2019-2020年高一生物（人教版必修1）示范教案：2-1《細胞中的元素和化合物》.doc

2019-2020年高一生物（人教版必修1）示范教案：2-1細胞中的元素和化合物章節(jié)規(guī)劃本章選取了構(gòu)成細胞的物質(zhì)這個最基本的知識，分別介紹這些物質(zhì)的組成及功能，通過本章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生將在微觀層面上了解生命的物質(zhì)性和生物界的物質(zhì)統(tǒng)一性，活細胞中物質(zhì)、能量和信息變化的統(tǒng)一，為以后細胞結(jié)構(gòu)與功能的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。本章包括5節(jié)，即細胞中的元素和化合物生命活動的主要承擔(dān)者蛋白質(zhì)遺傳信息的攜帶者核酸細胞中的糖類和脂質(zhì)細胞中的無機物，按每節(jié)一課時來安排教學(xué)。“細胞的分子組成”內(nèi)容的單元知識點有：細胞的元素組成、細胞的分子組成、水和無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。本章教學(xué)的要求是：簡述生命元素的類別，說明生物大分子以碳鏈為骨架；檢測生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)。闡明蛋白質(zhì)是由氨基酸為基本單位組成，是具有一定的結(jié)構(gòu)和功能最復(fù)雜的生物大分子，認識蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)對其功能起決定性作用；概述核酸的分子結(jié)構(gòu)和功能；觀察DNA、RNA在細胞中的分布。概述糖類的種類和作用，明確糖類既是細胞的重要結(jié)構(gòu)成分，又是生命活動的主要能源；知道脂質(zhì)具有區(qū)別于糖類的特征組分，舉例說出脂質(zhì)的種類和作用；說出細胞內(nèi)水和無機鹽含量、存在形式和生理作用。本章的知識也是學(xué)習(xí)其他模塊必備的基礎(chǔ)。該單元闡述的生命分子的結(jié)構(gòu)和功能，不僅是學(xué)習(xí)細胞的結(jié)構(gòu)、功能、代謝和繁殖等知識的基礎(chǔ)，而且也是學(xué)習(xí)遺傳與進化、穩(wěn)態(tài)與環(huán)境等知識的基礎(chǔ)。例如，蛋白質(zhì)和核酸等知識是進一步探討DNA分子的結(jié)構(gòu)與功能，基因和遺傳信息的概念，遺傳信息的傳遞和表達，以及基因的調(diào)控等知識的必要前提。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能等知識也是學(xué)習(xí)激素調(diào)節(jié)機制的必要前提。此外，生命系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息傳遞等知識是理解生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息交流的重要基礎(chǔ)。由于知識點較多且這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及組成都是平常不易直接觀察到的，所以在學(xué)習(xí)過程中可運用多種多樣的方法來學(xué)習(xí)。如第1節(jié)細胞中的元素和化合物的內(nèi)容可運用比較法來學(xué)習(xí)，首先比較教材中地殼和細胞中的元素種類，然后比較這些元素的含量，使學(xué)生從比較中獲得知識。第2節(jié)生命活動的主要承擔(dān)者蛋白質(zhì)可利用分層認識法學(xué)習(xí)，遵循元素氨基酸多肽肽鏈蛋白質(zhì)這幾個層次來認識，由易到難，由淺入深。第3節(jié)遺傳信息的攜帶者核酸可從學(xué)生感興趣的指紋開門引入，來引起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生在好奇中進入學(xué)習(xí)。第4節(jié)細胞中的糖類和脂質(zhì)從生活中的熟悉事例入手，比如從糖尿病、肥胖癥入手，認識糖類和脂質(zhì)在生命中的作用。第5節(jié)細胞中的無機物這一節(jié)內(nèi)容較為簡單，可通過教師擬定提綱。如植物缺水的現(xiàn)象有哪些？足球場上?？吹皆诒荣惖哪┒斡羞\動員抽筋，原因何在？等等，讓大家通過討論的方式來進行學(xué)習(xí)，并在這個基礎(chǔ)上對前幾節(jié)內(nèi)容進行總結(jié)，明確元素和化合物之間是有機結(jié)合的，單一的化合物是不能完成生命活動的。重視實驗教學(xué)。通過第一節(jié)的實驗使學(xué)生了解實驗的基本原理，如何選取實驗材料，如何觀察記錄實驗的現(xiàn)象，為今后的實驗打好基礎(chǔ)。第1節(jié) 細胞中的元素和化合物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(nèi)容。這部分內(nèi)容較為淺顯，但是結(jié)論非常重要，對于學(xué)生了解生物的物質(zhì)性具有重要意義。關(guān)于組成生物體的化學(xué)元素的內(nèi)容，一開始就指出組成生物體的化學(xué)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(xué)元素以及各種元素的含量制成圖形。通過對圖形內(nèi)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(xué)元素，在不同的生物體內(nèi)，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(diào)指出在大量元素中，C是最基本的元素。關(guān)于組成細胞的化合物，首先說明組成生物體的化學(xué)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(zhì)量分數(shù)，從而說明它是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。對于構(gòu)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(zhì)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(xué)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(xué)會展示成果及共享成果。三維目標(biāo)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(gòu)成細胞的基本元素。（2）學(xué)會檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)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(xué)生跨學(xué)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(zhì)量分數(shù)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)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(zhì)性。