细胞中的元素和化合物2-1

第二章 组成细胞的分子
第一节 细胞中的元素和化合物
【教学目标】
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、情感态度和价值观：
（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
【重点难点分析】
教学重点
组成细胞的主要元素和化合物。
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
教学难点
构成细胞的基本元素是碳。
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
【教学过程】
引入：
在讲课之前呢，请大家帮两位朋友解决一下他们的烦恼。
小刘经常晚上抽筋，你可以给他什么建议？补钙。
小明不幸患上了大脖子病，你可以给他什么建议吗？补碘，多吃海带。
地球上的无机环境是由许多种元素构成的，各种生物是生活在一定的无机环境中，这些生物要从这个无机环境中获取物质，那么这些生物又是由哪些元素组成的呢？这节课我们就来学习细胞中的元素和化合物。
我在课下找到一些小资料：平均一个人体内所含的碳可制作9000支铅笔；所含的磷可制2000枚火柴头；所含的铁可制1枚铁钉。
看来我们的生物体中含有很多中元素。
生物界与非生物界的统一性和差异性
[图表比较] 我们就来看一看组成地壳和组成细胞的部分元素的含量：
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
比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，你能提出什么问题？就自己提出的问题与其他同学交流。（以四人一小组的形式提出有价值的问题，先自己组内解决，如果有不能解决的，就提出来与其他小组交流解决）
教师总结结论：
通过大家的努力，我们有很多感触，其实呢，我们可以归纳成以下两点：
1、组成生物体的化学元素，在无机自然都可以找到，没有一种化学元素是生物界特有的。
2、细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同。
说明：生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性,生命起源于非生命物质。
这就是生物界和非生物界的同一性和差异性。
组成细胞的元素
1、主要元素和基本元素
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？看图分析（干、鲜细胞对比图）
问：人体细胞在干重状态和鲜重状态下哪种元素含量最大？
答：分别是C和O
问：组成人体细胞的主要元素有哪些？最基本的元素是哪个？
答：C、H、O、N、S、P；最基本的元素是C
问：利用化学知识解释碳为什么是构成细胞的基本元素？
答：在元素周期表中，C的原子量是14，原子序数是6，说明一个碳原子核中有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。
2、大量元素和微量元素
细胞最终构成了各种生物体，那各种生物体中的化学元素，种类和含量相同吗？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）
问：构成生物体的这些元素的含量有什么特点呢？
答：有的含量非常多，有的较多，有的很少，差别较大
我们可以按照含量的多少把它们分为两大类，一类是大量元素，一类微量元素。
大量元素是指含量占生物体总重量万分之一以上的元素。如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
微量元素是生物体内含量很少的一些元素，比如说Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等。
问：同学们现在都知道了，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中可有可无呢？请大家看一段资料分析：
资料分析：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。
通过这个小故事，你们能得出什么样的结论呢？
说明：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。
下面就让我们看一下，若人体缺乏各种微量元素会有什么后果。
举例：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。
组成生物体的化合物
问：组成细胞的各种元素是以什么形式存在的呢？（化合物）
（看图分析）看书上的图表（用投影片展示）总结归纳出构成细胞的化合物的种类和含量，思考：
有机化合物和无机化合物有什么区别？举例说明
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：1、主要是看它们的分子组成中是否含有碳原子。如：糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。
2、细胞内最多的无机化合物是水，水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行，不同的生物体中水的含量不同，同一生物体的不同器官或组织中水的含量不同。
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。
思维拓展：你能举例说出哪些植物器官的细胞中富含糖类,脂质和蛋白质吗 如何鉴定呢
答：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞，如：
禾谷类（小麦、水稻）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多；
花生、芝麻种子中含脂质多；
大豆种子中含蛋白质多。
实验
我们这个实验是检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，由于实验试剂的影响，我们不能亲手检测，但原理是要求我们掌握的。
那我们是如何检测这些化合物呢？
糖类中的还原糖可以和斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀；
脂肪既可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色，又可以被苏丹Ⅳ染液染成红色；
淀粉遇碘变蓝色；
蛋白质可以与双缩脲试剂发生反应，产生紫色反应。
通过各种颜色反应加以检测。