組成生物體的化學元素
物質都是由化學元素組成的，組成生物體的化學元素特殊在什么地方，通過研究原生質來研究。
一、 組成生物體的化學元素
問題1：組成生物體的化學元素有哪些？
案例1：經過科學家的研究，生物體內含有各種不同的化學元素。請根據“玉米和人體內化學元素含量對比表（見擴展資料）”來分析組成生物體的化學元素有哪些。
說明：設計問題串引導學生根據案例分析組成生物體的化學元素。
組成生物體的化學元素有哪些？與非生物界是否相同？
組成生物體的化學元素在生物體中含量是否相同？
哪些化學元素在生物體內含量很高？哪些很低？
后歸納總結如下：
1、 基本元素：C、H、O、N
C為基本元素
2、 大量元素：萬分之一以上
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
3、 微量元素：必需、很少
、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl等
二、 組成生物體化學元素的重要作用
問題２：組成生物體的化學元素的重要作用是什么？
說明：教師提出問題后，可以通過介紹具體事例來引導學生體會化學元素的生理作用，或者引導學生閱讀教材分析。總結歸納如下：
1、 組成化合物和原生質，作為生命活動的物質基礎。
C、H、O、N、P占97%
2、 影響生物體的生命活動。
如：B促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長
Mo作為牧草生長的必需微量元素（新西蘭草場與鉬礦）
三、 生物界與非生物界的統一性和差異性
案例2：請比較生物與巖石圈所含元素，看能得出什么結論？
原生質平均含量
人體內含量
巖石圈含量
C、H、O三種元素
93%
74%
少于1%
說明：教師引導學生分析歸納生物界與非生物界的統一性和差異性
1、 統一性：生命元素在自然界中都可以找到。
2、 差異性：生命元素在生物體和非生物體的含量不同
板書提綱
第一章 生命的物質基礎
第一節(jié) 組成生物體的化學元素
一、組成生物體的化學元素
1．基本元素：C、H、O、N
2．大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
3．微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl等
二、組成生物體化學元素的重要作用
1．組成化合物和原生質，作為生命活動的物質基礎。
2．影響生物體的生命活動。
三、生物界與非生物界的統一性和差異性
1．統一性：生命元素不特殊
2．差異性：含量不同
組成生物體的化合物
問題1：組成生物體的化學元素在生物體內是以什么形式存在的？
說明：教師引導學生分析組成生物體的化學元素在體內以什么形式存在（單質還是化合態(tài)），分析時結合學生了解的生物體組成的化合物來分析，總結歸納出構成細胞的化合物。
一、構成細胞的化合物
無機化合物：水：80-90%
無機鹽：1-1、5%
有機化合物：蛋白質：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重要的，水對于生物體、對于細胞有什么生理作用呢？這種作用是如何體現的？
說明：引導學生從水的生理作用、水的存在形式等方面分析水分的相關知識，既要通過介紹實例來啟發(fā)學生分析，也要鼓勵學生自己舉例分析水分的相關知識。歸納總結如下：
1、含量：多
�。�1）不同生物含量不同：水母97%、毛豆60%
（2）不同結構含量不同：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）結合水（4、5%）：與細胞內其它物質結合
�。�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）細胞核生物體的組成成分
�。�2）良好的溶劑，利于體內化學反應的進行
�。�3）利于細胞內物質運輸
三、無機鹽
