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細(xì)胞中的元素和化合物教案
教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)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(huì)檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的方法。
2.過(guò)程與方法
(1)通過(guò)對(duì)C元素的分析，說(shuō)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(wèn)題的能力。
(2)通過(guò)對(duì)組成細(xì)胞中的元素的百分比的分析，通過(guò)對(duì)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(wèn)題的能力。
3.情感態(tài)度與價(jià)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。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
1.組成細(xì)胞的主要元素和化合物。
2.檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。
教學(xué)難點(diǎn)
1.構(gòu)成細(xì)胞的基本元素是碳。
2.檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。
教學(xué)工具
多媒體
教學(xué)過(guò)程
一：細(xì)胞中的元素和化合物
[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(dòng)]
(一)組成細(xì)胞的元素
問(wèn)：組成生命的細(xì)胞和組成地殼的元素有沒(méi)有什么不同?
答：組成細(xì)胞的化學(xué)元素在自然界的無(wú)機(jī)環(huán)境中都能找到，沒(méi)有一種元素是生命特有的。但是元素在細(xì)胞中和無(wú)機(jī)環(huán)境中的含量卻有區(qū)別，說(shuō)明生命和非生命的無(wú)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)胞中的含量是怎樣的?引導(dǎo)學(xué)生分析圖2-1-1和圖2-1-2。
問(wèn)：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(wèn)：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。
下面我們以玉米和人體為例，來(lái)說(shuō)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(duì)比表投影片)
問(wèn)：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(wèn)：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(wèn)：表中只列舉了13種元素，那么是不是說(shuō)玉米和人體內(nèi)只含有這13種元素呢?
答：不是。
實(shí)際上除了表中的13種元素之外，還有Mn等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在生物體的細(xì)胞內(nèi)至少可以找到62種元素，其中常見(jiàn)的約有29種，重要的有24種。所以，一般情況下可以說(shuō)組成生物體的化學(xué)元素主要有20多種。
問(wèn)：構(gòu)成生物體的這些元素的含量有什么特點(diǎn)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?yàn)樯矬w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(wèn)：什么是大量元素?
答：含量占生物體總重量萬(wàn)分之一以上的元素。
問(wèn)：哪些元素屬于大量元素?
答：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。
問(wèn)：什么是微量元素?
答：生物體內(nèi)含量很少的一些元素。
問(wèn)：哪些元素屬于微量元素?
答：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
問(wèn)：請(qǐng)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(shuō)它們?cè)谏矬w內(nèi)可有可無(wú)呢?
答：不是。微量元素對(duì)于維持生物體的生命活動(dòng)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(shuō)明一個(gè)碳原子核中含有6個(gè)質(zhì)子，核外有6個(gè)電子，由于電子排布的不同，在最外層有4個(gè)電子，這樣，碳原子就具有了4個(gè)能夠成鍵的價(jià)電子。正是這4個(gè)價(jià)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(gè)碳原子可以形成4個(gè)化學(xué)鍵，所以就有可能形成含有成千上萬(wàn)個(gè)甚至更多個(gè)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(lái)榨油，大豆常用來(lái)做豆腐說(shuō)明了什么問(wèn)題?
說(shuō)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(lái)分析，總結(jié)歸納出構(gòu)成細(xì)胞的化合物。
二：實(shí)驗(yàn)：檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)
本實(shí)驗(yàn)難度并不大，但由于內(nèi)容較多，實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，因此，必須作周密安排，才能按時(shí)完成。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
1.增設(shè)教師演示實(shí)驗(yàn)。上課之前，教師應(yīng)該準(zhǔn)備好做演示實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)材料、用具、儀器和試劑等。同時(shí)，逐項(xiàng)完成可溶性糖、脂肪、蛋白質(zhì)三類有機(jī)物的鑒定實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)課上，將三個(gè)實(shí)驗(yàn)的正確結(jié)果分別展示在講臺(tái)上，并作扼要的介紹，以便使學(xué)生將自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與教師的演示實(shí)驗(yàn)作比較。
2.實(shí)驗(yàn)中學(xué)生應(yīng)分工合作。在“還原糖的鑒定”實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)每組2個(gè)學(xué)生中的1個(gè)制備生物組織樣液時(shí)，另一個(gè)學(xué)生可以用酒精燈將水煮開，以便縮短實(shí)驗(yàn)的等待時(shí)間。在“脂肪的鑒定”實(shí)驗(yàn)中，1個(gè)學(xué)生制作臨時(shí)裝片時(shí)，另一個(gè)學(xué)生則可以調(diào)試顯微鏡。另外，在完成前2個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，1個(gè)學(xué)生洗刷試管、清洗玻片和整理顯微鏡，另一個(gè)學(xué)生則可以進(jìn)行后1個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作。
3.鑒定可溶性還原糖的實(shí)驗(yàn)，在加熱試管中的溶液時(shí)，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(shí)試管口不要朝向?qū)嶒?yàn)者，以免試管內(nèi)溶液沸騰時(shí)沖出試管，造成燙傷。如果試管內(nèi)溶液過(guò)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(shí)驗(yàn)時(shí)，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(duì)比，這樣可以增強(qiáng)說(shuō)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。
[教師精講]
組成生物體的元素和非生命的元素種類沒(méi)有區(qū)別，沒(méi)有一種化學(xué)元素是生物界特有的，從這方面來(lái)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(lái)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(wú)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(huì)用恰當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)檢測(cè)和區(qū)分不同的有機(jī)物。
課后小結(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(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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)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(guò)其他方法才能鑒定。
課后習(xí)題
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.C、H D.H、O
2.做蛋白質(zhì)鑒定實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(duì)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(shí)驗(yàn)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
答案：
1.A 2.A 3.A 4.D 5.A
板書
第1節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物
一、生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性
1、統(tǒng)一性：組成生物體的化學(xué)元素，在無(wú)機(jī)自然界中都可以找到，沒(méi)有一種化學(xué)元素是生物界所特有的。
2、差異性：組成生物體的化學(xué)元素，在生物體內(nèi)和在無(wú)機(jī)自然界中的含量相差很大。
二、組成細(xì)胞的元素
1、最基本元素：C
2、基本元素：C、H、O、N
3、主要元素：C、H、O、N、P、S
4、大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
5、微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等
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