2024-2025學(xué)年高一生物必修第一冊（人教版）課件 第2章 組成細(xì)胞的分子 第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物

第2章

組成細(xì)胞的分子解讀章首圖文培養(yǎng)學(xué)習(xí)志向·勇?lián)鐣?zé)任與無生命的物體相比，生命是那么的神奇。人們自然會思考，生命之所以如此神奇，是不是因為生命由特殊的元素或者非物質(zhì)的因素組成呢？事實上，在歷史上就有類似這樣的觀點。對這個問題的回答，涉及生命的物質(zhì)觀。在辯證唯物主義者看來，生命是物質(zhì)的，沒有組成生命的特殊元素，也不存在非物質(zhì)的“活力”因素。既然如此，生命為什么特殊呢？同學(xué)們通過初中的物理和化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)已經(jīng)知道，物質(zhì)是由分子組成的。那么，這個問題就可以轉(zhuǎn)化為，構(gòu)成細(xì)胞的分子有什么特殊之處嗎？為什么同樣是由分子構(gòu)成的細(xì)胞表現(xiàn)出生命的特征？本章引言就隱含著這樣的思想觀念。章引言通過“雕刻的石像”和生物對比的情境，讓同學(xué)們通過比較非生命的石頭和生命的細(xì)胞之間的不同，進(jìn)而思考上述問題。設(shè)問之后教材并沒有給出明確的答案，而是告訴同學(xué)們“研究組成細(xì)胞的分子，實際上就是在探尋生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，幫助同學(xué)們建立科學(xué)的生命觀”，從而指明本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)以及所要發(fā)展的科學(xué)素養(yǎng)。章題圖選用了電子顯微鏡下生物大分子——蛋白質(zhì)的構(gòu)象，并配以中國科學(xué)院院士鄒承魯先生對生物大分子作用的評價：“闡明生命現(xiàn)象的規(guī)律，必須建立在闡明生物大分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上?！边@句話是對上述引言中設(shè)問的一個大致回應(yīng)，指出了生命不同于非生命的本質(zhì)所在，同時也明確了本章的學(xué)習(xí)重點。理清本章架構(gòu)初識概念體系·具備系統(tǒng)思維第1節(jié)細(xì)胞中的元素和化合物學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明記在平時——核心語句必背1.說出組成細(xì)胞的元素都來自自然界但各元素相對含量又與無機(jī)環(huán)境不同。2.說出組成細(xì)胞的大量元素和主要微量元素，說出組成細(xì)胞的化合物的主要

種類。3.嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，進(jìn)行實驗操作、觀察結(jié)果，基于實驗簡述組成細(xì)胞的物質(zhì)的特殊性。1.C、H、O、N是組成細(xì)胞的基本元素。2.組成細(xì)胞的化合物中占鮮重最多的是水，占干重最多的是蛋白質(zhì)。3.還原糖與斐林試劑在水浴加熱條件下生成磚紅色沉淀。4.脂肪可被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色。5.蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑能發(fā)生紫色反應(yīng)?！局鞲芍R梳理】一、組成細(xì)胞的元素和化合物1．組成細(xì)胞的元素(1)種類：細(xì)胞中常見的化學(xué)元素有20多種。(3)細(xì)胞中4種含量最多的元素：_____________。C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、B、MoC、H、O、N2．組成細(xì)胞的化合物水無機(jī)鹽蛋白質(zhì)核酸二、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)1．還原糖的檢測2．脂肪的檢測(1)檢測原理：脂肪＋蘇丹Ⅲ染液→橘黃色。(2)檢測步驟：3．蛋白質(zhì)的檢測【教材微點發(fā)掘】1．下圖表示組成細(xì)胞的元素和化合物，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：(1)若圖1表示細(xì)胞中主要化合物的含量，則甲是水，乙為________。(2)若圖2表示組成人體細(xì)胞干重含量比例前四位的元素，則