問題3：無機鹽在生物體內以什么形式存在？無機鹽對于細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：引導學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知識，既要通過介紹實例（見下面總結）來啟發(fā)學生分析，也要鼓勵學生自己舉例分析。歸納總結如下：
1、含量：很少
2、存在形式：離子態(tài)
3、生理作用
（1）細胞內某些復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，缺乏時表現抽搐現象
（3）維持細胞滲透壓和酸堿平衡
生理鹽水：保證細胞正常的滲透平衡
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？它們對于細胞和生物體有什么生理作用？
說明：引導學生從自己感知的糖類出發(fā)，分析糖類的分類，再引導學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，教師再結合特定的事例（見總結）幫助學生分析理解糖類的特殊的生理作用。后歸納總結如下：
1、組成元素：C、H、O
2、分類（根據水解情況分類）
�。�1）單糖：不能水解，五碳糖、六碳糖
葡萄糖：光合作用的產物
細胞重要的能源物質
半乳糖：乳汁中
�。�2）二糖：水解后產生兩個單糖
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
�。�3）糖類與生物體的結構有關
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？它們對于細胞和生物體有什么生理作用？
說明：引導學生從自己感知的脂類出發(fā)，分析脂類的分類，再引導學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，教師再結合特定的事例（見總結）幫助學生分析理解脂類的特殊的生理作用。后歸納總結如下：
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
維持體溫恒定、減少摩擦、緩沖外界壓力等
�。�2）類脂：磷脂（構成膜的主要成分）
腦磷脂、卵磷脂
六、蛋白質
問題6：你所知道的蛋白質有哪些？這些蛋白質的共同特點是什么？它們對于細胞和生物體有什么重要生理作用？
說明：引導學生從自己感知的蛋白質出發(fā)，分析蛋白質的元素組成及生理功能，在此基礎上引導學生分析蛋白質功能的結構基礎及結構特點，詳細地分析講解蛋白質的相關知識。后歸納總結如下：
蛋白質被稱做是生命活動的體現物質。在細胞的各種結構中都是非常重要的成分。大約占細胞干重的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、分子結構復雜
1、種類多樣性：蛋白質的多樣性
分析原因：
（1）氨基酸的種類、數目、序列不同--多肽鏈多樣
（2）空間結構多樣
2、功能重要：一切生命活動的體現者
�。�1）構成細胞和生物體的重要物質（結構蛋白）；
�。�2）有些蛋白質有催化作用（酶）；
（3）有些蛋白質有運輸作用（載體蛋白）；
�。�4）有些蛋白質有調節(jié)作用（激素蛋白）；
（5）有些蛋白質有免疫作用（抗體）。
七、核酸：生物大分子
核酸是從細胞核中初提取出來的酸性物質。分為兩類：DNA、RNA
1、分子量大 名稱 RNA DNA
分子量 104 106
分布 細胞質 細胞核
2、結構復雜
�。�1）元素組成：C、H、O、N、P
�。�2）結構單位：核苷酸
分類：核糖核苷酸：4種
脫氧核糖核苷酸：4種
（3）化學結構：多核苷酸鏈
�。�4）空間結構：DNA的雙螺旋結構
（注：第六章詳細講解）
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
（1）控制生物的遺傳和變異。
�。�2）控制蛋白質的生物合成。
過渡：六種化合物，蛋白質是生命活動的體現者，核酸是生命活動的調控者，二者為重要，都是生物大分子，而糖類和脂類主要是作為能源物質出現的，同時參與一些生命活動調節(jié)，水和無機鹽作為生命活動的輔助物質，這六種化合物共同組成了細胞的物質，即原生質。
