1.1细胞中的元素和无机化合物（教学课件）-高中生物学苏教版（2019）必修一（共29张PPT)
文档属性
| 名称 | 1.1细胞中的元素和无机化合物（教学课件）-高中生物学苏教版（2019）必修一（共29张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-07-26 20:38:15 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
第一章 细胞的分子组成
第一节 细胞中的元素和无机化合物
教学目标
科学思维——归纳概括水和无机盐在细胞中的作用。
生命观念——阐明生物体是由元素和化合物组成的，初步形成生命的物质观，为辩证唯物主义世界观的形成奠定基础。
科学探究——按照科学探究的要求，提出验证或探究植物必需的无机盐的方案。
课堂导入
课堂导入
1869年,俄国科学家门捷列夫（D.M leev，1834-1907）首创了化学元素周期表，将当已知的63种元素（element）依据相对原子质量大小，按照一定的顺序在表中排列。这张化学元素周期表揭示了物质世界的秘密。
以后，新元素不断被发现，化学元素周期表里的元素也越来越丰富，这对化学和生物学的研究和发展都发挥了巨大的促进作用。
那么，地球上的这些元素与我们的日常生活有什么关系？人体细胞里含有哪些元素呢？
构成细胞的元素
积极思维 人体细胞里含有哪些元素呢？
元素 氧（O） 碳（C） 氢（H） 氮（N） 钙（Ca） 磷（P） 硫（S） 钾（K） 镁（Mg）
平均含量 65 18 10 3 1.5 1.4 0.3 0.2 0.1
表 1 - 1 - 1 人体细胞的一些元素及其平均含量（占细胞鲜重的百分比）
1.现已证明，地球上自然存在的元素有 90 多种。生活在地球上的各种生物，无论其结构简单还是复杂，组成物质无一例外地都来自这些元素。
2.科学家测定了组成人体细胞的元素,其中一些元素的平均含量见表1-1-1。
此外，铁(Fe)、硒(Se)等其他元素在人体细胞内的含量都很少，大约总计为 0.5%。
此外，铁(Fe)、硒(Se)等其他元素在人体细胞内的含量都很少，大约总计为 0.5%。
事实
积极思维 人体细胞里含有哪些元素呢？
思考
1.列举 根据上述事实和已有经验，我们能列举人体细胞中的元素(如O、C、H、N、Ca、P、S)可能参与了细胞中哪些物质的组成吗
2.推测 在人体内含量很少的元素除 Fe、Se 外，还可能有哪些元素 能说出 Fe 和 Se 与人体健康的关系吗
3.归纳 各种生物的组成元素都源于地球上自然存在的元素，其原因是什么
水、糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
Mn、B、Zn、Cu、Mo等。Fe是构成血红蛋白的元素，人体缺 Fe可能会患缺铁性贫血；人体缺Se 可能会患克山病。
生物界和非生物界具有统一性。组成生物体的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为生物体所特有。
构成细胞的元素
大量元素：C H O N P S K Ca Mg Na Cl
微量元素：Fe Mn B Zn Mo Cu Co Se
最基本元素
基本元素
主要元素
铁 锰 硼 锌 钼 铜 钴 硒
C是构成生物大分子的基本骨架
微量元素是不是可有可无？
构成细胞的元素
表1-1-2 1976~1983年期间一项“硒的缺少与克山病发生相关性”研究的数据
组别 观察人数 发病人数 发病率（‰）
实验组（补硒） 88373 11 0.12
对照组（不补硒） 54550 237 4.34
克山病（Keshan disease）是一种以心肌细胞变性、坏死为主要病理特征的地方病，亦称地方性心肌病（endemic cardiomyopathy）。
1935年在我国黑龙江省克山县山区发现大批急性病例，主要表现为心脏扩大、心力衰竭、心律失常，因病因未明，故称为“克山病”。
现已证明克山病是一种与环境低硒(Se)关系密切的地方性心肌疾病。
克山病
构成细胞的元素
缺Fe：会使人患贫血等症状；
缺Zn：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟；
缺I：人幼年患呆小症，成年患甲状腺肿大（大脖子病)；
缺B：会导致“花而不实”，结实率低等；
缺Mg：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行。
不管是大量元素还是微量元素，都是生物体不可缺少的必需元素，微量元素在生物体中含量很少，但其作用是其他元素不可替代的。
水和无机盐是细胞中的无机化合物
水和无机盐是细胞中的无机化合物
组成细胞的各种元素在生物体中大多以化合物的形式存在，如镁元素参与叶绿素的形成，铁元素参与血红蛋白的形成等。
