資源簡介

2.1細胞中的元素和化合物教案
【教材分析】
《細胞中的元素和化合物》是新人教版高中生物必修一《分子與細胞》第2章第1節的內容。主要包括掌握組成細胞的主要元素及化合物、掌握生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質的檢測原理及檢測過程、探討細胞中主要化合物的種類等內容。本節內容在《組成細胞的分子》一章中的承接作用相當明顯，學習好本節內容，有助于幫助學生更好掌握后面細胞中的有機物、無機物等知識，是學習本書其他章節的基礎，也是學習高中生物課程其他模塊的基礎。
【學情分析】
1．在學習本節內容之前，學生已經在初中化學學習中掌握了一些關于元素和化合物的知識， 也掌握了一定的實驗能力。因此，教師應該注重前后知識的聯系，巧妙地運用舊知識建構出新知識，有助于學生學習細胞中的元素和化合物、理解碳是構成細胞的基本元素。
2.關于如何檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質，高中學生學習起來可能有一定的困難， 需要教師借助 PPT 演示等方式從實驗探究入手幫助學生理解其原理和過程。
3.由于高中學生討論、分析解決問題的能力較強，教師可嘗試引導學生進行自主思考，觀察圖表、提出問題、分析討論，進行有效指導性教學，同時結合化學中的相關內容，來認識細胞中的元素和化合物。
【核心素養】
生命觀念——認同細胞含有各種大量元素和微量元素以及生命的物質性。
科學思維——歸納概括出組成細胞的元素都來自自然界但各元素相對含量又與無機環境不同，說出組成細胞的大量元素和主要微量元素，說出組成細胞的化合物的主要種類。
科學探究：嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質，進行實驗操作、觀察結果，基于實驗簡述組成細胞的物質的特殊性。
4、社會責任——認同大量元素和微量元素在生命活動中的作用。
【教學重難點】
教學重點：1.組成細胞的主要元素和化合物。
2.檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質。
教學難點：明確實驗原理、目的、要求。
【新課導入】
PPT展示 珊瑚和珊瑚蟲的圖片。提出疑問：珊瑚和珊瑚蟲，哪種是生物？二者都是由細胞構成的嗎？從更微觀的角度來看，細胞和珊瑚蟲都是由分子組成，為什么細胞能表現出生命的特征呢？是因為細胞內有什么非物質的“活力” 因素嗎？是細胞里含有特殊的“生命元素” 嗎？是組成細胞的分子有什么特殊之處嗎？
本章內容通過研究組成細胞的分子以探尋生命的物質基礎。
【新課講解】
組成細胞的元素
教師活動：講解組成細胞的化學元素，常見的有20種。
教師活動：展示課本思考討論中的“玉米細胞和人體細胞的部分元素及含量（干重，質量分數）”表，講解玉米細胞干重中，“O”含量最高。人體細胞干重中“C”含量最高。
教師活動：
教師活動： 展示以下問題，并引導學生思考，做出解答：
1.在玉米細胞和人體細胞中含量較多的四種元素一樣嗎？怎樣解釋這種現象？
提示：在玉米細胞和人體細胞中含量較多的四種元素是一樣的，都是C、H、O、N，這是因為玉米和人都是生物，組成它們的主要成分都是水、糖類、脂類和蛋白質等物質，這些物質含有C、H、O，蛋白質中還含有大量的N元素。
2.細胞中有些元素含量很少，是否意味著它們不重要？
提示：細胞中有些元素含量很少，但是卻有重要作用，如在玉米細胞中，S只有0.17%，
Mg只有0.18%，但很多蛋白質都含有S.葉綠體中的葉綠素分子就含有Mg，如果缺少S或Mg細胞就不能合成這些蛋白質或葉綠素。
3.比較組成玉米細胞和人體細胞中的元素種類和含量，你還能得出哪些結論？
提示：組成玉米細胞中氧元素的含量明顯要高于人體細胞，而氫元素的含量明顯又低于人體細胞，這說明玉米細胞和人體細胞中的不同有機物的含量有差別，如玉米細胞中的糖類要多一些，而人體細胞中的蛋白質的含量要多一些；Ca元素的含量也有區別，這與玉米和人體的物質和結構組成有關。
教師活動：引導學生閱讀課本17頁內容，詢問：構成細胞的大量元素是什么？構成細胞的微量元素有哪些？
教師活動：講解構成細胞的最基本元素是C，基本元素是C、H、O、N，大量元素是C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo。并明確微量元素的含量雖然非常少，卻是細胞正常生命活動必不可少的。
組成細胞的化合物
組成細胞的元素在細胞中大多以什么樣的形式存在？（化合物）
組成細胞的化合物我們可以將其分為兩大類——無機物、有機物
劃分的標準：有機物和無機物主要的區別是看它們的分子組成中是否含有碳元素（嚴格來說是指除了CO2、碳酸、碳酸鹽以外的含碳化合物）
