2.2细胞中的无机物教学设计-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

2细胞中的无机物 目标素养 1．通过分析相关资料，了解水和无机盐的存在形式与作用，形成结构与功能相适应的生命观念。 2．通过对水和无机盐的作用的学习，培养归纳与概括的科学思维方式。 3．通过探究无机盐功能的活动，培养科学探究能力。 4．了解水的重要性，唤醒爱护水资源的意识。通过学习水和无机盐与人体健康的关系，关注人体健康。重点难点 重点 水和无机盐在细胞中的作用。 难点 1．结合水的概念。 2．无机盐的作用。 教师准备 1．查找资料和视频，制作课件。 2．了解学生对已学知识的掌握情况。 学生准备 预习。 导入新课 导入一 教师 播放视频《球星们的秘密》。 教师 下面是某种运动员饮料的化学成分表。请同学们回忆初中所学知识，结合表格讨论以下问题。 运动员饮料的化学成分表 成分 质量浓度／（g·L-1） 蔗糖 30 其他糖类 10 柠檬酸 10 柠檬香精 0.8 氯化钠 1.0 氯化钾 0.1 磷酸二氢钠 0.1 磷酸二氢钾 0.1 碳酸氢钠 0.1 1．饮料主要为运动员提供什么？ 偶有所得 2．无机盐和糖类等溶解在水中，说明了水有什么功能？ 3．运动员喝了饮料后，饮料中的无机盐随着水分运输到各个细胞，说明水有什么功能？ 4．表中哪些成分属于无机盐？ 5．为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐？ 6．无机盐在细胞的生活中起什么作用？ 学生 分析表格，思考、讨论并回答问题。 1．糖类、水和无机盐等。 2．说明水是良好的溶剂。 3．说明水有物质运输功能。 4．氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠等属于无机盐。 5．运动员在运动中会大量出汗，出汗时人体会排出大量无机盐，所以要补充无机盐。 6．无机盐可以调节细胞的生命活动，也是许多有机物的重要组成成分。 教师 水对人体非常重要。那么细胞中的水到底是以什么形式存在的？其主要功能有哪些呢？ 导入二 教师 阅读以下资料，回答问题。 资料1 一个人在极限状况下，可以坚持20天以上不进食，但是缺水不能超过3天。 资料2 地球表面约3／4的部分是水。许多国家的科学家都在为寻找火星上的水而努力工作。 资料3 细胞内含量最多的化合物是水。 资料4 酷暑季节，在烈日下工作的工人需要补充生理盐水；长时间剧烈奔跑的运动员会出现腿部抽筋等现象。 问题： 1．资料1～3说明了什么？你知道水在细胞中有哪些功能？ 2．酷暑季节，在烈日下工作的工人补充纯净水行不行？为什么？ 学生 阅读资料，思考并回答问题。 1．资料1～3说明水对生命十分重要，各种生物体的生命活动都离不开水。水是细胞结构的重要组成成分；水是细胞内良好的溶剂；水参与细胞内的许多生物化学反应；水为细胞提供以水为基础的液体环境；水可以运送营养物质和代谢废物。 2．酷暑季节，在烈日下工作的工人补充纯净水是不行的，因为汗液中含有无机盐，人在大量出汗时，不仅仅要补充水分，还要补充无机盐。 教师 生活实际和以上资料让我们进一步明确水和无机盐对人体的重要性，那么水和无机盐在细胞中的主要存在形式及具体功能分别是什么呢？ 教学过程 环节一：细胞中的水 思路一 教师 播放视频《自由水的功能》。 教师 请在视频及教材内容的基础上，总结自由水的功能。 学生 观看视频，阅读教材，总结自由水的功能：①是细胞内良好的溶剂；②参与细胞内多种生物化学反应；③运输营养物质和代谢废物；④为细胞提供液体环境。 教师由上可知，水对细胞非常重要，因此我们要及时补充适量的水分。那水为什么能成为良好的溶剂呢？水为什么有流动性？为什么水的温度不容易改变？这些都与水的分子结构密切相关。请观看视频（水分子的结构特点）。 学生 观看视频，阅读教材，回答问题：水分子是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。水分子之间的氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液态，具有流动性。氢键的存在使得水具有较高的比热容，这使水的温度相对不容易发生改变。 我们前面观看的视频是《自由水的功能》，那么什么是自由水？细胞中的水除了以自由水的形式存在，还有其他形式吗？另一种形式的水的功能是什么呢？请阅读教材，找出这些问题的答案，完成表格。 学生 阅读教材，找出问题的答案并填写表格。 水的存在形式 自由水 结合水 概念 呈游离状态的水 与细胞内其他物质相结合的水 占细胞内全部 水分的比例 约占95.5％ 约占4.5％ 特点 能自由流动，容易散失 没有流动性和溶解性.不容易 蒸发 功能 ①是细胞内良好的溶剂，②参与细胞内多种生物化学反应. ③运输营养物质和代谢废物， ④为细胞提供液体环境 是组成细胞结构的重要成分 在以上学习的基础上，请同学们小组合作，完成下面的分析。 1．刚刚收获的鲜种子一般要放在阳光下暴晒。种子变干，质量减轻，鲜种子失去的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？ 