組成生物體的化合物的教學(xué)設(shè)計

　　組成生物體的化合物的教學(xué)設(shè)計

　　知識目標(biāo)

　　理解由各種化合元素組成的水、無機(jī)鹽、糖類、蛋白質(zhì)、核酸等各種化合物的化學(xué)組成特點(diǎn)，在細(xì)胞和生物體內(nèi)的存在形式和各自具有的生理功能；初步了解生物的各種生命活動是體內(nèi)各種化合物按一定方式和規(guī)律有機(jī)地結(jié)合起來協(xié)調(diào)合作、共同作用的結(jié)果。

　　能力目標(biāo)

　　通過對組成生物體的化合物相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和分析，培養(yǎng)學(xué)生理解、思考和分析問題的能力；通過對不同化合物的組成、結(jié)構(gòu)和生理功能的學(xué)習(xí)和分析，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用對比的方法獨(dú)立解決問題的能力；通過對化合物的學(xué)習(xí)和分析，初步培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科綜合分析問題的能力。

　　情感目標(biāo)

　　通過各種化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能特點(diǎn)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)；通過各種化合物的功能的學(xué)習(xí)，認(rèn)識生物體的物質(zhì)性和生命活動需要物質(zhì)基礎(chǔ)的觀點(diǎn)；使學(xué)生初步學(xué)會抓住知識中的主要矛盾和矛盾的主要方面的學(xué)習(xí)方法；培養(yǎng)學(xué)生用抓住事物之間的內(nèi)在聯(lián)系的觀點(diǎn)分析事物、認(rèn)識世界的思維方法。

　　教學(xué)建議

　　知識體系圖解

　　重點(diǎn)分析

　　1．組成生物體的六大類化合物的元素組成，該六大類物質(zhì)在生物體內(nèi)和細(xì)胞中的存在形式、在生命活動中的主要功能。

　　組成生物體的六大類化合物雖然都是由化學(xué)元素組成，但組成的各類化學(xué)元素的種類、數(shù)量、組成的方式是各不相同的，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用對比的方法進(jìn)行比較，使學(xué)生了解各種化合物的組成特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上掌握其功能；另一方面該部分的知識又是學(xué)習(xí)以后知識，如新陳代謝、遺傳和變異的重要基礎(chǔ)。所以必須作為重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)好、學(xué)扎實。

　　2．四類有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和功能

　　四類有機(jī)物是生物體特有的化合物，了解這四種化合物的結(jié)構(gòu)和在生物體生命活動中的功能，特別是四種化合物在生物體生命活動的功能的側(cè)重點(diǎn)，利于學(xué)生深入理解生物體的生命活動。糖類物質(zhì)主要作為生命活動的供能物質(zhì)，脂類物質(zhì)主要作為生命活動的儲能物質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動的體現(xiàn)者，而核酸是生命活動的控制者，核酸對生命活動的控制是通過控制蛋白質(zhì)來實現(xiàn)的。教師在教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生對四種化合物的功能進(jìn)行區(qū)分。

　　難點(diǎn)分析

　　1．組成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位——氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)及其與功能特點(diǎn)的相互關(guān)系。

　　蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位以及蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，是有機(jī)化學(xué)的知識，由于學(xué)生還沒有開始學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)，因此是學(xué)習(xí)上的難點(diǎn)。教師在教學(xué)時應(yīng)注意聯(lián)系化學(xué)知識進(jìn)行講解，講清楚氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，通過氨基酸的縮合反應(yīng)引出蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并直觀演示蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（模型），幫助學(xué)生理解蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和生理功能特點(diǎn)的相互關(guān)系。

　　2．組成核酸的基本單位——核苷酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，核酸的種類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要功能。

　　核酸的知識雖然簡單，但知識繁多、瑣碎，對于學(xué)生來講學(xué)習(xí)和記憶都有一定的困難，因此是教學(xué)的難點(diǎn)。教師教學(xué)是一要注意與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位（核苷酸）區(qū)分開，二要區(qū)分核酸的不同種類（DNA、RNA），三要區(qū)分不同種類核酸的核苷酸，為后面遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

　　教法建議

　　[學(xué)生基礎(chǔ)較好的學(xué)校或班級]

