2.1 细胞中的元素和化合物一、教学目标1、知识与技能目标（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、过程与方法目标（1）通过对碳元素的说明，分析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）通过探究实验，初步培养学生的科学探究能力，通过实验现象的分析，培养学生分析问题和解决问题的能力。（4）通过探究实验，发展学生的交流与合作能力和实践与创新能力。3、情感态度与价值目标（1）认同生命的物质性，认同生物界在物质组成上的统一性。（2）通过探究实验活动培养学生探索意识和良好的合作意识，培养学生事实求是和严谨的科学态度。（3）通过探究来激发学生学习生物科学的兴趣，培养学生理论联系实际的科学素养。二、教学重点难点教学重点：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。三、课前准备教具：1、组成地壳和组成细胞的部分元素含量表、玉米和人体化学元素对比表、糖类、脂肪、蛋白质的鉴定的实验的原理、方法、步骤、现象、注意事项表格，3个表制成课件，探究实验的步骤和原则制成课件。2、实验材料准备试剂：斐林试剂甲液、乙液、苏丹染液，双缩脲试剂A液、B液、碘液、体积分数为50%的酒精液、蒸馏水。实验材料：葡萄糖液、植物油滴，鸡蛋白稀释液、淀粉液、苹果汁、梨汁、花生种子匀浆、马铃薯匀浆、鲜肝提取液、豆浆。实验仪器：徒手切片刀、试管架、试管夹、烧杯、量筒、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。四、课时安排：1课时五、教学方法教学方法：探究、讲述、讨论、对比学生课前准备：学生预习实验，初步了解实验的原理以及实验步骤。学法指导：1、通过观察对比，了解生物界与非生物界的统一性和差异性。2、加强记忆法：让学生通过画概念图，弄清组成生物体最基本元素，基本元素、主要元素、大量元素、微量元素几个概念之间的关系。3、通过探究实验让学生通过观察动手、分析，完成对事物从感性到理性的认识过程。六、教学过程讲述：作为生命的基本单位细胞，它可以构成不同的生物体，细胞为什么能表现出生命的特征？是组成它的分子有什么特殊之处吗？这些分子在非生物物体中能不能找到？组成这些分子的元素，在非生命物体中能不能找到？这些分子是怎样构成细胞的呢？要认识细胞这个基本的生命系统，首先要分析这个系统的物质成分组成细胞的分子，细胞中的元素和化合物。（教学意图：通过问题情境的创设引出课题）一、生物界与非生物界的统一师生互动屏幕展示组成地壳和组成细胞的部分元素含量%表元素地壳细胞O4860650Si2630极少C0087180N00330H076100问：组成生命的细胞和组成地壳的元素种类有没有什么不同？答：没有问：这种情况说明了什么？答：组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到，没有一种是生命特有的，说明生物界和非生物具有统一性。问：生物界和非生物界所含的化学元素的含量有没有不同，请举例说明？这种情况又说明了什么？答：有不相同，例如，C、H、N三种元素在组成人和地壳的化学成分中百分比含量相差很大，说明生物界和非生物界具有差异性。（教学意图：创设问题情境，让学生在观察、讨论、比较、交流中发现并且总结出组成生物体与无机环境中化学元素在种类和含量的异同，认同生命的物质性，培养学生识图比较能力。）二、组成细胞的元素讲述：分子是由元素构成的，细胞又是由分子组成的。那么元素在各种细胞中的含量是怎样的？请同学们仔细观察分析课本P17组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重和干重的百分比含量图。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下元素含量最大的分别是C元素和O元素。讲述：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，屏幕展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%）元素玉米人元素玉米人O44431462P020311C43575599Mg018016H624746S017078N146933Cl014047Si1170005Zn/001K092109Fe0080012Ca023467Na/047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讲述：从表中可以看出C、H、O、N这4种元素在组成生物体的元素中含量最多，所以C、H、O、N是组成生物体的基本元素。问：图中只列举了14种元素，那么是不是说细胞内只含有这些元素呢？答：不是。讲述：实际上除了表中的14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。讨论后回答：有的含量非常多，有的很少，差别很大。讲述：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。下面请同学们阅读课本P16最后一自然段。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、Ca、Mg、K等。