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第二章　细胞的化学组成
【课 题】 第1节 细胞中的元素和无机化合物
【教学目标】
1.举例说出组成细胞的元素。
2.举例说出细胞中无机分子的功能。
3.通过“原子是怎样形成分子的”积极思维活动，培养学生的观察能力、图文信息分析归纳的思维能力。
4.通过利用网络或期刊等媒体收集细胞中某些微量元素和人体健康关系的资料的继续探究活动，培养学生利用多种媒体进行搜集生物学信息的方法。
5.通过学习细胞中原子和分子组成，深刻理解生命的本质，认同生命的物质性。
6.通过生物体组成元素与地壳的组成元素比较，认识生物界在物质组成上的统一性。
【教学重点】
1.组成细胞的原子和分子。
2.水和无机盐的存在形式及生理功能。
【教学难点】
细胞的原子及原子形成分子。
【教学媒体】PPT课件。
【教学方法】问题诱思、讲解相结合。
【教学过程】
导入新课
教师利用多媒体展示青蛙从一个受精卵开始经 ( http: / / www.21cnjy.com )过细胞分裂、分化逐渐发育成一个蝌蚪的过程教师结合上述情境指出，蝌蚪和绝大多数生物一样，都是由细胞组成的，细胞是组成生物体结构和功能的基本单位细胞之所以能作为生物体结构和功能的基本单位，这与细胞的化学组成有密切关系，研究细胞的化学组成，首先从组成细胞中的元素开始。
推进新课
一、组成细胞的元素（板书）
教师呈现问题情境：利用多媒体呈现农民在玉米田间劳动情景。
师：人和玉米分别含有哪些元素？判断的依据是什么？（教师可启发学生从人和玉米所含物质、生长所需营养等角度去分析判断）。
生甲：人和玉米都含有H、O，因为两者都含有水。
生乙：都含有C、O，因为两者都进行呼吸，产生二氧化碳。
生丙：都含有N，因为玉米生长需消耗大量尿素等化肥，人吃玉米。
……
（教师应注意组织好学生讨论，科学合理的说法都应积极肯定）
师：根据科学家的研究，人和玉米是由多种化学元素组成（出示玉米和人体化学元素的对比表投影片）
玉米和人体的化学元素组成（质量分数/%）
元素 玉米 人体 元素 玉米 人体
O 44.43 14.62 Si 1.17 0.005
C 43.57 55.99 Cl 0.14 0.47
H 6.24 7.46 Al 0.11 -
N 1.46 9.33 Fe 0.08 0.012
K 0.92 1.09 Mn 0.004 -
Ca 0.23 4.67 Na - 0.47
P 0.20 3.11 Zn - 0.01
Mg 0.18 0.16 Rb - 0.005
S 0.17 0.78
师：从玉米和人体化学元素的对比表可得到什么结论？
生：（1）组成生物体的化学元素大体相同。
（2）在相同生物体内，各种化学元素的含量相差很大。
师：人和玉米的化学元素组成中，实际上除了表中 ( http: / / www.21cnjy.com )所列9种元素外，还有Si、Cl、Al、Fe、Na、Zn……据统计，在生物体细胞内至少可以找到62种元素地球上天然存在的元素有90多种（出示地壳和生物细胞元素组成比较表）。
师：从地壳和生物细胞元素组成比较表中可以说明什么？
生：组成生物体的化学元素中，没有一种是生物所特有的，说明了生物界与非生物界的统一性。
学生活动：阅读教材P7表2-1一项关于“硒与克山病相关性”研究的记录表。
师：克山病是一种原因不明，以心肌细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )变性、坏死为主要疼痛特征的地方性心肌病，1935年首先发生于黑龙江省克山县，故名克山病该病病因至今不明，经过几代人大量研究，目前病因研究主要集中到生物地球化学病因及生物病因两大方面。
师：（1）从表中可得到什么结论？
（2）硒在无机自然界是否存在？
生：（1）表中数据说明人体缺硒与克山病有明显关系。
（2）硒是无机自然界中所含有的一种化学元素。
二、细胞中的无机化合物
教师提出阅读提纲：
（1）水和无机盐在细胞中含量占多少？
（2）水和无机盐在细胞中分别以什么形式存在？
（3）水和无机盐在细胞生命活动中有什么生理功能？
学生阅读教材P9～P10思考、讨论并回答上述问题：
（1）水分占细胞总质量的60%～90%，无机盐约占细胞总质量的1.5%。
