主题单元
组成细胞的分子
作者姓名
孙宝琦
所属单位
山东省乐陵第一中学
学科领域（在内打√ 表示主属学科，打+ 表示相关学科）
思想品德
音乐
化学
信息技术
语文
美术
√ 生物
科学
数学
外语
历史
社区服务
体育
物理
地理
社会实践
其他（请列出）：
适用年级
高中一年级
所需时间
5课时
主题学习概述 (对主题内容进行简要的概述，并可附上相应的思维导图)
生物科学的许多问题，都要在细胞层面寻求解答。要阐明细胞生命活动的规律，必须了解生物大分子的结构和功能。从系统的视角来认识细胞，首先也需要了解细胞这个系统的物质组成。本章介绍了组成细胞的化学元素和化合物的种类、含量及生理功能。组成细胞的化学元素，大都以化合物的形式存在，所以本章的重点内容是关于糖类、脂质、蛋白质和核酸的相关内容，尤其是蛋白质和核酸，他们分别是生命的体现者和控制者。本章内容从分子水平阐述了生命的组成，这些分子组成的细胞是生物体的结构和完成各项生命活动的基础，所以这部分知识是后面几章内容的基础。
在本主题单元中，我们把这五节的内容作为一个有机的整体来看，因为它们都统属于组成细胞的分子这个范畴之中，设计三个专题来组织教学活动。专题一：组成细胞的元素和化合物。解决构成细胞的元素和化合物的知识；专题二：细胞中的无机物。解决构成细胞的无机化合物的种类及重要生理作用等知识；专题三：细胞中的有机物。解决构成细胞的有机化合物的种类及重要生理作用等知识。这三个专题的确定是源于教材，且基本覆盖了教材的全部要求，又不拘泥于教材，适当进行了拓展和延伸，为今后的学习做了铺垫。
主题学习目标 (描述该学习所要达到的主要目标)
知识与技能：
简述组成细胞的主要元素，并说出构成细胞的基本元素是碳；
说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程；
概述蛋白质的结构和功能；
说出核酸的种类，简述核酸的结构和功能；
概述糖类的种类和作用；
举例说出脂质的种类和作用；
说出水在细胞中的存在形式和作用；
说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
过程与方法：
尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质；
以人的口腔上皮细胞为材料，进行特定的染色，观察DNA和RNA在细胞中的分布；
情感态度与价值观：
认同生命的物质性，探讨组成细胞的分子的重要作用；
认同生物界在物质组成上的统一性。
对应课标
1、概述蛋白质的结构和功能；
2、简述核酸的结构和功能；
3、概述糖类的种类和作用；
4、举例说出脂质的种类和作用；
5、说明生物大分子以碳链为骨架；
6、说出水和无机盐的作用。
摘录《普通高中生物课程标准（实验）》
主题单元问题设计
1、构成细胞的元素和化合物有哪些？如何分类？
2、构成细胞的无机化合物的种类及重要生理作用？
3、构成细胞的有机化合物的种类及重要生理作用？
专题划分
专题一：组成细胞的元素和化合物——构成细胞的元素和化合物有哪些？如何分类？（1课时）
专题二：细胞中的无机物——构成细胞的无机化合物的种类及重要生理作用？（1课时）
专题三：细胞中的有机物——构成细胞的有机化合物的种类及重要生理作用？（3课时）
专 题 一
组成细胞的元素和化合物——构成细胞的元素和化合物有哪些？如何分类？
所需课时
1课时
专题一概述 (对专题内容进行简要的概述，并可附上相应的思维导图)
本专题的主要目的是让学生了解细胞的物质组成，认同生命的物质性。由于学生在初三已经学习了化学的基本知识，所以在进入这部分学习时，通过让学生比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，提出自己发现的问题，在与其他同学的交流中，认识到组成生物体的元素与组成地壳的元素有相似性又有区别。通过“思考与讨论”中涉及细胞中的化合物的种类、含量，以及如何从植物组织中提取有机化合物的问题，进而认识组成细胞的化合物。教师可以通过演示糖类、脂肪和蛋白质与化学试剂的颜色反应，使学生明确生物组织中主要化合物的鉴定方法，再指导学生根据自己选择的实验材料，进行实验研究。
本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）
