2024-2025学年高一生物必修第一册（人教版）课件 第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物

第2章

组成细胞的分子解读章首图文培养学习志向·勇担社会责任与无生命的物体相比，生命是那么的神奇。人们自然会思考，生命之所以如此神奇，是不是因为生命由特殊的元素或者非物质的因素组成呢？事实上，在历史上就有类似这样的观点。对这个问题的回答，涉及生命的物质观。在辩证唯物主义者看来，生命是物质的，没有组成生命的特殊元素，也不存在非物质的“活力”因素。既然如此，生命为什么特殊呢？同学们通过初中的物理和化学学科的学习已经知道，物质是由分子组成的。那么，这个问题就可以转化为，构成细胞的分子有什么特殊之处吗？为什么同样是由分子构成的细胞表现出生命的特征？本章引言就隐含着这样的思想观念。章引言通过“雕刻的石像”和生物对比的情境，让同学们通过比较非生命的石头和生命的细胞之间的不同，进而思考上述问题。设问之后教材并没有给出明确的答案，而是告诉同学们“研究组成细胞的分子，实际上就是在探寻生命的物质基础，帮助同学们建立科学的生命观”，从而指明本章的学习目标以及所要发展的科学素养。章题图选用了电子显微镜下生物大分子——蛋白质的构象，并配以中国科学院院士邹承鲁先生对生物大分子作用的评价：“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。”这句话是对上述引言中设问的一个大致回应，指出了生命不同于非生命的本质所在，同时也明确了本章的学习重点。理清本章架构初识概念体系·具备系统思维第1节细胞中的元素和化合物学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.说出组成细胞的元素都来自自然界但各元素相对含量又与无机环境不同。2.说出组成细胞的大量元素和主要微量元素，说出组成细胞的化合物的主要

种类。3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，进行实验操作、观察结果，基于实验简述组成细胞的物质的特殊性。1.C、H、O、N是组成细胞的基本元素。2.组成细胞的化合物中占鲜重最多的是水，占干重最多的是蛋白质。3.还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。4.脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。5.蛋白质与双缩脲试剂能发生紫色反应。【主干知识梳理】一、组成细胞的元素和化合物1．组成细胞的元素(1)种类：细胞中常见的化学元素有20多种。(3)细胞中4种含量最多的元素：_____________。C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoC、H、O、N2．组成细胞的化合物水无机盐蛋白质核酸二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1．还原糖的检测2．脂肪的检测(1)检测原理：脂肪＋苏丹Ⅲ染液→橘黄色。(2)检测步骤：3．蛋白质的检测【教材微点发掘】1．下图表示组成细胞的元素和化合物，请据图回答有关问题：(1)若图1表示细胞中主要化合物的含量，则甲是水，乙为________。(2)若图2表示组成人体细胞干重含量比例前四位的元素，则

②是____元素。(3)图2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，这说明生物界和非生物界具有_______。(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________。蛋白质C一定能统一性差异性2．人体细胞是由不同元素和化合物组成的，生活中某些人会出现营养不良或肥胖的情况，应该如何做才能避免上述情况发生呢？提示：不同食物中的营养物质的种类和含量差异很大，人们只有合理膳食、均衡营养才能补充人体所需的各种元素和化合物，保持健康。教材问题提示(一)思考·讨论1．在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，它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。2．提示：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只占0.17%，Mg只占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。3．提示：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差异有关。(二)旁栏思考提示：梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿素。新知探究(一)组成细胞的元素和化合物【拓展·深化】1．组成细胞的元素的种类和含量(1)大量元素和微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用。(2)生物体内含有的元素不一定是生物体所必需的元素，如Pb。谐音法巧记组成生物体的化学元素①大量元素：洋(O)探(C)亲(H)，但(N)留(S)人(P)，盖(Ca)美(Mg)家(K)。②微量元素：心(Zn)猛(Mn)碰(B)铁(Fe)木(Mo)桶(Cu)。