（2）水在细胞中以自由水和结合水两种形式存在，无机盐常以离子形式存在。
（3）水的生理功能有：水是良好溶剂，运 ( http: / / www.21cnjy.com )输作用，参与细胞内代谢作用，提供生化反应环境，结合水是细胞结构的重要成分无机盐的作用：细胞组成成分；参与细胞各种生命活动。
课堂小结
提出讨论问题：
（1）水黾为什么没有下沉？
（2）水面张力如何产生？
学生阅读教材讨论后回答：
（1）水黾依靠水面张力而在水面自由运动不下沉。
（2）水分子之间形成氢键使水面张力增强。
教师活动：利用多媒体演示水分子之间通过氢键结合的过程。
师：举例说明生物体因哪种无机盐过多或缺少而产生什么病症？
生甲：缺钙引起抽搐、软骨病。
生乙：钙盐过多引起肌无力。
生丙：缺铁引起缺铁性贫血。
生丁：缺碘引起地方性甲状腺肿、呆小症。
……
【板书设计】
第二章　细胞的化学组成
第一节　细胞中的元素和无机化合物
一、组成细胞的元素
大量元素：
微量元素：
二、细胞中的无机分子
( http: / / www.21cnjy.com )
【活动与探究】
探究题目：人体细胞中某些微量元素与人体健康关系。
方法与步骤：
（1）全班学生分成若干合作探究小组，每组3～4人，每组设一名召集人。
（2）各小组分工合作，通过网络、报刊、图书、影像资料等多种途径收集有关人体细胞中某些微量元素与人体健康关系的资料并作好记录。
（3）各小组汇总收集到的资料并进行讨论整理，确定一名，将研究结果写成一份研究报告。
结果与交流：
教师组织全班进行交流汇报，各小组汇报研究结果。
【教学反思】第二节 细胞中的生物大分子
第1课时
一、教学目标
1.知识目标：
（1）说明生物大分子以碳链为骨架。
（2）概述糖类的种类和功能。
（3）举例说出脂质的种类和功能。
2.能力目标：
（1）尝试进行自主学习和合作学习。
（2）运用生物学知识解决社会生活中一些实际问题。
（3）运用互联网、图书、杂志进行资料的收集和整理。
3.情感、态度和价值观目标：
（1）参与小组合作与交流，培养学生自主、探究、合作式的学习方式。
（2）认识生物科学的价值。
（3）养成健康的生活方式和习惯。
二、教学重点难点
重点：
（1）说明生物大分子以碳链为骨架
（2）糖类的种类和作用
（3）脂质的种类和作用
难点：
（1）多糖的种类
（2）生物大分子以碳链为骨架
三、教学方法
1.列表法：通过举例、“思考与讨论”列出表格来分析比较糖类和脂质的种类和作用。
2.启发、讲解法：采用师生互动探讨式教学，通过具体事实，启发学生发现、思考相关知识并得出结论。
3.学案导学：见学案。
四、课前准备
1.学生的学习准备：预习学案，初步了解糖类和脂质的种类和作用。
2.教师的教学准备：多媒体课件、学案制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
五、课时安排：1课时
六、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
展示图片：面包、牛奶、豆制品、肉类、烧烤等
教师：我们上节课学到细胞中的无机化合物，除此之外，细胞中含有哪些生物大分子物质呢？联系我们的生活经验，结合观察到的图片，说一说。
学生：淀粉、脂肪、蛋白质……
教师：生物大分子物质还有哪些呢？每种大分子物质的种类和功能是怎样的呢？今天让我们一起来学习。
（三）合作探究、精讲点拨。
探究一：生物大分子的基本骨架
为什么碳是最基本的元素？如何形成骨架？
【讲述】碳对生命物质的构成具有特别重要的 ( http: / / www.21cnjy.com )意义，是形成化合物种类最多的一种元素。碳原子之间可以通过单键相结合，也可以通过二键或三键相结合，形成不同长度的链状、分支链状或环状结构，这些结构称为有机物的碳骨架。
探究二：糖类的种类和功能
1.糖类我们以前也叫做“碳水化合物”，这个名字从何而来的？哪些糖类不符合这个名字呢？让学生列举日常生活中接触到的糖。
【讲述】以前我们可以把糖类的分子式写成Cm(H2O)n，因此叫做碳水化合物。而后来发现有些物质符合此通式，却不是糖类，如乙醛（CH2O）、醋酸（C2H4O2），有些物质不符合此通式，却是糖类，如鼠李糖。
