組成生物體的化合物
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
理解由各種化合元素組成的水、無機鹽、糖類、蛋白質(zhì)、核酸等各種化合物的化學(xué)組成特點，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)生運用對比的方法獨立解決問題的能力；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)特點和功能特點的學(xué)習(xí)，認(rèn)識結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點；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；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，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)。所以必須作為重點指導(dǎo)學(xué)生學(xué)好、學(xué)扎實。
2.四類有機物的結(jié)構(gòu)和功能
四類有機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，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)重點引導(dǎo)學(xué)生對四種化合物的功能進(jìn)行區(qū)分。
難點分析
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，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)及其與功能特點的相互關(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)特點及空間結(jié)構(gòu)特點等，是有機化學(xué)的知識，由于學(xué)生還沒有開始學(xué)習(xí)有機化學(xué)，因此是學(xué)習(xí)上的難點。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，核酸的種類、結(jié)構(gòu)特點和主要功能。
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。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、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。
第二節(jié)
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
無機化合物：水：80-90%
無機鹽：1-1、5%
有機化合物：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)運輸
三、無機鹽
問題3：無機鹽在生物體內(nèi)以什么形式存在？無機鹽對于細(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)生從無機鹽的存在形式、無機鹽的生理作用等方面分析無機鹽的相關(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，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)
（注：第六章詳細(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)
一、構(gòu)成細(xì)胞的化合物
無機化合物：水、無機鹽
有機化合物：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)運輸
三、無機鹽
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)康摹嶒炘怼嶒灢牧稀嶒灧椒ê筒襟E、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，說明有有機物的存在，燃燒后剩下的灰分，證明有無機鹽的存在。
（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)。