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2019-2020年高中生物《2.5 細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物》教案 新人教版必修1 三維目標(biāo) 1.知識(shí)與技能 （1）說(shuō)出水在細(xì)胞中的存在形式和作用。 （2）說(shuō)出無(wú)機(jī)物在細(xì)胞中的存在形式和主要作用。 2.過(guò)程與方法 （1）嘗試進(jìn)行自主個(gè)性化的學(xué)習(xí)。 （2）運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、圖書(shū)、雜志進(jìn)行資料的收集和整理。 （3）嘗試將你所獲得的信息表達(dá)出來(lái)。 （4）嘗試進(jìn)行科普寫作。 3.情感態(tài)度與價(jià)值觀 （1）參與小組合作與交流。 （2）體驗(yàn)與你的同學(xué)分享通過(guò)自己的努力所獲得的知識(shí)。 （3）認(rèn)同“細(xì)胞是多種元素和化合物構(gòu)成的生命系統(tǒng)”。 教學(xué)重點(diǎn) 水和無(wú)機(jī)鹽在細(xì)胞中的存在形式和作用。 教學(xué)難點(diǎn) 水的存在形式，結(jié)合水與自由水的區(qū)別。 教學(xué)過(guò)程 ［課前準(zhǔn)備］ 教師到市面上收集一些運(yùn)動(dòng)飲料的包裝，并把它拍攝下來(lái)；收集一些其他相關(guān)圖片資料，用于課件的制作。 ［師生互動(dòng)］ （一）細(xì)胞中的水 1.水在生物體中的含量 對(duì)絕大多數(shù)生物來(lái)說(shuō)，沒(méi)有水就不能存活。地球上如果沒(méi)有水，也就沒(méi)有生命。最早的生命也是在水中誕生的。水在細(xì)胞中含量是最多的。在不同種類的生物體中，水的含量差別較大，生物體中水的含量為60％～95％。如，幼嫩植物體中水的含量約為70％，動(dòng)物體中水的含量約為80％左右。 水在生物體的含量這么高，我們平時(shí)似乎并不覺(jué)得，那水是以怎樣的形式存在于生物體內(nèi)的呢？ 2.水在細(xì)胞中的存在形式 水在細(xì)胞中以兩種形式存在。一部分水與細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)相結(jié)合，叫做結(jié)合水。結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，大約占細(xì)胞內(nèi)全部水分的4.5％。細(xì)胞中絕大部分的水以游離的形式存在，可以自由流動(dòng)，叫做自由水。 自由水大家是好理解的，它是可以流動(dòng)，可以蒸發(fā)，可以離析的水分子，那么結(jié)合水具體是怎么回事呢？ 結(jié)合水是在生物體內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)以氫鍵的形式相結(jié)合形成水膠體（親水力蛋白質(zhì)強(qiáng)于淀粉，淀粉強(qiáng)于纖維素），失去流動(dòng)性，含量比較穩(wěn)定，不易散失。結(jié)合水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，不能溶解其他物質(zhì)，不參與代謝作用。結(jié)合水賦予各種組織、器官一定形狀、硬度和彈性，因此某些組織器官的含水量雖多（如人的心肌含水79％），仍呈現(xiàn)堅(jiān)韌的形態(tài)。 圖2－5－1 氨基、羧基、羥基等均可與水結(jié)合,成為結(jié)合水 下面我們通過(guò)幾道習(xí)題來(lái)區(qū)分兩者： （1）下列屬于結(jié)合水的是 A.血液中的水 B.細(xì)胞液中的水 C.干種子細(xì)胞中的水 D.蒸騰作用散失的水 答案：C （2）心肌的含水量為79%而呈堅(jiān)韌的形態(tài)，血液的含水量為82%則是流動(dòng)的液態(tài)，對(duì)這兩種形態(tài)差異正確的解釋是：（心肌中的是結(jié)合水，而血液中的是自由水） 自由水和結(jié)合水在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)生命活動(dòng)旺盛時(shí)，結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)化，反之，當(dāng)生命活動(dòng)緩慢時(shí)，自由水向結(jié)合水轉(zhuǎn)化。自由水含量少時(shí)生命活動(dòng)緩慢，有利于保存，例如：種子要曬干來(lái)保存。反之為了使種子萌發(fā)，要先將種子浸泡在水中一段時(shí)間，讓種子吸水，增加自由水的含量。 （3）下列結(jié)合水相對(duì)含量比較多的是 A.休眠的大豆子葉細(xì)胞 B.休眠的玉米胚乳細(xì)胞 C.洋蔥的分生細(xì)胞 D.成熟西瓜的果肉細(xì)胞 自由水多代謝旺盛，顯然C、D可以排除，休眠的細(xì)胞自由水少，代謝很弱，結(jié)合水是指與細(xì)胞內(nèi)的親水物質(zhì)相結(jié)合的水，纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)，都是親水物質(zhì)，親水力蛋白質(zhì)強(qiáng)于淀粉，淀粉強(qiáng)于纖維素。