2．将干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠产生。这种情况下、干种子失去的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？ 3．根据冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图，归纳总结自由水与结合水含量的比值大小与代谢和抗逆性的关系。 （1）比值大，表示代谢 ，但抗逆性 。 （2）比值小，表示代谢强度 ，但抗寒、抗旱等抗逆性 （3）自由水和结合水在一定条件下可 。 学生 小组合作解决问题。 1．鲜种子失去的主要是自由水；种子仍有活性。 2．干种子失去的主要是结合水；种子丧失活性。 3．（1）旺盛 差 （2）低 强（3）相互转化 根据以上分析可知，细胞内的水以自由水和结合水两种形式存在，这两种形式的水可以相互转化。那么生物体的含水量是一成不变的吗？不同生物的含水量是否相同？ 学生 生物体的含水量不是一成不变的，往往随着年龄的增加，生物体的含水量会有所下降。不同生物的含水量不相同，水生生物的含水量往往高于陆生生物。 思路二 教师 请阅读以下资料，回答相关问题。 资料一 不同生物的含水量。 水母：97％ 鱼：80％～85％ 蛙：78％ 哺乳动物：65％ 资料二 人在不同生长时期的含水量。 生长时期 婴儿 幼儿 成年（女） 成年（男） 含水量 80％以上 77% 52%~58% 60%~65% 资料三人部分组织器官的含水量。 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 含水量 10% 22% 76% 79% 83% 根据以上三个资料可以得出哪些结论？ 学生 ①不同生物含水量不同；水生生物含水量大于陆生生物含水量。②同一生物在生长发育的不同时期含水量不同。③同一生物的不同组织、器官含水量不同，代谢活动较为旺盛的部位含水量相对较多。 教师 通过以上分析，我们对细胞的含水量有了初步的了解。我们知道物质的功能是由其结构来决定的，那么水分子的结构具有什么特点？这些特点使其在细胞中具有哪些重要的功能？请阅读教材内容，填写下图。 学生①极性 ②良好的溶剂 ③氢 ④维持生命系统的稳定性 因为水分子是极性分子，因此水是细胞内良好的溶剂；水分子之间的氢键，使水在常温下维持液态，具有流动性；氢键的存在使得水具有较高的比热容，这有利于维持生命系统的稳定性。 教师 水分子在细胞中的存在形式及其功能是怎样的呢？请阅读教材，小组合作完成表格。 学生阅读教材，完成表格。教师展示填好的表格，指导学生订正。 水在细胞中的两种存在形式及功能 存在形式 定义 含量 特点 功能 自由水 呈游离状态，可以自由流动的水 约占95.5％ 易蒸发，不受束缚，可自由流动 是细胞内良好的溶剂；参与细胞内多种生物化学反应；运输营养物质和代谢废物；为细胞提供液体环境 结合水 与细胞内的其他物质（多糖、蛋白质等）相结合的水 约占4.5％ 不易散失，含量较稳定，失去流动性和溶解性 是细胞结构的重要组成部分 结合刚才所学及教材内容，解释下列现象。 生活中的现象 解释 种子在贮存时需晒干 ① 种子用水浸泡后才能萌发 ② 低温环境下减少花卉浇水，越冬作物减少灌溉 ③ 干种子放在试管中加热有水珠 ④ 炒熟的种子浸泡后不萌发 ⑤ 学生 ①减少自由水含量，降低种子的代谢速率，延长种子寿命。 ②增加自由水含量，加快代谢速率。 ③减少自由水含量，提高植物对低温的抗性。 ④种子晒干后，仍含有结合水，加热会失去结合水。 ⑤失去结合水的细胞失去生理活性。 设计意图 这部分内容较简单，以资料分析的形式展开，一方面引导学生掌握水的存在形式及其功能，另一方面培养学生归纳总结的能力。 环节二：细胞中的无机盐 思路一 教师 我们已经知道无机盐在细胞中的含量较低，但却有着重要的作用。无机盐在细胞中的含量为多少？其存在形式是什么？ 学生 细胞中无机盐含量很少，仅占细胞鲜重的1％～1.5％。无机盐主要以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在。 教师 细胞中的无机盐主要以离子的形式存在，含量较多的阳离子有等，含量较多的阴离子有等。 如图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图。 一种叶绿素分子 血红素分子（局部） （局部） 回答下列问题： ①植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ ②为什么缺铁会导致贫血？ 学生 ①Mg是叶绿素的组成元素之一，缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。 ②人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。Fe是组成血红素的元素。缺Fe 会导致血红蛋白的合成受阻，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。 