高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞中的糖类和脂质教学设计及反思

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞中的糖类和脂质教学设计及反思，共8页。
教学目标
1.科学思维:举例说出糖类的种类和作用,阐明糖类既是细胞结构的重要组成成分,又是生命活动的主要能源物质。
2.科学思维:举例说出脂质的主要种类和作用。
3.科学思维:举例说出糖类和脂质的相互转化。
4.社会责任:关注糖类、脂肪等的过量摄入对健康的影响,在改进自己膳食习惯的同时,向他人宣传健康饮食的观念。
评价目标
1.通过概念图的绘制,帮助学生建构体系,了解学生对糖类和脂质分类情况的掌握。
2.结合生活实际,创设问题情境,让学生解释现象,诊断学生对知识的运用。
教学重难点
重点:1.多糖的种类和作用。
2.脂质的种类和作用。
难点:1.多糖的分子结构及作用。
2.脂肪的分子结构及作用。
3.糖类与脂质的相互转化。
教学方法
1.通过“问题探讨”、生活中的实例分析、多媒体课件的展示,调动学生进行自主学习与独立思考,从而强化对糖类相关知识的学习。
2.通过人类的“肥胖”现象,引入对脂质的学习,结合课本P26“思考·讨论”,引导学生自主学习,总结脂质的种类与作用。
3.采用讨论法、对比法,利用多媒体课件辅助教学,加强对基础知识的学习。
课时安排
1课时
教学准备
利用网络资源,搜集相关的材料,编制多媒体课件与学案。
教学设计
导入新课
通过多媒体展示如下问题:
(1)一个人长时间未进食,感觉到饿的原因是什么?人体内的能源物质有哪些?
(2)当一个人长时间运动消耗了大量体力时,你认为能尽快补充能量的物质是什么?说出你的理由。
学生思考问题,展开讨论并自由发言。
(设计意图:创设情境,对学生生活中熟悉且感兴趣的问题设问,导入新课,激发学生的学习兴趣。)
【师】能够为细胞生命活动提供能量的有机物很多,糖类是重要的能源物质。常见的糖类有哪些?
【生】可能答出:白糖、红糖、冰糖、麦芽糖、葡萄糖、砂糖、蔗糖……
【师】除了以上大家熟悉的糖以外,还有淀粉、纤维素、糖原、几丁质等。
探究一、细胞中的糖类
【师】糖类又称为“碳水化合物”,这是为什么呢?糖类由哪些元素构成?糖类可以分为哪几类?它们有什么功能?请学生认真阅读课本P23~25内容与图片,完成学案上的[自主学习]。
【生】阅读课本P23~25的内容,完成学案上的[自主学习]。
【师】有疑问时以小组为单位进行讨论。
【师】请部分学生说出或展示答案。
【生】说出或展示答案。
【师】糖类一般由C、H、O三种元素组成,且多数糖类分子中氢原子和氧原子之比是2∶1,类似水分子,因此糖类又称为“碳水化合物”。下面我们来总结糖类的种类和作用,请学生填写学案上的[自主总结]。
(设计意图:引导学生自主学习,归纳整理,可得糖类的种类和作用,建构科学的概念体系,并在分析讨论中不断修正完善。)
【师】请学生结合刚才的自主学习,分组讨论以下问题:
(1)人在患急性肠炎时浑身乏力,往往采取静脉输液进行治疗,输入的液体中含有葡萄糖,这是为什么呢?
(2)糖尿病病人的饮食受到严格的限制,不仅要限制有甜味的糖,还要限制米饭等主食的摄取。为什么?
提示:(1)临床上给病人输入葡萄糖溶液,可为病人提供营养和能源物质。葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质,在细胞内氧化分解能释放大量的能量,为病人的生命活动供能。
(2)因为米饭等主食中富含淀粉,在消化酶的作用下,淀粉可以水解成葡萄糖。
【生】分组讨论,交流讨论结果。
【师】评价学生的表现。
探究二、细胞中的脂质
【师】一说起肥胖,就想到脂肪,下面我们来学习脂质的相关知识。
【师】请同学们阅读课本P25~27的内容,完成学案上的[自主学习]。
【生】阅读课本P25~27的内容,完成学案上的[自主学习]。
【生】对存在的疑问进行讨论。
【师】请同学们说出或展示答案。
【生】说出或展示答案。
【师】通过学习,我们知道了脂质的化学元素组成、种类与功能。下面我们一起总结这部分内容,填写学案上的[自主总结]。
【师】请学生分组讨论以下问题:
(1)在人体内,脂肪有何作用?对人体健康有何利弊?
