苏教版高中生物细胞中的生物大分子教学设计

第二节细胞中的生物大分子【课题】第2章第2节细胞中的生物大分子【教学目标】1.概述糖类的种类和功能2.举例说出脂质的种类和功能3.概述蛋白质的结构和功能4.简述核酸的结构和功能5.说明生物大分子以碳链为骨架6.能正确使用有关的实验器具，鉴定生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质7.尝试鉴定生物组织中的糖类,理解对照实验的设计方法，学习使用对比分析的方法8.通过“洋葱根尖细胞中含有脂肪吗”的课题研究及继续探究食品中的营养成分活动，发展学生的科学探究能力，并学会与他人合作与交流9.通过对四种生物大分子的比较，培养学生类比、归纳的能力10.通过学习细胞中的四种生物大分子，让学生认同生命的物质性，树立辩正唯物主义自然观，形成科学的世界观11.通过对蛋白质结构和功能的分析，使学生理解物质的结构与功能相统一的观点12.通过鉴定实验，认识生物科学的价值，激发学生学习生物科学的兴趣13.结合我国利用太空条件进行蛋白质结晶研究等成就，激发学生的爱国情感【教学重点】1.细胞中四种生物大分子的种类、结构和功能2.鉴定生物细胞中的糖类、脂肪、蛋白质实验3.生物大分子的基本骨架【教学难点】1.鉴定生物细胞中的糖类、脂肪、蛋白质的实验2.糖类的种类3.氨基酸形成蛋白质的过程及蛋白质结构多样性的原因4.生物大分子的基本骨架【教具准备】“鉴定生物组织中的糖类”“鉴定脂肪”“鉴定蛋白质”等实验器材、氨基酸形成蛋白质过程及蛋白质结构多样性的多媒体课件,淀粉、蛋白质、脂肪、DNA分子结构示意图等【课时安排】5课时第1课时糖类的种类和功能【教学过程】导入新课教师利用多媒体呈现小麦、花生、大豆种子，以及面粉、花生油、豆制品师：结合刚才观察到的内容，联系自己的生活经验，请思考细胞中除了含有水和无机盐等无机分子外，还含有哪些生物大分子物质？生：淀粉、脂肪、蛋白质……推进新课一、糖类的种类和功能（板书）师：请说出你所知道的糖类名称及其来源？生甲：蔗糖——甘蔗、甜菜生乙：淀粉——小麦生丙：乳糖——动物乳汁……学生活动：阅读教材P17～P18糖类的种类和功能，思考糖类物质可分为哪几类？教师活动：投影显示下列表格后，组织学生讨论有关内容师：糖类包括哪几类？它们主要分布在哪里？生：糖类共分三类，单糖包括核糖、脱氧核糖和葡萄糖等；二糖包括麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等；多糖包括淀粉、纤维素和糖元等教师活动：利用投影显示葡萄糖、麦芽糖和淀粉的分子式，并指明一分子淀粉水解可生成麦芽糖，再水解生成葡萄糖它们的关系可表示为：师：糖类物质的组成元素是哪几种？生：C、H、O教师创设问题情境：低血糖病人常会出现头昏、心慌、四肢无力，甚至昏迷但病人若及时喝一些浓糖水或注射葡萄糖注射液就能减缓症状师：结合教材内容，请思考糖类有什么功能？学生讨论后师生共同归纳糖类的功能：（1）是生物体进行生命活动的主要能量来源（2）是构成生物体的重要成分，核糖是核糖核酸的组成成分，脱氧核糖是脱氧核糖核酸的组成成分，纤维素是植物细胞壁的主要成分（3）糖蛋白质参与细胞识别、细胞间物质运输和免疫等生命活动含元素种类分布生理功能CHO单糖五碳糖核糖主要在细胞质主要能量来源；细胞组成成分等脱氧核糖主要在细胞核葡萄糖主要在细胞质二糖麦芽糖、蔗糖、纤维二糖植物细胞乳糖动物细胞多糖淀粉、纤维素植物细胞糖元动物细胞师：单糖、麦芽糖、乳糖等都是还原性糖，淀粉、蔗糖是非还原糖，还原糖与斐林试剂反应可产生砖红色物质，淀粉在淀粉酶作用下水解成麦芽糖，麦芽糖可与斐林试剂反应，呈现砖红色，而淀粉、蔗糖与斐林试剂无砖红色反应因此，在实验中常用斐林试剂来检测还原糖在“边做边学——鉴定生物组织中的糖类”之前，教师可先引导学生回顾初中生物所学的唾液提取的方法，并演示：用凉开水漱口后，略微张开口，舌头抵在下颔门齿的下方，约3分钟，将下唇搁在一个洁净的烧杯口上，唾液就会沿下唇流入杯中教师可把学生按二人一组，并指导每组学生，按照实验的方法步骤，分工合作，一人取试管编号，提取唾液，另一人同时称取蔗糖和淀粉，配制蔗糖溶液和淀粉溶液，严格规范地做好实验的探究完成鉴定实验后，教师可设计有关问题，引导学生讨论，从而使学生能对实验的原理、方法有更深刻的理解可让学生讨论：（1）在蔗糖和淀粉溶液中，滴加碘液后，分别出现什么颜色反应？