第一章 细胞的分子组成
第一节 细胞中的元素和无机化合物
一、 教学目标
1 ．举例说出组成细胞的元素
2 ．举例说出细胞中的无机化合物的功能
3.说出水在细胞中的存在形式和作用。
4.说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
二、教学重点
水和无机盐在细胞中的作用。
三、教学难点
1.结合水的概念。
2.无机盐的作用。
四、课时安排
1
五、教学过程
【问题引入】以“问题探讨”引入，让学生以初中的知识来思考，回答。
【问题】以“本节聚焦”再次引起学生的注意和思考。
一、组成细胞的元素
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、、Mg 等
微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo 等
基本元素：C、H、O、N、S（Ca）P、
主要元素：C
二、组成细胞的无机化合物
【思考讨论】生思考师提示。
1.提示：有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖 类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。
当然这不是严格意义上的区别。对这两类化合物的严格区分，请参照化学教科书。
2.提示：细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的
重要物质，在生命活动中起重要作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。
3.提示：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白 质。如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、 芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多， 等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、
脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。
三、实验
【实验室做实验】
3.生物材料中有机化合物的种类、含量不同。因此， 我们应选择多种多样的食物， 保证
获得全面的营养。
【问题引入】以“问题探讨”引入，生思考回答师提示。
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。
【板书】 一、细胞中的水
存在 形式 含量 功能
结合 水 约 4.5﹪ 构成多种化合物
自由 水 约 95.5 1. 良好溶剂 2. 参与多种化学反应 3.运送养料和代谢废物
自由水与 代谢旺盛 代谢缓慢 结合水的关系：
二、细胞中的无机盐
存在 形式 含量 种 类 功能
无 机盐 多离 子 少化 合物 1﹪~ 1.5﹪ 阳 离子 阴 离子 1. 构成某些化合物 2. 维持生命活动 3.调节内外的渗透压和酸碱 平衡
【思考与讨论】生思考回答师提示。
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。
【课堂小结】本节课主要是了解组成生物体的元素和无机化合物， 水是生命活动必不可
少的成分，含量最高。无机盐是构成化合物的成分，或者参与生命活动的调节过程。
【作业布置】生思考回答师提示。第一章 细胞的分子组成
第一节 细胞中的元素和无机化合物
学习目标
（1）举例说出细胞的元素组成。
（2）理解必需元素含义。
（3）认识细胞中的主要化合物及其相对质量分数。
（4）举例说出水在细胞中的存在形式和作用。
（5）说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
[重难点击]
（6）生物体的元素组成。
（7）自由水、结合水。
（8）无机盐的作用。
前课梳理
1 ．活细胞中含量最多的化合物和含量最多的有机物分别是什么？
答案 由上图可知，活细胞中含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。 2 ．如果是在干重条件下呢？
答案 含量最多的化合物是蛋白质，含量最多的有机化合物是蛋白质。
3 ．细胞中的无机盐是以什么形式存在的？
答案 细胞中的无机盐常以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在，如构成骨骼的 CaCO3。
学习探究
探究点一 组成细胞的元素
1 ．组成细胞的元素种类及含量
生物种类繁多、数量巨大， 具有广泛的多样性， 但组成生物体的化学元素却基本相似， 阅读 教材内容，结合下面材料思考：
表 1 地壳和人体中含量较多的元素比较表
