2019-2020年高中生物 細(xì)胞中的元素和化合物教案6 新人教版必修1 一、 教學(xué)目標(biāo) 1.簡述組成細(xì)胞的主要元素。說出構(gòu)成細(xì)胞的基本元素是碳。2.嘗試檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)，探討細(xì)胞中主要化合物的種類。3.認(rèn)同生命的物質(zhì)性。二、教學(xué)重點和難點1.教學(xué)重點（1）組成細(xì)胞的主要元素和化合物。（2）檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。2.教學(xué)難點（1）構(gòu)成細(xì)胞的基本元素是碳。（2）檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)。三、教學(xué)策略1.利用“問題探討”創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生在觀察、討論、交流中學(xué)習(xí)新知識。本節(jié)的主要目的是讓學(xué)生了解細(xì)胞的物質(zhì)組成，認(rèn)同生命的物質(zhì)性。由于學(xué)生在初三已經(jīng)學(xué)習(xí)了化學(xué)的基本知識，所以在進入這部分學(xué)習(xí)時，通過讓學(xué)生比較組成地殼和組成細(xì)胞的部分元素的含量，提出自己發(fā)現(xiàn)的問題，在與其他同學(xué)的交流中，認(rèn)識到組成生物體的元素與組成地殼的元素有相似性又有區(qū)別。針對學(xué)生提出的問題，教師要引導(dǎo)學(xué)生分別觀察組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞鮮重的百分比）圖和組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞干重的百分比）圖，之后再介紹組成細(xì)胞的大量元素和微量元素。2.利用化學(xué)知識解決碳為什么是構(gòu)成細(xì)胞的基本元素這個問題。如果學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)的知識有較好的基礎(chǔ)，建議教師引導(dǎo)學(xué)生回憶碳原子核外電子分布特點，以及碳的性質(zhì)，為學(xué)生理解碳鏈?zhǔn)菢?gòu)成生物大分子的骨架奠定基礎(chǔ)。學(xué)生熟悉元素周期表，很容易找到碳所在的第14族位置，它的原子序數(shù)是6，說明一個碳原子核中含有6個質(zhì)子，核外有6個電子，由于電子排布的不同，在最外層有4個電子，這樣，碳原子就具有了4個能夠成鍵的價電子。正是這4個價電子，能夠使碳原子之間、碳原子與其他元素的原子之間結(jié)合形成更多的化學(xué)鍵。由于每個碳原子可以形成4個化學(xué)鍵，所以就有可能形成含有成千上萬個甚至更多個碳原子的物質(zhì)。利用學(xué)生已有的化學(xué)知識就能夠理解C元素對于生命的重要意義了。3.利用表解和“思考與討論”獲得組成細(xì)胞的化合物的知識，提高學(xué)習(xí)能力。在學(xué)習(xí)組成細(xì)胞的化合物時，如果由教師直白地講解細(xì)胞的化合物組成，不利于學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動。因此，教師可以利用“思考與討論”中的問題，引導(dǎo)學(xué)生觀察教材中的表解，獲得相應(yīng)的知識信息，提高學(xué)習(xí)能力。4.利用化學(xué)試劑與糖類、脂肪和蛋白質(zhì)顏色反應(yīng)的演示實驗，幫助學(xué)生明確實驗原理，開展實驗研究。本實驗如果單純上成一個驗證性實驗，不利于學(xué)生探究能力的培養(yǎng)。