【公開課】細(xì)胞中的無機(jī)物教案高一上學(xué)期 人教版（2019）必修1

1、第2章第2節(jié) 細(xì)胞中的無機(jī)鹽一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.通過資料分析，舉例說出水和無機(jī)鹽在細(xì)胞中的存在形式和主要作用。（生命觀念、科學(xué)思維）2.通過資料分析，說出水在細(xì)胞中的存在形式和作用，并通過水的分子結(jié)構(gòu)分析水具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的原因。（生命觀念、科學(xué)思維）2.樹立節(jié)約用水的意識(shí)，保護(hù)水資源。（社會(huì)責(zé)任）二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：（1）水的存在形式及功能。（2）水的分子結(jié)構(gòu)（3）無機(jī)鹽的功能。2.教學(xué)難點(diǎn)： 從水的分子結(jié)構(gòu)解釋水是良好溶劑和能運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的原因。三、教學(xué)方法自主學(xué)習(xí)法、直觀演示法。四、教學(xué)過程【新課導(dǎo)入】同學(xué)們喜歡喝飲料吧？什么滋味呢？酸酸甜甜的。為什么會(huì)有這種味道呢？請(qǐng)同學(xué)們看屏幕上某

2、種運(yùn)動(dòng)員飲料的化學(xué)成分表。成分質(zhì)量濃度/（gL-1）蔗糖30其他糖類10檸檬酸10檸檬香精0.8氯化鈉1.0氯化鉀0.1磷酸二氫鈉0.1磷酸二氫鉀0.1碳酸氫鈉0.1 運(yùn)動(dòng)員飲料的化學(xué)成分表蔗糖和其他糖類有甜的味道，且能為細(xì)胞提供能量；檸檬酸和檸檬香精使我們有酸酸的感覺；剩下的成分是無機(jī)鹽。當(dāng)然還有含量最多的一種成分沒有呈現(xiàn)出來，那就是水。這節(jié)課我們就來研究細(xì)胞中的無機(jī)物水和無機(jī)鹽。【新課講授】一、細(xì)胞中的水1.水的含量俗話說水是生命之源，萬物的起源都離不開水，水孕育了地球這個(gè)美麗星球上幾十億種生物，那么水在生物體中的含量怎樣？有什么作用？請(qǐng)看大屏幕上不同生物體內(nèi)含水量。不同生物體含水量生物水

3、母魚類蛙哺乳動(dòng)物藻類高等植物質(zhì)量分?jǐn)?shù)%9780-8578659060-80請(qǐng)問同學(xué)們能從中讀出那些信息？學(xué)生通過閱讀分析得出結(jié)論：一是生物體的含量量隨著省種類的不同有所差別，且水生生物的含水量相對(duì)陸地生物要高。二是不同生物體中含量最多的化合物是水。2.水的功能請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)以下資料總結(jié)水的作用。資料1.水與蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)結(jié)合，失去流動(dòng)性和溶解性。資料2.水參與光合作用、呼吸作用等很多細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)。資料3.組織細(xì)胞必需浸潤(rùn)在組織液中，紅細(xì)胞必須浸潤(rùn)在血液中，淋巴細(xì)胞必須浸潤(rùn)在淋巴中。資料4.物質(zhì)必須溶于水中才能被細(xì)胞吸收利用。資料5.水在生物體內(nèi)流動(dòng)，把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)送到各個(gè)細(xì)胞，同時(shí)也把

4、各個(gè)細(xì)胞在新陳代謝中產(chǎn)生的代謝廢物，運(yùn)送到排泄器官或者直接排出體外。學(xué)生閱讀討論得出如下結(jié)論：1. 水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成部分。2.參與細(xì)胞內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)。3.提供液體環(huán)境。4.細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑。5.運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢物。3.水的結(jié)構(gòu)水為什么能成為細(xì)胞內(nèi)良好的溶劑呢？為什么具有支持生命的獨(dú)特性質(zhì)呢？我們說結(jié)構(gòu)決定功能，那么水的分子結(jié)構(gòu)如何？請(qǐng)同學(xué)們觀看水結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的視頻奇妙的水分子。水分子的介紹：水的各種神奇的性質(zhì)歸根到底就是由水分子的性質(zhì)決定的。水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，水能溶解食鹽是因?yàn)樗械难踉訋ж?fù)電，氫原子帶正電，它們分別可以吸引帶正電的鈉離子和帶負(fù)電的氯離子，這樣一來水分子

