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2019-2020年高中生物 第二章 組成細胞的分子 2.1 細胞中的元素和化合物教案1 新人教版必修1 1.知識與技能 （1）簡述組成細胞的主要元素。說出構成細胞的基本元素是碳。 （2）嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質，探討細胞中主要化合物的種類。 2.過程與方法 （1）通過對C元素的分析，說明有機化合物形成的可能性及必然性，初步培養(yǎng)學生跨學科綜合分析問題的能力。 （2）通過對組成細胞中的元素的百分比的分析，通過對不同化合物的質量分數(shù)的學習，培養(yǎng)學生理解、思考和分析問題的能力。 3.情感態(tài)度與價值觀 （1）認同生命的物質性。 （2）認同生物界在物質組成上的統(tǒng)一性。 教學重點 1.組成細胞的主要元素和化合物。 2.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。 教學難點 1.構成細胞的基本元素是碳。 2.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。 教具準備 細胞主要元素百分數(shù)掛圖。 課時安排 1課時 教學過程 ［課前準備］ 教師收集關于地球及生物體細胞中各元素組成的資料，玉米和人體的化學元素組成的材料并制成課件；準備實驗材料。學生預習實驗，初步了解實驗的原理以及實驗步驟。 ［情境創(chuàng)設］ 地球上的環(huán)境千變萬化，但都是有一定的物質組成，比如地殼表面的水、巖石以及空氣，那么這些物質由哪些元素組成呢？生物是生活在一定的環(huán)境中，這些生物從環(huán)境中獲取物質，那么這些生物又由哪些元素組成？ ［師生互動］ （一）組成細胞的元素（屏幕展示以下資料） 組成地殼和組成細胞的部分元素含量 元 素 地殼 細胞 O 48.60 65.0 Si 26.30 極少 C 0.087 18.0 N 0.03 3.0 H 0.76 10.0 問：組成生命的細胞和組成地殼的元素有沒有什么不同？ 答：組成細胞的化學元素在自然界的無機環(huán)境中都能找到，沒有一種元素是生命特有的。但是元素在細胞中和無機環(huán)境中的含量卻有區(qū)別，說明生命和非生命的無機環(huán)境既有統(tǒng)一性又有差異性。 作為生命的基本組成單位——細胞，它可以構成不同的生物體。那么元素在各種細胞中的含量是怎樣的？引導學生分析圖2－1－1和圖2－1－2。 問：組成生物體的化學元素種類有許多，它們的含量是否相同？ 答：不相同。 問：人體細胞在干重狀態(tài)下和鮮重狀態(tài)下哪種元素含量最大？ 答：干重狀態(tài)下和鮮重狀態(tài)元素下元素含量最大的分別是C元素和O元素。 圖2－1－1 組成人體細胞的主要元素（占細胞鮮重的百分比） 圖2－1－2 組成人體細胞的主要元素（占細胞干重的百分比） 下面我們以玉米和人體為例，來說明組成生物體的化學元素的種類和含量。（出示玉米和人體化學元素對比表投影片） 玉米與人體的化學元素組成（質量分數(shù)/%） 元 素 玉米 人 O 44.43 14.62 C 43.57 55.99 H 6.24 7.46 N 1.46 9.33 Si 1.17 0.005 K 0.92 1.09 Ca 0.23 4.67 P 0.20 3.11 Mg 0.18 0.16 S 0.17 0.78 Cl 0.14 0.47 Zn — 0.01 Fe 0.08 0.012 問：從表中看，哪一種化學元素是玉米和人體中含量最多的？ 答：是C。 