2014屆高一生物 細(xì)胞中的無機物示范教案 新人教版

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1、第5節(jié) 細(xì)胞中的無機物 ●從容說課 《細(xì)胞中的無機物》的知識內(nèi)容并不難，主要是讓學(xué)生了解水和無機鹽在細(xì)胞中的存在形式和作用，在講授無機化合物水時，可以從水在細(xì)胞、組織中的含量入手，引出水的兩種存在形式。引導(dǎo)學(xué)生分析兩種形式的水在細(xì)胞中的作用，理解水的含量與生命活動的狀態(tài)密切相關(guān)。在講述水時，要注意滲透出兩種形式的水存在著動態(tài)轉(zhuǎn)化，不能截然分開。恰當(dāng)?shù)剡\用生活常識，說明水的存在狀態(tài)和作用，將會更吸引學(xué)生，使學(xué)生加深對水的認(rèn)識。關(guān)于無機鹽的教學(xué)，可以從學(xué)生已知的知識中提出問題，通過簡明的分析，使學(xué)生懂得無機鹽的存在形式和作用。例如，為什么在觀察動物和人的細(xì)胞時，要用一定濃度的生理鹽水?為

2、什么長期缺乏鐵會出現(xiàn)缺鐵性貧血?從這些問題的分析過程中，歸納出無機鹽對維持細(xì)胞形態(tài)、參與重要的物質(zhì)組成等作用。 本節(jié)最后一段是對全章的小結(jié)，旨在點明“細(xì)胞是多種元素和化合物構(gòu)成的生命系統(tǒng)”，“活細(xì)胞中的這些化合物，含量和比例處在不斷變化之中。但又保持相對穩(wěn)定，以保證細(xì)胞生命活動的正常進行”。教師要在最后總結(jié)中給學(xué)生分析、強調(diào)、點明。 ●三維目標(biāo) 1.知識與技能 （1）說出水在細(xì)胞中的存在形式和作用。 （2）說出無機物在細(xì)胞中的存在形式和主要作用。 2.過程與方法 （1）嘗試進行自主個性化的學(xué)習(xí)。 （2）運用互聯(lián)網(wǎng)、圖書、雜志進行資料的收集和整理。 （3）嘗試將你所獲得的信息表

3、達出來。 （4）嘗試進行科普寫作。 3.情感態(tài)度與價值觀 （1）參與小組合作與交流。 （2）體驗與你的同學(xué)分享通過自己的努力所獲得的知識。 （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 水和無機鹽在細(xì)胞中的存在形式和作用。 ●教學(xué)難點 水的存在形式，結(jié)合水與自由水的區(qū)別。 ●教具準(zhǔn)備 1.學(xué)生作業(yè)。 2.學(xué)生講學(xué)課件。 3.教師課件。 ●課時安排 1課時 ●教學(xué)過程 ［課前準(zhǔn)備］ 教師到市面上收集一些運動飲料的包裝，并把它拍攝下來；收集一些其他相關(guān)圖片資料，用于課件的制作。 ［情境創(chuàng)設(shè)］ 教師課件展示一些市面上的“運動飲料”圖片，引起

4、學(xué)生興趣，接著教師課件中出現(xiàn)一個運動飲料化學(xué)成分表（可拍攝某牌子的飲料包裝）。 “這是××飲料的化學(xué)成分表，表中哪些成分屬于無機鹽？為什么要在運動員喝的飲料中添加這些無機鹽呢？那么無機鹽在生活中起什么作用呢？” “另外還有一個問題，為什么人會口渴呢？” 課件呈現(xiàn)園藝師為植物澆水的畫面，“為什么我們在種植植物時也那么強調(diào)澆水，水在細(xì)胞內(nèi)起什么作用呢？” ［師生互動］ （一）細(xì)胞中的水 1.水在生物體中的含量 對絕大多數(shù)生物來說，沒有水就不能存活。地球上如果沒有水，也就沒有生命。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

5、量為60％～95％。如，幼嫩植物體中水的含量約為70％，動物體中水的含量約為80％左右。 一般來說，①水生生物的含水量大于陸生生物的含水量，例如，水母的身體里水的含量竟約為97％（顯示水母的圖片）。②幼年生物的含水量要大于老年生物的含水量（顯示幼兒與老人的圖片），所以人體老化的特征之一是身體細(xì)胞含水量的下降。③同一生物在生長發(fā)育的不同時期，含水量也是不相同的。在不同的組織、器官中，水的含量也不相同。例如，血液含水83％、肌肉含水76％、骨骼含水約25％、牙含水10％、唾液含水99.5％、脂肪組織含水20％左右，因此成人中肌肉發(fā)達而體型消瘦的人其水分所占比例高于體脂多的胖體型者。 水在生物體

