高一生物大單元整體學(xué)習(xí)學(xué)程第一單元組成細(xì)胞的分子

高一生物大單元整體學(xué)習(xí)學(xué)程第一單元組成細(xì)胞的分子高效學(xué)習(xí)科研小組：學(xué)科主任：年級(jí)主任：中心主任：班級(jí)：__________小組：__________姓名：__________2023年9月第一單元組成細(xì)胞的分子——探尋生命的物質(zhì)基礎(chǔ)一、單元概述生命系統(tǒng)是由物質(zhì)構(gòu)成的，細(xì)胞是最基本的生命系統(tǒng)，細(xì)胞是由多種多樣的分子組成，組成細(xì)胞的分子包括水、無(wú)機(jī)鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等。研究組成細(xì)胞的分子，實(shí)際上就是探尋生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，從而幫助我們建立科學(xué)的生命觀。本單元將闡明細(xì)胞和生物體的各種生命活動(dòng)依賴的物質(zhì)基礎(chǔ)，初步形成生命的物質(zhì)觀。通過(guò)“檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)”實(shí)驗(yàn)，展示物質(zhì)檢測(cè)的思路方法。構(gòu)建蛋白質(zhì)、核酸的物理結(jié)構(gòu)模型，用模型構(gòu)建的方法來(lái)解決生物學(xué)問(wèn)題，有助于理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。本單元內(nèi)容還和與飲食相關(guān)的常見(jiàn)疾病、健康飲食、疾控衛(wèi)生原理等方面的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題建立聯(lián)系，完善營(yíng)養(yǎng)保健知識(shí)。二、單元要素（一）單元內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)概念1細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位1.1細(xì)胞由多種多樣的分子組成，包括水、無(wú)機(jī)鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等，其中蛋白質(zhì)和核酸是兩類最重要的生物大分子1.1.1說(shuō)出細(xì)胞主要由C、H、O、N、P、S等元素構(gòu)成，它們以碳鏈為骨架形成復(fù)雜的生物大分子1.1.2指出水大約占細(xì)胞重量的2/3，以自由水和結(jié)合水的形式存在，賦予了細(xì)胞許多特性，在生命活動(dòng)中具有重要作用1.1.3舉例說(shuō)出無(wú)機(jī)鹽在細(xì)胞內(nèi)含量雖少，但與生命活動(dòng)密切相關(guān)1.1.4概述糖類有多種類型，它們既是細(xì)胞的重要結(jié)構(gòu)成分，又是生命活動(dòng)的主要能源物質(zhì)1.1.5舉例說(shuō)出不同種類的脂質(zhì)對(duì)維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能有重要作用1.1.6闡明蛋白質(zhì)通常由21種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成1.1.7概述核酸由核苷酸聚合而成，是儲(chǔ)存與傳遞遺傳信息的生物大分子（二）單元學(xué)習(xí)任務(wù)1.概念構(gòu)建——大量元素、微量元素、單糖、二糖、多糖、多肽、脫氧核糖核酸等2.實(shí)驗(yàn)探究——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)不同化合物3.模型建構(gòu)——氨基酸脫水縮合、核酸分子平面結(jié)構(gòu)4.實(shí)踐應(yīng)用——合理飲食、種子曬干儲(chǔ)存、植物抗逆性（三）單元學(xué)習(xí)目標(biāo)1.圍繞組成細(xì)胞的元素、化合物的種類、結(jié)構(gòu)和功能及與人類健康的關(guān)系構(gòu)建單元的體系，并說(shuō)明與細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。2.結(jié)合實(shí)例說(shuō)明各種化合物的功能，構(gòu)建模型，模擬蛋白質(zhì)及核酸的結(jié)構(gòu)形成過(guò)程，用準(zhǔn)確的語(yǔ)言描述蛋白質(zhì)和核酸具有多樣性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，分析歸納生物大分子以碳鏈為骨架的原因。3.