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

细胞中的无机物 【教学目标】 生命观念：理解水和无机盐在细胞中的重要性和作用，认识到它们对维持细胞结构和功能的关键作用。 科学思维：通过分析水和无机盐的存在形式、功能及其在细胞中的动态变化，培养逻辑推理和批判性思维能力。 科学探究：掌握探究细胞无机物的方法和技能，能够设计并实施相关实验，收集和分析数据，得出科学结论。 社会责任：认识到生物体内无机物的平衡对生命活动的重要性，培养关注生命健康、维护生态平衡的社会责任感。 【教学重难点】 重点：掌握细胞中水和无机盐的存在形式、功能及其在细胞代谢中的作用。 难点：理解自由水和结合水的相互转化。 【教学过程】 一、细胞中的水 水在细胞中的含量 老师：我们先来看水在细胞中的含量。科学家通过大量的实验和研究发现，水在细胞的各种化学成分中含量最多。比如说，在人体细胞中，水的含量约占 60% - 95%。不同种类的生物，体内水的含量有差别；同一生物的不同生长发育阶段，水的含量也不相同；而且，在同一生物个体的不同组织、器官中，水的含量同样存在差异。同学们，能举一些例子说明不同生物体内水的含量不同吗？ 学生 2：水母的含水量很高，大概 97%，而草本植物含水量相对低一些。 老师：非常棒！观察很仔细。那同一生物不同生长发育阶段呢，有没有同学能举个例子？ 学生 3：婴儿体内的含水量比成年人高。 老师：没错！看来大家对生活观察入微。再想一想，同一生物个体不同组织、器官中的含水量例子呢？ 学生 4：血液中水含量高，骨骼中水含量相对低。 老师：完全正确！请坐。通过这些例子，大家能看到水在不同生物和同一生物不同部位的含量变化。下面我们来做个小练习，巩固一下这部分知识。题目：下列关于生物体内水含量的说法，错误的是（ ）A. 水生生物的含水量一般比陆生生物高；B. 幼儿身体的含水量远远高于成年人身体的含水量；C. 植物幼嫩部分比老熟部分含水量低；D. 心肌含水量与血液含水量差不多，但形态差异大。大家思考一下，一会儿请同学回答。 学生 5：选 C。植物幼嫩部分比老熟部分含水量应该更高，所以 C 选项错误。 老师：答对了！C 选项说法错误，植物幼嫩部分新陈代谢旺盛，含水量更高。这也进一步说明水在生物的生命活动中扮演着重要角色。接下来，我们探讨水在细胞中的存在形式。 水在细胞中的存在形式 老师：水在细胞中有两种存在形式，自由水和结合水。自由水是细胞中以游离的形式存在，可以自由流动的水；结合水则是与细胞内的其他物质相结合的水。为了帮助大家理解，老师举个例子。把一颗新鲜的种子晒干，这时候失去的主要就是自由水；而把晒干的种子放在试管中加热，试管壁上出现的水珠，就是结合水。大家能区分自由水和结合水了吗？ 学生：能区分！ 老师：很好。下面我们来看看自由水和结合水的比例对细胞和生物体有什么影响。当自由水比例增加时，细胞代谢会变得旺盛；而结合水比例增加时，细胞的抗逆性会增强。比如说，在冬季，植物体内的自由水含量会降低，结合水含量会升高，这样植物就能更好地抵抗寒冷。同学们，能从生活中找到类似自由水和结合水比例变化的例子吗？ 学生 6：烘干的小麦种子失去自由水，代谢缓慢；吸足水分后，自由水增加，种子开始萌发，代谢加快。 老师：非常好！这个例子很恰当。我们可以看出，自由水和结合水在细胞中有着不同的功能。自由水是细胞内的良好溶剂，参与细胞内的许多生化反应，为细胞提供液体环境，还能运输营养物质和代谢废物。结合水则是细胞结构的重要组成成分。下面来做两道题，巩固自由水和结合水的知识。第一题：细胞内的自由水是良好溶剂，许多物质溶解在其中，下列有关自由水的叙述，错误的是（ ） A. 自由水是细胞结构的重要组成成分； B. 自由水参与细胞内许多生物化学反应； C. 多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中； D. 自由水可以运输营养物质和代谢废物。 大家思考一下，哪个选项错误。 学生 7：A 选项错误。结合水才是细胞结构的重要组成成分，自由水不是。 老师：答对了！A 选项混淆了自由水和结合水的功能。第二题：在干旱地区，植物体内结合水与自由水的比值通常会（ ） A. 升高；B. 降低；C. 不变；D. 