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

高中必修1分子与细胞第2章组成细胞的分子第一节细胞中的元素和化合物情境导入《中国居民膳食指南科学研究报告(2021)》指出：受社会经济发展不平衡、人口老龄化及不健康饮食生活方式等影响，我国仍存在膳食结构失衡、身体活动不足、城乡营养差距等亟待解决的营养健康问题。01膳食结构失衡高油高盐摄入现象普遍，青少年含糖饮料消费持续上升；而全谷物、深色蔬菜、水果、奶类、鱼虾类及大豆类等健康食物的摄入量普遍不足，成为慢性病发生的重要诱因。02生活方式转变居民身体活动总量持续下降，能量摄入与消耗失衡问题加剧，超重和肥胖已成为突出的公共卫生问题，也进一步推高了糖尿病、高血压等膳食相关慢性病的发病风险。03城乡营养差距农村居民在奶类、新鲜水果、水产品等优质食物的摄入量上，仍明显低于城市居民。针对农村地区的减油减盐、食物多样化等营养科普教育，亟需进一步下沉基层、普及推广。04重点人群关注婴幼儿、孕产妇、老年人等特殊群体的营养需求需重点保障。同时，我国食物浪费现象依然突出，居民的营养健康素养和科学饮食认知仍有待全面提升。习题探讨合理膳食是指一日三餐所提供的营养必须满足人体的生长、发育和各种生理、体力活动的需要，既保证营养充足，又避免过量摄入，是维持身体健康的基础。3.结合自身情况与生活环境，为自己制定一份切实可行的「周进食计划」，并尝试坚持执行一周，感受身体的变化。讨论：1.什么是合理膳食？计划制定参考原则：①食物多样，谷类为主，粗细搭配；②吃动平衡，保持健康体重；③多吃蔬果、奶类和大豆，补充维生素与钙质；④适量摄入鱼、禽、蛋和瘦肉，保证优质蛋白；⑤少盐少油，控糖限酒，减少加工食品；⑥杜绝浪费，按需搭配，养成健康饮食习惯。总结：合理膳食是健康的基石，食物中的营养是构建细胞、维持生命活动的物质源泉，科学饮食从每日三餐开始！2.合理膳食与细胞内的分子组成有什么联系？细胞内的各类生物分子（如蛋白质、核酸、糖类等），其原料均来源于食物中的营养物质，膳食的合理性直接影响细胞的结构与功能。目录123目录组成细胞的元素和化合物检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质课堂总结一、组成细胞的元素和化合物对比地壳与细胞的元素含量，探索生命与无机自然界的深层联系元素符号地壳中的含量(%)细胞中的含量(%)氧(O)48.6065.0硅(Si)26.30极少碳(C)0.08718.001生物界与非生物界的统一性细胞中的化学元素在无机自然界都能找到，没有一种是生命所特有的，证明了生命起源于自然，物质具有共同性。02生物界与非生物界的差异性细胞与地壳中元素的相对含量大不相同，体现了生命系统的独特性和特殊性，是生命活动选择的结果。03生命的选择性摄取生物体并非被动接受环境元素，而是根据生命活动（如构建有机物、能量代谢）的需要，主动、有选择地从自然界获取所需元素。组成细胞的元素与化合物：玉米与人体细胞的比较元素种类玉米细胞（干重质量分数%）人体细胞（干重质量分数%）C(碳)43.5755.99O(氧)44.4314.62N(氮)1.469.33H/Ca/P6.27/0.23/0.207.46/4.67/3.1101生物界的统一性二者含量最高的四种元素均为C、H、O、N。这是因为玉米和人都属于生物，细胞主要由水、糖类、脂质和蛋白质构成，这些有机物的基本骨架都包含C、H、O，而蛋白质更是富含N元素，体现了生命的共同物质基础。02含量差异的成因玉米细胞的氧含量远高于人体，是因为其富含糖类（如淀粉），而糖类的氧元素比例较高；人体细胞氮含量更高，则是因为蛋白质在动物细胞中的占比显著高于植物细胞，反映了不同生物细胞的物质组成适应性差异。03微量元素的关键作用S、Mg等元素虽含量低，但不可或缺：S是蛋白质（如胰岛素）的重要组成；Mg是叶绿素的核心成分。缺乏它们，细胞将无法合成这些关键物质，直接影响正常的生命活动，体现了元素的“量微效宏”。注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%，包括Fe、Zn、Cu等，它们同样是维持细胞正常功能的必需元素。一、组成细胞的元素和化合物组成细胞的元素1.101.生物界与非生物界的关系●统一性：组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到，没有一种元素是生物界特有的。●差异性：细胞中各种元素的相对含量与无机自然界中的相对含量大不相同。02.细胞中元素的种类与分类●种类：常见的有20多种，其中有些含量较多，有些含量很少。