组成细胞的化合物
无机化合物
有机化合物
水（85-90%）
无机盐（1-1.5%）
蛋白质（7-10%）
脂质（1-2%）
糖类
核酸
水赋予细胞许多特性
自然界中水的存在形式
流水（液态）
蒸气（气态）
白雪（固态）
水赋予细胞许多特性
水是生命之源。在活细胞中，水是含量最多的物质，约占细胞重量的2/3。水分子由两个氢原子和一个氧原子以共价键（由实线表示）结合组成。
在化学上，这种作用力被称为氢键（图1-1- 1）。氢键（由虚线表示）也可以使水分子与其他含有电负性原子（如氮原子）的分子结合。
水赋予细胞许多特性
氢键虽然是水分子间的较弱的吸引力，却使水分子具有许多特殊的理化性质。例如，水分子的空间结构与电荷的不对称分布，使得水分子具有极性，这让几乎所有带电荷的或具有极性基团的分子都能溶解在水中；同时，氢键使水分子间的作用力大大增强，水的熔点和沸点也因此而增高。
水赋予细胞许多特性
自然界中水的存在形式
细胞中的水分子
自由水：
结合水：
以游离的形式存在，参与细胞中各种代谢活动。（95.5%）
能自由流动，容易散失
是被细胞内其他物质（如蛋白质）束缚而不易自由流动的水，是组成细胞的重要组成部分。（4.5%）
不容易流动，也不容易散失
在一定条件下可以互相转换。血液凝固时，血液中的自由水转变成结合水。
两者的相对含量（自由水/结合水）影响生物组织细胞的代谢速率。
自由水/结合水比值高，代谢快。
自由水/结合水比值低，代谢慢（抗逆性高）。
水赋予细胞许多特性
作用
自由水
1.细胞内良好的溶剂
2.运输营养物质和代谢废物
3.生化反应的介质，及参与生化反应
4.为生命活动提供水环境
结合水
组成细胞结构的重要成分
结合水可以向自由水转化
水赋予细胞许多特性
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
①大部分以离子形式存在，少量的与其他化合物结合
②植物燃烧后的灰烬（草木灰）含有大量的无机盐
含量较多的阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
含量较多的阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
存在形式
很少，仅占1％
含量
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
功能
①维持细胞渗透压和酸碱平衡，如磷酸氢二钾和磷酸二氢钾
②参与物质组成，维持细胞正常的代谢活动，
合成血红蛋白需要Fe2+，合成甲状腺激素需要I-，合成叶绿素需要Mg2+
功能
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
铁是血红蛋白的重要组分
镁是叶绿素的重要组分
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
①血钙（Ca）过低：
②血钙（Ca）过高：
③缺硒（Se）：
④缺铁（Fe）：
⑤缺碘（I）：
肌肉抽搐
肌肉乏力
克山病
缺铁性贫血
地方性甲状腺肿大
人体
①缺钙（Ca）：
②缺钾（K）：
③缺镁（Mg）：
④缺硼（B）：
⑤缺锌（Zn）：
黄叶病
花而不实（落花落果）
小叶病
脐腐（番茄）
老叶尖端和边缘失绿
直至干枯坏死（番茄）
绿色植物
当植物缺乏某种元素时，植物会表现出该种元素缺乏症甚至死亡。传统农业根据植物的元素缺乏症，往往会有针对性地向农田投入化肥，但对投入化肥的种类和数量做不到精细管理，可能造成一些营养元素的过剩。过剩的元素也会对农田土壤环境造成污染。如何解决这类环境问题？精准农业也许会成为未来农业的发展方向。
精准农业能根据农田的土壤元素状况和作物的元素缺乏状况，实施定位、定量的精准施肥，高效地利用各类农业资源，并取得较好的经济效益和环境效益。
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
为什么在饲料生产中要添加某些无机盐
因为家禽、家畜的生长代谢离不开相关的无机盐。
课堂小结
细胞中的元素和无机化合物
元素
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Co、Se
无机化合物
水
存在形式
含量
作用
无机盐
含量
存在形式
作用
习题检测
1.下列有关细胞中的元素和化合物的叙述，正确的是（ ）
A.细胞中的元素主要以离子的形式存在
B.在活细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质
C.微量元素在生物体内含量很少，因此不需要额外补充
D.组成生物体的元素和无机环境中的元素种类大体相同，含量差异不大
答案：B
