【新课教学PPT课件】2.1 细胞中的元素和化合物 | 人教版高中生物学必修1适用(2026版)

一、教学目标（基于生物学核心素养）

1.生命观念：通过比较细胞与无机环境的元素组成，认同生物界与非生物界的统一性和差异性；通过分析细胞中的元素和化合物，形成“结构与功能相适应”的生命观念。

2.科学思维：通过分析图表数据（如地壳与细胞、玉米与人体细胞元素含量表），运用归纳与概括的方法，得出相关结论，培养科学思维能力。

3.科学探究：通过“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验，掌握基本的生物化学鉴定方法，提升实验操作技能和探究能力。

4.社会责任：联系生活实际，理解必需元素对人体健康的重要性，关注合理膳食，养成健康的生活方式。

二、教学重难点

1.教学重点

○ 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。

2.教学难点

○ 构成细胞的基本元素是碳。

○ 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验的操作与原理。

三、教学方法

讲授法、讨论法、直观演示法、实验探究法。

四、教学过程

五、板书设计

六、教学反思

第1张幻灯片：封面页

【教师开场】

同学们好！今天我们开始学习第二章——《组成细胞的分子》。

大家看大屏幕上的这句话，是我国著名生物化学家、中国科学院院士邹承鲁先生说的：“阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。”

这句话告诉我们什么？要理解生命的奥秘，我们得先从构成生命的分子入手。而分子又是由什么组成的呢？——元素。所以今天这节课，我们就从最基础的问题开始：细胞中到底有哪些元素？这些元素又是以什么形式存在的？

请大家翻到教材第2章第1节——《细胞中的元素和化合物》。

第2张幻灯片：导入——四则广告

【教师引导】

上课之前，老师先给大家看几则广告。请看大屏幕——

广告1：“补铁、补血，效果好！”

广告2：“健康的体魄，来源于‘碘碘’滴滴！”

广告3：“万丈高楼平地起，层层都是‘钙’起来！”

广告4：“聪明伶俐，坚持补锌！有锌万事成；用心的妈妈会用‘锌’！”

【教师提问】

大家有没有注意到，这些广告里反复提到了什么？——铁、碘、钙、锌。这些都是什么？

【预设学生回答】都是元素！都是我们身体需要的元素。

【教师引导】

非常好。那老师想问大家一个问题：这些广告商为什么专门强调要补这些元素？是不是说明这些元素对人体很重要？

好，那我们就带着这个问题，正式进入今天的学习。

第3张幻灯片：问题探讨——地壳与细胞元素含量比较

【教师讲解】

同学们请看大屏幕上的这张表——组成地壳和组成细胞的部分元素含量表。

大家仔细观察这张表，看看能发现什么。

【教师提问】

第一个问题：地壳和细胞中，元素的种类相同吗？有没有哪一种元素是地壳里有、细胞里没有的？

【预设学生回答】种类差不多是一样的。地壳里有O、Si、C、N、H，细胞里也有这些元素。

【教师追问】

非常好！那第二个问题：虽然元素种类差不多，但它们的含量呢？

【预设学生回答】含量差别很大！比如地壳里硅占了26.30%，但细胞里硅只有极少。而地壳里碳只有0.087%，细胞里却有18.0%。

【教师总结】

总结得非常准确！这就引出了本节课一个非常重要的结论——

元素种类相同→ 体现统一性

元素含量不同→ 体现差异性

【教师提问】

那老师再问大家一个问题：为什么组成地壳和组成细胞的元素含量差异这么大呢？大家讨论一下。

【预设学生回答】因为生物体是有选择地从环境中吸收元素的。

【教师引导】

对！生物体不是被动地接受环境中的一切，而是按照生命活动的需要，有选择地从外界吸收元素。这就是为什么细胞中C、H、O、N这些构成有机物的元素含量很高，而地壳中含量很高的Si在细胞中却极少。