5、就可以把這兩種離子團(tuán)團(tuán)圍住，從宏觀上看就是食鹽被溶解了。水之所以會(huì)在4C以下發(fā)生“熱縮冷脹”是因?yàn)樗肿又g會(huì)形成一種叫做“氫鍵”的結(jié)構(gòu)。水結(jié)成冰體積會(huì)增大，也是這種結(jié)構(gòu)在作怪，原來水的物理和化學(xué)特性都來源于奇妙的水分子。 閱讀課本P20-21相關(guān)知識(shí)，結(jié)合老師提供的水分子的模型。小組討論完成下列問題：（1）結(jié)合水的組成及特性，水分子中H、O原子的結(jié)合方式和帶電情況，嘗試解釋水為什么能成為良好的溶劑。（2）結(jié)合氫鍵的形成及特點(diǎn)，說明水分子為什么具有流動(dòng)性？（3）水的哪一特性，對(duì)于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要？學(xué)生自主構(gòu)建模型并解釋上述三個(gè)問題。（1） 水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，氫原子

6、以共用電子對(duì)與氧原子結(jié)合。由于氧具有比氫更強(qiáng)的吸引共用電子的能力，使氧的一端稍帶負(fù)電荷，氫的一端稍帶正電荷。水分子的空間結(jié)構(gòu)及電子的不對(duì)稱分布，使得水分子成為一個(gè)極性分子。帶有正電荷或負(fù)電荷的分子都容易與水結(jié)合，因此水是良好的溶劑。（2） 由于水分子的極性，當(dāng)一個(gè)水分子的氧端靠近另一個(gè)水分子的氧端時(shí)，它們之間的靜電吸引作用就形成一種若的引力，這種弱的引力稱為氫鍵。氫鍵比較弱，又不斷地形成，使水在常溫下能夠維持液體狀態(tài)，具有流動(dòng)性。（3） 由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容，這就意味著水的溫度相對(duì)不容易發(fā)生改變，水的這種特性，對(duì)于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要。4.水的存在形式現(xiàn)在有兩個(gè)杯子，一個(gè)

7、盛的是橙汁，另一個(gè)盛的是雞蛋液。根據(jù)水分子的特性，由于氫鍵的不穩(wěn)定，大部分水呈游離狀態(tài)，可以自由流動(dòng)，大約占細(xì)胞內(nèi)全部水分的95.5%，這部分水叫自由水，如橙汁； 一部分水與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)相結(jié)合，如雞蛋液中的水，叫做結(jié)合水。引導(dǎo)學(xué)生歸納自由水和結(jié)合水的特點(diǎn)和作用。（1）自由水（約95.5%）： 特點(diǎn)是呈游離狀態(tài)，可自由流動(dòng)，易散失。作用是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑。（2）結(jié)合水（約4.5%）：特點(diǎn)是與細(xì)胞內(nèi)的其他物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、多糖等）結(jié)合，不自由流動(dòng)，不易散失。作用是是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成部分。5.與生活的聯(lián)系結(jié)合水與自由水所起的作用是有差異的，兩者之間的關(guān)系如何？（展示新鮮種子和干種子圖片，提出問題）

8、提出問題：1.新鮮種子與干種子哪一個(gè)新陳代謝旺盛？（新鮮種子）2.新鮮種子與干種子哪一個(gè)自由水含量更多呢？（新鮮種子）在正常情況下，細(xì)胞內(nèi)自由水所占的比例越大，細(xì)胞的代謝就越旺盛；而結(jié)合水越多，細(xì)胞的抗逆性（抵抗干旱和寒冷等不良環(huán)境的能力）就越強(qiáng)。根據(jù)這個(gè)信息，請(qǐng)同學(xué)們回答下面兩個(gè)問題：1.儲(chǔ)藏種子之前要先將種子曬干的目的是什么？提示：減少種子中的自由水使其代謝水平降低，便于儲(chǔ)藏。2.北方冬小麥在冬天來臨前較少灌溉的原因是什么？提示：降低自由水的含量，提高結(jié)合水的比例，以避免氣溫下降時(shí)自由水過多導(dǎo)致結(jié)冰而損害自身。激發(fā)學(xué)生思考，感慨任何生命的維持和成長(zhǎng)都離不開水，在全球水資源匱乏的狀態(tài)下，我們

9、應(yīng)該從生活中的點(diǎn)滴做起，保護(hù)水資源。二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽展示小麥種子燒盡時(shí)可見到的一些灰白色灰燼的圖片，這些灰燼就是小麥種子里的無機(jī)鹽。無機(jī)鹽的含量、存在形式以及作用如何？從“組成細(xì)胞的主要化合物及相對(duì)含量”的圖中我們可以看出無機(jī)鹽的含量很少，僅占細(xì)胞鮮重的1%-1.5%。從“運(yùn)動(dòng)員飲料的化學(xué)成分表”中可以看出，大多數(shù)的無機(jī)鹽的存在形式是離子，那么少數(shù)無機(jī)鹽以什么形式存在呢？學(xué)生思考回答：化合物的形式，比如牙齒、骨骼的組成成分是碳酸鈣，以化合物形式存在。結(jié)合上述分析，歸納總結(jié)無機(jī)鹽的含量和存在形式。1.含量：無機(jī)鹽的含量很少，僅占細(xì)胞鮮重的1%-1.5%2.存在形式：（1）大多數(shù)無機(jī)鹽以離子的形