简述组成细胞的主要元素，并说出构成细胞的基本元素是碳；
认同生物界在物质组成上的统一性。
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
对应课标（本专题所达到的课程标准）
简述组成细胞的主要元素
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
本专题的
问题设计
1）细胞内的基本元素和主要元素分别是什么？
2）细胞内的化合物是如何分类的？其含量怎样？
3）生物界和非生物界具有统一性和差异性，其含义是什么？
4）怎样检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质？
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
多媒体投影设备
常规资源
中学生物教材：新人教版必修一《细胞中的元素和化合物》
实验材料：苹果匀浆、马铃薯匀浆、花生种子、花生种子匀浆、豆浆、鲜肝提取液。
实验仪器：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。
实验试剂：斐林试剂、苏丹或苏丹溶液、双缩脲试剂、体积分数为50%的酒精溶液、碘液、蒸馏水。
教学支撑环境
多媒体教室
其 他
记录用的纸、笔等
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
教学步骤：
一、导入
在科学不发达的年代，人们对于生命是有什么物质感到非常神秘，认为生命是特殊物质构成的，一直到19世界，仍然人们仍然认为生物产生出来的物质，在体外是不可能合成的。同学们已经学习了两年的化学知识，知道自然界的物质都是有元素来组成的，那么组成生命的元素有哪些呢？
分析p16的表格，提出问题，从这个表格中，同学们能对组成生命的元素有什么印象。
二、新授
1、组成细胞的元素
概述组成生命的元素。结合p17两个饼形，引导学生观察、归纳。大量元素（C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg）可以简单介绍一下某些元素的作用；微量元素。提出问题：在两个统计图中显示出那些元素的含量是最大的？可以简单解释一下碳在生命物质中的地位。
2、组成细胞的化合物
指导学生完成p17的【思考与讨论】
3、实验：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
以问题引导：你的实验材料选择了什么？你预测你的实验材料还有什么有机物比较多？你选择的试验仪器和试剂是什么？
在老师的引导下完成实验、汇报实验结果。
三、练习
1．“黄金搭档”维生素片中含Ca、Fe、Zn、Se等元素，其中属于组成生物体的大量元素的是( )
A．Ca B．Fe C．Zn D．Se
2．在组成人体的各种化学元素中，最基本元素、含量最多的元素、占细胞干重最多的元素依次是( )
A．C、O、C B．C、H、O C．C、O、N D．C、O、O
3．下面是一组探究生物体内主要有机物存在与否的鉴别实验，按表中编号顺序对应下列各项中的内容，正确的是( )
待测物
试剂
颜色
反应条件
蛋白质
双缩脲试剂
③
④
脂肪
②
红色
－
①
斐林试剂
砖红色
50℃～65℃水浴
A.葡萄糖、苏丹Ⅳ染液、紫色、沸水浴
B．蔗糖、苏丹Ⅲ染液、紫红色、常温
C．还原糖、苏丹Ⅲ染液、蓝紫色、沸水浴
D．还原糖、苏丹Ⅳ染液、紫色、常温
四、总结
幻灯片展示本课的要点：组成细胞的主要元素是什么（C、H、O、N）；组成细胞重要化合物（无机物、有机物）；检测糖类等物质的方法（包括试剂、操作、反应结果）
教学评价
1．能分清大量元素、微量元素、主要元素、最主要元素等内容；
2．能说明组成细胞的无机物和有机物分别包含什么内容；
3．《检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质》的实验原理及注意事项。
专 题 二
细胞中的无机物——构成细胞的无机化合物的种类及重要生理作用？
所需课时
1课时+课外实验
专题二概述 (对专题内容进行简要的概述，并可附上相应的思维导图)