2．元素的统一性和差异性3．组成细胞元素的主要作用(1)维持生命活动：如K＋可保持心肌正常兴奋性，硼(B)可促进花粉的萌发和花粉管的伸长。(2)组成化合物：如糖类、脂质和蛋白质中都含有C、H、O等元素。【典题·例析】[典例1]人们经常食用的牛、羊等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分可被转化为人体的组成成分。对以上事实解释合理的是(

)A．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界都能找到B．在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物种类大体相同C．组成生物体细胞的生物分子都是以碳链作为骨架D．不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同[答案]

B[解析]

人们经常食用的牛、羊等肉类和白菜、土豆等蔬菜，经消化吸收后，其中的成分可被转化为人体的组成成分，体现的是生物界的统一性，即在不同生物的细胞内，组成它们的化学元素和化合物种类大体相同。[典例2]

(2024·沈阳月考)东戴河坐拥渤海湾，海域辽阔，海产众多，其中海参以营养丰富，适宜滋补身体而尤负盛名。图1中A、B、C代表新鲜海参细胞中3种元素或化合物含量，图2是干海参细胞中元素或化合物含量的柱形图，下列说法不正确的是(

)A．若图1表示海参活细胞中的化合物，则A、B依次是水、蛋白质B．若图2表示干海参细胞中的化合物，则a表示蛋白质C．若图2表示干海参细胞中的元素，则c代表的元素是碳元素D．若图1表示海参活细胞中的化合物，则化合物A不会同时含有元素a、b、c[答案]

C[解析]细胞鲜重中含量最多的化合物是水，其次是蛋白质，A正确；细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质，若图2表示干海参细胞中的化合物，则a表示蛋白质，B正确；细胞干重中元素含量由多到少分别是C、O、N、H等，若图2表示干海参细胞中的元素，则a代表的元素是碳元素，c代表的元素是氮元素，C错误；细胞鲜重中化合物的含量由多到少分别是水、蛋白质和脂质等，若图1表示海参活细胞中的化合物，则化合物A是水，由H、O两种元素组成，不会同时含有元素a、b、c，D正确。易错提醒关于生物体内元素和化合物含量的易错点分析含量之“最”时，要看清楚是干重还是鲜重，是有机物、无机物还是化合物。如在细胞的鲜重中，含量最多的元素是O，最多的化合物(无机物)是水，最多的有机物是蛋白质；在细胞的干重中，含量最多的元素是C，最多的化合物(有机物)是蛋白质。【应用·体验】1．锗是银白色类金属，在人体中，部分酶、大脑中的白质和灰质均含有锗，其具有明显的抗肿瘤与消炎活性，能刺激红细胞和血红蛋白数量的增加，对治疗贫血有一定的作用。下列描述不合理的是(

)A．人体中的锗归根结底来自无机环境B．锗在生物体中往往以离子或化合物的形式存在C．锗与铁对治疗贫血都有一定作用D．锗具有明显的消炎作用，因此属于一种抗生素答案：D

解析：生物体总是和外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机环境获得的，A正确；组成细胞的化学元素大多以离子或化合物的形式存在，B正确；铁是血红蛋白的组成元素，由题干信息可知锗能刺激红细胞和血红蛋白数量的增加，对治疗贫血有一定的作用，C正确；抗生素一般是由微生物合成的，具有消炎、杀菌的功能，D错误。2．我们如何找到回家的路？诺贝尔生理学或医学奖的三位获得者发现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作用。下列对这两类细胞的叙述正确的是(

)A．“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是CB．“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是OC．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是HD．P和S分别是“位置细胞”中的大量元素和微量元素答案：C

解析：“位置细胞”和“网格细胞”均属于神经细胞。“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是O；“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是C；上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H；P和S均属于大量元素。新知探究(二)检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质【探究·深化】[情境质疑]1．实验材料的选择。检测生物组织中的淀粉、还原糖、脂肪和蛋白质的实验均为显色反应，在选择实验材料时应注意哪些问题？提示：一是要富含待检测的化合物；二是要颜色较浅(无色或白色最佳)。2．检测试剂的使用。(1)比较斐林试剂与双缩脲试剂。项目斐林试剂双缩脲试剂甲液乙液A液B液成分____g/mLNaOH溶液____

