2.1 节细胞中的元素和化合物--人教版2019高中生物学必修1教学课件(共37张PPT)

(共37张PPT)
第1节　细胞中的元素和化合物
第2章　组成细胞的分子
生物
学习目标
1.通过分析地壳和细胞中元素、化合物的组成，归纳出元素在生命体中的分布规律，理解生命物质的统一性与差异性，初步形成生命物质观。（科学思维、生命观念）
2.通过糖类、脂肪和蛋白质的鉴定实验，说出相关实验原理、实验方法及操作要点，提升实验设计与操作能力，培养合作探究能力。（科学探究）
3.理解各类物质在生命活动中的功能，主动关注膳食结构与健康，增强健康意识与社会责任感。（社会责任）
学习重难点
重点：
1.细胞中元素和化合物的种类、含量及其功能。
2.检测糖类、脂肪和蛋白质的方法与原理。
难点：
1.掌握检测实验的原理与操作技巧。
2.理解元素与化合物在生命活动中的作用。
导入新课
问题思考
细胞是生命活动的基本单位，那么细胞是由哪些物质组成的呢？
导入新课
问题思考
地球上先有了无机化合物，后又出现了有机小分子和有机大分子，随后生命开始出现。据此，你认为组成细胞和无机环境的元素是完全相同的吗？
组成细胞的元素
新课讲授
探究一
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
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
情境1.右表为组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）。
*Si在某些生物的细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
分析表格，回答以下问题。
1.组成细胞的元素在无机环境中都能找到，但各元素含量在细胞和无机环境中大不相同，例如硅元素的含量差异最显著，这说明什么？
组成细胞的元素在无机环境中都能找到，说明生物界和非生物界具有统一性；各元素含量在细胞和无机环境中大不相同，说明生物界和非生物界具有差异性。
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
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
情境1.右表为组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）。
*Si在某些生物的细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。
分析表格，回答以下问题。
2.组成细胞的元素追根溯源来自无机自然界，为什么细胞内各种元素的比例与无机自然界的大不相同？
生物体是按照生命活动的需要，有选择性地从无机自然界中获取元素。
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
元素 玉米细胞 人体细胞
O 44.43 14.62
C 43.57 55.99
H 6.24 7.46
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
情境2.右表为玉米细胞与人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）。
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%。
分析表格，回答以下问题。
1.概括归纳组成玉米细胞与人体细胞的元素种类与含量的关系。
组成玉米细胞与人体细胞的元素种类基本相同，但元素的含量大不相同。
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
元素 玉米细胞 人体细胞
O 44.43 14.62
C 43.57 55.99
H 6.24 7.46
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
情境2.右表为玉米细胞与人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）。
注：其他元素占细胞干重的质量分数总计小于3%。
分析表格，回答以下问题。
2.交流分享：组成细胞元素的作用。
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
3.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
提示：可先从“自然界中的元素”出发，逐层圈定“组成细胞的元素” “大量元素”“微量元素”“基本元素”的从属关系。
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
4.思维拓展：“焦边”是由缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤探究小麦“焦边”是不是由缺钾引起的。准备以下材料用具：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的完全培养液、缺钾的完全培养液（即除钾元素外其他成分正常）等。
(1)实验步骤
①取两只广口瓶，编号为甲、乙。向甲瓶中加入100 mL的完全培养液，向乙瓶中加入 ；
②将 ，分别栽种在甲、乙培养瓶中；
③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察____________________________。
100 mL缺钾的完全培养液
长势基本相同的小麦幼苗随机均分为两组
小麦叶片是否出现“焦边”现象
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
