资源简介

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第1节
细胞中的元素和化合物
目录
CONTENTS
01
组成细胞的元素
02
组成细胞的化合物
学习目标
专题内容
01
学习目标
1. 通过分析组成细胞的元素在无机自然界中的存在情况，阐述组成细胞的元素种类及大量元素、微量元素的概念。
2. 依据组成细胞的主要化合物及相对含量数据，概括细胞内含量最多的化合物和有机化合物，解释其原因。
3. 联系不同生物组织细胞中化合物含量差异及日常食物情况，分析合理搭配食物的必要性。
4. 结合不同生物组织营养物质的特点，理解检测不同生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的意义。
课堂导入
专题内容
01
课堂导入
19世纪，德国化学家李比希到田间考察，发现庄稼生长旺盛的地方，土壤中矿物质的含量较高。他由此提出植物生长需从土壤吸收矿质元素，这一发现为合理施肥奠定基础。
庄稼从土壤获取物质，那组成细胞的物质从哪来？
细胞中的元素与无机自然界元素有何关系？
细胞中众多化合物，哪种含量最多，哪种是含量最多的有机物？
组成细胞的元素
专题内容
01
情境展示
我们知道生物体总是和外界环境进行着物质交换，比如我们每天吃的食物、喝的水，这些物质进入身体后会被细胞利用。就像植物通过根部从土壤中吸收水分和各种矿物质，动物通过进食获取各类营养物质等。那么大家想一想，细胞从外界获取的这些物质中包含的化学元素，和外界无机自然界中的化学元素有什么关系呢？
思考讨论
问题1
既然组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，那细胞中的元素含量和无机自然界中的元素含量会完全一样吗？为什么？
提示： 回顾教材中关于细胞与外界环境进行物质交换的描述以及组成细胞的元素相关内容，分析二者元素含量的特点。
参考答案： 细胞中各种元素的相对含量与无机自然界的大不相同。虽然组成细胞的化学元素归根结底是从无机自然界中获取的，但细胞是一个有特定功能和结构的生命系统，其对不同元素的需求和利用情况与无机自然界不同，所以元素相对含量有差异。
问题2
已知细胞中常见的化学元素有20多种，分为大量元素和微量元素，那么如何根据元素在细胞中的作用来理解这种分类方式呢？
提示： 结合教材中对大量元素和微量元素的列举以及它们在细胞中的常见情况进行思考。
参考答案： 含量较多的如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等被称为大量元素，这些元素在组成细胞的化合物等方面起着较为重要且大量需要的作用，比如C是构成有机物的基本骨架等；而像Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等含量很少的元素被称为微量元素，虽然含量少，但它们在细胞的一些特定生理功能等方面也起着不可或缺的作用，比如Fe是构成血红蛋白的重要成分。
问题3
组成细胞的元素中，C、H、O、N这四种元素的含量很高，这和组成细胞的化合物有怎样的关联呢？
提示： 仔细研究教材中关于这四种元素与组成细胞化合物的相关表述，考虑细胞中常见化合物的元素组成特点。
参考答案： 细胞中含量较高的化合物有水、蛋白质、糖类、脂质、核酸等。水由H和O组成；蛋白质主要由C、H、O、N等元素组成，有的还含有S等；糖类由C、H、O组成；脂质主要由C、H、O组成，有的含有N、P等；核酸由C、H、O、N、P组成。可见C、H、O、N这四种元素在多种重要化合物中都大量存在，所以在组成细胞的元素中含量很高。
知识小结
（一）细胞元素的来源：
细胞生命活动所需物质从无机自然界获取，组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，但细胞中各元素相对含量与无机自然界不同。
（二）细胞常见化学元素分类
1. 大量元素：
细胞中常见的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，含量较多。
2. 微量元素：
如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，含量很少。
（三）C、H、O、N含量高的原因
与组成细胞的化合物有关，这些元素在水、蛋白质、糖类、脂质、核酸等常见化合物中大量存在。
组成细胞的化合物
专题内容
01
我们日常所吃的食物来源广泛，比如肉类、蔬菜、水果等，这些食物都来自各种生物组织。不同的生物组织所含营养物质的种类和含量差别很大，就像细胞内各种化合物的含量在不同生物组织的细胞中也存在差异一样。我们知道细胞内有多种化合物，如含量最多的水，还有蛋白质、糖类、核酸、脂质、无机盐等，且含量各不相同（见下图）。正因为食物中营养物质的差异，我们才要合理搭配膳食来满足机体营养需求。那么如何知道不同生物组织中具体含有哪些营养物质呢？比如怎样检测一块苹果果肉或者一块瘦肉里的糖类、脂肪和蛋白质呢？
图2-1 组成细胞的主要化合物及相对含量
情境展示
思考讨论
问题1
既然细胞内化合物含量在不同生物组织细胞中有差异，那这种差异会对生物组织的功能产生怎样的影响呢？
提示： 回顾已学过的关于细胞功能以及不同化合物特性的知识，思考含量差异与功能实现之间的联系。