②是____元素。(3)圖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，這說明生物界和非生物界具有_______。(4)C、H、N三種元素在人體的化學(xué)成分中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)共占73%左右(占細(xì)胞干重的百分比)，而在巖石圈的化學(xué)成分中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)不到1%，這一事實說明生物界與非生物界具有________。蛋白質(zhì)C一定能統(tǒng)一性差異性2．人體細(xì)胞是由不同元素和化合物組成的，生活中某些人會出現(xiàn)營養(yǎng)不良或肥胖的情況，應(yīng)該如何做才能避免上述情況發(fā)生呢？提示：不同食物中的營養(yǎng)物質(zhì)的種類和含量差異很大，人們只有合理膳食、均衡營養(yǎng)才能補充人體所需的各種元素和化合物，保持健康。教材問題提示(一)思考·討論1．在玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中含量較多的四種元素是一樣的，都是C、H、O、N。這是因為玉米和人都是生物，它們的主要成分都是水、糖類、脂類和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，這些物質(zhì)都含有C、H、O，蛋白質(zhì)中還含有大量的N元素。2．提示：細(xì)胞中有些元素含量很少，但是卻有重要作用。如在玉米細(xì)胞中，S只占0.17%，Mg只占0.18%，但很多蛋白質(zhì)都含有S，葉綠體中的葉綠素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，細(xì)胞就不能合成這些蛋白質(zhì)或葉綠素。3．提示：玉米細(xì)胞中氧元素的含量明顯要高于人體細(xì)胞，而氮元素的含量明顯又低于人體細(xì)胞，這說明玉米細(xì)胞和人體細(xì)胞中的不同有機(jī)物的含量有差別。如玉米細(xì)胞中的糖類要多一些，而人體細(xì)胞中的蛋白質(zhì)的含量要多一些；Ca元素的含量也有區(qū)別，這與玉米和人體的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)組成差異有關(guān)。(二)旁欄思考提示：梨的果實細(xì)胞中糖類和水等物質(zhì)多，不含葉綠素。新知探究(一)組成細(xì)胞的元素和化合物【拓展·深化】1．組成細(xì)胞的元素的種類和含量(1)大量元素和微量元素劃分的依據(jù)是含量的多少，而不是生理作用。(2)生物體內(nèi)含有的元素不一定是生物體所必需的元素，如Pb。諧音法巧記組成生物體的化學(xué)元素①大量元素：洋(O)探(C)親(H)，但(N)留(S)人(P)，蓋(Ca)美(Mg)家(K)。②微量元素：心(Zn)猛(Mn)碰(B)鐵(Fe)木(Mo)桶(Cu)。

2．元素的統(tǒng)一性和差異性3．組成細(xì)胞元素的主要作用(1)維持生命活動：如K＋可保持心肌正常興奮性，硼(B)可促進(jìn)花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長。(2)組成化合物：如糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)中都含有C、H、O等元素?！镜漕}·例析】[典例1]人們經(jīng)常食用的牛、羊等肉類和白菜、土豆等蔬菜，經(jīng)消化吸收后，其中的成分可被轉(zhuǎn)化為人體的組成成分。對以上事實解釋合理的是(

)A．組成生物體細(xì)胞的化學(xué)元素在無機(jī)自然界都能找到B．在不同生物的細(xì)胞內(nèi)，組成它們的化學(xué)元素和化合物種類大體相同C．組成生物體細(xì)胞的生物分子都是以碳鏈作為骨架D．不同生物的細(xì)胞內(nèi)，組成它們的化學(xué)元素的含量大體相同[答案]

B[解析]

人們經(jīng)常食用的牛、羊等肉類和白菜、土豆等蔬菜，經(jīng)消化吸收后，其中的成分可被轉(zhuǎn)化為人體的組成成分，體現(xiàn)的是生物界的統(tǒng)一性，即在不同生物的細(xì)胞內(nèi)，組成它們的化學(xué)元素和化合物種類大體相同。[典例2]