(2)请分析细胞中的脂肪分子与糖类分子在化学组成、供能方面有何共性和区别。
【生】分组讨论,交流并展示讨论结果。
【师】评价学生的回答。
(设计意图:引导学生自主学习,培养归纳与概括等科学思维能力。)
探究三、细胞中糖类和脂质的相互转化
以图片的形式呈现“家鸭的主要饲料及组成成分,家鸭育肥后的形态,以及宰杀后其腹腔及皮下富含大量脂肪”等事实。
(设计意图:通过对“家鸭育肥以及生活中人们特别关注的肥胖与减肥”等问题的分析,认识糖类与脂肪相互转化的关系及其转化程度的差异,进而形成科学健康的生活方式。)
【师】请学生阅读教材P27第四段文字,思考下列问题。
(1)家鸭育肥形成的脂肪主要来自饲料中的哪些营养成分?
(2)请结合生活经验,分析肥胖的主要原因是不是摄入大量脂肪。为什么说“减肥很难”?
(3)糖类与脂肪相互转化有什么差异?这对我们控制肥胖有什么启示?
【生】分组讨论,交流并展示讨论结果。
【师】评价学生的回答。
评价反馈
组织学生以小组为单位,用概念图总结本节课的主要内容,诊断学生的掌握情况。
课堂小结
布置作业
完成学案后的核心素养专练。
教学反思
本节课的教学设计以采用了“问题式”教学,并和学生的“研究型”“讨论型”学习相结合。在整个学习过程中,学生是学习的真正主人,积极参与课堂,大胆交流,努力尝试,主动获取知识,加深了对知识的领悟,从而准确牢固地掌握知识,最大限度地提高能力。
这一节课主要在以下几方面做得较好:(1)课前准备充分,了解了学生的学情,创设情境,展示生活相关资料,调动学生的积极性。(2)课堂上精心设问,不断启发学生回顾已有的糖类、脂质的知识,引导学生自主思考,讨论交流,探究解决问题,充分发挥了学生的主体作用。(3)课堂活跃,学生们在小组内相互配合,密切合作,展示小组或个人所学新知识。教师或学生及时补充遗漏知识,相互补充,形成完整的知识网络。
本堂课也有一些不足之处:知识比较琐碎,学生容易理解,但不容易掌握,易混淆。
板书设计
第3节 细胞中的糖类和脂质
一、细胞中的糖类
1.元素组成
2.分类、分布及主要功能
二、细胞中的脂质
1.化学组成
2.分类、分布及功能
三、细胞中糖类和脂质的相互转化
备课资源
1.糖类概述
糖类广泛地存在于生物界,特别是植物界。按干重计,糖类占植物体的85%~90%,占细菌的10%~30%,在动物体所占比例小于2%。动物体内糖类的含量虽然不多,但其生命活动所需要能量主要来源于糖类。糖类是地球上数量最多的一类有机化合物。地球生物量干重的50%以上是由葡萄糖的聚合物构成的。地球上糖类的根本来源是绿色植物进行的光合作用。
大多数糖类只由碳、氢、氧三种元素组成,其分子式为(CH2O)n或Cn(H2O)m。其中氢和氧的原子数比例是2∶1,犹如水分子中氢和氧之比,因此过去曾误认为这类物质是碳的水合物,碳水化合物也因之而得名。但后来发现有些糖类,如脱氧核糖,它们的分子中H、O之比并非2∶1;而一些非糖物质,如甲醛、乙酸和乳酸等,它们的分子中H、O之比却都是2∶1,所以大家认为“碳水化合物”这一名称并不恰当。为此,1927年国际化学名词重审委员会曾建议用“糖族(glucide)”一词代替“碳水化合物”。英文的carbhydrate是糖类的总称,比较简单的糖类常称为sugar或saccharide(拉丁文saccharum即sugar)。Saccharide一词常被冠以词头,用作糖类的类别名称,如mnsaccharide(单糖),plysaccharide(多糖)等。
