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组成生物体的化合物

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教学目标


知识目标
  理解由各种化合元素组成的水、无机盐、糖类、蛋白质、核酸等各种化合物的化学组成特点,在细胞和生物体内的存在形式和各自具有的生理功能;初步了解生物的各种生命活动是体内各种化合物按一定方式和规律有机地结合起来协调合作、共同作用的结果。

能力目标
  通过对组成生物体的化合物相关知识的学习和分析,培养学生理解、思考和分析问题的能力;通过对不同化合物的组成、结构和生理功能的学习和分析,培养学生运用对比的方法独立解决问题的能力;通过对化合物的学习和分析,初步培养学生跨学科综合分析问题的能力。

情感目标
  通过各种化合物的结构特点和功能特点的学习,认识结构与功能相统一的观点;通过各种化合物的功能的学习,认识生物体的物质性和生命活动需要物质基础的观点;使学生初步学会抓住知识中的主要矛盾和矛盾的主要方面的学习方法;培养学生用抓住事物之间的内在联系的观点分析事物、认识世界的思维方法。


教学建议

知识体系图解

重点分析

1.组成生物体的六大类化合物的元素组成,该六大类物质在生物体内和细胞中的存在形式、在生命活动中的主要功能。

  组成生物体的六大类化合物虽然都是由化学元素组成,但组成的各类化学元素的种类、数量、组成的方式是各不相同的,教师应指导学生运用对比的方法进行比较,使学生了解各种化合物的组成特点,并在此基础上掌握其功能;另一方面该部分的知识又是学习以后知识,如新陈代谢、遗传和变异的重要基础。所以必须作为重点指导学生学好、学扎实。

2.四类有机物的结构和功能

  四类有机物是生物体特有的化合物,了解这四种化合物的结构和在生物体生命活动中的功能,特别是四种化合物在生物体生命活动的功能的侧重点,利于学生深入理解生物体的生命活动。糖类物质主要作为生命活动的供能物质,脂类物质主要作为生命活动的储能物质,蛋白质是生命活动的体现者,而核酸是生命活动的控制者,核酸对生命活动的控制是通过控制蛋白质来实现的。教师在教学中应重点引导学生对四种化合物的功能进行区分。

难点分析

1.组成蛋白质的结构单位——氨基酸的化学结构特点,蛋白质的空间结构及其与功能特点的相互关系。

  蛋白质的结构单位以及蛋白质的化学结构特点及空间结构特点等,是有机化学的知识,由于学生还没有开始学习有机化学,因此是学习上的难点。教师在教学时应注意联系化学知识进行讲解,讲清楚氨基酸的结构通式,通过氨基酸的缩合反应引出蛋白质的化学结构,并直观演示蛋白质的空间结构(模型),帮助学生理解蛋白质的空间结构和生理功能特点的相互关系。

2.组成核酸的基本单位——核苷酸的结构特点,核酸的种类、结构特点和主要功能。

  核酸的知识虽然简单,但知识繁多、琐碎,对于学生来讲学习和记忆都有一定的困难,因此是教学的难点。教师教学是一要注意与蛋白质的结构单位(核苷酸)区分开,二要区分核酸的不同种类(DNA、RNA),三要区分不同种类核酸的核苷酸,为后面遗传的物质基础的学习奠定基础。

教法建议

[学生基础较好的学校或班级]

  可采用讨论与学生自学相结合的方式进行教学。

课时安排:2课时。

第一课时:以讨论为主的综合课。通过自学和对大量事例的分析和讨论,学习组成生物体的水分和无机盐及其生理作用,学习糖类和脂类的知识,认识糖类和脂类的化学元素组成、分类及生理作用。

第二课时:以讨论为主的综合课。通过分析和讲解,学习生物大分子——蛋白质和核酸的化学元素组成、基本组成单位、化学结构和空间结构特点、生理作用等知识。最后通过典型案例引出原生质的概念。

[普通学校]