6、的含量這么高，我們平時似乎并不覺得，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，叫做自由水。 自由水大家是好理解的，它是可以流動，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)強于淀粉，淀粉強于纖維素），失去流動性，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

7、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 下面我們通過幾道習(xí)題來區(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%而呈堅韌的形態(tài)，血液的含水量為82%則是流動的液態(tài)，對這兩種形態(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)生命活動旺盛時

8、，結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)化，反之，當(dāng)生命活動緩慢時，自由水向結(jié)合水轉(zhuǎn)化。自由水含量少時生命活動緩慢，有利于保存，例如：種子要曬干來保存。反之為了使種子萌發(fā)，要先將種子浸泡在水中一段時間，讓種子吸水，增加自由水的含量。 （3）下列結(jié)合水相對含量比較多的是 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)強于淀粉，淀粉強于纖維素。大豆子葉細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量相對比較高，玉米的胚乳，

9、淀粉含量相當(dāng)高，因為蛋白質(zhì)的親水能力強于淀粉的親水能力，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，沒有水就沒有生命。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)生出來的。植物也起源于水中，后來其中的一部分才逐漸進化為陸生植物。植物的一切正常生命活動都必須在細(xì)胞含有一定的水分狀況下才能進行。天然植被的分布主要受供水情況所控制。農(nóng)作物產(chǎn)量對供水的依賴性也往往超過了任何其他因素?！坝惺諢o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)

10、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算，沒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）動植物體內(nèi)的各種生理生化過程，如礦質(zhì)元素的吸收、運輸,氣體交換，光合產(chǎn)物的合成、轉(zhuǎn)化和運輸以及信號物質(zhì)的傳導(dǎo)等都需以水作為介質(zhì)。 （2）運輸營養(yǎng)和廢物：水在生物體內(nèi)的流動（如血液），可以把其中溶解的營養(yǎng)物質(zhì)運輸?shù)礁鱾€細(xì)胞，同時又把細(xì)胞代謝產(chǎn)生的廢物運送到排泄器官或者直接運輸?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

11、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物質(zhì)的合成和分解過程中都有水分子參與。沒有水，這些重要的生化過程都不能進行。 根據(jù)自己已有的知識和生活經(jīng)驗，你還能舉出哪些實例，說明生命活動離不開水？（學(xué)生討論） ①在正常情況下，一個人一天需要2千克水。當(dāng)人體失去6%的水分時，就會出現(xiàn)口渴、尿少和發(fā)燒等癥狀。 ②當(dāng)人體失水10%～20%時，就會出現(xiàn)幻覺，甚至死亡。對人來說，水比食物還要重要。一個人在饑餓時，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水在機體內(nèi)還具有潤滑劑的功能，如關(guān)節(jié)液。沒有唾液不能進行吞咽動物。 ④許多動植物的受精作用都離不開水。

12、精子的移動離不開水，一些昆蟲和蛙的受精卵要在水里發(fā)育。 ⑤…… （二）細(xì)胞中的無機鹽 初中我們做實驗，將骨和小麥的種子燒盡，最終都會得到一些灰白色的灰燼，請問這些灰燼是什么呢？ 學(xué)生：是無機鹽。 1.無機鹽在細(xì)胞中的存在形式： 細(xì)胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在，含量較多的陽離子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。陰離子有Cl－、SO、PO、HCO等。 細(xì)胞中無機鹽的含量雖少，比水遠(yuǎn)遠(yuǎn)要少，只占1%～1.5%，那無機鹽在生物體內(nèi)有什么作用呢？ 2.無機鹽在細(xì)胞中的作用： 課本P35思考與討論： （1）為什么缺鐵會導(dǎo)致貧血呢？ 學(xué)生：血紅蛋白是一種紅

