2022—2023学年高一上学期生物人教版（2019） 必修1-2.1细胞中的元素和化合物 教学设计

组成细胞的分子
细胞中的元素和化合物
教学目标
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
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
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
教学重难点
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
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
教学安排
教案、多媒体课件
教学过程
导入：“生石花”是一种生物，自然界的石头形态与生石花相似，但没有生命的各种特征；“大熊猫”是生物，熊猫玩偶不是生命，“阿尔法狗”智能机器人也不是生命。提问“什么是生命？”为什么细胞能表现出生命特征？是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？
新课讲授
组成细胞的元素
组成细胞的元素在无机自然界都能找到 种类上：生物界和非生物界具有统一性
细胞与无机环境中的各种化学元素的相对含量差别很大 含量上：生物界和非生物界具有差异性
分类和地位
细胞中的元素
注意：（1）大量元素、微量元素划分的依据是含量的多少，而不是生理作用，含量少的不一定不重要。
都是基于大量不同种类细胞的统计结果所得出，单独分析某一细胞，微量元素的含量不一定比大量元素低。
（2）铅（Pb）、汞（Hg）在细胞中含量也很低，但不属于微量元素，因为它们并不是必需元素。
大量元素、微量元素的前提是必需元素。
元素缺乏与疾病的相关性：
缺Fe：人体患贫血；果树患黄叶病
缺Ca：成年人缺钙患骨质疏松症；人血液中缺钙会出现抽搐现象
缺I：人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病）
缺B：花而不实（只开花不结果）
缺Mg：影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行
组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）：O＞C＞H＞N
组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）：C＞O＞N＞H
来源和去向
（1）最终来源：无机环境中有选择的吸收
（2）存在形式：大多以化合物形式存在，少数以离子形式
（3）生物体直接或间接获得无机环境中元素方式不同
组成细胞的化合物
分类和地位
区分：一般有机物是指除了CO2、碳酸盐及碳酸以外的含碳化合物。
特点
不同生物组织的细胞中各种化合物的含量有差别
例如：梨的果实细胞中糖类和水等物质多，不含叶绿素
应用
日常膳食中做到合理搭配，以满足机体的营养需要
探究：检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
（一）实验原理：
显色反应------某些化学试剂能够使生物组织中的相关化合物产生特定的颜色反应。
①还原糖 + 斐林试剂→砖红色沉淀 （50-65℃水浴加热）
还原糖：葡萄糖、麦芽糖、果糖、乳糖、半乳糖 非还原糖：蔗糖、淀粉
②脂肪 + 苏丹Ⅲ→橘黄色
③蛋白质 + 双缩脲试剂→紫色（（与肽键反应）
（二）材料选择及实验操作步骤：无色或接近无色
1.检测生物组织中的还原性糖类
①实验材料：梨匀浆，葡萄匀浆，白萝卜匀浆 甜菜、甘蔗、西瓜 ×
②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
1）性质不稳定，现配现用
2）原理：利用新制的Cu（OH）2与还原糖反应生成Cu2O砖红色沉淀，
还原糖+Cu（OH）2
③检测方法步骤
1）向试管内注入2mL待测组织样液。
2）向试管内注入1mL斐林试剂（甲乙液等量混合均匀后再注入）。
3)将试管放入盛有50~65℃温水的大烧杯中水浴加热约2min。
4)观察试管中出现的颜色变化。
④实验现象
2.脂肪的检测和观察
1）实验原理：脂肪 + 苏丹Ⅲ→橘黄色
2）实验材料：花生种子 芝麻、油菜种子 ×
3）试剂：苏丹Ⅲ染液（质量浓度为0.01g/ml）
4） 检测的方法步骤
制作子叶临时切片，用显微镜观察子叶细胞的着色情况。
取材：花生种子浸泡3-4h
→切片：花生子叶横切面平行切下若干薄片，放在盛有清水的培养皿中
→制片：
①先滴2-3滴苏丹Ⅲ染液，染3min，吸水纸吸去染液
②再滴1-2滴体积分数为50%的酒精溶液，洗去浮色（溶于酒精）
③吸水纸吸去多余酒精后，滴一滴蒸馏水
④盖盖玻片，制成临时装片
→观察：先低后高
5）实验现象（如下图）
结果：脂肪被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色
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→紫色 蛋白质（肽键）与碱性条件下的Cu2+产生紫色络合物
2）实验材料：豆浆、鸡蛋清稀释液、鲜肝提取液
3）试剂：双缩脲试剂 (先A液,后B液)
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
4）检测的方法步骤
①向试管内注入2mL待测组织样液。（蛋白质样品要稀释）
②向试管内注入双缩脲试剂A液1mL ，摇匀。（创造碱性环境）
③向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀。
CuSO4用量、浓度都低，避免产生Cu（OH）2蓝色沉淀干扰颜色反应
实验现象（如右图）
比较项目 斐林试剂 双缩脲试剂
成分 甲液：质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液 A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 B液：质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液
实验方法 甲、乙两液等量混匀后立即使用 先加入A液1 mL摇匀，再加B液4滴摇匀
反应原理 还原糖将Cu(OH)2还原为Cu2O沉淀 肽键在碱性条件下与Cu2＋反应生成紫色络合物
反应条件 50～65℃水浴加热 不需加热
反应现象 蓝色→棕色→砖红色 浅蓝色→紫色
实验易错点提示
(1)唯一需要加热——还原糖鉴定,且必须水浴加热,不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。
(2)非还原糖(如蔗糖)+斐林试剂的现象不是无色而是浅蓝色Cu(OH)2的颜色。
(3)唯一需要显微镜——脂肪鉴定,实验用50%酒精的作用——洗去浮色。
(4)若用大豆作材料,必须提前浸泡;若用蛋清作材料,必须稀释,防止其粘在试管壁上不易刷洗;且该实验应预留部分组织样液做对比。
课堂小结
课堂练习
1.现提供可配制斐林试剂的溶液:甲液(0.1g/mL的NaOH溶液)、乙液(0.05g/mL的CuSO4溶液)以及蒸馏水,如果充分利用上述试剂及必需的实验用具,可灵活地鉴别出下列哪些物质 (　 )
①葡萄糖　 ②蔗糖　③胃蛋白酶　④RNA
A.只有①　B.①和②　C.①和③　D.②、③和④
2.下列有关检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质三个实验的叙述,错误的是 (　　)
A.脂肪的检测需要使用酒精溶液
B.还原糖的检测需要水浴加热到50~65 ℃
C.检测还原糖、蛋白质所用试剂的使用方法相同
D.三个实验的显色结果均不相同
3.下图为检测蛋白质的流程图,其中甲、乙、丙、丁的含义分别是 (　　)
A.黄豆浆、双缩脲、1 mL、4滴
B.花生种子研磨液、双缩脲、4滴、1 mL
C.黄豆浆、双缩脲、4滴、1 mL
D.花生种子研磨液、斐林试剂、1 mL、4滴
教学反思
本节内容主要以记忆背诵为主，难点在于实验探究，从实验原理、材料选择、试剂选择等进行讲解，帮助学生记忆通过习题的处理，发现学生对知识只停留在机械记忆层面，并未深入理解，需加强训练。