高中生物必修12.1细胞中的元素和化合物教案1.doc

第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 ‎1.知识与技能 ‎（1）简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的基本元素是碳。‎ ‎（2）尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。‎ ‎2.过程与方法 ‎（1）通过对C元素的分析，说明有机化合物形成的可能性及必然性，初步培养学生跨学科综合分析问题的能力。‎ ‎（2）通过对组成细胞中的元素的百分比的分析，通过对不同化合物的质量分数的学习，培养学生理解、思考和分析问题的能力。‎ ‎3.情感态度与价值观 ‎（1）认同生命的物质性。‎ ‎（2）认同生物界在物质组成上的统一性。‎ 教学重点 ‎1.组成细胞的主要元素和化合物。‎ ‎2.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。‎ 教学难点 ‎1.构成细胞的基本元素是碳。‎ ‎2.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。‎ 教具准备 细胞主要元素百分数挂图。‎ 课时安排 ‎1课时 教学过程 ‎［课前准备］‎ 教师收集关于地球及生物体细胞中各元素组成的资料，玉米和人体的化学元素组成的材料并制成课件；准备实验材料。学生预习实验，初步了解实验的原理以及实验步骤。‎ ‎［情境创设］‎ 地球上的环境千变万化，但都是有一定的物质组成，比如地壳表面的水、岩石以及空气，那 么这些物质由哪些元素组成呢？生物是生活在一定的环境中，这些生物从环境中获取物质，那么这些生物又由哪些元素组成？‎ ‎［师生互动］‎ ‎（一）组成细胞的元素（屏幕展示以下资料）‎ 组成地壳和组成细胞的部分元素含量 元 素 地壳 细胞 O ‎48.60‎ ‎65.0‎ Si ‎26.30‎ 极少 C ‎0.087‎ ‎18.0‎ N ‎0.03‎ ‎3.0‎ H ‎0.76‎ ‎10.0‎ 问：组成生命的细胞和组成地壳的元素有没有什么不同？‎ 答：组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到，没有一种元素是生命特有的。但是元素在细胞中和无机环境中的含量却有区别，说明生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性。‎ 作为生命的基本组成单位——细胞，它可以构成不同的生物体。那么元素在各种细胞中的含量是怎样的？引导学生分析图2－1－1和图2－1－2。‎ 问：组成生物体的化学元素种类有许多，它们的含量是否相同？‎ 答：不相同。‎ 问：人体细胞在干重状态下和鲜重状态下哪种元素含量最大？‎ 答：干重状态下和鲜重状态元素下元素含量最大的分别是C元素和O元素。‎ ‎ ‎ 图2－1－1 组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）‎ ‎ ‎ 图2－1－2 组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）‎ 下面我们以玉米和人体为例，来说明组成生物体的化学元素的种类和含量。（出示玉米和人体化学元素对比表投影片） ‎ ‎ 玉米与人体的化学元素组成（质量分数/%）‎ 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 问：从表中看，哪一种化学元素是玉米和人体中含量最多的？‎ 答：是C。‎ 问：除此之外，还有哪几种元素含量较多？‎ 答：O、H、N。从表中可以看出C、O、N、H这4种元素在组成生物体的元素中含量最多，所以，C、O、N、H是组成生物体的基本元素。‎ 问：表中只列举了13种元素，那么是不是说玉米和人体内只含有这13种元素呢？‎ 答：不是。‎ 实际上除了表中的13种元素之外，还有Mn等。据统计，在生物体的细胞内至少可以找到62种元素，其中常见的约有29种，重要的有24种。所以，一般情况下可以说组成生物体的化 学元素主要有20多种。‎ 问：构成生物体的这些元素的含量有什么特点呢？同学们可以相互讨论一下。‎ 答：有的含量非常多，有的较多，有的很少，差别较大。‎ 正是因为生物体内各种元素含量差别较大，所以可以按照含量的多少把它们分为两大类：一类是大量元素，一类是微量元素。‎ 问：什么是大量元素？‎ 答：含量占生物体总重量万分之一以上的元素。‎ 问：哪些元素属于大量元素？‎ 答：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。‎ 问：什么是微量元素？‎ 答：生物体内含量很少的一些元素。‎ 问：哪些元素属于微量元素？‎ 答：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。‎ 问：请同学们讨论一下，既然微量元素在生物体内含量很少，那么，是不是说它们在生物体内可有可无呢？‎ 答：不是。微量元素对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用。如碘是甲状腺激素的成分，铁是血红蛋白的成分，锌、硒、钼、铁等是很多酶的成分。‎ 在组成生物体的大量元素中，C是最基本的元素，从初中所学元素周期表中，知道C位于第14族位置，它的原子序数是6，说明一个碳原子核中含有6个质子，核外有6个电子，由于电子排布的不同，在最外层有4个电子，这样，碳原子就具有了4个能够成键的价电子。