(2024·沈陽月考)東戴河坐擁渤海灣，海域遼闊，海產(chǎn)眾多，其中海參以營養(yǎng)豐富，適宜滋補身體而尤負(fù)盛名。圖1中A、B、C代表新鮮海參細(xì)胞中3種元素或化合物含量，圖2是干海參細(xì)胞中元素或化合物含量的柱形圖，下列說法不正確的是(

)A．若圖1表示海參活細(xì)胞中的化合物，則A、B依次是水、蛋白質(zhì)B．若圖2表示干海參細(xì)胞中的化合物，則a表示蛋白質(zhì)C．若圖2表示干海參細(xì)胞中的元素，則c代表的元素是碳元素D．若圖1表示海參活細(xì)胞中的化合物，則化合物A不會同時含有元素a、b、c[答案]

C[解析]細(xì)胞鮮重中含量最多的化合物是水，其次是蛋白質(zhì)，A正確；細(xì)胞干重中含量最多的化合物是蛋白質(zhì)，若圖2表示干海參細(xì)胞中的化合物，則a表示蛋白質(zhì)，B正確；細(xì)胞干重中元素含量由多到少分別是C、O、N、H等，若圖2表示干海參細(xì)胞中的元素，則a代表的元素是碳元素，c代表的元素是氮元素，C錯誤；細(xì)胞鮮重中化合物的含量由多到少分別是水、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等，若圖1表示海參活細(xì)胞中的化合物，則化合物A是水，由H、O兩種元素組成，不會同時含有元素a、b、c，D正確。易錯提醒關(guān)于生物體內(nèi)元素和化合物含量的易錯點分析含量之“最”時，要看清楚是干重還是鮮重，是有機(jī)物、無機(jī)物還是化合物。如在細(xì)胞的鮮重中，含量最多的元素是O，最多的化合物(無機(jī)物)是水，最多的有機(jī)物是蛋白質(zhì)；在細(xì)胞的干重中，含量最多的元素是C，最多的化合物(有機(jī)物)是蛋白質(zhì)。【應(yīng)用·體驗】1．鍺是銀白色類金屬，在人體中，部分酶、大腦中的白質(zhì)和灰質(zhì)均含有鍺，其具有明顯的抗腫瘤與消炎活性，能刺激紅細(xì)胞和血紅蛋白數(shù)量的增加，對治療貧血有一定的作用。下列描述不合理的是(

)A．人體中的鍺歸根結(jié)底來自無機(jī)環(huán)境B．鍺在生物體中往往以離子或化合物的形式存在C．鍺與鐵對治療貧血都有一定作用D．鍺具有明顯的消炎作用，因此屬于一種抗生素答案：D

解析：生物體總是和外界環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)交換，細(xì)胞生命活動所需要的物質(zhì)，歸根結(jié)底是從無機(jī)環(huán)境獲得的，A正確；組成細(xì)胞的化學(xué)元素大多以離子或化合物的形式存在，B正確；鐵是血紅蛋白的組成元素，由題干信息可知鍺能刺激紅細(xì)胞和血紅蛋白數(shù)量的增加，對治療貧血有一定的作用，C正確；抗生素一般是由微生物合成的，具有消炎、殺菌的功能，D錯誤。2．我們?nèi)绾握业交丶业穆?？諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的三位獲得者發(fā)現(xiàn)大腦里的神經(jīng)細(xì)胞——“位置細(xì)胞”和“網(wǎng)格細(xì)胞”起到了重要作用。下列對這兩類細(xì)胞的敘述正確的是(

)A．“位置細(xì)胞”鮮重中質(zhì)量百分比最高的元素是CB．“網(wǎng)格細(xì)胞”干重中質(zhì)量百分比最高的元素是OC．上述兩種細(xì)胞鮮重中原子數(shù)量最多的元素均是HD．P和S分別是“位置細(xì)胞”中的大量元素和微量元素答案：C

