人教版高一生物必修一细胞中的无机物教案 公开课.docx
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人教版高一生物必修一细胞中的无机物教案公开课
细胞中的水教案
一、教材分析
本课是第二章第五节。
本节的主要内容是“水在细胞中的存在形式和生理作用”。
细胞中的水，存在形式上包括自由水和结合水，教材通过对二者作用的分析，得出了水的作用。
从知识内容上看，本节难度不大，可以引导学生进行以“分析资料”为主的学习。
教学过程中联系生活实际，贯穿着“资料分析”，提供学生主动学习的机会，使学生通过自己的分析、交流获得知识、发展能力。
二、学习者分析
根据上次有关前概念的调查说明，本节难度不大。
只有很少部分还不是很了解，但是自由水结合水平常接触比较少，是本节比较难的地方，应该加以注意。
三、教学目标
1.通过本节的学习说出水在细胞中的存在形式和作用。
2.通过本节的学习进一步了解无机物在人体中的重要性。
3.利用本课的插图培养学生的识图能力。
四、教学重点和难点
1.教学重点
水在细胞中的作用。
2.教学难点
（1）结合水的概念。
（2）结合水和自由水的区别。
五、教学过程
1、导入
【自我介绍】：
各位老师各位同学大家好，我叫韩超是生物技术0803班的学生。
今天我要讲授的课程是细胞中的水。
同学们经过上几节课的学习我们知道了细胞是由许多的元素构成，这些元素在细胞中又在细胞中组成有机物构成生命体的一部分，那么在细胞中是否只有有机物呢？
答案是否定的，细胞中还有许多的无机物，那么这些无机物在细胞中起怎样的作用呢？
今天我们来学习细胞中无机物非常重要的一种细胞中的水。
【板书课题】：
细胞中的水
2、新课学习
（1）细胞中水的含量
水在生物体的细胞中到底起什么作用，水又是以怎样的形式存在的。
在了解这些之前，让我们先来学习，水在细胞的含量。
那么不同的细胞，在不同的时期细胞中水分的含量是否相同呢？
【板书标题】：
一、细胞中水的含量
师：
同学们在一个陆生植物和一个水生的植物它们体内的含有的水分是否相同呢？
一种沙漠植物和一种海洋植物它们体内的含水量有是一样的吗？
生（齐）：
不相同（不一样）。
师：
那么我们是不是可以得出结论，在不同的物种体内细胞的含水量是不相同的。
生（齐）：
是。
【板书内容】：
1、不同的物种体内细胞的含水量不同。
师：
请同学们看书上的图2-15，在图中一个老人和一个小孩，是不是小孩子的皮肤显得比较光滑红润，而老人的脸上的皮肤显得干燥褶皱呀。
那么这说明什么问题呀？
生1：
这说明他们脸部细胞含水量不一样，小孩的含水多，老人的含水少。
师：
在图2-17中我们有看出什么呢？
生2:
在人的一生中，不同的时期含人体水量是不一样的，幼儿的时期多，长大后少。
师：
那我们是不是可以得出结论，在同种生物体内不同时期细胞的含水量是不一样的。
【板书内容】：
2、在同种生物体内不同的时期细胞的含水量是不一样的。
师：
同学们我们都知道血液是流动的，那么是不是说明血液中的含水量是比较高呢？
那么在肌肉细胞，比如说我们每天都吃的猪肉，是不是含水量比较少呢？
生（齐）：
是。
师：
那么我们可不可以得出结论
师生（齐）：
在同种生物体内不同的器官或组织细胞的含水量不同。
【板书内容】：
3、在同种生物体内不同的器官或组织细胞的含水量不同。
【副板书】
肌肉细胞
水是生命中不可缺少的，水在不同的物种中含量是不同的，在水母中水的含量可以达到97%，水在生物体中含量一般为：
60%—95%。
那么就算是同种生物水在不同部位不同的时期含水量也是不相同的。
水既然这么重要，那么水在细胞中是以怎样的形式存在的，有起着怎样的作用呢？
这就是我们接下来要学习的，细胞中水存在的形式及功能。
【板书内容】：
水在生物体中含量一般为：
60%—95%。
【板书标题】：
二、细胞中水存在的形式及功能
我们都知道在自然界中水以固体，液体，气体三种形式存在，那么在细胞中水是不是也是以这三种状态存在的呢？
答案是否定的，很难想象我们血管中流动的冰块或是蒸汽吧！
事实上在体内水的存在形式有2种。
第一种就像肌肉细胞中那样，我们见不到水，那么水去那里啦？
