细胞中的元素和化合物[上学期]

人教新课程：高一生物《分子与细胞》必修教案 编写：谢 谢
第二章 组成细胞的分子
第1节 细胞中的元素和化合物
一、教学目标
1、简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的基本元素是碳。
2、尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。
3、认同生命的物质性。
二、教学目的
本节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，让学生通过比较组成地壳和组成细胞的元素部分元素的含量，认识到组成生物体的元素和组成地壳的元素有相似性又有区别。还要引导学生分别观察组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）图和组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）图，介绍组成细胞的大量元素和微量元素。此外，还要利用化学知识帮学生解决为什么碳是构成细胞的基本元素？对于组成细胞的化合物的知识，要利用课本上的图表和“思考和讨论”引导学生自己获得，从而提高他们的学习能力。本节还涉及到一个生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的检测问题，对此通过演示糖类、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。
三、教学重点和难点
1、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。
2、教学难点
（1）构成细胞的基本元素是碳
（2）检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
四、课时计划 （一课时）
五、教学过程
【新课导入】自古以来，人们就对生命的奥秘十分感兴趣，当时人们想的最多的就是为什么生物有生命，而非生物没有生命？是不是生物中的物质元素和生物的不同呢？带着古人的这个问题，我们一起来帮他们研究一下！
【问题探讨】
向学生展示课本上的组成地壳和组成细胞的部分元素含量（%）表，引导学生从地壳元素与细胞元素的相互关系方面引导学生。
[问题1]在这个表中，组成生命的细胞的元素和组成地壳的元素有没有什么不同？
（没有什么不同，细胞中有的元素，地壳中也都有。）
[问题2]在这个表中，细胞元素和地壳元素一点区别都没有吗？
（有，它们虽然种类一样，但是在各个元素的含量上是有区别的，有的元素在地壳中含量比较多在细胞中含量比较少，而有些元素正好相反，在细胞中含量比较多，而在地壳中含量比较少！）
<结论> 组成细胞的化学元素在自然界的无机环境中都能找到，没有一种元素是生命特有的，但是元素在细胞和无机环境中的含量却是有区别的，说明生命和非生命的无机环境既有统一性又有差异性！
（1） 组成细胞的元素
引导学生观察组成人体细胞的组要元素分别占细胞鲜重的百分比（图2-1）和占细胞干重的百分比图（图2-2）！
[问题1]这两张百分比图中，含量最多的元素分别是什么？是什么原因造成了它们元素比例的不同？
（这两张百分比图中，含量最多的元素分别是碳和氧，因为干细胞失去了水分，而水是由氢和氧组成，因此造成了这两张图的不同！）
[问题2]组成细胞的元素就是书上画出来的这几种吗？其它的为什么没有画出来？
（不是，除了书上画的这些元素外，细胞中还有Mg、Mn、Gu等十多种元素，因为它们在细胞中的含量太低了，所以在图上无法表达出来）
[问题3]这些没画出来的元素是不是说我们的细胞不需要它们？
（不是，而是需要的的很少，因此它们在生物体中的含量也很低，一般我们把这些含量低于万分之一的元素称为微量元素，比如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo，这些元素虽然含量很少，但是对人体却十分重要，人体在缺少这些元素时还会患某些疾病，如缺少碘时会患甲状腺肿大，缺少硒时会患克山病。）
与微量元素相对的就是大量元素，即在生物体中含量大于万分之一的即为大量元素，比如C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg等，此外，在书上第17页的图上我们可以发现C、H、O、N这四中元素无论在细胞的干重，还是在鲜重中所占的比重都很大，几乎占了细胞中的绝大部分，因此我们又把这四种元素称为基本元素。而在这四种元素中，我们有把C称为是最基本的元素，为什么把C成为最基本的元素是因为，第一，在细胞的干重中C的含量最多，占到整个细胞干重的48.4%。第二，科学研究发现，在生物体内的许多大分子物质都是有C作为骨架组成的。因此我们细胞里的元素关系是：
最基本元素 基本元素 主要元素 大量元素
生物体内的元素
微量元素
（2） 组成细胞的化合物
【问题探讨】
我们经常说血液里面有Fe，那如果我们将一块磁铁放在一盆猪血的上面，你们说，这块磁铁可以从猪血中吸出铁出来吗？
当然不可以，因为血液中的铁都是以化合物的形式存在的，而不是以单质状态存在的。
[问题1]我们生物体内的化合物主要有两种，一种是有机化合物，一种是无机化合物，那有机化合物和无机化合物有什么区别？
（它们的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，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。
[问题2]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？
（细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。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；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。
[问题3]说说哪些植物器官的细胞中富含糖类、脂质或蛋白质？怎样从植物器官中提取这些化合物？
（禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖较多；花生、芝麻种子中含脂质较多；大豆种子中含蛋白质较多等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。）
（三）检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质（演示实验）
【直接引入】
要想从生物组织中提取这些糖类、脂肪和蛋白质，我们首先必须学会如何检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质！
1. 生物组织中还原性糖的检测
（1） 实验原理 生物组织中普遍存在的糖种类较多 ，常见的有葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖。前三种糖的分子内部都含有游历的具有还原性的半缩醛羟基，因此叫还原性糖。它们与斐林试剂进行如下反应：
CH2OH-(CHOH)4-CHO+2Cu(OH)2→CH2OH-(CHOH)4-COOH+Cu2O↓+2H2O
因此产生砖红色的Cu2O沉淀。
（2） 实验步骤
取苹果组织液2ml→加2ml刚配好的斐林试剂（用前混匀）→振荡试管；此时溶液为蓝色→隔水加热煮沸2min，出现砖红色沉淀。
2. 生物组织中蛋白质的检测
（1） 实验原理 双缩脲试剂的主要成分是0.1g/ml的NaOH和0.01g/ml的CuSO4,在碱性条件中，双缩脲（H2NOC-NH-CONH2）能与Cu2+作用,作用形成紫色或紫红色的络合物，这个反应叫做Cu双缩脲反应。由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲结构相似的肽键，因此，蛋白质都可以与双缩脲试剂发生颜色反应，从而用来鉴定蛋白质的存在。
（2） 实验步骤
稀释的鸡蛋清2ml（稀释10倍）→加入双缩脲试剂A 2ml，溶液不变色→加入双缩脲试剂B 3-4滴，溶液变紫。
3. 生物组织中脂质的检测
（1） 实验原理 苏丹Ⅲ可以将脂肪染成橘黄色，苏丹Ⅳ可以将脂肪染成红色，而其它组织不被染色。
（2） 实验步骤
将花生种子（浸泡3-4h），将子叶削成薄片→取理想的薄片→在薄片上滴2-3滴苏丹Ⅲ染液（2-3min）→去浮色→制成临时装片→在低倍镜下找到已着色的圆形小颗粒，再用高倍镜观察。
4. 生物组织中淀粉的检测（时间允许的情况下，帮学生补充）
（1） 实验原理 碘液遇到淀粉会变成蓝色，而与其它物质没此颜色变化。
（2） 实验步骤
取马铃薯组织液2ml→加入碘液数滴，溶液变蓝。
六、作业
创新课时训练P9-P10
七、教后记
C H O N S P K Ca Mg等
Fe Mn Zn Cu B Mo等
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