地壳 人体
元素 含量(ppm) 元素 含量(ppm)
O Si Al Fe Ca Na K Mg H 4.66×105 2 ．77×105 8 ．13×104 5 ．00×104 3 ．63×104 2 ．83×104 2 ．59×104 2 ．09×104 1 ．40×103 O C H N Ca S P Na K 6.28×105 1 ．94×105 9 ．3×104 5 ．1×104 1 ．4×104 6 ．4×103 6 ．3×103 2 ．6×103 2 ．2×103
表 2 玉米和人体所含元素与细胞干重的质量分数(%)
元素 玉米 人
O 44.43 14.62
C 43.57 55.99
H 6.27 7.46
N 1.46 9.33
K 0.92 1.09
Ca 0.23 4.67
P 0.20 3.11
Mg 0.18 0.16
S 0.17 0.78
(1)由表 1 可以看出：①生物体内的任何一种元素都可以在无机 自然界找到，说明生物界和 非生物界具有统一性。②同一种元素在人体细胞中的含量和地壳中含量不同(相同、不同)， 这体现了生物界和非生物界的差异性。
(2)由表 2 可得出结论：①不同生物体内所含的元素种类基本相同，但是每种元素的含量却 有多有少；②同一生物体内不同化学元素的含量不同，其中 C 、H 、O 、N 、P 、S 、K 、Ca 、 Mg 等元素含量较多，称为大量元素；Fe 、Mn 、Zn 、Cu 、B 、Mo 等元素含量很少，称为微 量元素。
(3)由教材可得：在鲜重条件下，细胞中含量最多的元素是 O ，其次是 C 、H 、N。 2 ．生物的元素缺乏症
生物会因环境中缺乏某种元素而产生该元素的缺乏症，根据下面材料思考：
(1)下表是一项“硒与克山病发病相关性”研究的记录
组 别 年 度 观察人数/人 发病人数/人
实验组 (补硒) 1974 4510 10
1975 6767 7
对照组 (不补硒) 1974 3985 54
1975 5445 52
分析上表数据， 可得出的结论是克山病和缺硒有关，硒是人体的必需元素。进一步说明生物 缺乏必需元素可能导致疾病。
(2)几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使使用了大 量的 N 、P 、K 肥也无济于事，后来，人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛，原 来，这一片 ”绿洲 ”的附近有一座钼矿，矿工每天上下班总是抄近路走，他们的鞋子踩过的 地方，牧草绿油油的，经过科学家的化验和分析， 一公顷牧草只需 150 克钼就足够了。
上述材料说明：
①钼属于微量元素。
②由材料分析，钼虽然含量少，但是对生物体具有重要的作用，不可缺少。 探究点二 组成细胞的化合物
组成细胞的元素多数以化合物的形式存在， 如图表示细胞中主要化合物的含量， 请阅读 教材内容，结合该图分析回答下列问题。
有机化合物和无机化合物有什么区别？
答案 有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素， 如糖类是有 机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。
探究点三 细胞中的水
水是生命之源，没有水就没有生命，请阅读教材 P10 内容探究水的存在形式和功能。 1 ．水的存在方式
(1)鲜种子晒干过程中失去的是可以自由流动的水，称为自由水，干种子用水浸泡后仍能萌 发，说明种子仍保持其生理活性。
(2)干种子烘烤过程中所失去的水是结合水，不萌发，说明种子已经 死亡，由此可见细胞中 一部分水是组成细胞结构的重要成分，称为结合水。
2 ． 自由水的功能
(1)许多细胞生命活动需要的离子、分子都溶解在自由水中，说明自由水是细胞内良好的溶 剂。
(2)细胞中几乎所有的化学反应都是以自由水为介质进行的，水是光合作用的原料说明有些 自由水可直接作为反应物参与生物化学反应。
(3)水在生物体内的流动(如血液)，可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞， 同时又把细 胞代谢产生的废物运送到排泄器官或者直接运输到体外， 这说明自由水具有运输营养物质和 代谢废物的功能。
总之，自由水参与细胞中各种代谢作用，在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多。 3 ．结合水的功能又是怎样的呢？
结合水是组成细胞结构的重要成分。如休眠的种子、越冬的植物、生活在干旱和盐渍条件下 的植物，它们的细胞内结合水的含量相对增多，使得它们抵抗不良环境的能力 增强。
4 ．根据上述的分析，说说二者之间的关系是怎样的？
答案 (1)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系
自由水/结合水Error!