10、式存在。陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。陰離子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。（2）少數(shù)無機(jī)鹽以化合物的形式存在。牙齒、骨骼的組成成分是碳酸鈣，以化合物形式存在。3.作用請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P22的“思考討論”，并結(jié)合下列資料總結(jié)無機(jī)鹽的作用。資料1.某生物興趣小組做了個(gè)無土栽培的實(shí)驗(yàn)，與正常植株相比，缺Mg的植株出現(xiàn)葉片發(fā)黃的癥狀。生物興趣小組的同學(xué)經(jīng)過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)缺Mg的植株光合作用效率降低了，因而他們得出缺Mg影響光合作用的結(jié)論，但他們也有一個(gè)疑問：為什么缺Mg會(huì)影響光合作用呢?Mg是組成葉綠素的重要成分，缺乏會(huì)導(dǎo)致葉綠素不能合成，光

11、合作用減弱。資料2.小明最近總覺得疲乏困倦、頭暈眼花，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)體內(nèi)血紅素含量偏低，確診為缺鐵性貧血。小明有個(gè)疑惑：為什么缺Fe會(huì)導(dǎo)致貧血呢?Fe是血紅素分子的重要組成元素，缺乏會(huì)發(fā)導(dǎo)致血紅素不能合成，血紅蛋白減少，導(dǎo)致貧血。資料1、2說明無機(jī)鹽是許多化合物的重要成分。資料3.人在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)大量排汗，可能會(huì)引起肌肉抽筋，這是因?yàn)橛写罅康腃a2+隨汗液排出，造成血鈣過低。這說明無機(jī)鹽有什么作用?說明無機(jī)鹽對(duì)維持生物體的生命活動(dòng)有重要作用。資料4.如果你們很長(zhǎng)時(shí)間沒有運(yùn)動(dòng)了，突然你們上體育課跑了1000米，會(huì)感到腰酸、膝蓋酸等。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了乳酸，過一段時(shí)間酸痛感全無，為什么呢？長(zhǎng)跑過程

12、中產(chǎn)生的乳酸與體內(nèi)的NaHCO3反應(yīng)生成乳酸鈉、水和二氧化碳，從而使酸痛感消失，說明無機(jī)鹽可以調(diào)節(jié)酸堿平衡。 資料5.在注射時(shí)，為何用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液（生理鹽水）?0.9%的NaCl溶液可以維持細(xì)胞正常的形態(tài)從而保證細(xì)胞正常的功能。用不完全歸納法歸納總結(jié)無機(jī)鹽的作用。學(xué)生解釋問題探討中的無機(jī)鹽的作用：無機(jī)鹽在飲料中以離子的形式存在。運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中會(huì)大量出汗，出汗時(shí)人體會(huì)排出大量無機(jī)鹽，所以要給他們補(bǔ)充無機(jī)鹽。無機(jī)鹽可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的生命活動(dòng)，也是許多有機(jī)物的重要組成成分?！菊n堂練習(xí)】 1水分子中氫原子以共用電子對(duì)與氧原子結(jié)合。由于氧具有比氫更強(qiáng)的吸引電子對(duì)的能力，使氧的一端稍帶負(fù)電

13、荷，氫的一端稍帶正電荷。水分子的空間結(jié)構(gòu)及電子的不對(duì)稱分布，使得水分子成為一個(gè)極性分子。水分子間也可相互吸引，形成氫鍵，易于形成和斷裂。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）A帶有正電荷或負(fù)電荷的分子（或離子）都易與水結(jié)合，因此，水是良好的溶劑B氫鍵的存在，使水具有較低的比熱容（1 Kg的物質(zhì)溫度上升1所需的能量），因此，水能維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性C自由水與結(jié)合水的比例處于動(dòng)態(tài)變化中，與細(xì)胞的新陳代謝程度有關(guān)，有利于生物體適應(yīng)不同的環(huán)境D結(jié)合水與細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、多糖相結(jié)合，失去流動(dòng)性和溶解性，無法參與生物化學(xué)反應(yīng)【答案】B【解析】水分子是極性分子，易與帶正電荷或負(fù)電荷的分子或離子結(jié)合，因此水是良好的溶劑，A正確