展示图片：糖精是甜的，但不是糖。
2.这些糖如何划分类型呢？
学生活动：阅读教材P14～P15，注意：糖类的组成元素、糖类如何分类、常见的糖类有哪些种类，分别承担什么功能？
教师活动：投影显示下列表格后，组织学生讨论有关内容。
【讲述】糖类的元素组成：C、H、O
种类：根据水解情况分为：单糖、二糖、多糖
种类 划分依据 分布 主要生理功能
单糖 核糖 不能被水解 动植物细胞 组成核酸的物质
脱氧核糖
葡萄糖 细胞的主要能源物质
果糖 植物细胞 维持生命活动的主要能量来源
半乳糖 动物细胞 组成其他复杂化合物的物质
二糖 乳糖 水解后形成两分子单糖 动物细胞 能水解成葡萄糖而供能
麦芽糖 植物细胞
蔗糖
多糖 淀粉 水解后能够形成许多单糖 植物细胞 植物细胞中的重要储能物质
纤维素 植物细胞壁的重要组成成分
糖原 动物细胞 动物细胞中的重要储能物质
功能：1）糖类是生物体维持生命活动的主要能量来源。
2）糖类也是重要的结构物质。
3）与蛋白质等物质结合形成复杂化合物，能参与细胞识别、细胞间物质运输和免疫功能的调节等生命活动。
【补充】常见二糖的组成
麦芽糖=葡萄糖+葡萄糖、蔗糖=葡萄糖+果糖、乳糖=葡萄糖+半乳糖
探究三：脂质的种类和功能
1. 学生阅读教材P16～P17思考讨论：
（1）生物体内除了含有脂肪外还含有哪些种类的脂质？
（2）脂质的主要组成元素有哪些？ 脂质有哪些共性？
（3）各种脂质分别有什么功能？
教师活动:利用多媒体展示甘油三酯、磷脂、胆固醇的分子结构图形。
【讲述】脂质的元素组成：C、H、O（可能含有N、P）
脂质的种类、分布及生理功能
种类 分布 生理功能
脂肪 某些植物的种子、果实及动物体的脂肪组织中 储存能量、氧化分解释放能量；维持体温；缓冲减压，保护内脏器官
类脂(磷脂) 在动物大脑、卵、大豆中磷脂的含量较多 构成生物膜的重要物质
固醇类 胆固醇 人的皮肤表皮细胞中有胆固醇，在日光照射下，能转变成维生素D 动物细胞的重要成分，代谢失调会引起心血管等方面的疾病
性激素 性激素包括雌激素和雄激素，由性腺分泌 促进生殖器官的发育和两性生殖细胞的形成，激发并维持动物的第二性征
维生素D 维生素D在动物卵黄中含量较多 促进人体对钙、磷的吸收和利用
2.脂肪与葡萄糖、淀粉、纤维素的元素组成有什么相同点和不同点？
【讲述】由于脂肪分子中含O原子比例很少，含C、H比例很高，而葡萄糖、淀粉、纤维素等糖类物质中含O原子比例相对较高，含C、H比例相对较低。因此，等量的脂肪与糖类都氧化分解时，脂肪需消耗的氧气较多，释放的能量也多，而糖类氧化分解时，消耗的氧气较少，释放的能量也较少。1 g脂肪在体内储存所占的体积是1 g糖元体积的五分之一。所以，脂肪是生物体细胞内储存能量的物质。
七、板书设计
第二节 细胞中的生物大分子
一、生物大分子的基本骨架
1.碳原子的结构
2.结合方式和化合物的结构
（1）结合方式：共价键
（2）碳骨架
二、糖类的种类和功能
1.元素组成：C、H、O
2、种类及功能
种类 划分依据 分布 主要生理功能
单糖
二糖
多糖
3、功能
三、脂质的种类和功能
1.主要组成元素：C、H、O，可能含有N、P
2.种类及功能
种类 分布 生理功能
脂肪
类脂(磷脂)
固醇类 胆固醇
性激素
维生素D
八、教学反思
本课比较简单，主要是识记和归纳总结，本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，并进行归类比较，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。第二节 细胞中的生物大分子
第2课时
一、教学目标
1.知识目标：
（1）说出蛋白质组成元素、基本单位
（2）概述氨基酸形成蛋白质的过程
（3）概述蛋白质的结构多样性和功能多样性
（4）说出核酸的组成元素、基本单位
（5）概述核酸的类型，比较其异同点，及分布部位
2.能力目标：
（1）尝试进行自主学习和合作学习
（2）运用生物学知识解决社会生活中一些实际问题
3.情感、态度和价值观目标：
（1）培养学生对科学的严谨、求实的态度，对学生进行科学精神和爱国主义情感教育
（2）培养学生协作意识和团队精神
二、教学重点难点
