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2.1 细胞中的元素和化合物 教案
课题 2.1细胞中的元素和化合物 单元 第2章 学科 生物 年级 高一
教材分析 本章是高中生物学必修1的第二章。第一章介绍了生物由细胞组成，从这一章开始进入细胞层次进行学习，起到了呈上作用。本章重点介绍了细胞内的主要化合物及其作用。本节课的内容是第二章第一节的内容，首先通过问题探讨说明生物界与非生物界的统一性和差异性，这一结论对学生了解生物的物质性具有重要意义。接着介绍细胞中的元素和化合物，通过图表介绍了组成生物体的化学元素主要有20多种，最后设计了检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验，为学习本章其他内容奠定了基础。
教学目标与核心素养目标 1.生命观念：通过对细胞组成元素与自然界组成元素的比较，简述组成细胞的元素与化合物的种类、含量；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，形成生命与自然界统一的生命观。 2.科学思维：通过对大量元素和微量元素分类学习，养成比较与分类的科学思维方式。运用图解法深入理解组成细胞的元素种类，认识到生命的物质基础具有统一性和特殊性，进一步认同生命的物质性。 3.科学探究：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；能够运用“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验来探究不同生物组织中糖类脂肪和蛋白质含量的差异性，认同细胞由多种化合物组成，这些分子是细胞执行各项生命活动的物质基础。 4.社会责任：通过学习细胞中的化合物，能过合理安排饮食，均衡营养，从而更加注重生物知识与现实生活的联系，确立积极的生活态度和健康的生活方式。
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。
难点 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 复习：生命活动离不开细胞，即使像病毒那样的非细胞生物，也只能依赖活细胞生活。 提问：为什么细胞能表现出生命的特征呢？生物体生命活动的物质基础是什么呢？ 导入：评价学生的回答，引入新课——细胞中的元素和化合物。 问题探讨：出示组成地壳和组成细胞的部分元素含量表，并提出问题，引导学生思考： 1.组成生物体的所有元素中，有没有哪一些元素是生物体所特有的？这说明什么？ 2.生物体中的元素含量和无机环境中的含量有区别吗？这又说明什么？ 得出结论：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。 学生讨论并提问。 问题探究，思考并回答问题。 答案提示： 1.统一性：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。 2.差异性：元素在细胞中和无机环境中的含量却有区别。 复习旧知识，运用一些列问题调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣，引入新课。 锻炼学生分析图表、发现问题的能力。
讲授新课 一、组成细胞的元素 组织学生以小组为单位，进行如下探究活动。 思考讨论：出示玉米细胞和人体细胞的部分元素及含量表，提出问题，引导学生思考： 1.在玉米细胞和人体细胞中含量较多的四种元素一样吗？怎样解释这种现象？ 答案提示： 一样，都为C、H、O、N。 玉米和人都是生物，组成它们的主要成分是水、糖类、脂类和蛋白质等物质，这些物质都含有C、H、O，蛋白质还含有大量的N元素。 2.细胞中有些元素含量很少，是否意味着它们不重要？ 答案提示： 细胞中有些元素含量很少，但起着重要的作用。 缺Fe：患贫血；果树患黄叶病 缺Ca：成年缺钙骨质疏松，人血液缺钙会出现抽搐 缺I：人幼年患呆小症，成年患甲状腺肿大（大脖子病） 缺B：华而不实（只开花不结果） 缺Zn：影响人体生长发育，大脑发育和性成熟 缺Mg：影响植物叶绿素合成，影响光合作用 3.比较组成玉米细胞和人体细胞中元素种类和含量，你还能得出哪些结论？ 