第二章第五節(jié)細胞中無機物

1、一、教學目標1. 說出水在細胞中的存在形式和作用。2. 說出無機鹽在細胞中的存在形式和主要作用。二、教學重點和難點1. 教學重點水和無機鹽在細胞中的作用。2. 教學難點（1）結(jié)合水的概念。（2）無機鹽的作用。三、教學策略1. 情境創(chuàng)設學生對于水的認識比較豐富， 許多概念來自生活中的經(jīng)驗， 但是站在活細胞的角度去看， 學生的認識還有需要補充、糾正和待完善的地方。因此教師在教學時可以從學生熟悉的事實 切入，吸引學生的注意力。教師可以查找有關資料，如一個人在極限狀況下，可以堅持20d以上不進食，但是缺水不能超過 1 d;地球表面約3/4的部分是水；細胞內(nèi)含量最多的化合物 是水；許多國家的科學家都在為

2、尋找火星上的水而努力工作，既有成效又有爭議。這些事實說明水對于生命的重要性。 究竟水在細胞和生物體中具有什么樣的功能呢？由此引入新課的 學習。同時利用課本上的問題探討，將學生帶到對水的內(nèi)容的學習中。2. 教學過程水和無機鹽的知識在課標中的要求都是了解層次，因此教師在課堂上更多的是讓學生認識水和無機鹽與生命的關系，通過列舉生活中的現(xiàn)象、事實和學生的體驗來加深學生對水在 生命中的作用的認識。 比如，讓學生知道生命活動包括一系列的化學反應，而幾乎所有的化學反應都離不開水；讓學生思考我們味覺的產(chǎn)生必須是在舌尖有唾液浸潤的情況下才能感 知，若擦去舌尖的唾液，或用舌頭接觸一塊不能溶解于水的玻璃，我們會感受

3、不到什么味覺。這說明水作為溶劑的作用以及溶劑對于生命活動中的化學反應的重要性。細胞的代謝活動與水的多少及其自由水的含量密切相關，讓學生想一想種子的庫存需要條件之一就是通風干 燥，想一想干種子細胞中的含水量與其生命活動的關系，學生就不難理解水在代謝中的作用了。學習無機鹽的知識， 同樣要讓學生認識到無機鹽的含量在細胞中是最少的，但是對于生命活動卻是必不可少的事實。教學中教師可以舉出許多實例，如血紅蛋白和葉綠素的結(jié)構中都含有特定的無機鹽離子，可以根據(jù)課本中提供的這兩種分子的結(jié)構簡圖，來認識無機鹽在構成生物大分子中的重要作用。還可以列舉人體或植物體缺乏某種無機鹽所產(chǎn)生的癥狀，加深學生對無機鹽與細胞和生

4、物體關系的認識。總之教師在準備教學時，生動豐富的素材，包括文字、圖片、視頻資料等都是本節(jié)教學所需要的，在大量的事實面前，學生獲得的關于水 和無機鹽的印象最為深刻，也就比較容易達到課標所要求的知識層次。3. 難點的處理本節(jié)課的難點是要讓學生明確結(jié)合水的概念和作用以及無機鹽在細胞和生物體中的重要作用。因為學生對結(jié)合水與無機鹽的作用，沒有多少生活經(jīng)驗可以借鑒，尤其是無機鹽的各種生理作用是學生比較陌生的，因此通過一些生活現(xiàn)象讓學生有所感受后，再接受概念就比較容易。學生對水的認識多半來自“自由水”，而對于“結(jié)合水”不太了解。要讓學生認識結(jié)合水可以簡單介紹水分子的物理化學特性。水作為極性分子的特性致使其容