是否可取消蔗糖这一组实验？（2）若利用斐林试剂鉴定苹果汁或橙汁中是否含有还原糖，哪个实验现象更明显？为什么？师生共同讨论分析：（1）淀粉遇碘液产生蓝紫色反应，而蔗糖遇碘液不产生蓝紫色，设置蔗糖与碘液实验的作用是作对照，不可取消（2）用苹果汁更明显，苹果汁颜色浅，而橙汁颜色深，不便于观察实验现象课堂小结本节课主要学习了糖类的种类和生理功能，重点要分清糖类的种类，理解糖类的生理功能，掌握糖类鉴定的方法【板书设计】第二节细胞中的生物大分子一、糖类的种类和功能1．2．3．鉴定生物组织中的糖类淀粉+碘液蓝紫色还原糖+斐林试剂砖红色沉淀第2课时脂质的种类和功能【教学过程】导入新课教师展示学生熟悉的菜籽油，引导学生观察其颜色并讨论：（1）菜籽油主要属于什么化学成分？（2）菜籽油是从什么材料中提取的？推进新课二、脂质的种类和功能(板书)课题研究洋葱根尖细胞中含有脂肪吗？教师指导学生设计一个较完整的实验设计方案，一般应包括以下内容：（1）实验题目：例如水稻种子胚乳细胞中有脂肪吗？（2）实验假设：例如水稻种子胚乳细胞中含有脂肪（3）预期（4）设计与实验:根据实验目的和提出的假设具体设计实验的方法步骤（5）观察和收集数据（6）实验结果分析（7）推论（8）交流方法引导（1）教师演示制备花生种子的徒手切片的方法（2）教师演示利用花生种子切片进行鉴定脂肪的操作过程教师指导：把学生按四人一小组分成若干小组,分别去鉴定洋葱根尖、小麦种子、花生种子、大豆种子是否含有脂肪要求学生结合课本内容讨论设计出实验方案,再进行实验学生设计实验方案：教师巡回指导学生设计实验方案交流：根据鉴定对象分别选1～2个方案进行交流讨论,完善实验设计方案,并将优化后的方案利用投影展示学生实验：教师注意指导，提醒学生安全使用实验试剂学生实验情况交流：按照实验研究的对象,在全班范围内分别交流各组实验获得的体会及观察到的现象，得出的结论学生阅读教材P19～P20思考讨论：（1）生物体内除了含有脂肪外还含有哪些种类的脂质？（2）脂质的主要组成元素有哪些？（3）各种脂质分别有什么功能？教师活动:利用多媒体展示甘油三酯、磷脂、胆固醇的分子结构图形学生讨论回答上述问题：（1）生物体内含有脂肪、类脂、固醇三类脂质（2）C、H、O三种元素（3）脂肪是细胞内储存能量的物质,类脂中磷脂是构成生物膜的重要组成物质,固醇类与细胞营养、调节和代谢有重要功能教师活动：投影显示脂肪、葡萄糖、淀粉、纤维素的分子式师：脂肪与葡萄糖、淀粉、纤维素的元素组成有什么相同点和不同点？生：相同点是组成元素都是C、H、O，不同点是脂肪分子中含O原子比例很少，含C、H比例很高，而葡萄糖、淀粉、纤维素分子中含O原子比例相对较高，含C、H比例相对较低师：由于脂肪分子中含O原子比例很少，含C、H比例很高，而葡萄糖、淀粉、纤维素等糖类物质中含O原子比例相对较高，含C、H比例相对较低因此，等量的脂肪与糖类都氧化分解时，脂肪需消耗的氧气较多，释放的能量也多，而糖类氧化分解时，消耗的氧气较少，释放的能量也较少1g脂肪在体内储存所占的体积是1g糖元体积的五分之一所以，脂肪是生物体细胞内储存能量的物质另补充讲解固醇中胆固醇、性激素及维生素D的功能：（1）胆固醇是人体必需的化合物，可由食物中来，也可由人体内合成生物体内胆固醇有的以游离形式存在，也有的与脂肪酸结合形式存在胆固醇具有不导电的性