(2)自由水/结合水与温度的关系：温度升高时，自由水增多，反之结合水增多。
探究点四 细胞中的无机盐
1 ．结合材料，分析无机盐的功能：
(1)材料 1：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 等酸碱缓冲物质，可以中和这些变化。
该材料说明无机盐对于维持细胞的酸碱平衡具有重要作用。
(2)材料 2：下图为三种有机物的分子结构图
由上述结构图可以看出无机盐是合成有机物的原料。
(3)材料 3：合成血红蛋白需要铁(Fe2＋)，合成甲状腺激素需要碘，说明无机盐是合成某些具 有特殊生理功能的物质的原料。
2 ．当某些无机盐含量过多或过少时，生物体可能会出现相应的病症。
(1)当缺少 Ca2＋时， 哺乳动物会出现肌肉抽搐现象， 而 Ca2＋过多时， 又会出现肌肉乏力现象 等。
(2)缺少 Ca2＋时，番茄果实会出现脐腐现象。
(3)缺少 K＋时，番茄植株的老叶尖端和边缘会失绿，直至干枯坏死。
3 ．给病人输液时，要用 0.9%的生理盐水，而不能用蒸馏水或浓盐水，这是为什么？
答案 输液用的生理盐水溶液和血浆渗透压相等， 医学上称为等渗溶液。正常人血浆渗透压 是相对稳定的，相当于 0.9%NaCl 溶液或 0.5%的葡萄糖溶液。0.9%的生理盐水和人的体液 为等渗溶液，红细胞等血细胞只有在等渗溶液中才能维持它的固有形态和功能。
真题回眸
例 1．人们经常食用的牛、羊、猪等肉类及白菜、土豆等蔬菜， 消化吸收后， 其中的成分大 多被转化为人体自身的一部分，其根本原因是( )
A ．组成生物体细胞的化学元素在无机自然界中都能找到
B ．在不同生物的体细胞内，组成它们的化学元素的种类大体相同
C ．组成生物体细胞的基本元素是碳
D ．不同生物的细胞内，组成它们的化学元素的含量大体相同
例 2 ．医生常常给病人输液，常把药剂溶解于生理盐水(0.9%的 NaCl 溶液)中，而不是溶解 于蒸馏水中。这是因为( )
A ．无机盐在生物体的生命活动中是不可缺少的
B ．蒸馏水不含营养物质
C ．蒸馏水可增大细胞中自由水比例，使细胞代谢加快，加剧病情
D ．生理盐水能维持人体细胞生活环境的稳定状态，防止细胞过度吸水或失水
达标训练
1 ．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)细胞中的无机盐均以离子形式存在( )
(4)血钙过高会引起肌肉抽搐( )
(5)无机盐在细胞内含量很少，具有维持细胞的酸碱平衡等功能( )
(6)大量出汗后应多喝淡盐水( )
(7)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( )
(8)缺少 K＋时，番茄植株的老叶边缘会失绿( )
2．卷柏有“九死还魂草 ”之称， 它在干枯后， 若得到充足的水分仍能成活， 其原因是( )
A ．失去的水为自由水 B ．虽失去结合水，但体内含有特殊的物质
C ．此生物有特殊的结构 D ．以上叙述都不正确
3 ．落叶的越冬植物体内结合水含量相对增多，这是因为( )
A ．使植物冬眠，降低新陈代谢的强度 B ．使植物的抗逆性增强，适应寒冷环境
C ．植物根不能从土壤中吸收水了 D ．植物体内的水不能流动了
4 ．无机盐在生命活动中不可缺少，合成叶绿素和血红蛋白分子必需的离子分别是( )
A ．Mg2＋、Fe2＋ B ．Ca2＋、Mg2＋ C ．PO34－、K＋ D ．K＋、I-
5 ．在细胞内含量极少，但对维持生命活动是必不可少的元素有( )
A ．Fe 、Mn 、Zn 、Mg B ．Zn 、Cu 、Mg 、Ca
C ．Zn 、Cu 、B 、Mn D ．Mg 、Mn 、Cu 、Mo
冲 A 提升
6 ．下面是用于无土栽培的一种培养液配方，据表回答问题。
Ca(NO3)2 1.0g KCl 1.2g
MgSO4 0.25g FeCl3 0.005g
KH2PO4 0.25g H2O 1000mL
(1) 该配方 中属于植物所需 的大量元素是 ，微量元素是
。
____________
(2)该配方中组成细胞的基本元素是 。用该培养液栽培植物，组成生物体 的最基本元素的来源是 。
(3)如果用该培养液栽培番茄， 该配方中明显缺乏的微量元素是 。