5、易與那些大分子結(jié)合在一起。讓學生想一想新鮮雞蛋清的液態(tài)膠狀的存在形式，告訴學生這就是富有生命的狀態(tài)，這部分結(jié)合在蛋白質(zhì)等大分子周圍的水已經(jīng)失去了流動性和作為溶劑的作用，僅是細胞和生物體的組成成分。同時讓學生聯(lián)想臭雞蛋是不會有這樣膠體狀的雞蛋清的，因此雞蛋臭了意味著雞蛋已經(jīng)沒有生命功能了。通過這樣的例子讓學生體會結(jié)合水在細胞組成成分中的作用。學生在學習無機鹽的作用時，可以列舉人體生活和健康中的各種實例來加深感性認識，比如利用課本中運動員飲料的資料讓學生討論，由此再引申到人體發(fā)生的一些與無機鹽有關的疾病，通過對疾病的介紹和討論學習無機鹽在細胞和生物體構成、 等方面的功能。四、答案和提示（一）問題探

6、討1.提示：水在細胞中的重要作用： 水是細胞結(jié)構的重要組成成分， 許多種物質(zhì)溶解在水中， 細胞內(nèi)的許多化學反應也都需要有水的參與， 多數(shù)細胞必須浸潤在以水為基礎的液體環(huán)境中。水在生物體內(nèi)的流動，到各個細胞，同時，也把各個細胞在代謝中產(chǎn)生的廢物，調(diào)節(jié)滲透壓和酸堿平衡是細胞內(nèi)的良好溶劑, 多細胞生物體的絕大 可以把營養(yǎng)物質(zhì)運送運送到排泄器官或者直接排出體外。總之，各種生物體的一切生命活動，都離不開水。2.提示：無機鹽在細胞中的重要作用：細胞中許多有機物的重要組成成分，調(diào)節(jié)細胞的生命活動等。（二）旁欄思考題2. 提示：20世紀70年代以前，人們普遍認為缺碘只能引起甲狀腺腫大，還沒有認識到缺碘對兒童智

7、力的影響。進入 80年代以后，人們認識到缺碘對人類危害最大的不是甲狀腺腫，而是造成不同程度的腦發(fā)育落后，只有補足了碘才能確保嬰幼兒腦的正常發(fā)育。根據(jù)1994年的統(tǒng)計結(jié)果，中國缺碘地區(qū)的人口達7.27億，約占全國人口總數(shù)的 56%輕度缺碘或碘營養(yǎng)不足已波及所有省、市。1995年的兒童碘營養(yǎng)調(diào)查結(jié)果表明：許多經(jīng)濟發(fā)達的大城市，兒 童尿碘也在100卩g/L以下，甲狀腺腫大率在 5河上。證明城市也存在不同程度的碘缺乏。 目前公認標準為：人群尿碘水平在100卩g/L以上，才能基本上消除碘缺乏危害。從這個全新的認識出發(fā)，我國幾乎所有地區(qū)， 包括以前認為的非病區(qū)，實際上都是缺碘地區(qū)，因此需要補碘的范圍已擴大

8、到全國（高碘地區(qū)除外）。3. 提示：不同細胞內(nèi)的化合物都是由無機物和有機物組成的，其種類有一定差別。例如，淀粉只存在于植物細胞中，糖原只存在于動物細胞中。 不同細胞中各種化合物的含量也有一定差別。例如，肌細胞中含蛋白質(zhì)較多，脂肪細胞中含脂肪較多。但是，各種細胞中的化合 物組成及含量又有許多共性。例如，所含的有機物都是糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸，無機物 中都有無機鹽和水；各種化合物在不同細胞中的含量一般維持在一定范圍內(nèi)。這體現(xiàn)了生命世界在物質(zhì)組成上的統(tǒng)一性。（三）思考與討論1. 提示：人類貧血癥中有缺少紅細胞和缺少血紅蛋白兩種類型，它們都可導致貧血。 而血紅蛋白的分子結(jié)構不能缺少的一種元素就是鐵，

9、所以缺鐵會導致血紅蛋白的合成障礙，引起貧血。缺鐵性貧血是一種常見的貧血癥。正常人體內(nèi)含鐵量約為35 g，它是制造血紅蛋白的主要原料之一。當鐵缺乏時，血紅蛋白就不能合成，從而發(fā)生缺鐵性貧血。2. 提示：光合作用不能缺少葉綠素，而葉綠素的分子結(jié)構中不能缺少的元素之一就是鎂。鎂是葉綠素的組成元素之一，因此，鎂對于光合作用有重要意義。缺鎂時葉綠素的形成受到阻礙，從而影響光合作用。此外，鎂還是許多酶的活化劑，鎂還能促進脂肪的合成。因此， 鎂是重要的生命元素。（四）練習基礎題1. C。 2.A。 3.D。拓展題提示：質(zhì)量分數(shù)為0.9%的氯化鈉溶液的濃度， 正是人體細胞所處液體環(huán)境的濃度，所以叫生理鹽水。當

