回頭看了前面兩節，感覺還是有點偏重于知識的歸納了，尤其第二節。后面盡可能著重于思想***來講，知識能簡略就簡略，反正課本上都有。

今天來講必修一第2章第1節《細胞中的元素和化合物》，目錄如下。

這1節從知識考點上來說太簡單了，一般情況下老師都只講幾分鐘就結束。下面是這一節的教學目標及重難點。

這1節主要有一個生物學思想和一個學習思維：生物學思想是生命的物質性思想；學習思維是圖表分析的思維***。

下圖是土壤與植物體的部分元素含量比較，從這個圖中能得出什么結論？

一般分析得出結論的題，都要求我們的思維全面嚴謹。

一般情況下，要求比較得出結論的，我們的思維往往要考慮兩個方向：相同點與差異點。

一、對于平面圖的分析，就是看二維方向：縱向和橫向。

對于這張圖，縱向看，反映的是元素種類：元素種類基本相同。這說明生物界與非生物界具有統一性。

橫向看，反映的是元素含量：對于同一種元素，在土壤與植物體內的含量不同。這說明生物界與非生物界具有差異性。

二、為什么組成生物體的元素與無機自然界的元素種類基本相同？但是含量又有差異？

這個問題本質上是對生命進化的理解。

第一問，從進化歷程看，生命起源于無機自然界。所以，必然是從無機自然界中獲得元素來構建生命。說明了生命的物質性。

第二問，生物在構建自我的過程中，是根據自我生命的需求來選擇吸收各種元素的。這反映了生命的自主性。

下圖是人和玉米部分元素組成的圖表，根據此圖分析，可以得出什么結論。

對于坐標曲線圖，分析的基本思路是首先看橫、縱坐標的含義。

從橫坐標看，是元素種類：人和玉米的元素組成種類相同；推廣到一般性結論，就是：組成不同生物體的元素，其種類基本相同。

從縱坐標看，是元素含量：同種元素在玉米和人體內的含量有差異。推廣到一般結論：組成不同生物的元素，其含量往往有差異。

下面的知識基本上是記憶的了，但記憶也是要先理解的。

下面這些元素化合物知識可能涉及到一些化學知識。都說是生化不分家，化學學得好對生物是有很大幫助的。

一、大量元素與微量元素

科學家把含量在萬分之一以上的稱為大量元素；萬分之一以下的稱為微量元素。其中大量元素占到細胞重量的97%以上。9種大量元素和6種微量元素是要求記住的。

二、為什么大量元素是位于前20號的輕元素？

下面這張元素周期表中，是細胞組成元素在周期表中的位置分布。從大量元素的分布看，全部都是前20呈輕元素。這是為什么？

這個問題主要是答出第一點就好。

①生命的誕生是建立在隨機與偶然基礎之上的，構建生命的幾率是很低的，必然需要足夠豐富的元素，才有可能構建出生命。前20號元素恰是地球含量最多的元素。

②輕元素使得生物單位體積內質量更輕，有利于生命活動的進行。這也是自然選擇的結果。如果是重元素構建的生命，在進化過程中早被淘汰掉了。

③從構建物質看，這些輕元素大多是非金屬元素，能夠與其他原子之間開成共價鍵。共價鍵有飽和性，共價鍵的鍵能也更高。所以，以共價鍵構成物質的穩定性更高。而且，共價鍵才有可能形成高分子。原子序數越小的原子，形成的共價鍵越穩定。相反，離子鍵沒有飽和性，結合比較松散，缺乏穩定性，也不可能形成高分子化合物。所以，如果是重元素靠離子鍵形成生命是不可能的。

④原子序數越小，形成的有機物的流動性越強。構建生命的靈活度越高。

三、大量元素比微量元素對生物更重要嗎？

并不是。大量元素與微量元素是從含量上劃分的，并不是根據重要程度劃分的。對于生命而言，大量元素與微量元素都同樣重要。

四、為什么C是最基本元素？

先記住答案：因為有機高分子都以碳鏈為骨架。

為什么有機高分子都以碳鏈為骨架？這個問題也與化學知識有關。

碳原子的核外電子排布是1s22s22p2，最外層有4個價電子，可以與碳原子或其他原子形成4個共用電子對來達成8電子穩定結構。

由于碳原子成鍵時往往是一個S軌道與3個P軌道雜化形成新的空間各向均衡的4個SP3雜化軌道（高中化學要學的），從而能形成復雜的網狀或鏈狀結構，為生命分子的復雜性打下了基礎。如下圖。

生命的誕生是偶然的。正是因為有了大量的C原子作基礎，同時又有大量的H、N、O等原子的存在，形成高分子物質是必然的。只要時間足夠，在無數高分子的基礎上進化出生命也就成了必然。

