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《组成细胞的分子》教学设计

福州四中

江云

教学目标：

1、简述组成细胞的主要元素，说出构成细胞的基本元素是碳。认同生命的物质性。

2、概述蛋白质的结构和功能，认同蛋白质是生命活动的主要承担者。

3、说出核酸的种类，简述核酸的结构和功能。

4、概述糖类的种类和作用。

5、举例说出脂质的种类和作用。

6、说出水在细胞中的存在形式和作用。

7、说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。

教学重难点：

1、概括蛋白质的形成过程，分析蛋白质结构多样性的原因。

2、理解蛋白质与核酸的关系。

3、简述核酸的结构与功能的关系。

教学设计思路：

本节课为生物一轮复习课，学生已经完成了三个必修模块的学习，有了一定的知识储备。

本节课内容复习人教版必修一第二章《组成细胞的分子》，本节涉及的知识点多，且较零散。

考虑以胰岛素、胰岛素基因，以及胰岛素参与的血糖调节为主线，将蛋白质、核酸、糖类和脂质的结构和功能串联在一起复习。蛋白质和核酸部分通过实例和问题串的形式引发学生思考加深理解，糖类和脂类以希沃课堂活动的形式活跃课堂。无机物和有机物一起共同构建细胞，参与生命活动。在大量的生物事实中认同生命的物质性。

教学过程：

一、组成细胞的元素

1、说出组成细胞的元素有哪些？

细胞中常见的化学元素有20种，主要元素有CHONPS 2、分析组成细胞的元素中CHO含量最多的原因？

构成细胞的有机物中都含有C H O 三种元素：糖类和脂肪——C H O ;

脂质——C H O （N P）蛋白质——C H O N (S 等）

；核酸——C H O N P 3、列举某些重要元素及其构成的化合物

元素

Na K p Ca Mg Fe I 参与构成的化合物或作用

动物主要存在于细胞外液中，参与维持细胞内液的渗透压，调节酸碱度平衡，也与神经的兴奋传导有关

动物细胞主要存在于细胞内液中，维持细胞内液的渗透压，也与神经的兴奋传导有关

参与构成ATP、ADP、磷脂、核酸等

与肌肉的收缩有关（抽搐与肌无力），碳酸钙是骨骼与牙齿的组成成分

参与构成叶绿素

亚铁离子参与构成血红蛋白，与氧气的运输有关

参与构成甲状腺激素

由元素构成组成细胞的分子，这些分子包括水、无机盐、糖类、、脂类、蛋白质和核酸。其中蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子。

二、生命活动的主要承担者——蛋白质

1、根据所学知识，描述什么是蛋白质

蛋白质通常由20种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。

2、根据实例分析蛋白质的合成过程，概括出蛋白质结构与功能之间的关系

实例1

牛胰岛素

我国科学家在20世纪60年代成功合成了结晶牛胰岛素，这是生命科学发展中重要的里程碑。以下是牛胰岛素的一级结构。

胰岛素是一种蛋白质类激素，体内唯一降低血糖的激素。由A链和B链两条肽链共51个氨基酸残基组成。图示是牛胰岛素的结构：

A链含有11种21个氨基酸残基，B链含有16种30个氨基酸残基。A链和B链又通过两对二硫键互相连接形成胰岛素分子。胰岛素种间差异只在A链或B链中的个别氨基酸残基有所不同。

胰岛素合成的控制基因在第11对染色体的短臂上。

在胰岛B细胞的细胞核中，胰岛素基因区DNA向mRNA转录，mRNA从细胞核移向内质网的核糖体，转译成由105个氨基酸残基构成的前胰岛素原。前胰岛素原经过蛋白水解作用除其前肽，生成86个氨基酸组成的长肽链——胰岛素原。胰岛素原随细胞质的囊泡进入高尔基体，经蛋白水解酶的作用，切去31、32、60三个精氨酸连接的链，断链生成没有作用的C肽，同时生成胰岛素，分泌到B细胞外，进入血液循环中。

概括蛋白质的形成过程：由多个氨基酸分子脱水缩合形成肽链，肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。许多蛋白质分子含几条肽链，它们通过一定的化学键相互结合形成更为复杂的空间结构。

