第1節(jié)細胞中的元素和化合物目錄CONTENTS01組成細胞的元素02組成細胞的化合物學習目標專題內(nèi)容01學習目標

1.通過分析組成細胞的元素在無機自然界中的存在情況，闡述組成細胞的元素種類及大量元素、微量元素的概念。2.依據(jù)組成細胞的主要化合物及相對含量數(shù)據(jù)，概括細胞內(nèi)含量最多的化合物和有機化合物，解釋其原因。3.聯(lián)系不同生物組織細胞中化合物含量差異及日常食物情況，分析合理搭配食物的必要性。4.結(jié)合不同生物組織營養(yǎng)物質(zhì)的特點，理解檢測不同生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的意義。課堂導入專題內(nèi)容01課堂導入

19世紀，德國化學家李比希到田間考察，發(fā)現(xiàn)莊稼生長旺盛的地方，土壤中礦物質(zhì)的含量較高。他由此提出植物生長需從土壤吸收礦質(zhì)元素，這一發(fā)現(xiàn)為合理施肥奠定基礎(chǔ)。莊稼從土壤獲取物質(zhì)，那組成細胞的物質(zhì)從哪來？細胞中的元素與無機自然界元素有何關(guān)系？細胞中眾多化合物，哪種含量最多，哪種是含量最多的有機物？組成細胞的元素專題內(nèi)容01情境展示

我們知道生物體總是和外界環(huán)境進行著物質(zhì)交換，比如我們每天吃的食物、喝的水，這些物質(zhì)進入身體后會被細胞利用。就像植物通過根部從土壤中吸收水分和各種礦物質(zhì)，動物通過進食獲取各類營養(yǎng)物質(zhì)等。那么大家想一想，細胞從外界獲取的這些物質(zhì)中包含的化學元素，和外界無機自然界中的化學元素有什么關(guān)系呢？思考討論

問題1既然組成細胞的化學元素在無機自然界中都能找到，那細胞中的元素含量和無機自然界中的元素含量會完全一樣嗎？為什么？提示：回顧教材中關(guān)于細胞與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換的描述以及組成細胞的元素相關(guān)內(nèi)容，分析二者元素含量的特點。參考答案：細胞中各種元素的相對含量與無機自然界的大不相同。雖然組成細胞的化學元素歸根結(jié)底是從無機自然界中獲取的，但細胞是一個有特定功能和結(jié)構(gòu)的生命系統(tǒng)，其對不同元素的需求和利用情況與無機自然界不同，所以元素相對含量有差異。問題2

已知細胞中常見的化學元素有20多種，分為大量元素和微量元素，那么如何根據(jù)元素在細胞中的作用來理解這種分類方式呢？提示：結(jié)合教材中對大量元素和微量元素的列舉以及它們在細胞中的常見情況進行思考。參考答案：含量較多的如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等被稱為大量元素，這些元素在組成細胞的化合物等方面起著較為重要且大量需要的作用，比如C是構(gòu)成有機物的基本骨架等；而像Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等含量很少的元素被稱為微量元素，雖然含量少，但它們在細胞的一些特定生理功能等方面也起著不可或缺的作用，比如Fe是構(gòu)成血紅蛋白的重要成分。問題3

組成細胞的元素中，C、H、O、N這四種元素的含量很高，這和組成細胞的化合物有怎樣的關(guān)聯(lián)呢？提示：仔細研究教材中關(guān)于這四種元素與組成細胞化合物的相關(guān)表述，考慮細胞中常見化合物的元素組成特點。參考答案：細胞中含量較高的化合物有水、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)、核酸等。水由H和O組成；蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N等元素組成，有的還含有S等；糖類由C、H、O組成；脂質(zhì)主要由C、H、O組成，有的含有N、P等；核酸由C、H、O、N、P組成?？梢奀、H、O、N這四種元素在多種重要化合物中都大量存在，所以在組成細胞的元素中含量很高。知識小結(jié)

