2.1 细胞中的元素和化合物教学设计-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

细胞中的元素和化合物 【教学目标】 生命观念：认同生命的物质性，理解元素和化合物是构成生命的基础。 科学思维：运用归纳与概括的方法，比较不同生物体中元素和化合物的种类与含量，理解其共性与差异。 科学探究：通过实验手段，掌握检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质的方法，培养科学探究能力。 社会责任：认识到元素和化合物在生命活动中的重要性，关注食品安全和生态平衡，培养社会责任感。 【教学重难点】 理解生物界与非生物界在元素种类上的统一性和含量上的差异性，掌握大量元素和微量元素的种类及其在生命活动中的作用，以及细胞中主要化合物的种类和含量。 【教学过程】 趣味导入，开启探索 同学们，在正式上课前，老师给大家讲个有趣的故事。在遥远的古代，人们一直对生命的奥秘充满好奇。有一位大胆的科学家，尝试分析构成生物的物质，他发现生物体内似乎有着一些共同的 “积木”。这就像我们搭建积木城堡，不同的城堡可能由不同形状、颜色的积木组成，但说不定它们有着一些相同的基础积木块。那对于我们的细胞来说，构成它们的基础 “积木” 又是什么呢？带着这样的疑问，咱们开始今天的学习 —— 细胞中的元素和化合物。大家先来想想，在日常生活中，我们接触到的食物里，有没有觉得哪些食物对身体特别重要，可能和细胞的组成有关呢？（请几位同学发言）同学们提到了很多食物，像鸡蛋、牛奶、蔬菜等，这些食物中就含有细胞所需要的各种元素和化合物。接下来，让我们深入了解一下，细胞中到底有哪些元素和化合物。 细胞中的元素 元素的分类 我们通过科学研究发现，组成细胞的化学元素有 20 多种。这些元素，根据它们在细胞中的含量，可分为大量元素和微量元素。大量元素，顾名思义，就是在细胞中含量较多的元素，包括 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 等。微量元素则是在细胞中含量很少，但对细胞的生命活动却必不可少的元素，像 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等。为了帮助大家记住这些微量元素，老师教大家一个口诀：“铁猛碰新木桶”，分别对应 Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu。同学们可以跟着老师一起念几遍，加深记忆。（师生一起念口诀） 现在，老师问大家一个问题：既然大量元素在细胞中含量多，微量元素含量少，那是不是微量元素对细胞的作用就不重要呢？大家可以在小组内讨论一下。（学生小组讨论后发言）同学们说得都很有道理。虽然微量元素在细胞中的含量少，但它们对细胞的生命活动起着至关重要的作用。比，铁是血红蛋白的重要组成成分，果人体缺铁，就会患缺铁性贫血，影响氧气的运输，进而影响身体的正常功能。 元素的来源与存在形式 同学们，我们知道了细胞中有哪些元素，那这些元素是从哪里来的呢？其实，组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，没有一种化学元素为细胞所特有。这说明生物界和非生物界具有统一性。但是，细胞与非生物相比，各种元素的相对含量又大不相同，这体现了生物界和非生物界的差异性。大家想一想，为什么会出现这种差异性呢？（学生思考回答）对啦，这是因为细胞对元素的吸收具有选择性。细胞会根据自身生命活动的需要，从周围环境中吸收特定的元素。 在细胞中，这些元素又是以什么形式存在的呢？有的以化合物的形式存在，比糖类、脂质、蛋白质、核酸等；有的则以离子的形式存在，像 Na⁺、K⁺、Ca²⁺等。这些以离子形式存在的元素，在细胞的生命活动中也发挥着重要作用。比，神经细胞兴奋时，Na⁺内流，形成动作电位，从而实现神经冲动的传导。 组成细胞的最基本元素 —— 碳 在组成细胞的众多元素中，有一个元素非常特殊，它就是碳。碳之所以特殊，是因为碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连接成链状或环状，从而形成各种生物大分子。多糖、蛋白质、核酸等生物大分子，都是以碳链为骨架的。因此，碳是构成细胞的最基本元素。可以说，没有碳，就没有生命。同学们可以想象一下，碳链就像生命大厦的 “骨架”，其他元素围绕着这个骨架，构建起了丰富多彩的生命世界。 细胞中元素知识巩固 为了检验大家对细胞中元素知识的掌握程度，老师出几道题考考大家。 下列属于大量元素的一组是（ ） A. Ca、C、O、Mn B. H、O、K、Fe C. P、N、C、Mo D. N、S、O、Mg （答案：D。解析：A 选项中 Mn 是微量元素；B 选项中 Fe 是微量元素；C 选项中 Mo 是微量元素。） 组成生物体的化学元素在无机自然界都能找到，这说明（ ） A. 生物界和非生物界具有差异性 B. 生物界和非生物界具有统一性 C. 生物界和非生物界本质相同 D. 生物界具有独特的元素 （答案：B。解析：组成生物体的化学元素在无机自然界都能找到，体现了生物界和非生物界的统一性。） 细胞中的化合物 化合物的种类与含量 细胞中的化合物可以分为无机化合物和有机化合物。无机化合物包括水和无机盐，有机化合物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。在细胞鲜重中，含量最多的化合物是水，大约占 85% - 90%；含量最多的有机化合物是蛋白质，大约占 7% - 10%。在细胞干重中，含量最多的化合物是蛋白质。同学们，我们来思考一下，为什么在细胞鲜重中，水的含量此之多呢？（学生思考回答） 水在细胞中的含量多，是因为水在细胞的生命活动中有着极其重要的作用。水是细胞内良好的溶剂，许多物质都能溶解在水中，细胞内的许多化学反应也都需要水的参与。而且，水在运输营养物质和代谢废物方面也发挥着重要作用。此外，水还能维持细胞的形态，对细胞起到保护作用。 课堂总结 同学们，今天我们一起学习了细胞中的元素和化合物。我们知道了组成细胞的元素有大量元素和微量元素，碳是构成细胞的最基本元素；还了解了细胞中的化合物分为无机化合物和有机化合物，以及它们的含量和作用。通过实验，我们学会了检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。这些知识是我们学习生物学的基础，希望大家课后能够认真复习，加深理解。老师给大家留一个拓展思考问题：不同生物细胞中的元素和化合物种类及含量是否相同？为什么？下节课我们一起讨论。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$