事实上在肌肉细胞中水和其他物质结合啦，是组成细胞的重要成分。
我们把这部分叫做结合水，（引导学生一起回答结合水的功能）他的功能是组成细胞的重要部分。
结合水显得很抽象啊，举例说明—CuSO4
和其结合水生成蓝色的物质。
【板书内容】：
结合水：
与细胞内的其它物质想结合
功能：
细胞结构的重要组成部分
【副板书】：
CuSO4和CuSO4*5H20
那么细胞中水除了以结合水存在外，还以什么形式存在呢！
在血液中我们可以见到血液是流动的，所以在细胞中水的另一种存在形式是流动的，以游离的形式存在的。
我们成为自由水。
【板书内容】：
自由水：
以游离的方式存在，可以流动的
水在化学反应中可以充当许多反应的溶剂，细胞中的反应就是许多化学反应的综合，那么在细胞中也是一样，所以自由水的第一个作用是细胞内的良好溶剂。
【板书内容】：
功能：
1、良好的溶剂
在化学反应中自由水还可以参与许多的化学反应，可以作为反应的介质，所以自由水在细胞中的第二个作用是作为细胞内化学反应的介质。
【板书内容】：
2、化学反应的介质
水分在天内的含量是较高的，是不是在体内构成了一个含水的环境，那么自由水的第三个作用是不是提供了一个稳定的环境。
【板书内容】：
3、提供稳定的环境
在血液中自由水是不是随着全身流动，把营养物质运往全身，所以自由水的第四个作用是不是运输营养物质.
【板书内容】：
4、运输营养物质
在细胞中结合水和结合水它们的含量是不是一直不变呢，在一般情况下结合水大约占水分的4.5%自由水占95.5%。
那么在干燥的种子中是不是这样的呢，自由水是不是变少啦呢？
那么我们接下来学自由水和结合水之间的联系。
【板书标题】：
三、自由水和结合水之间的联系
【板书内容】：
自由水/结合水
我们都知道当细胞中自由水多时，细胞中的溶剂多，是不是细胞的反应多一些，也就是说生命活动旺盛一些。
比如说新生的枝叶中含水量是不是比较多呀。
【板书内容】：
1、自由水/结合水生命活动旺盛
那么反之当体内的自由水含量下降时，细胞中的溶剂少，细胞中的化学反应也为之减少啦。
生命活动减弱啦。
比如说我们保存的种子呀。
是不是这时它们的生命活动减弱，但是抗逆性增强呀。
这就是为什么种子保存之前要晒，而且晒过种子保存的比较旧，不易腐烂。
是不是由于自由水的减少，化学反应减少。
我们晒种子蒸发掉的水就是（引导学生一起回答）自由水。
【板书内容】：
2、自由水/结合水
3、总结
通过本节的学习我们知道了水在不同物种的细胞中含量不同，同种物种不同部位不同时期的含量也不一样。
我们还学习到啦，水在细胞中以自由水和结合水两种形式存在，还学到了自由水和结合的功能，并了解到自由水和结合水之间的联系。
六、板书设计
七、教后反思
通过课堂的教学后，发现啦三点问题。
首先自己的知识储备不足。
对有些问题的把握如结合水的理解还不是很到位。
再次是对于课堂纪律的把握也不是很好，虽然带动了同学们的积极性，但是整个的纪律不是很好，以后应注意。
最后是初次上台比较紧张，有的地方有口误，对教材的把握也不够好，以后应加以注意。
八、习题答案
（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，运送到排泄器官或者直接排出体外。
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，还没有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100μg/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100μg/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3～5g，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。
（四）练习
基础题
1.C。
2.A。
3.D。
拓展题
提示：
质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境的浓度，所以叫生理盐水。