可采用讲解与讨论相结合的方式进行教学。

课时安排:2课时

第一课时:讲解水分、无机盐、糖类和脂类知识。教师讲解时,要注意联系生物学实际,大量列举生物学事例,通过大量感性知识帮助学生理解糖类和脂类的相关知识。

第二课时:讲解蛋白质和核酸的知识。教师讲解时要注意联系化学知识,联系具体的生物学事例,联系生物体的具体功能,帮助理解相关的知识。最后总结归纳原生质的概念。

教学设计方案


第二节 组成生物体的化合物


  问题1:组成生物体的化学元素在生物体内是以什么形式存在的?
  说明:教师引导学生分析组成生物体的化学元素在体内以什么形式存在(单质还是化合态),分析时结合学生了解的生物体组成的化合物来分析,总结归纳出构成细胞的化合物。
一、构成细胞的化合物
  无机化合物:水:80-90%
        无机盐:1-1、5%
  有机化合物:蛋白质:7-10%
        核酸
        糖类:1-1、5%
        脂类:1-2%
二、水
  问题2:水对于生物体是至关重要的,水对于生物体、对于细胞有什么生理作用呢?这种作用是如何体现的?
  说明:引导学生从水的生理作用、水的存在形式等方面分析水分的相关知识,既要通过介绍实例来启发学生分析,也要鼓励学生自己举例分析水分的相关知识。归纳总结如下:
  1、含量:最多
    (1)不同生物含量不同:水母97%、毛豆60%
    (2)不同结构含量不同:骨22%、肌肉76%、脑86%
    (3)不同生长阶段含量不同:婴儿72%、成人60%、老人50%
  2、存在形式:
    (1)结合水(4、5%):与细胞内其它物质结合
    (2)自由水(94、5%):以游离形式存在,可自由流动
    如:种子烘干(水分为自由水)
  3、生理作用:水是生命之源
    (1)细胞核生物体的组成成分
    (2)良好的溶剂,利于体内化学反应的进行
    (3)利于细胞内物质运输
三、无机盐
  问题3:无机盐在生物体内以什么形式存在?无机盐对于细胞和生物体的作用如何?这些生理作用是如何发挥的?

www.jiaoxue51.com  说明:引导学生从无机盐的存在形式、无机盐的生理作用等方面分析无机盐的相关知识,既要通过介绍实例(见下面总结)来启发学生分析,也要鼓励学生自己举例分析。归纳总结如下:
  1、含量:很少
  2、存在形式:离子态
  3、生理作用
    (1)细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分
      镁离子:叶绿素;铁离子:血红蛋白
    (2)维持生命活动
      钙离子:激活凝血酶原,缺乏时表现抽搐现象
    (3)维持细胞渗透压和酸碱平衡
      生理盐水:保证细胞正常的渗透平衡
四、糖类
  问题4:你所知道的糖有哪些?这些糖的共同特点是什么?它们对于细胞和生物体有什么生理作用?
  说明:引导学生从自己感知的糖类出发,分析糖类的分类,再引导学生分析糖类的共同特点过程中分析糖类的元素组成和生理作用,教师再结合特定的事例(见总结)帮助学生分析理解糖类的特殊的生理作用。最后归纳总结如下:
  1、组成元素:C、H、O
   

  2、分类(根据水解情况分类)
  (1)单糖:不能水解,五碳糖、六碳糖
    葡萄糖:光合作用的产物
        细胞重要的能源物质
    
    半乳糖:乳汁中
  (2)二糖:水解后产生两个单糖
    植物二糖:蔗糖、麦芽糖
    动物二糖:乳糖
  (3)多糖:水解后产生多个单糖
    植物多糖:淀粉、纤维素
    动物多糖:糖原(肝糖原、肌糖原)
  3、生理作用
  (1)核糖、脱氧核糖是核酸的重要组成分
  (2)生物体生命活动的主要能源物质
  (3)糖类与生物体的结构有关
五、脂类
  问题5:你所知道的脂类有哪些?这些脂类的共同特点是什么?它们对于细胞和生物体有什么生理作用?
  说明:引导学生从自己感知的脂类出发,分析脂类的分类,再引导学生分析脂类的共同特点过程中分析脂类的元素组成和生理作用,教师再结合特定的事例(见总结)帮助学生分析理解脂类的特殊的生理作用。最后归纳总结如下:
  1、组成元素:C、H、O、(N、P)
    C、H比例高,彻底氧化释放出更多能量