結(jié)合材料，分析肌紅蛋白形成過(guò)程中的規(guī)律，與血紅蛋白對(duì)比說(shuō)出結(jié)構(gòu)不同的原因，解釋煤氣中毒的原理，從別構(gòu)現(xiàn)象角度分析肌紅蛋白只適合儲(chǔ)存氧氣的原因。（四）單元學(xué)習(xí)計(jì)劃學(xué)習(xí)階段主要學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)時(shí)安排整體感知研讀課本，梳理出組成細(xì)胞的元素、化合物的種類和化合物的功能，總結(jié)出生物組織中化合物的檢測(cè)原理及注意事項(xiàng)；了解均衡攝食對(duì)健康的影響。0.5學(xué)時(shí)探究建構(gòu)小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)生物組織中的還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)；研讀教材，結(jié)合曲線、模型構(gòu)建探究各種化合物的結(jié)構(gòu)和功能，分析結(jié)構(gòu)如何與功能相適應(yīng)，總結(jié)各種化合物的元素組成、基本單位，解釋碳為生命核心元素的原因和人體健康相關(guān)的問(wèn)題3學(xué)時(shí)應(yīng)用遷移以肌紅蛋白為例，應(yīng)用探究建構(gòu)中生成的蛋白質(zhì)的體系，解釋實(shí)際問(wèn)題，深化結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。0.5學(xué)時(shí)重構(gòu)拓展圍繞組成細(xì)胞中的分子重構(gòu)本單元知識(shí)體系，能闡明生命的物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀；評(píng)析保健品廣告語(yǔ)的科學(xué)性。0.5學(xué)時(shí)（五）學(xué)習(xí)資源學(xué)習(xí)階段資源類別資源分層整體感知《分子與細(xì)胞》PPT資源；還原糖介紹文本檢測(cè)細(xì)胞中化合物視頻資源TT探究建構(gòu)水的物理屬性視頻資源無(wú)機(jī)鹽對(duì)機(jī)體的影響文本合理膳食文本資源“三高”的成因文本資源蛋白質(zhì)鹽析、變性、水解文本文檔核酸分子的組成、類型及結(jié)構(gòu)文本資源TTTTTT應(yīng)用遷移血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能資源T重構(gòu)拓展保健品介紹文本。T（六）單元學(xué)習(xí)目標(biāo)追求三、單元內(nèi)容（一）整體感知組成細(xì)胞的分子——從飲食認(rèn)識(shí)細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)探究組成生命體的元素和化合物俗話說(shuō)：“民以食為天”。食物的成分主要有糖類、脂類、蛋白質(zhì)、維生素、無(wú)機(jī)鹽、水和纖維素七大類，通常被稱為營(yíng)養(yǎng)素。它們和通過(guò)呼吸進(jìn)入人體的氧氣一起，經(jīng)過(guò)新陳代謝過(guò)程，轉(zhuǎn)化為構(gòu)成生物體的物質(zhì)，釋放維持生命活動(dòng)的能量。所以，它們是維持生命系統(tǒng)生理機(jī)能不可缺少的要素，也是構(gòu)成人體細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)。細(xì)胞是生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，那么組成細(xì)胞的元素和化合物有哪些呢？這些物質(zhì)又對(duì)細(xì)胞和生命活動(dòng)具有什么作用呢？【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.結(jié)合日常飲食，列舉食物中含有的元素和化合物種類，嘗試對(duì)其進(jìn)行分類。2.研讀教材，列舉細(xì)胞中元素和化合物的作用，說(shuō)出對(duì)生活的啟示。3.說(shuō)出教材單元內(nèi)的邏輯，并依據(jù)邏輯構(gòu)建單元體系。學(xué)習(xí)活動(dòng)1：感知生物細(xì)胞中的元素和化合物回顧初中所學(xué)知識(shí)，說(shuō)出日常飲食食物中含有的元素和化合物種類有哪些，進(jìn)一步研讀教材，對(duì)細(xì)胞中常見(jiàn)的化學(xué)元素和化合物進(jìn)行分類，說(shuō)出單元內(nèi)的邏輯。學(xué)習(xí)活動(dòng)2：列舉細(xì)胞中元素和化合物的存在價(jià)值食物中的元素和化合物如何被我們?nèi)梭w吸收，吸收后又在生物體或細(xì)胞中發(fā)揮哪些作用，請(qǐng)結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)和教材列舉實(shí)例，這對(duì)我們的生活有什么啟示？