人教版生物必修一第四章知识点（高中生物人教版必修一第2章第1节）

回头看了前面两节，感觉还是有点偏重于知识的归纳了，尤其第二节。后面尽可能着重于思想方法来讲，知识能简略就简略，反正课本上都有。

今天来讲必修一第2章第1节《细胞中的元素和化合物》，目录如下。

这1节从知识考点上来说太简单了，一般情况下老师都只讲几分钟就结束 。下面是这一节的教学目标及重难点。

这1节主要有一个生物学思想和一个学习思维：生物学思想是生命的物质性思想；学习思维是图表分析的思维方法。

01 生物界与非生物界的统一性与差异性

下图是土壤与植物体的部分元素含量比较，从这个图中能得出什么结论？

一般分析得出结论的题，都要求我们的思维全面严谨。

一般情况下，要求比较得出结论的，我们的思维往往要考虑两个方向：相同点与差异点。

一、对于平面图的分析，就是看二维方向：纵向和横向。

对于这张图，纵向看，反映的是元素种类：元素种类基本相同。这说明生物界与非生物界具有统一性。

横向看，反映的是元素含量：对于同一种元素，在土壤与植物体内的含量不同。这说明生物界与非生物界具有差异性。

二、为什么组成生物体的元素与无机自然界的元素种类基本相同？但是含量又有差异？

这个问题本质上是对生命进化的理解。

第一问，从进化历程看，生命起源于无机自然界。所以，必然是从无机自然界中获得元素来构建生命。说明了生命的物质性。

第二问，生物在构建自我的过程中，是根据自我生命的需求来选择吸收各种元素的。这反映了生命的自主性。

02 不同生物元素组成的特点

下图是人和玉米部分元素组成的图表，根据此图分析，可以得出什么结论。

对于坐标曲线图，分析的基本思路是首先看横、纵坐标的含义。

从横坐标看，是元素种类：人和玉米的元素组成种类相同；推广到一般性结论，就是：组成不同生物体的元素，其种类基本相同。

从纵坐标看，是元素含量：同种元素在玉米和人体内的含量有差异。推广到一般结论：组成不同生物的元素，其含量往往有差异。

03 组成细胞的元素

下面的知识基本上是记忆的了，但记忆也是要先理解的。

下面这些元素化合物知识可能涉及到一些化学知识。都说是生化不分家，化学学得好对生物是有很大帮助的。

一、大量元素与微量元素

科学家把含量在万分之一以上的称为大量元素；万分之一以下的称为微量元素。其中大量元素占到细胞重量的97%以上。9种大量元素和6种微量元素是要求记住的。

二、为什么大量元素是位于前20号的轻元素？

下面这张元素周期表中，是细胞组成元素在周期表中的位置分布。从大量元素的分布看，全部都是前20呈轻元素。这是为什么？

这个问题主要是答出第一点就好。

①生命的诞生是建立在随机与偶然基础之上的，构建生命的几率是很低的，必然需要足够丰富的元素，才有可能构建出生命。前20号元素恰是地球含量最多的元素。

②轻元素使得生物单位体积内质量更轻，有利于生命活动的进行。这也是自然选择的结果。如果是重元素构建的生命，在进化过程中早被淘汰掉了。

③从构建物质看，这些轻元素大多是非金属元素，能够与其他原子之间开成共价键。共价键有饱和性，共价键的键能也更高。所以，以共价键构成物质的稳定性更高。而且，共价键才有可能形成高分子。原子序数越小的原子，形成的共价键越稳定。相反，离子键没有饱和性，结合比较松散，缺乏稳定性，也不可能形成高分子化合物。所以，如果是重元素靠离子键形成生命是不可能的。

④原子序数越小，形成的有机物的流动性越强。构建生命的灵活度越高。

三、大量元素比微量元素对生物更重要吗？

并不是。大量元素与微量元素是从含量上划分的，并不是根据重要程度划分的。对于生命而言，大量元素与微量元素都同样重要。

四、为什么C是最基本元素？

先记住答案：因为有机高分子都以碳链为骨架。

为什么有机高分子都以碳链为骨架？这个问题也与化学知识有关。

碳原子的核外电子排布是1s²2s²2p²，最外层有4个价电子，可以与碳原子或其他原子形成4个共用电子对来达成8电子稳定结构。

由于碳原子成键时往往是一个S轨道与3个P轨道杂化形成新的空间各向均衡的4个SP³杂化轨道（高中化学要学的），从而能形成复杂的网状或链状结构，为生命分子的复杂性打下了基础。如下图。

