淺談化學(xué)知識在生物教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：高中生物課本中有很多的知識點(diǎn)都與化學(xué)知識有關(guān)，如何在教學(xué)過程中滲透化學(xué)知識，使相關(guān)的知識點(diǎn)相互鏈接，相互融合，是我多年教學(xué)過程中一直研究的問題。

關(guān)鍵詞：高中生物；化學(xué)知識；滲透

一、 引言

人教版高中生物必修一關(guān)于細(xì)胞代謝的概念是這樣的：“細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)反應(yīng)，統(tǒng)稱為細(xì)胞代謝。”可見生物學(xué)科與化學(xué)學(xué)科勢必會存在著千絲萬縷的聯(lián)系。下面就如何應(yīng)用化學(xué)知識進(jìn)行生物教學(xué)展開討論與思考。

二、 案例1：檢測生物組織中的糖類和蛋白質(zhì)

1. 現(xiàn)狀

由于檢測生物組織中還原性糖的斐林試劑組成是：甲液為質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，乙液為質(zhì)量濃度為0.05g/mL的CuSO4溶液；檢驗(yàn)生物組織中蛋白質(zhì)的雙縮脲試劑組成是：A液為質(zhì)量濃度為0.1g/mL的NaOH溶液，B液為質(zhì)量濃度為0.01g/mL的CuSO4溶液。也就是說兩者溶液組成成分相同，只不過是CuSO4溶液的質(zhì)量濃度不同。如果在講解實(shí)驗(yàn)原理的時(shí)候只說：“還原性糖與斐林試劑發(fā)生作用，在水浴加熱的條件下生成磚紅色沉淀；蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)?！睂W(xué)生必然會產(chǎn)生疑問：“兩者所用的試劑其實(shí)差不多，為什么可以分別檢測還原性糖和蛋白質(zhì)，而且還出現(xiàn)了不同的顏色反應(yīng)？”

2. 解決辦法

針對上述疑問，教師需要將兩者反應(yīng)的化學(xué)原理和學(xué)生解釋清楚，才能讓學(xué)生更好的掌握相關(guān)的知識。

（1）還原性糖的鑒定過程：斐林試劑在使用前是先將甲液和乙液等量混合均勻后，再加入樣液。事實(shí)上就是0.1g/mL的NaOH溶液和0.05g/mL的CuSO4溶液等量混合均勻，然后生成了Cu（OH）2沉淀，還原糖中的醛基（—CHO）在加熱條件下能將Cu（OH）2中的Cu2+還原成Cu+，從而生成磚紅色的Cu2O沉淀。

（2）蛋白質(zhì)的鑒定過程：雙縮脲試劑的使用方法是先加過量的A液0.1g/mL的NaOH溶液造成堿性環(huán)境，再加B液0.01g/mL的CuSO4溶液，這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)在堿性溶液中能與Cu2+結(jié)合生成紫色絡(luò)合物。

這樣學(xué)生就能理解檢測生物組織中的糖類和蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)原理了。

3. 反思

對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理教學(xué)時(shí)，不能只是讓學(xué)生背下來，更重要的是讓學(xué)生去理解，這里雖然有些化學(xué)知識學(xué)生還沒學(xué)過，但將其中的化學(xué)知識體現(xiàn)出來，對生物知識的生成絕對是有好處的。

三、 案例2：氨基酸的結(jié)構(gòu)通式

1. 現(xiàn)狀

氨基酸結(jié)構(gòu)通式這一節(jié)的教學(xué)安排在高一上學(xué)期開學(xué)不久，學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)到有機(jī)化學(xué)關(guān)于氨基酸的相關(guān)知識，如果只是讓同學(xué)們把氨基酸的結(jié)構(gòu)通式記住，很難達(dá)到良好的效果。因?yàn)閷W(xué)生在寫氨基酸的結(jié)構(gòu)通式的時(shí)候，很容易多寫一部分，也很容易少寫一部分。因此氨基酸結(jié)構(gòu)通式的教學(xué)是本節(jié)的一個(gè)難點(diǎn)。

2. 解決辦法

課前布置學(xué)生復(fù)習(xí)初三化學(xué)課中原子的核外電子排布情況。課堂上先用多媒體課件展示四中氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸）的結(jié)構(gòu)式。然后讓學(xué)生找出這四種氨基酸在結(jié)構(gòu)上有什么相同之處和不同之處，最后師生共同總結(jié)出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式（如圖1）：