第3张幻灯片：讨论——元素统一性

【教师讲解】

接下来我们看第二个讨论题。

【教师提问】

与无机环境相比，组成细胞的化学元素中有没有哪一种元素是细胞所特有的？为什么？

【预设学生回答】没有。因为组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到。

【教师追问】

那原因是什么呢？

【预设学生回答】因为生物总是在与外界环境进行着物质交换，细胞生命活动所需要的物质，归根结底是从无机自然界中获取的。

【教师总结】

回答得非常到位！这就再次印证了生物界与非生物界的统一性——从元素种类来看，细胞没有自己“独创”的元素。

但是注意，课件上还有一个注释：“Si在某些生物的细胞中含量较多，如硅藻、禾本科植物。”这说明什么？说明不同生物对同一种元素的需求量也是不一样的。

第4张幻灯片：思考·讨论——玉米细胞与人体细胞元素比较【Q1】

【教师过渡】

好，刚才我们比较了地壳和细胞，现在我们再来看一个更有意思的比较——玉米细胞和人体细胞。

请看大屏幕上的表格。

注意：这个表是干重的数据，也就是除去水分之后的含量。

【教师提问】

第一个问题：在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗？怎样解释这种现象？

【预设学生回答】

一样，都是C、H、O、N。

【教师追问】

那为什么都是这四种呢？

【预设学生回答】因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N。

【教师评价】

分析得很到位！这说明不同生物体在元素组成上具有统一性。

第5张幻灯片：思考·讨论——微量元素的重要性【Q2】

【教师提问】

好，第二个问题来了：细胞中有些元素含量很少，比如玉米细胞中S只有0.17%，Mg只有0.18%。那这是不是意味着它们不重要呢？

【预设学生回答】不是！含量少不代表不重要。

【教师引导】

能举个例子吗？

【预设学生回答】比如很多蛋白质都含有S，如果缺少S，细胞就不能合成这些蛋白质。叶绿体中的叶绿素分子就含有Mg，缺少Mg植物就不能进行光合作用。

【教师总结】

非常好！所以大家一定要记住一个重要的观点：含量少不等于不重要。微量元素虽然在细胞中含量很少，但它们是细胞生命活动所必需的。

比如说——

- 缺碘，人幼年患呆小症，成年患甲状腺肿大

- 缺钙，成年人患骨质疏松症，血液中缺钙会出现抽搐

- 缺锌，影响人体生长发育，尤其是大脑发育

- 缺铁，影响血红蛋白的合成，人体患贫血

所以大家看，这些元素含量虽少，但缺了哪一个都会出大问题！

第6-7张幻灯片：思考·讨论——玉米与人体元素差异【Q3】

【教师提问】

第三个问题：比较玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量，你还能得出哪些结论？

大家仔细看表格中的数据，注意O和N的含量。

【预设学生回答】

玉米细胞中O的含量明显高于人体细胞，而N的含量明显低于人体细胞。

【教师追问】

这说明什么？

【预设学生回答】这说明玉米细胞和人体细胞中的有机物的含量有差别。玉米细胞中糖类要多一些，而人体细胞中蛋白质含量要多一些。

【教师继续追问】

再看Ca元素呢？

【预设学生回答】人体细胞中Ca的含量【4.67%】远高于玉米细胞【0.23%】，这与人和玉米的物质和结构组成有关。

【教师总结】

非常好！所以我们可以得出两个结论：

不同生物体内化学元素的种类基本相同——体现了统一性。

不同生物体内同种化学元素的含量不同——体现了差异性。

另外，大家有没有发现，不管是玉米还是人体，含量最多的四种元素都是C、O、H、N。这说明C、H、O、N是组成细胞的基本元素。

第8-10张幻灯片：小结——干鲜状态下元素含量比较

【教师过渡】

好，刚才我们看了干重的数据。那大家有没有想过，如果看鲜重【也就是含水分的状态】，结果会不会不一样呢？

请看大屏幕上的这个表格。

【教师提问】

大家思考一下：为什么鲜重状态下含量最多的元素是O，而干重状态下是C？

【预设学生回答】因为鲜重状态下细胞中含有大量的水，而水中含量最多的元素就是O。

【教师总结】

非常正确！H₂O中O的质量分数约为89%，所以含水多的状态下O自然就排第一了。而去掉水之后，C就成了含量最多的元素，这也说明了碳是构成细胞的最基本元素。

【教师提问】

那组成细胞的元素种类是不是只有表中显示的这几种呢？

【预设学生回答】不是！还有微量元素。

【教师引导】

对！组成细胞的元素常见的有20多种，表中只列出了含量较多的几种。像Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo这些都是微量元素，虽然含量少，但不可或缺。

