高中生物2.5细胞中的无机物学案新人教版必修1

高中生物2.5细胞中的无机物学案新人教版必修1

课前自主预习案

一、细胞中的水

1．水的含量特点

(1)含量：一般来说，水是细胞中含量最多的化合物，约占60%～95%。

(2)与生物种类及发育阶段的关系：

①生物种类不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陆生生物。

②不同生长发育期，含水量不同，如幼儿含水量高于成年人。

2．水的存在形式和作用

项目自由水结合水

形式在细胞中以游离的形式存在与细胞内其他物质相结合

含量约占95.5% 约占4.5%

作用

①细胞内的良好溶剂；

②参与化学反应；

③为细胞提供液体环境；

④运送营养物质和代谢废物

是细胞结构的重要组成成分

二、细胞中的无机盐

1．存在形式和含量

(1)含量：与水相比，无机盐是细胞中含量很少的无机物。

(2)存在形式：大多数以离子形式存在。

2．生理功能[连线]

1.判断下列有关水的叙述的正误

(1)参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水( )

(2)生物体内的化学反应离不开水( )

(3)自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大( )

(4)人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水( )

(5)水是细胞结构的组成成分之一( )

解析：(3)自由水与结合水的比例越高，新陈代谢越强。

答案：(1)√(2)√(3)×(4)√(5)√

2．判断下列关于人体内水和无机盐的叙述的正误

(1)都可作为细胞的能源物质( )

(2)都能维持细胞的生命活动( )

(3)所有细胞中水和无机盐的含量相同( )

(4)血钙过高会引起抽搐( )

(5)无机盐在细胞内含量很少，主要以离子形式存在，具有维持渗透压、酸碱度及细胞正常生命活动的功能( )

(6)某些无机盐是细胞内一些大分子物质的组成成分，如Fe参与血红蛋白的构成，Mg参与叶绿素的形成( )

(7)氮是植物体内的重要元素之一，酶、核酸、ATP中都含有氮元素( )

解析：(1)水和无机盐都不可作为细胞的能源物质，能源物质是糖类。

(3)所有细胞中水和无机盐的含量各不相同。

(4)血钙过低会引起抽搐。

答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)√(7)√

3．综合判断下列叙述的正误

(1)生物种类不同，含水量不同，如陆生生物含水量多于水生生物( )

(2)生物的含水量还与生长发育阶段有关，幼嫩组织的细胞中含水量高( )

(3)无机盐是细胞中含量很少的有机物( )

(4)细胞中的无机盐全部以离子的形式存在( )

答案：(1)×(2)√(3)×(4)×

课堂互动探究案

【课程标准】

指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水和结合水的形式存在，赋予了细胞许多特性，在生命中具有重要作用

举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关

【素养达成】

1．阅读教材内容，明确水在细胞中的存在形式和作用。(科学思维)

2．结合教材“思考与讨论”，总结无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。(科学思维) 3通过本节课的学习树立结构和功能观。(生命观念)

奥运会的赛场上，很多运动员在比赛间隙都会饮用一种蓝色的饮料。这种饮料在中国市场上很少见到，它是美国可口可乐公司于2006年研发的一种运动饮料，能够帮助人体在运动大量消耗水分和能量的情况下，迅速补充、平衡体液。蓝色饮料中所含的电解质能够有效补充随汗液流失的电解质，而随汗液流失最多的电解质莫过于盐分了。

水和盐分在人体内有什么作用呢？

探究点一细胞中的水

【师问导学】

1．水是生命之源，没有水就没有生命，请结合下列材料探究水的含量和功能。

生物水母鱼类蛙哺乳动物藻类高等植物水的含量(%) 97 80～85 78 65 90 60～80

表二

组织、器官牙齿骨骼骨骼肌心肌血液

水的含量(%) 10 22 76 79 83

(1)表一说明：不同生物体内含水量不同，一般水生生物体内的含水量比陆生生物多。

(2)表二说明：同一生物体内，不同器官的含水量不同，一般代谢旺盛的组织、器官含水量较高。

(3)教材35页图2－17说明：生物体在不同的生长发育时期含水量不同。

2．自由水和结合水对生物体都具有重要的作用，请分析回答下列问题：

(1)刚刚收获的鲜种子一般要放在阳光下暴晒，种子变干，重量减轻，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？

答案：

(1)失去的主要是自由水。种子仍保留活性。

(2)失去的主要是结合水。种子丧失活性。

3．自由水和结合水的含量比例对生物的代谢和抗逆性有着重要的意义，请分析回答下列问题：

(1)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？

(2)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含量与生物的抗逆性有何关系？

答案：

(1)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。

(2)一般情况下，自由水和结合水的比值越大，细胞的抗逆性越差。

【智涂笔记】

[名师点拨] 关于生物体内水的两个“并不是”

(1)水是生命之源，但并不是水分越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。

(2)晒干的种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低。

【师说核心】

1．自由水与结合水之间的转化

(1)转化条件：

自由水降温

升温结合水

(2)转化实例：

①烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。

②水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。

2．自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系

(1)图示：

(2)曲线：

(3)在生产中的应用：

①种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量。

②种子贮存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长贮存时间。

③越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。

【检测反馈】

1．没有水，人体内大部分化学反应就无法进行，这说明( )