解析：A、细胞内的元素主要是以化合物形式存在，无机盐主要是以离子形式存在，A错误：B、在活细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质，B正确：C、微量元素在生物体内含量少，但是作用很大，所以对人体来说是需要补充的，C错误；D、组成生物体的元素和无机环境中的元素种类大体相同，含量差异较大，体现了生物界和非生物界的统一性和差异性，D错误。故选B。
习题检测
2.在动植物细胞中存在的水分按其存在形式和特性的不同，可以分为两种，即自由水和结合水。下列关于生物体中水的叙述错误的是（ ）
A.结合水是细胞结构的重要组成部分
B.自由水是细胞内良好的溶剂
C.大熊猫细胞中的水大部分是结合水
D.自由水能参与细胞中的化学反应
答案：C
解析：结合水与蛋白质、多糖等物质相结合，是细胞结构的重要组成部分，A正确；自由水是细胞内良好的溶剂，可溶解许多物质，B正确；大熊猫细胞中的水大部分是自由水，C错误；细胞中许多化学反应需要自由水的参与，D正确。
习题检测
3.下列关于无机盐的叙述，不正确的是（ ）
A.细胞中的无机盐主要以化合物的形式存在
B.一匹幼年马出现肌肉抽搐的症状，可能是缺钙
C.缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素合成受阻
D.碘是合成甲状腺激素的原料，所以我国许多食盐中加碘
答案：A
解析：细胞中的大多数无机盐以离子的形式存在，少数与其他化合物结合，比如叶绿素中的镁元素、血红素中的铁元素等，A错误；血液中钙含量过低会引起肌肉抽搐所以一匹幼年马出现肌肉抽搐的症状，可能是缺钙B正确；缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素合成受阻，C正确；碘是合成甲状腺激素的原料，所以我国许多食盐中加碘，D正确。
习题检测
4.有人总结了养花秘诀：无氧不生根，无氮不长叶，无磷不开花，无镁下叶黄。下列分析错误的是（ ）
A.N、P、Mg均是花卉生长过程中所需的大量元素
B.N、P等元素在花卉细胞中主要以化合物的形式存在
C.N、Mg缺乏会影响叶片的生长
D.N、P、Mg在细胞中的相对含量与无机自然界中的基本相同
答案：D
解析：细胞中的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，故N、P、Mg均是花卉生长过程中所需的大量元素，A正确；N、P等元素在细胞中主要以化合物的形式存在，B正确；由题干信息“无氨不长叶”“无镁下叶黄”可知，N、Mg缺乏会影响叶片的生长，C正确；细胞根据生命活动的需要有选择地从无机环境中吸收物质，N、P、Mg在细胞中的相对含量与无机自然界中的不相同，D错误。
第一章 细胞的分子组成
第一节 细胞中的元素和无机化合物
教学目标
科学思维——归纳概括水和无机盐在细胞中的作用。
生命观念——阐明生物体是由元素和化合物组成的，初步形成生命的物质观，为辩证唯物主义世界观的形成奠定基础。
科学探究——按照科学探究的要求，提出验证或探究植物必需的无机盐的方案。
课堂导入
课堂导入
1869年,俄国科学家门捷列夫（D.M leev，1834-1907）首创了化学元素周期表，将当已知的63种元素（element）依据相对原子质量大小，按照一定的顺序在表中排列。这张化学元素周期表揭示了物质世界的秘密。
以后，新元素不断被发现，化学元素周期表里的元素也越来越丰富，这对化学和生物学的研究和发展都发挥了巨大的促进作用。
那么，地球上的这些元素与我们的日常生活有什么关系？人体细胞里含有哪些元素呢？
构成细胞的元素
积极思维 人体细胞里含有哪些元素呢？
元素 氧（O） 碳（C） 氢（H） 氮（N） 钙（Ca） 磷（P） 硫（S） 钾（K） 镁（Mg）
平均含量 65 18 10 3 1.5 1.4 0.3 0.2 0.1
表 1 - 1 - 1 人体细胞的一些元素及其平均含量（占细胞鲜重的百分比）
1.现已证明，地球上自然存在的元素有 90 多种。生活在地球上的各种生物，无论其结构简单还是复杂，组成物质无一例外地都来自这些元素。
2.科学家测定了组成人体细胞的元素,其中一些元素的平均含量见表1-1-1。
此外，铁(Fe)、硒(Se)等其他元素在人体细胞内的含量都很少，大约总计为 0.5%。
此外，铁(Fe)、硒(Se)等其他元素在人体细胞内的含量都很少，大约总计为 0.5%。
事实
积极思维 人体细胞里含有哪些元素呢？
思考
1.列举 根据上述事实和已有经验，我们能列举人体细胞中的元素(如O、C、H、N、Ca、P、S)可能参与了细胞中哪些物质的组成吗
2.推测 在人体内含量很少的元素除 Fe、Se 外，还可能有哪些元素 能说出 Fe 和 Se 与人体健康的关系吗
3.归纳 各种生物的组成元素都源于地球上自然存在的元素，其原因是什么