14、；由于水分子的極性，一個(gè)水分子的氧端靠近另一水分子的氫端時(shí)，它們之間的靜電吸引作用就形成一種弱的引力，這種弱的引力稱為氫鍵；氫鍵的存在，使水有較高的比熱容，使水的溫度不易發(fā)生改變，有利于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；自由水與結(jié)合水的比值不同，細(xì)胞的代謝強(qiáng)度不同，細(xì)胞內(nèi)自由水和結(jié)合水比例時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)變化中，這與細(xì)胞的代謝強(qiáng)度和所處環(huán)境有關(guān)，有利于生物體適應(yīng)不同的環(huán)境，C正確；細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水與蛋白質(zhì)、多糖等結(jié)合，失去流動(dòng)性和溶解性，成為細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，無法參與生物化學(xué)反應(yīng)，D正確。2無機(jī)鹽是動(dòng)物體不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A無機(jī)鹽是構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)某些重要化合物的組成成分，如Fe2+參

15、與血漿蛋白的組成B人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持離不開Na+、CI-、HCO3-和HPO42-等無機(jī)鹽離子的參與C食物中缺碘可能會(huì)導(dǎo)致地方性甲狀腺腫，因此應(yīng)適量食用加碘食物D神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)、外的Na+和K+濃度的穩(wěn)定有利于維持其正常的興奮性【答案】A【解析】無機(jī)鹽是構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)某些重要化合物的組成成分，如Fe2+參與血紅蛋白的組成，A錯(cuò)誤；Na+、CI-參與維持內(nèi)環(huán)境中滲透壓穩(wěn)態(tài)，HCO3-和HPO42參與維持內(nèi)環(huán)境中pH值穩(wěn)定，B正確；食物中缺碘，甲狀腺激素?zé)o法合成，促甲狀腺激素增多，促進(jìn)甲狀腺腫大，C正確；靜息電位形成于鉀離子外流有關(guān)，動(dòng)作電位的形成與鈉離子內(nèi)流有關(guān)，因此神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)、外的Na+和K+濃度的

16、穩(wěn)定有利于維持其正常的興奮性，D正確。3冬小麥一般在9月中下旬至10月上旬播種，翌年5月底至6月中下旬成熟。在冬季來臨過程中，隨著氣溫的逐漸降低，冬小麥體內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列適應(yīng)低溫的生理變化，抗寒能力逐漸增強(qiáng)。翌年，農(nóng)民在儲(chǔ)存小麥種子前，需要將剛收獲的小麥種子曬干后，再收進(jìn)糧倉存放。請(qǐng)回答下列問題：（1）小麥種子活細(xì)胞中含量最多的化合物是_，其在細(xì)胞中的存在形式是_。（2）在冬天來臨前，冬小麥中_（填“自由水”或“結(jié)合水”）的比例會(huì)逐漸降低。（3）農(nóng)民曬種時(shí)，小麥種子會(huì)失去一部分水，把種子曬干后放在試管中點(diǎn)燃，直至燃成灰燼，該灰燼的成分是_。（4）儲(chǔ)存小麥種子前，如果暴曬的時(shí)間不夠長(zhǎng)，在糧倉中儲(chǔ)存

17、時(shí)，小麥種子呼吸加強(qiáng)、產(chǎn)熱增加，會(huì)導(dǎo)致小麥種子霉?fàn)€。通過上述事實(shí)可以看出，細(xì)胞的代謝強(qiáng)弱與細(xì)胞的_有密切聯(lián)系。【答案】（1）水 自由水和結(jié)合水 （2）自由水 （3）無機(jī)鹽 （4）自由水含量（或自由水與結(jié)合水的比值） 【解析】（1）活細(xì)胞中含量最多的化合物是水；水在細(xì)胞中的存在形式是自由水和結(jié)合水。（2）冬小麥在冬天來臨前，自由水的比例會(huì)逐漸降低，而結(jié)合水的比例會(huì)逐漸上升，原因是避免氣溫下降時(shí)自由水過多導(dǎo)致結(jié)冰而損害自身。（3）當(dāng)把種子曬干后放在試管中點(diǎn)燃，直至燃成灰燼，此時(shí)細(xì)胞中的水分全部流失，有機(jī)物中的C、H、O等元素氧化為CO2和H2O等散失，剩余的灰燼是無機(jī)鹽。（4）儲(chǔ)存小麥種子前，如果暴曬的時(shí)間不夠長(zhǎng)，自由水的含量仍然較高，在糧倉中儲(chǔ)存時(shí)小麥會(huì)呼吸產(chǎn)熱導(dǎo)致霉?fàn)€。通過上述事實(shí)可以看出，細(xì)胞的代謝強(qiáng)弱與細(xì)胞的自由水含量有密切聯(lián)系?！菊n堂小結(jié)】細(xì)胞中含量最多的化合物是水，水的存在形式有兩種自由水和結(jié)合水，水是細(xì)胞中