13、色含鐵的蛋白質(zhì)，是紅細(xì)胞的主要成分，功能是運輸氧氣和一部分二氧化碳。血紅蛋白中的鐵是二價鐵離子，對人來說，小腸也只吸收二價鐵離子，對三價鐵離子是不吸收的。沒有Fe2+就不能合成血紅蛋白，人就會患缺鐵性貧血。 （2）植物體缺鎂會影響光合作用，為什么？ 學(xué)生：葉綠素是綠色植物進行光合作用的色素，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。沒有Mg2+就不能合成葉綠素，植物的葉片就會發(fā)黃，影響到光合作用的正常進行。 （3）為什么現(xiàn)在許多食鹽都是加碘鹽呢？ 學(xué)生：人缺碘會引起大脖子?。谞钕倌[大），如果幼年時缺碘，造成甲狀腺素合成不足，繼而還會引起大腦發(fā)育落

14、后，出現(xiàn)呆小癥。調(diào)查顯示，我國普遍缺碘，因此要求在食鹽中加碘來補充碘的不足。 （4）你還能想到人體缺哪些無機鹽會引起疾病嗎？ 學(xué)生：缺鈣會引起佝僂病。血鈣太低還可能會引起抽搐。 （5）為什么老年人容易骨折而青少年的骨容易變形？ 學(xué)生：骨是由有機物和無機物構(gòu)成，骨的有機物使骨具有韌性，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。骨中有機物與無機物的比率會隨著年齡的改變而發(fā)生變化，成年人的骨含有2/3的無機物和1/3的有機物，這樣的比率使骨有最大的堅固性。根據(jù)力學(xué)測定，每平方厘米的股骨能承受170至220千克的抗壓（縮）強度（軸向）。由于兒童的骨是有機成分大而無機

15、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。反之，老年人骨中的無機物隨年日而增多，有機物卻相對地減少，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劇烈和幅度大的活動。 （6）初中提過無機鹽對植物有哪些作用呢？ 學(xué)生：含氮的無機鹽促進細(xì)胞分裂和生長，使枝葉繁茂。 含磷的無機鹽促進幼苗發(fā)育和花開放，果實種子提早成熟。 含鉀的無機鹽使植物莖稈健壯，促進淀粉的形成。 ［教師精講］ 從大家的討論我們也可以看出，無機鹽對生物體來說也是具有重要作用的，下面我們來歸納一下： （1）組成細(xì)胞中的化合物：例Mg2+是葉綠素分子

16、必需的成分，F(xiàn)e2+是血紅蛋白的主要成分。碳酸鈣是動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：例哺乳動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，這種動物就會出現(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)外無機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，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)對于pH的改變異常敏感，人體血漿pH降低0.5個單位，立即發(fā)生酸中毒。無機離子如HPO/H2PO和H2CO3/HCO等組成重要的緩沖體系來調(diào)節(jié)并維持pH平衡。

17、 離子平衡：動物細(xì)胞內(nèi)外的Na+/K+/Ca2+的比例是相對穩(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，神經(jīng)細(xì)胞會失去穩(wěn)定性，對于外來刺激會過于敏感等等。 ［評價反饋］ 1.某地區(qū)曬干的小麥種子的含水量約為14%，此時活細(xì)胞內(nèi)水分 A.全部為自由水 B.全部為結(jié)合水 C.主要為自由水 D.主要為結(jié)合水 2.在患急性腸炎時，要及時注射生理鹽水；不慎外傷后要用0.9%的鹽水清潔傷口；在高溫作業(yè)時，要喝淡鹽水。以下各項中屬于以上三種做法的主要原因依

18、次是 ①消毒 ②維持水分代謝的平衡 ③維持無機鹽代謝的平衡 ④降溫 ⑤是細(xì)胞的等滲溶液并有清潔作用 A.①②④ B.③②⑤ C.②⑤③ D.②③④ 參考答案： 1.D 2.C ［課堂小結(jié)］ 到這里，我們就講完了細(xì)胞內(nèi)的六大類化合物?？偨Y(jié)一下：細(xì)胞是多種元素和化合物構(gòu)成的生命系統(tǒng)。C、H、O、N等化學(xué)元素在細(xì)胞內(nèi)含量豐富，是構(gòu)成細(xì)胞中主要化合物的基礎(chǔ)。以碳鏈為骨架的糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等有機化合物，構(gòu)成細(xì)胞生命大廈的基本框架；糖類和脂肪提供了生命活動的主要能源；水和無機鹽與其他物質(zhì)一道，共同承擔(dān)起構(gòu)建細(xì)胞、參與細(xì)胞生命活動等重要生理功能。活細(xì)胞中的這些