組成細胞的主要化合物中水和無機鹽屬于無機物，糖類、脂質、蛋白質、核酸屬于有機物，細胞中含量最多的化合物是：水，含量最多的有機化合物是：蛋白質。
思考與討論：
2、蛋白質、水；蛋白質是生物體的重要組成物質，在生命活動中起著重要的作用；水是生命之源，生命活動的進行要依靠水。
3、不一樣，禾谷類果實種子中含淀粉（多糖）較多，花生、芝麻種子中含脂質較多，大豆種子中含蛋白質較多。要設法將細胞破碎，進而將這些物質提取出來。
實驗：檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質
實驗原理：某些化學試劑能夠使生物組織中的有關有機化合物產生特定的顏色反應。
學生閱讀教材實驗部分內容，回答下列問題：
1、檢測糖類、脂肪、蛋白質的原理分別是什么？
2、所有的糖類都能通過菲林試劑檢測嗎？
3、實驗材料的選擇上有什么注意事項？
4、實驗過程中三種物質的鑒定有什么特殊要求？
參考：
1、糖類+菲林試劑（淺藍色）——磚紅色沉淀
脂肪+蘇丹Ⅲ染液（蘇丹Ⅳ染液）——橘黃色（紅色）
蛋白質（無色）+雙縮脲試劑（淺藍色）——紫色
2、不是，只有葡萄糖、果糖、麥芽糖等具有還原性的糖才能和菲林試劑反應。
3、一是要注意選取的生物材料要含有豐富的待檢測的化合物；二是要選擇自身無色或者顏色淺的生物材料，以便于觀察試驗中的顏色變化；三是選擇的生物材料要方便實驗操作。
4、糖類的鑒定需要水浴加熱；脂肪的鑒定要用到顯微鏡觀察；雙縮脲試劑A、B兩液添加要注意順序。
注：淀粉可以用碘液檢測，反應呈藍色
水浴加熱時試管不要碰到燒杯底部，試管口不要朝向人，以免試管中溶液沸騰沖出試管，造成燙傷。
斐林試劑的甲液和乙液需混合均勻后使用，并且斐林試劑不穩定，要現配現用；而雙縮脲試劑要先加A液再加B液，B液不能過量，否則CuSO4在堿性溶液中會生成大量藍色的Cu(OH)2沉淀，會遮蓋試驗中產生的紫色，影響觀察結果。
花生子葉臨時切片時要盡量切薄，操作過程中要注意安全。
附表：斐林試劑與雙縮脲試劑的比較
斐林試劑 雙縮脲試劑
甲液 乙液 A液 B液
成分 0.1g/ml NaOH溶液 0.05g/ml CuSO4溶液 0.1g/ml NaOH溶液 0.01g/ml CuSO4溶液
鑒定物質 還原糖 蛋白質
添加順序 甲乙兩液等量混勻后立即使用 先加入A液1ml搖勻，再加入B液4滴搖勻
反應條件 50~65℃水浴加熱 無需加熱，搖勻即可
反應現象 樣液中出現磚紅色沉淀 樣液變紫色
教師活動：展示相關實驗注意事項：（1）試管不要碰到燒杯底部，試管口不要對著人，以免試管內液體沸騰沖出試管，造成燙傷。
（2）斐林試劑的甲液和乙液需等量混合均勻后方可使用，而雙縮脲試劑要先加A液，再加B液。
（3）制作花生子葉臨時切片要盡量切薄，操作過程務必注意安全。
（4）嚴格按照染色要求來染色，時間不宜過長或者過短。
教師活動：講解不同生物材料中有機化合物的種類、含量有差異，因此在日常膳食中要遵循“多樣、均衡”的原則，滿足機體生命活動的需要。
教師活動： 若有時間帶領學生一塊進行實驗。學生以小組為單位進行相互配合進行實驗，教師進行指導。
教師活動，引導學生交流實驗結果：每一組實驗選取一個人介紹實驗情況，然后分析實驗成敗的得失。
教師活動：細胞中都含有糖類、脂肪和蛋白質，一般來說蛋白質含量最多，但是有些儲藏細胞中會儲藏有較多的糖類和脂肪。這三大類有機物對于維持細胞正常的生命活動和提供新陳代謝所需的能量具有非常重要的意義。
【板書】
第二章第一節 細胞中的元素和化合物
一、組成細胞的元素
1 分類
大量元素：C H O N P S K Ca Mg
微量元素：Fe Mn Zn Cu B Mo
2存在形式——多以化合物的形式
二、組成細胞的化合物
水 無機鹽 糖類 脂質 蛋白質 核酸
三、檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質
1還原糖的鑒定：婓林試劑 磚紅色沉淀
2蛋白質的鑒定：雙縮脲試劑 紫色反應
3脂肪的鑒定：蘇丹Ⅲ 橘黃色
【課后反思】
本節教材涉及較多的初中知識，同時，由于時間相隔較長而容易遺忘，因此，本節教學除完成知識上的教學目標之外，還具有熟悉學生，了解學生，激發學習興趣的目的。基于此，教師在教學時應該注意以下三點。一是盡量幫助學生回憶初中所學的知識，對相關知識進行補充和拓展。二是不要僅僅拘泥于具體的知識，還應該引導學生從系統的角度看待生命活動離不開細胞以及生命系統的結構層次。三是要根據學生回答問題的情況及時調整問題的難度和教學策略，并注意教師列舉的事例應盡量與學生的生活經驗和社會熱點相聯系，以提高學生學習的積極性。

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