2-1 细胞中的元素和化合物

姓名，年级：时间：[本章概述] 本章是深入到分子水平去探索细胞具有生命特征的缘由。

通过探寻生命的物质基础，来帮助我们建立科学的生命观。

本章包括5节内容：1.细胞中的元素和化合物。

2.细胞中的无机物。

3.细胞中的糖类和脂质。

4。

蛋白质是生命活动的主要承担者。

5.核酸是遗传信息的携带者。

第1节细胞中的元素和化合物1．结合材料分析，列举组成细胞的化学元素的种类,并依据含量对元素进行分类。

2．通过细胞鲜重中各类化合物含量的比较分析,掌握细胞中主要化合物的种类和含量。

3．尝试设计实验检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

4．通过材料分析和实验检测，认识到细胞和生物体的各种生命活动都有其物质基础，初步形成生命的物质性观点。

例如，(1)组成细胞的元素为什么在地壳中都能够找到？（2)组成细胞的元素有没有哪种是细胞所特有的？(3)组成细胞的元素种类既然和地壳的元素种类相同，为什么各种元素在二者中的含量相差那么大呢？如细胞中含C量为18%，而地壳中含C量却仅为0.087％。

在与其他同学的交流中，应认识到组成生物的元素与组成地壳的元素既有相似性又有区别。

知识点1 组成细胞的元素请仔细阅读教材第16～17页，完成下面的问题。

1．生物界和非生物界的统一性和差异性（1）统一性：从化学元素的种类分析，组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到。

（2）差异性：从各种元素的相对含量分析，细胞与非生物相比有很大不同。

2．种类：细胞中常见的化学元素有20多种。

知识点2 组成细胞的化合物请仔细阅读教材第17页，完成下面的问题。

1．存在形式：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，如水、蛋白质、核酸、糖类、脂质等。

2．据上图完成组成细胞的化合物的有关问题(1）鲜细胞中含量最多的化合物是水。

它是生命之源，缺少了它生命活动就无法进行。

（2)干细胞中，含量最多的化合物是蛋白质。

它是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用.知识点3 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质请仔细阅读教材第18～19页，完成下面的问题。

2.1 细胞的元素和化合物知识点1：组成细胞的元素★★☆知识点①组成细胞的元素与无机自然界中的元素的比较★☆☆【微点拨】生物体是按照生命活动的需要，有选择地从无机自然界中获取元素的，故元素含量与无机自然界的元素含量相差较大。

知识点②细胞中的元素★★☆1.来源及存在（1）来源：从无机自然界有选择地吸收。

（2）存在：大多以化合物形式存在。

2.种类与含量（1）按含量分：①大量元素：如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。

①微量元素：含量少，但不可缺少，和大量元素一样重要，如Zn、Fe、B、Cu、Mo、Mn 等。

（2）按作用分：①主要元素：C、H、O、N、P、S 6种。

①基本元素(细胞中含量最多的元素)：C、H、O、N4种。

鲜重下含量高低依次为：O＞C＞H＞N；干重下含量高低依次为：C＞O＞N＞H。

①最基本元素（生命的核心元素）：C，因为生物大分子都以碳链为基本骨架。

【微点拨】玉米干重中占比前四的元素依次为O、C、H、N。

原因是玉米细胞和人体细胞的有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类含量要多一些，而人体细胞中蛋白质的含量要多一些。

1.分类：组成细胞的化学元素，常见的有20多种，生命的核心元素、基本元素与主要元素是根据功能划分的。

2.在人体细胞的组成元素中，原子个数最多的元素是H，但鲜重中含量最多的元素是O，干重中含量最多的元素是C。

3.大量元素和微量元素都是组成生物体的必需元素，但生物体内含有的元素不一定都是必需元素。

如人体内可能含有铅（Pb）。

小番外——有蕾无铃微量元素硼（B）对植物生殖有影响，缺硼时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不良，导致棉花“有蕾无铃”。

此外，油菜“花而不实”也是由于缺硼引起的。

【典例1】（2022春•新会区校级期中）有关组成生物体化学元素的叙述，正确的是（）A．微量元素在生物体内含量很少，所以人体不存在微量元素缺乏症B．组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类C．每种大量元素在不同的生物体内的含量都是相同的D．组成生物体的大量元素中，C是最基本的元素，在细胞鲜重中含量是最多的【分析】组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类，其中大量元素是指含量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg．其中C、H、O、N为基本元素，C为最基本元素，O是含量最多的元素，C、H、O、N、P、S这六种元素的含量占到了细胞总量的97%，称为主要元素。