（一）細胞元素的來源：細胞生命活動所需物質(zhì)從無機自然界獲取，組成細胞的化學元素在無機自然界中都能找到，但細胞中各元素相對含量與無機自然界不同。（二）細胞常見化學元素分類

1.大量元素：細胞中常見的有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，含量較多。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

與組成細胞的化合物有關(guān)，這些元素在水、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)、核酸等常見化合物中大量存在。組成細胞的化合物專題內(nèi)容01我們?nèi)粘Ｋ缘氖澄飦碓磸V泛，比如肉類、蔬菜、水果等，這些食物都來自各種生物組織。不同的生物組織所含營養(yǎng)物質(zhì)的種類和含量差別很大，就像細胞內(nèi)各種化合物的含量在不同生物組織的細胞中也存在差異一樣。我們知道細胞內(nèi)有多種化合物，如含量最多的水，還有蛋白質(zhì)、糖類、核酸、脂質(zhì)、無機鹽等，且含量各不相同（見下圖）。正因為食物中營養(yǎng)物質(zhì)的差異，我們才要合理搭配膳食來滿足機體營養(yǎng)需求。那么如何知道不同生物組織中具體含有哪些營養(yǎng)物質(zhì)呢？比如怎樣檢測一塊蘋果果肉或者一塊瘦肉里的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)呢？圖2-1組成細胞的主要化合物及相對含量情境展示思考討論

問題1既然細胞內(nèi)化合物含量在不同生物組織細胞中有差異，那這種差異會對生物組織的功能產(chǎn)生怎樣的影響呢？提示：回顧已學過的關(guān)于細胞功能以及不同化合物特性的知識，思考含量差異與功能實現(xiàn)之間的聯(lián)系。參考答案：不同化合物在細胞中承擔著不同功能，比如蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔者。當某種化合物在特定生物組織細胞中的含量發(fā)生變化時，可能會影響該組織相應(yīng)功能的正常發(fā)揮。例如肌肉組織中蛋白質(zhì)含量高，這與肌肉的收縮等運動功能密切相關(guān)；而某些細胞中水含量高，可能與其物質(zhì)運輸?shù)裙δ芟嚓P(guān)。問題2

根據(jù)細胞內(nèi)化合物含量情況（見圖2-1），若要檢測某未知生物組織中是否含有大量蛋白質(zhì)，可采用什么方法？依據(jù)是什么？提示：結(jié)合后續(xù)提到的檢測不同生物組織中糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的探究實踐相關(guān)內(nèi)容，思考針對蛋白質(zhì)檢測的原理和常見方法。參考答案：可采用雙縮脲試劑檢測。依據(jù)是雙縮脲試劑能與蛋白質(zhì)中的肽鍵發(fā)生紫色反應(yīng)，若該生物組織中含有大量蛋白質(zhì)，加入雙縮脲試劑后會呈現(xiàn)明顯的紫色現(xiàn)象。問題3

已知細胞內(nèi)水的含量很高（見圖2-1），水在細胞中以自由水和結(jié)合水兩種形式存在，那么不同生物組織細胞中自由水和結(jié)合水的相對含量是否也會有差異呢？這種差異又會對生物組織有何影響？提示：先明確自由水和結(jié)合水的特點及功能，再思考在不同生物組織環(huán)境下它們相對含量變化帶來的影響。參考答案：不同生物組織細胞中自由水和結(jié)合水相對含量會有差異。例如，在代謝旺盛的生物組織細胞中，自由水相對含量較高，因為自由水可參與多種化學反應(yīng)、是良好的溶劑等，利于物質(zhì)運輸和化學反應(yīng)進行；而在一些抗逆性較強的生物組織（如種子）中，結(jié)合水相對含量可能較高，結(jié)合水可增強細胞的抗逆性，使其能更好地適應(yīng)不良環(huán)境。問題4

