人教版高中生物必修二2教学设计第1节 细胞中的元素和化合物.docx
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人教版高中生物必修二2教学设计第1节细胞中的元素和化合物
教学设计
教材分析
本节内容主要分为“组成细胞的元素”和“组成细胞的化合物”两部分。
关于“组成细胞的元素”这部分内容的教学,先比较地壳和细胞的元素的含量,从而明确生物体中的元素是生物有选择地从自然界中获得的,所以没有一种元素是细胞所特有的,生物界与非生物界具有统一性;又因为生物对元素的获取过程是有选择性的,所以两者的元素含量相差很大,说明生物界与非生物界具有差异性。
这一结论对于学生理解生物的物质性具有重要意义。
接着通过对组成人体细胞的主要元素的鲜重和干重两张图的比较,得出两点结论:
一是组成人体的主要元素有C、H、O、N、P、S;二是组成生物体的元素在不同的生物体中含量相差很大,进一步说明大量元素和微量元素的概念和种类。
对于“组成细胞的化合物”部分的教学,可用组成细胞的元素大多以化合物的形式出现进行过渡,以简单的表格方式呈现,指出组成细胞的化合物的种类和含量(质量分数)。
最后通过学生自己动手合作完成糖类、脂质、蛋白质的鉴定,加深对这一部分内容的理解。
本实验难度不大,但是所用时间比较长,所以教师在让学生动手操作之前要周密地安排:
1.学生先学习教材上的实验原理和步骤,做到心中有实验再动手操作巩固。
2.同组实验的同学要分工明确,合作有序,例如一个学生在做临时装片的时候,一个学生调试显微镜,以节约时间,同时培养学生的合作能力。
3.实验中应该注意的地方:
试管不要碰到烧杯底部;试管口不要对着人,以免试管内液体沸腾冲出试管,造成烫伤;斐林试剂的甲液和乙液需混合均匀后方可使用;使用双缩脲试剂时要先加A液,再加B液。
课时安排:
1课时。
三维目标
1.简述组成细胞的主要元素。
说出构成细胞的基本元素是碳。
2.通过对组成细胞的化学成分百分比的分析,初步培养学生跨学科理解、思考、综合分析问题的能力。
3.通过检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验,培养学生分析问题和动手的能力。
4.认同生命的物质性,认同生物界与非生物界的统一性和差异性。
内容提要
教学重点和难点
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。
课前准备
1.实验室
材料:
苹果或梨匀浆,马铃薯匀浆,花生种子,花生种子匀浆,豆浆,鲜肝提取液。
用具:
双面刀片,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。
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或苏丹Ⅳ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。
2.组成地壳和组成细胞的部分元素含量表
3.组成人体细胞的主要元素图
4.组成细胞的化合物图片
导入新课
1.情境导入
在《红楼梦》第二回:
“贾夫人仙逝扬州城,冷子兴演说荣国府”中,贾宝玉说:
“女儿是水作的骨肉,男儿是泥作的骨肉。
”
同学们对这一说法有什么看法?
学生讨论,发表开放性的见解。
教师引导:
从生物学角度上考虑,这一说法可以说对,也可以说不对。
为什么这么说呢?
学习了这一章的内容,这个疑问自然就迎刃而解了。
2.复习导入
复习提问:
生命系统的结构层次是怎样的?
学生回答。
过渡:
生命系统的结构层次如果从个体开始,向宏观的方向有个体、种群、群落、生态系统、生物圈几个层次;向微观的方向有系统、器官、组织、细胞几个层次。
细胞是地球上最基本的生命系统,但是细胞并不是结构上的最基本要素,细胞本身又具有复杂的结构,那么,细胞是由什么构成的呢?
推进新课
学习目标一:
组成细胞的元素
1.生物界的元素与非生物界的元素相比较
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组成——组成细胞的分子。
同自然界的许多物体一样,细胞也是由分子组成的,而分子又是由元素构成的。
那么组成生物界的元素与组成非生物界的元素有什么关系呢?
