【金识源】高中生物2.1细胞中的元素和化合物名师精选教案新人教版必修1

1、名校名 推荐细胞中的元素和化合物一、教材分析细胞中的元素和化合物这一节， 首先在节的引言中，明确指出自然界的生物体中的元素是生物有选择地从无机自然界中获得的，没有一种元素是细胞特有的。但细胞与非生物相比， 各元素的含量又大不相同。说明生物界与非生物界的统一性和差异性内容。这部分内容较为浅显，但是结论非常重要，对于学生了解生物的物质性具有重要意义。关于组成生物体的化学元素的内容，一开始就指出组成生物体的化学元素主要有20 多种，紧接着以人体细胞为例，将含量较多的化学元素以及各种元素的含量制成图形。通过对图形内容的分析，概括出两点：一是组成人体的基本元素是c、 o、 h、 n；二是组成生物体的各种

2、化学元素，在不同的生物体内，含量相差很大， 由此进一步说明了大量元素和微量元素的概念和种类。并且强调指出在大量元素中，c是最基本的元素。关于组成细胞的化合物，首先说明组成生物体的化学元素进一步组成多种多样的化合物，接着指出组成细胞化合物的种类及各种化合物的质量分数，从而说明它是生物体结构和生命活动的物质基础。对于构成细胞的有机化合物的种类的认识，从日常生活中都已有这方面的知识，比如知道瘦肉含有蛋白质较多，水果含有较多的糖类等。如何定性地区分这些常见的有机物，可通过实验教学来进行。该实验最主要是要规范实验过程，可通过分组分别来完成一个实验，然后每一组选出一人来介绍该实验的过程以及要注意的事项，学

3、会展示成果及共享成果。二、三维目标1. 知识与技能（ 1）知道组成细胞的主要元素；知道为什么碳元素是构成细胞的基本元素。（ 2）学会检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法。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。1名校名 推荐三、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

4、质。四、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。五、教学策略1利用“问题探讨”创设问题情境，让学生在观察、讨论、交流中学习新知识。本节的主要目的是让学生了解细胞的物质组成， 认同生命的物质性。 由于学生在初中已经学习了化学的基本知识， 所以在进入这部分学习时， 通过让学生比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量， 提出自己发现的问题， 在与其他同学的交流中， 认识到组成生物体的元素与组成地壳的元素有相似性又有区别。 针对学生提出的问题， 教师要引导学生分别观察组成人体细胞的主要元素 （占细胞鲜重的百分比） 图和组成人体细胞的主要元素 （占细胞干重的百分比）

5、图，之后再介绍组成细胞的大量元素和微量元素。2利用化学知识解决碳为什么是构成细胞的基本元素这个问题。如果学生对原子结构的知识有较好的基础，建议教师引导学生回忆碳原子核外电子分布特点，以及碳的性质，为学生理解碳链是构成生物大分子的骨架奠定基础。学生熟悉元素周期表，很容易找到碳所在的第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

6、上万个甚至更多个碳原子的物质。利用学生已有的化学知识就能够理解 c 元素对于生命的重要意义了。3利用表解和“思考与讨论”获得组成细胞的化合物的知识，提高学习能力。在学习组成细胞的化合物时，如果由教师直白地讲解细胞的化合物组成，不利于学生参与学习活动。因此， 教师可以利用“思考与讨论”中的问题，引导学生观察教材中的表解，获得相应的知识信息，提高学习能力。4利用化学试剂与糖类、脂肪和蛋白质颜色反应的演示实验，帮助学生明确实验原理，开展实验研究。本实验如果单纯上成一个验证性实验，不利于学生探究能力的培养。由于学生在“思考与讨论”中涉及细胞中的化合物的种类、 含量，以及如何从植物组织中提取有机化合物的

7、问题，所以，教师可以结合学生对上述问题的回答或推测作为实验研究的起点。教师可以通过演示糖类、脂肪和蛋白质与化学试剂的颜色反应，使学生明确生物组织中主要化合物的鉴定方法，再指导学生根据自己选择的实验材料，进行实验研究。本实验难度不大，但是实验材料、化学试剂、用具及步骤较多，因此，教师课前应准备充分，保证实验顺利进行。本节计划2 课时完成教学。其中1 课时用于实验教学，1 课时用于教材讲解。六、教学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。2名校名 推荐七、教学环节第一课时：细胞中的元素

8、和化合物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o48.6065.0si26.30极少c0.08718.0n0.033.0h0.7610.0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

9、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 21 1组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）3名校名 推荐图 21 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

10、数/%）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。4名校名 推荐问：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

11、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、m

12、g。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

13、 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5名校名 推荐明了什么问题？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。无机

14、化合物水： 85% 90%无机盐： 1% 1.5%蛋白质： 7% 10%有机化合物核酸和糖类：1% 1.5%脂类： 1% 2%第二课时：实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质本实验难度并不大 , 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

15、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 ,

16、 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：6名校名 推荐知识点可溶性还原糖实验原理与斐林试剂反应生成砖红色沉淀样选含糖较高、颜色为白色或近于白色液材的植物组织，苹果、梨最好实制验方备苹果切块研磨过滤滤液步法骤鉴定步样液加斐林试剂振荡水浴骤加热煮沸实验现象蓝色棕色砖红色沉淀1. 选材要用含糖较高、 颜色

17、为白色或近于白色的植物组织2. 斐林试剂不稳定，一般配成甲液注意事项（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脂 肪蛋白质被苏丹染液染成橘黄与双缩脲试剂反应产生紫色（或被苏色物质丹染成红色）富含脂肪的浸泡 12 d 的黄豆种子种子，以花（或用豆浆）或用鸡蛋生最好蛋白制作花生种黄豆浸泡切片研磨过子的切片滤 滤液切片染色组织样液加双缩脲试剂漂洗 镜a再加双缩脲试剂 b检观察颜色变化脂肪被苏丹染液染 成加双缩脲试剂 a 无明显变橘黄色（或化，加双缩脲试剂 b 后溶被苏丹染液变成紫色成红色）1.

18、 切片要 尽可能的薄1. 用鸡蛋蛋白时，一定要2. 染色后 一 加以稀释，如果稀释不够，定 要 用50%与双缩脲试剂发生反应后的酒精溶液会粘固在试管内壁上，使洗去浮色反应不彻底，且试管不易3. 观察时 找 洗干净最薄处，最2. 双缩脲使用时， 应先加 a好只有1 2造成碱环境，再加b层细胞7名校名 推荐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）：成分还原糖脂肪蛋白质材料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

19、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。评价反馈1. 在植物体内，最基本的化学元素和含量最多的元素分别是a.c、 ob.o、 hc.c、 hd.h、 o2. 做蛋白质鉴定实

20、验时 , 事先留出一些大豆组织液的目的是a. 与反应物混合的颜色作对比b. 失败后重做8名校名 推荐c. 鉴定还原糖用d. 为了节约3. 做还原糖的鉴定实验所需的材料最好选用的颜色是a. 白色b. 红色c. 紫色d.蓝色4. 活细胞中含量最多的化合物是a. 蛋白质b. 糖类c.脂质d. 水5. 活细胞中含量最多的有机化合物是a. 蛋白质b. 糖类c.脂质d. 核酸参考答案：1.a 2.a 3.a 4.d 5.a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p19 一、基础题： 2， p19 二、拓展题： 2。八、板书设计第一课时：第 2 章 组成细胞的分子第 1 节细胞中的元素和化合物一、生物界与非生物界的统一性和差异性1、统一性：组成生物体的化学元素，在无机自然界中都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特