生物必修1《分子与细胞》第2章 组成细胞的分子第1节 细胞中的元素和化合物教学设计

第二章  组成细胞的分子

第一节  细胞中的元素和化合物

学习目标/教学目标

1.说出组成细胞的元素都来自自然界但各元素相对含量又与无机环境不同。

2.说出组成细胞的大量元素和主要微量元素，说出组成细胞的化合物的主要种类。

3.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，进行实验操作、观察结果，基于实验简述组成细胞的物质的特殊性。

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

检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。

教学方法

讲授、演示、视频播放、小组讨论。

教学过程

【新课导入：情景设置，导入新课】

观看视频《生命的起源：生命究竟是从哪里来的？》，分析生命的起源，激发学生的学习兴趣。

【新课讲授】

问题探究：通过问题探究，小组讨论调动学生的积极性和主动性。

教师利用PPT展示组成地壳和组成细胞部分元素含量（%）表，引导学生观察并比较两个表格，分析表格中的问题，归纳总结，形成结论。

表格对比：比较组成的细胞和组成地壳的元素有什么相同点和不同？

展示组成的细胞和组成地壳的元素成分对比图，小组讨论并回答下列问题。

1.组成生物体的所有元素中，有没有哪一些元素是生物体所特有的？

提示：没有。

追问：这说明什么？

学生回答：生物界和非生物界具有统一性。

2.生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？

提示：有，相差很大。

追问：这又说明了什么？

学生回答：生物界和非生物界还具有差异性。

一、组成细胞的元素

教师展示玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量（干重，质量分数）表，通过表格列举玉米和人体细胞部分元素含量，组织学生讨论交流，分析不同细胞元素的种类和含量，提出问题，分析问题，解决问题，提高学生分析能力。

提出疑问：玉米和人体细胞部分元素含量都相同吗？

学生归纳：生物与生物之间也存在统一性和差异性。

小组讨论，问题探究

1. 在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗?怎样解释这种现象?

提示：在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素是一样的， 都是C、H、 O、 N。这是因为玉米和人都是生物，组成它们的主要成分都是水、糖类、脂类和蛋白质等物质。这些物质含有C、H、O，蛋白质中还含有大量的N元素。

2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要?

提示：细胞中有些元素含量很少，但是却有重要作用。如在玉米细胞中，S只有0.17%；Mg只有0.18%。但很多蛋白质都含有S。叶绿体中的叶绿体分子就含有Mg，如果缺少S或Mg，细胞就不能合成这些蛋白质或叶绿体。

3.比较组成玉米细胞和人体细胞中的元素种类和含量，你还能得出哪些结论?

提示：组成玉米细胞中氧元索的含量明显高于人体细胞。而氮元素的含量明显又低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉来细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些。Ca元素的含量也有区别，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。

资料分析：（分析资料，分析缺少某种元素对人体的影响，提升学生的分析能力，激发学生的学习兴趣。）

几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使使用了大量的N，P，K肥也无济于事，后来，人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛，原来，这一片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工每天上下班总是抄近路走，他们的鞋子个踩过的地方，牧草绿油油的，经过科学家的化验和分析，一公顷牧草只需150克钼就足够了。

提出问题：通过分析，你能得出什么结论呢?

微量元素（钼）是生物体不可缺少的必需元素;在生物体中含量很少，但其作用是其它元素不可替代的。

（图片分析各种缺少元素带来的疾病）

缺Fe会使人患贫血等症状；缺Zn使人发育受影响，性器官的发育不良等；

缺I会导致甲状腺肿等；缺钙Ca会出现抽搐；

血钙过高会出现肌无力。

教师讲授：细胞中化学元素的分类。细胞中常见的化学元素有20多种，根据含量分为：

大量元素：指含量占生物体总重量万分之一以上的元素。有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。

微量元素：指生物生活所必需的。但是需要量却很少的一些元素。如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。 （记忆：铁门碰新木桶）

教师展示组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比和占细胞干重的百分比）比例图，引导学生交流讨论，并将组成人体细胞的主要元素从多到少依次排序。

学生回答：在人体细胞中，干重时含量最多的元素是C；最多的四种元素按多到少排列是C>O>N>H； 在人体细胞中，鲜重时含量最多的元素是O；最多的四种元素按多到少排列是O>C>H>N。

根据元素对生物体的作用划分（图片分析）最基本元素、基本元素、主要元素、大量元素；

Fe、Mn、 B、 Zn、 Mo、 Cu微量元素

追问：元素缺乏会导致哪些疾病？

展示元素缺乏导致的疾病，引导学生说出元素缺乏容易导致的疾病。

Fe2+ 是血红蛋白的成份，人缺Fe：缺铁性贫血；

I 是合成甲状腺激素的原料；

K、Ca 是组成牙齿、骨骼、与肌肉收缩有关；

Mg 是植物叶绿素的构成成分等；

B 能够促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用；

Zn 有助于人体细胞的分裂繁殖，促进生长发育，大脑发育和性成熟等；

K 与植物中糖类（淀粉）的合成、运输、贮存有关；

知识点梳理：

1.不同生物体的组成元素种类__________；但各种化学元素的含量______________.

2.不管是大量元素还是微量元素都是__________________。

提出问题：组成细胞的各种元素又是以什么形式存在的呢?