八、原生質
案例1：小實驗--科學家研磨活水螅，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)，預測一下能否得到活細胞？這個實驗能說明什么問題？
分析：當然不能
原生質的具體存在形式是活細胞
原生質具有特定的結構
所以：1、原生質的主要成分是蛋白質和核酸；
2、原生質能表現出生命活動（如自我更新）；
3、原生質分化成細胞質、細胞膜、細胞核等結構。
進一步了解生命的本質，需要研究細胞的結構。
板書提綱
第二節(jié) 組成生物體的化合物
一、構成細胞的化合物
無機化合物：水、無機鹽
有機化合物：蛋白質、核酸、糖類、脂類
二、水
1．含量：多
�。�1）不同生物含量不同：水母97%、毛豆60%
�。�2）不同結構含量不同：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）結合水（4、5%）：與細胞內其它物質結合
�。�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）細胞核生物體的組成成分
（2）良好的溶劑，利于體內化學反應的進行
（3）利于細胞內物質運輸
三、無機鹽
1．含量：很少
2．存在形式：離子態(tài)
3．生理作用
�。�1）細胞內某些復雜的化合物的重要組成部分
（2）維持生命活動
�。�3）維持細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
�。�3）糖類與生物體的結構有關
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、維持體溫恒定、減少摩擦、緩沖外界壓力等
�。�2）類脂：磷脂（構成膜的主要成分）
六、蛋白質--生物大分子
1．相對分子量大
2．分子結構復雜
�。�4）空間結構：蛋白質--一條或多條多肽鏈形成空間結構
3．種類多樣性：蛋白質的多樣性
原因：（1）氨基酸的種類、數目、序列不同--多肽鏈多樣
4．功能重要：一切生命活動的體現者
�。�1）構成細胞和生物體的重要物質（結構蛋白）；
�。�2）有些蛋白質有催化作用（酶）；
�。�3）有些蛋白質有運輸作用（載體蛋白）；
�。�4）有些蛋白質有調節(jié)作用（激素蛋白）；
（5）有些蛋白質有免疫作用（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 細胞質 細胞核
2．結構復雜
（1）元素組成：C、H、O、N、P
�。�2）結構單位：核苷酸
�。�3）化學結構：多核苷酸鏈
（4）空間結構：DNA的雙螺旋結構
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
�。�1）控制生物的遺傳和變異。
（2）控制蛋白質的生物合成。
八、原生質
1．原生質的主要成分是蛋白質和核酸；
2．原生質能表現出生命活動（如自我更新）；
3．原生質分化成細胞質、細胞膜、細胞核等結構。
細胞的結構和功能
教學重點：1、圍繞細胞不同于非生物的生命特點進行學習和討論。
2、細胞膜的選擇透過性。
3、線粒體和葉綠體的結構，為第二章中的呼吸作用和光合作用奠定基礎。
4、細胞核的結構和功能，為第五章學習奠定基礎。
教學難點：1、細胞的體積與相對表面積對于細胞的意義。
2、細胞膜的結構和功能特點，理解膜的流動性。
3、葉綠體、線粒體和高爾基體的結構和功能，理解細胞器間的關系。
4、染色質與染色體間互相轉換的動態(tài)關系
教學過程：
問題：病毒具有生命物質中重要的兩種成分——生命活動的體現者蛋白質和遺傳物質核酸�？墒遣《緟s不能單獨存活，病毒只有侵入寄主細胞后才能體現生命的特點。上述事實說明了什么？你能分析這其中的原因嗎？
小結：從物質基礎方面考慮，病毒成分簡單不足以完成復雜的新陳代謝；從結構基礎上看病毒不具有細胞結構——細胞學說指出：細胞是新陳代謝的結構和功能的基本單位。因此病毒不能獨立進行新陳代謝。病毒必須寄生于活的細胞生物中才能體現生命現象。
問題：根據初中知識，舉例說明細胞生物可以分成哪幾類？它們在結構方面的主要區(qū)別是什么？是否有什么共同的基本結構？