五、關于大量元素的在細胞中含量順序記憶

一般要求記住前4種。也就是C、H、O、N在鮮重（即活細胞狀態）及干重（不含水）狀態下的排列順序。把下面這兩幅圖記住（課本17頁）。

這個主要是把水和蛋白質在細胞的含量關系記住。

即：鮮重時（有水），水含量最多，蛋白質其次；干重時（無水），蛋白質含量最多。

一、無機物與有機物

這里可能有部分同學不清楚什么是有機物，什么是無機物？

科學家開始是把有機生命中具有的，無機自然界中不存在的物質稱為有機物；把無機自然界中存在的物質稱為無機物。

后來研究發現有機物都含碳。于是，科學家就把含碳的化合物稱為有機物。但是，無機自然界中也有一些含碳的物質，如CO、CO2，CaCO3等。科學家就規定把碳的氧化物、碳酸及碳酸鹽除外，剩下的含碳化合物都是有機物。有機物主要有4類，糖類、脂質、蛋白質、核酸。當然，生物體內的有機物除這4類外，還有其他的，如維生素、尿素、氨基酸等

無機物包括水和無機鹽。

在初一生物中有這樣一個實驗：

①用酒精燈灼燒魚骨，觀察魚骨顏色變為灰白色時，停止灼燒。用鑷子敲打魚骨。發現魚骨變得脆硬，可以敲打成粉末狀。

這是因為有機物易燃燒，生成二氧化碳和水。有機物燒盡之后，只剩下無機鹽。無機鹽不能燃燒。如草木燃燒后剩下的灰就是無機鹽。因此，無機鹽又稱為灰分元素。分析這些物質之后，發現它們都是構成礦石的成分，也因此稱為礦質元素。

②把魚骨用鹽酸浸泡。一段時間后取出用水洗凈。發現魚骨變軟，可以打成結。

這主要因為動物骨骼中的無機鹽主要是CaCO3，易溶于鹽酸，而有機物不溶于鹽酸。在鹽酸中浸泡后，只剩下有機物。因為構成生命的有機物比較柔軟，有韌性。

這個知識點只講一下實驗原理。生物材料的選擇涉及生物學思維和實驗思維。反應原理涉及化學知識。

一、生物材料選擇

細胞是生物體生命活動的基礎。在每一個細胞中都有糖類、脂質、蛋白質。所以，實驗選材并不是選擇只含糖類或只含脂肪或只含蛋白質的材料，這是不存在的。選擇的材料只是含某種成分相對較多而已。

這個鑒定實驗是根據顏色變化來判斷物質成分的。所以，選材盡可能選擇白色或近于白色的材料，以防顏色干擾。這在題目中常常出現。

二、還原糖的鑒定

還原糖主要是含有醛基（-CHO）。醛基具有強還原性，能夠被二價銅離子氧化。二價銅離子（Cu2+）把醛基氧化為羧基（-COOH），而自身被還原為氧化亞銅（Cu2O）。這個反應高中化學也要學到的。

二價銅離子在水溶液中通常呈藍色，而氧化亞銅不溶于水，呈磚紅色。所以，可以根據最終是否生成磚紅色沉淀來判斷是否含有還原性糖。

還原糖鑒定結果

反應式如下。

-CHO+2Cu(OH)2→-COOH+Cu2O↓+2H2O，該反應需要加熱。

這里用氫氧化銅做氧化劑，還利用了氫氧化銅的不穩定性，易分解的特點。所以，氫氧化銅要現用現配（氫氧化銅不能長時間保存，易分解為黑色氧化銅和水）。

另外，果糖不含醛基，而是含羰基，羰基沒有還原性。但在堿性條件下，羰基與α-羥基通過烯醇式變換（即羰基移位，從第二位移到第一位），可以轉換為醛基。從而表現出還原性。所以，把單糖都看作還糖。這個高中化學學了有機以后會懂。

三、蛋白質鑒定

其反應原理是銅離子在堿性條件下與雙縮脲(H2NOC－NH－CONH2)反應，生成紫色絡合物（不是沉淀）。

反應中物質必須有相鄰兩個肽鍵才能與銅離子反應。所以，雙縮脲試劑不能鑒定氨基酸和二肽，可以鑒定多肽和蛋白質。

這個反應也不能加熱。這是因為絡合物不穩定，受熱易分解，變為黑色。

四、脂肪鑒定

還原糖鑒定和蛋白質鑒定過程是發生了化學反應。而脂肪鑒定是脂肪被蘇丹Ⅲ染液或蘇丹Ⅳ染液染成橘黃色或紅色。答題時注意表述準確。