〔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
O
48.60
65.0
Si
26.30
极少
C
0.087
18.0
N
0.03
3.0
H
0.76
10.0
思考:
(1)此表中组成地壳的什么元素最多?
组成细胞的元素呢?
(2)从表中看出组成地壳和组成细胞的元素有什么相同点?
(3)从表中看出组成地壳和组成细胞的元素有什么不同点?
(4)试解释为什么组成细胞的元素会与组成地壳的元素具有这样的相同点和不同点。
学生讨论回答。
点拨:
(1)此表中组成地壳和细胞的元素中,均是O元素含量最多。
(2)表中可以看出细胞中含有的元素都是地壳中具有的元素。
(3)表中可以看出细胞中含有的元素和地壳中的元素的含量是不同的。
(4)生物体通过和外界环境进行物质交换,获取外界环境中的物质转化为自身的物质,所以细胞和地壳中元素的种类是相似的,组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能找到,没有一种化学元素是细胞特有的。
另外,细胞是有选择地从无机自然界获得物质来组成自身的,而不是把环境中的所有物质无选择地吸收,所以构成细胞的元素与构成地壳的元素相比,各种元素的相对含量大不相同。
2.组成细胞的重要元素
[合作探究]
对组成细胞的化学元素进行分析是件复杂的事情,要应用化学、物理学、生物学的多种方法。
而且,不同生物的细胞不同,同一生物的细胞又有很多类型,所以它们的成分是不尽相同的。
细胞中常见的化学元素有20多种,其中有些含量多,有些含量少。
(展示组成人体细胞的主要元素图)
组成人体细胞的主要元组成人体细胞的主要元素
素占细胞鲜重的百分比 (占细胞干重的百分比)
思考:
(1)构成细胞的最基本元素是什么?
(2)基本元素是哪些?
(3)大量元素和微量元素分别有哪些?
学生结合课本知识,进行交流讨论,得出结论。
点拨:
(1)构成细胞的最基本元素是C。
(2)基本元素是C、H、O、N。
(3)大量元素是C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg;微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo。
总结:
细胞中常见的化学元素有20多种。
细胞的干重中C的含量最多,它是构成细胞的基本元素。
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等含量较多,被称为大量元素,Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等含量较少,被称为微量元素。
值得指出的是,微量元素的含量虽然非常少,却是细胞正常生命活动必不可少的。
[知识拓展]
我们所学的这一些化学元素,在细胞的生命活动乃至整个生物体的生命活动过程中都起着非常重要的作用。
例如,镁离子是组成叶绿素的重要组成成分;亚铁离子是组成血红蛋白的重要组成成分,起着运输氧气的作用;关于钙离子,若幼年个体缺钙,容易患佝偻病,若中年缺钙,容易患软骨病,若老年人缺钙,容易患骨质疏松;硼元素也是非常重要的,若植物缺少硼的话,雄蕊的花药花丝萎缩,花粉发育不良,最终影响植物的受精作用,等等。
[巩固提高]
C、H、N三种化学元素在组成人体的化学成分中,质量分数共占73%左右,而这三种元素在组成岩石圈的化学成分中,质量分数还不到1%。
这一事实说明了( )
A.生物界与非生物界具有相似性
B.生物界与非生物界具有统一性
C.生物界与非生物界具有差异性
D.生物界与非生物界的元素组成是不同的
答案:
C
详解:
组成细胞的化学元素,在无机自然界中都能找到,没有一种化学元素为细胞特有,这体现了生物界与非生物界的统一性;细胞与非生物相比,各种元素的相对含量大不相同,这又说明了生物界与非生物界的差异性。
学习目标二:
组成细胞的化合物
既然细胞中的元素都能在无机环境中找到,为什么由相同元素构成的细胞能表现出独特的生命特征呢?
我们考虑元素要构成单质或化合物才能具有独特的理化性质,那么是不是细胞中由相同的元素构成的化合物有什么特殊之处呢?