当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在相对稳定的状态。
九、参考资料
1.水的物理化学性质与生命的关系
水是生命的源泉。
活细胞中绝大多数化学反应是在水环境中进行的。
水在许多生物化学反应中是一个活泼的参与者，而且是大分子（如蛋白质）性质的重要决定因素。
水之所以成为生命活动中最重要的溶剂，是由它的物理化学性质所决定的，而它的物理化学性质取决于它的分子结构，即水是一个带有氢键的极性分子。
水的极性分子结构特性决定了它有许多独特的物理性质：
较高的介电常数、比热、蒸发热、沸点、熔点及抗张强度等（表10）。
表10一些常见物质的物理性质
熔点
/℃
沸点
/℃
蒸发热
/J·g-1
比热
/J·g-1
熔解热
/J·g-1
水
乙醇
丙酮
乙酸乙酯
氯仿
0
-114
-95
-84
-63
100
78
56
77
61
2257.2
852.7
522.5
426.4
246.6
4.184
2.429
2.207
1.919
0.945
334.4
104.1
96.1
—
—
水的介电常数是溶液中最高的，这就意味着按单位容积计算，没有任何溶剂能比水溶解更多种类和数量的溶质，所以水成为最理想的生物溶剂。
比热是指提高单位数量的某物质单位温度所需要的热量。
水的比热在液体中排第二位（汞的比热最大），这种高比热特性意味着水的温度相对不容易发生改变，可作为热的缓冲剂，这样以水为介质的生命体系就可以维持在相对稳定的状态，使生物体少受外界温度变化的影响。
蒸发热是指在恒定温度下，使某物质由液态转变为气态所需要的热量。
水的蒸发热大，能为部分脊椎动物所利用，以汗水的蒸发作为一种冷却机制；同样，对于植物来说也是非常重要的，植物叶片通过水分蒸发消耗过多吸收的光能，从而避免温度升高对细胞造成伤害。
氢键使水的沸点高达100℃，所以在正常温度下，水是液体，有利于生命活动的进行。
水的熔解热最高，这样在临近结冰温度时，温度下降的趋势大大降低，从而防止了零度以下的快速降温，这对于地球气温的调节以及水生生物的生存都有十分重要的意义。
物体抵抗拉力而不被拉断的能力称为抗张强度。
由于水分子间的内聚力（水分子间的氢键使水分子具有的相互吸引力），水具有很高的抗张强度，因此，水柱可以抵抗外界的拉力而不会被拉断，这种特性在植物体内水和无机盐的向上运输中发挥着重要作用；即使冰的密度低于水而能漂浮水上的现象，对水生生物的生活也很重要。
水的表面张力可以维持植物导管中水流的连续性。
细胞的含水量与其生理活动是否活跃常常是密切相关的。
当细胞含水量充足时其生理活动常较活跃，而当含水量降低时细胞的生命活动也会减弱。
植物细胞所具有的膨压也是通过水分的平衡建立起来的。
另外，水的热传导性在非金属物质中是最好的，水的黏度是较低的，水还具有渗透作用等，这些对于生命活动来说都是至关重要的。
综上所述，水是细胞中各种生物化学反应的基本介质，是生命的源泉。
2.无机盐在调节酸碱平衡中的作用
下面以动物体为例来介绍无机盐在调节酸碱平衡中的作用。
动物的体液具有正常的pH值，如人的血浆pH值约为7.35～7.45，在酸碱平衡的维持中，无机盐直接参与了缓冲对的构成。
血液中最主要的缓冲对是由碳酸氢钠（钾）和碳酸所构成的，即NaHCO3/H2CO3或KHCO3/H2CO3。
除此之外，还存在有其他的缓冲对。
在血浆中有Na2HPO4/NaH2PO4、血浆蛋白质钠盐/蛋白质等，在红细胞中有K2HPO4/KH2PO4、红细胞蛋白体系钾盐/红细胞蛋白（血红蛋白钾盐/血红蛋白、氧合血红蛋白钾盐/氧合血红蛋白）等缓冲对，这些缓冲对对于调节体液的酸碱平衡都是很有效的。
3.无机盐在调节渗透压中的作用
渗透压是衡量溶液中溶质浓度的一种方法，其计算公式为π=CRT，其中C为溶液中溶质的浓度，R是气体常数，T为热力学温度。
由公式可以看出，溶液中渗透压的高低与溶液中溶质粒子的大小、电荷的多少及其化学性质无关，而取决于溶液中溶质粒子的浓度。
在机体内引起渗透压的有效物质包括有机物和无机物。
由于体内无机盐的浓度、解离程度都比有机物高得多，所以体液中无机盐提供的渗透压最大，而有机物提供的渗透压很小。