学生回答：化合物。

展示细胞中各种化合物占细胞鲜重的含量表格（表格分析），引导学生讨论分析，完成填空。

学生回答空格处的答案。

细胞中最多的化合物是_____________；最多的有机化合物是______________。

组成细胞中的化合物

提出问题：有机化合物和无机化合物有什么区别?能举例说明吗?

提示：是否含有C。

学生举例说明有机化合物与无机化合物的区别主要是是否含有C。

学生回答：水、无机盐、蛋白质、脂质、糖类、核酸

追问：你挑食吗？

不同食物中营养物质的____________有很大差别，需要在日常膳食中做到___________。

过渡：正因为不同食物中的营养物质的种类和含量有很大差别，我们需要在日常上膳食做到不同食物的合理搭配，以满足机体的营养需要。我们的食物来自各种生物组织，那么怎么鉴别不同生物组织中的营养物质呢？

【探究•实践】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质

1.原理：根据有机物与某些化学试剂所产生的_____________反应，检测生物组织中糖类、脂肪或蛋白质的存在。

2.实验：播放视频《实验2：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》，分析实验过程及结构。

知识点梳理：

1.检测生物组织中的还原性糖类

（1）实验原理：

某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。如：_____________

（2）实验材料：_______________________________

（3）试剂：斐林试剂（甲乙液等量混合）

甲液：质量浓度为0.1 g/mL的_______________________

乙液：质量浓度为0.05 g/mL的______________________

（4）检测的方法步骤

①向试管内注入_____________待测组织样液。

②向试管内注入1 mL________________（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___________________约2 min。

④观察试管中出现的颜色变化。

（5）实验现象（图片分析）

2.检测生物组织中的脂肪

（1）实验原理：

脂肪 + 苏丹Ⅲ→ _________     脂肪 + 苏丹Ⅳ→_______

（2）实验材料：____________________________

（3）试剂：____________________

（4） 检测的方法步骤

①方法一：向待测组织样液中滴加_______________，观察样液被染色的情况。

②方法二：制作子叶临时切片，用_______________观察子叶细胞的着色情况。

（取材，切片，制片，观察）

（6）实验现象（如下图）

3.检测生物组织中的蛋白质

（1）实验原理：蛋白质 + 双缩脲试剂→___________

（2）实验材料：_________________________

（3）试剂：______________________________

A液：质量浓度为0.1 g/mL的__________________

B液：质量浓度为0.01 g/mL的__________________

（4）检测的方法步骤

①向试管内注入2 mL待测组织样液。②向试管内注入双缩脲试剂_________ ，

摇匀。③向试管内注入双缩脲试剂______________，摇匀。

（5）实验现象（如下图）

4.检测生物组织中的淀粉

（1）实验原理：

淀粉 + 碘→_____________

（2）实验材料：___________________

（3）试剂：______________

（4）检测的方法步骤

①向试管内注入_____________待测组织样液。

②向试管内滴加_______________，观察颜色变化。

（5）实验现象（如下图）

与实验相关的几个问题

1.在做还原糖、蛋白质鉴定的实验时，为什么要留出一部分样液？

提示：作对照

2.使用双缩脲试剂时为什么B液只能加3～4滴而不能过量？

提示：过量的双缩脲试剂B会与试剂A反应，使溶液呈蓝色，而掩盖生成的紫色。

3.为什么斐林试剂要现配现用，不能放置太久？

提示：时间太长，Cu(OH)2悬浊液就沉淀在试管底部而无法参与反应。

小组探究：比较斐林试剂和双缩脲试剂

三、课堂练习

1.人体内的微量元素的含量甚微，但是对人体的健康却起着重要作用。下列各组元素全部是微量元素的是（    ）

A.I、K、O、S                   B.B、Mo、Fe、Zn、Cu

C.N、H、O、P、C               D.Fe、Ca、Cu、Mg、C

提示：观察比较可知，选项A中有O、S、K三种大量元素，选项B中全部都是微量元素，选项C中全部为大量元素，选项D中有C、Mg、Ca三种大量元素。

2.在实验室鉴定蛋白质时，需事先留出一些样液的目的是（    ）

A.与反应混合液的颜色做对照

B.失败后重做一遍

C.鉴定还原糖用

D.留作下一次实验用

提示：鉴定蛋白质的原理是双缩脲试剂与蛋白质发生颜色反应，实验时事先留出一些样液是为了与反应后的混合液作对照，使实验结果更具说服力。

3.用斐林试剂检测还原糖时，其溶液的颜色变化过程为（    ）

A.浅蓝色→无色→棕色     B.浅蓝色→棕色→砖红色

C.棕色→浅蓝色→砖红色   D.棕色→砖红色→绿色

提示：实验中，刚加入的斐林试剂中CuSO4和NaOH反应生成Cu(OH)2，呈浅蓝色，随后，还原糖与Cu(OH)2反应生成Cu2O沉淀，随着Cu2O的逐渐积累，颜色就由棕色（蓝色和砖红色的混合色）变成砖红色。

四、课堂小结

本节课中点讲述了细胞中的化学元素和化合物、元素的分类及相关知识、化合物的分类及鉴定过程。

板书设计

第一节  细胞的化学元素和化合物

一、组成细胞的元素

1.组成细胞的元素的重要作用

2.元素的分类

二、细胞中各种化合物

1.细胞中中各种化合物的分类及含量

2.各种有机化合物的鉴定