從細胞內(nèi)化合物含量及種類角度看，為什么說合理搭配膳食很重要？提示：考慮人體細胞正常生命活動所需的各種化合物來源，以及不同食物中所含營養(yǎng)物質(zhì)與細胞內(nèi)化合物的對應(yīng)關(guān)系。參考答案：人體細胞正常生命活動需要多種化合物參與，如蛋白質(zhì)用于構(gòu)建身體組織、調(diào)節(jié)生理功能等；糖類是主要能源物質(zhì)；脂肪是儲能物質(zhì)等。不同食物所含營養(yǎng)物質(zhì)種類和含量不同，合理搭配膳食能確保人體攝入全面且適量的各種化合物，以滿足細胞生命活動需求，維持身體健康。知識小結(jié)

（一）細胞內(nèi)化合物存在形式：細胞內(nèi)各種元素大多以化合物形式存在，包括水、蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂肪、無機鹽等。（二）細胞內(nèi)主要化合物相對含量

1.水含量最多，占細胞的70%?90%。2.蛋白質(zhì)是含量最多的有機化合物，占7%?10%。3.糖類和核酸占1%?1.5%。4.脂質(zhì)占1%?2%。5.無機鹽占1%?1.5%。（三）不同生物組織細胞中化合物含量差異

不同生物組織的細胞中各種化合物的含量有差別，這種差異會影響生物組織的功能。（四）檢測生物組織中營養(yǎng)物質(zhì)的必要性

因不同食物中營養(yǎng)物質(zhì)的種類和含量有很大差別，為滿足機體營養(yǎng)需要，需合理搭配膳食，故要檢測不同生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)。課堂練習專題內(nèi)容01課堂練習【題文】光學顯微鏡是高中生物實驗中經(jīng)常使用的儀器，下列有關(guān)光學顯微鏡的使用及相關(guān)實驗的說法，正確的是（

）A．觀察花生子葉細胞中的脂肪顆粒時，可直接使用高倍鏡進行觀察B．觀察黑藻細胞質(zhì)流動時，若視野中葉綠體逆時針運動，則實際方向相同C．觀察植物細胞的吸水和失水實驗中，需要先使用低倍鏡，再換成高倍鏡D．利用顯微鏡觀察物像時，玻片移動方向與視野中物象移動的方向相同【答案】B課堂練習【題文】農(nóng)諺是我國勞動人民智慧的結(jié)晶和經(jīng)驗的總結(jié)，其中蘊含著很多生物學原理。下列關(guān)于農(nóng)諺的分析，錯誤的是（

）A．“玉米帶大豆，十年九不漏”講的是套種的好處，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的間作、套種均是通過不同作物對資源的互補利用來提高農(nóng)作物產(chǎn)量的B．“谷連谷，坐著哭”突顯了輪作的優(yōu)勢，輪作可避免田地中一些元素大量減少C．“鋤頭出肥”指的是松土有利于植物生長，土壤板結(jié)主要影響植物根系的呼吸作用，進而影響植物的光合作用D．“無水肥無力”是指施肥的同時應(yīng)適當澆水，礦質(zhì)元素溶解在水中容易被植物吸收，在細胞中各元素主要以離子形式存在【答案】D【題文】香蕉果實成熟中淀粉會不斷轉(zhuǎn)化成還原性糖，因此逐漸變甜。圖A中Ⅰ、Ⅱ兩條曲線分別表示香蕉果實成熟過程中兩種物質(zhì)含量的變化趨勢；圖B是取成熟到第2天和第6天的等量香蕉果肉，分別加等量的蒸餾水制成提取液，然后在a、b試管中各加5mL第2天的提取液，在c、d試管中各加5mL第6天的提取液。判斷下列相關(guān)說法正確的是（）A．圖A中I曲線表示淀粉的含量變化，II曲線表示蔗糖的含量變化B．圖B中a、c試管加入碘液檢測，出現(xiàn)顏色變化，a比c顏色淺C．圖B中b、d試管加入斐林試劑檢測，水浴加熱后出現(xiàn)顏色變化，b比d顏色淺D．圖B中b、d試管若改用雙縮脲試劑檢測，試管