課件演示幾種植物細胞、幾種人體細胞、原核細胞。
小結討論結果。
第一節(jié)：細胞的結構和功能
生物界把沒有細胞結構的病毒單獨分成一個特殊的界。有細胞結構的生物又根據細胞是否有細胞核分為原核生物和真核生物
明確指出：高中階段主要學習以真核生物為中心的有關生物學問題。
真核細胞的亞顯微結構：（電子顯微鏡下觀察到的結構）
解釋細胞的顯微結構和亞顯微結構。
引發(fā)學生探究細胞亞顯微結構的興趣。在電鏡下人們發(fā)現了什么？
課件演示細胞壁、細胞膜、細胞核、葉綠體、線粒體、核糖體等電鏡照片。
指導學生讀圖：識記各結構名稱以及各結構的形態(tài)結構特征；注意區(qū)分動物細胞和植物細胞的異同。
課件演示動物細胞和植物細胞模式圖，辨認細胞亞顯微結構。比較細胞的異同時要注意糾正錯誤。強調細胞共有的結構和特有結構，總結出筆記。
問題：
1、不同點？植物和動物組織細胞浸在清水中結局相同嗎？為什么植物可以光合作用？
——植物細胞都有細胞壁；有的細胞有葉綠體或大液泡。動物細胞和低等植物細胞有中心體。
2、相同點？說明了什么？這些生命必不可少的結構究竟用什么作用？這些結構是如何體現出生命特點的呢？
分別學習細胞各部分結構及功能。（重在理解生命意義）
一、細胞膜
細胞都有細胞膜這足說明其對生命的重要性。根據細胞膜的相對位置可以推斷細胞膜對細胞有保護作用。
學生討論：哪些實事可以說明細胞膜是有生命的？
�。ㄏ嚓P內容見擴展資料）
細胞膜是如何保護細胞的？細胞膜的結構和成分與一般的膜存在什么根本的區(qū)別？
問題討論：學生設計實驗：
�。�1）證明膜的存在。（質壁分離；顯微探針感受阻力；電鏡觀察。）
�。�2）研究細胞膜的結構需要得到實驗的材料，選用什么樣的生物提供材料？理由？如何得到細胞膜？
�。ㄅ囵B(yǎng)學生在下結論或推測時要重證據、講道理。表達觀點時條理清晰的基本素質。）
介紹細胞膜的獲取方法（相關內容見擴展資料）。使學生了解科學家設計實驗的思路。
�。�3）如何定性、定量的測定細胞膜的成分？
觀察法：電鏡觀察細胞膜：暗、明、暗三層結構。厚度約75~100埃（見擴展資料）。
實驗法：科學家通過化學分析的方法測定了細胞膜的化學成分：
事實一：膜易被脂類溶劑溶解。容易被蛋白酶溶解。（處理后消失。）
事實二：脂類物質很容易通過細胞膜。
事實三：用指示劑可以確認其成分：磷脂分子和蛋白質分子。
對于一般學生，可以通過分析上述資料引導學生得出結論，同時了解實驗設計的思路和方法。
1、成分：磷脂、蛋白質
2、結構：
問題討論：（培養(yǎng)學生的分析推理能力。）
這兩類物質分別隸屬于親水和疏水物質。這兩類物質應該如何排布？
�。�1）磷脂分子結構特點：磷脂分子分疏水端和親水端。
如果是一層分子排成一個平面會是什么樣子？（不符合細胞膜內外均為水環(huán)境的實際情況，使細胞不能正常進行物質交換。）如果是兩層會是如何排列？理由？
�。�2）親水的蛋白質與磷脂分子的關系？
根據前面給出的信息判斷：暗層和亮層哪層是脂類物質？哪層是蛋白質類物質？依據？
理解內外兩側暗中央發(fā)亮的觀察結果。
由于觀察技術所限，科學家對細胞膜的認識基本上是假說和推測，了解學說和假說的區(qū)別。為形象表示細胞膜的結構特點科學家根據假說設計了一些生物模型。其中被廣為接受的是：液態(tài)鑲嵌模型——突出液態(tài)結構
�。�1）兩層磷脂分子——基本骨架
�。�2）蛋白質覆蓋、鑲嵌、貫穿于“骨架”上。
問題：這樣的結構與一般的“膜”有什么重要區(qū)別？細胞膜的結構特點對其生理功能會產生什么影響？
親水物質可以充分接近膜，但是不能隨意通過膜！
磷脂分子相互之間不連接，而且分子始終處于運動中——液態(tài)流動狀。
磷脂分子中的2分子脂肪酸總有一個是不飽和的鏈，因此脂肪酸長鏈在雙鍵處發(fā)生彎折。當分子旋轉時會使相鄰分子發(fā)生位移，有可能制造出一個瞬間的縫隙，為物質擴散創(chuàng)造了機會。（——如果膜兩側存在濃度差、分子又比較小或是不被磷脂分子排斥的脂類物質即可以發(fā)生擴散。）