[合作探究]
(展示组成细胞的化合物图片)
化合物
质量分数/%
水
占85~90
无机盐
占1~1.5
蛋白质
占7~10
脂质
占1~2
糖类和核酸
占1~1.5
思考:
1.细胞中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?
2.并不是所有细胞中化合物的含量都一样。
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。
怎样从植物器官中提取这些化合物?
学生交流,讨论回答。
点拨:
1.细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质,含量最多的无机化合物是水。
蛋白质是组成生物体的重要物质,在生命活动中起重要作用;水是生命之源,离开水,生命活动就无法进行。
2.植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。
如禾谷类的果实、种子中含淀粉(多糖)较多;甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖较多;花生、芝麻种子中含脂质较多;大豆种子中含蛋白质较多,等等。
要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质,就要设法使细胞破碎,再将这些物质提取出来。
学习目标三:
实验检测生物组织中的常见有机物
1.实验原理
某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机物产生特定的颜色反应,我们根据这一原理就能检测生物组织中的一些有机物。
学生自学教材中“实验:
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”。
思考:
(1)检测糖类、脂肪和蛋白质的原理分别是什么?
(2)所有的糖类都能通过这种方法鉴定吗?
(3)实验材料的选取有什么需要注意的问题?
(4)实验过程中三种物质的鉴定有什么特殊要求?
学生讨论回答。
点拨:
(1)糖类—斐林试剂—砖红色沉淀
脂肪—苏丹Ⅲ染液(苏丹Ⅳ染液)—橘黄色(红色)
蛋白质—双缩脲试剂—紫色
(2)并不是所有的糖类都能通过斐林试剂鉴定,只有葡萄糖、果糖、麦芽糖等具有还原性的糖类才能和斐林试剂反应。
(3)一是要注意选取的生物材料要富含待检测的化合物;二是要注意选择自身无色或者颜色比较淡的生物材料,以便清楚地观察到颜色变化;三是选取的生物材料要方便实验操作。
(4)糖类的鉴定需要加热,脂肪的鉴定需要在显微镜下观察。
2.实验过程
[教师精讲]
糖类中的还原糖(如葡萄糖、果糖)与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀;脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色(或被苏丹Ⅳ染液染成红色);淀粉遇碘变蓝色;蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应。
因此,可以根据与某些化学试剂所产生的颜色反应,检测生物组织中糖类、脂肪、蛋白质的存在。
注意:
(1)试管不要碰到烧杯底部,试管口不要对着人,以免试管内液体沸腾冲出试管,造成烫伤。
(2)斐林试剂的甲液和乙液需混合均匀后方可使用,而双缩脲试剂要先加A液,再加B液。
(3)制作花生子叶临时切片要尽量切薄,操作过程务必注意安全。
学生以小组为单位相互配合进行实验,教师进行指导,及时发现问题并加以纠正。
3.实验结果与结论
实验操作结束,教师对实验过程和结果进行评价,举例分析实验过程中出现的问题并引导学生进行原因分析。
[合作探究]
思考:
1.实验的生物材料中有机化合物的种类、含量一样吗?
2.怎么验证生物材料中有机化合物的种类不同?
又怎么验证含量的差异呢?
3.生物材料中有机化合物的种类、含量的特点对我们选择食物有什么启发?
学生讨论回答。
点拨:
1.生物材料中有机化合物的种类、含量不同。
2.要验证生物材料中有机化合物的种类不同可以对几种不同的生物材料分别用不同的试剂进行鉴定;要验证含量的差异可以在浓度相同的条件下观察颜色反应后颜色的深浅,一般来说颜色越深含量越高。
3.我们应选择多种多样的食物,保证获得全面的营养。
总结:
细胞中都含有糖类、脂肪和蛋白质,一般来说蛋白质含量最多,但是有些储藏细胞中会储藏有较多的糖类和脂肪。
这三大类有机物对于
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