问：什么是微量元素？答：生物体含量很少的一些元素。问：哪些元素属于微量元素？答：Cu、B、Fe、Mn、Zn、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？请举例说明？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。例如:铁是血红蛋白的成分，缺铁会引起贫血。（教学意图：利用组成人体的主要元素占细胞干鲜重的百分比含量,玉米和人体化学元素对比表，通过问题探讨创设问题情境，让学生在观察、讨论、交流、阅读教材有关内容获得组成细胞的大量元素，微量元素的概念和种类）。讲述：在组成生物体的大量元素中，C是最基本的元素。请同学们回忆初中所学的化学知识，碳原子在元素周期表的位置，核外电子分布特点以及碳的性质？从初中所学元素周期表，知道C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个碳原子的物质。这样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。（教学意图：引导学生回忆碳原子核外电子分布特点，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，初步培养学生跨学科综合分析问题能力）。三、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？（是单质还是化合物）比如花生和大豆的应用中有很大的不同，花生可以用来榨油，而大豆常用来做豆腐，这说明了什么问题？答：大多数是以化合物的形式存在。请同学们思考与讨论课本P17页的3个问题。问：有机化合物和无机化合物有什么区别？举例说明。答：主要看他们的分子组成中是否含有碳元素，如糖类是有机物，由碳、氢、氧三种元素组成，水是无机物化合物，由氢、氧两种元素组成。问：细胞内最多的有机化合物和无机化合物分别是哪一种？（你能推测它们对生命的意义吗？答：最多的有机物是蛋白质，最多的无机物是水。蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要的作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。问：并不是所有细胞中化合物含量都一样。根据你的生活经验，说说哪些植物器官的细胞中富含糖类、脂质或蛋白质？答：甘蔗的茎和甜菜的根含糖多，花生、芝麻种子中含脂质多，大豆种子中含蛋白质多等。问：怎样从植物器官中提取这些化合物？答：要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。讲述：组成细胞的元素大数以化合物形式存在，组成细胞的主要化合物及其相对含量怎样呢？请同学们阅读课本P17表解来分析，总结、归纳出构成细胞的化合物。 水：85%90% 蛋白质：7%10%无机化合物 有机化合物 核酸和糖类：1%1.5% 无机盐：1%1.5% 脂质:12%(教学意图：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，激发学生学习生物学的兴趣，提高学习能力。)讲述：下面我们通过实验一起来尝试检测生物组织中的糖类、脂质和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。四、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质本实验难度不大，但由于内容较多，实验时间长，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。教师事先准备好做演示实验所需的实验材料，用具仪器试剂等，同时逐项完成待测样品葡萄糖、植物油滴、鸡蛋白稀释液、淀粉液，加入相应试剂，观察颜色变化，砖红色、橘黄色、紫色、蓝色，让学生自己归纳出本实验的简单原理。把这个实验结果分别展示在讲台上，并作扼要的介绍，以便让学生将自己的实验结果与教师的演示作比较。2、实验中要求同学们分工合作。例如：在做脂肪鉴定中，一个同学做临时装片，另一个同学则可进行调试显微镜，在完成前两个实验时，1个学生洗刷试管，洗玻璃片和整理显微镜，另一个学生则可以进行后一个实验的操作。3、做鉴定糖类和蛋白质的实验时，在鉴定之前，可以留出一部分样液，以便与鉴定后样液的颜色变化作对比，这样可以增强说服力。为了在较短时间内观察到实验结果，检测还原糖时将水浴加热改为直接加热（但是不能煮沸）。4、教师讲解可溶性糖类、脂肪、蛋白质的鉴定的实验原理,方法、步骤、现象、注意事项，并且用屏幕展示。知识点可溶性还原糖脂肪蛋白质淀粉实验原理与斐林试剂反应生成砖红色沉淀被苏丹染液成橘黄色或被苏丹染色红色与双缩脲试剂反应产生紫色物质淀粉遇碘变蓝色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豆浆或用鸡蛋蛋白马铃匀浆方法苹果切块研磨过滤滤液制作花生种子的切片鸡蛋白进行稀释马铃薯切块研磨过滤滤液鉴定步骤样液加斐林试剂振荡直接加热观察颜色变化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观察颜色变化样液加碘液振荡观察颜色变化实验现象蓝色棕色砖红色沉淀脂肪被苏丹染液染成橘黄色或被苏丹染成红色加双缩脲试剂A无明显变化，