2014屆高一生物 細(xì)胞中的元素和化合物示范教案 新人教版
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1、 第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物 ●從容說課 《細(xì)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(jī)自然界中獲得的,沒有一種元素是細(xì)胞特有的。但細(xì)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(xì)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
2、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(jìn)一步說明了大量元素和微量元素的概念和種類。并且強(qiáng)調(diào)指出在大量元素中,C是最基本的元素。 關(guān)于組成細(xì)胞的化合物,首先說明組成生物體的化學(xué)元素進(jìn)一步組成多種多樣的化合物,接著指出組成細(xì)胞化合物的種類及各種化合物的質(zhì)量分?jǐn)?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(xì)胞的有機(jī)化合物的種類的認(rèn)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(jī)物,可通過實驗教學(xué)來進(jìn)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
3、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(xì)胞的主要元素;知道為什么碳元素是構(gòu)成細(xì)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(jī)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(xì)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?jǐn)?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(rèn)同生命的物質(zhì)性。 (2)認(rèn)同生物界在物質(zhì)組成上的統(tǒng)一性。 2 / 15 ●教學(xué)重點 1.組成細(xì)胞的主要元素和化合物。
4、 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(xì)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(xì)胞主要元素百分?jǐn)?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(xì)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? [
5、師生互動] (一)組成細(xì)胞的元素(屏幕展示以下資料) 組成地殼和組成細(xì)胞的部分元素含量 元 素 地殼 細(xì)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(xì)胞和組成地殼的元素有沒有什么不同? 答:組成細(xì)胞的化學(xué)元素在自然界的無機(jī)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(xì)胞中和無機(jī)環(huán)境中的含量卻有區(qū)別,說明生命和非生命的無機(jī)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(xì)胞,它可以構(gòu)成不同的生物體。那么元素在各種細(xì)胞中的含量是怎
6、樣的?引導(dǎo)學(xué)生分析圖2-1-1和圖2-1-2。 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(xì)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(xì)胞的主要元素(占細(xì)胞鮮重的百分比) 圖2-1-2 組成人體細(xì)胞的主要元素(占細(xì)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?jǐn)?shù)/%) 元 素 玉米 人 O 44.43
7、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(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
8、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(xì)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?
9、 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,
10、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(jī)物中最重要的元素。 (二)組成細(xì)胞的化合物 討論:作為生命的細(xì)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
11、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(xì)胞的化合物。 無機(jī)化合物 水:85%~90% 無機(jī)鹽:1%~1.5% 蛋白質(zhì):有機(jī)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(jìn)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
12、、蛋白質(zhì)三類有機(jī)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(jìn)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
13、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(qiáng)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Ⅲ染液染成橘黃色(或被蘇丹Ⅳ染成紅色) 與雙縮脲試
14、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(lán)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
15、 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(jìn)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(xì)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(jìn)行鑒定,并記錄(如下表
16、): 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
17、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(jī)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(xì)胞中,元素主要以化合物的形式存在。組成細(xì)胞的基本元素是C元素,它是構(gòu)成有機(jī)物的標(biāo)志性元素,有機(jī)物是生命中最重要的物質(zhì)。 不同的生物組織中,有機(jī)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(jī)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、O B.O、H C
18、.C、H D.H、O 2.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(lán)色 4.活細(xì)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(xì)胞中含量最多的有機(jī)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
19、命的物質(zhì)性——即構(gòu)成生命的細(xì)胞是由元素組成的,而且這些元素在細(xì)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(jìn)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
20、,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)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(shè)計 第2章 組成細(xì)胞的分子 第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物 一、組成細(xì)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(xì)胞的基本元素:C 二、 三、檢測生物組織中的常見有機(jī)物 希望對大家有所幫助,多謝您的瀏覽!
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