糖类从化学角度看,是多羟基的醛或多羟基的酮。大家熟悉的有葡萄糖和果糖。葡萄糖含6个碳原子、5个羟基和1个醛基,称己醛糖;果糖含6个碳原子、5个羟基和1个酮基,称己酮糖。淀粉和纤维素也属于糖类,它们是由多个葡萄糖分子缩合而成的聚合物。此外,像N-乙酰葡糖胺、果糖-1,6-二磷酸这样一些糖类的衍生物也归入糖类。因此,从化学本质给糖类下一个定义应该是:糖类是多羟醛、多羟酮或其衍生物,或水解时能产生这些化合物的物质。
糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物。其作用主要有以下几个方面。
作为生物体的结构成分。植物的根、茎、叶含有大量的纤维素、半纤维素和果胶物质等,这些物质是构成植物细胞壁的主要成分。肽聚糖是细菌细胞壁的结构多糖。昆虫和甲壳动物的外骨骼也是糖类,称几丁质,又称为壳多糖。
作为生物体内的重要能源物质。糖类在生物体内(或细胞内)通过生物氧化释放出能量,供给生命活动的需要。生物体内作为能源贮存的糖类有淀粉、糖原等。
在生物体内转变为其他物质。有些糖类是重要的中间代谢产物,糖类通过这些中间产物为合成其他生物分子如氨基酸、核苷酸、脂肪酸等提供碳骨架。
作为细胞识别的信息分子。糖蛋白是一类在生物体内分布极广的复合糖。它们的糖链可能起着信息分子的作用。细胞识别、免疫、代谢调控、受精作用、个体发育、癌变、衰老、器官移植等,都与糖蛋白的糖链有关。
2.糖类的甜度和溶解度
严格地说,甜度不属于糖类的物理性质,它属于一种感觉。甜度通常用蔗糖作为参照物,以它为100,葡萄糖是70,麦芽糖是35,乳糖是16。果糖的甜度几乎是蔗糖的两倍,其他天然糖的甜度都小于蔗糖。
糖精是一类低热量或无热量的非糖增甜剂。糖精是人工合成的,甜度为50 000。糖精问世已有百余年。在糖精之后还合成了多种增甜剂,后来人们发现不少合成增甜剂对哺乳动物有致癌和致畸作用,多数合成增甜剂已被禁用。蛇菊苷和应乐果甜蛋白是非糖天然增甜剂,前者存在于原产南美洲巴拉圭的一种菊科植物,后者存在于原产西非尼日利亚的一种植物。非糖增甜剂可作为糖尿病、心血管病、肥胖症和高血压患者的医疗食品添加剂。
除甘油醛微溶于水外,其他单糖均易溶于水,特别是在热水中溶解度极大。单糖微溶于乙醇,不溶于乙醚、丙酮等非极性有机溶剂。蔗糖的溶解度很大;乳糖的溶解度远比蔗糖小;麦芽糖的溶解度比蔗糖小,比乳糖大。
3.淀粉
淀粉是植物生长期间以淀粉粒形式贮存于细胞中的贮存多糖。它在种子、块茎和块根等器官中含量特别丰富。
当干淀粉悬于水中并加热时,淀粉粒吸水溶胀并发生破裂,淀粉分子进入水中形成半透明的胶悬液,这一过程称凝胶化或糊化。当凝胶化的淀粉液缓慢冷却并长期放置时,淀粉分子会自动聚集并借助分子间的氢键形成不溶性微晶束而重新沉淀,这种现象称为退行或老化。食品工业中为防止淀粉老化,可将淀粉食品速冻至零下20 ℃,使食品中的水迅速结晶以阻止淀粉分子聚结而沉淀。
淀粉除作为食物外,主要用作食品和医药等工业用的增甜剂(如水解糖浆)和增稠剂(如糊精)。把天然淀粉进行适当处理,使它的某些物理或化学性质发生改变,以适应特定的需要,这种淀粉称为改型淀粉。实验室中常用的可溶性淀粉就属于这一类,它是普通淀粉在质量分数为7.5%的盐酸中于室温下放置7 d形成的。