解析：“位置細(xì)胞”和“網(wǎng)格細(xì)胞”均屬于神經(jīng)細(xì)胞?！拔恢眉?xì)胞”鮮重中質(zhì)量百分比最高的元素是O；“網(wǎng)格細(xì)胞”干重中質(zhì)量百分比最高的元素是C；上述兩種細(xì)胞鮮重中原子數(shù)量最多的元素均是H；P和S均屬于大量元素。新知探究(二)檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)【探究·深化】[情境質(zhì)疑]1．實驗材料的選擇。檢測生物組織中的淀粉、還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)的實驗均為顯色反應(yīng)，在選擇實驗材料時應(yīng)注意哪些問題？提示：一是要富含待檢測的化合物；二是要顏色較淺(無色或白色最佳)。2．檢測試劑的使用。(1)比較斐林試劑與雙縮脲試劑。項目斐林試劑雙縮脲試劑甲液乙液A液B液成分____g/mLNaOH溶液____

g/mLCuSO4溶液___g/mLNaOH溶液_____g/mLCuSO4溶液檢測對象__________________0.10.050.10.01可溶性還原糖蛋白質(zhì)添加順序_________________________________________________________________________反應(yīng)條件_______________________________________反應(yīng)現(xiàn)象_____________________________________甲乙兩液等量混勻后立即使用水浴加熱(50～65℃)不需加熱，搖勻即可組織樣液變成磚紅色組織樣液變成紫色續(xù)表先加入A液1mL，搖勻，再加入B液4滴，搖勻(2)生物試劑的應(yīng)用。①現(xiàn)有兩瓶沒有標(biāo)記的糖尿病患者(尿液中含有葡萄糖)和腎小球腎炎患者(尿液中含有蛋白質(zhì))的尿液樣品，如何進(jìn)行區(qū)分？提示：方法一：用斐林試劑對兩瓶尿樣進(jìn)行檢測，有磚紅色沉淀生成的是糖尿病患者的尿樣；沒有磚紅色沉淀生成的是腎小球腎炎患者的尿樣。方法二：用雙縮脲試劑來檢測，有紫色產(chǎn)生的是腎小球腎炎患者的尿樣，另一瓶是糖尿病患者的尿樣。②脫脂奶粉中不含脂肪，受到老年人的喜愛。要檢驗?zāi)撤N脫脂奶粉是否合格，可能用到哪些試劑？提示：符合要求的脫脂奶粉應(yīng)該無脂肪，同時還應(yīng)該含有豐富的蛋白質(zhì)，因此要用到蘇丹Ⅲ染液和雙縮脲試劑來檢測。3．實驗操作過程分析。(1)三類有機(jī)物檢測時，唯一需要水浴加熱的是________，唯一需要顯微鏡觀察的是______。還原糖脂肪(2)檢測生物組織中的脂肪時，染色時間不宜過長，原因是什么？

提示：染色時間過長，脂肪會溶解到染色劑中。(3)檢測還原糖時使用的斐林試劑為何要現(xiàn)配現(xiàn)用？提示：因為斐林試劑很不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生藍(lán)色的Cu(OH)2沉淀，所以應(yīng)將甲液和乙液分別保存，使用時現(xiàn)配現(xiàn)用。(4)檢測蛋白質(zhì)時，加入試劑B后，如果沒有產(chǎn)生紫色反應(yīng)，可能的原因是什么？提示：可能加入的雙縮脲試劑B過量，CuSO4在堿性溶液中生成大量的藍(lán)色Cu(OH)2絮狀沉淀，會遮蔽實驗中所產(chǎn)生的紫色，影響觀察結(jié)果。[重難點撥]1．斐林試劑與雙縮脲試劑的“一同三不同”2．關(guān)注實驗中的四個注意點選材不宜選有顏色的材料，因為有顏色的材料會干擾實驗結(jié)果預(yù)留樣品物質(zhì)檢測中，預(yù)留組織樣液作對照組待測液處理用蛋清作蛋白質(zhì)檢測材料，必須充分稀釋，防止蛋清黏在試管內(nèi)壁上材料處理脂肪檢測時，用體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精洗去浮色，不能用清水，因為染料溶于有機(jī)溶劑、不溶于水【典題·例析】[典例1]