答案提示：组成玉米细胞中氧元素的含量明显要高于人体细胞，而氮元素的含量明显又低于人体细胞，这说明玉米细胞和人体细胞中的不同有机物的含量有差别，如玉米细胞中的糖类要多一些，而人体细胞中的蛋白质的含量要多一些；Ca元素的含量也有区别，这与玉米和人体的物质和结构组成有关。 尝试构建下列元素的包含关系图： 由上述元素的含量引出大量元素、微量元素。构建自然界的组成元素、组成生物细胞的元素、大量元素、微量元素、含量较多元素等元素的关系图。 构成细胞的元素分类： 仔细观察P17两个圆饼图，思考并问题。 展示组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重的百分比圆饼图和占细胞干重的百分比圆饼图，并思考人体细胞鲜重和干重中，哪种元素的含量最多，哪几种元素含量是较多的？那种元素数量最多？ 观察教材中表格所呈现的内容，小组相互讨论。提出问题并尝试解决问题。 在相互的交流中认识到：1.组成两种细胞的元素含量较高的是C、H、O和N，说明不同生物细胞在元素组成上具有统一性； 2.不同生物的细胞中组成元素的含量有一定的差异性。 阅读教材，了解不同元素在生物生命活动中的重要作用；查阅资料列举人与植物缺乏某种元素出现的相应症状。 与老师一起得出结论 小组讨论，绘制这5类元素之间的关系图。如图所示： 对构成细胞的元素进行分类。 思考讨论并回答问题。 答案提示：人体细胞鲜重中氧含量最多（水含量最多），干重中碳含品最多（有机物含碳多）。 培养学生分析图表发现问题的能力；运用归纳与概括的思维方法，启发学生理解生物和非生物物质组成上的统一性和差异性。 帮助学生认识化学元素尤其是微量元素对于生命活动的重要性，进一步认同生命的物质性。 学生通过尝试建立模型的方法来厘清这5类元素之间的关系。巩固生命的物质观。 明确细胞元素的种类。
新课讲授 二、组成细胞的化合物 提问过渡：结合上述实例，思考元素在细胞中的存在形式。 阅读教材，以小组为单位，分析教材P17页图2-1，了解细胞内主要化合物的种类和含量。 出示组成细胞的主要化合物及相对含量圆饼图，表回答问题： 细胞内含量最多的化合物是 ，含量最多的有机化合物是 。 结合教材P17页的旁栏问题进行讨论。 联系日常膳食，预测一些食材可能含有的有机物种类（呈现实物图片，如西瓜、梨、葡萄、甘蔗、白萝卜、花生、肥肉、肝脏、鸡蛋清、大豆和纯牛奶等）。 思考：梨的果实和叶片的细胞中所含化合物的种类和含量有什么明显的差别？ 分析饼图，得出共识：细胞内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。 相互讨论，各抒已见。例如，西瓜中富含水、糖类；鸡蛋清中富含蛋白质，等等。在讨论中学生可能会存在异议，针对这些异议，思考如何来证明自己的预测结果的正确性。 帮助学生理解细胞由多种多样的分子组成，这些分子都是细胞的重要组成成分。 发现问题，引出实验。
新课讲授 三、检测生物组织中的糖类、脂质和蛋白质 过渡：根据你的生活经验，说说哪些植物器官的细胞中富含糖类、脂质或蛋白质？你将怎样检测到这些生物组织中的糖类、脂质和蛋白质？ 问题：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的实验原理分别是什么？ 组织学生自主学习检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质实验。 （一）实验原理 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。 （二）操作流程 请结合以下要点学习并总结还原糖、蛋白质和脂肪检测的操作流程。 （1）请简单总结还原糖、蛋白质、脂肪和淀粉的检测和观察实验步骤。 （2）实施实验，注意观察并记录实验现象。 （3）表达与交流 1.还原糖的检测 2.蛋白质的检测 3.脂肪的检测 4.淀粉的检测 提问： （1）还原糖鉴定中斐林试剂的成分和用法？水浴加热对实验有什么好处？ （2）斐林试剂和双缩脲试剂有何区别？对二者进行比较。 围绕着两个问题进行讨论，对斐林试剂与双缩脲试剂进行比较。 总结：斐林试剂与双缩脲试剂的比较 思考、讨论回答问题。 自主学习，熟悉实验原理及实验操作步骤。 按照要求预习实验，实施实验，并观察记录实验现象。 根据实验现象，围绕讨论题进行思考、讨论、交流。 小组讨论，回答问题，并用表格的形式对比比较斐林试剂与双缩脲试剂。 启发学生的思考，培养学生收集资料解决问题的能力。为学习生物组织中的糖类、脂质和蛋白质的检测原理做铺垫。 增强学生自主学习能力。 培养学生操作实验、观察实验的能力。 在验证性实验的基础上，为学生提供更为丰富的实验材料，使原本的验证性实验具有了一定的探索空间。激发学生主动思考和探究的积极性，使其对实验原理、材料选择以及操作要求等有更深刻的理解。 通过表格的形式比较斐林试剂与双缩脲试剂，更加清晰明了，便于学生理解与记忆。