學(xué)習(xí)活動(dòng)3：構(gòu)建組成細(xì)胞的分子的單元體系細(xì)胞中元素和化合物對(duì)生命活動(dòng)有重要的影響，各司其職，又相互影響。請(qǐng)研讀教材按照單元內(nèi)的邏輯構(gòu)建本單元的單元體系。（二）探究建構(gòu)組成細(xì)胞的分子——建構(gòu)化合物的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系比較化合物的不同，探究飲食與健康的關(guān)系食物中的元素和化合物通過(guò)消化吸收進(jìn)入人體組成了人體細(xì)胞的物質(zhì)基礎(chǔ)。不同物質(zhì)種類、含量、功能有所差異，這些物質(zhì)各有什么功能？它們的結(jié)構(gòu)是如何與功能相適應(yīng)的？含量異常會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生哪些影響？我們應(yīng)該如何合理飲食？【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.自主選材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)生物組織中的還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)，歸納實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。2.結(jié)合實(shí)例或構(gòu)建模型，闡明各種化合物的結(jié)構(gòu)和功能，分析結(jié)構(gòu)是如何與功能相適應(yīng)的。3.從化合物功能及轉(zhuǎn)化的角度解釋與人體健康相關(guān)的多種現(xiàn)象，為健康飲食提出合理化建議。學(xué)習(xí)活動(dòng)4：檢測(cè)生物組織中的還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)不同食物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的種類和含量有很大差別，所以我們一定要注意合理膳食，保證營(yíng)養(yǎng)均衡。我們的食物來(lái)自各種生物組織，為了更好地選擇日常飲食，生物學(xué)上常常利用一些化學(xué)試劑來(lái)檢測(cè)不同生物組織中所含的化合物。1.從甘蔗、甜菜、西瓜、梨、花生油、花生子葉、雞蛋清、豆?jié){、牛奶中自主選擇合適的材料檢測(cè)還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)，請(qǐng)說(shuō)出選擇的材料及選材的理由。2.研讀教材，說(shuō)出不同化合物檢測(cè)的鑒定原理、步驟，小組合作完成實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?？偨Y(jié)：從鑒定對(duì)象、試劑的成分和濃度、使用方法、顏色變化等方面列表比較斐林試劑和雙縮脲試劑使用的異同點(diǎn)。學(xué)習(xí)活動(dòng)5：探究水和無(wú)機(jī)鹽的存在形式與功能面食是我們的主食，尤其是饅頭。在小麥生長(zhǎng)過(guò)程中，不同時(shí)期含水量會(huì)有所變化。下圖為冬小麥在不同時(shí)期含水量變化關(guān)系圖。在冬季來(lái)臨過(guò)程中，隨著氣溫的逐漸降低，植物體內(nèi)發(fā)生了一系列適應(yīng)低溫的生理生化變化。1.結(jié)合教材和圖解，說(shuō)出水在生物體中的存在形式，寫(xiě)出不同形式的水對(duì)于維持正常生命活動(dòng)的重要作用。2.請(qǐng)解讀寒冷條件下，小麥中不同形式的水含量是如何變化的，描述這種轉(zhuǎn)化對(duì)小麥生存的意義。由此分析小麥種子在儲(chǔ)存前應(yīng)如何處理？如果我們點(diǎn)燃一粒小麥種子，燃盡后剩下的少量灰白色灰燼就是無(wú)機(jī)鹽。無(wú)機(jī)鹽在細(xì)胞中如何存在？研讀教材22頁(yè)思考·討論和正文，請(qǐng)結(jié)合實(shí)例歸納無(wú)機(jī)鹽在生命活動(dòng)中的4條作用。學(xué)習(xí)活動(dòng)6：探究糖類、脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能糖類和脂質(zhì)的組成元素比較簡(jiǎn)單，但種類繁多、結(jié)構(gòu)和功能多樣，與人類生產(chǎn)和生活關(guān)系緊密。隨著生活水平的提高和生活節(jié)奏的改變，糖尿病患者的比例逐步提升，成為人們健康的“無(wú)聲兇煞”！