g/mLCuSO4溶液___g/mLNaOH溶液_____g/mLCuSO4溶液检测对象__________________0.10.050.10.01可溶性还原糖蛋白质添加顺序_________________________________________________________________________反应条件_______________________________________反应现象_____________________________________甲乙两液等量混匀后立即使用水浴加热(50～65℃)不需加热，摇匀即可组织样液变成砖红色组织样液变成紫色续表先加入A液1mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀(2)生物试剂的应用。①现有两瓶没有标记的糖尿病患者(尿液中含有葡萄糖)和肾小球肾炎患者(尿液中含有蛋白质)的尿液样品，如何进行区分？提示：方法一：用斐林试剂对两瓶尿样进行检测，有砖红色沉淀生成的是糖尿病患者的尿样；没有砖红色沉淀生成的是肾小球肾炎患者的尿样。方法二：用双缩脲试剂来检测，有紫色产生的是肾小球肾炎患者的尿样，另一瓶是糖尿病患者的尿样。②脱脂奶粉中不含脂肪，受到老年人的喜爱。要检验某种脱脂奶粉是否合格，可能用到哪些试剂？提示：符合要求的脱脂奶粉应该无脂肪，同时还应该含有丰富的蛋白质，因此要用到苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂来检测。3．实验操作过程分析。(1)三类有机物检测时，唯一需要水浴加热的是________，唯一需要显微镜观察的是______。还原糖脂肪(2)检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，原因是什么？

提示：染色时间过长，脂肪会溶解到染色剂中。(3)检测还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用？提示：因为斐林试剂很不稳定，容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。(4)检测蛋白质时，加入试剂B后，如果没有产生紫色反应，可能的原因是什么？提示：可能加入的双缩脲试剂B过量，CuSO4在碱性溶液中生成大量的蓝色Cu(OH)2絮状沉淀，会遮蔽实验中所产生的紫色，影响观察结果。[重难点拨]1．斐林试剂与双缩脲试剂的“一同三不同”2．关注实验中的四个注意点选材不宜选有颜色的材料，因为有颜色的材料会干扰实验结果预留样品物质检测中，预留组织样液作对照组待测液处理用蛋清作蛋白质检测材料，必须充分稀释，防止蛋清黏在试管内壁上材料处理脂肪检测时，用体积分数为50%的酒精洗去浮色，不能用清水，因为染料溶于有机溶剂、不溶于水【典题·例析】[典例1]

如图为检测蛋白质的流程图，甲、乙、丙、丁对应实验材料、鉴定试剂及先后用量，则其对应关系正确的一组是(

)A．豆浆、双缩脲、1mL、4滴B．花生种子研磨液、双缩脲、4滴、1mLC．豆浆、双缩脲、4滴、1mLD．花生种子研磨液、斐林试剂、1mL、4滴[答案]

A[解析]

该实验的目的是检测组织样液中是否存在蛋白质，所以甲滤液是豆浆(含有蛋白质)，不是花生种子研磨液(含有大量的脂肪)；鉴定蛋白质的试剂是双缩脲试剂，即乙试剂是双缩脲试剂；双缩脲试剂包含双缩脲试剂A液和双缩脲试剂B液，先加入双缩脲试剂A液1mL(丙)，摇匀，再加入双缩脲试剂B液4滴(丁)。[典例2]某校生物兴趣小组进行了生物组织中还原糖检测的实验(如下图)，下列叙述正确的是(

)A．在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好B．在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是促进还原糖的溶解C．用于该实验检测的斐林试剂也可用于检测蛋白质，只是添加试剂的顺序不同D．由于斐林试剂不稳定，在使用斐林试剂时要先加0.1g/mL的NaOH溶液，后加入0.05g/mL的CuSO4溶液[答案]

A[解析]