問：除此之外，還有哪幾種元素含量較多？ 答：O、H、N。從表中可以看出C、O、N、H這4種元素在組成生物體的元素中含量最多，所以，C、O、N、H是組成生物體的基本元素。 問：表中只列舉了13種元素，那么是不是說玉米和人體內只含有這13種元素呢？ 答：不是。 實際上除了表中的13種元素之外，還有Mn等。據(jù)統(tǒng)計，在生物體的細胞內至少可以找到62種元素，其中常見的約有29種，重要的有24種。所以，一般情況下可以說組成生物體的化學元素主要有20多種。 問：構成生物體的這些元素的含量有什么特點呢？同學們可以相互討論一下。 答：有的含量非常多，有的較多，有的很少，差別較大。 正是因為生物體內各種元素含量差別較大，所以可以按照含量的多少把它們分為兩大類：一類是大量元素，一類是微量元素。 問：什么是大量元素？ 答：含量占生物體總重量萬分之一以上的元素。 問：哪些元素屬于大量元素？ 答：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。 問：什么是微量元素？ 答：生物體內含量很少的一些元素。 問：哪些元素屬于微量元素？ 答：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 問：請同學們討論一下，既然微量元素在生物體內含量很少，那么，是不是說它們在生物體內可有可無呢？ 答：不是。微量元素對于維持生物體的生命活動起著非常重要的作用。如碘是甲狀腺激素的成分，鐵是血紅蛋白的成分，鋅、硒、鉬、鐵等是很多酶的成分。 在組成生物體的大量元素中，C是最基本的元素，從初中所學元素周期表中，知道C位于第14族位置，它的原子序數(shù)是6，說明一個碳原子核中含有6個質子，核外有6個電子，由于電子排布的不同，在最外層有4個電子，這樣，碳原子就具有了4個能夠成鍵的價電子。正是這4個價電子，能夠使碳原子之間、碳原子與其他元素的原子之間結合形成更多的化學鍵。由于每個碳原子可以形成4個化學鍵，所以就有可能形成含有成千上萬個甚至更多個碳原子的物質。C是構成生命有機物中最重要的元素。 （二）組成細胞的化合物 討論：作為生命的細胞是由元素組成的，組成生物體的化學元素在生物體內是以什么形式存在的？比如花生和大豆的應用中有很大的不同，花生可用來榨油，大豆常用來做豆腐說明了什么問題？ 說明：教師引導學生分析組成生物體的化學元素在體內以什么形式存在（單質還是化合態(tài)），參考課本P17提供的表來分析，總結歸納出構成細胞的化合物。 （三）實驗：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質 教材中本實驗安排為驗證性實驗,可與講課同步進行。 本實驗難度并不大,但由于內容較多,實驗時間較長,因此,必須作周密安排,才能按時完成。實驗中應注意以下幾點。 1.增設教師演示實驗。上課之前,教師應該準備好做演示實驗所需的實驗材料、用具、儀器和試劑等。同時,逐項完成可溶性糖、脂肪、蛋白質三類有機物的鑒定實驗。在實驗課上,將三個實驗的正確結果分別展示在講臺上,并作扼要的介紹,以便使學生將自己的實驗結果與教師的演示實驗作比較。 2.實驗中學生應分工合作。在“還原糖的鑒定”實驗中,當每組2個學生中的1個制備生物組織樣液時,另一個學生可以用酒精燈將水煮開,以便縮短實驗的等待時間。在“脂肪的鑒定”實驗中,1個學生制作臨時裝片時,另一個學生則可以調試顯微鏡。另外,在完成前2個實驗時,1個學生洗刷試管、清洗玻片和整理顯微鏡,另一個學生則可以進行后1個實驗的操作。 3.鑒定可溶性還原糖的實驗,在加熱試管中的溶液時,應該用試管夾夾住試管上部,放入盛開水的大燒杯中加熱,注意試管底部不要接觸燒杯底部,同時試管口不要朝向實驗者,以免試管內溶液沸騰時沖出試管,造成燙傷。