二1细胞中的元素与化合物

第二章第一节《细胞中的元素和化合物》
1、教学目标：
（1）知识目标：说出组成生物体的主要化学元素的种类，举例说明组成生物体的化学元素的重要作用；描述生物界与非生物界的统一性和差异性。

（2）能力目标：通过对组成生物体的化学元素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，初步培养学生跨学科综合分析问题的能力。

通过对组成生物和非生物的化学元素的分析，培养学生判断、推理、论证等思维能力。

（3）情感态度目标：通过学习组成生物体的化学元素，认识生物界与非生物界的统一性和差异性；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。

2、教学设计思路
教师在教学中可以多运用对比的方法,使学生通过对比,发现并且概括出组成生物体的化学元素的特点:①从无机的非生命环境中元素的组成与生物体元素组成的对比中,发现它们的统一性,了解生物体的元素组成特点；②从动物体与植物体组成元素的对比中,发现不同类型的生物体,元素的组成有区别；③从生物体内不同元素的含量对比中,发现生物体元素组成的特点,以及这些特点与构成生物体的化合物、生物体特性的联系。

教师可以通过演示糖类、脂肪和蛋白质与化学试剂的颜色反应，使学生明确生物组织中主要化合物的鉴定方法，再指导学生根据自己选择的实验材料，进行实验研究。

教材练习题答案
（一）思考与讨论
1.提示：有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。

当然这不是严格意义上的区别。

对这两类化合物的严格区分，请参照化学教科书。

2.提示：细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。

蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。

3.提示：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。

如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多，等等。

要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。

（二）实验
3.生物材料中有机化合物的种类、含量不同。

因此，我们应选择多种多样的食物，保证获得全面的营养。

（三）练习
基础题
1.（1）√ ；
（2）× 。

3.B。

拓展题
1.提示：细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。

这是生物与非生物的区别之一。

2.提示：不能。

生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。

核心知识点回顾
1．组成细胞的元素（常见种类20种）
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg（9种）
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo（6种）
2．组成细胞的化合物
水（最多的化合物；鲜重最多）
无机化合物
无机盐
（甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多）
糖类
（禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多）
脂质（花生、芝麻种子中含脂质多）
有机化合物（最多的有机化合物；干重最多）
蛋白质
（大豆种子中含蛋白质多）
核酸
3．物质鉴定
还原糖+斐林试剂（班氏试剂）沸水浴加热，砖红色沉淀
脂肪+苏丹Ш橘黄色
脂肪+苏丹IV 红色
蛋白质+双缩脲试剂紫色
淀粉+I2 蓝色
以下两个是本章第3节内容，也一并在此总结
DNA+甲基绿绿色
RNA+吡罗红红色
4．对于实验步骤，大家可以参考教材，自己看看（对于有能力的学生而言）
常考点与易错点
1．关于元素称呼的总结
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg（9种）
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo（6种）
最基本的元素：C
基本元素：C、H、O、N
主要元素：C、H、O、N、P、S
必需元素：生物体不能缺乏的元素，书中所说的常见20种元素都是必需元素
矿质元素：除了C、H、O三种元素，主要由植物根系从土壤中吸收的元素（暂时不用掌握）
2．含量最多的化合物是水；含量最多的有机化合物是蛋白质；细胞干重最多的化合物是蛋白质
3．还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖；一般多糖（淀粉、纤维素、糖原）和蔗糖没有还原性，不能用斐林试剂
4．做显色反应时，一般要求材料本身没有颜色（否则容易干扰实验现象），比如做还原糖鉴定，用白色的苹果或者梨，而不用西红柿（红色）
5．鉴定还原糖，一般要用沸水浴加热，才能看到砖红色沉淀；脂肪则要借助显微镜观察
6．斐林试剂与班氏试剂
（1）班氏试剂常用于尿糖的鉴定，其配方与斐林试剂不一样，其配方为：
①400mL水中加85g柠檬钠和50g无水碳酸钠；
②50mL加热的水中加入8.5g无水硫酸铜。

制成溶液；
③把溶液倒入柠檬酸钠溶液中，边加边搅，如产生沉淀可滤去。

（2）其反应原理与斐林试剂略有差别。

利用斐林试剂鉴定时，斐林试剂甲和斐林试剂乙直接反应生成和可溶性还原糖反应产生砖红色沉淀。

而班氏试剂中的产生却是这样的：柠檬酸钠和碳酸钠均为强碱弱酸盐，在水中它们均可水解产生，与柠檬酸钠溶液和溶液混合时，结合，生成与葡萄糖中的醛基反应生成砖红色沉淀。

（3）两种试剂的保存方式不同。

斐林试剂甲和斐林试剂乙可强烈产生，很容易沉淀析出，因此斐林试剂一般为现用现配；而班氏试剂的配方中，柠檬酸钠为一对缓冲物质，产生的数量有限，与溶液混合后产生的浓度相对较低，不易析出，因此该试剂可长期保存。

当然，无论用班氏试剂还是斐林试剂，归根结底都是与醛基在沸水浴加热条件下反应而生成砖红色的沉淀，两者反应现象一样，这就是二者的相同之处。

7．斐林试剂与双缩脲试剂
斐林试剂和双缩脲试剂都由溶液和溶液组成，但二者有如下三点不同：
（1）溶液浓度不同
斐林试剂中氢氧化纳溶液称为斐林试剂甲，其浓度为0.1g/ml，硫酸铜溶液称为斐林试剂乙，其浓度为0.05g/ml；双缩脲试剂中氢氧化纳溶液（双缩脲试剂A）的浓度为0.1g/ml，硫酸铜溶液（双缩脲试剂B）的浓度为0.01g/ml。

（2）使用原理不同
斐林试剂是新配制的溶液，它在加热条件下与醛基反应，被还原成砖红色的沉淀，可用于鉴定可溶性还原糖的存在。

用斐林试剂鉴定可溶性还原糖时，溶液的颜色变化过程为：浅蓝色→棕色→砖红色（沉淀）。

鉴定生物组织中是否含有蛋白质时，常用双缩脲法，使用的是双缩脲试剂，发生的是双缩脲反应。

双缩脲反应实质是在碱性环境下的与双缩脲试剂发生的紫色反应。

而蛋白质分子中含有很多与双缩脲（NH2-CO-NH-CO-NH2）结构相似的肽键，所以蛋白质都能与双缩脲试剂发生颜色反应，可以用双缩脲试剂鉴定蛋白质的存在。

（3）使用方法不同
斐林试剂使用时，先反溶液和溶液混合（将滴溶液滴入溶液中），而后立即使用：双缩脲试剂使用时，先加入溶液（2mL），振荡摇匀，造成碱性的反应环境，然后再加入3~4滴溶液，振荡摇匀后观察现象。