4.思维拓展：“焦边”是由缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤探究小麦“焦边”是不是由缺钾引起的。准备以下材料用具：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的完全培养液、缺钾的完全培养液（即除钾元素外其他成分正常）等。
(2)实验结果与结论
①若甲瓶的小麦幼苗正常生长， ，则说明小麦叶片“焦边”是由缺钾引起的；
②若 ，则说明小麦叶片“焦边”不是由缺钾引起的。
乙瓶的小麦叶片出现“焦边”现象
甲、乙瓶中的小麦叶片均未出现“焦边”现象
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
4.思维拓展：“焦边”是由缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤探究小麦“焦边”是不是由缺钾引起的。准备以下材料用具：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的完全培养液、缺钾的完全培养液（即除钾元素外其他成分正常）等。
(3)若通过上述实验得出“焦边”是由缺钾引起的，为增强实验的说服力，应在上述实验的基础上如何改进完善？
可以在乙瓶中缺钾的完全培养液中加入钾，观察小麦叶片是否恢复正常。
新课讲授
[探究一]组成细胞的元素
组成细胞的元素大多以化合物的形式存在，细胞中这20多种元素形成了哪些化合物？
组成细胞的化合物
新课讲授
探究二
新课讲授
[探究二]组成细胞的化合物
情境3.下图为组成细胞的主要化合物及相对含量。
情境4.水由 H 和 O 构成，蛋白质含有 C、H、O、N，核酸含有C、H、O、N、P，糖类一般由C、H、O组成，组成脂质的化学元素主要是C、H、O，有些脂质还含有P和N。与糖类不同的是，脂质分子中氧的含量远远低于糖类。
新课讲授
[探究二]组成细胞的化合物
分析情境3和情境4，思考回答以下问题。
1.细胞鲜重（活细胞）含量最多的化合物、含量最多的有机化合物分别是什么？细胞干重含量最多的化合物是什么？
水、 蛋白质；蛋白质。
新课讲授
[探究二]组成细胞的化合物
分析情境3和情境4，思考回答以下问题。
2.情境2表格中，玉米细胞和人体细胞干重含量较多的元素都是C、H、O、N，请结合情境3和情境4解释这一现象。
这是因为玉米和人都是生物，主要组成成分都是水、糖类、脂质和蛋白质等物质，这些物质大都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N。
新课讲授
[探究二]组成细胞的化合物
分析情境3和情境4，思考回答以下问题。
3.情境2表格中，玉米细胞中氧元素的含量明显高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，请结合情境3和情境4解释这一现象。
4.人们在日常饮食中为什么要做到不同食物的合理搭配？
这是因为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含量要多一些，而人体细胞中的蛋白质含量要多一些。
不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别，人们在日常饮食中要做到不同食物的合理搭配，以满足对各种营养物质的需要。
新课讲授
[探究二]组成细胞的化合物
过渡：我们的食物来自各种生物组织。那么，如何检测不同生物组织中的营养物质呢？
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
新课讲授
探究三
新课讲授
[探究三]检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
情境5.阅读教材P18-19“探究·实践”的内容，总结归纳检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的实验原理、方法与步骤，思考回答以下问题。
1.西瓜中富含果糖（一种还原性糖），能否选择西瓜作为检测还原糖的材料？为什么？
否。西瓜本身的颜色会对实验现象造成干扰，应选择白色或近于白色的植物组织。
新课讲授
[探究三]检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
情境5.阅读教材P18-19“探究·实践”的内容，总结归纳检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的实验原理、方法与步骤，思考回答以下问题。
2.检测还原糖时使用的斐林试剂为何要现配现用
因为斐林试剂很不稳定,配制好的Cu(OH)2悬浊液放置一段时间后，会形成沉淀，影响实验效果，所以应将甲液和乙液分别保存，使用时现配现用。
新课讲授
[探究三]检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
情境5.阅读教材P18-19“探究·实践”的内容，总结归纳检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的实验原理、方法与步骤，思考回答以下问题。
3.检测蛋白质时，若加入双缩脲试剂B液后没有观察到紫色反应，可能的原因是什么
可能加入的双缩脲试剂B液过量，多余的CuSO4在碱性溶液中生成大量蓝色的Cu(OH)2，遮蔽实验中产生的紫色，影响观察结果。
新课讲授
[探究三]检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
情境5.阅读教材P18-19“探究·实践”的内容，总结归纳检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的实验原理、方法与步骤，思考回答以下问题。
4.检测脂肪时，为什么要用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色？你还有更简便的检测脂肪的方法吗？