大豆子葉細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量相對(duì)比較高，玉米的胚乳，淀粉含量相當(dāng)高，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的親水能力強(qiáng)于淀粉的親水能力，所以休眠的大豆子葉細(xì)胞中，結(jié)合水的含量相對(duì)比較高，所以答案應(yīng)該是A。 3.水的重要作用 水在生物體中的含量最多，自然也有其重要的意義：水是生命起源的先決條件，沒(méi)有水就沒(méi)有生命。世界上最早的生命就是在逐漸冷卻的海洋里由蛋白質(zhì)和其他化合物產(chǎn)生出來(lái)的。植物也起源于水中，后來(lái)其中的一部分才逐漸進(jìn)化為陸生植物。植物的一切正常生命活動(dòng)都必須在細(xì)胞含有一定的水分狀況下才能進(jìn)行。天然植被的分布主要受供水情況所控制。農(nóng)作物產(chǎn)量對(duì)供水的依賴性也往往超過(guò)了任何其他因素?！坝惺諢o(wú)收在于水”和“水利是農(nóng)業(yè)的命脈”的道理就在這里。 （1）自由水是細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)的良好溶劑：水分子具有極性，是自然界中能溶解物質(zhì)最多的良好溶劑。（水的介電常數(shù)是溶液中最高的，這就意味著按單位容計(jì)算，沒(méi)有任何溶劑能比水溶解更多的種類和數(shù)量的溶質(zhì)，所以水成為最理想的生物溶劑）動(dòng)植物體內(nèi)的各種生理生化過(guò)程，如礦質(zhì)元素的吸收、運(yùn)輸,氣體交換，光合產(chǎn)物的合成、轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸以及信號(hào)物質(zhì)的傳導(dǎo)等都需以水作為介質(zhì)。 （2）運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)和廢物：水在生物體內(nèi)的流動(dòng)（如血液），可以把其中溶解的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)細(xì)胞，同時(shí)又把細(xì)胞代謝產(chǎn)生的廢物運(yùn)送到排泄器官或者直接運(yùn)輸?shù)襟w外。 （3）結(jié)合水是組成細(xì)胞的成分：結(jié)合水通過(guò)氫鍵與蛋白質(zhì)或多糖結(jié)合，成為細(xì)胞成分的一部分。 （4）自由水作為反應(yīng)物參與細(xì)胞內(nèi)一些反應(yīng)：水是光合作用的原料。在呼吸作用以及許多有機(jī)物質(zhì)的合成和分解過(guò)程中都有水分子參與。沒(méi)有水，這些重要的生化過(guò)程都不能進(jìn)行。 根據(jù)自己已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)，你還能舉出哪些實(shí)例，說(shuō)明生命活動(dòng)離不開(kāi)水？（學(xué)生討論） ①在正常情況下，一個(gè)人一天需要2千克水。當(dāng)人體失去6%的水分時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)口渴、尿少和發(fā)燒等癥狀。 ②當(dāng)人體失水10%～20%時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)幻覺(jué)，甚至死亡。對(duì)人來(lái)說(shuō)，水比食物還要重要。一個(gè)人在饑餓時(shí)，可以損失40%的體重而不致斃命，但是如果損失了20%的水分，就能死亡。 ③水在機(jī)體內(nèi)還具有潤(rùn)滑劑的功能，如關(guān)節(jié)液。沒(méi)有唾液不能進(jìn)行吞咽動(dòng)物。 ④許多動(dòng)植物的受精作用都離不開(kāi)水。精子的移動(dòng)離不開(kāi)水，一些昆蟲(chóng)和蛙的受精卵要在水里發(fā)育。 ⑤…… Fe2+、Fe3+等。陰離子有Cl－、SO、PO、HCO等。 細(xì)胞中無(wú)機(jī)鹽的含量雖少，比水遠(yuǎn)遠(yuǎn)要少，只占1%～1.5%，那無(wú)機(jī)鹽在生物體內(nèi)有什么作用呢？ 2.無(wú)機(jī)鹽在細(xì)胞中的作用： 課本P35思考與討論： （1）為什么缺鐵會(huì)導(dǎo)致貧血呢？ 學(xué)生：血紅蛋白是一種紅色含鐵的蛋白質(zhì)，是紅細(xì)胞的主要成分，功能是運(yùn)輸氧氣和一部分二氧化碳。血紅蛋白中的鐵是二價(jià)鐵離子，對(duì)人來(lái)說(shuō)，小腸也只吸收二價(jià)鐵離子，對(duì)三價(jià)鐵離子是不吸收的。沒(méi)有Fe2+就不能合成血紅蛋白，人就會(huì)患缺鐵性貧血。 （2）植物體缺鎂會(huì)影響光合作用，為什么？ 學(xué)生：葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的色素，它能吸收光能用于光合作用。絕大多數(shù)植物葉片的顏色是綠色的，這是葉綠素顯現(xiàn)的顏色。