10、人體需要補充鹽溶液或輸入藥物時，應輸入生理鹽水或用生理鹽水作為藥物的溶劑，以保證人體細胞的生活環(huán)境維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。五、參考資料1.水的物理化學性質(zhì)與生命的關系水是生命的源泉。活細胞中絕大多數(shù)化學反應是在水環(huán)境中進行的。水在許多生物化學反應中是一個活潑的參與者，而且是大分子（如蛋白質(zhì)）性質(zhì)的重要決定因素。水之所以成為生命活動中最重要的溶劑，是由它的物理化學性質(zhì)所決定的，而它的物理化學性質(zhì)取決于它的分子結(jié)構，即水是一個帶有氫鍵的極性分子。較高的介電常數(shù)、比熱、蒸發(fā)水的極性分子結(jié)構特性決定了它有許多獨特的物理性質(zhì)：熱、沸點、熔點及抗張強度等（表10)。表10 一些常見物質(zhì)的物理性質(zhì)熔點沸點蒸發(fā)

11、熱比熱廠C/ C/J g-1/J g -1水乙醇01002 257.24.184334.4J曰子丙酮-11478852.72.429104.11丿目Hn乙酸乙-9556522.52.20796.1(ii酯-8477426.41.919口日-6361246.60.945氯仿熔解熱/J g-1沒有任何溶劑能比水溶解水的介電常數(shù)是溶液中最高的，這就意味著按單位容積計算，更多種類和數(shù)量的溶質(zhì)，所以水成為最理想的生物溶劑。比熱是指提高單位數(shù)量的某物質(zhì)單位溫度所需要的熱量。水的比熱在液體中排第二位（汞的比熱最大），這種高比熱特性意味著水的溫度相對不容易發(fā)生改變，可作為熱的緩沖 劑，這樣以水為介質(zhì)的生命體系

12、就可以維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)，使生物體少受外界溫度變化的影響。蒸發(fā)熱是指在恒定溫度下，使某物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)所需要的熱量。水的蒸發(fā)熱大， 能為部分脊椎動物所利用，以汗水的蒸發(fā)作為一種冷卻機制；同樣，對于植物來說也是非常重要的，植物葉片通過水分蒸發(fā)消耗過多吸收的光能，從而避免溫度升高對細胞造成傷害。氫鍵使水的沸點高達100 C,所以在正常溫度下，水是液體，有利于生命活動的進行。水的熔解熱最高，這樣在臨近結(jié)冰溫度時， 溫度下降的趨勢大大降低，從而防止了零度以下的快速降溫，這對于地球氣溫的調(diào)節(jié)以及水生生物的生存都有十分重要的意義。物體抵抗拉力而不被拉斷的能力稱為抗張強度。由于水分子間的內(nèi)聚力 （水分

13、子間的氫鍵使水分子具有的相互吸引力），水具有很高的抗張強度，因此，水柱可以抵抗外界的拉力 而不會被拉斷，這種特性在植物體內(nèi)水和無機鹽的向上運輸中發(fā)揮著重要作用；即使冰的密度低于水而能漂浮水上的現(xiàn)象，對水生生物的生活也很重要。水的表面張力可以維持植物導管中水流的連續(xù)性。細胞的含水量與其生理活動是否活躍常常是密切相關的。當細胞含水量充足時其生理活動常較活躍， 而當含水量降低時細胞的生 命活動也會減弱。植物細胞所具有的膨壓也是通過水分的平衡建立起來的。另外，水的熱傳導性在非金屬物質(zhì)中是最好的，水的黏度是較低的， 水還具有滲透作用等，這些對于生命活動來說都是至關重要的。綜上所述，水是細胞中各種生物化學

