【教案】细胞中的无机物（人教版2019必修1）

第2章

组成细胞的分子

第2节细胞中的无机物年级高一年级授课时间1课时课题第2节细胞中的无机物教材分析本节教材包括“细胞中的水”和“细胞中的无机盐”两部分。在“问题探讨”中创设了学生熟悉的生活情境，这一情境来自真实生活，学生对于运动员的饮料与市场上销售的普通饮料有什么不同怀着天然的好奇心，在分析过程中会结合运动员运动时的身体状况进行合理推理。水是所有生物体内最重要的无机分子。教材安排了楷体字内容介绍关于水分子的空间结构和氢键，在不增加学生负担的情况下，可以让学生更深人地了解水的结构、性质与功能之间的关系，也有助于学生运用结构与功能相适应的观点来认识事物。自由水和结合水的概念在本节中比较重要，所以教材在给出相关定义后，便通过介绍具体的事例来进行解释，分析这些事例就可以对自由水和结合水的作用特点及相互关系有更加清晰的认识。细胞中有多种无机盐。这些无机盐大都以离子的形式存在，不同离子的作用不尽相同，教材给出了多方面的资料，如在“思考·讨论”中让学生讨论Mg、Fe和P的作用;在总结过程中列举了缺乏Na+、Ca2+所引起的病症;在旁栏的资料搜集中启发学生思考摄盐过多对人体健康的危害等。通过这些资料及问题的分析和探究，可以帮助学生概括无机盐的主要作用，并意识到适度与平衡的重要性。通过本节课的学习，既可以对细胞中的元素和化合物的种类的知识进一步巩固和深化，又可以为后面学习第4章《细胞的物质输入和输出》以及内环境的稳态打下基础。教学目标1.说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动中具有重要作用。2.举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。教学重、难点1.教学重点水和无机盐在细胞中的作用。2.教学难点(1)结合水的概念。(2)无机盐的作用。教学过程教学内容教师活动学生活动引入新课创设问题情境，口渴了,你喝什么？运动员在运动时怎么补水？展示教材中“问题探讨”栏目所列出的运动员饮料化学成分表，引导学生结合生活经验，讨论分析问题：1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？良好溶剂、反应物、运输等。2.表中哪些成分属于无机盐？为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐？无机盐在细胞的生活中起什么作用？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，所以要给他们补充无机盐。无机盐可以调节细胞的生命活动，也是许多化合物的重要组成成分。积极思考和讨论问题，从而进入到新课的学习中。一、细胞中的水1.1水在细胞中的含量1.请学生探讨不同生物体内的含水量，分析材料得出结论。水在构成生物体的化合物中含量第一;不同种生物含水量不同;水生生物含水量;-般比陆生生物高。2.探讨同一生物体不同器官的含水量，分析材料得出结论。同一生物体，不同组织、器官中的含水量不同。设问：心脏和血液的含水量很接近，为何心脏呈坚韧的形态而血液却呈流动的液态？通过问题导入自由水与结合水的学习。1.2水在细胞中存在的形式结合上述心脏和血液形态上的区别与水的存在形式有关，讲授水在细胞中存在的形式包括自由水与结合水。引导学生自主学习自由水和结合水的定义：绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水;一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。讲述自由水占细胞内全部水的95.5%。特点：易蒸发、不受束缚、可流动。结合水占细胞内全部水的4.5%。特点：不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性。【布置任务】组织学生小组讨论并回答问题。任务一：分析细胞中水的存在形式及其相互转化1.刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储藏，在这个过程中，种子丢失的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？该过程中种子丢失的主要是自由水；种子仍保留活性。2.如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？该过程中种子丢失的主要是结合水；种子失去活性。3.晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。4.越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，这表明自由水和结合水的比值与生物的抗逆性有什么关系？在一般情况下，自由水和结合水的比值越小，细胞抗逆性越强。【核心归纳】任务二：学生阅读课本P21并分析下面材料，探究水的功能。提问：该资料体现了水的什么功能？水在细胞中参与化学反应结合材料分析与具体事例，引导学生归纳总结水的生理功能。1.3水的生理功能(1)细胞内良好的溶剂(2)参与生物化学反应(3)为细胞提供液体环境(4)运输营养物质和代谢废物。任务三：指导学生阅读课本P20-21楷体字部分，结合教材中的示意图，小组讨论完成下列问题：(1)结合水的组成及特性，水分子中H、O原子的结合方式和带电情况，尝试解释水为什么能成为良好的溶剂。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。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。(2)水分子的氢键是怎样形成的？为什么在常温下水是液体状态，具有流动性？每个水分子可以与周围水分子靠氢键互相作用在一起。氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。(3)水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？常温下水是液体状态。播放水的特性视频，加深学生对水的特性的认识。