　　可采用討論與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)。

　　課時安排：2課時。

　　第一課時：以討論為主的綜合課。通過自學(xué)和對大量事例的分析和討論，學(xué)習(xí)組成生物體的水分和無機(jī)鹽及其生理作用，學(xué)習(xí)糖類和脂類的知識，認(rèn)識糖類和脂類的化學(xué)元素組成、分類及生理作用。

　　第二課時：以討論為主的綜合課。通過分析和講解，學(xué)習(xí)生物大分子——蛋白質(zhì)和核酸的化學(xué)元素組成、基本組成單位、化學(xué)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生理作用等知識。最后通過典型案例引出原生質(zhì)的概念。

　　[普通學(xué)校]

　　可采用講解與討論相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)。

　　課時安排：2課時

　　第一課時：講解水分、無機(jī)鹽、糖類和脂類知識。教師講解時，要注意聯(lián)系生物學(xué)實際，大量列舉生物學(xué)事例，通過大量感性知識幫助學(xué)生理解糖類和脂類的相關(guān)知識。

　　第二課時：講解蛋白質(zhì)和核酸的知識。教師講解時要注意聯(lián)系化學(xué)知識，聯(lián)系具體的生物學(xué)事例，聯(lián)系生物體的具體功能，幫助理解相關(guān)的知識。最后總結(jié)歸納原生質(zhì)的概念。

　　教學(xué)設(shè)計方案

　　第二節(jié) 組成生物體的化合物

　　問題1：組成生物體的化學(xué)元素在生物體內(nèi)是以什么形式存在的？

　　說明：教師引導(dǎo)學(xué)生分析組成生物體的化學(xué)元素在體內(nèi)以什么形式存在（單質(zhì)還是化合態(tài)），分析時結(jié)合學(xué)生了解的生物體組成的化合物來分析，總結(jié)歸納出構(gòu)成細(xì)胞的化合物。

　　一、構(gòu)成細(xì)胞的化合物

　　無機(jī)化合物：水：80-90%

　　無機(jī)鹽：1-1、5%

　　有機(jī)化合物：蛋白質(zhì)：7-10%

　　核酸

　　糖類：1-1、5%

　　脂類：1-2%

　　二、水

　　問題2：水對于生物體是至關(guān)重要的，水對于生物體、對于細(xì)胞有什么生理作用呢？這種作用是如何體現(xiàn)的？

　　說明：引導(dǎo)學(xué)生從水的生理作用、水的存在形式等方面分析水分的相關(guān)知識，既要通過介紹實例來啟發(fā)學(xué)生分析，也要鼓勵學(xué)生自己舉例分析水分的相關(guān)知識。歸納總結(jié)如下：

　　1、含量：最多

　�。�1）不同生物含量不同：水母97%、毛豆60%

　�。�2）不同結(jié)構(gòu)含量不同：骨22%、肌肉76%、腦86%

　�。�3）不同生長階段含量不同：嬰兒72%、成人60%、老人50%

　　2、存在形式：

　　（1）結(jié)合水（4、5%）：與細(xì)胞內(nèi)其它物質(zhì)結(jié)合

　　（2）自由水（94、5%）：以游離形式存在，可自由流動

　　如：種子烘干（水分為自由水）

　　3、生理作用：水是生命之源

　　（1）細(xì)胞核生物體的組成成分

　�。�2）良好的溶劑，利于體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行

　　（3）利于細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸

　　三、無機(jī)鹽

　　問題3：無機(jī)鹽在生物體內(nèi)以什么形式存在？無機(jī)鹽對于細(xì)胞和生物體的作用如何？這些生理作用是如何發(fā)揮的？

　　說明：引導(dǎo)學(xué)生從無機(jī)鹽的存在形式、無機(jī)鹽的生理作用等方面分析無機(jī)鹽的相關(guān)知識，既要通過介紹實例（見下面總結(jié)）來啟發(fā)學(xué)生分析，也要鼓勵學(xué)生自己舉例分析。歸納總結(jié)如下：

　　1、含量：很少

　　2、存在形式：離子態(tài)