重点：（1）能说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程
（2）概述蛋白质的结构多样性的原因
（3）概述核酸的类型，比较其异同点，及分布部位
难点：（1）能说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程
（2）概述蛋白质的结构多样性的原因
（3）核酸的结构及比较
三、教学方法
1.列表法：通过比较，加深对核酸类型的比较与认识。
2.启发、讲解法：采用师生互动探讨式教学，通过具体事实，启发学生发现、思考相关知识并得出结论。
3.类比法：运用类比法，让学生对大分子的结构及特点，更好的掌握。
4.学案导学：见学案。
四、课前准备
1.学生的学习准备：预习学案，初步了解蛋白质和核酸的种类及作用。
2.教师的教学准备：多媒体课件、学案制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
五、课时安排：1课时
六、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
展示劣质婴幼儿奶粉导致“大头儿”的图片资料，指出劣质婴幼儿奶粉对婴幼儿健康的危害及其原因。
教师：日常生活中，哪些常见食品中富含蛋白质呢？
学生：豆制品如豆浆、豆腐；奶制品如牛奶、奶酪；还有肉、蛋……
（三）合作探究、精讲点拨。
探究一：氨基酸是蛋白质的基本单位
1.蛋白质如何被我们吸收利用的呢？
【讲述】食物中的蛋白质经过消化道的 ( http: / / www.21cnjy.com )消化成为氨基酸，吸收经循环系统，运输并且供给全身组织细胞，合成我们自己的蛋白质。由此可见，氨基酸是蛋白质的基本单位。
2.氨基酸的结构上具有什么特点呢？
【讲述】观察所展示的四个氨基酸分子 ( http: / / www.21cnjy.com )，发现其共有特点是：每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和羧基连接在同一个碳原子上。根据通式，可总结为：一个中心（C原子）、三个基本点（氨基、羧基、H原子）、一个可变项（R基）。R基不同，氨基酸就不同。
3.蛋白质的组成元素是哪些？
【讲述】由氨基酸的通式可看出，肯定含有C、H ( http: / / www.21cnjy.com )、O、N，R基是可变基团，构成蛋白质的氨基酸大约有20种，也就是有20种R基，R基里面可能含有S、P等元素。S是蛋白质的特征元素。
探究二：氨基酸连接的方式——脱水缩合
1.氨基酸是基本单位，如何连接起来的呢？
【讲述】氨基酸相互连接的方 ( http: / / www.21cnjy.com )式，称为脱水缩合，即一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接,同时脱去一分子的水的过程。形成的化学键叫做肽键，可以写成：—CO—NH—或—NH—CO—。
【补充】
1）脱水缩合反应中H20的元素来源：-OH来自羧基，-H来自氨基。
2）一条肽链两端至少有一个羧基和一个氨基。（至少：因为R基里可能含有氨基或羧基），n条肽链，至少有n个羧基和n个氨基。
3）一条肽链由氨基酸脱水缩合而成，每两个相邻的氨基酸之间脱去一分子水，形成一个肽键。
①一条肽链如果有ｎ个氨基酸，能脱去多少分子水，形成多少个肽键？（n-1）
②n个氨基酸缩合形成m条肽链，形成多少个肽键，脱掉多少个水分子？（n-m）
肽键数=水分子数=氨基酸个数—肽链数
③每个氨基酸的平均分子量为ａ，那么形成的蛋白质的分子量是多少？
计算公式：ｎ╳ａ－（ｎ－ｍ）╳１８
2.氨基酸连接起来就是蛋白质吗？蛋白质如何形成的？
【讲述】氨基酸脱水缩合形成的叫做肽链，肽链经过盘曲、折叠才能形成具有一定空间形态的蛋白质。
【补充】多肽和蛋白质的不同：
①多肽无空间结构，蛋白质有一定的空间结构
②多肽仅是多个氨基酸的集合体，蛋白质还结合其他物质（如Fe）
③多肽无生物活性，蛋白质有生物活性
探究三：蛋白质的多样性
1.我们的食物很多都是含蛋白质的，可是为什么看起来是不一样的呢？为什么蛋白质具有多样性？
【讲述】蛋白质具有结构多样性，影响结构多样性的因素有：
假设用下面每一种符号代表一种氨基酸，由他们构成若干多肽链。分析他们的不同：