A．水在生物体内可以流动

B．生物体内的生化反应必须在水中进行

C．水是细胞内含量最多的化合物

D．水具有缓和温度变化的作用

解析：水在生物体内可以流动、水是细胞内含量最多的化合物、水具有缓和温度变化的作用的说法都正确，但不是题干所问的答案。题干中没有水，人体内大部分化学反应就无法进行，这说明生物体内的生化反应必须在水中进行，B正确。

答案：B

2．每年3月22日是“世界水日”。下列关于水的叙述不正确的是( )

A．生化反应必须在水中进行

B．水是细胞鲜重中含量最多的化合物

C．水在细胞中的存在形式并非一成不变

D．自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大

解析：生物体的生化反应必须在水中进行，A正确；细胞鲜重中含量最多的化合物是水，其次是蛋白质，B正确；水在细胞中的存在形式并非一成不变，自由水和结合水可相互转化，C正确；自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱有关，自由水与结合水的比值越高，细胞新陈代谢越旺盛，D错误。

答案：D

探究点二细胞中的无机盐

【师问导学】

1．无机盐在细胞中的含量仅为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有关知识。

材料一一种叶绿素和血红蛋白的局部分子结构简图

(1)由材料可以看出无机盐是某些化合物的重要组成成分。

材料二足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这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”。

(2)由材料说明无机盐对维持生物体的正常生命活动有着重要的意义。

材料三生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴等渗的无机盐溶液，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，如果放到清水里，会吸水胀破。

(3)由材料说明无机盐能调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态。

材料四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。

(4)上述材料说明，无机盐对于维持人体内环境酸碱平衡的相对稳定具有重要作用。

2．为什么人体缺铁会导致贫血？为什么植物缺镁会影响光合作用？

答案：铁是血红蛋白的重要组成成分。镁是叶绿素的重要组成成分。

3．生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴浓度相等的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生病输液时，通常要用生理盐水溶解药物后再输液，这样做的目的是什么？

答案：保证细胞的生活环境不发生变化，维持细胞正常的渗透压。

【智涂笔记】

无机盐参与构成的常见化合物

N：蛋白质、叶绿素、核苷酸等

P：核苷酸、磷脂

Mg：叶绿素

S：甲硫氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素)

Fe：动物血红蛋白

I：甲状腺激素等

【师说核心】

1．无机盐的存在形式和功能

2．无机盐功能的实验验证方法

(1)对照组：植物＋完全培养液―→正常生长

(2)实验组：

实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。

【检测反馈】

1．在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中的NaHCO3含量减少时，会发生酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，则发生碱中毒。这个事实表明某些无机盐的作用是( )

A．调节酸碱度B．调节渗透压

C．影响细胞形态 D．影响生物膜透性

解析：由题意可知，血浆中NaHCO3含量减少时，会发生酸中毒，当血浆中的H2CO3含量减少时，则发生碱中毒。这个事实可以表明无机盐可以调节酸碱度。

答案：A

2．为了确定某元素是否为植物的必需元素，应采取的方法是( )

A．检测正常叶片中该元素的含量

B．分析根系对该元素的吸收过程

C．分析环境条件对该元素吸收的影响

D．观察含全部营养元素的培养液中，去掉该元素前后植株的生长发育状况

解析：判断某元素是否为必需元素，通常用溶液培养法。在人工配制的完全培养液中，除去某种元素，然后观察植物的生长发育情况：如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育又恢复正常(症状消失)，说明该元素是植物所必需的元素。

答案：D

3．下列与无机盐的功能无关的是( )

A．是细胞中的能源物质之一

B．是某些复杂化合物的重要组成成分

C．能维持生物体的生命活动

D．能维持细胞的酸碱平衡

解析：无机盐不是能源物质；无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分；无机盐能维持生物体的生命活动；无机盐能维持细胞的酸碱平衡。

答案：A

【网络建构】

【主干落实】

1．生物体的含水量与生物种类及生长发育期有关，一般是水生生物＞陆生生物，幼年＞老年。

2．水在细胞内以自由水和结合水两种形式存在。

3．结合水是细胞结构的组成成分。

4．自由水的功能有：①细胞内的良好溶剂，②化学反应的介质，③参与化学反应，④运输营养物质和代谢废物。

5．细胞内大多数无机盐以离子形式存在。

6．无机盐对维持细胞和生物体的生命活动及酸碱平衡非常重要。

?问题探讨·教材P34

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：表中氯化钠、氯化钾、碳酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢钠均属于无机盐，无机盐在细胞中起重要作用，是细胞中复杂化合物的重要组成成分，许多种无机盐对于维持细胞和生命活动有非常重要的作用。

?旁栏思考题·教材P35

提示：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，水是细胞中各种生化反应的基本介质。

?思考与讨论·教材P35

1．提示：人类贫血症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。血红蛋白的分子结构中不能缺少的一种元素就是铁，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3～5 g，它是制造血红蛋白的主要原料之一。当铁元素缺乏时，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。

?旁栏思考题·教材P36

1．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，还没有意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7.72亿，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100 μg/L以下，甲状腺肿大率在5%以上。以上数据表明城市中人群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100 μg/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)。

2．提示：不同种类的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。

?练习·教材P36～37

基础题

1．提示：C 水在细胞的各种化学成分中含量最多。

2．提示：A 自由水是细胞内的良好溶剂，细胞内的许多生化反应需要有水的参与。

3．提示：D Pb是重金属元素，对细胞有毒害作用，不是细胞需要的元素。

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。

第二章章尾

?自我检测·教材P38

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

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。