2-1 细胞中的元素和无机化合物（教学案）【教学目标】1.简述组成细胞的主要元素，说出构成细胞的基本元素是碳。

2.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。

3.通过学习体会，分析综合等过程，认同生命的物质性。

【重难点】1.学习重点是组成细胞的主要元素和化合物和检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

2.学习难点是构成细胞的基本元素是碳和检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

3.学习重点是水和无机盐在细胞中的作用。

附表1：元素O C H N K Ca P S人体细胞44.4343.5 6.24 1.460.920.230.200.17玉米细胞14.6255.997.469.33 1.09 4.67 3.110.782、例题精析：〖例1〗下列有关组成生物体细胞的化学元素的叙述，错误的是（）A．在不同生物体细胞内，组成它们的化学元素种类大体相同B．在所有生物体细胞中，各种元素含量相同C．组成生物体细胞的化学元素，在无机自然界都能找到D．组成生物体细胞的最基本元素是碳解析：生物体总是不断地和外界环境进行着物质交换，有选择地从无机自然界获取各种物质来组成自身，不管相同生物还是不同生物，组成它们细胞的化学元素种类大体是相同的，但是组成它们的各种元素的含量是不同的，由此才可分为大量元素和微量元素。

所有组成生物体的元素在无机自然界都能找到，没有细胞所特有的元素。

答案：B〖例2〗将小麦种子分别置于20℃和30℃培养箱中培养4天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。

取3支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉液，然后按下图加入等量的提取液和蒸馏水，45℃水浴保温5分钟，立即在3支试管中加入等量斐林试剂并煮沸2分钟，摇匀观察试管中的颜色。

结果是（）A．甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色B．甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色C．甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色D．甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色解析：20℃和30℃培养条件下相比较，30℃时产生的淀粉酶量较多，相同条件下淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖的速率更快，相同条件下产生的麦芽糖更多。

第二章组成细胞的分子2.1 细胞中的元素和化合物一、教学目标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，进一步理解细胞的统一性和多样性。

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。

二、教学重难点重点：组成细胞的主要元素和化合物；检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

难点：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

三、教学过程（一）导入新课播放视频（《异世界药局》动漫节选），视频中有一个小男孩根据“水”的分子元素组成，在心中构建水，从而自己手上真的凭空出现了水。

视频中生成水的操作其实也是依据一定的原理的，那无机物水与生物群体中的组成又有什么异同呢？展示课件表格数据，引出细胞中的元素及化合物。

（二）新课教学1.让学生带着疑问，翻看课本的“思考·讨论”，通过对玉米细胞和人体细胞的部分元素和含量表的分析，学生发现不同细胞的组成元素种类的异同，发言回答课本问题。

（教学目的：通过对表格的分析，学生独立分析比较，进一步获取信息的能力、总结归纳的能力。

）2.接下来，老师及学生对组成细胞的元素进行总结。

其中重点突出对元素的分类:基本元素、大量元素、微量元素等。

（教学目的：引导学生自主学习，结合初中学习的知识，完善发现和结论，辩证地看待微量元素与基本元素。

）3.老师：组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在，根据以前学过的知识，我们知道，细胞中的物质分为两大类，水、无机盐属于无机物，糖类、脂肪、蛋白质和核酸属于有机物。

接下来我们来了解一下这些组成细胞的化合物的相对含量。

（教学目的：从元素过渡到化合物，让学生对化合物有基本的了解，提醒学生联系所学来思考问题。

）4.学生根据化合物的图片数据，比较化合物的占比大小。

展示图片，以日常生活中的事物为例，学生畅所欲言，说出他们所了解的所蕴含的化合物。

细胞中的元素和化合物一、教学目标1.简述组成细胞的主要元素。

说出构成细胞的基本元素是碳。

2.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。

3.认同生命的物质性。

二、教学重点和难点1.教学重点（1）组成细胞的主要元素和化合物。

（2）检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

2.教学难点（1）构成细胞的基本元素是碳。

（2）检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

三、教学策略1.利用“问题探讨”创设问题情境，让学生在观察、讨论、交流中学习新知识。

本节的主要目的是让学生了解细胞的物质组成，认同生命的物质性。

由于学生在初三已经学习了化学的基本知识，所以在进入这部分学习时，通过让学生比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，提出自己发现的问题，在与其他同学的交流中，认识到组成生物体的元素与组成地壳的元素有相似性又有区别。

针对学生提出的问题，教师要引导学生分别观察组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）图和组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）图，之后再介绍组成细胞的大量元素和微量元素。