  2、分类及生理作用
  (1)脂肪:储能物质
  维持体温恒定、减少摩擦、缓冲外界压力等
  (2)类脂:磷脂(构成膜的主要成分)
        脑磷脂、卵磷脂


六、蛋白质
  问题6:你所知道的蛋白质有哪些?这些蛋白质的共同特点是什么?它们对于细胞和生物体有什么重要生理作用?
  说明:引导学生从自己感知的蛋白质出发,分析蛋白质的元素组成及生理功能,在此基础上引导学生分析蛋白质功能的结构基础及结构特点,详细地分析讲解蛋白质的相关知识。最后归纳总结如下:
  蛋白质被称做是生命活动的体现物质。在细胞的各种结构中都是非常重要的成分。大约占细胞干重的50%,是一种高分子化合物,或叫生物大分子。
  1、相对分子量大
  几千到几十万个原子,分子量几万到几百万
  如:乳球蛋白3、6万
    
  2、分子结构复杂

  

                 

  1、种类多样性:蛋白质的多样性
  分析原因:
  (1)氨基酸的种类、数目、序列不同--多肽链多样
  (2)空间结构多样

  


  2、功能重要:一切生命活动的体现者
  (1)构成细胞和生物体的重要物质(结构蛋白);
  (2)有些蛋白质有催化作用(酶);
  (3)有些蛋白质有运输作用(载体蛋白);
  (4)有些蛋白质有调节作用(激素蛋白);
  (5)有些蛋白质有免疫作用(抗体)。
七、核酸:生物大分子
  核酸是从细胞核中最初提取出来的酸性物质。分为两类:DNA、RNA
  1、分子量大 名称   RNA   DNA
       分子量   104   106
       分布    细胞质  细胞核
  2、结构复杂
    (1)元素组成:C、H、O、N、P
    (2)结构单位:核苷酸

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    分类:核糖核苷酸:4种
    脱氧核糖核苷酸:4种
    (3)化学结构:多核苷酸链
    (4)空间结构:DNA的双螺旋结构
  (注:第六章详细讲解)
  3、种类多样:每种生物均不同
  4、功能重要:一切生物的遗传物质
    (1)控制生物的遗传和变异。
    (2)控制蛋白质的生物合成。
  过渡:六种化合物,蛋白质是生命活动的体现者,核酸是生命活动的调控者,二者最为重要,都是生物大分子,而糖类和脂类主要是作为能源物质出现的,同时参与一些生命活动调节,水和无机盐作为生命活动的辅助物质,这六种化合物共同组成了细胞的物质,即原生质。
八、原生质
  案例1:小实验--科学家研磨活水螅,提取出各种化合物,然后再按真实比例混合,放在适宜的环境下培养,预测一下能否得到活细胞?这个实验能说明什么问题?
  分析:当然不能
     原生质的具体存在形式是活细胞
     原生质具有特定的结构
所以:1、原生质的主要成分是蛋白质和核酸;
   2、原生质能表现出生命活动(如自我更新);
   3、原生质分化成细胞质、细胞膜、细胞核等结构。
  进一步了解生命的本质,需要研究细胞的结构。

板书提纲


第二节 组成生物体的化合物


一、构成细胞的化合物
  无机化合物:水、无机盐
  有机化合物:蛋白质、核酸、糖类、脂类
二、水
  1.含量:最多
    (1)不同生物含量不同:水母97%、毛豆60%
    (2)不同结构含量不同:骨22%、肌肉76%、脑86%
    (3)不同生长阶段含量不同:婴儿72%、成人60%、老人50%
  2.存在形式:
    (1)结合水(4、5%):与细胞内其它物质结合
    (2)自由水(94、5%):以游离形式存在,可自由流动
  3.生理作用:水是生命之源
    (1)细胞核生物体的组成成分
    (2)良好的溶剂,利于体内化学反应的进行
    (3)利于细胞内物质运输
三、无机盐
  1.含量:很少
  2.存在形式:离子态
  3.生理作用
    (1)细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分
    (2)维持生命活动
    (3)维持细胞渗透压和酸碱平衡
四、糖类
  1.组成元素:C、H、O
  2.分类(根据水解情况分类)
  (1)单糖:

  3.生理作用
    (1)核糖、脱氧核糖是核酸的重要组成分
    (2)生物体生命活动的主要能源物质
    (3)糖类与生物体的结构有关
五、脂类
  1.组成元素:C、H、O、(N、P)
  2.分类及生理作用
    (1)脂肪:储能物质、维持体温恒定、减少摩擦、缓冲外界压力等
    (2)类脂:磷脂(构成膜的主要成分)

六、蛋白质--生物大分子
  1.相对分子量大
  2.分子结构复杂

  

  (4)空间结构:蛋白质--一条或多条多肽链形成空间结构
  3.种类多样性:蛋白质的多样性
  原因:(1)氨基酸的种类、数目、序列不同--多肽链多样
  4.功能重要:一切生命活动的体现者
  (1)构成细胞和生物体的重要物质(结构蛋白);
  (2)有些蛋白质有催化作用(酶);
  (3)有些蛋白质有运输作用(载体蛋白);
  (4)有些蛋白质有调节作用(激素蛋白);
  (5)有些蛋白质有免疫作用(抗体)。
七、核酸--生物大分子
DNA和RNA
1.分子量大 名称   RNA   DNA
      分子量  104   106
      分布   细胞质 细胞核
2.结构复杂
  (1)元素组成:C、H、O、N、P
  (2)结构单位:核苷酸

    

  (3)化学结构:多核苷酸链
  (4)空间结构:DNA的双螺旋结构
  3.种类多样:每种生物均不同
  4.功能重要:一切生物的遗传物质
  (1)控制生物的遗传和变异。
  (2)控制蛋白质的生物合成。
八、原生质
  1.原生质的主要成分是蛋白质和核酸;
  2.原生质能表现出生命活动(如自我更新);
  3.原生质分化成细胞质、细胞膜、细胞核等结构。

探究生物组织中的主要化合物


  探究目的:探究生物组织中的主要化合物的种类
  探究原理:某些化学试剂能够使生物组织中的有关化合物产生特定的颜色反应,生物组织中的有些化合物还可以通过其它方法鉴定它的存在。假设生物组织中含有水、无机盐等化合物,通过特定的方法可以鉴定其的存在。
  问题:请你设计一个实验方案,探究生物组织中的主要化合物的种类,先写出实验设计报告(包括实验目的、实验原理、实验材料、实验方法和步骤、实验现象的观察记录等),如果条件允许,亲自做一下自己设计的实验。
  方案设计示例:
  材料用具:小麦种子及小麦面粉(或其它植物果实、种子等)、酒精灯、解剖针、火柴、试管架及试管若干支、显微镜、载玻片、斐林试剂、苏丹Ⅲ溶液、双缩脲试剂、碘酒
  方法步骤:
  (1)取小麦种子,置于干燥试管底部放在酒精灯上烘烤,看试管壁上有无水珠出现,证明水的存在。

www.jiaoxue51.com  (2)取烘烤过的小麦种子放在酒精灯上燃烧,说明有有机物的存在,燃烧后剩下的灰分,证明有无机盐的存在。
  (3)取小麦种子的胚,做横切,用苏丹Ⅲ溶液染色后,放在显微镜下观察,看到染成的红色的透明物质,证明有脂肪的存在。
  (4)小麦面粉制成淀粉溶液,用碘酒、斐林试剂、双缩脲试剂分别进行检验,证明是否有淀粉、还原性糖、蛋白质的存在。
分析讨论:
  (1)为了能更有效地证明各种化合物的存在,应采取什么措施处理要检测的实验材料?
  (2)不同植物器官中各种化合物的含量是否相同?判断的依据是什么?

  参考资料:几种化合物与特定试剂的颜色反应
  还原性糖(葡萄糖、果糖)与斐林试剂在加热的条件下发生作用,可以生成砖红色沉淀;
  脂肪可以被苏丹Ⅲ溶液染成红色。
  蛋白质与双缩脲试剂发生作用,可以出现紫色反应。
  淀粉与碘酒会发生兰色反应。


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