如果試管內溶液過于沸騰,可以用手上提夾住試管的試管夾。 4.做鑒定糖和蛋白質的實驗時,在鑒定之前,可以留出一部分樣液,以便與鑒定后的樣液的顏色變化作對比,這樣可以增強說服力。 5.斐林試劑的甲液和乙液混合均勻后方可使用,切勿將甲液和乙液分別加入組織樣液中。 探究生物組織中的主要化合物 可溶性還原糖、脂肪、蛋白質的鑒定的實驗原理、方法、步驟和現(xiàn)象： 知識點 可溶性還原糖 脂 肪 蛋白質 實驗原理 與斐林試劑反應生成磚紅色沉淀 被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色（或被蘇丹Ⅳ染成紅色） 與雙縮脲試劑反應產生紫色物質 實 驗 步 驟 樣液 制備 選材 含糖較高、顏色為白色或近于白色的植物組織，蘋果、梨最好 富含脂肪的種子，以花生最好 浸泡1～2 d的黃豆種子（或用豆?jié){）或用雞蛋 蛋白 方法 蘋果切塊→研磨→過濾→濾液 制作花生種子的切片 黃豆浸泡切片→研磨→過濾→ 濾液 鑒定步驟 樣液→加斐林試劑→振蕩→水浴加熱煮沸 切片→染色→漂洗→鏡檢 組織樣液→加雙縮脲試劑A→再加雙縮脲試劑B→觀察顏色變化 實驗現(xiàn)象 藍色→棕色→磚紅色沉淀 脂肪被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色（或被蘇丹Ⅳ染成紅色） 加雙縮脲試劑A無明顯變化，加雙縮脲試劑B后溶液變成紫色 注意事項 1.選材要用含糖較高、顏色為白色或近于白色的植物組織 2.斐林試劑不穩(wěn)定，一般配成甲液（NaOH：0.1 g/mL）乙液（CuSO4：0.05 g /mL）來保存，用時必須將甲、乙兩液混合均勻后使用，切勿分別加入組織樣液中進行檢測 1.切片要盡可能的薄 2.染色后一定要用50%的酒精溶液洗去浮色 3.觀察時找最薄處，最好只有1～2層細胞 1.用雞蛋蛋白時，一定要加以稀釋，如果稀釋不夠，與雙縮脲試劑發(fā)生反應后會粘固在試管內壁上，使反應不徹底，且試管不易洗干凈 2.雙縮脲使用時，應先加A造成堿環(huán)境，再加B 每組學生從教師提供的材料中選取兩種進行鑒定，并記錄（如下表）： 成 分 材 料 還原糖 脂肪 蛋白質 預測 實測 原因 預測 實測 原因 預測 實測 原因 蘋果汁 梨汁 馬鈴薯勻漿 花生 種子 花生種子勻漿 豆?jié){ 鮮肝提取液 交流實驗結果：每一組實驗選取一個人介紹實驗情況，然后分析實驗成敗的得失。 ［教師精講］ 組成生物體的元素和非生命的元素種類沒有區(qū)別，沒有一種化學元素是生物界特有的，從這方面來看生物界和非生物界具有統(tǒng)一性。雖然從元素種類上看具有統(tǒng)一性，但從組成生命的元素的含量上來看是有區(qū)別的，組成生命的化學元素在生物體內和在無機環(huán)境中的含量相差很大，從這方面看生物界和非生物界具有差異性。 在細胞中，元素主要以化合物的形式存在。組成細胞的基本元素是C元素，它是構成有機物的標志性元素，有機物是生命中最重要的物質。 不同的生物組織中，有機物的含量是不同的，要學會用恰當?shù)姆椒▉頇z測和區(qū)分不同的有機物。 ［課堂小結］ 本節(jié)課比較重要的就是理解生命的物質性——即構成生命的細胞是由元素組成的，而且這些元素在細胞中大多數(shù)是以化合物的形式存在。這些化合物的存在可以通過實驗來進行驗證?？梢詤^(qū)分出在組織中是否有糖類、脂質和蛋白質，但是具體是哪種糖類或蛋白質還要通過其他方法才能鑒定。 ［布置作業(yè)］ 板書設計 第2章 組成細胞的分子 第1節(jié) 細胞中的元素和化合物 一、組成細胞的元素 組成細胞的基本元素：C 二、 三、檢測生物組織中的常見有機物