1、成才之路 生物路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 必修1组成细胞的分子 第 二 章 1.1.1 集合的概念第5节 细胞中的无机物1.1.1 集合的概念第 二 章 学习目标定位 2课前自主探究 3教材问题释疑 4课堂合作探究 5思维创新升华 6方法技巧探究 7课堂知识构建 8课 时 作 业 9本节主攻要点 1本节主攻要点 1生物体的含水量与生物种类及生长发育期有关，一般是水生生物陆生生物，幼年老年。2水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在。3结合水是细胞结构的组成成分。4自由水的功能有：细胞内良好溶剂；化学反应的介质；参与化学反应；运输营养物质和废物。5细胞内大多数无机盐以离子形式存在。6无机
2、盐对维持细胞和生物体的生命活动及酸碱平衡非常重要。学习目标定位目标导航：1掌握水在细胞中的存在形式和作用。(重点)2掌握无机盐在细胞中的存在形式和作用。情境导入：38亿年前，地球上形成了稳定的陆地，各种证据表明，那时液态的水圈是热的，甚至是沸腾的。现在的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代谢方式可能是化学无机自养。而今，地球上已演化出无数复杂的生命形式，但生命活动仍然离不开无机物，这是为什么呢？课前自主探究 一、细胞中的水 1生命活动离不开水 判断下列说法的正误：(1)并不是所有的生命活动都离不开水。()(2)沙漠中的仙人掌含水量较少，水不是其含量最多的化合物。
3、()(3)生物体的一生中水的含量是较为稳定的，保持不变。()(4)成人中女性的含水量一般大于男性的含水量，所以说女人是水做的。()2水的存在形式和作用项目自由水结合水形式 在细胞中以_的形式存在与_相结合含量约占95.5%约占4.5%作用细胞内的良好溶剂参与_反应为细胞提供_运送营养物质和_是细胞结构的重要组成成分游离细胞内其他物质化学液体环境代谢废物二、细胞中的无机盐1存在形式大多数以_的形式存在。阳离子主要有：Na、K、Ca2、Mg2、Fe2、Fe3等阴离子主要有：Cl、SO24、PO34、HCO3 等2含量占细胞鲜重的_。离子1%1.5%3功能(1)某些重要化合物的组成成分，如_是构成叶
4、绿素的重要成分。(2)维持细胞和生物体的_，如哺乳动物的血液中钙离子含量太低，会出现_等症状。(3)维持细胞的_。Mg2生命活动抽搐酸碱平衡 三、细胞是多种元素和化合物构成的生命系统 1化学元素 _等化学元素在细胞内含量丰富，是构成细胞中主要化合物的基础。2化合物(1)以_为骨架的糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物，构成_生命大厦的基本框架。(2)_是提供生命活动能源的重要物质。(3)水和无机盐也具有重要的生理功能。3在生命活动中的意义 各种元素和化合物的含量和比例保持_，保证了细胞生命活动的正常进行。C、H、O、N碳链细胞糖类和脂肪相对稳定 1鲜种子在晒干过程中失去的水和干种子放在试管中加
5、热时失去的水在细胞中的存在形式相同吗？2为什么观察动物和人的细胞时，要将其放入相应浓度的生理盐水中。3不同种类的细胞中，化合物的种类和含量有区别吗？请举例说明。提示：1.不同。前者失去的是自由水，而后者失去的主要是结合水。2无机盐对维持细胞的正常形态起重要作用。3有。如淀粉只存在于植物细胞内，糖原只存在于动物细胞内；又如肌细胞中蛋白质含量较高，脂肪细胞中脂肪含量较高。教材问题释疑(一)问题探讨 1提示：水在细胞中的重要作用：水是细胞结构的重要组成成分，是细胞内的良好溶剂，许多种物质溶解在水中，细胞内的许多化学反应也都需要有水的参与，多细胞生物体的绝大多数细胞必须要有水的参与，多细胞生物体的绝大