在专题一的学习中，学生已经掌握了组成细胞的无机物包含什么内容，同时也体会到它们之间简单的关系。本专题的学习是让学生认识到，水和无机盐的重要作用。
本专题主要通过组织学生开展探究性学习活动水和无机盐的重要作用。教师在课堂上更多的是让学生认识水和无机盐与生命的关系，通过列举生活中的现象、事实和学生的体验来加深学生对水在生命中的认识。在学生学习无机盐的作用时，教师列举其在人体生活和健康中的各种实例来加深学生的感悟认识。
本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）
1、说出水在细胞中的存在形式和作用；
2、说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
对应课标（本专题所达到的课程标准）
说出水和无机盐的作用
摘录《普通高中生物课程标准（实验）》
本专题的
问题设计
1）水在细胞中以什么形式存在？
2）水在细胞中的作用是什么？
3）大多数无机盐在细胞中以什么形式存在？
4）为什么细胞中的无机盐含量很少，作用却很重要？
所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）
信息化资源
多媒体投影设备
常规资源
中学生物教材：新人教版必修一《细胞中的元素和化合物》
蒸馏水、佳得乐、绿茶各一瓶
教学支撑环境
多媒体教室
其他
记录用的纸、笔等
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
教学步骤：
一、导入
直接引入。设问：非洲的角马、大象不远千里进行迁徙、沙漠中的植物地下的根是地上部分高度的几倍，这些生物都在苦苦地寻觅什么呢？
二、新授
1、细胞中的水
举例说明水对生命的重要性：生命的诞生、沙漠植物的特殊形态、人胚胎发育的环境、人最长缺水时间和缺食时间比较。
水在不同生物、同一生物，不同部位、不同时期的含量变化：细胞中水分的含量最大（在解题时，注意看清楚问的是干重还是献重）。水分的减少对生物的影响（植物的枯萎、人的衰老）。
结合水和自由水：请学生说说认为人体什么结构中有水？指出生物体内的水除了能流动的水的形态以外，还有一种方式是水分和一些物质结合在一起。（可以举无水硫酸铜和五水硫酸铜的关系为例子帮助学生理解）结合水的概念、含量、自由水的的概念和作用。
根据p35图，分析人不同生长时期体内含水量的变化。（广告词：女人是水做的，男人也是水做的）
2、组成细胞的化合物
无机盐的种类；着重讲无机盐的作用：1. 生物体的组成部分（血红蛋白的铁离子）；2. 参与生命活动（钙离子对人体的作用）
P36旁栏部分：1. 不同种类细胞中的化合物有区别，例如淀粉与糖原；2.含量有差别：如肌肉细胞中蛋白质教多，而脂肪细胞中脂肪较多。
三、练习
讨论并完成相应的练习
四、总结
幻灯片展示本课的要点：说出水在生物体内存在的形态和功能；说出无机盐在生物体内的分布，功能以及在不同生物体内分布的情况。
五、课外活动（课堂上布置要求，课后与班主任、信息教师协作，帮助学生完成）
设计一个实验证明镍盐为植物生活所必需的无机盐，根据提供的实验材料用品，完成实验步骤，并得出相应结论。
(1)材料用品：完全培养液甲，缺镍的完全培养液乙，适当的固定材料，广口瓶若干，长势相似的玉米幼苗，含镍的无机盐。
(2)方法步骤：
①取两个洁净的广口瓶编号A、B，并向A中加入一定量的完全培养液甲，向B中加入_____________________________。
②取________________平均分为两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。
③将两广口瓶置于________条件下培养一段时间，观察_____________。
(3)实验结果及结论：
A瓶中___________；B瓶中__________。说明_________________。
(4)为进一步验证镍盐一定是必需的无机盐，还应增加的实验步骤是_____________________________。
教学评价
1.对科学探究活动充满兴趣、态度积极
2.活动过程规范有序、效果明显
3.活动中能相互交流和配合，有效体现小组合作的精神
专 题 三