水、糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
Mn、B、Zn、Cu、Mo等。Fe是构成血红蛋白的元素，人体缺 Fe可能会患缺铁性贫血；人体缺Se 可能会患克山病。
生物界和非生物界具有统一性。组成生物体的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为生物体所特有。
构成细胞的元素
大量元素：C H O N P S K Ca Mg Na Cl
微量元素：Fe Mn B Zn Mo Cu Co Se
最基本元素
基本元素
主要元素
铁 锰 硼 锌 钼 铜 钴 硒
C是构成生物大分子的基本骨架
微量元素是不是可有可无？
构成细胞的元素
表1-1-2 1976~1983年期间一项“硒的缺少与克山病发生相关性”研究的数据
组别 观察人数 发病人数 发病率（‰）
实验组（补硒） 88373 11 0.12
对照组（不补硒） 54550 237 4.34
克山病（Keshan disease）是一种以心肌细胞变性、坏死为主要病理特征的地方病，亦称地方性心肌病（endemic cardiomyopathy）。
1935年在我国黑龙江省克山县山区发现大批急性病例，主要表现为心脏扩大、心力衰竭、心律失常，因病因未明，故称为“克山病”。
现已证明克山病是一种与环境低硒(Se)关系密切的地方性心肌疾病。
克山病
构成细胞的元素
缺Fe：会使人患贫血等症状；
缺Zn：影响人体生长发育、大脑发育和性成熟；
缺I：人幼年患呆小症，成年患甲状腺肿大（大脖子病)；
缺B：会导致“花而不实”，结实率低等；
缺Mg：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行。
不管是大量元素还是微量元素，都是生物体不可缺少的必需元素，微量元素在生物体中含量很少，但其作用是其他元素不可替代的。
水和无机盐是细胞中的无机化合物
水和无机盐是细胞中的无机化合物
组成细胞的各种元素在生物体中大多以化合物的形式存在，如镁元素参与叶绿素的形成，铁元素参与血红蛋白的形成等。
组成细胞的化合物
无机化合物
有机化合物
水（85-90%）
无机盐（1-1.5%）
蛋白质（7-10%）
脂质（1-2%）
糖类
核酸
水赋予细胞许多特性
自然界中水的存在形式
流水（液态）
蒸气（气态）
白雪（固态）
水赋予细胞许多特性
水是生命之源。在活细胞中，水是含量最多的物质，约占细胞重量的2/3。水分子由两个氢原子和一个氧原子以共价键（由实线表示）结合组成。
在化学上，这种作用力被称为氢键（图1-1- 1）。氢键（由虚线表示）也可以使水分子与其他含有电负性原子（如氮原子）的分子结合。
水赋予细胞许多特性
氢键虽然是水分子间的较弱的吸引力，却使水分子具有许多特殊的理化性质。例如，水分子的空间结构与电荷的不对称分布，使得水分子具有极性，这让几乎所有带电荷的或具有极性基团的分子都能溶解在水中；同时，氢键使水分子间的作用力大大增强，水的熔点和沸点也因此而增高。
水赋予细胞许多特性
自然界中水的存在形式
细胞中的水分子
自由水：
结合水：
以游离的形式存在，参与细胞中各种代谢活动。（95.5%）
能自由流动，容易散失
是被细胞内其他物质（如蛋白质）束缚而不易自由流动的水，是组成细胞的重要组成部分。（4.5%）
不容易流动，也不容易散失
在一定条件下可以互相转换。血液凝固时，血液中的自由水转变成结合水。
两者的相对含量（自由水/结合水）影响生物组织细胞的代谢速率。
自由水/结合水比值高，代谢快。
自由水/结合水比值低，代谢慢（抗逆性高）。
水赋予细胞许多特性
作用
自由水
1.细胞内良好的溶剂
2.运输营养物质和代谢废物
3.生化反应的介质，及参与生化反应
4.为生命活动提供水环境
结合水
组成细胞结构的重要成分
结合水可以向自由水转化
水赋予细胞许多特性
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
①大部分以离子形式存在，少量的与其他化合物结合
②植物燃烧后的灰烬（草木灰）含有大量的无机盐
含量较多的阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
含量较多的阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
存在形式
很少，仅占1％
含量
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
功能
①维持细胞渗透压和酸碱平衡，如磷酸氢二钾和磷酸二氢钾
②参与物质组成，维持细胞正常的代谢活动，
合成血红蛋白需要Fe2+，合成甲状腺激素需要I-，合成叶绿素需要Mg2+
功能
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