质，因此是传导、产生冲动的神经结构的良好绝缘物它还参与血浆脂蛋白合成；参与脂肪代谢等但若含量过多，则易在血管中沉积，引起高血压、心脏病（2）性激素包括雄性激素和雌性激素，它能促进雌雄生殖器官的成熟，激发并维持第二性征（3）维生素D是一种脂溶性物质，在人体内可促进人体对钙、磷的吸收；在紫外线的作用下人体皮肤中的胆固醇可以转化成维生素D，所以，多晒太阳可以预防佝偻病课堂小结本节课主要学习了脂质的种类和生理功能，重点要分清脂质的种类，理解脂质各种类的生理功能，掌握脂肪鉴定的方法【板书设计】二、脂质的种类和功能1.元素组成：C、H、O2.特点：不溶于水3.种类和功能（1）脂肪——储存能量；脂肪鉴定：苏丹=3\*ROMANIII染液---橘黄色（2）类脂：其中的磷脂是生物膜的组成成分（3）固醇：在细胞的营养、调节和代谢中有重要作用主要有：胆固醇、性激素、维生素D等第3、4课时蛋白质的结构和功能【教学过程】复习导入：前两节课我们学习了糖类和脂质的有关知识，请同学们回忆一下：（1）糖类由哪些元素组成？可分为哪几类？（2）糖类有什么功能？（3）鉴定还原性糖的试剂及现象？（4）脂质有哪些种类和功能？（提问学生后）这一节我们具体学习占细胞干重50%以上的另一类重要化合物——蛋白质的有关知识（板书：三、蛋白质的结构和功能）进入新课：创设情境，联系生活1、你能说出日常生活中含蛋白质丰富的食品有哪些？(答：大豆制品如豆浆、豆腐等；奶制品如牛奶、奶粉、酸奶等，还有肉、蛋、鱼等等)2、蛋白质在生命活动中主要作用有哪些？（学生答后，教师引导学生看课本P21表2-3帮助理解，结合具体例子强调以下几个方面的作用：催化、运输、运动、结构、防御、调控等）过渡：由此可见，蛋白质对于生物来说确实非常重要，那么蛋白质为什么有如此多的功能呢？这与蛋白质的结构有关下面我们一同学习蛋白质的相关知识呈现思考题，引导学生看书思考：1、蛋白质构成元素有哪些？与糖类比较有什么不同？2、蛋白质是大分子物质，其基本组成单位是什么？3、组成蛋白质的氨基酸大约有多少种？这些氨基酸的分子结构有什么相同之处和不同之处？4、你能写出氨基酸的结构通式吗？5、20种氨基酸如何构成多种多样的蛋白质的？6、蛋白质多样性的原因是什么？7、如何鉴定生物组织中的蛋白质？以上述问题作引领，教师提问学生，在问答对话中逐层展开蛋白质的知识教学：（一）构成元素问1：蛋白质构成元素有哪些？与糖类比较有什么不同？答：组成元素：C、H、O、N，大多数蛋白质还有S元素；因此S元素是蛋白质的标志性元素附问：臭鸡蛋发臭是什么原因？答：部分蛋白质分解放出H2S等气体（二）基本单位：氨基酸问2：蛋白质的基本组成单位是什么？答：氨基酸问3：组成蛋白质的氨基酸大约有多少种？这些氨基酸的分子结构有什么相同之处和不同之处？答：20种（投影几种氨基酸的结构式，让学生归总）相同处：每一种氨基酸分子都氨基和羧基，并且有一个氨基和一个羧基同时连在同一个碳原子（称为中心碳原子）上这个中心碳原子还连着一个H；不同处：与中心碳原子相连的R基各不相同问4：你能写出氨基酸的结构通式吗？请学生到黑板上写对写的情况作出评判附问：（投影几种结构式）这里的几种结构式中哪些能表示组成蛋白质的氨基酸？通过此题，检测学生是否真正掌握氨基酸的结构特点补充：根据人体是否能够自身合成，20种氨基酸分为两类：必需氨基酸（8种，为甲、亮、异亮、赖、苏、缬、色、苯（幼儿包含组氨酸））和非必需氨基酸（12种）；必需氨基酸人体不能合成，只能来自某些食物所以要科学饮食，注意食物搭配（三）蛋白质的形成问5：20种氨基酸如何构成多种多样(1010~1012种)的蛋白质的？答：按如此过程：氨基酸→肽链→蛋白质1、氨基酸脱水缩合形成肽首先看氨基酸→二肽（播放二肽形成过程课件）让学生写出方程式，给出脱水缩合的概念