6、多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中。水在生物体内的流动，可以把营养物质运送到各个细胞，同时，也把各个细胞在代谢中产生的废物，运送到排泄器官或直接排出体外。总之，各种生物体的一切生命活动，都离不开水。2提示：无机盐在细胞中的重要作用：细胞中许多有机物的重要组成成分，调节细胞的生命活动等。(二)旁栏思考题 2提示：20世纪70年代以前，人们普遍认为缺碘只能引起甲状腺肿大，还没认识到缺碘对儿童智力的影响。进入80年代以后，人们认识到缺碘对人类危害最大的不是甲状腺肿，而是造成不同程度的脑发育落后，只有补足了碘才能确保婴幼儿脑的正常发育，根据1994年的统计结果，中国缺碘地区的人口达7.27亿，约
7、占全国人口总数的56%，轻度缺碘或碘营养不足已波及所有省、市。1995年的儿童碘营养调查结果表明：许多经济发达的大城市，儿童尿碘也在100g/L以下，甲状腺肿大率在5%以上，证明城市也存在不同程度的碘缺乏。目前公认标准为：人群尿碘水平在100g/L以上，才能基本上消除碘缺乏危害。从这个全新的认识出发，我国几乎所有地区，包括以前认为的非病区，实际上都是缺碘地区，因此需要补碘的范围已扩大到全国(高碘地区除外)。3提示：不同细胞内的化合物都是由无机物和有机物组成的，其种类有一定差别。例如，淀粉只存在于植物细胞中，糖原只存在于动物细胞中。不同细胞中各种化合物的含量也有一定差别。例如，肌细胞中含蛋白质较
8、多，脂肪细胞中含脂肪较多。但是，各种细胞中的化合物组成及含量又有许多共性。例如，所含的有机物都是糖类、脂质、蛋白质和核酸，无机物中都有无机盐和水；各种化合物在不同细胞中的含量一般维持在一定范围内。这体现了生命世界在物质组成上的统一性。(三)思考与讨论 1提示：人类贫血症中有缺少红细胞和缺少血红蛋白两种类型，它们都可导致贫血。而血红蛋白的分子结构不能缺少的一种元素就是铁，所以缺铁会导致血红蛋白的合成障碍，引起贫血，缺铁性贫血是一种常见的贫血症。正常人体内含铁量约为35g，它是制造血红蛋白的主要原料之一。当铁缺乏时，血红蛋白就不能合成，从而发生缺铁性贫血。2提示：光合作用不能缺少叶绿素，而叶绿素的
9、分子结构中不能缺少的元素之一就是镁。镁是叶绿素的组成元素之一，因此，镁对于光合作用有重要意义。缺镁时叶绿素的形成受到阻碍，从而影响光合作用。此外，镁还是许多酶的活化剂，镁还能促进脂肪的合成。因此，镁是重要的生命元素。课堂合作探究细胞内的水1自由水和结合水之间的关系(1)转化条件：一般与温度有关系，自由水 降温升温 结合水。(2)转化实例：烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。2自由水和结合水的相对含量与生物体的结构与功能的关系相关内容变化实例与代谢的关系自由水的含量越高，细胞代谢越旺盛种子萌发时，先要吸足水分，以增加自由水的含量，才能进行旺盛的生
10、命活动与抗逆性的关系结合水的含量越高，细胞的抗旱、抗寒能力越强冬季植物吸水减少，结合水含量较高，使植物抗寒性增强生活在干旱环境中的植物，结合水含量相对较高，减少了水分的散失与组织或器官形态的关系结合水含量高，形态相对固定心肌中结合水含量相对较高，血液中自由水含量相对较高 3.水的存在及其功能的验证 知识贴士 关于生物体中水的误解 水是生命之源，但并不是水分越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。晒干种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅降低。关于水分代谢的叙述不正确的是()A大米中的“米虫”正常生活所需要的水来自代谢时产生的水 B结合水不参与细胞内代谢 C自由水是指在细胞内