如圖為檢測蛋白質(zhì)的流程圖，甲、乙、丙、丁對應(yīng)實驗材料、鑒定試劑及先后用量，則其對應(yīng)關(guān)系正確的一組是(

)A．豆?jié){、雙縮脲、1mL、4滴B．花生種子研磨液、雙縮脲、4滴、1mLC．豆?jié){、雙縮脲、4滴、1mLD．花生種子研磨液、斐林試劑、1mL、4滴[答案]

A[解析]

該實驗的目的是檢測組織樣液中是否存在蛋白質(zhì)，所以甲濾液是豆?jié){(含有蛋白質(zhì))，不是花生種子研磨液(含有大量的脂肪)；鑒定蛋白質(zhì)的試劑是雙縮脲試劑，即乙試劑是雙縮脲試劑；雙縮脲試劑包含雙縮脲試劑A液和雙縮脲試劑B液，先加入雙縮脲試劑A液1mL(丙)，搖勻，再加入雙縮脲試劑B液4滴(丁)。[典例2]某校生物興趣小組進(jìn)行了生物組織中還原糖檢測的實驗(如下圖)，下列敘述正確的是(

)A．在實驗材料選擇方面，用蘋果比用植物葉片的效果要好B．在制備生物組織樣液時，加入石英砂的主要目的是促進(jìn)還原糖的溶解C．用于該實驗檢測的斐林試劑也可用于檢測蛋白質(zhì)，只是添加試劑的順序不同D．由于斐林試劑不穩(wěn)定，在使用斐林試劑時要先加0.1g/mL的NaOH溶液，后加入0.05g/mL的CuSO4溶液[答案]

A[解析]

蘋果果肉的顏色比植物葉片淺，且含有較多的還原糖，所以在實驗材料選擇方面，用蘋果比用植物葉片的效果要好；在制備生物組織樣液時，加入石英砂的主要目的是使研磨充分；斐林試劑和雙縮脲試劑中CuSO4溶液的濃度不同；在使用斐林試劑時應(yīng)將等量的NaOH溶液和CuSO4溶液混勻后加入組織樣液。易錯提醒易混淆的三個誤區(qū)(1)易忽略斐林試劑本身的顏色。非還原糖(如蔗糖)＋斐林試劑水浴加熱后的現(xiàn)象不是無色，而是淺藍(lán)色[Cu(OH)2的顏色]。(2)易寫錯“斐”和“脲”字?！办沉衷噭敝械摹办场辈豢慑e寫成“非”，雙縮脲試劑中“脲”不可錯寫成“尿”。(3)誤認(rèn)為脂肪的檢測必須使用顯微鏡。若要觀察被染色的脂肪顆粒，則使用顯微鏡，但若只要觀察溶液顏色變化，則不必使用顯微鏡，可以在制備的組織樣液中加入蘇丹Ⅲ染液，觀察溶液的顏色變化。【應(yīng)用·體驗】1．下面是四位同學(xué)進(jìn)行物質(zhì)檢測的實驗操作方法或結(jié)果，其中錯誤的是(

)A．蘋果汁中含有豐富的葡萄糖和果糖，可用作還原糖檢測的材料B．高溫煮沸后的豆?jié){溶液冷卻后也能與雙縮脲試劑作用產(chǎn)生紫色反應(yīng)C．花生子葉用蘇丹Ⅲ染液染色后呈橘黃色D．在麥芽糖溶液中加入剛配制的斐林試劑，搖勻后會出現(xiàn)磚紅色沉淀答案：D