引导学生思考：（1）二肽形成时脱掉几分子水？(1个)三肽呢？（2个）N个氨基酸构成的多肽呢？（N-1）（2）两条链时，如胰岛素51个17种氨基酸两条链（21\30）组成脱掉几分子水？（49个）（3）如果是N个氨基酸分子M条链构成的蛋白质合成时脱掉几分子水？（N-M）

引领学生分析肽键的数目与脱去的水分子数目之间的关系；(相等)引领学生分析肽链中的氨基数与羧基数的计算；2、多肽形成蛋白质1条或多条多肽链盘曲折叠构成蛋白质（四）蛋白质多样性的原因从上面的学习，我们知道，虽然氨基酸只有20种，但却组成了复杂多样的蛋白质这是什么原因呢？可从两个层次来分析：1、氨基酸方面：种类、数目、排列次序上的不同；2、多肽链方面：数目和空间结构上的不同正由于蛋白质分子结构的多样性，使得其具有我们前面所说的多样的生理功能（五）蛋白质的鉴定如何鉴定食物中是否含有蛋白质呢？预习P21边做边学，回答问题1、实验用的试剂是什么？与斐林试剂有什么区别？（双缩脲试剂，成分相同，均为NaOH（A液）和CuSO4（B液），但是CuSO4溶液浓度为0.01g/ml）2、怎样制备生物组织样液？(学生讨论方案)3、双缩脲试剂使用时先加什么，后加什么？(滴加试剂时，是先加入A液，再加B液)4、看到的实验现象是什么？(产生紫色反应)演示实验：黄豆研磨液中是否有蛋白质的鉴定，然后回答问题延伸：假如你是质量监督局技术人员，被派去检验某商场奶粉中是否含有蛋白质，你如何设计实验？（课后设计）最后小结本节课内容：1、蛋白质在生命活动中主要作用有哪些？2、氨基酸的分子结构以及种类3、蛋白质结构层次4、蛋白质多样性的原因5、如何鉴定生物组织中的蛋白质【板书设计】三、蛋白质的结构和功能(一)蛋白质在生命活动中主要作用催化、运输、运动、结构、防御、调控等(二)构成元素及含量：CHON（S）；占细胞干重50%以上（三）基本单位：氨基酸氨基酸分子结构通式：（四）蛋白质形成过程氨基酸→多肽→蛋白质（五）蛋白质多样性的原因1、氨基酸的数目、种类、排列顺序不同；2、肽链条数及肽链的空间结构的不同（六）蛋白质的鉴定双缩脲试剂；紫色反应第5课时核酸的结构与功能、生物大分子的骨架【教学过程】导入新课利用多媒体展示某一刑事案件背景，警察从犯罪现场发现了非受害人的一根头发，运用现代生物技术手段——DNA指纹法，很快找到了犯罪嫌疑人，并破获案件师：人的细胞中含有DNA，而每个人的DNA都不完全相同，因此，通过分子生物学方法显示出来的人的DNA模样就会因人而异，人们就可以像指纹那样分辨人与人的不同了，这也就是DNA指纹一词的由来师：（1）为什么利用DNA可以提供犯罪嫌疑人的信息？（2）DNA鉴定技术还可以在哪些方面应用？师生共同讨论：（1）DNA是人的遗传物质，每个人的DNA都有所不同，因此，从犯罪现场发现的头发、血液等，都能提取到DNA，从而能提供犯罪嫌疑人的信息（2）DNA鉴定技术还可应用在亲子鉴定、一些灾难事故中遗体的鉴定等如在印度洋海啸中我国就派出了DNA鉴定专家组支援有关国家的灾后救援工作推进新课四、核酸的结构与功能（板书）师：核酸是细胞中的一类重要生物大分子，它可以分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类那么核酸是由什么物质组成的呢？化学上常运用降解法研究物质的组成，人们研究发现核酸的降解产物是核苷酸，将核苷酸进一步降解可生成一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸师：（1）酸的基本结构单位是什么？（2）画出组成核酸的基本结构单位的三种小分子物质连接示意图（3）组成核酸的基本元素有哪几种？生：（1）核苷酸（2）（学生板演）（3）C、H、O、N、P教师利用投影显示DNA分子的化学组成和RNA分子异同表师：DNA分子和RNA分子的化学组成有什么相同之处？有哪些主要的不同之处？