14、反應的基本介質(zhì)，是生命的源泉。2. 無機鹽在調(diào)節(jié)酸堿平衡中的作用下面以動物體為例來介紹無機鹽在調(diào)節(jié)酸堿平衡中的作用。動物的體液具有正常的 pH值，如人的血漿pH值約為7.357.45，在酸堿平衡的維持中， 無機鹽直接參與了緩沖對的構成。血液中最主要的緩沖對是由碳酸氫鈉（鉀）和碳酸所構成的，即 NaHCOHhCG或 KHCOHhCG。除此之外，還存在有其他的緩沖對。在血漿中有NazHPO/NaWPQ、血漿蛋白質(zhì)鈉鹽/蛋白質(zhì)等，在紅細胞中有 K2HPQ/KH2PQ、紅細胞蛋白體系鉀鹽/紅細胞蛋白（血紅蛋白鉀鹽 /血 紅蛋白、氧合血紅蛋白鉀鹽 /氧合血紅蛋白）等緩沖對，這些緩沖對對于調(diào)節(jié)體液的酸堿平

15、 衡都是很有效的。3. 無機鹽在調(diào)節(jié)滲透壓中的作用滲透壓是衡量溶液中溶質(zhì)濃度的一種方法，其計算公式為n =CRT其中C為溶液中溶質(zhì)的濃度，R是氣體常數(shù)，T為熱力學溫度。由公式可以看出，溶液中滲透壓的高低與溶液 中溶質(zhì)粒子的大小、電荷的多少及其化學性質(zhì)無關，而取決于溶液中溶質(zhì)粒子的濃度。在機體內(nèi)引起滲透壓的有效物質(zhì)包括有機物和無機物。由于體內(nèi)無機鹽的濃度、解離程度都比有機物高得多，所以體液中無機鹽提供的滲透壓最大，而有機物提供的滲透壓很小。 細胞內(nèi)液及細胞外液的容積決定于它們的滲透壓，只有當機體細胞內(nèi)外的滲透壓恒定時，組織細胞的形態(tài)和機能才能維持正常，各種正常的物質(zhì)代謝才能有條不紊地進行，這是維

16、持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的一個極為重要的方面。4. 人體對無機鹽的需求（部分）表11人體對無機鹽的需求表（部分）無機功能每日需要量缺乏引起的疾病過量引起的疾病鹽Fe是血紅蛋白、細胞色素及含鐵酶類1020 mg缺鐵性貧血色素性肝變硬；鐵質(zhì)沉的成分。著病Ca促進牙齒和骨骼生長，凝血作用，0.4 1.5 g骨骼畸形；痙攣白內(nèi)障；膽結(jié)石；粥樣調(diào)節(jié)神經(jīng)肌肉的敏感性等。硬化P構成骨骼、牙齒、肌肉及血液的重 要元素，促進酶的活動，形成ATP。1.22.7 gNa體液的主要組成成分，調(diào)節(jié)體液滲1.65 gAddison 病等透壓。K使生長正常，保持肌肉功能正常， 維持離子濃度平衡、調(diào)節(jié)體液滲透 壓。24 g心律異常等Ad

17、dison 病I是形成甲狀腺素的成分。0.01 0.15 mg甲狀腺腫等Mg參與構成葉綠素，與酶的活性有0.20.4 g驚厥麻木癥Cu促進正常生長。1 3 mg貧血癥；卷毛綜合征等Wilson氏肝臟豆核病Mn正常生長所需。2.5 5 mg骨骼畸形運動失調(diào)Zn是若干跟消化有關的酶的結(jié)構中10 15 mg侏儒癥；生殖腺功能金屬煙霧發(fā)燒癥心。受影響Cr對胰島素的生成是重要的。0.05 0.2 mg非正常的葡萄糖代 謝F維持骨骼的結(jié)構，防止蛀牙。2 mg牙齒岀現(xiàn)斑點自我檢測的答案和提示一、概念檢測判斷題1. Vo 2. Xo 3. Xo 4. Vo 5. Xo 6. Xo選擇題1.A o 2.B o 3.D o 4.A o畫概念圖完成下面有關蛋白質(zhì)