根据不同生物体内的含水量，及同一生物体不同器官的含水量，分析表中的数据，找到规律分析讨论问题，进入下一环节的学习。阅读教材，自主学生自由水和结合水有关内容。分组思考、讨论细胞中的含水量与代谢水平及抗逆性之间的关系。分组思考并讨论，解释日常生活中的生命现象，比较并归纳自由水和结合水的作用。自主学习书本楷体字的内容,，理解水分子之间氢键形成的原理，进而理解“水分子为什么可以作为良好溶剂”等特性。观看视频。习题巩固1.(2023·重庆三峡名校联盟高一联考)每年的3月22日是“世界水日”。下列有关水对生命活动影响的叙述，不正确的是()A.晒干的小麦种子不含自由水，代谢强度低，便于储藏B.氢键的存在，使水的温度相对不易改变，对维持生命系统稳定性十分重要C.影响细胞内含水量的因素有生物种类、发育阶段、组织器官种类等D.水是极性分子，带电荷的分子或离子都易与水结合，可作为良好的溶剂【答案】A【解析】晒干的小麦种子自由水含量较少，代谢强度降低，便于储藏，A错误；由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，对维持生命系统稳定性十分重要，B正确。2.在冬季来临过程中，冬小麦体内的自由水和结合水的含量变化如图所示，下列说法错误的是()A.a存在形式的水主要与蛋白质、多糖等物质结合B.b是细胞中绝大部分水的存在形式，是可以流动的C.a/b上升，细胞代谢水平增强D.b/a下降，细胞抵抗寒冷的能力增强【答案】C【解析】A.自由水与结合水比值越高，细胞新陈代谢越旺盛，抗逆性越差，在冬季来临过程中，冬小麦体内结合水含量升高，a表示结合水，结合水能与蛋白质、多糖等物质结合，A正确;B、b是自由水，是细胞中绝大部分水的存在形式，是可以流动的，B正确;C、a/b上升，即自由水与结合水比值较低，细胞代谢水平减弱，抗逆性增强，C错误;D、b/a下降，即自由水与结合水比值较低，细胞抵抗寒冷的能力增强，D正确。故选C。思考、讨论回答问题，巩固对水的学习。二、细胞中的无机盐播放有关无机盐介绍的视频,使学生初步了解无机盐。指导学生阅读教材P21并讲述细胞中无机盐存在形式及含量。2.1存在形式和含量【布置任务】组织学生小组讨论并回答问题。任务四：分析并探究无机盐的作用1.无机盐在细胞(鲜重)中的含量仅为1%～1.5%，但却有着重要的作用，请结合下列材料分析无机盐的作用。(1)材料1一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图如图：由材料可以看出，无机盐是。某些复杂化合物的重要组成成分(2)材料2足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，此现象是随着汗液丢失了大量钙离子引起的；硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长，缺少硼时常导致“花而不实”。该材料说明，无机盐对有着重要的意义。维持生物体的正常生命活动(3)材料3生理盐水是指与哺乳动物血浆和淋巴液等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，若放到清水中，则会吸水涨破。该材料说明，无机盐能调节人体的，维持细胞的。渗透压正常形态(4)材料4人体代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度，人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等物质，可以中和这些变化。该材料说明，无机盐对于维持人体内环境的相对稳定具有重要作用。酸碱平衡2.“焦边”是由缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤探究小麦“焦边”是由缺钾导致的。准备以下材料用具：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的完全培养液、缺钾培养液等。(1)实验步骤：①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100mL的完全培养液，向乙瓶中加入__________________；②将______________________分别栽种在甲、乙瓶中；③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察__________________。100mL缺钾培养液长势基本相同的小麦幼苗随机均分为两组小麦叶片是否出现“焦边”现象(2)实验结果与结论：①若甲瓶的小麦幼苗正常生长，_______________则说明小麦叶片“焦边”是由缺钾引起的；②若________________，则说明小麦叶片“焦边”不是由缺钾引起的。(3)通过实验证实“焦边”是由缺钾导致的，为增强实验的说服力，在上述实验的基础上应如何改进？_________________________________________________________100mL缺钾培养液长势基本相同的小麦幼苗随机均分为两组乙瓶的小麦叶片出现“焦边”现象甲、乙瓶中的小麦均未出现“焦边”现象可以在缺钾培养液中加入钾，培养一段时间后观察植物叶片生长是否恢复正常通过对上述资料的分析，引导学生阅读教材P22总结出无机盐的生理功能：2.2无机盐的生理功能(1)是构成细胞内化合物的重要组成成分(2)维持细胞和生物体的生命活动有重要作用(3)维持细胞的渗透压平衡(4)维持细胞的酸碱平衡观看视频。阅读教材，自主学习细胞中无机盐有关内容。分组思考、讨论分析探究无机盐的作用。分析资料并阅读教材，在老师的引导下总结出无机盐的生理功能。习题巩固4.在某地的马拉松比赛中，香蕉是沿途补给站的标配，其中富含的钾离子能够增强神经和肌肉的兴奋性，强化肌力及肌耐力。该事实说明钾离子的生理作用是A.为肌肉收缩持续提供能量B.维持机体酸碱平衡C.细胞内某些复杂化合物的重要组成成分D.对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用【答案】D【解析】由题干信息分析可知，香蕉中的钾离子可以缓解大量出汗导致的肌肉灵敏度下降,并能提高神经系统的兴奋性，这说明无机盐能够维持正常的生命活动，