　　3、生理作用

　　（1）細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜的化合物的重要組成部分

　　鎂離子：葉綠素；鐵離子：血紅蛋白

　　（2）維持生命活動

　　鈣離子：激活凝血酶原，缺乏時表現(xiàn)抽搐現(xiàn)象

　　（3）維持細(xì)胞滲透壓和酸堿平衡

　　生理鹽水：保證細(xì)胞正常的滲透平衡

　　四、糖類

　　問題4：你所知道的糖有哪些？這些糖的共同特點(diǎn)是什么？它們對于細(xì)胞和生物體有什么生理作用？

　　說明：引導(dǎo)學(xué)生從自己感知的糖類出發(fā)，分析糖類的分類，再引導(dǎo)學(xué)生分析糖類的共同特點(diǎn)過程中分析糖類的元素組成和生理作用，教師再結(jié)合特定的事例（見總結(jié)）幫助學(xué)生分析理解糖類的特殊的生理作用。最后歸納總結(jié)如下：

　　1、組成元素：C、H、O

　　2、分類（根據(jù)水解情況分類）

　�。�1）單糖：不能水解，五碳糖、六碳糖

　　葡萄糖：光合作用的產(chǎn)物

　　細(xì)胞重要的能源物質(zhì)

　　半乳糖：乳汁中

　　（2）二糖：水解后產(chǎn)生兩個單糖

　　植物二糖：蔗糖、麥芽糖

　　動物二糖：乳糖

　�。�3）多糖：水解后產(chǎn)生多個單糖

　　植物多糖：淀粉、纖維素

　　動物多糖：糖原（肝糖原、肌糖原）

　　3、生理作用

　�。�1）核糖、脫氧核糖是核酸的重要組成分

　　（2）生物體生命活動的主要能源物質(zhì)

　�。�3）糖類與生物體的結(jié)構(gòu)有關(guān)

　　五、脂類

　　問題5：你所知道的脂類有哪些？這些脂類的共同特點(diǎn)是什么？它們對于細(xì)胞和生物體有什么生理作用？

　　說明：引導(dǎo)學(xué)生從自己感知的脂類出發(fā)，分析脂類的分類，再引導(dǎo)學(xué)生分析脂類的共同特點(diǎn)過程中分析脂類的元素組成和生理作用，教師再結(jié)合特定的事例（見總結(jié)）幫助學(xué)生分析理解脂類的特殊的生理作用。最后歸納總結(jié)如下：

　　1、組成元素：C、H、O、（N、P）

　　C、H比例高，徹底氧化釋放出更多能量

　　2、分類及生理作用

　�。�1）脂肪：儲能物質(zhì)

　　維持體溫恒定、減少摩擦、緩沖外界壓力等

　�。�2）類脂：磷脂（構(gòu)成膜的主要成分）

　　腦磷脂、卵磷脂

　　六、蛋白質(zhì)

　　問題6：你所知道的蛋白質(zhì)有哪些？這些蛋白質(zhì)的共同特點(diǎn)是什么？它們對于細(xì)胞和生物體有什么重要生理作用？

　　說明：引導(dǎo)學(xué)生從自己感知的蛋白質(zhì)出發(fā)，分析蛋白質(zhì)的元素組成及生理功能，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生分析蛋白質(zhì)功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，詳細(xì)地分析講解蛋白質(zhì)的相關(guān)知識。最后歸納總結(jié)如下：

　　蛋白質(zhì)被稱做是生命活動的體現(xiàn)物質(zhì)。在細(xì)胞的各種結(jié)構(gòu)中都是非常重要的成分。大約占細(xì)胞干重的50%，是一種高分子化合物，或叫生物大分子。