参考答案： 不同化合物在细胞中承担着不同功能，比如蛋白质是生命活动的主要承担者。当某种化合物在特定生物组织细胞中的含量发生变化时，可能会影响该组织相应功能的正常发挥。例如肌肉组织中蛋白质含量高，这与肌肉的收缩等运动功能密切相关；而某些细胞中水含量高，可能与其物质运输等功能相关。
问题2
根据细胞内化合物含量情况（见图2-1），若要检测某未知生物组织中是否含有大量蛋白质，可采用什么方法？依据是什么？
提示： 结合后续提到的检测不同生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的探究实践相关内容，思考针对蛋白质检测的原理和常见方法。
参考答案： 可采用双缩脲试剂检测。依据是双缩脲试剂能与蛋白质中的肽键发生紫色反应，若该生物组织中含有大量蛋白质，加入双缩脲试剂后会呈现明显的紫色现象。
问题3
已知细胞内水的含量很高（见图2-1），水在细胞中以自由水和结合水两种形式存在，那么不同生物组织细胞中自由水和结合水的相对含量是否也会有差异呢？这种差异又会对生物组织有何影响？
提示： 先明确自由水和结合水的特点及功能，再思考在不同生物组织环境下它们相对含量变化带来的影响。
参考答案： 不同生物组织细胞中自由水和结合水相对含量会有差异。例如，在代谢旺盛的生物组织细胞中，自由水相对含量较高，因为自由水可参与多种化学反应、是良好的溶剂等，利于物质运输和化学反应进行；而在一些抗逆性较强的生物组织（如种子）中，结合水相对含量可能较高，结合水可增强细胞的抗逆性，使其能更好地适应不良环境。
问题4
从细胞内化合物含量及种类角度看，为什么说合理搭配膳食很重要？
提示： 考虑人体细胞正常生命活动所需的各种化合物来源，以及不同食物中所含营养物质与细胞内化合物的对应关系。
参考答案： 人体细胞正常生命活动需要多种化合物参与，如蛋白质用于构建身体组织、调节生理功能等；糖类是主要能源物质；脂肪是储能物质等。不同食物所含营养物质种类和含量不同，合理搭配膳食能确保人体摄入全面且适量的各种化合物，以满足细胞生命活动需求，维持身体健康。
知识小结
（一）细胞内化合物存在形式：
细胞内各种元素大多以化合物形式存在，包括水、蛋白质、核酸、糖类、脂肪、无机盐等。
（二）细胞内主要化合物相对含量
1. 水含量最多，占细胞的70% 90%。
2. 蛋白质是含量最多的有机化合物，占7% 10%。
3. 糖类和核酸占1% 1.5%。
4. 脂质占1% 2%。
5. 无机盐占1% 1.5%。
（三）不同生物组织细胞中化合物含量差异
不同生物组织的细胞中各种化合物的含量有差别，这种差异会影响生物组织的功能。
（四）检测生物组织中营养物质的必要性
因不同食物中营养物质的种类和含量有很大差别，为满足机体营养需要，需合理搭配膳食，故要检测不同生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质等营养物质。
课堂练习
专题内容
01
课堂练习
【题文】光学显微镜是高中生物实验中经常使用的仪器，下列有关光学显微镜的使用及相关实验的说法，正确的是（ ）
A．观察花生子叶细胞中的脂肪颗粒时，可直接使用高倍镜进行观察
B．观察黑藻细胞质流动时，若视野中叶绿体逆时针运动，则实际方向相同
C．观察植物细胞的吸水和失水实验中，需要先使用低倍镜，再换成高倍镜
D．利用显微镜观察物像时，玻片移动方向与视野中物象移动的方向相同
【答案】B
课堂练习
【题文】农谚是我国劳动人民智慧的结晶和经验的总结，其中蕴含着很多生物学原理。下列关于农谚的分析，错误的是（ ）
A．“玉米带大豆，十年九不漏”讲的是套种的好处，农业生产上的间作、套种均是通过不同作物对资源的互补利用来提高农作物产量的
B．“谷连谷，坐着哭”突显了轮作的优势，轮作可避免田地中一些元素大量减少
C．“锄头出肥”指的是松土有利于植物生长，土壤板结主要影响植物根系的呼吸作用，进而影响植物的光合作用
D．“无水肥无力”是指施肥的同时应适当浇水，矿质元素溶解在水中容易被植物吸收，在细胞中各元素主要以离子形式存在
【答案】D
【题文】香蕉果实成熟中淀粉会不断转化成还原性糖，因此逐渐变甜。图A中Ⅰ、Ⅱ两条曲线分别表示香蕉果实成熟过程中两种物质含量的变化趋势；图B是取成熟到第2天和第6天的等量香蕉果肉，分别加等量的蒸馏水制成提取液，然后在a、b试管中各加5mL第2天的提取液，在c、d试管中各加5mL第6天的提取液。判断下列相关说法正确的是（　　）
A．图A中I曲线表示淀粉的含量变化，II曲线表示蔗糖的含量变化
B．图B中a、c试管加入碘液检测，出现颜色变化，a比c颜色浅
C．图B中b、d试管加入斐林试剂检测，水浴加热后出现颜色变化，b比d颜色浅
D．图B中b、d试管若改用双缩脲试剂检测，试管中将无紫色出现
【答案】C
课堂练习
课堂总结
专题内容
01
01
来源：从无机自然界获取，含量与无机自然界不同
分类：大量元素（C、H、O等）、微量元素（Fe、Mn等）
组成细胞的元素
02
03
存在形式：大多以化合物存在
主要化合物：水（最多）、蛋白质（最多有机化合物）等
组成细胞的化合物
膳食搭配：不同食物合理搭配
检测：可检测生物组织中糖类、脂肪、蛋白质
实践应用
课堂总结
感谢聆听
Thank You

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