第11张幻灯片：元素的重要性与记忆口诀

【教师讲解】

好，现在我们小结一下组成细胞的元素。

【教师提问】

组成细胞的元素中，哪四种元素的含量是最高的？

【预设学生回答】C、H、O、N。

【教师追问】

为什么这四种元素含量这么高？

【预设学生回答】因为这与组成细胞的化合物有关——水含有H和O，糖类、脂质、蛋白质和核酸都含有C、H、O，蛋白质还含有N。

【教师讲解】

非常好！C、H、O、N是组成细胞的基本元素。

另外，为了方便大家记忆微量元素，老师给大家一个口诀：

铁猛碰新木桶——Fe【铁】、Mn【锰】、B【硼】、Zn【锌】、Mo【钼】、Cu【铜】。

大家记住了吗？铁猛碰新木桶！

第12张幻灯片：组成细胞的化合物

【教师过渡】

好，讲完了元素，我们再来看看这些元素在细胞中是以什么形式存在的。

【教师提问】

组成细胞的这些元素，是像一堆散沙一样堆在细胞里吗？

【预设学生回答】不是！它们大多数是以化合物的形式存在的。

【教师讲解】

对！组成细胞的化合物可以分为两大类：

无机化合物：水和无机盐

有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸

【教师提问】

那大家想一想，在细胞中含量最多的化合物是什么？

【预设学生回答】水！

【教师继续提问】

那含量最多的有机物呢？

【预设学生回答】蛋白质！

【教师总结】

没错！细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。

不同生物组织的细胞中各种化合物的含量有差别，有的还相差悬殊！比如小麦种子中糖类含量高，而花生种子中脂肪含量高。

第13张幻灯片：拓展应用

【教师提问】

好，现在我们来看两个拓展问题。

第一个问题：组成细胞的元素追根溯源来自无机环境，为什么细胞内各种元素的比例与无机环境的大不相同？

【预设学生回答】因为细胞是生命活动的基本单位，组成细胞的元素虽然来自无机环境，但构成细胞的主要元素C、H、O、N含量与无机环境差异很大，这与细胞内的有机化合物如糖类、脂质、蛋白质和核酸有关。

【教师评价】

回答得很完整！

第二个问题：将细胞内含有的各种物质配齐，并按照它们在细胞中的比例放在一个试管中，能构成一个生命系统吗？为什么？

【预设学生回答】不能。因为生命系统内部是一个严谨有序的结构，不是由物质随意堆砌而成的。

【教师总结】

非常好！生命不是简单地把各种物质混在一起就行了。细胞内的各种化合物是按照特定的方式和秩序组织起来的，这才构成了生命活动的基础。

第14张幻灯片：探究·实践——引入实验

【教师过渡】

好，刚才我们学习了细胞中的元素和化合物。那大家想一想：我们怎么知道一个生物组织中到底含有哪些化合物呢？比如，怎么知道苹果里有没有糖？鸡蛋里有没有蛋白质？

这就需要用到化学检测的方法。

请看大屏幕——西瓜、苹果、香蕉富含糖类；大豆、油菜、肥肉富含脂质；鸡蛋、鸡肉富含蛋白质。

【教师提问】

那如何鉴定糖类、脂质和蛋白质呢？这就是我们接下来要学习的实验内容——检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

第15-16张幻灯片：实验原理——还原糖的检测

【教师讲解】

我们先来看还原糖的检测。

实验原理：还原糖【如葡萄糖、果糖】中的醛基【-CHO】与斐林试剂中的Cu(OH)₂发生作用，生成砖红色的Cu₂O沉淀。

反应式：-CHO + 2Cu(OH)₂ → -COOH + Cu₂O↓ + 2H₂O【加热条件下】

实验现象：蓝色→ 棕色 → 砖红色沉淀

【教师提问】

大家注意，斐林试剂由哪两部分组成？

【预设学生回答】甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液；乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO₄溶液。

【教师强调】

注意：斐林试剂必须现配现用，甲液和乙液要等量混合后再使用！

第17-18张幻灯片：还原糖检测的实验步骤

【教师讲解】

好，我们来看具体的实验步骤。

第一步，选材：要选含糖量较高的白色或近于白色的植物组织。为什么？——为了排除色素对显色的干扰。苹果、梨是最好的材料。

第二步，制备组织样液：制浆→过滤→取液2mL。

第三步，显色反应：2mL组织样液 + 刚配制的斐林试剂2mL → 50~65℃水浴加热2分钟 → 出现砖红色沉淀。

【教师提问】

老师问大家两个问题。

第一个：还原糖鉴定中，苹果能换成西瓜或草莓吗？

【预设学生回答】不行。西瓜、草莓虽然含有较多的还原糖，但本身颜色较深，会干扰实验结果。

第二个：能用甘蔗做还原糖鉴定的实验材料吗？

【预设学生回答】不合适。甘蔗汁虽然近乎无色，但甘蔗富含的是蔗糖，蔗糖没有还原性。

【教师总结】

非常好！选材时一定要注意两个原则：一是还原糖含量要高，二是材料颜色要浅。

第19-20张幻灯片：脂肪的检测

【教师讲解】

接下来看脂肪的检测。

实验原理：脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。

实验步骤：

第一步，取材：花生种子【实验前浸泡3~4小时】，去皮，将子叶削成薄片。

第二步，制片：选取最薄的薄片移至载玻片中央→滴加苏丹Ⅲ染液2~3滴，染色3分钟→滴加体积分数为50%的酒精1~2滴，洗去浮色→吸去余液，滴1~2滴蒸馏水，盖上盖玻片。