2.利用化学知识解决碳为什么是构成细胞的基本元素这个问题。

如果学生对原子结构的知识有较好的基础，建议教师引导学生回忆碳原子核外电子分布特点，以及碳的性质，为学生理解碳链是构成生物大分子的骨架奠定基础。

学生熟悉元素周期表，很容易找到碳所在的第14族位置，它的原子序数是6，说明一个碳原子核中含有6个质子，核外有6个电子，由于电子排布的不同，在最外层有4个电子，这样，碳原子就具有了4个能够成键的价电子。

正是这4个价电子，能够使碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间结合形成更多的化学键。

由于每个碳原子可以形成4个化学键，所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。

利用学生已有的化学知识就能够理解C元素对于生命的重要意义了。

3.利用表解和“思考与讨论”获得组成细胞的化合物的知识，提高学习能力。

在学习组成细胞的化合物时，如果由教师直白地讲解细胞的化合物组成，不利于学生参与学习活动。

第二章组成细胞的分子第1节细胞中的元素和化合物1.生物界和非生物界的统一性和差异性①统一性：从化学元素的种类分析，组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到。

②差异性：从各种元素的相对含量分析，细胞与无机自然界大不相同。

各种生物的元素种类大致相同，体现统一性；元素的含量不同，体现差异性2.种类：组成细胞的化学元素，常见的有20多种。

3.元素的分类：根据含量将元素分为大量元素和微量元素。

（不是根据生理功能）①大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等②微量元素：Zn、Fe 、Cu、B、Mo、Mn等③最基本元素：C④基本元素：C、H、O、N⑤主要元素：C、H、O、N、P、S必需元素：大量元素和微量元素（即C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Zn、Fe 、Cu、B、Mo、Mn等）元素缺乏与疾病的相关性:缺Fe：人体患贫血缺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Ca ：成年人缺钙患骨质疏松症、血钙含量太低会出现抽搐现象，含量过高会导致肌无力缺B ：花而不实（只开花不结果）缺Mg ：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行⑤组成细胞的元素大多以化合物的形式存在。

组成细胞的无机盐大多以离子的形式存在。

4.组成细胞的化合物分类①有机化合物：蛋白质、糖类、脂质、核酸糖类：C、H、O脂质：C、H、O有些还有N和P核酸：C、H、O、N、P蛋白质：C、H、O、N 有些还有S、P、Fe、Cu、I、Zn等细胞中含量最多的化合物是水；细胞内含量最多的有机化合物是蛋白质（无论植物还是动物，不管在什么环境下）干重（或细胞完全体脱水）中含量最多的化合物是蛋白质。

根据含量:鲜重：O>C>H>N干重(即细胞完全脱水)：C>O>N>H按干重计，糖类占植物体85%—90%种子（淀粉）细胞内含量最多的是糖类。

②无机化合物：水和无机盐③不同食物中物质的含量有很大差别，因此我们在日常膳食中要做到不同食物的合理搭配，以满足机体的需要。

2.1 细胞中的元素和化合物教案-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1一、教学内容本节课的内容来自人教版必修1生物课本，第2章第1节“细胞中的元素和化合物”。

主要内容包括：1. 细胞中常见的元素：碳、氢、氧、氮、磷、钙等；2. 有机化合物：蛋白质、核酸、糖类、脂质等；3. 无机化合物：水、无机盐等。

二、核心素养目标本节课的核心素养目标包括：1. 培养学生对生命现象的观察和探究能力，提高科学素养；2. 培养学生对生命物质组成的认识，培养学生的生命观念；3. 培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的实践能力。

三、重点难点及解决办法重点：1. 细胞中常见元素的组成和作用；2. 有机化合物的种类和功能；3. 无机化合物的种类和作用。

难点：1. 有机化合物的结构特点和功能；2. 无机化合物的组成和作用。

解决办法：1. 通过实物展示、图片等形式，帮助学生直观地理解元素和化合物的组成；2. 利用实验、案例分析等方法，让学生亲身体验有机化合物的结构特点和功能；3. 通过讲解、讨论等方式，帮助学生理解无机化合物的组成和作用。

四、教学资源1. 软硬件资源：多媒体投影仪、实物模型、显微镜等；2. 课程平台：国家中小学智慧教育平台；3. 信息化资源：细胞结构动画、有机化合物图片等；4. 教学手段：小组讨论、实验操作、问题引导等。

五、教学过程设计1. 导入新课（5分钟）目标：引起学生对细胞中元素和化合物的兴趣，激发其探索欲望。

过程：开场提问：“你们知道细胞由哪些元素和化合物组成吗？它们对生命活动有什么作用？”展示一些关于细胞结构的图片或视频片段，让学生初步感受细胞中元素和化合物的存在。