天然淀粉一般含有两种组分:直链淀粉和支链淀粉。多数淀粉所含的直链淀粉与支链淀粉的比例为(20%~25%)∶(75%~80%)。某些谷物如蜡质玉米和糯米等几乎只含支链淀粉,而皱缩豌豆中直链淀粉含量高达98%。直链淀粉和支链淀粉在物理和化学性质方面有明显差别。纯的直链淀粉仅少量地溶于热水,溶液放置时重新析出淀粉晶体(退行现象)。支链淀粉易溶于水,形成稳定的胶体,静置时溶液不出现沉淀。
淀粉在酸或淀粉酶作用下被逐步降解,生成分子大小不一的中间物,统称为糊精。糊精依分子质量的递减,与碘作用呈现由蓝紫色、紫色、红色至无色。例如,淀粉糊精呈现蓝紫色,红糊精为红褐色,消色糊精无色。
4.脂质概述
脂质(lipid,也译为脂类或类脂),是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。大多数脂质的化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。脂质的元素组成主要是碳、氢、氧,有的还含有氮、磷、硫。
脂质按化学组成,大体上可分为三大类。
单纯脂质 是由脂肪酸和甘油形成的酯。包括三酰甘油(或称甘油三酯)和蜡。
复合脂质 除了含有脂肪酸和醇外,还有其他非脂成分。磷脂的非脂成分是磷酸和含氮碱(如胆碱、乙醇胺),糖脂的非脂成分是糖类。
衍生脂质 由单纯脂质或复合脂质衍生而来或与之关系密切,但也具有脂质的一般性质。(1)取代烃,主要是脂肪酸及其碱性盐(皂)和高级醇,少量脂肪醛、脂肪胺和烃;(2)固醇类(甾类),包括固醇、性激素、肾上腺皮质激素等;(3)萜,包括许多天然色素(如胡萝卜素)、香精油、天然橡胶等;(4)其他脂质,如维生素A、维生素D、维生素E、维生素K,脂多糖、脂蛋白等。
脂质的生物学功能也和它们的化学组成、结构一样,是极其多种多样的。按照脂质的生物学功能,可以把脂质分为三大类。
贮存脂质 包括三酰甘油和蜡。在大多数真核细胞中,三酰甘油以微小的油滴形式存在于胞质溶胶中。脊椎动物的脂肪细胞贮存大量的三酰甘油,几乎充满了整个细胞。许多植物的种子中存在三酰甘油,为种子萌发提供能量和合成前体。很多生物中油脂是能量的主要贮存形式,三酰甘油是疏水的,因此有机体不必携带像贮存多糖所携带的结合水。肥胖人的脂肪组织中积储的三酰甘油可达15~20 kg,足以供应一个月所需的能量。然而人体以糖原形式贮存的能量不够一天的需要。当然葡萄糖和糖原也有优点,易溶于水,能快速提供代谢所需的能量。某些动物贮存在皮下的三酰甘油不仅作为能储,而且作为抗低温的绝缘层。海豹、海象、企鹅和其他的南北极温血动物的身体里都填充着大量的三酰甘油。冬眠动物如熊,在冬眠前积累大量脂肪也用作能储。人和动物的皮下和肠系膜脂肪组织还起防震的填充物作用。
在海洋的浮游生物中,蜡是代谢燃料的主要贮存形式。蜡还有其他功能,这与它排斥水和具有高稠度的性质有关。脊椎动物的某些皮肤腺分泌蜡以保护毛发和皮肤,使之柔韧、润滑并防水。鸟类,特别是水禽,从它们的尾羽腺分泌蜡使羽毛能防水。冬青、杜鹃和许多热带植物的叶覆盖着一层蜡,以防寄生物侵袭和水分的过度蒸发。
结构脂质 各种生物膜的骨架是由磷脂类构成的脂双层,参与脂双层构成的膜脂还有固醇和糖脂。脂双层的表面是亲水的,内部是疏水的。脂双层有屏障作用,使膜两侧的亲水性物质不能自由通过,这对维持细胞正常的结构和功能是很重要的。
活性脂质 具有专一的重要生物活性,包括数百种类固醇和萜,如雄性激素、雌性激素和肾上腺皮质激素等类固醇激素,以及对人和动物体的正常生长所必需的维生素A、维生素D、维生素E、维生素K,多种光合色素等。