●大量元素(含量占万分之一以上)：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg（其中C是最基本元素）。●微量元素(含量极少但必需)：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo（铁锰锌铜硼钼）。一、组成细胞的元素和化合物3.请尝试构建下列概念的包含关系图。自然界中的元素、组成细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素。CHONPS、KCaMg等FeMnBZnMoCu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核心●归纳含量干重=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O，干重时含量最多的元素是C。鲜重：O>C>H>N干重：C>O>N>H核心●归纳元素缺乏与疾病的相关性缺Fe：人体患缺铁性贫血A缺Zn：阻碍生长发育、大脑发育及性成熟B缺I：幼年患呆小症，成年患甲状腺肿大C缺Ca：成人患骨质疏松，血钙低抽搐、高则肌无力D缺B：植物出现“花而不实”的现象E缺Mg：影响叶绿素合成，进而阻碍光合作用F一、组成细胞的元素和化合物水无机盐糖类蛋白质脂质核酸组成细胞的化合物1.2一、组成细胞的元素和化合物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________。水蛋白质蛋白质分类种类无机化合物水无机盐有机化合物蛋白质脂质糖类核酸无论植物还是动物，不管在什么环境下(1)元素存在形式：大多以_______的形式存在。化合物(2)种类及相对含量组成细胞的化合物1.2习题巩固1.(2023·吉林长春二中高一期末)如图为元素在生物体内的含量分布情况（Ⅰ为组成生物体的元素，包含Ⅱ微量元素和Ⅲ大量元素），下列叙述错误的是：A.P、S、K、Ca、Zn属于大量元素B.Ⅰ在非生物界中都能找到，体现了生物界与非生物界的统一性C.Ⅱ和Ⅲ为生物体的必需元素，一旦缺乏就可能会导致相应的病症D.Ⅱ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的【答案】A【解析】Zn属于微量元素，并非大量元素，故A错误；生物界与非生物界的统一性体现在元素种类的一致性，B正确；大量元素和微量元素均为必需元素，缺乏会引发相应病症，C正确；微量元素含量极少但不可或缺，D正确。√习题巩固2.生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物，如图中序号代表不同的化合物，面积不同代表含量不同，其中Ⅰ和Ⅱ代表两大类化合物。下列叙述正确的是：A.若Ⅴ和Ⅵ分别代表蛋白质和脂质，则Ⅶ代表核酸B.细胞干重和鲜重中含量最多的化合物分别是Ⅴ和ⅢC.医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和ⅤD.上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅴ解析：Ⅰ为无机化合物，Ⅱ为有机化合物；Ⅲ是水，Ⅳ是无机盐，Ⅴ是蛋白质，Ⅵ是脂质，Ⅶ是糖类和核酸。鲜重中含量最多的是水（Ⅲ），干重中是蛋白质（Ⅴ），故B正确。√习题巩固3.如图1是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，请分析：(1)若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次为：水、蛋白质(2)若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物一定含有的元素是：C、H、O、N(3)若图2表示组成人体细胞的元素含量（占细胞鲜重的百分比），则a、b、c依次是：O、C、H二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质（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。二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质1.核心对比：斐林试剂与双缩脲试剂的特性差异对比项目斐林试剂（甲液）斐林试剂（乙液）双缩脲试剂（A液）双缩脲试剂（B液）主要成分0.1g/mLNaOH溶液0.05g/mLCuSO₄溶液0.1g/mLNaOH溶液0.01g/mLCuSO₄溶液反应原理还原糖将Cu(OH)₂还原为Cu₂O沉淀碱性下Cu²+与肽键结合生成紫色络合物使用方法甲、乙液等量混匀，现配现用先加A液1mL，摇匀后加B液4滴结果与条件砖红色沉淀（需50~65℃水浴加热）紫色络合物（常温即可，无需加热）易错警示：两者最大的区别在于CuSO₄浓度不同。