到這里氨基酸的結(jié)構(gòu)通式雖然已經(jīng)給出，但是真正能自己把氨基酸的結(jié)構(gòu)通式寫出來的學(xué)生卻寥寥無幾。究其原因，學(xué)生對氨基酸的結(jié)構(gòu)通式為什這么寫并不理解，只能靠死記硬背。這個(gè)時(shí)候就需要教師給予學(xué)生一定的指導(dǎo)：如何輕松寫出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式？

首先，課件展示出元素周期表1—20號元素的核外電子排布情況（如圖2）：

指出C原子要達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，必須得到4個(gè)電子，形成四個(gè)共價(jià)鍵；N原子要達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，必須得到3個(gè)電子，形成3個(gè)共價(jià)鍵；O原子要達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，必須得到2個(gè)電子，形成2個(gè)共價(jià)鍵。這里要提出的是H原子核外因?yàn)橹挥幸粋€(gè)電子層，只需要得到一個(gè)電子，形成一個(gè)共價(jià)鍵就可以達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

其次，課件展示出甲烷、氨氣、二氧化碳和水的結(jié)構(gòu)式，詳細(xì)講解每個(gè)原子如何達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的。

最后，基于以上化學(xué)知識，讓學(xué)生對氨基酸的結(jié)構(gòu)通式有了一個(gè)新的了解：一個(gè)中心碳原子連有四個(gè)鍵，一端連有氨基，一端連有羧基，一端連有H原子，一端連有R基。這樣學(xué)生就能夠很輕松的寫出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式了。

3. 反思

對氨基酸結(jié)構(gòu)通式的推導(dǎo)，除了掌握必要的生物學(xué)知識之外，還需要有一定的化學(xué)知識做基礎(chǔ)（在這里主要指的是共價(jià)鍵形成的相關(guān)知識），這樣才能深入到生命現(xiàn)象本質(zhì)之中，真正體現(xiàn)融匯貫通的目的。

四、 案例3：蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計(jì)算

1. 現(xiàn)狀

學(xué)生通過學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道蛋白質(zhì)是由氨基酸脫水縮合形成的，并且會書寫脫水縮合的化學(xué)方程式，但是由化學(xué)方程式引申出來的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計(jì)算題還得由化學(xué)知識來解決。

2. 解決辦法

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧初中化學(xué)知識“質(zhì)量守恒定律”的內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量不會發(fā)生改變，即反應(yīng)物的質(zhì)量之和等于生成物的質(zhì)量之和。那么對于氨基酸脫水縮合形成蛋白質(zhì)的這一化學(xué)反應(yīng)方程式，反應(yīng)物就是各個(gè)氨基酸，生成物除了蛋白質(zhì)還有水，所以根據(jù)“質(zhì)量守恒定律”就可以知道氨基酸的總的相對分子質(zhì)量應(yīng)該等于蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量加上生成的水的質(zhì)量，所以就可以得出蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量的計(jì)算公式：蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量=氨基酸的平均相對分子質(zhì)量×氨基酸的個(gè)數(shù)-18×脫去水分子的個(gè)數(shù)。

3. 反思

蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計(jì)算公式的推導(dǎo)過程涉及初中化學(xué)知識“質(zhì)量守恒定律”的相關(guān)內(nèi)容，要想讓學(xué)生自己推導(dǎo)出蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的計(jì)算公式，那學(xué)生必須要先掌握相應(yīng)的化學(xué)知識，可見化學(xué)知識在生物教學(xué)中的重要性。

高中生物教學(xué)中還有許多知識點(diǎn)與化學(xué)知識聯(lián)系密切，例如無機(jī)催化劑相關(guān)的催化原理在酶作用教學(xué)中的應(yīng)用，同位素標(biāo)記法在光合作用卡爾文循環(huán)中的應(yīng)用以及在噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，相似相溶原理在細(xì)胞膜成分探究過程中的應(yīng)用，分子的親水性和疏水性在探究磷脂分子在細(xì)胞膜中的排列情況中的應(yīng)用，二氧化碳和酒精的檢測方法在探究酵母菌呼吸方式時(shí)的應(yīng)用，還有氧化還原原理在光合作用和呼吸作用教學(xué)過程中的應(yīng)用等等，遇到這些知識點(diǎn)，就需要我們生物教師在教學(xué)過程中滲透化學(xué)知識的教學(xué)，這樣才能使學(xué)生更加全面的掌握各門課的知識。

參考文獻(xiàn)：

[1]生物必修1分子與細(xì)胞[M].人民教育出版社，2007.

[2]謝昕.高職高專教材——有機(jī)化學(xué)[M].鄭州：黃河水利出版社，2008.

作者簡介：謝瑩，安徽省銅陵市，銅陵市第五中學(xué)。endprint