2019-2020年高一生物 細胞中的元素和化合物示范教案 新人教版.doc

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2019-2020年高一生物 細胞中的元素和化合物示范教案 新人教版 ●從容說課 《細胞中的元素和化合物》這一節(jié)，首先在節(jié)的引言中，明確指出自然界的生物體中的元素是生物有選擇地從無機自然界中獲得的，沒有一種元素是細胞特有的。但細胞與非生物相比，各元素的含量又大不相同。說明生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性內容。這部分內容較為淺顯，但是結論非常重要，對于學生了解生物的物質性具有重要意義。 關于組成生物體的化學元素的內容，一開始就指出組成生物體的化學元素主要有20多種，緊接著以人體細胞為例，將含量較多的化學元素以及各種元素的含量制成圖形。通過對圖形內容的分析，概括出兩點：一是組成人體的基本元素是C、O、H、N；二是組成生物體的各種化學元素，在不同的生物體內，含量相差很大，由此進一步說明了大量元素和微量元素的概念和種類。并且強調指出在大量元素中，C是最基本的元素。 關于組成細胞的化合物，首先說明組成生物體的化學元素進一步組成多種多樣的化合物，接著指出組成細胞化合物的種類及各種化合物的質量分數，從而說明它是生物體結構和生命活動的物質基礎。 對于構成細胞的有機化合物的種類的認識，從日常生活中都已有這方面的知識，比如知道瘦肉含有蛋白質較多，水果含有較多的糖類等。如何定性地區(qū)分這些常見的有機物，可通過實驗教學來進行。該實驗最主要是要規(guī)范實驗過程，可通過分組分別來完成一個實驗，然后每一組選出一人來介紹該實驗的過程以及要注意的事項，學會展示成果及共享成果。 ●三維目標 1.知識與技能 （1）知道組成細胞的主要元素；知道為什么碳元素是構成細胞的基本元素。 （2）學會檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質的方法。 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/%） 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。 無機化合物 水：85%～90% 無機鹽：1%～1.5% 蛋白質：有機化合物 7%～10% 核酸和糖類：1%～1.5% 脂類：1%～2% （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，要學會用恰當的方法來檢測和區(qū)分不同的有機物。 ［評價反饋］ 1.在植物體內，最基本的化學元素和含量最多的元素分別是 A.C、O B.O、H C.C、H D.H、O 2.做蛋白質鑒定實驗時,事先留出一些大豆組織液的目的是 A.與反應物混合的顏色作對比 B.失敗后重做 C.鑒定還原糖用 D.為了節(jié)約 3.做還原糖的鑒定實驗所需的材料最好選用的顏色是 A.白色 B.紅色 C.紫色 D.藍色 4.活細胞中含量最多的化合物是 A.蛋白質 B.糖類 C.脂質 D.水 5.活細胞中含量最多的有機化合物是 A.蛋白質 B.糖類 C.脂質 D.核酸 參考答案： 1.A 2.A 3.A 4.D 5.A ［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)］ P19一、基礎題：2，P19二、拓展題：2。 ［課后拓展］ 根據日常生活中你所用的食譜，分析搭配是否合理？（可查閱有關人體每天需要的物質的資料） 資料：一個體重65千克，從事較輕勞動的成年男子，應該從每天所吃的主副食（糧食500克，肉100克，蛋一個，豆制品50克，蔬菜500克）中獲得所需要的75克蛋白質。根據需要與可能，還應該適當地調劑副食，如增加些乳、蛋、肉類、豆制品、花生等提高蛋白質的質和量。充分發(fā)揮各種植物蛋白質和動物的“互補作用”，以保證蛋白質的需要。我們選擇蛋白質食物，首先應考慮蛋白質含量的多少。如果食物中蛋白質含量很少，即使營養(yǎng)價值很高，也不能滿足人體需要。在常用的每100克食物中，肉類含蛋白質10～20克，魚類含15～20克，全蛋含13～15克，豆類含20～30克，谷類含8～12克，蔬菜、水果含1～2克。 ●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 大量元素：C、H、O、N、P、S等 微量元素：Fe、Mn、Zn、B、Cu、Mo等 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