教师 从叶绿素和血红素分子可以看出，有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分，这是无机盐的功能之一。 教师 植物缺P、K、N等元素时会出现各种缺素症症状，如图所示。植物体缺P、K、N 常表现为生长发育不正常，这说明了什么？ 学生 这说明了P、K、N对于植物正常的生长发育是必不可少的。 P、K、N不仅对于植物正常的生长发育是必不可少的，对任何细胞的正常生长发育都是必不可少的，这是因为细胞中有许多重要的化合物含P、K、N元素，如DNA、RNA、磷脂等都含有N和P，细胞内有许多酶含有K＋或活性依赖于K＋。这是无机盐的第二大功能：无机盐对维持细胞和生物体正常的生命活动有重要意义。 教师 教材还提供了一些实例，可证明无机盐对维持细胞和生物体正常的生命活动有重要意义，哪位同学给我们大家介绍介绍？ 学生 人体中的缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等；哺乳动物血液中的含量太低，动物会出现抽搐现象。 教师 细胞中含量最多的有机物是什么化合物？ 学生 蛋白质。 蛋白质行使功能需要有较高的活性，但各种蛋白质对于pH的改变异常敏感，人体血浆pH降低0.5个单位，立即发生酸中毒。人体代谢过程中产生的一些代谢产物如乳酸，会改变体液的酸碱度，人体体液中存在等物质，结合化学知识想一想，等物质具有什么功能？ 学生 H：等物质可以中和代谢产物，维持pH的相对稳定。 教师 此为无机盐的又一功能：无机盐对于维持人体内环境的酸碱平衡具有重要作用。 教师综合以上分析，请总结无机盐的功能。 学生 ①无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成部分。②无机盐对维持细胞和生物体正常的生命活动有重要意义。③无机盐对于维持人体内环境的酸碱平衡具有重要作用。 思路二 教师 当你烘干一粒小麦种子，然后点燃烧尽，最终会得到一些白色灰烬，这些灰烬就是小麦种子里的无机盐。人和动物体内也含有无机盐。 请回忆一下，细胞中的无机盐的含量约为多少？ 学生 1％～1.5％。 教师无机盐在细胞中的存在形式是怎样的？请举例。 学生 多数为离子状态，如HCO3；少数为化合物，如骨骼中的Ca主要以的形式存在。 教师 请观察图片，结合教材内容，回答问题。 1．幼儿长期缺钙会出现什么现象？ 2．植物体缺镁为什么会影响光合作用？ 3．为什么缺Fe会导致贫血？ 4．图中涉及的元素是否都属于大量元素？ 5．图中实例说明细胞中的无机盐具有什么功能？ 学生 1．幼儿长期缺钙会导致低钙血症、佝偻病、牙齿发育不良、骨软化等疾病。 2．Mg是组成叶绿素的重要元素。 3．Fe是构成血红素的重要元素。 4．图中涉及的元素中Ca和Mg属于大量元素，其余属于微量元素。 5．图中实例可说明细胞中的无机盐是某些复杂化合物的重要组成部分；无机盐对维持细胞和生物体正常的生命活动有重要意义。 教师 人们把哺乳动物的红细胞分别置于质量分数为0.9％、9％和0.09％的氯化钠溶液中，在显微镜下，可见红细胞的形态如图。这说明细胞中的无机盐还具有什么功能？ 学生 细胞中的无机盐具有维持细胞正常形态和功能的作用。 教师｜当我们进行剧烈运动后，肌肉会酸痛，这是因为肌肉细胞在氧气不足的条件下产生了乳酸等酸性物质。人体体液的pH不会因为机体产生了酸性物质而发生明显变化，这与以下化学反应有关：乳酸＋NaHCO3→→乳酸钠。结合所学化学知识分析，这一现象说明无机盐具有什么功能？ 学生 无机盐对于维持细胞的酸碱平衡具有重要作用。 教师 盐是日常生活中不可缺少的调味品，它的主要成分是NaCl。虽然和CI在细胞的代谢中发挥重要的作用，但它们并不是越多越好。食盐摄入过多或过少会有什么危害？ 学生 食盐摄入过多会提高高血压及其他心血管疾病的患病风险，高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等有关。 人体内缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。 教师 结合自家的餐桌想一想，是否需要与父母沟通一下与食盐有关的信息？ 教学研讨 本节课的主要目标是让学生了解水和无机盐是如何参与细胞组成的。虽然教学内容简单明了、但学生对于氢键等知识比较陌生，往住因缺乏直观感受而显得比较抽象。教学中，教师应抓住学习者的心理，运用表格、图文资料和视频等多种手段创设多元化的问题情境，这样可以较好地突破教学难点，也可以帮助学生建构相关科学概念。 在突破本节课的难点的时候，教师可以围绕知识点设置丰富有趣的问题情境，学生结合自身的生活经验，积极讨论，科学探究，逐步得出正确的结论。学生基于生物学事实和证据，运用归纳与概括、演绎与推理等方法，探讨、阐释与水和无机盐相关的生命现象及规律。教学中，若能结合有关概念的建构过程，开展形式更多样的探究实践活动，则能起到更好的教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 $$