正是这4个价电子，能够使碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间结合形成更多的化学键。由于每个碳原子可以形成4个化学键，所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。C是构成生命有机物中最重要的元素。‎ ‎（二）组成细胞的化合物 讨论：作为生命的细胞是由元素组成的，组成生物体的化学元素在生物体内是以什么形式存在的？比如花生和大豆的应用中有很大的不同，花生可用来榨油，大豆常用来做豆腐说明了什么问题？‎ 说明：教师引导学生分析组成生物体的化学元素在体内以什么形式存在（单质还是化合态），参考课本P17提供的表来分析，总结归纳出构成细胞的化合物。‎ ‎ ‎ ‎（三）实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 教材中本实验安排为验证性实验,可与讲课同步进行。‎ 本实验难度并不大,但由于内容较多,实验时间较长,因此,必须作周密安排,才能按时完成。实验中应注意以下几点。‎ ‎1.增设教师演示实验。上课之前,教师应该准备好做演示实验所需的实验材料、用具、仪器和试剂等。同时,逐项完成可溶性糖、脂肪、蛋白质三类有机物的鉴定实验。在实验课上,将三个实验的正确结果分别展示在讲台上,并作扼要的介绍,以便使学生将自己的实验结果与教师的演示实验作比较。‎ ‎2.实验中学生应分工合作。在“还原糖的鉴定”实验中,当每组2个学生中的1个制备生物组织样液时,另一个学生可以用酒精灯将水煮开,以便缩短实验的等待时间。在“脂肪的鉴定”实验中,1个学生制作临时装片时,另一个学生则可以调试显微镜。另外,在完成前2个实验时,1个学生洗刷试管、清洗玻片和整理显微镜,另一个学生则可以进行后1个实验的操作。‎ ‎3.鉴定可溶性还原糖的实验,在加热试管中的溶液时,应该用试管夹夹住试管上部,放入盛开水的大烧杯中加热,注意试管底部不要接触烧杯底部,同时试管口不要朝向实验者,以免试管内溶液沸腾时冲出试管,造成烫伤。如果试管内溶液过于沸腾,可以用手上提夹住试管的试管夹。‎ ‎4.做鉴定糖和蛋白质的实验时,在鉴定之前,可以留出一部分样液,以便与鉴定后的样液的颜色变化作对比,这样可以增强说服力。‎ ‎5.斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后方可使用,切勿将甲液和乙液分别加入组织样液中。‎ 探究生物组织中的主要化合物 可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定的实验原理、方法、步骤和现象：‎ 知识点 可溶性还原糖 脂 肪 蛋白质 实验原理 与斐林试剂反应生成砖红色沉淀 被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）‎ 与双缩脲试剂反应产生紫色物质 实 验 步 骤 样液 制备 选材 含糖较高、颜色为白色或近于白色的植物组织，苹果、梨最好 富含脂肪的种子，以花生最好 浸泡1～2 d的黄豆种子（或用豆浆）或用鸡蛋 蛋白 方法 苹果切块→研磨→过滤→滤液 制作花生种子的切片 黄豆浸泡切片→研磨→过滤→ 滤液 鉴定步骤 样液→加斐林试剂→振荡→水浴加热煮沸 切片→染色→漂洗→镜检 组织样液→加双缩脲试剂A→再加双缩脲试剂B→观察颜色变化 实验现象 蓝色→棕色→砖红色沉淀 脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染成红色）‎ 加双缩脲试剂A无明显变化，加双缩脲试剂B后溶液变成紫色 注意事项 ‎1.选材要用含糖较高、颜色为白色或近于白色的植物组织 ‎2.斐林试剂不稳定，一般配成甲液（NaOH：0.1 g/mL）乙液（CuSO4：0.05 g /mL）来保存，用时必须将甲、乙两液混合均匀后使用，切勿分别加入组织样液中进行检测 ‎1.切片要尽可能的薄 ‎2.染色后一定要用50%的酒精溶液洗去浮色 ‎3.观察时找最薄处，最好只有1～2层细胞 ‎1.用鸡蛋蛋白时，一定要加以稀释，如果稀释不够，与双缩脲试剂发生反应后会粘固在试管内壁上，使反应不彻底，且试管不易洗干净 ‎2.双缩脲使用时，应先加A造成碱环境，再加B 每组学生从教师提供的材料中选取两种进行鉴定，并记录（如下表）：‎ 成 分 材 料 还原糖 脂肪 蛋白质 预测 实测 原因 预测 实测 原因 预测 实测 原因 苹果汁 梨汁 马铃薯匀浆 花生 种子 花生种子匀浆 豆浆 鲜肝提取液 交流实验结果：每一组实验选取一个人介绍实验情况，然后分析实验成败的得失。‎ ‎［教师精讲］‎ 组成生物体的元素和非生命的元素种类没有区别，没有一种化学元素是生物界特有的，从这方面来看生物界和非生物界具有统一性。虽然从元素种类上看具有统一性，但从组成生命的元素的含量上来看是有区别的，组成生命的化学元素在生物体内和在无机环境中的含量相差很大，从这方面看生物界和非生物界具有差异性。‎ 在细胞中，元素主要以化合物的形式存在。组成细胞的基本元素是C元素，它是构成有机物的标志性元素，有机物是生命中最重要的物质。‎ 不同的生物组织中，有机物的含量是不同的，要学会用恰当的方法来检测和区分不同的有机物。 ‎ ‎［课堂小结］‎ 本节课比较重要的就是理解生命的物质性——‎ 即构成生命的细胞是由元素组成的，而且这些元素在细胞中大多数是以化合物的形式存在。这些化合物的存在可以通过实验来进行验证。可以区分出在组织中是否有糖类、脂质和蛋白质，但是具体是哪种糖类或蛋白质还要通过其他方法才能鉴定。‎ ‎［布置作业］‎ 板书设计 第2章 组成细胞的分子 第1节 细胞中的元素和化合物 一、组成细胞的元素 组成细胞的基本元素：C 二、‎ 三、检测生物组织中的常见有机物