請(qǐng)結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)例，從多個(gè)角度（如組成元素、能否水解、功能、在動(dòng)植物體中的分布等）對(duì)糖類和脂質(zhì)進(jìn)行歸類，構(gòu)建概念體系（完善到整體感知學(xué)習(xí)活動(dòng)3中）。結(jié)合體系構(gòu)建分析糖類都是能源物質(zhì)嗎？2.我們平時(shí)吃的食用油一般都是液態(tài)的植物油，而動(dòng)物油卻是固態(tài)的，你知道這是什么原因嗎？請(qǐng)從結(jié)構(gòu)決定功能的角度分析為什么等量的脂肪比糖類含能量多，但在一般情況下脂肪卻不是生物體利用的主要能源物質(zhì)。學(xué)以致用：培養(yǎng)脂肪細(xì)胞時(shí)，即便培養(yǎng)基中只添加糖類，并沒(méi)有添加脂肪，但新形成的脂肪細(xì)胞中也會(huì)出現(xiàn)油滴；患糖尿病人也很容易患上高血脂癥，請(qǐng)分析以上實(shí)例，解釋其中蘊(yùn)含的生物學(xué)原理，并從飲食的角度為糖尿病患者提供23條合理的建議。學(xué)習(xí)活動(dòng)7：探究蛋白質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系我們都知道，吃熟雞蛋、熟肉更容易消化；噴酒精、加熱可以達(dá)到消毒、滅菌的目的；加酶洗衣粉不能用太燙的水；治療糖尿病可以注射胰島素……這些司空見(jiàn)慣的生活常識(shí)，其實(shí)都與蛋白質(zhì)有關(guān)系。蛋白質(zhì)有哪些功能，為什么它能承擔(dān)這些功能？1.在各種化合物中蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者，請(qǐng)結(jié)合實(shí)例從蛋白質(zhì)功能的角度說(shuō)明理由。2.作為手術(shù)縫合線的膠原蛋白之所以能被人體組織吸收，是因?yàn)槟z原蛋白被分解為可以被人體吸收的氨基酸。請(qǐng)觀察課本29頁(yè)思考·討論部分的四個(gè)氨基酸，寫(xiě)出氨基酸分子的結(jié)構(gòu)通式并總結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，指出組成人體21種氨基酸的區(qū)別。3.模型構(gòu)建：自主研究教材氨基酸脫水縮合的過(guò)程，明確兩個(gè)氨基酸脫水縮合的部位，小組合作利用提供的材料構(gòu)建二肽、三肽形成過(guò)程模型。思考：在氨基酸脫水縮合形成二肽、三肽和多肽鏈的過(guò)程中，形成的肽鍵數(shù)、脫去水分子數(shù)、游離氨基和羧基數(shù)等與蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)、肽鏈數(shù)之間存在怎樣的數(shù)量關(guān)系。（提示：可假設(shè)有n個(gè)氨基酸，分別構(gòu)成一條肽鏈、構(gòu)成兩條肽鏈、構(gòu)成多條肽鏈時(shí)，上述數(shù)值分別是多少？歸納概括得出規(guī)律）4.多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，一條多肽鏈能盤(pán)區(qū)、折疊形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的原因是什么？許多蛋白質(zhì)分子都含有兩條或多條多肽鏈，這些多肽鏈?zhǔn)侨绾涡纬筛鼜?fù)雜的空間結(jié)構(gòu)的？總結(jié)從氨基酸到蛋白質(zhì)大致有哪些結(jié)構(gòu)層次?？偨Y(jié)：請(qǐng)從結(jié)構(gòu)決定功能的角度分析蛋白質(zhì)功能多種多樣的原因。學(xué)以致用：組成人體的氨基酸有21種，其中有8種是人體不能合成的，被稱為必需氨基酸。那么，我們?cè)谌粘ｏ嬍持校枰⒁饽男﹩?wèn)題？2.“吃熟雞蛋、熟肉更容易消化；噴酒精、加熱可以達(dá)到消毒、滅菌的目的；加酶洗衣粉不能用太燙的水”，請(qǐng)解釋其中所蘊(yùn)含的原理。學(xué)習(xí)活動(dòng)8：探究核酸適于攜帶遺傳信息的原因隨著生活水平的提高，人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)保健食品日益關(guān)注，尤其是在控糖、減脂的情況下，越來(lái)越多的蛋白質(zhì)類和核酸類保健品進(jìn)入了大眾的視野?！耙磺屑膊《寂c基因受損有關(guān)”、“補(bǔ)充某些特定的核酸，可以增強(qiáng)基因的修復(fù)能力”……廣告的真假先不談，為什么人們?nèi)绱酥匾暫怂?，核酸到底有什么功能，吃核酸保健品真能增?qiáng)基因修復(fù)能力嗎？下面我們一起來(lái)研究一下吧。1.模型構(gòu)建：用給定的材料或自選材料，構(gòu)建脫氧核苷酸、核糖核苷酸的結(jié)構(gòu)模型，然后仿照課本給出的核苷酸鏈分別構(gòu)建一條含有四種不同堿基的脫氧核苷酸鏈和核糖核苷酸鏈。