由于學(xué)生在“思考與討論”中涉及細(xì)胞中的化合物的種類、含量，以及如何從植物組織中提取有機化合物的問題，所以，教師可以結(jié)合學(xué)生對上述問題的回答或推測作為實驗研究的起點。教師可以通過演示糖類、脂肪和蛋白質(zhì)與化學(xué)試劑的顏色反應(yīng)，使學(xué)生明確生物組織中主要化合物的鑒定方法，再指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己選擇的實驗材料，進行實驗研究。本實驗難度不大，但是實驗材料、化學(xué)試劑、用具及步驟較多，因此，教師課前應(yīng)準(zhǔn)備充分，保證實驗順利進行。四、答案和提示（一）思考與討論1.提示：有機化合物和無機化合物的區(qū)別主要看它們的分子組成中是否有碳元素，如糖類是有機化合物，由碳、氫、氧三種元素組成；水是無機化合物，由氫、氧兩種元素組成。當(dāng)然這不是嚴(yán)格意義上的區(qū)別。對這兩類化合物的嚴(yán)格區(qū)分，請參照化學(xué)教科書。2.提示：細(xì)胞中最多的有機化合物是蛋白質(zhì)，無機化合物是水。蛋白質(zhì)是組成生物體的重要物質(zhì)，在生命活動中起重要作用；水是生命之源，離開水，生命活動就無法進行。3.提示：植物的葉肉細(xì)胞、果實細(xì)胞和種子的細(xì)胞中通常含有較多的糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。如禾谷類的果實、種子中含淀粉（多糖）較多；甘蔗的莖和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻種子中含脂質(zhì)多；大豆種子中含蛋白質(zhì)多，等等。要想從植物的果實、種子中獲得糖類、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，就要設(shè)法使細(xì)胞破碎，再將這些物質(zhì)提取出來。（二）實驗3.生物材料中有機化合物的種類、含量不同。因此，我們應(yīng)選擇多種多樣的食物，保證獲得全面的營養(yǎng)。（三）練習(xí)基礎(chǔ)題1.（1）；（2）。3.B。拓展題1.提示：細(xì)胞是有生命的，它可以主動地從環(huán)境中獲取生命活動需要的元素。這是生物與非生物的區(qū)別之一。2.提示：不能。生命系統(tǒng)內(nèi)部有嚴(yán)謹(jǐn)有序的結(jié)構(gòu)，不是物質(zhì)隨意堆砌而成的。五、參考資料1.研究細(xì)胞中元素和化合物的基本方法元素是對具有相同核電荷數(shù)的一類原子的總稱。不同元素的發(fā)光光譜（元素的原子受到刺激時所呈現(xiàn)的特有顏色）是不一樣的，由元素發(fā)出來的光譜，用分光器（棱鏡或光柵）大體上可以辨別是什么顏色。另外，也可以由元素的吸收光譜來判斷。每種化合物都有它獨特的紅外光譜，可以作為化合物的“指紋”。鑒定一種化合物，要先根據(jù)化合物的來源和其他性質(zhì)提出有限的幾個可能化合物，然后把它的光譜和這些已知化合物的光譜相比較。另外，還可以用電子光譜、旋光度、核磁共振、質(zhì)譜法、X射線、衍射等方法來進行分析。2.植物體和土壤的部分元素含量的比較表7 植物體和土壤部分元素含量比較表元素植物的平均組成（新鮮物重量比例）/%土壤的平均組成/%CHCaKNSiMgPSNaClFe701810.50.50.30.30.20.040.070.050.020.020.01502-1.41.50.1340.60.10.050.70.0143.檢測生物組織中糖類、脂肪、蛋白質(zhì)的其他簡易方法（1）檢測生物組織中糖類的其他簡易方法Molisch反應(yīng)（- 萘酚反應(yīng)） 此方法是鑒定糖類最常用的顏色反應(yīng)。