaOH溶液，B液0.01 g/mL CuSO4溶液） 可由斐林试剂（甲液0.1 g/mL NaOH溶液）、（乙液0.05g/mLCuSO4溶液加清水稀释）调配得出。 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 4.方法步骤——脂肪的检测和观察 选材切片 制作装片 显微观察 结论 浸泡过的花生种子(3～4h）去掉种皮，将子叶切成若干薄片，放入盛有清水的培养皿中 花生种子中含有脂肪 ①选取最薄的薄片移至载玻片中央。 ②薄片上滴2~3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min。 ③用体积分数为50%的酒精溶液1~2滴洗去浮色。 ④滴蒸馏水，制成临时装片。 在低倍镜下找到橘黄色小颗粒，换用高倍镜观察。 花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色 不需用显微镜，直接用肉眼观察。 检测脂肪时，染色时间不宜过长，否则脂肪会溶解在染色剂中，洗浮色时被洗掉，可能观察不到橘黄色。（苏丹Ⅲ染液是将苏丹Ⅲ溶于酒精配置而成） 重点提醒 【探究·实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 4.方法步骤——淀粉的检测和观察 制备组织样液 显色反应 结论 马铃薯匀浆 组织样 液2mL 碘液2滴 摇匀后变成蓝色 组织样液中存在淀粉 课堂小结 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、H、O、N、P、 S、K、Ca、Mg Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 元素 大量元素 微量元素 一、概念检测： 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） 1.组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各元素比例与无机环境大不相同？ 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，能构成个生命系统吗？为什么？ 虽然组成细胞元素来自无机环境，但构成细胞主要元素C、H、O、N含量与无机环境差异很大，这与细胞内有机化合物如糖类、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。 B 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 一、概念检测： 练习与应用（P18） 二、拓展应用： Lavf58.20.100 Marker-8706 Marker-6397 Marker-7752 Marker-1505 Marker-2789 Marker-9663 Marker-5236 Marker-4394 Marker-2409 Marker-3820 Marker-5791 Marker-9926 Marker-2879 Marker-7510 Marker-3041 Marker-4744 Marker-8417 Marker-7282 Marker-7466 Marker-3249 Marker-4210 Marker-8229 Marker-4345 Marker-8334 Marker-8779 Marker-6641 Marker-9942 Marker-3726 Marker-1182 Marker-4121 Marker-6037 Marker-9515 Marker-1530 Marker-7365 Marker-2692 Marker-5945 Marker-9455 Marker-3070 Marker-9580 Marker-5988 Marker-4742 Marker-2607 Marker-5108 Marker-9815 Marker-7341 Marker-9759 Marker-7575 Marker-6856 Marker-1988 Marker-7610 Marker-9798 Marker-3576 Marker-1293 Marker-6782 Marker-2577 Marker-1444 Marker-9125 Marker-5094 Marker-8628 Marker-5817 Marker-4299 Marker-3763 Marker-3298 Marker-9856 Marker-1699 Marker-6815 Marker-1625 Marker-1852 Marker-7543 Marker-4679 Marker-8627 Marker-4789 Marker-8328 Marker-9203 Marker-2320 Marker-6507 Marker-1337 Marker-3659 Marker-9744 Marker-3158 Marker-6914 Marker-6103 Marker-4174 Marker-6687 Marker-1883 Marker-5338 Marker-8265 Marker-9018 Marker-8572 Marker-3931 Marker-8644 Marker-1128 Marker-1245 Marker-3132 Marker-4668 Marker-9278 Marker-6988 Marker-4100 Marker-5646 Marker-6961 Marker-6819 Marker-5201 Marker-3701 Marker-1635 Marker-1690 Marker-8561 Marker-2026 Marker-2113 Marker-2519 Marker-6837 Marker-5447 Marker-8028 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