離子的直徑應該是比較小的，應該按照濃度差擴散。可是事實上不是這樣……。原因？
細胞膜上蛋白質的作用：
蛋白質是兩性化合物。因此帶電的離子不易通過細胞膜。細胞外有些離子或小分子有機物可能會與膜上某些蛋白質發(fā)生作用，導致相關蛋白質分子發(fā)生臨時性該變。蛋白質會出現臨時“隧道”或發(fā)生穿膜運動。結果是使相應的離子或小分子有機會通過細胞膜。膜上的這些蛋白質分子被稱作載體。
糖蛋白形成的糖被的生理功能：
（1）保護潤滑作用
�。�2）細胞識別作用：
實驗一、取低等多細胞動物黃海綿和紅海綿各一塊。分別打散并充分混合。靜置培養(yǎng)一段時間。結果：細胞重新聚集，形成黃海綿和紅海綿。沒有混合色海綿。
實驗二、人類ABO血型的免疫反應。（選擇講述）
通過學習蛋白質的功能（如細胞間的信息傳遞；細胞的物質交換和免疫反應等），有助于學生理解蛋白質的分布特點及其作用。
載體：（蛋白質）分布于膜上，專一性運輸特定物質的工具。
學生進行歸納總結：通過以上學習，總結細胞膜的結構特點。
證明細胞膜具有流動性的事實以及細胞膜的流動性對細胞的意義：
（1）草履蟲食物泡的形成及發(fā)展變化。
�。�2）變形蟲捕食和運動時偽足的形成；白細胞吞噬細菌；胞飲與分泌；
�。�3）細胞分裂時膜的流動性
（4）細胞雜交時的細胞融合
人——鼠細胞雜交實驗：熒光標記膜上的蛋白質，（紅色和綠色）細胞結合處界限分明。37℃、10分鐘后，界限消失，紅綠熒光標記的蛋白質均勻分布已經看不出任何界限了。
學生總結：細胞膜通過流動可以完成什么生命過程？
�。榧毎�、分泌、修復、融合、運動、捕食、變形、分裂等提供了基礎）
3、細胞膜的特點：①結構特點具有流動性。
②功能特點具有選擇透過性
通過學習使學生理解生物膜與一般非生物膜的不同，體會生物膜的生命特點。
學生討論：細胞膜的流動性與功能上的選擇透過性之間的聯系。
4、各種物質通過膜的方式：（請參閱“細胞的亞顯微結構.ppt”）
學生討論生物模型：
�。�1）一碗水中滴一滴紅墨水，會發(fā)生什么現象？物理學上屬于哪類？原理？
（自由擴散的條件是：兩個溶液之間存在濃度差）
注意糾正：強調擴散的雙向性，總結局是擴散速率不同造成的。
（2）如果兩個濃度不同的溶液之間存在半透膜——溶劑分子可以自由通過，溶質分子不能通過時，溶液中溶劑分子的擴散，又該是什么結果呢？（逆濃度方向發(fā)生）
�。�3）細胞需要的各種營養(yǎng)物質是否都可以通過擴散作用通過細胞膜呢？哪些不可以？為什么？擴散作用局限于哪些類型的物質？
小結：
擴散屬于被動運輸。根據是否需要載體幫助擴散分為：協助擴散和自由擴散。由于水分子的擴散是逆濃度差進行的，因此水分子的擴散又被稱為滲透作用。
問題：擴散作用是細胞依靠濃度差進行的被動吸收方式。它的優(yōu)缺點各是什么？
細胞是如何吸收離子和小分子有機物的？
講解主動運輸的特點：以生活中的相似事例比喻。使學生知道主動運輸的特征。
列舉主動運輸的事實：
（1）海帶細胞中的碘濃度30倍于海水；其他海藻有的甚至可以200萬倍于海水；
（2）紅細胞中的K離子30倍于血漿。
�。�3）不同植物吸收的元素的種類和比例不同。
學生總結歸納、填表：
方式
通過方向
載體輔助
能量消耗
物質形式
自由擴散
滲透作用
協助擴散
主動運輸
總結：膜的保護作用是一種生物保護。一旦細胞死亡此作用將消失。
問題：
（1）細胞膜對細胞的保護有什么重要的生物學意義？
�。毎麅拳h(huán)境穩(wěn)定，害物質被屏阻。保證新陳代謝的需求原料及時供應，產物及時排除。）
�。�2）細胞膜不同于一般非生物膜的結構和功能特點是哪些？
�。ńY構上的流動性，功能上的選擇透過性。）
5、細胞的內吞和外排作用：不能透過細胞膜的大分子物質“出入細胞”的方式。
強調：物質始終沒有透過細胞膜，其原理是利用了細胞膜的流動性。
6、細胞膜的作用：生物性保護。
細胞膜與細胞的物質交換、細胞識別、分泌、排泄、免疫等功能密切相關。
在植物細胞膜外還有有細胞分泌的纖維素、果膠等物質構成的細胞壁。對細胞具有機械支持和保護的作用。
事實：用纖維素酶除掉細胞壁的植物細胞不再保持原來的形態(tài)。將這樣的細胞放置在清水中時，它會象紅細胞一樣吸水破裂。