11、、细胞间可以自由流动的水 D自由水参与运输营养物质、代谢废物并维持细胞形态 解析 自由水是指细胞内的水分，以游离的形式存在，可以自由流动，是细胞内的良好溶剂，运输体内营养物质和代谢废物，使细胞具有一定的形态。细胞间的水分是生物体细胞外液的主要成分，构成组织液。答案 C 生物体没有水就不能存活的根本原因是()A水在细胞内以两种形式存在 B水在不同生物体中含量各不相同 C细胞内各种化学反应都是在水中进行的 D大部分水在细胞内可以自由流动 答案 C 解析 水是生命之源，没有水就没有生命，因为生物体内的水担负着重要的生理功能：是良好的溶剂，细胞内的许多生化反应必须在水中进行；运输营养物质和代谢废物；参
12、与生化反应；参与生物体的成分构成。一、存在形式 1大部分以离子形式存在。2少量的与其他化合物结合。二、生理作用 1某些复杂化合物的重要组成部分细胞中的无机盐无机盐功能Mg2叶绿素分子必需的成分Fe2血红蛋白的重要成分PO34DNA、RNA和生物膜中磷脂的组成成分I甲状腺激素的组成成分 2.维持正常的生命活动 如钙可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐。3维持生物体内的平衡(1)渗透压的平衡：渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。生物体内Na、Cl对细胞外液渗透压的维持起重要作用，K则对细胞内液渗透压的维持起决定作用。知识贴士(1)无机盐并不都是以离子状态存在，如骨骼
13、中的CaCO3以化合物形式存在。(2)无机盐在细胞中的含量很低，但是其作用非常重要，过多或过少都会影响细胞或生物体的正常生命活动，如植物缺氮或镁时，叶片发黄。(2)酸碱平衡(即pH平衡)：HCO3、HPO24 等离子具有一定的酸碱缓冲能力，可以维持体液的酸碱平衡。细胞代谢离不开酶的催化，酶的活性受pH的影响，因此适宜的pH有利于代谢的进行。某运动员比赛后化验，体液中Ca2含量太低，导致神经和肌肉的兴奋性过高而出现抽搐。这一事实说明Ca2的生物功能之一是()A构成细胞结构的主要成分之一 B维持细胞的正常形态 C维持细胞的正常生理功能 D调节渗透压和酸碱平衡 解析 由题意可知Ca2在题设条件下的主
14、要功能是维持细胞的正常生理功能。答案 C 下列关于无机盐的叙述，错误的是()AFe2是合成血红蛋白不可缺少的成分 B细胞中的大多数无机盐以化合物的形式存在 C植物缺Mg2会影响光合作用 D人体内缺少CaCO3会导致骨质疏松 答案 B 解析 选项A，Fe2是构成血红蛋白的成分；选项B，细胞中大多数的无机盐以离子的形式存在；选项C，Mg2是构成叶绿素的主要成分，所以缺Mg2会影响光合作用；选项D，碳酸钙是构成骨骼的重要成分，人若缺铁会导致骨质疏松。思维创新升华 1正确区分自由水、结合水和代谢水 水在生物体的细胞内的存在有两种形式：自由水和结合水。自由水在细胞内可以自由流动，是良好的溶剂，可溶解许多
15、物质；可以参与物质代谢，如运送新陈代谢所需物质和代谢废物。自由水的含量影响细胞代谢强度，含量越大，新陈代谢越旺盛。细胞内的水 结合水在生物体内或细胞内与蛋白质、多糖等物质相结合，失去流动性。结合水是细胞结构的重要组成成分，不能溶解其他物质，不参与代谢作用。结合水赋予各种组织、器官一定形状、硬度和弹性，因此某些组织器官的含水量虽多(如人的心肌含水79%)，仍呈现坚韧的形态。自由水和结合水在一定条件下可以相互转化，如血液凝固时，部分自由水转变成结合水。代谢水是指生物体内的糖类、脂质和蛋白质等有机物在机体内进行新陈代谢过程中通过氧化产生的水。代谢水在人和动物体内起重要作用，如成人每天约排出300mL