先降低后升高。 学生 8：A 选项。在干旱环境中，植物为了增强抗逆性，结合水含量相对增加，结合水与自由水的比值会升高。 老师：回答得非常准确！看来大家对这部分知识掌握得不错。 二、细胞中的无机盐 无机盐在细胞中的存在形式和含量 老师：了解完细胞中的水，我们再来看看细胞中的无机盐。无机盐在细胞中主要以离子形式存在，含量很少，仅占细胞鲜重的 1% - 1.5%。常见的阳离子有 Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等，阴离子有 Cl⁻、SO₄²⁻、PO₄³⁻、HCO₃⁻等。同学们，思考一下，为什么无机盐在细胞中主要以离子形式存在呢？给大家一点提示，可以从细胞内的生理活动方面思考。 学生 9：以离子形式存在，更有利于无机盐参与细胞内的各种化学反应，以及进出细胞，运输到需要的部位。 老师：非常好！分析得很到位。正因为离子形式具有较高的活性和流动性，能更好地满足细胞生命活动的需求。下面我们来探讨无机盐在细胞中的功能。 无机盐在细胞中的功能 老师：无机盐在细胞中具有重要的功能。首先，有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。比如，Mg²⁺是叶绿素的必需成分，Fe²⁺是血红蛋白的必要成分。缺少这些无机盐，相应的化合物就无法合成，会影响生物体的正常生理功能。大家能想到其他类似的例子吗？ 学生 10：I⁻是甲状腺激素的组成成分。 老师：没错！回答得很准确。如果人体缺乏 I⁻，就会患地方性甲状腺肿，也就是大脖子病。其次，许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。比如说，哺乳动物的血液中必须含有一定量的 Ca²⁺，如果 Ca²⁺的含量太低，动物就会出现抽搐现象。同学们可以联想一下，生活中有没有听说过类似因为无机盐缺乏导致的疾病或现象呢？ 学生 11：植物缺硼，会出现 “花而不实” 的现象。 老师：非常好！硼元素对植物的生殖过程有重要影响。除了参与化合物组成和维持生命活动，无机盐还能维持细胞的酸碱平衡和渗透压。例如，HCO₃⁻、HPO₄²⁻等对维持血浆 pH 的稳定有重要作用。细胞内外的无机盐离子浓度的相对稳定，对维持细胞的渗透压稳定，从而保证细胞正常的形态和功能至关重要。下面来做几道练习题巩固无机盐的功能。第一题：下列关于无机盐的叙述，错误的是（ ） A. 缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成； B. Mg²⁺是叶绿素的成分之一，缺 Mg²⁺影响光合作用； C. 细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如 CaCO₃构成骨骼、牙齿； D. 碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘。大家仔细思考每个选项。 学生 12：C 选项错误。细胞中的无机盐大多数以离子形式存在，不是化合物形式。 老师：答对了！C 选项混淆了无机盐的存在形式。 第二题：人红细胞必须生活在 0.9% 的 NaCl 溶液中，医生给脱水病人注射 0.9% 的生理盐水，因为红细胞在蒸馏水中会因吸水过多而胀破，在浓盐水中会因失水过多而皱缩，从而失去输送氧的功能，这说明（ ） A. 水分子容易进出细胞； B. 无机盐离子容易进出细胞； C. 细胞的特性造成的； D. 无机盐对维持细胞的形态和功能有重要作用。 学生 13：D 选项。这体现了无机盐对维持细胞渗透压，保持细胞正常形态和功能的重要作用。 老师：回答得非常正确！通过这道题，大家更能直观地理解无机盐在维持细胞形态和功能方面的重要性。 课堂总结 老师：好啦，同学们，今天我们学习了细胞中的无机物，包括水和无机盐。了解了水在细胞中的含量、存在形式以及功能，也学习了无机盐在细胞中的存在形式和功能。水和无机盐虽然看似简单，但它们在细胞的生命活动中起着不可或缺的作用。希望大家课后能够继续思考，生活中还有哪些现象与我们今天所学的知识相关。今天的课就到这里，同学们再见！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$