分析蛋白质结构多样性的原因：每种氨基酸的数目成百上千，氨基酸形成肽链时不同氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲折叠方式及其形成的空间结构千变万化。

3、中心法则”角度理解胰岛素与胰岛素基因的关系，写出蛋白质与核酸的生物合成细胞的大致过程。

在生命历程中，胰岛B细胞的细胞核中的胰岛素基因进行转录生成mRNA，核糖体以mRNA为模板合成前胰岛素原，经蛋白水解酶加工生成胰岛素，分泌出细胞，经血液运输作用于靶细胞参与血糖调节。

三、核酸

1、根据所学知识，描述核酸的结构和功能

核酸由核苷酸聚合而成，是储存与传递遗传信息的生物大分子。在生物遗传、变异和

蛋白质合成过程中起重要作用。

2、请画出DNA的平面结构图，描述DNA双螺旋结构特点

（1）DNA分子由两条链组成，这两条链按反向平行的方式盘旋成双螺旋结构。（2）DNA分子中的磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧。

（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，按照碱基互补配对原则进行配对。

3、类比DNA结构，描述RNA的结构

RNA是以DNA的一条链为模板，以碱基互补配对原则，转录而形成的一条核糖核苷酸单链，主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达。

在此过程中，转运RNA是携带与密码子对应的氨基酸残基与相应的mRNA结合，而后核糖体RNA将各个氨基酸残基通过肽键连接成肽链进而构成蛋白质分子。

四、细胞中的糖类：回顾血糖调节过程，了解糖类的种类和功能。

1、说出细胞中的糖类有哪些类型。

糖类分为单糖、二糖和多糖。单糖不能水解，可直接为细胞吸收。二糖和多糖需要水解成单糖才能为细胞所利用。生物体内的糖类绝大多数以多糖形式存在。

2、生物体内的糖类绝大多数以多糖形式存在。人和动物体内的多糖是糖原，主要分布在肝脏和肌肉中，是细胞的储能物质。糖原是如何形成？在什么条件下分解参与能源供应？

粮食作物富含淀粉，淀粉是多糖，人们食用的淀粉要水解成葡萄糖才能被细胞利用，这些葡萄糖部分用于合成糖原。

当生命活动消耗了能量，人和动物血液中葡萄糖低于正常含量时，在神经体液调节下，糖原就分解产生葡萄糖及时补充。

3、葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”。葡萄糖如何给细胞提供能量。

葡萄糖在细胞内经过一系列的氧化分解，释放能量并产生ATP。ATP是细胞内直接能源物质，为各项生命活动提供能量。

4、糖类是生命活动的主要能源物质之外还承担什么功能？举例说明

糖类还是细胞的重要结构成分。例如纤维素是植物细胞壁的组成成分，核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分。糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，与脂质结合形成糖脂，位于细胞膜表面，在生命活动中起作用。

五、细胞中的脂类

1、举例说出不同种类脂质对维持细胞结构和功能有重要作用

种类

脂肪

磷脂

固醇

在维持细胞结构和功能中的作用

良好的溶剂、保温、缓冲和减压

组成细胞膜的重要成分

胆固醇：构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输

性激素：促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成

维生素D：能有效促进人和动物肠道对钙和磷的吸收

六、细胞中的无机物

1、水在细胞中占比重有多少？以什么形式存在，在生命活动中有哪些作用？

水在细胞的各种化学成分中含量最多。生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为60%-95%。水在细胞中以两种形式存在：自由水和结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分。自由水是细胞内的良好溶剂，运输营养物质和代谢废物，代谢的原料，维持细胞的正常形态。

2、无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关请举例说明。

实例1 ：哺乳动物的血液中必须含有一定量的钙例子，如果钙离子的含量太低会出现抽搐等症状。

实例2：患急性肠炎的病人脱水时需要及时补充水分，同时也需要补充体内丢失的无机盐，因此输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法。

实例3：镁离子参与构成叶绿素，亚铁离子参与构成血红蛋白

结束语: 活细胞中的这些化合物，含量和比例处在不断变化之中，但又保持相对稳定，以保证细胞生命活动的正常进行。

教学反思：

教学设计符合学情，逐步引导学生思考，学生互动活跃，参与度高，深入理解物质的结构功能以及物质之间的关联。