课堂小结 以小组为单位，围绕本节课所学知识，绘制框架图，逻辑清楚的框架图能帮助学生更好地理解生命的物质性和特殊性，有助于形成生命的物质观。
课堂练习 1．生活在沙漠地带的沙棘叶肉细胞中，占干重和鲜重最多的化合物分别是(　C　) A．蛋白质、核酸 B．蛋白质、脂质 C．蛋白质、水 D．核酸、水 2．下列关于细胞内元素和化合物的叙述，正确的是(　B　) A．细胞中的N、Ca、Fe、Mo都属于大量元素 B．组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到 C．组成细胞的化合物中有机物含量高于无机物 D．碳元素在人体细胞鲜重中的百分比最大 3．如图表示细胞中各种化合物或基本元素占细胞鲜重的含量，以下按①②③④顺序排列正确的是(　B　) A．蛋白质、糖类、水、脂质，O、C、N、H B．蛋白质、水、脂质、糖类，C、O、H、N C．水、蛋白质、脂质、糖类，H、O、N、C D．水、蛋白质、糖类、脂质，N、H、C、O 4．下列有关生物实验中实验原理、实验方法或实验结果的叙述，正确的是(　C　) A．西瓜汁中含有丰富的葡萄糖和果糖，可用作还原糖鉴定的替代材料 B．脂肪鉴定时，可观察到在细胞中已被苏丹Ⅳ染液染成黄色的圆形小颗粒 C．双缩脲试剂B液为0.01 g/mL的CuSO4溶液 D．鉴定还原糖时，要先加入斐林试剂甲液，摇匀后再加入乙液 5．(不定项)下列有关细胞中化合物的说法，正确的是 (　AD　) A．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来鉴定葡萄糖和尿液中的蛋白质 B．在组织样液中加入斐林试剂后不产生砖红色沉淀说明没有还原糖 C．实验结束时，要将剩余的斐林试剂装入棕色瓶，以便长期保存备用 D．蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应 6．我们如何找到回家的路？荣获诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发现大脑里的神经细胞——“位置细胞”和“网格细胞”起到了重要作用。下列叙述中正确的是 (　C　) A．“位置细胞”鲜重中质量百分比最高的元素是C B．“网格细胞”干重中质量百分比最高的元素是O C．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H D．P和S分别是“位置细胞”中的大量元素和微量元素 7．科学家在利用无土栽培法培养一些花卉时，培养液中添加了多种必需的化学元素，其配方如下表所示。其中植物根细胞吸收量最少的离子是 (　C　) A．Ca2＋ B．SO42－ C．Zn2＋ D．H2PO4－ 8．(不定项)实验测得小麦、大豆、花生三种生物干种子中三大类有机物含量如下图所示，下列叙述错误的是(　BCD　) A．选用花生种子作为实验材料检测细胞中的脂肪颗粒时需要使用显微镜 B．用双缩脲试剂检测大豆种子研磨液中的蛋白质时需加热后才能呈紫色 C．向小麦种子的研磨液中加入斐林试剂，会出现砖红色 D．选用小麦种子的研磨液作为实验材料检测淀粉是否存在时需要使用苏丹Ⅲ染液 9．(不定项)下列关于组成细胞的元素和化合物的叙述，错误的是(　ABC　) A．在任何活细胞中含量最多的化学元素都是碳 B．在活细胞中各种化合物含量从多到少的顺序是蛋白质、脂质、无机盐、糖类、核酸 C．在活细胞中的各种化合物与食物中的各种化合物成分相同 D．在不同的细胞中各种化合物的种类基本相同，含量有所差别
板书设计 2.1 细胞中的元素和化合物 一、组成细胞的元素 二、组成细胞的化合物 三、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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