（2）認同生物界在物質(zhì)組成上的統(tǒng)一性。教學(xué)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(zhì)。教學(xué)難點1.構(gòu)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(zhì)。教具準(zhǔn)備細胞主要元素百分數(shù)掛圖。課時安排1課時教學(xué)過程課前準(zhǔn)備教師收集關(guān)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(xué)元素組成的材料并制成課件；準(zhǔn)備實驗材料。學(xué)生預(yù)習(xí)實驗，初步了解實驗的原理以及實驗步驟。情境創(chuàng)設(shè)地球上的環(huán)境千變?nèi)f化，但都是有一定的物質(zhì)組成，比如地殼表面的水、巖石以及空氣，那么這些物質(zhì)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(zhì)，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O48.6065.0Si26.30極少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0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(xué)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(gòu)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(dǎo)學(xué)生分析圖211和圖212。問：組成生物體的化學(xué)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211 組成人體細胞的主要元素（占細胞鮮重的百分比） 圖212 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(xué)元素的種類和含量。（出示玉米和人體化學(xué)元素對比表投影片） 玉米與人體的化學(xué)元素組成（質(zhì)量分數(shù)/%）元 素玉米人O44.4314.62C43.5755.99H6.247.46N1.469.33Si1.170.005K0.921.09Ca0.234.67P0.203.11Mg0.180.16S0.170.78Cl0.140.47Zn0.01Fe0.080.012問：從表中看，哪一種化學(xué)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(nèi)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(nèi)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(xué)元素主要有20多種。問：構(gòu)成生物體的這些元素的含量有什么特點呢？同學(xué)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(nèi)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(nèi)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(xué)們討論一下，既然微量元素在生物體內(nèi)含量很少，那么，是不是說它們在生物體內(nèi)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(xué)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(zhì)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(jié)合形成更多的化學(xué)鍵。由于每個碳原子可以形成4個化學(xué)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(zhì)。C是構(gòu)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(xué)元素在生物體內(nèi)是以什么形式存在的？比如花生和大豆的應(yīng)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(dǎo)學(xué)生分析組成生物體的化學(xué)元素在體內(nèi)以什么形式存在（單質(zhì)還是化合態(tài)），參考課本P17提供的表來分析，總結(jié)歸納出構(gòu)成細胞的化合物。無機化合物 水：85%90%無機鹽：1%1.5%蛋白質(zhì)：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(zhì)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(nèi)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(yīng)注意以下幾點。1.增設(shè)教師演示實驗。上課之前,教師應(yīng)該準(zhǔn)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(zhì)三類有機物的鑒定實驗。在實驗課上,將三個實驗的正確結(jié)果分別展示在講臺上,并作扼要的介紹,以便使學(xué)生將自己的實驗結(jié)果與教師的演示實驗作比較。2.實驗中學(xué)生應(yīng)分工合作。在“還原糖的鑒定”實驗中,當(dāng)每組2個學(xué)生中的1個制備生物組織樣液時,另一個學(xué)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(xué)生制作臨時裝片時,另一個學(xué)生則可以調(diào)試顯微鏡。另外,在完成前2個實驗時,1個學(xué)生洗刷試管、清洗玻片和整理顯微鏡,另一個學(xué)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(yīng)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?qū)嶒炚?以免試管內(nèi)溶液沸騰時沖出試管,造成燙傷。