16、的代谢水，以维持内环境的平衡，又如鸟胚胎在封闭的卵壳内发育成雏鸟所需的水，就是靠鸟蛋中贮藏的营养物质氧化产生的代谢水 2细胞内水分的存在状态与植物的抗逆性 细胞内水分以自由水和结合水两种形式存在，二者的比值制约植物的代谢活动，自由水直接参与植物的生理生化反应，结合水不参与这些反应，而是维持细胞内原生质体的稳定，且与植物的抗逆性相关联。当自由水与结合水的比值增大时，植物代谢活跃，生长较快，但抗逆性较差。反之，代谢活性低，生长缓慢，甚至停止生长，但抗逆性较强。例如，植物抗冻性：当温度下降时，植物吸水减少，含水量下降，细胞内亲水性胶体增多，使结合水含量相对提高，而自由水含量相对减少，从而避免结冰；另
17、一方面植物生长停止，减少糖的消耗，同时植物体内大量淀粉水解成可溶性糖，使植物体内的可溶性糖含量增多，提高细胞液浓度，使冰点降低，提高植物抗冻性。方法技巧探究 案例 植物的种子都有一定的寿命，在低温、低湿、低氧的环境下可适当延长种子的贮藏时间。种子要安全贮藏，应先晒干。贮藏时，种子的含水量是否越低越好？现以贮藏1年为标准，试设计实验证明。材料用品：含水量分别为1%、5%、9%、13%、17%的水稻种子各100粒，恒温箱5个，培养皿，纱布若干。实验步骤：(1)将5份种子分别置于5个恒温箱中(20)贮藏1年，在这期间应注意_。探究点 实验数据的分析处理水的存在形式与生理功能(2)贮藏期满后，在相同的
18、条件下测定5份种子的发芽率，应提供的条件有_。含水量1%5%9%13%17%发芽率030%95%88%0(3)上表为所测得的发芽率，含水量为1%的水稻种子发芽率为零，原因是_。含水量为17%的水稻种子发芽率为零，原因是_。(4)该实验的结论是_。标准答案(1)密闭、适时通风(2)适宜的温度、充足的水分、充足的空气(3)含水量过低，种子失去生命力 含水量过高种子代谢旺盛，发生霉变而死亡(4)种子的含水量必须保持在一定范围内才有利于贮藏，过高或过低都会使种子失去生命力 方法警示 1.得分要点：(1)答案唯一，必须是“密闭、适时通风”，二者缺一不可。(2)答案唯一，“适宜的温度、充足的水分、充足的空
19、气”，缺一不可。2错因案例(1)答为“密闭”。(错因：易误认为是一个无氧环境而忽略通风)(2)答为只有“水分充足”或“温度适宜”或“空气充足”。技法提炼(1)贮藏种子的方法：贮藏种子时，既要保持种子的生理活性，又要使种子的生命活动不能过于旺盛而发芽。通过题干中的信息可知贮藏种子需要的是低温、低湿、低氧的环境。种子中水的含量不同是该实验中的单一变量，所以环境应该是干燥的，而温度是低温，用恒温箱来维持；对于低氧的环境，则用密闭和定时通风的方法来解决，这样就保证了是有氧的环境，而且是低氧。(2)种子萌发时条件的选择：种子的贮藏和萌发是两种不同的生活状态，萌发时和贮藏时考虑的环境因素是一样的，只是在含量和数量上不同，所以种子萌发也要对水、温度、氧气浓度进行考虑；由于萌发时生命活动较为旺盛，所需要的水分较多，温度应适当提高，氧气要充足。(3)实验结果的分析：可以将实验的统计结果由表格转换成坐标系的形式，更为直观地反映实验结果，便于语言描述；本题中由表格画出的曲线应该是一条“钟形”曲线，分为两段一点描述，一段是随着含水量的增加发芽率提高，另一段是随着含水量的增加发芽率降低，连接两段之间的点是最佳点。课堂知识构建