细胞内液及细胞外液的容积决定于它们的渗透压，只有当机体细胞内外的渗透压恒定时，组织细胞的形态和机能才能维持正常，各种正常的物质代谢才能有条不紊地进行，这是维持内环境稳定的一个极为重要的方面。
4.人体对无机盐的需求（部分）
表11人体对无机盐的需求表（部分）
无机盐
功能
每日需要量
缺乏引起的疾病
过量引起的疾病
Fe
是血红蛋白、细胞色素及含铁酶类的成分。
10～20mg
缺铁性贫血
色素性肝变硬；铁质沉着病
Ca
促进牙齿和骨骼生长，凝血作用，调节神经肌肉的敏感性等。
0.4～1.5g
骨骼畸形；痉挛
白内障；胆结石；粥样硬化
P
构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素，促进酶的活动，形成ATP。
1.2～2.7g
─
─
Na
体液的主要组成成分，调节体液渗透压。
1.6～5g
Addison病等
—
K
使生长正常，保持肌肉功能正常，维持离子浓度平衡、调节体液渗透压。
2～4g
心律异常等
Addison病
I
是形成甲状腺素的成分。
0.01～0.15mg
甲状腺肿等
—
Mg
参与构成叶绿素，与酶的活性有关，保持肌肉功能正常。
0.2～0.4g
惊厥
麻木症
Cu
促进正常生长。
1～3mg
贫血症；卷毛综合征等
Wilson氏肝脏豆核病
Mn
正常生长所需。
2.5～5mg
骨骼畸形
运动失调
Zn
是若干跟消化有关的酶的结构中心。
10～15mg
侏儒症；生殖腺功能受影响
金属烟雾发烧症
Cr
对胰岛素的生成是重要的。
0.05～0.2mg
非正常的葡萄糖代谢
—
F
维持骨骼的结构，防止蛀牙。
2mg
—
牙齿出现斑点
自我检测的答案和提示
一、概念检测
判断题
1.√。
2.×。
3.×。
4.√。
5.×。
6.×。
选择题
1.A。
2.B。
3.D。
4.A。
画概念图
完成下面有关蛋白质分子的概念图
二、知识迁移
自由水，结合水，自由水。
三、技能应用
提示：
20种氨基酸在形成肽链时可以有不同的序列，这是肽链形式多样的主要原因。
用数学的排列组合方式可以解释，假若一段只有20个氨基酸的肽链，那么由于不同的排列组合可以形成的肽链形式就有2020种之多。
更何况肽链中的氨基酸数目远不止20个，通常是成百上千，可以想像形成的肽链形式将会是一个天文数字。
四、思维拓展
提示：
在陨石中发现了氨基酸，且非地球所有，这说明宇宙中很可能还存在与地球生物类似的生命形式。
因为氨基酸是组成蛋白质的基本单位，而蛋白质又是生命活动的主要承担者。
附.表
有关细胞中无机物前概念的调查
姓名性别学院专业
1.人体细胞中含量最多的是:
A.水B.蛋白质C.糖原D.淀粉
2.自然界中的水以三种形式存在。
那们，在生物体内水是否还是以这三种形式存在呢？
A.是B.不是C.不清楚
3.细胞无机物大部分以什么形式存在?
A.离子B.固体化合物C.混合物
4.水生物体的化学反应中充当
A.载体B.溶剂C.溶质D.还原剂E.氧化剂
5.无机盐对细胞生长有作用吗？
A.有B.有，但不是很大C.没有D.不知道
6.你知道为什么生理盐水的浓度为0.9%吗？
A.知道B.不知道C.不清楚
7.细胞中无机盐的含量是多还是少？
A.多B.少C.不清楚
8.多喝水对身体有好处，其原因你知道吗？
A.知道B.不知道C.不清楚
有关细胞中无机物前概念的调查
姓名性别学院专业
1.人体细胞中含量最多的是:
B.水B.蛋白质C.糖原D.淀粉
2.自然界中的水以三种形式存在。
那们，在生物体内水是否还是以这三种形式存在呢？
A.是B.不是C.不清楚
3.细胞无机物大部分以什么形式存在?
B.离子B.固体化合物C.混合物
4.水生物体的化学反应中充当
A.载体B.溶剂C.溶质D.还原剂E.氧化剂
5.无机盐对细胞生长有作用吗？
B.有B.有，但不是很大C.没有D.不知道
6.你知道为什么生理盐水的浓度为0.9%吗？
B.知道B.不知道C.不清楚
7.细胞中无机盐的含量是多还是少？
B.多B.少C.不清楚
8.多喝水对身体有好处，其原因你知道吗？
B.知道B.不知道C.不清楚
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