如果試管內(nèi)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(zhì)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(zhì)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(zhì)實驗原理與斐林試劑反應(yīng)生成磚紅色沉淀被蘇丹染液染成橘黃色（或被蘇丹染成紅色）與雙縮脲試劑反應(yīng)產(chǎn)生紫色物質(zhì)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12 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染液染成橘黃色（或被蘇丹染成紅色）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12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(yīng)后會粘固在試管內(nèi)壁上，使反應(yīng)不徹底，且試管不易洗干凈2.雙縮脲使用時，應(yīng)先加A造成堿環(huán)境，再加B每組學(xué)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(zhì)預(yù)測實測原因預(yù)測實測原因預(yù)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(jié)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(xué)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(xué)元素在生物體內(nèi)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(gòu)成有機物的標(biāo)志性元素，有機物是生命中最重要的物質(zhì)。不同的生物組織中，有機物的含量是不同的，要學(xué)會用恰當(dāng)?shù)姆椒▉頇z測和區(qū)分不同的有機物。 評價反饋1.在植物體內(nèi)，最基本的化學(xué)元素和含量最多的元素分別是A.C、OB.O、HC.C、HD.H、O2.做蛋白質(zhì)鑒定實驗時,事先留出一些大豆組織液的目的是A.與反應(yīng)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(zhì)B.糖類C.脂質(zhì)D.水5.活細胞中含量最多的有機化合物是A.蛋白質(zhì)B.糖類C.脂質(zhì)D.核酸參考答案：1.A 2.A 3.A 4.D 5.A課堂小結(jié)本節(jié)課比較重要的就是理解生命的物質(zhì)性即構(gòu)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(zhì)和蛋白質(zhì)，但是具體是哪種糖類或蛋白質(zhì)還要通過其他方法才能鑒定。布置作業(yè)P19一、基礎(chǔ)題：2，P19二、拓展題：2。課后拓展根據(jù)日常生活中你所用的食譜，分析搭配是否合理？（可查閱有關(guān)人體每天需要的物質(zhì)的資料）資料：一個體重65千克，從事較輕勞動的成年男子，應(yīng)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(zhì)。根據(jù)需要與可能，還應(yīng)該適當(dāng)?shù)卣{(diào)劑副食，如增加些乳、蛋、肉類、豆制品、花生等提高蛋白質(zhì)的質(zhì)和量。充分發(fā)揮各種植物蛋白質(zhì)和動物的“互補作用”，以保證蛋白質(zhì)的需要。我們選擇蛋白質(zhì)食物，首先應(yīng)考慮蛋白質(zhì)含量的多少。如果食物中蛋白質(zhì)含量很少，即使?fàn)I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(zhì)1020克，魚類含1520克，全蛋含1315克，豆類含2030克，谷類含812克，蔬菜、水果含12克。板書設(shè)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習(xí)題詳解一、練習(xí)（課本P19）（一）基礎(chǔ)題1.（1） （2）2. 3.B（二）拓展題1.細胞是有生命的，它可以主動地從環(huán)境中獲取生命活動需要的元素。這是生物與非生物的區(qū)別之一。2.不能。生命系統(tǒng)內(nèi)部有嚴謹有序的結(jié)構(gòu)，不是物質(zhì)隨意堆砌而成的。二、問題探討（課本P16）通過問題探討知道組成地殼和組成細胞的元素的含量從種類上看有相同性，從質(zhì)量分數(shù)來看有差異性。同為細胞，元素的含量也會有所不同，比如水稻中i較多，西紅柿中Ca含量較多。三、本節(jié)聚焦（課本P16）1.組成細胞的主要元素是、N、a、Mg等。主要元素是指在細胞中起重要作用的元素，可以是大量元素也可以是微量元素。2.組成細胞的重要化合物主要有六大類，包括水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸。3.檢測生物組織中的這些物質(zhì)常常通過某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)有機物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)來進行。生物組織中的糖類可分為還原性糖和非還原性糖。常用還原性糖可和斐林試劑反應(yīng)生成磚紅色沉淀來檢驗還原性糖的存在。脂肪可和蘇丹染液或蘇丹染液反應(yīng)，生成橘黃色物質(zhì)。蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生反應(yīng)生成藍色物質(zhì)。四、思考與討（課本論P17）1.有機化合物和無機化合物的區(qū)別主要看它們的分子組成中是否有碳元素，如糖類是有機化合物，由碳、氫、氧三種元素組成；水是無機化合物，由氫、氧兩種元素組成。當(dāng)然這不是嚴格意義上的區(qū)別。比如二氧化碳雖然含有碳元素，但它的特性和無機物一樣，所以它不是有機物。2.細胞內(nèi)最多的有機化合物是蛋白質(zhì)，無機化合物是水。蛋白質(zhì)是組成生物體的重要物質(zhì)，在生命活動中起重要作用，它既可作為生命活動的實施者又可以作為生命活動的調(diào)節(jié)者；水是生命之源，離開水，生命活動就無法進行。3.植物的葉肉細胞、果實細胞和種子的細胞中通常含有較多的糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。如禾谷類的果實、種子、馬鈴薯等含淀粉（多糖）較多；甘蔗的莖和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻、向日葵等種子中含脂質(zhì)多；大豆種子中含蛋白質(zhì)多，等等。要想從植物的果實、種子中獲得糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，就要設(shè)法使細胞破碎，再將這些物質(zhì)提取出來。五、實驗（課本P19）討論：1.（略）.通過交流應(yīng)該發(fā)現(xiàn)只要所用的材料相同、實驗條件相同，實驗的現(xiàn)象就相同。說明實驗是可重復(fù)的。.通過對檢測的生物材料中有機化合物的分析，發(fā)現(xiàn)材料中的有機化合物種類、含量都不一樣。就是同一種材料中有機物的含量也可能不同。比如蘋果中顏色較鮮艷的有機物的含量就比較多。我們選擇食物的時候就應(yīng)該多樣化，不要偏食、挑食，以滿足人體對各種物質(zhì)的需要。