细胞中的有机物——构成细胞的有机化合物的种类及重要生理作用？
所需课时
课堂教学3课时+课外活动
专题三概述 (对专题内容进行简要的概述，并可附上相应的思维导图)
通过本专题将指导学生完成糖类、脂肪、蛋白质和核酸的学习。具体要求是：通过演示糖类、脂肪和蛋白质与核酸的结构和功能，使学生明确DNA和RNA的鉴定方法，再指导学生根据自己选择的实验材料，进行实验研究。
本专题学习目标 （描述该学习所要达到的主要目标）
1、说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程；
2、概述蛋白质的结构和功能；
3、说出核酸的种类，简述核酸的结构和功能；
4、概述糖类的种类和作用；
5、举例说出脂质的种类和作用；
对应课标（本专题所达到的课程标准）
1、概述蛋白质的结构和功能；
2、简述核酸的结构和功能；
3、概述糖类的种类和作用；
4、举例说出脂质的种类和作用；
5、说明生物大分子以碳链为骨架；
摘录《普通高中生物课程标准（实验）》
本专题的
问题设计
1）氨基酸的结构特点是什么？氨基酸是如何形成蛋白质的？
2）蛋白质的结构和功能是什么？
3）核酸和核苷酸分别有几种？核酸的结构和功能怎样？
4）通过实验如何区分DNA和RNA在细胞中的分布？
5）糖类和脂质的种类和作用分别是什么？
6）生物大分子为何以碳链作为骨架？
所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）
信息化资源
多媒体投影设备
常规资源
中学生物教材：新人教版必修一《细胞中的糖类、脂质、蛋白质和核酸》
实验材料：人的口腔上皮细胞、熟鸡蛋、蛋清。
实验仪器：试管、大小烧杯、酒精灯、载玻片、盖玻片、显微镜。
实验试剂：吡罗红甲基绿试剂、质量分数为0.9%的NaCl溶液、食盐、蒸馏水。
教学支撑环境
多媒体教室
其他
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
教学步骤：
第一课时
一、导入
以学生实际生活经验，设问作为引入。婴儿要以奶为主要食物，因为奶是一种还有蛋白质丰富的食物，蛋白质对人体的生长发育为什么这么重要呢？安利蛋白粉实际上是水解植物蛋白，里面还有氨基酸，那么氨基酸与蛋白质之间是什么关系呢？
二、新授
1、氨基酸
把蛋白质水解后，可以得到一类有着共同结构的物质，叫做氨基酸。用幻灯片展示几种氨基酸的化学结构式，引导学生观察，找出氨基酸化学结构的共同点。然后进行小结：氨基酸的共同结构是什么；造成有多种氨基酸的原因是什么——R基团。让学生看一些课本没有的例子，以及一些不是氨基酸的例子让学生尝试分析。
介绍必需氨基酸与非必需氨基酸的概念，可以把9种必需氨基酸展示给学生看，指导学生选择食物时如何注意氨基酸的均衡吸收。
2、蛋白质的结构
设问：组成蛋白质的氨基酸只有20种，但是蛋白质的种类成千上万，单单一个细胞里面的酶估计就有8000种以上，这20种氨基酸是怎么样组成千差万别的蛋白质呢？引导学生观察P21 “氨基酸形成蛋白质示意图”，以问题作为引导。1、蛋白质是由什么组成的？2、20种氨基酸为什么能构成多种的蛋白质？3、氨基酸与氨基酸之间是依靠什么进行结合？4、你怎么理解蛋白质的空间结构？
阅读P21 氨基酸形成蛋白质示意图，讨论问题并进行交流。
归纳总结氨基酸的结构：1、构成蛋白质的氨基酸虽然只有20种，但是构成蛋白质的氨基酸数量种类不同，就可以构成各种不同的蛋白质；2、氨基酸是怎么样通过肽键相连的（板书或者幻灯片展示缩合的过程）（可以尝试让学生跟着老师做一两个范例）3、肽链最后如何构成蛋白质分子的，可以简单渗透一点蛋白质的各级结构。氨基酸的排列顺序决定了蛋白质的种类、空间结构。
旁栏部分：用实际的例子推导出，水分子数量＝肽键数目＝氨基酸数目－肽链数目。
用演示实验简单介绍关于蛋白质变性的内容。
3、蛋白质的功能
引导学生阅读P23内容，然后进行归纳。举出一些蛋白质相关功能的其他例子。
三、课后练习以及扩展内容
讨论并完成相应的练习。
四、科学史话、科学前沿
五、总结
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
第二课时
一、导入