【教师提问】

大家注意，这里为什么要用50%的酒精洗去浮色？

【预设学生回答】因为苏丹Ⅲ染液能溶解在酒精中，用酒精可以把多余的染液洗掉，避免影响观察。

第三步，显微镜观察：先在低倍镜下找到已着色的薄片，后用高倍镜观察。

实验现象：脂肪小颗粒被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色。

第21-22张幻灯片：蛋白质的检测

【教师讲解】

最后来看蛋白质的检测。

实验原理：蛋白质【实际上是与双缩脲结构相似的肽键】与双缩脲试剂发生作用，在碱性溶液中与Cu²⁺反应，产生紫色反应。

实验步骤：

第一步，选材：黄豆组织样液或鸡蛋蛋清稀释液。

第二步，制备组织样液：黄豆浸泡→去皮→切片→研磨→过滤→滤液。

第三步，显色反应：2mL组织样液 + 双缩脲试剂A液2mL【创设碱性条件】→ 再加双缩脲试剂B液4滴【提供Cu²⁺】。

实验现象：溶液颜色由蓝色→紫色。

【教师强调】

注意双缩脲试剂的使用方法：先加A液【较多】，再加B液【少量】，和斐林试剂正好相反！

第23张幻灯片：斐林试剂与双缩脲试剂的比较

【教师讲解】

好，现在我们用一个表格来对比一下这两种试剂。

【教师提问】

大家看，这两种试剂的主要区别在哪里？

【预设学生回答】使用方法不同：斐林试剂要混合后使用，双缩脲试剂要先后加入。反应条件也不同：斐林试剂需要加热，双缩脲试剂常温就可以。

【教师总结】

非常好！这两个试剂是考试的高频考点，大家一定要记清楚它们的区别！

第24-28张幻灯片：小试牛刀【1-3题】

【教师过渡】

好，知识点讲完了，我们来练几道题，看看大家掌握得怎么样。

第1题：判断下列表述是否正确。

（1）细胞中不存在无机自然界没有的特殊元素。（）

【预设学生回答】✔

（2）细胞中微量元素含量很少，作用也很微小。（）

【预设学生回答】✗——含量少不等于作用微小。

（3）不同种类的细胞其组成元素和化合物种类基本相同，但含量又往往有一定差异，这既体现了细胞的统一性，又反映了细胞的多样性。（）

【预设学生回答】✔

第2题：将试剂与待测样品、实验结果连线。

【预设学生回答】

- 斐林试剂 + 梨汁 → 砖红色沉淀

- 苏丹Ⅲ染液 + 花生子叶 → 橘黄色

- 双缩脲试剂 + 豆浆 → 紫色

第3题：在下列有机化合物中，人体细胞内含量最多的一种是（）

A. 脂质　B. 糖类　C. 蛋白质　D. 核酸

【预设学生回答】C。因为人体细胞内含量最多的有机物是蛋白质。

第24-28张幻灯片：小试牛刀【4-7题】

第4题：科学家在研究生物体的化学成分时，发现组成生物体的元素在无机自然界中也都存在，这一事实主要说明（）

A. 生物来源于非生物

B. 生物界与无机自然界具有统一性

C. 生物界与无机自然界具有差异性

D. 生物与非生物在元素组成上没有区别

【预设学生回答】B。

第5题：无土栽培培养液中添加了多种元素，植物根细胞吸收最少的是（）

【预设学生回答】A. Zn²⁺。因为Zn属于微量元素，植物对其吸收量较少。

第6题：某人得了脂肪肝，图中能正确表示他的肝细胞中四种化合物含量的是（）

【预设学生回答】A。因为活细胞中含量最多的化合物是水，其次是蛋白质。脂肪肝患者肝细胞中虽然脂肪多了，但含量关系仍然是：水>蛋白质>脂肪>无机盐。

【教师强调】这道题有迷惑性，“脂肪肝”容易让人误以为脂肪最多，但大家一定要记住：活细胞中含量最多的永远是水！

第7题：利用生化方法检测细胞中的有机物，下列选项对应错误的是（）

【预设学生回答】B。豆浆用双缩脲试剂检测蛋白质时，应该先加A液摇匀后再滴加B液，而不是A、B液等量混合。

课堂小结与下节预告

【教师总结】

好，同学们，今天这节课我们学习了什么？

第一，组成细胞的元素。

- 元素种类与无机自然界相同→统一性

- 元素含量与无机自然界不同→差异性

- 大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等

- 微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等【铁猛碰新木桶】

- 基本元素：C、H、O、N

- 最基本元素：C

第二，组成细胞的化合物。

- 无机化合物：水、无机盐

- 有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸

- 含量最多的化合物：水

- 含量最多的有机物：蛋白质

第三，检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

- 还原糖 + 斐林试剂 → 水浴加热 → 砖红色沉淀

- 脂肪 + 苏丹Ⅲ染液 → 橘黄色

- 蛋白质 + 双缩脲试剂 → 紫色

下节课，我们将继续学习第2节——《细胞中的无机物》，深入探究水和无机盐在细胞中的作用。

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