它的原理是：糖類在濃酸作用下所形成的糠醛及其衍生物可以與- 萘酚作用，形成紅紫色復(fù)合物。由于在糖溶液與濃硫酸兩液面間出現(xiàn)紅紫色的環(huán)，因此又稱紫環(huán)反應(yīng)。- 萘酚也可用麝香草酚或其他的苯酚化合物代替，麝香草酚溶液比較穩(wěn)定，其靈敏度與- 萘酚一樣。除了糖類之外，各種糠醛衍生物、葡萄糖醛酸、丙酮、甲酸、乳酸等都可以呈現(xiàn)近似的陽性反應(yīng)。因此，陰性反應(yīng)證明沒有糖類物質(zhì)的存在；而陽性反應(yīng)只能說明有糖類存在的可能。蒽酮反應(yīng) 糖類經(jīng)濃酸水解，脫水生成的糠醛及其衍生物與蒽酮（10-酮-9，10-二氫蒽）反應(yīng)生成藍(lán)綠色復(fù)合物。Benedict反應(yīng) 班氏試劑是斐林試劑的改良（也是含有Cu2+的堿性溶液），能使具有自由醛基或酮基的糖類氧化，其本身則變成磚紅色或黃色的Cu2O，可用來測定還原糖的存在。它利用檸檬酸作為Cu2+的絡(luò)合劑，其堿性比斐林試劑弱，靈敏度高，干擾因素少，因而在實際應(yīng)用中有更多的優(yōu)點。Bial反應(yīng)（甲基間苯二酚反應(yīng)） 戊糖與濃鹽酸加熱形成糠醛，在有Fe3+存在的條件下，它與甲基間苯二酚（地衣酚）縮合，形成深藍(lán)色的沉淀物（此沉淀物溶于正丁醇）。己糖也能發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生灰綠色甚至棕色的沉淀物。（2）檢測生物組織中脂肪的其他簡易方法油點試驗（spot test） 將含有脂肪的混合物磨碎后擦在一片濾紙（或牛皮紙）上，然后朝向光源觀看，應(yīng)該有半透明的油點出現(xiàn)。此油點不能揮發(fā)掉。當(dāng)濾紙浸過苯（或醚、異丙醇等）后，油點消失；或?qū)⒒旌衔锬ニ楹笕苡诒揭褐?，然后過濾。取一濾紙放入濾液中，取出后讓苯揮發(fā)，朝向光源觀看，如有半透明油點存在，則證明混合物中含有脂肪。乳液形成試驗（emulsion test） 將一含有脂肪的混合物溶液稍微加熱，加入少量乙醇，搖勻后靜置。脂肪可分散成許多微粒，形成白色乳狀液。（3）檢測生物組織中蛋白質(zhì)的其他簡易方法對各種氨基酸特異的某些顏色反應(yīng)（見表8），可用來檢測含有這些氨基酸的蛋白質(zhì)。這些顏色反應(yīng)包括Millon反應(yīng)、黃蛋白反應(yīng)、茚三酮反應(yīng)以及Hopkins-Cole(水合乙醛酸)反應(yīng)等。Millon反應(yīng) 米倫試劑為硝酸、亞硝酸、硝酸汞、亞硝酸汞的混合物，能與單酚及雙酚和吲哚衍生物產(chǎn)生顏色反應(yīng)，但不能檢驗?zāi)虻鞍?。茚三酮反?yīng) 蛋白質(zhì)、多肽和各種氨基酸具有茚三酮反應(yīng)。除無氨基的脯氨酸和羥脯氨酸呈黃色外，其他氨基酸生成紫紅色，最終為藍(lán)色化合物。黃蛋白反應(yīng) 它是芳香族氨基酸，特別是酪氨酸和色氨酸蛋白質(zhì)所特有的顏色反應(yīng)。表8 部分氨基酸的顏色反應(yīng)所測定的氨基酸名稱試劑顏色精氨酸半胱氨酸半胱氨酸組氨酸，酪氨酸色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸，色氨酸苯丙酪氨酸Sakaguchi(坂口)反應(yīng)硝普鹽反應(yīng)Sullivan反應(yīng)Pauly反應(yīng)水合乙醛酸反應(yīng)（Hopkins-Cole反應(yīng)）Ehrlich反應(yīng)Millon反應(yīng)Folin-Ciocalteu反應(yīng)黃蛋白反應(yīng)- 萘酚和次氯酸鈉硝普鈉（亞硝基鐵氰化鈉）溶于稀氨溶液中萘醌-1,2-4-磺酸鈉和亞硫酸氫鈉重氮化的對氨基苯磺酸溶于堿性溶液水合乙醛酸溶于硫酸中對二甲基氨基苯醛溶于鹽酸中硝酸汞溶于亞硝酸，加熱磷鉬鎢酸煮沸的濃硝酸紅紅紅紅紫藍(lán)紅紅黃