生：相同之处是组成核苷酸的磷酸相同，有三种碱基相同；主要不同之处在于：含有的五碳糖和一个碱基不同，DNA含有脱氧核糖而RNA含有核糖，DNA含有胸腺嘧啶而RNA中含有尿嘧啶学生活动：阅读教材P22事实1，讨论如何判断某样品核酸是DNA还是RNA？生：测定样品核酸中碱基数目，若核酸中腺嘌呤与胸腺嘧啶相等，鸟嘌呤与胞嘧啶相等则为DNA，若不含胸腺嘧啶，而含有尿嘧啶则为RNA学生活动：阅读教材P22最后一段师：（1）DNA与RNA在细胞中分布有什么区别？（2）不同生物的遗传物质是否相同？（3）遗传物质有什么功能？生：（1）DNA主要分布在细胞核内，RNA主要分布在细胞质内（2）绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒只含RNA，遗传物质是RNA（3）遗传功能是遗传信息的载体五、生物大分子的基本骨架——碳链（板书）教师活动：利用多媒体演示淀粉、脂肪、蛋白质、DNA分子结构示意图师：（1）四种生物大分子的基本组成元素有什么异同点？（2）组成四种生物大分子的基本组成单位是否相同？（3）四种生物大分子在结构上有的呈链状、分字、分支状或环状结构，形成这些结构主要依靠哪种元素？生：（1）相同点是都有C、H、O三种元素，不同点是蛋白质还含有N等元素，核酸还含有N、P等元素（2）基本组成单位不同（3）主要依靠C原子师：C元素是组成生物体的主要元素之一，C原子含有6个质子、6个中子和6个电子C原子可与多种原子结合，主要与C、H、O、N、S等结合C与C之间结合形成不同长度的碳链，构成了有机物的基本骨架课堂小结【板书设计】四、核酸的结构与功能五、生物大分子的基本骨架——碳链【活动与探究】探究题目：尝试鉴定生物组织中的糖类、蛋白质和脂肪材料用具：1.实验材料：苹果或梨，马铃薯，花生种子，豆浆或其他自选材料2.仪器：双面刀片，试管（最好用刻度试管），试管架，试管夹，大小烧杯，小量筒，滴管，酒精灯，三脚架，石棉网，火柴，载玻片，盖玻片，毛笔，吸水纸，显微镜3.试剂：斐林试剂（甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，乙液：质量浓度为0.05g/mL的CuSO4溶液），苏丹Ⅲ染液，双缩脲试剂（A液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液，B液：质量浓度为0.01g/ml的CuSO4溶液），体积分数为50%的酒精溶液，碘液，蒸馏水方法步骤:1.实验材料、仪器和试剂的选择学生每3人一小组，每小组从实验材料中选择其中一两种，预测其中含有哪些有机化合物，再选择所需要的仪器和试剂2.设计记录表格，记录预测结果，然后按照实验步骤进行检测，用“+”或“-”记录实测结果成成分待测样品还原糖淀粉脂肪蛋白质对应表格内先填上预测结果，实验后再填上实测结果3.检测的方法步骤（1）还原糖的检测和观察①向试管内注入2mL待测组织样液②向试管内注入1mL斐林试剂（甲乙液等量混合均匀后再注入）③将试管放入盛有50～65℃温水的大烧杯中加热约2min④观察试管中出现的颜色变化（2）淀粉的检测和观察①用试管取2mL待测组织样液②向试管内滴加2滴碘液，观察颜色变化（3）脂肪的检测和观察方法一：向待测组织液中滴加3滴苏丹Ⅲ染液，观察样液被染色的情况方法二：制作子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况（以花生为例）取材：取一粒浸泡过的花生种子，去掉种皮切片：用刀片在花生子叶的横断面上平行切下若干薄片，放入盛有清水的培养皿中待用制片：从培养皿中选取最薄的切片，用毛笔蘸取放在载玻片中央；在花生子叶薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液，染色3min；用吸水纸吸去染液，再滴加1～2滴体积分数为50%的酒精，滴一滴蒸馏水，