生命的诞生是偶然的。正是因为有了大量的C原子作基础，同时又有大量的H、N、O等原子的存在，形成高分子物质是必然的。只要时间足够，在无数高分子的基础上进化出生命也就成了必然。

五、关于大量元素的在细胞中含量顺序记忆

一般要求记住前4种。也就是C、H、O、N在鲜重（即活细胞状态）及干重（不含水）状态下的排列顺序。把下面这两幅图记住（课本17页）。

04 组成细胞的化合物

这个主要是把水和蛋白质在细胞的含量关系记住。

即：鲜重时（有水），水含量最多，蛋白质其次；干重时（无水），蛋白质含量最多。

一、无机物与有机物

这里可能有部分同学不清楚什么是有机物，什么是无机物？

科学家开始是把有机生命中具有的，无机自然界中不存在的物质称为有机物；把无机自然界中存在的物质称为无机物。

后来研究发现有机物都含碳。于是，科学家就把含碳的化合物称为有机物。但是，无机自然界中也有一些含碳的物质，如CO、CO₂，CaCO₃等。科学家就规定把碳的氧化物、碳酸及碳酸盐除外，剩下的含碳化合物都是有机物。有机物主要有4类，糖类、脂质、蛋白质 、核酸。当然，生物体内的有机物除这4类外，还有其他的，如维生素、尿素、氨基酸等

无机物包括水和无机盐。

在初一生物中有这样一个实验：

①用酒精灯灼烧鱼骨，观察鱼骨颜色变为灰白色时，停止灼烧。用镊子敲打鱼骨。发现鱼骨变得脆硬，可以敲打成粉末状。

这是因为有机物易燃烧，生成二氧化碳和水。有机物烧尽之后，只剩下无机盐。无机盐不能燃烧。如草木燃烧后剩下的灰就是无机盐。因此，无机盐又称为灰分元素。分析这些物质之后，发现它们都是构成矿石的成分，也因此称为矿质元素。

②把鱼骨用盐酸浸泡。一段时间后取出用水洗净。发现鱼骨变软，可以打成结。

这主要因为动物骨骼中的无机盐主要是CaCO₃，易溶于盐酸，而有机物不溶于盐酸。在盐酸中浸泡后，只剩下有机物。因为构成生命的有机物比较柔软，有韧性。

05 糖类、脂肪、蛋白质的鉴定

这个知识点只讲一下实验原理。生物材料的选择涉及生物学思维和实验思维。反应原理涉及化学知识。

一、生物材料选择

细胞是生物体生命活动的基础。在每一个细胞中都有糖类、脂质、蛋白质。所以，实验选材并不是选择只含糖类或只含脂肪或只含蛋白质的材料，这是不存在的。选择的材料只是含某种成分相对较多而已。

这个鉴定实验是根据颜色变化来判断物质成分的。所以，选材尽可能选择白色或近于白色的材料，以防颜色干扰。这在题目中常常出现。

二、还原糖的鉴定

还原糖主要是含有醛基（-CHO）。醛基具有强还原性，能够被二价铜离子氧化。二价铜离子（Cu² ）把醛基氧化为羧基（-COOH），而自身被还原为氧化亚铜（Cu₂O）。这个反应高中化学也要学到的。

二价铜离子在水溶液中通常呈蓝色，而氧化亚铜不溶于水，呈砖红色。所以，可以根据最终是否生成砖红色沉淀来判断是否含有还原性糖。

还原糖鉴定结果

反应式如下。

-CHO 2Cu(OH)₂→-COOH Cu₂O↓ 2H₂O ，该反应需要加热。

这里用氢氧化铜做氧化剂，还利用了氢氧化铜的不稳定性，易分解的特点。所以，氢氧化铜要现用现配（氢氧化铜不能长时间保存，易分解为黑色氧化铜和水）。

另外，果糖不含醛基，而是含羰基，羰基没有还原性。但在碱性条件下，羰基与α-羟基通过烯醇式变换（即羰基移位，从第二位移到第一位），可以转换为醛基。从而表现出还原性。所以，把单糖都看作还糖。这个高中化学学了有机以后会懂。

三、蛋白质鉴定

其反应原理是铜离子在碱性条件下与双缩脲(H2NOC－NH－CONH2)反应，生成紫色络合物（不是沉淀）。

反应中物质必须有相邻两个肽键才能与铜离子反应。所以，双缩脲试剂不能鉴定氨基酸和二肽，可以鉴定多肽和蛋白质。

这个反应也不能加热。这是因为络合物不稳定，受热易分解，变为黑色。

四、脂肪鉴定

还原糖鉴定和蛋白质鉴定过程是发生了化学反应。而脂肪鉴定是脂肪被苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液染成橘黄色或红色。答题时注意表述准确。

,