19、化合物，含量和比例處在不斷變化之中。但又保持相對穩(wěn)定，以保證細(xì)胞生命活動的正常進行。 ［布置作業(yè)］ 完成課本P36練習(xí)及P38自我檢測。 ［課后拓展］ 植物組織中自由水和結(jié)合水含量的測定 原理： 植物組織中的水分是由被膠粒所固著的結(jié)合水及不被膠粒所固著的自由水兩部分所組成。結(jié)合水不蒸發(fā)和結(jié)冰，不能作為溶劑，也不被溶質(zhì)奪取，所以當(dāng)植物組織被浸入較濃的糖溶液中脫水，一定時間后仍未被奪取的水分作為結(jié)合水，而被奪取的水分作為自由水。自由水的量可根據(jù)所加糖液濃度的降低量來計算。再由植物組織的總含水量減去自由水量，即可求得結(jié)合水量。 植物體內(nèi)自由水和結(jié)合水含量及其比值常與植物的生長及抗性有密

20、切關(guān)系。自由水較多時，代謝活動常較強，生長速度也較快，但抗性往往降低；而結(jié)合水含量多時，則情況相反。所以自由水與結(jié)合水含量是植物抗性生理的一個指標(biāo)。 儀器藥品： 阿貝氏折射儀、分析天平、烘箱、超級恒溫水浴、直徑5 mm鉆孔器、干燥器、濾紙、稱量瓶、吸濾管、移液管、65%～70%（W/V）蔗糖溶液 操作步驟： 1.取稱量瓶2個，洗凈、烘干、稱重后備用。 2.在田間選定待測作物，摘取在生長、部位、葉齡等較一致的葉片5～10片。 3.用直徑5 mm鉆孔器，在葉子的半邊鉆下小圓片，每葉5片，放入1號稱量瓶中，蓋緊。然后在葉子的另半邊的對稱位置上同樣鉆下5個小圓片，放入2號稱量瓶，蓋緊。

21、4.1號稱量瓶于105 ℃烘箱中烘干至恒重，以計算含水量（%）。 5.2號稱量瓶中分析天平上稱重，求得樣品鮮重Wf。 6.用移液管吸取5 mL 60%蔗糖溶液，加到2號稱量瓶中，加蓋后再在分析天平上稱重，求得所加蔗糖溶液的重量B。小心搖動瓶中溶液，使與樣品混合均勻，放在陰涼處4到5小時，其間經(jīng)常搖動。 7.在老師指導(dǎo)下，將折射儀與超級恒溫水浴相邊連，水浴溫度調(diào)節(jié)到20 ℃。 8.用吸濾管（在玻璃管的一端塞上少許脫脂棉，另一端配上橡皮吸頭）吸取2號瓶中上層透明的溶液少許，滴一滴在折射儀棱鏡在毛玻璃上，旋緊棱鏡，測定浸出液的含糖百分?jǐn)?shù)B2。棱鏡用蒸餾水清洗后，再用同樣方法測得原來蔗糖溶液的

22、含糖百分?jǐn)?shù)B1。 9.計算：按下式計算植物樣品中自由水含量（%）。 β= 式中：β為自由水含量（%）； B為加入樣品中蔗糖溶液的重量； B1為原蔗糖溶液深度百分?jǐn)?shù)； B2為加樣后糖溶液的濃度百分?jǐn)?shù)； Wf為植物樣品鮮重。 公式（1）系根據(jù)如下關(guān)系求得： 若A為樣品中自由水重量， 加樣后糖溶液中自由水量為（B+A）×（1－B2）， 原來糖溶液中自由水量為B（1－B1）， 則樣品中自由水量A=（B+A）（1－B2）－B（1－B1）， 簡化得：A=。β=== 式（2）和式（1）完全相等。 求得自由水含量（%）后，即可根據(jù)下式求出結(jié)合水含量（%）。 結(jié)合水含量（%）=

23、組織含水量（%）－組織中自由水量（%） 實驗作業(yè)： 1.植物組織中的自由水與結(jié)合水的生理作用有何不同？ 2.結(jié)合水含量何以與植物的抗逆性有關(guān)？ ●板書設(shè)計 第5節(jié) 細(xì)胞中的無機物 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運輸營養(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)。 二、細(xì)胞中的無機鹽 1.無機鹽在生物中的含量：1%～1.5% 2.無機鹽在生物中存在形式：離子 3.無機鹽的功能： ①組成細(xì)胞中的化合物。 ②維持細(xì)胞和生物體的生命活動。 ③維持生物體內(nèi)的平衡。