解析：蘋果汁近于白色，且含有豐富的葡萄糖和果糖，可用作還原糖檢測的材料，A正確；雙縮脲試劑能與蛋白質(zhì)的肽鍵產(chǎn)生紫色反應(yīng)，經(jīng)高溫處理的蛋白質(zhì)發(fā)生了變性，破壞了其空間結(jié)構(gòu)，但是肽鍵沒有被破壞，所以與雙縮脲試劑還可以產(chǎn)生紫色反應(yīng)，B正確；脂肪可用蘇丹Ⅲ染液檢測，呈橘黃色，C正確；斐林試劑可用于檢測還原糖，在水浴加熱的條件下，溶液的顏色變化為磚紅色(沉淀)，D錯誤。2．(2024·渝中區(qū)月考)科研人員在重慶三峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)一種植物新物種，并將該物種命名為——三峽白前。若想對其組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測，下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．用于檢測可溶性還原糖的斐林試劑甲液和乙液，可以直接用于蛋白質(zhì)的檢測B．用蘇丹Ⅲ染液進(jìn)行染色能看到紅色脂肪顆粒C．制作裝片時，利用蘇丹Ⅲ染液染色后可用體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液洗去浮色D．用雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)時，需水浴加熱2min才能看到顏色變化答案：C

解析：斐林試劑甲液和雙縮脲試劑A液的成分及質(zhì)量濃度都相同，斐林試劑乙液和雙縮脲試劑B液的成分相同但質(zhì)量濃度不同，因此用于檢測可溶性還原糖的斐林試劑甲液和乙液不能直接用于蛋白質(zhì)的檢測，A錯誤；用蘇丹Ⅲ染液進(jìn)行染色能看到橘黃色的脂肪顆粒，B錯誤；制作臨時裝片時，利用蘇丹Ⅲ染液染色后可用體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精溶液洗去浮色，C正確；雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)不需要水浴加熱，D錯誤。科學(xué)探究——以種子成熟和萌發(fā)為素材考查有機(jī)物的檢測1．種子成熟時有機(jī)物的變化種子成熟時，小分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為大分子物質(zhì)，以便于儲存，主要營養(yǎng)物質(zhì)變化如下：①可溶性糖類→不溶性糖類(如淀粉)。②非蛋白質(zhì)氮→蛋白質(zhì)。③糖類→脂肪?！舅仞B(yǎng)評價】1．油菜種子成熟過程中部分有機(jī)物的變化如圖所示。將不同成熟階段的種子制成勻漿后檢測，檢測結(jié)果正確的是(

)選項取樣時間檢測試劑檢測結(jié)果A第10d斐林試劑不顯色B第20d雙縮脲試劑不顯色C第30d蘇丹Ⅲ試劑橘黃色D第40d碘液藍(lán)色答案：C

解析：第10d有可溶性糖，不排除有還原糖的可能，故加入斐林試劑，水浴加熱后可能出現(xiàn)磚紅色沉淀；種子中一定有蛋白質(zhì)，加入雙縮脲試劑后會出現(xiàn)紫色反應(yīng)；第30d種子中有脂肪，與蘇丹Ⅲ染液發(fā)生反應(yīng)，呈現(xiàn)橘黃色；第40d種子中無淀粉，加入碘液后不會呈現(xiàn)藍(lán)色。2．(2024·南昌統(tǒng)考)某生物興趣小組為探究發(fā)芽的小麥種子中是否含有還原糖和蛋白質(zhì)，設(shè)計了如下實驗。請據(jù)表回答問題：實驗步驟試管1試管2試管3試管4發(fā)芽的小麥種子勻漿樣液—2mL—2mL蒸餾水2mL—2mL—不同溫度處理60℃水浴60℃水浴室溫室溫加斐林試劑，搖勻適量適量——加雙縮脲試劑，搖勻——適量適量(1)興趣小組配制的試劑有a