第一章 第一节 水和无机盐是构成细胞的重要无机物(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中生物必修1 分子与细胞（浙科版2019）

培养学习志向·勇担社会责任 我国科学家绘出全球首张蛛丝形成机制分子细胞图谱 西南大学科研团队通过揭示蛛丝合成的生物学机制，绘制出全球首张蛛丝形成机制的分子细胞图谱，为人工合成蛛丝提供了关键理论基础。 [蛛丝的性能和应用] 蛛丝在医疗等多个领域具有广泛的应用前景。蛛丝具有非凡的机械性能和巨大的仿生应用潜力，被誉为自然界中的“生物钢”。一条食指粗的蛛丝便能拖动一架波音飞机，其韧性也十分可喜。 [蜘蛛牵引丝] 蜘蛛牵引丝是蜘蛛的大壶状腺合成分泌的蛋白质类丝纤维，由蛛丝蛋白、有机酸、脂质等物质组成，具有良好的机械性能和仿生应用潜力。天然蛛丝主要来源于蜘蛛结网，且蜘蛛因同类相食的特性难以高密度养殖，从自然界获取的天然蛛丝产量非常有限。长期以来科学界一直致力于对蛛丝的合成分泌过程进行研究，希望实现人工合成蛛丝。 [蜘蛛丝腺发生与发育分子机制的揭示] 课题组选取在我国广泛分布的棒络新妇蛛为研究对象，构建出这种蜘蛛的染色体级高质量基因组，获得37 607个蛋白质编码基因。研究发现，蜘蛛的大壶状腺丝蛋白基因具有成两簇分布于染色体的重要特征。课题组对蛛丝蛋白、有机酸、脂质等在大壶状腺尾部、囊腔、导管三段中的层级合成模式进行解析，首次完成蜘蛛大壶状腺的单细胞图谱和空间转录组图谱绘制，揭示了蜘蛛丝腺发生与发育的分子机制。 [蛛丝合成分子机制研究的贡献] 进一步研究发现，蜘蛛丝与蚕丝是同一套制作方式，只是“原材料”和“后期加工流程”有所不同。将蜘蛛大壶状腺与家蚕的丝腺进行多维度比较分析发现，蜘蛛丝腺产生物质的机制与蚕丝腺相似，二者均由具有趋同进化的三段式丝腺组织结构、同源基因表达模式、丝纤维的蛋白质和代谢物组成。该课题组的相关研究成果已由国际学术期刊《自然·通讯》在线发表。科学界认为，这项研究多维度地揭示了蜘蛛牵引丝三阶合成的生物学机制，为研究蜘蛛起源与进化、解析牵引丝性能决定因素、创制蜘蛛化蚕丝素材提供了关键理论基础。 第一节　水和无机盐是构成细胞的重要无机物 [课标要求] 1.简述组成细胞的主要元素，认同生命的物质性。 2．说出水在细胞中的存在形式和作用。 3．说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 [主干知识梳理] 一、细胞主要由C、H、O、N、P和S等元素组成 1．细胞是由物质组成的，物质是由元素构成的。 2．地球上的天然元素有90多种，构成细胞的主要元素是C、H、O、N、P和S等。 3．组成人体的元素，C、H、O、N比重可达96%以上，有些元素含量很低，如Fe、Zn、Cu、I、Mn、B等，被称为微量元素。 二、水为生命活动提供了条件 水的 含量 细胞的含水量一般为60%～90%，是生物体内含量最多的化合物 水的 特性 ①由于正负电荷的吸引，水分子之间会形成氢键； ②一个水分子可以通过氢键与另外4个水分子相连，这是水分子的缔合 水的 功能 ①水是生物体的重要组成成分； ②水是极性分子，凡是有极性的分子或离子都易溶于水中； ③水作为良好的溶剂，能帮助溶解和运输营养物质及代谢产物； ④水分子之间的氢键使得水具有调节温度的作用； ⑤水还是细胞中某些代谢的反应物和产物； ⑥水在动、植物的分布、繁殖、生长发育以及动物体色、动物行为等方面也有影响 三、无机盐与细胞生活密切相关 含量 占细胞鲜重的1%～1.5% 存在 大多数无机盐以离子形式存在 功能 (1)维持细胞和生物体的生命活动，如维持血浆的正常浓度、酸碱平衡，以及神经、肌肉的兴奋性等。 (2)无机盐是细胞的重要组成成分之一，如骨细胞的重要成分是磷酸钙。 (3)无机盐还是某些复杂化合物的重要组成成分，如Mg2＋是叶绿素的必需成分，Fe2＋是血红蛋白的必需成分 [预习效果自评] 1．判断下列叙述的正误 (1)生物界和非生物界在元素组成的种类上完全相同(×) 提示：生物界中的元素来源于非生物界，但种类上不完全相同。 (2)微量元素含量很少，在细胞和生物体的生命活动中不重要(×) 提示：微量元素虽然含量很少，但也是生命活动中的必需元素，发挥着重要作用。 (3)沙漠中的仙人掌细胞中含量最多的化合物是水(√) (4)生物体内，无机盐均以离子形式存在(×) 提示：生物体内无机盐大多数以离子的形式存在，也有部分以化合物的形式存在。 (5)无机盐含量过多或过少都会影响生物体的正常生命活动(√) (6)水和无机盐都是无机物，且都不能作为细胞的能源物质(√) 2．(2023·杭州检测)某品牌的维生素片中含C、N、Ca、Fe、O等元素，其中属于组成生物体的微量元素的是(　 ) A．Ca　　 B．Fe　　　C．C　　　D．N 解析：选B　微量元素主要包括Fe、Zn、Cu、I等。 3．水和无机盐在生物体的生命活动中发挥着重要作用。下列叙述错误的是(　 ) A．水具有调节温度的作用 B．水会影响动、植