　　1、相對分子量大

　　幾千到幾十萬個原子，分子量幾萬到幾百萬

　　如：乳球蛋白3、6萬

　　2、分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜

　　1、種類多樣性：蛋白質(zhì)的多樣性

　　分析原因：

　�。�1）氨基酸的種類、數(shù)目、序列不同--多肽鏈多樣

　�。�2）空間結(jié)構(gòu)多樣

　　2、功能重要：一切生命活動的體現(xiàn)者

　�。�1）構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)（結(jié)構(gòu)蛋白）；

　�。�2）有些蛋白質(zhì)有催化作用（酶）；

　�。�3）有些蛋白質(zhì)有運(yùn)輸作用（載體蛋白）；

　�。�4）有些蛋白質(zhì)有調(diào)節(jié)作用（激素蛋白）；

　�。�5）有些蛋白質(zhì)有免疫作用（抗體）。

　　七、核酸：生物大分子

　　核酸是從細(xì)胞核中最初提取出來的酸性物質(zhì)。分為兩類：DNA、RNA

　　1、分子量大 名稱 　　RNA　　 DNA

　　分子量　　 104　　 106

　　分布 　　　細(xì)胞質(zhì) 　細(xì)胞核

　　2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜

　�。�1）元素組成：C、H、O、N、P

　�。�2）結(jié)構(gòu)單位：核苷酸

　　分類：核糖核苷酸：4種

　　脫氧核糖核苷酸：4種

　�。�3）化學(xué)結(jié)構(gòu)：多核苷酸鏈

　�。�4）空間結(jié)構(gòu)：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)

　�。ㄗⅲ旱诹�章詳細(xì)講解）

　　3、種類多樣：每種生物均不同

　　4、功能重要：一切生物的遺傳物質(zhì)

　�。�1）控制生物的遺傳和變異。

　　（2）控制蛋白質(zhì)的生物合成。

　　過渡：六種化合物，蛋白質(zhì)是生命活動的體現(xiàn)者，核酸是生命活動的調(diào)控者，二者最為重要，都是生物大分子，而糖類和脂類主要是作為能源物質(zhì)出現(xiàn)的，同時參與一些生命活動調(diào)節(jié)，水和無機(jī)鹽作為生命活動的輔助物質(zhì)，這六種化合物共同組成了細(xì)胞的物質(zhì)，即原生質(zhì)。

　　八、原生質(zhì)

　　案例1：小實驗--科學(xué)家研磨活水螅，提取出各種化合物，然后再按真實比例混合，放在適宜的環(huán)境下培養(yǎng)，預(yù)測一下能否得到活細(xì)胞？這個實驗?zāi)苷f明什么問題？

　　分析：當(dāng)然不能

　　原生質(zhì)的具體存在形式是活細(xì)胞

　　原生質(zhì)具有特定的結(jié)構(gòu)

　　所以：1、原生質(zhì)的主要成分是蛋白質(zhì)和核酸；

　　2、原生質(zhì)能表現(xiàn)出生命活動（如自我更新）；

　　3、原生質(zhì)分化成細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)。

　　進(jìn)一步了解生命的本質(zhì)，需要研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。

　　板書提綱

　　第二節(jié) 組成生物體的化合物

　　一、構(gòu)成細(xì)胞的化合物

　　無機(jī)化合物：水、無機(jī)鹽

　　有機(jī)化合物：蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類

　　二、水

　　1．含量：最多

　�。�1）不同生物含量不同：水母97%、毛豆60%

　　（2）不同結(jié)構(gòu)含量不同：骨22%、肌肉76%、腦86%

　　（3）不同生長階段含量不同：嬰兒72%、成人60%、老人50%

　　2．存在形式：

　�。�1）結(jié)合水（4、5%）：與細(xì)胞內(nèi)其它物質(zhì)結(jié)合

　�。�2）自由水（94、5%）：以游離形式存在，可自由流動

　　3．生理作用：水是生命之源

　�。�1）細(xì)胞核生物體的組成成分

　�。�2）良好的溶劑，利于體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行

　　（3）利于細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸

　　三、無機(jī)鹽

　　1．含量：很少

　　2．存在形式：離子態(tài)

　　3．生理作用

　�。�1）細(xì)胞內(nèi)某些復(fù)雜的化合物的重要組成部分

　　（2）維持生命活動

　�。�3）維持細(xì)胞滲透壓和酸堿平衡

　　四、糖類

　　1．組成元素：C、H、O

　　2．分類（根據(jù)水解情況分類）

　�。�1）單糖：

　　3．生理作用

　�。�1）核糖、脫氧核糖是核酸的重要組成分

　�。�2）生物體生命活動的主要能源物質(zhì)

　�。�3）糖類與生物體的結(jié)構(gòu)有關(guān)

　　五、脂類

　　1．組成元素：C、H、O、（N、P）

　　2．分類及生理作用

　　（1）脂肪：儲能物質(zhì)、維持體溫恒定、減少摩擦、緩沖外界壓力等

　�。�2）類脂：磷脂（構(gòu)成膜的主要成分）

　　六、蛋白質(zhì)--生物大分子

　　1．相對分子量大

　　2．分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜

　�。�4）空間結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)--一條或多條多肽鏈形成空間結(jié)構(gòu)