以利用DNA侦破案件、寻找灾难死难者或者亲子鉴定为例子，并以问题作为引导，激发学生的兴趣：1、DNA是什么？2、为什么DNA能比较精确地定位一个人的身份？3、你还了解那些关于DNA鉴定的应用？
二、新授
1、核酸的种类和分布
阐述核酸的种类：DNA的中文名称是脱氧核糖核酸，是核酸的一种，还有一种叫做核糖核酸的物质，简称RNA。这两种核酸就是细胞内携带遗传信息的物质。核酸与生物的遗传、变异、蛋白质合成有重要的关系（为后面的留下伏笔）
实验：使用染料对细胞进行染色，观察DNA、RNA在细胞的分布。DNA主要分布在细胞核中，但是叶绿体、线粒体中也有DNA，RNA主要分布在细胞质。完成实验，并根据观察，提出推断：DNA、RNA主要分布在细胞的什么位置。
2、核酸的结构
为什么核酸很储存遗传信息呢？那还得从学习核酸的结构入手。（设问，激发学生的好奇心）阐述核酸的结构：核酸也象蛋白质一样，是一种大分子，而且也是由一种叫做核苷酸的小单位组成的。（引导学生观察课本彩图中的两种核苷酸，展示问题）1、核苷酸的化学组成是什么？2、组成DNA、RNA的核苷酸分别是什么，它们的主要差别是什么？3、核苷酸之间是怎么样连接的？4、DNA、RNA分别还有什么碱基础？5、尝试作出假设，为什么核酸能储存遗传信息？
对学生的回答进行更正和总结：核苷酸的共同点是一分子核苷酸是由一份子磷酸、一分子五碳糖还有一份子碱基组成的；组成DNA的核苷酸是脱氧核苷酸、组成RNA的核苷酸是核糖核苷酸；核苷酸之间是通过磷酸与五碳糖交替连接而成的；4、DNA还有的碱基是A、T、G、C（如何去去记忆），RNA中不还有T，U代替了T；5、DNA和RNA上4种碱基就好像4个字母，可以记载任意长度的内容。
三、练习
1．一只棕色的猛犸是动画片《冰川时代2》的主角。但科学家对猛犸的毛色提出质疑，科学家从4.3万年前的猛犸骨骼中提取到某物质，发现猛犸可能是一身金毛，该物质最可能是( )
A．氨基酸 B．蛋白质 C．DNA D．葡萄糖
2．制作脱氧核糖核苷酸模型时，各部件之间需要连接，如图中连接正确的是( )
四、总结
用图表比较DNA、RNA的差异；理顺DNA、RNA、核酸、核苷酸、碱基之间的关系。
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
第三课时
一、导入
提出问题，激发学生兴趣：1.作为早餐，你会选择牛奶鸡蛋还是面包开水？2. 很多人对脂肪类食物敬而远之，脂肪真的如此可怕吗？
二、新授
1、细胞中的糖类
通过解答上面的问题，指出糖类是主要的能源物质。
糖类的概念：关于碳水化合物名称的起源，可以举出一些例子。哪些糖类是不符合“碳水化合物”。
糖类的分类。单糖：着重强调葡萄糖是细胞活动所需要的主要能源物质。单糖的概念，常见单糖（可以适当写出它们的分子式）。二糖：着重阐述二糖的种类、几种二糖水解产物；多糖：介绍淀粉、糖原（动物淀粉分布在什么地方）、纤维。
2、细胞中的脂质
从动物脂肪和植物脂肪引入。脂质的一般特性：分布、组成元素、溶解性、种类。
脂肪：完成讨论题。
磷脂：作用——组成细胞膜、多种细胞器的重要成分，分布。
固醇：代表的物质（维生素D、性激素、胆固醇），各自的作用。
3、理解生物大分子以碳链为骨架
以问题作为引导：1，三种有机物共有那些特点？（都有C、H、O，都是有小单位连接而成）2，这些小单位以什么相连？回忆前面学习的3大有机物的化学组成，回答老师的问题。
三、课后练习以及扩展内容
1．下列能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀的是( )
①葡萄糖 ②果糖 ③蔗糖 ④麦芽糖 ⑤淀粉 ⑥纤维素
A．①②⑤ B．②③④ C．①⑤⑥ D．①②④
2．在人体中既是构成细胞膜的重要成分，还参与血液中脂质运输的物质是( )
A．磷脂 B．胆固醇 C．脂肪 D．维生素D
3．一位同学在早操后出现了休克现象，医生检查后，立即给他静脉注射浓度为5%的葡萄糖溶液，其目的主要是( )
A．维持细胞的渗透压 B．供给能量 C．供给全面营养 D．供给水分
4．下列动植物糖类、脂肪的分类与比较正确的是( )
四、总结
教学评价
1.对科学探究活动充满兴趣、态度积极
2.用图表比较DNA、RNA的差异；理顺DNA、RNA、核酸、核苷酸、碱基之间的关系。
3.理清氨基酸与蛋白质结构的关系