斐林试剂实质是新制的Cu(OH)₂悬浊液，而双缩脲试剂是先营造碱性环境，再提供少量Cu²+进行络合反应。二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质2.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？能。斐林试剂甲液（0.1g/mLNaOH）与双缩脲试剂A液成分相同，乙液（0.05g/mLCuSO₄）与双缩脲试剂B液成分一致，仅浓度更高。只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释5倍，即可当作双缩脲试剂B液使用，因此可检测蛋白质。3.鉴定可溶性还原糖的实验材料能否选西瓜、番茄、马铃薯或甘蔗？不可以。西瓜、番茄的红色/橙色果肉会掩盖还原糖与斐林试剂反应产生的砖红色沉淀，干扰结果观察；马铃薯主要含淀粉，甘蔗主要含蔗糖，二者均为非还原糖，无法发生显色反应。实验应选白色/近白色、富含还原糖的材料，如苹果、梨的匀浆，现象最明显。习题巩固4.(2023·四川宜宾高一期末)某生物兴趣小组对作物种子发育过程中有机物的积累及转化进行动态监测。下列关于检测方法及出现结果的叙述，不正确的是A.小麦种子加水浸泡→用小刀纵切→在切面滴加碘液→依据被染成蓝色检测淀粉B.甜玉米籽加水研磨→离心取上清液→加斐林试剂→观察砖红色沉淀检测还原糖C.花生种子切片→苏丹III染液染色→显微镜观察细胞内被染成橘黄色的脂肪颗粒D.鸡蛋清水加搅拌→加NaOH溶液→再加CuSO₄溶液→依据紫色反应检测蛋白质√解析：甜玉米籽中含有较多还原糖，研磨离心取上清液后加斐林试剂，需经水浴加热才能出现砖红色沉淀，选项B未提及该关键步骤，故错误。A项碘液遇淀粉变蓝、C项苏丹III染液使脂肪呈橘黄色、D项双缩脲试剂（先NaOH后CuSO₄）与蛋白质显紫色，操作均正确。习题巩固5.NaOH溶液和CuSO₄溶液可作为斐林试剂（甲液和乙液）检测生物组织中的还原糖，也可作为双缩脲试剂（A液和B液）检测生物组织中的蛋白质。下列有关斐林试剂和双缩脲试剂的叙述，错误的是A.斐林试剂是甲液和乙液等量混合后使用，双缩脲试剂是先加A液摇匀后再加B液，二者使用方法不同B.斐林试剂甲液与双缩脲试剂A液浓度相同（均为0.1g/mLNaOH），但乙液（0.05g/mLCuSO₄）与B液（0.01g/mLCuSO₄）浓度不同，且用量也不同C.还原糖与斐林试剂反应需水浴加热才出现砖红色沉淀，蛋白质与双缩脲试剂反应无需加热即可显紫色D.斐林试剂检测还原糖最终呈砖红色，双缩脲试剂检测蛋白质呈紫色，二者反应呈现的颜色存在明显差异B习题巩固6．油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如下图所示。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10天斐林试剂不显色B第20天双缩脲试剂不显色C第30天苏丹III试剂橘黄色D第40天碘液蓝色C解析：第10天种子含有可溶性糖，存在还原糖的可能性，加斐林试剂水浴加热会出现砖红色沉淀；种子中必然含有蛋白质，加双缩脲试剂会呈现紫色；第30天种子脂肪含量高，与苏丹III染液反应呈橘黄色；第40天种子淀粉含量极低，加碘液不会出现蓝色。因此正确答案为C。课堂小结01组成细胞的元素●基本元素：C、H、O、N（C为最基本元素）●大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg●微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo★巧记：铁(Fe)猛(Mn)碰(Zn)新(Cu)木(Mo)桶(B)02组成细胞的化合物●无机物(鲜重占比大)水：细胞中含量最多的化合物

无机盐：维持生命活动不可或缺●有机物(生命活动承担者)糖类、脂质、蛋白质、核酸

其中蛋白质是含量最多的有机物03生物组织检测实验●还原糖+斐林试剂→砖红色沉淀●淀粉+碘液→蓝色●脂肪+苏丹Ⅲ/Ⅳ→橘黄/红色●蛋白质+双缩脲试剂→紫色核心归纳：元素是构成生命大厦的基石，化合物是生命活动的物质载体。掌握元素分类与化合物的检测方法，是理解细胞生命活动规律的基础，也是后续学习细胞代谢的前提。课后练习（P18）1.基于对细胞元素组成、含量的认识，判断表述正误：①细