苹果果肉的颜色比植物叶片浅，且含有较多的还原糖，所以在实验材料选择方面，用苹果比用植物叶片的效果要好；在制备生物组织样液时，加入石英砂的主要目的是使研磨充分；斐林试剂和双缩脲试剂中CuSO4溶液的浓度不同；在使用斐林试剂时应将等量的NaOH溶液和CuSO4溶液混匀后加入组织样液。易错提醒易混淆的三个误区(1)易忽略斐林试剂本身的颜色。非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂水浴加热后的现象不是无色，而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。(2)易写错“斐”和“脲”字。“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”，双缩脲试剂中“脲”不可错写成“尿”。(3)误认为脂肪的检测必须使用显微镜。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，可以在制备的组织样液中加入苏丹Ⅲ染液，观察溶液的颜色变化。【应用·体验】1．下面是四位同学进行物质检测的实验操作方法或结果，其中错误的是(

)A．苹果汁中含有丰富的葡萄糖和果糖，可用作还原糖检测的材料B．高温煮沸后的豆浆溶液冷却后也能与双缩脲试剂作用产生紫色反应C．花生子叶用苏丹Ⅲ染液染色后呈橘黄色D．在麦芽糖溶液中加入刚配制的斐林试剂，摇匀后会出现砖红色沉淀答案：D

解析：苹果汁近于白色，且含有丰富的葡萄糖和果糖，可用作还原糖检测的材料，A正确；双缩脲试剂能与蛋白质的肽键产生紫色反应，经高温处理的蛋白质发生了变性，破坏了其空间结构，但是肽键没有被破坏，所以与双缩脲试剂还可以产生紫色反应，B正确；脂肪可用苏丹Ⅲ染液检测，呈橘黄色，C正确；斐林试剂可用于检测还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色(沉淀)，D错误。2．(2024·渝中区月考)科研人员在重庆三峡地区发现一种植物新物种，并将该物种命名为——三峡白前。若想对其组织中的糖类、脂肪和蛋白质进行检测，下列有关叙述正确的是(

)A．用于检测可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液，可以直接用于蛋白质的检测B．用苏丹Ⅲ染液进行染色能看到红色脂肪颗粒C．制作装片时，利用苏丹Ⅲ染液染色后可用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色D．用双缩脲试剂检测蛋白质时，需水浴加热2min才能看到颜色变化答案：C

解析：斐林试剂甲液和双缩脲试剂A液的成分及质量浓度都相同，斐林试剂乙液和双缩脲试剂B液的成分相同但质量浓度不同，因此用于检测可溶性还原糖的斐林试剂甲液和乙液不能直接用于蛋白质的检测，A错误；用苏丹Ⅲ染液进行染色能看到橘黄色的脂肪颗粒，B错误；制作临时装片时，利用苏丹Ⅲ染液染色后可用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，C正确；双缩脲试剂检测蛋白质不需要水浴加热，D错误。科学探究——以种子成熟和萌发为素材考查有机物的检测1．种子成熟时有机物的变化种子成熟时，小分子有机物转化为大分子物质，以便于储存，主要营养物质变化如下：①可溶性糖类→不溶性糖类(如淀粉)。②非蛋白质氮→蛋白质。③糖类→脂肪。【素养评价】1．油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示。将不同成熟阶段的种子制成匀浆后检测，检测结果正确的是(

)选项取样时间检测试剂检测结果A第10d斐林试剂不显色B第20d双缩脲试剂不显色C第30d苏丹Ⅲ试剂橘黄色D第40d碘液蓝色答案：C

解析：第10d有可溶性糖，不排除有还原糖的可能，故加入斐林试剂，水浴加热后可能出现砖红色沉淀；种子中一定有蛋白质，加入双缩脲试剂后会出现紫色反应；第30d种子中有脂肪，与苏丹Ⅲ染液发生反应，呈现橘黄色；第40d种子中无淀粉，加入碘液后不会呈现蓝色。2．(2024·南昌统考)某生物兴趣小组为探究发芽的小麦种子中是否含有还原糖和蛋白质，设计了如下实验。请据表回答问题：实验步骤试管1试管2试管3试管4发芽的小麦种子匀浆样液—2mL—2mL蒸馏水2mL—2mL—不同温度处理60℃水浴60℃水浴室温室温加斐林试剂，摇匀适量适量——加双缩脲试剂，摇匀——适量适量(1)兴趣小组配制的试剂有a