铁是血红蛋白的重要组分
镁是叶绿素的重要组分
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
①血钙（Ca）过低：
②血钙（Ca）过高：
③缺硒（Se）：
④缺铁（Fe）：
⑤缺碘（I）：
肌肉抽搐
肌肉乏力
克山病
缺铁性贫血
地方性甲状腺肿大
人体
①缺钙（Ca）：
②缺钾（K）：
③缺镁（Mg）：
④缺硼（B）：
⑤缺锌（Zn）：
黄叶病
花而不实（落花落果）
小叶病
脐腐（番茄）
老叶尖端和边缘失绿
直至干枯坏死（番茄）
绿色植物
当植物缺乏某种元素时，植物会表现出该种元素缺乏症甚至死亡。传统农业根据植物的元素缺乏症，往往会有针对性地向农田投入化肥，但对投入化肥的种类和数量做不到精细管理，可能造成一些营养元素的过剩。过剩的元素也会对农田土壤环境造成污染。如何解决这类环境问题？精准农业也许会成为未来农业的发展方向。
精准农业能根据农田的土壤元素状况和作物的元素缺乏状况，实施定位、定量的精准施肥，高效地利用各类农业资源，并取得较好的经济效益和环境效益。
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
为什么在饲料生产中要添加某些无机盐
因为家禽、家畜的生长代谢离不开相关的无机盐。
课堂小结
细胞中的元素和无机化合物
元素
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Co、Se
无机化合物
水
存在形式
含量
作用
无机盐
含量
存在形式
作用
习题检测
1.下列有关细胞中的元素和化合物的叙述，正确的是（ ）
A.细胞中的元素主要以离子的形式存在
B.在活细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质
C.微量元素在生物体内含量很少，因此不需要额外补充
D.组成生物体的元素和无机环境中的元素种类大体相同，含量差异不大
答案：B
解析：A、细胞内的元素主要是以化合物形式存在，无机盐主要是以离子形式存在，A错误：B、在活细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质，B正确：C、微量元素在生物体内含量少，但是作用很大，所以对人体来说是需要补充的，C错误；D、组成生物体的元素和无机环境中的元素种类大体相同，含量差异较大，体现了生物界和非生物界的统一性和差异性，D错误。故选B。
习题检测
2.在动植物细胞中存在的水分按其存在形式和特性的不同，可以分为两种，即自由水和结合水。下列关于生物体中水的叙述错误的是（ ）
A.结合水是细胞结构的重要组成部分
B.自由水是细胞内良好的溶剂
C.大熊猫细胞中的水大部分是结合水
D.自由水能参与细胞中的化学反应
答案：C
解析：结合水与蛋白质、多糖等物质相结合，是细胞结构的重要组成部分，A正确；自由水是细胞内良好的溶剂，可溶解许多物质，B正确；大熊猫细胞中的水大部分是自由水，C错误；细胞中许多化学反应需要自由水的参与，D正确。
习题检测
3.下列关于无机盐的叙述，不正确的是（ ）
A.细胞中的无机盐主要以化合物的形式存在
B.一匹幼年马出现肌肉抽搐的症状，可能是缺钙
C.缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素合成受阻
D.碘是合成甲状腺激素的原料，所以我国许多食盐中加碘
答案：A
解析：细胞中的大多数无机盐以离子的形式存在，少数与其他化合物结合，比如叶绿素中的镁元素、血红素中的铁元素等，A错误；血液中钙含量过低会引起肌肉抽搐所以一匹幼年马出现肌肉抽搐的症状，可能是缺钙B正确；缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素合成受阻，C正确；碘是合成甲状腺激素的原料，所以我国许多食盐中加碘，D正确。
习题检测
4.有人总结了养花秘诀：无氧不生根，无氮不长叶，无磷不开花，无镁下叶黄。下列分析错误的是（ ）
A.N、P、Mg均是花卉生长过程中所需的大量元素
B.N、P等元素在花卉细胞中主要以化合物的形式存在
C.N、Mg缺乏会影响叶片的生长
D.N、P、Mg在细胞中的相对含量与无机自然界中的基本相同
答案：D
解析：细胞中的大量元素有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，故N、P、Mg均是花卉生长过程中所需的大量元素，A正确；N、P等元素在细胞中主要以化合物的形式存在，B正确；由题干信息“无氨不长叶”“无镁下叶黄”可知，N、Mg缺乏会影响叶片的生长，C正确；细胞根据生命活动的需要有选择地从无机环境中吸收物质，N、P、Mg在细胞中的相对含量与无机自然界中的不相同，D错误。