简短介绍细胞中元素和化合物的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2. 细胞中元素和化合物基础知识讲解（10分钟）目标：让学生了解细胞中元素和化合物的基本概念、组成部分和原理。

过程：讲解细胞中元素和化合物的定义，包括其主要组成元素或结构。

2.1 细胞中的元素和化合物[教学内容] 细胞中的元素及其存在形式[教学目的与要求]1.讲明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.解释细胞中大量元素和微量元素的定义与种类，说明细胞中化合物的主要种类。

3.论述生物样本中的糖类、脂肪、蛋白质的相关方法。

[教学重点]1.组成细胞中的主要元素和化合物2.检测生物样本中的糖类、脂肪和蛋白质[教学难点] 检测生物样本中的糖类、脂肪和蛋白质[教学方法]讲授演示法[教具准备][课时安排] 1课时[教学时间][教学过程]教学环节内容概述教师活动学生活动设计意图1教学导入展示组成地壳和组成细胞的部分元素的含量表查看表格，结合所学讨论1.生物与非生物的统一性表现在哪里2.生物与非生物的差异性表现在哪里引出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的观点展示玉米细胞和人体细胞的部分元素的含量对比表查看表格，结合所学讨论1.在两类细胞中含量较多的元素一样吗？解释这种现象2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？引出生物体细胞的元素含量和种类相差不大且作用基本相同的观点2组成细胞的元素讲解大量元素和微量元素的种类及分类依据阅读教材内容让学生对元素种类加深印象3组成细胞的化合物讲解细胞中化合物的种类及相关含量阅读教材内容初步了解细胞中的物质构成4检测糖类、脂肪和蛋白质播放检测生物样本中糖类、脂肪、蛋白质的实验操作视频观看视频，梳理相关试验方法和操作要点了解相关实验操作5深度拓展对以下问题进行拓展1.斐林试剂和双缩脲试剂的比较2.走出元素与化合物的误区6课堂小结总结课堂内容归纳总结，巩固知识。

2.1细胞中的元素和化合物1.组成细胞的元素（1）细胞中常见的元素有20多种，根据含量不同，分为大量元素和微量元素。

（2）生物体内的元素不都是生物所必须的元素，如Pb（铅）。

（3）人体鲜重细胞中元素比例顺序为：O、C、H、N…人体干重细胞中元素比例顺序为：C、O、N、H…（4）元素的统一性体现在生物界和非生物界、不同生物之间的元素种类；元素的差异性体现在生物界和非生物界、不同生物之间的元素含量。

（5）细胞中的元素的主要作用：①组成化合物，如糖类、脂质、蛋白质、核酸中都含有C、H、O。

②维持机体生命活动，如K+可以保持心肌正常兴奋，B可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长。

2.组成细胞的化合物有机物：水、无机盐无机物：蛋白质、糖类、脂质、核酸（1）组成细胞的元素大多以化合物的形式存在。

（2）水是细胞内最多的化合物,占鲜重最多;蛋白质是细胞内最多的有机化合物,占干重最多。

3.检测生物组织中的糖类（还原糖、淀粉）、脂肪、蛋白质（1）还原糖（葡萄糖、果糖）的检测试剂：斐林试剂（呈蓝色）原理：还原糖+斐林试剂—水浴加热→砖红色沉淀步骤：①试管内注入2ml待检测样液。

②试管内注入1ml斐林试剂。

③50~65℃温水加热2min。

④观察颜色。

（2）淀粉的检测试剂：碘液（呈黄色）原理：淀粉+碘液→蓝色步骤：①试管内注入待检测样液。

②试管内滴加2滴碘液，摇匀。

③观察颜色。

（3）脂肪的检测试剂：苏丹Ⅲ染液（苏丹Ⅳ染液）原理：脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色（脂肪+苏丹Ⅳ染液→红色）步骤：方法一：向待检测样液中滴加3滴苏丹Ⅲ染液。

方法二：①取待检测生物薄片。

②在薄片上滴2~3滴苏丹Ⅲ染液，等待3min。

（在薄片上滴2~3滴苏丹Ⅳ染液，等待1min。

）③用吸水纸吸去染液，用酒精洗去浮色。

④制作成临时装片。

⑤用显微镜观察颜色。

（4）蛋白质的检测试剂：双缩脲试剂原理：蛋白质+双缩脲试剂→紫色步骤：①试管内注入待检测样液。

②先加入A液1ml，摇匀；再加入B液4滴，摇匀。