　　3．種類多樣性：蛋白質(zhì)的多樣性

　　原因：（1）氨基酸的種類、數(shù)目、序列不同--多肽鏈多樣

　　4．功能重要：一切生命活動的體現(xiàn)者

　　（1）構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)（結(jié)構(gòu)蛋白）；

　�。�2）有些蛋白質(zhì)有催化作用（酶）；

　�。�3）有些蛋白質(zhì)有運(yùn)輸作用（載體蛋白）；

　�。�4）有些蛋白質(zhì)有調(diào)節(jié)作用（激素蛋白）；

　�。�5）有些蛋白質(zhì)有免疫作用（抗體）。

　　七、核酸--生物大分子

　　DNA和RNA

　　1．分子量大 名稱 　　RNA 　　DNA

　　分子量 　104 　　106

　　分布 　　細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核

　　2．結(jié)構(gòu)復(fù)雜

　　（1）元素組成：C、H、O、N、P

　�。�2）結(jié)構(gòu)單位：核苷酸

　�。�3）化學(xué)結(jié)構(gòu)：多核苷酸鏈

　�。�4）空間結(jié)構(gòu)：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)

　　3．種類多樣：每種生物均不同

　　4．功能重要：一切生物的遺傳物質(zhì)

　�。�1）控制生物的遺傳和變異。

　�。�2）控制蛋白質(zhì)的生物合成。

　　八、原生質(zhì)

　　1．原生質(zhì)的主要成分是蛋白質(zhì)和核酸；

　　2．原生質(zhì)能表現(xiàn)出生命活動（如自我更新）；

　　3．原生質(zhì)分化成細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜、細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)。

　　探究生物組織中的主要化合物

　　探究目的：探究生物組織中的主要化合物的種類

　　探究原理：某些化學(xué)試劑能夠使生物組織中的有關(guān)化合物產(chǎn)生特定的顏色反應(yīng)，生物組織中的有些化合物還可以通過其它方法鑒定它的存在。假設(shè)生物組織中含有水、無機(jī)鹽等化合物，通過特定的方法可以鑒定其的存在。

　　問題：請你設(shè)計一個實驗方案，探究生物組織中的主要化合物的種類，先寫出實驗設(shè)計報告（包括實驗?zāi)康�、實驗原理、實驗材料、實驗方法和步驟、實驗現(xiàn)象的觀察記錄等），如果條件允許，親自做一下自己設(shè)計的實驗。

　　方案設(shè)計示例：

　　材料用具：小麥種子及小麥面粉（或其它植物果實、種子等）、酒精燈、解剖針、火柴、試管架及試管若干支、顯微鏡、載玻片、斐林試劑、蘇丹Ⅲ溶液、雙縮脲試劑、碘酒

　　方法步驟：

　�。�1）取小麥種子，置于干燥試管底部放在酒精燈上烘烤，看試管壁上有無水珠出現(xiàn)，證明水的存在。

　�。�2）取烘烤過的小麥種子放在酒精燈上燃燒，說明有有機(jī)物的存在，燃燒后剩下的灰分，證明有無機(jī)鹽的存在。

　　（3）取小麥種子的胚，做橫切，用蘇丹Ⅲ溶液染色后，放在顯微鏡下觀察，看到染成的紅色的透明物質(zhì)，證明有脂肪的存在。

　�。�4）小麥面粉制成淀粉溶液，用碘酒、斐林試劑、雙縮脲試劑分別進(jìn)行檢驗，證明是否有淀粉、還原性糖、蛋白質(zhì)的存在。

　　分析討論：

　�。�1）為了能更有效地證明各種化合物的存在，應(yīng)采取什么措施處理要檢測的實驗材料？

　�。�2）不同植物器官中各種化合物的含量是否相同？判斷的依據(jù)是什么？

　　參考資料：幾種化合物與特定試劑的顏色反應(yīng)。

　　還原性糖（葡萄糖、果糖）與斐林試劑在加熱的條件下發(fā)生作用，可以生成磚紅色沉淀；

　　脂肪可以被蘇丹Ⅲ溶液染成紅色。

　　蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用，可以出現(xiàn)紫色反應(yīng)。

　　淀粉與碘酒會發(fā)生蘭色反應(yīng)。

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