（或通過(guò)畫(huà)圖完成以上任務(wù)）2.結(jié)合構(gòu)建的模型，比較DNA和RNA在化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)等方面的異同。3.刑偵人員可用過(guò)DNA指紋技術(shù)獲得犯罪嫌疑人的信息，運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，探討DNA是如何儲(chǔ)存遺傳信息的。地球上所有生物的遺傳信息都是儲(chǔ)存在DNA中的嗎？如果不是請(qǐng)舉例說(shuō)明?？偨Y(jié)：各種化合物的元素組成、基本單位、并說(shuō)明碳元素為生命的核心元素的原因。（三）應(yīng)用遷移組成細(xì)胞的分子——揭示肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能肌紅蛋白與血紅蛋白肌紅蛋白是哺乳動(dòng)物肌肉中儲(chǔ)氧的蛋白質(zhì)。在潛水哺乳類如鯨、海豹和海豚的肌肉中肌紅蛋白含量特別豐富，致使它們的肌肉呈棕色。由于肌紅蛋白能夠儲(chǔ)氧，使這些動(dòng)物能長(zhǎng)時(shí)間潛在水下。肌紅蛋白是一條由153個(gè)氨基酸殘基組成的肽鏈，盤(pán)繞一個(gè)血紅素（輔基）而形成的其分子折疊緊密，相對(duì)分子質(zhì)量為16700。血紅蛋白是一種由血紅素和珠蛋白組成的結(jié)合蛋白。珠蛋白肽鏈有兩種，一種是α鏈，由141個(gè)氨基酸構(gòu)成；另一種是非α鏈（β鏈、γ鏈及δ鏈），各有146個(gè)氨基酸。各種肽鏈有固定的氨基酸排列順序，不同血紅蛋白的珠蛋白肽鏈組成不同。每條肽鏈和一個(gè)血紅素連接，構(gòu)成一個(gè)血紅蛋白亞基。人類血紅蛋白是由4個(gè)亞基構(gòu)成的四聚體?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】1.重溫蛋白質(zhì)形成的脫水縮合過(guò)程及相關(guān)計(jì)算規(guī)律，說(shuō)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的原因。2.結(jié)合材料，分析肌紅蛋白形成過(guò)程中的規(guī)律，與血紅蛋白對(duì)比說(shuō)出結(jié)構(gòu)不同的原因，解釋煤氣中毒的原理。3.結(jié)合資料，從別構(gòu)現(xiàn)象角度分析肌紅蛋白只適合儲(chǔ)存氧氣的原因。學(xué)習(xí)活動(dòng)9：剖析肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)、功能，深化結(jié)構(gòu)與功能觀海豚肌肉中肌紅蛋白含量十分豐富，肌紅蛋白是肌肉中儲(chǔ)氧的蛋白質(zhì)，由一條肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成（如圖1）。而血紅蛋白是紅細(xì)胞中攜氧蛋白質(zhì)，它是一個(gè)含有四種不同亞基的四聚體，有兩條α鏈和兩條β鏈組成，且每個(gè)亞基都含有一個(gè)血紅素輔基（如圖2）。每個(gè)血紅素含有一個(gè)二價(jià)鐵元素，非常容易被氧化成穩(wěn)定的三價(jià)鐵而失去和氧氣結(jié)合能力，因此游離的血紅素不適合直接當(dāng)做氧氣載體。（1）合成血紅蛋白時(shí)，脫水縮合產(chǎn)生的水來(lái)自于氨基酸的哪些部位？血紅蛋白的α鏈由141個(gè)氨基酸組成，β鏈由146個(gè)氨基酸組成，則其脫水縮合過(guò)程中形成多少個(gè)肽鍵？（2）同一只海豚體內(nèi)肌紅蛋白和血紅蛋白的結(jié)構(gòu)不盡相同，根本原因是什么？直接原因是什么？蛋白質(zhì)功能具有多樣性，除運(yùn)輸功能外，還有哪些？（答兩點(diǎn)即可）（3）血紅素是血紅蛋白分子的重要組成部分，其中的Fe2+是血紅蛋白運(yùn)輸氧的關(guān)鍵物質(zhì)，能可逆地與O2結(jié)合，當(dāng)它與氧結(jié)合時(shí)，暗紅色的缺氧靜脈血變?yōu)轷r紅色的富氧動(dòng)脈血。煤氣中毒患者，各種組織細(xì)胞都處于缺氧狀態(tài)，請(qǐng)解釋原因。別構(gòu)現(xiàn)象是指當(dāng)某些蛋白質(zhì)表現(xiàn)其功能時(shí)，部分構(gòu)象會(huì)發(fā)生改變，從而使整個(gè)分子的性質(zhì)發(fā)生變化。當(dāng)氧與血紅蛋白中一個(gè)亞基結(jié)合（或解離）后，就會(huì)相繼引起其他亞基直至整個(gè)血紅蛋白構(gòu)象的改變，進(jìn)而使血紅蛋白變得適于與氧結(jié)合（或解離）。肌紅蛋白只由一個(gè)亞基盤(pán)繞一個(gè)血紅素構(gòu)成，在發(fā)揮作用時(shí)不存在別