沒(méi)有Mg2+就不能合成葉綠素，植物的葉片就會(huì)發(fā)黃，影響到光合作用的正常進(jìn)行。 （3）為什么現(xiàn)在許多食鹽都是加碘鹽呢？ 學(xué)生：人缺碘會(huì)引起大脖子?。谞钕倌[大），如果幼年時(shí)缺碘，造成甲狀腺素合成不足，繼而還會(huì)引起大腦發(fā)育落后，出現(xiàn)呆小癥。調(diào)查顯示，我國(guó)普遍缺碘，因此要求在食鹽中加碘來(lái)補(bǔ)充碘的不足。 （4）你還能想到人體缺哪些無(wú)機(jī)鹽會(huì)引起疾病嗎？ 學(xué)生：缺鈣會(huì)引起佝僂病。血鈣太低還可能會(huì)引起抽搐。 （5）為什么老年人容易骨折而青少年的骨容易變形？ 學(xué)生：骨是由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物構(gòu)成，骨的有機(jī)物使骨具有韌性，而使骨具有硬度，骨整體的彈性和硬度也就是由這兩種化學(xué)成分的比例而決定。骨中有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的比率會(huì)隨著年齡的改變而發(fā)生變化，成年人的骨含有2/3的無(wú)機(jī)物和1/3的有機(jī)物，這樣的比率使骨有最大的堅(jiān)固性。根據(jù)力學(xué)測(cè)定，每平方厘米的股骨能承受170至220千克的抗壓（縮）強(qiáng)度（軸向）。由于兒童的骨是有機(jī)成分大而無(wú)機(jī)成分小，故硬度差，但韌性及可塑性大。雖然不易骨折，但卻容易彎曲變形。因此，兒童應(yīng)特別注意良好的坐立姿勢(shì)。反之，老年人骨中的無(wú)機(jī)物隨年日而增多，有機(jī)物卻相對(duì)地減少，所以骨較脆而易折斷，而且不易愈合。因此，老年人不宜從事太過(guò)劇烈和幅度大的活動(dòng)。 （6）初中提過(guò)無(wú)機(jī)鹽對(duì)植物有哪些作用呢？ 學(xué)生：含氮的無(wú)機(jī)鹽促進(jìn)細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)，使枝葉繁茂。 含磷的無(wú)機(jī)鹽促進(jìn)幼苗發(fā)育和花開(kāi)放，果實(shí)種子提早成熟。 含鉀的無(wú)機(jī)鹽使植物莖稈健壯，促進(jìn)淀粉的形成。 ［教師總結(jié)］ 從大家的討論我們也可以看出，無(wú)機(jī)鹽對(duì)生物體來(lái)說(shuō)也是具有重要作用的，下面我們來(lái)歸納一下： （1）組成細(xì)胞中的化合物：例Mg2+是葉綠素分子必需的成分，F(xiàn)e2+是血紅蛋白的主要成分。碳酸鈣是動(dòng)物和人體的骨和牙齒中的重要成分。 （2）維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)：例哺乳動(dòng)物的血液中必須含有一定量的鈣鹽，如果血液中鈣鹽的含量太低，這種動(dòng)物就會(huì)出現(xiàn)抽搐。 （3）維持生物體內(nèi)的平衡：滲透壓的平衡：細(xì)胞內(nèi)外無(wú)機(jī)鹽的含量是維持原生質(zhì)滲透壓的重要因素。 酸度平衡（即pH平衡）：pH調(diào)節(jié)著細(xì)胞的一切生命活動(dòng)，它的改變影響著原生質(zhì)組成物的所有特性以及在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一切反應(yīng)。例如：各種蛋白質(zhì)對(duì)于pH的改變異常敏感，人體血漿pH降低0.5個(gè)單位，立即發(fā)生酸中毒。無(wú)機(jī)離子如HPO/H2PO和H2CO3/HCO等組成重要的緩沖體系來(lái)調(diào)節(jié)并維持pH平衡。 離子平衡：動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)外的Na+/K+/Ca2+的比例是相對(duì)穩(wěn)定的。細(xì)胞膜外Na+高、K+低，細(xì)胞膜內(nèi)K+高、Na+低。K+、Na+這兩種離子在細(xì)胞膜內(nèi)外分布的濃度差，是使細(xì)胞可以保持反應(yīng)性能的重要條件。此外，在細(xì)胞膜外Na+多Ca2+少時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞會(huì)失去穩(wěn)定性，對(duì)于外來(lái)刺激會(huì)過(guò)于敏感等等。 板書(shū)設(shè)計(jì) 第5節(jié) 細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物 一、細(xì)胞中的水 1.水在生物體中的含量：60%～95% 水生生物>陸生生物 幼年生物>老年生物 2.水在細(xì)胞中的存在形式：結(jié)合水（4.5%）和自由水（95.5%） 3.水在細(xì)胞中的功能： ①細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)的良好溶劑； ②運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)和廢物； ③組成細(xì)胞成分； ④作為反應(yīng)物參與細(xì)胞內(nèi)一些反應(yīng)。