因为酒精是一种有机溶剂，能够溶解多余的苏丹Ⅲ染液。
可把种子放在白纸上，用力按压种子，观察是否有油迹。
新课讲授
[探究三]检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
5.分组实验：选取合适的实验材料、仪器与试剂检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
要求：1.小组分工合作，分别检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质；
2.注意实验材料、试剂、仪器的选择；
3.注意高倍镜的使用方法；
4.实验中要用到刀片、热水等，应注意安全。
【练习1】
当堂训练
如图为元素在生物体内的含量分布情况，下列叙述错误的是（ ）
A.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
B.Ⅱ含量虽少，却是生物体正常生命活动不可缺少的
C.Ⅱ和Ⅲ为生物体的必需元素，一旦缺乏可能会导致相应的病症
D.P、S、K、Ca、Fe属于大量元素
D
【解析】Fe属于微量元素，D错误。
【练习2】
当堂训练
在如图1、3、5号试管中分别加入2 mL蒸馏水，2、4、6号试管中分别加入2 mL发芽的小麦种子匀浆，然后在1～4号试管中适量滴加斐林试剂，5、6号试管中适量滴加双缩脲试剂，摇匀。下列有关实验现象的描述，错误的是（ ）
A.4号试管内呈砖红色，只有5号试管内呈蓝色
B.2号试管不出现砖红色的原因仅是没有水浴加热
C.1号试管不出现砖红色的原因不仅仅是没有水浴加热
D.6号试管内呈紫色，这说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质类物质
A
【解析】4号试管加入发芽的小麦种子匀浆，发芽的小麦种子匀浆中含有还原糖，因此加入斐林试剂再水浴加热后4号试管出现砖红色沉淀，5号试管加入的是蒸馏水，同时又加入了双缩脲试剂，因而呈蓝色， 1、2、3号试管中也呈现蓝色，A错误；2号试管加入发芽的小麦种子匀浆，其中含有还原糖，但是加入斐林试剂后没有水浴加热，故呈现蓝色，若水浴加热则会出现砖红色沉淀，B正确；1号试管中加入的是蒸馏水，同时还加入了斐林试剂，即使水浴加热也不会出现砖红色沉淀，因为其中不存在还原糖，C正确；6号试管加入发芽的小麦种子匀浆，且加入双缩脲试剂后呈现紫色，可说明已发芽的小麦种子匀浆中含有蛋白质，D正确。
【练习3】
当堂训练
（不定项）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Ⅲ
C.医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别属于Ⅳ和Ⅴ
D.上述物质中氧原子含量最高的化合物是Ⅲ
BD
【解析】根据题图可知，Ⅰ和Ⅱ分别代表无机化合物和有机化合物，若Ⅴ代表蛋白质，Ⅵ代表脂质，则Ⅶ应代表核酸和糖类，A错误；在细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质(Ⅴ)，在细胞鲜重中含量最多的化合物是水(Ⅲ)，B正确；医用的生理盐水和糖溶液中的溶质分别是NaCl和葡萄糖，它们分别属于Ⅳ(无机盐)、Ⅵ或Ⅶ(糖类)，而Ⅴ代表蛋白质，C错误；水中的氧原子含量最高，因此，氧原子含量最高的化合物是Ⅲ，D正确。
【练习4】
当堂训练
据报道，四川某县农科所经多年研究，培育出玉米新品种虹玉6号。回答下列有关问题。
(1)经食用发现虹玉6号玉米口感非常甜，为确定该甜味是不是由于玉米细胞中存在还原糖，选用的鉴定试剂是 ，该试剂与细胞内还原糖发生作用形成 沉淀。该鉴定实验中还需要 加热。
(2)经鉴定，虹玉6号玉米胚芽中含有脂肪，鉴定过程中能将脂肪染成橘黄色的是
，该过程中体积分数为50%的酒精溶液的作用是 。
水浴
斐林试剂
砖红色
苏丹Ⅲ染液
洗去浮色
(3)该玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米，请用所学的知识设计实验加以验证(实验原理：蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，且蛋白质含量越高紫色越深)。
材料用具：新鲜的普通玉米籽粒，新鲜的新品种玉米籽粒，研钵，试管，滴管，清水，双缩脲试剂A液，双缩脲试剂B液，量筒等。
方法步骤：
①将两种玉米籽粒分别进行研磨，制备组织样液；
②取甲、乙两支试管，向甲试管中加入2 mL新鲜的新品种玉米籽粒组织样液，向乙试管中加入 ；
③向甲、乙两支试管中分别加入1 mL ，摇匀，再分别加入4滴 ，摇匀；
④观察 ；
预期结果： 。
2mL新鲜的普通玉米籽粒组织样液
双缩脲试剂A液
双缩脲试剂B液
甲、乙试管颜色变化，并比较颜色的深浅
甲、乙试管中都出现紫色，甲试管中紫色较深
【解析】(1)鉴定还原糖所用的试剂是斐林试剂，斐林试剂与可溶性还原糖在50～65℃温水中加热，生成砖红色沉淀。(2)在脂肪的鉴定中，能将脂肪染成橘黄色的是苏丹Ⅲ染液，苏丹Ⅲ染液易溶于有机溶剂，该过程中通常用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色，避免对实验结果的干扰。(3)本题的实验目的是验证玉米新品种中的蛋白质含量高于普通玉米，根据实验原理以及实验设计的对照原则、等量原则可设计其鉴定步骤如下：①将两种玉米籽粒分别进行研磨，制备组织样液；②取甲、乙两支试管，向甲试管中加入新鲜的新品种玉米籽粒组织样液2mL,向乙试管中加入新鲜的普通玉米籽粒组织样液2mL；③向甲、乙两支试管中分别加入1mL双缩脲试剂A液（制造碱性环境），摇匀，再分别加入4滴双缩脲试剂B液，摇匀；④观察颜色变化并比较颜色的深浅。由于本实验为验证性实验，已知新品种玉米籽粒含蛋白质较多，故实验结果为甲、乙试管中都出现紫色，装有新品种玉米籽粒组织样液的甲试管中紫色较深。


课堂小结
构建本节课的概念图
谢谢大家