①○－□－△ ②○－○－○
○－□－○ ○－○－○－○－○
③○－□－△－△－△－○ ④
　△－○－□－△－○－△
★结论：
①组成每种蛋白质的氨基酸的种类不同，
②组成每种蛋白质的氨基酸的数目不同，
③组成每种蛋白质的氨基酸的排列顺序不同，
④构成蛋白质的肽链的数目和空间结构千差万别。
2.结构决定功能，蛋白质结构具有多样性，功能也应该千差万别，蛋白质承担哪些功能呢？
【讲述】
功能 举例
催化 生物体内各种反应几乎都是在蛋白质类酶催化下进行
运输 血红蛋白运输氧气
运动 肌肉中的一些蛋白质与肌肉的收缩、舒张有关
防御 抗体具有免疫功能，凝血蛋白能保护受伤的血管
调控 某些激素属于蛋白质，能起调节、控制等作用
老师：我们提到蛋白质具有多样性，那么蛋白质怎么来的呢？其多样性由谁决定的呢？
提示：蛋白质的合成是由核酸控制的，具体的机制，我们在必修二会学到。
老师：提到核酸，其实我们 ( http: / / www.21cnjy.com )并不陌生，我们常听的亲子鉴定、罪犯确认、确定遇难者身份等，都与核酸中的DNA具有密不可分的关系。其具有高度的特异性和稳定性，可以作为鉴别依据。
探究四：核酸的基本组成单位——核苷酸
1.核酸是由什么元素构成的？基本组成单位是什么？由什么组成？
【讲述】核酸的基本组成单位是核苷酸，一 ( http: / / www.21cnjy.com )分子的核苷酸由一分子五碳糖、一分子含氮碱基和一分子磷酸构成，由此，我们知道核苷酸是由C、H、O、N、P构成的。
2.核苷酸如何分类呢？
【讲述】我们前面在学习糖类的时候提到， ( http: / / www.21cnjy.com )五碳糖有两种：核糖和脱氧核糖。由糖的不同，我们可以把核苷酸分为两大类：核糖核苷酸和脱氧核苷酸。与脱氧核苷酸相连的碱基有A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）和G（鸟嘌呤）四种；与核糖核苷酸相连的碱基有A、U（尿嘧啶）、C和G四种。
小结：脱氧核苷酸和核糖核苷酸的碱基各有4种
脱氧核苷酸和核糖核苷酸的种类各有4种
核苷酸的种类有8种
核酸的碱基的种类有5种
3.核苷酸如何连接形成核酸呢？
【讲述】一个核苷酸的五碳糖与另一个核苷酸的磷酸相连，形成磷酸二酯键，连接成链。链与链之间，碱基以氢键连接（A和T之间为两个氢键，C和G之间为三个氢键）。
【补充】DNA分子的双螺旋结构（沃森和克里克提出）
DNA分子的结构由两条脱氧核苷酸链 ( http: / / www.21cnjy.com )组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替排列，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
探究五：DNA、RNA的主要区别
比较项目 DNA RNA
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
含氮碱基 ATCG AUCG
结 构 双螺旋结构 单链结构
主要存在部位 细胞核（线粒体、叶绿体） 细胞质
七、板书设计
第二节 细胞中的生物大分子
一、蛋白质
1.组成元素：C、H、O、N，可能含有P、S等
2.基本单位：氨基酸
3.连接方式：脱水缩合
4.蛋白质具有多样性：
结构多样性（氨基酸的种类、数目、排列顺序、多肽链的数目和空间结构）
功能多样性（催化、运输、运动、防御、调控等）
二、核酸
1组成元素：C、H、O、N、P
2.基本单位：核苷酸
3.分类
4.DNA、RNA的主要区别
比较项目 DNA RNA
基本单位
五碳糖
含氮碱基
结 构
主要存在部位
八、教学反思
本课内容较多，要注意梳清条理，注 ( http: / / www.21cnjy.com )意计算。本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，并进行归类比较，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。

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