江南中学_生物_学科教学设计
课题
2.1细胞中的元素和无机化合物
授课人
课时安排
2课时
课型
新授
授课时间
第2周
课标依据
1、说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素组成。2、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，在生命活动中具有重要作用。3、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。
教材分析
“细胞中的元素和化合物”是苏教版高中课程标准实验教科书《生物（必修一）分子与细胞》第2章第1节的内容。主要包括掌握组成细胞的主要元素并理解构成细胞的基本元素是碳、探讨细胞中水、无机盐等化合物的存在形式和作用。本节内容与《组成细胞的分子》一章中的承接作用相当明显，学习好本节内容，有助于帮助学生更好掌握后面细胞中的有机物等知识，也是学习本书其他章节的基础，也是学习高中生物课程其他模块的基础。
学情分析
1．在学习本节内容之前，学生已经在初中化学学习中掌握了一些关于元素和化合物的知识。因此，教师应该注重前后知识的联系，巧妙地运用旧知识建构出新知识，有助于学生学习细胞中的元素和化合物、理解碳是构成细胞的基本元素。
2.由于高中学生讨论、分析解决问题的能力较强，教师可尝试引导学生进行自主思考，观察图表、提出问题、分析讨论，进行有效指导性教学，同时结合化学中的相关内容，来认识细胞中的元素和化合物。
3.一班到六班均为平行班，学生在初中阶段已经学习过宏观的生物学，课上要先从学生熟悉的内容开始回忆，引起学生的学习兴趣，学生对于本节当中元素的缺乏症较为感兴趣，课上要多补充与实际生活相关的经验。
三维目标
知识与能力
（1）简述组成细胞的主要元素。
（2）理解构成细胞的基本元素是碳。
（3）简述细胞中主要无机化合物的种类与功能。
过程与方法
利用网络资源收集与生物微量元素与人类健康息息相关的知识，通过比较生物成分和非生物成分中元素的不同，培养学生学会分析问题。
情感态度与价值观
认识生命的本质，认同生命的物质性。
教学重难点
教学重点
（1）简述组成细胞的主要元素。
（2）简述细胞中主要无机化合物的种类与功能。
教学难点
简述细胞中主要无机化合物的种类与功能。
教法
与
学法
表格和图片直观展示法
2.合理运用教学策略，组织学生开展活动。
3.根据图的特点合理展示图片，图文结合，帮助学生理解相关知识
信息技术应用分析
知识点
学习目标
媒体内容与形式
使用方式
媒体来源
课程导入
引用杜甫的诗句阐明生物与生物之间、生物与无机环境之间，化学元素的组成有着密不可分的关系。
PPT
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自学提示一
自学提示二
（1）简述组成细胞的主要元素。
（2）理解构成细胞的基本元素是碳。
（3）简述细胞中主要无机化合物的种类与功能。
电子白板
教师演示
教师制作
教
学
活
动
设
计
师生活动
设计意图
批注
第一课时：复习：生命活动离不开细胞，即使像病毒那样的非细胞生物，也只能依赖于活细胞生活。
提问：为什么细胞能表现出生命的特征呢？生物体生命活动的物质基础是什么呢？
因为细胞内有一套储存遗传信息的系统,即核酸系统,分为DNA和RNA,DNA中储存着各种信息,DNA系统的指导下合成各类有独特功能的蛋白质,蛋白质的不断积累,人就长大了,这样细胞就能显现出生命的特征。
物质基础是各种元素构成的有机物和无机物。
导入：评价学生的回答，引入新课——细胞中的元素和化合物。
展示：组成地壳和组成细胞部分元素含量（%）表、组成玉米植株和成人体内元素含量（%）表。
提问：观察并比较两个表格，你能提出什么问题？就自己提出的问题与小组同学交流。
总结：生物界和非生物界及不同生物之间在元素种类上具有统一性，而在元素含量上具有差异性。
展示：组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）、组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）。
提问：细胞中哪几种元素含量较多？其中最多的是哪种化学元素？
总结：基本元素（C、H、O、N）；最基本的元素（C）。人体细胞鲜重中氧含量最多（水含量最多），干重中碳含量最多（有机物含量多）。
展示：组成人体细胞的主要化学元素图。
提问：此图列举的几种组成人体细胞的化学元素，它们的含量有何特点？
讲解：细胞中常见的化学元素有20多种，根据含量多少可分为两大类：
大量元素：C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg
微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu（铁锰碰新木桶）
提问：组成细胞的化学元素对生物体的生命活动具有怎样的作用？微量元素是可有可无的吗？能举例说明吗？
总结：1、元素→化合物→结构→细胞；
2、影响生命体的生命活动。
过渡：构成细胞的元素在生物细胞中是以什么形式存在的？
展示：苹果、花生、大豆种子等图片。
提问：它们主要含有哪些化合物？可以将这些化合物怎样进行分类？
总结：组成细胞的化合物可以分为两类：
1、无机化合物：水、无机盐；
2、有机化合物：糖类、脂质、蛋白质、核酸。
提问：1、有机化合物和无机化合物有何区别？
2、细胞中最多的有机化合物和无机化合物分别是哪一种，你能推测它们对生命的意义吗？
总结：1、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、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.总结归纳
学生自行对本节课重点内容进行回忆，教师在PPT上体现本节课的小测试，有学生共同作答。
第二课时
导入：水是生命之源，活细胞中含量最多，约占细胞总质量的85.0%～90.0%。
2．存在形式及作用、意义
存在形式
自由水
结合水
含义
在细胞内可以自由流动
在细胞中与蛋白质、糖类和核酸等物质结合在一起
作用
①良好的溶剂
②是反应介质或直接作为反应物
③生物体内或细胞内物质运输的载体
组成细胞结构的重要成分
与代谢
的关系
①在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量较多
②抗逆性较强的细胞中，结合水的含量较多
③自由水和结合水的比值反映着细胞或生物体的生命状态
意义
一切细胞都是生活在水环境中的，细胞中含有的水分，对于维持细胞的形态、保证代谢的正常进行具有重要作用
探讨：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？
提示：含量最多的化合物是水，有机物是蛋白质。
探讨：与枝叶繁茂的夏季相比，冬季的北方落叶树结合水与自由水的比值上升了还是下降了？这有何意义？
提示：冬季的落叶树的结合水与自由水的比值有所上升，可降低代谢，增强抗逆性，对于树木抵御严寒有重要意义。
1．自由水和结合水的相对含量与生物体的结构和功能关系
(1)细胞中两种形式水的相对含量不同，会影响组织、器官的形态特点，如心肌和血液中水的含量相当，但心肌中结合水含量相对较高，血液中自由水含量相对较高。
(2)自由水和结合水是可以相互转化的。 自由水的相对含量越高，细胞代谢越旺盛，如种子萌发时，先要吸足水分，以增加自由水的含量，才能进行旺盛的生命活动。
(3)结合水的相对含量越高，细胞的抗旱、抗寒能力越强，如冬季植物吸水减少，细胞中结合水相对含量升高，使植物抗寒性增强。再如生活在干旱环境中的植物，结合水相对含量高，降低了蒸腾作用(蒸腾作用散失的是自由水)。
2．水在生活生产实际中的应用
生活中的现象
对此现象的解释
种子的贮存时需将种子晒干
减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命
干种子用水浸泡后仍能萌发
失去自由水的种子仍保持其生理活性
低温环境下减少花卉浇水
提高花卉对低温的抗性
鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻
自由水散失，代谢减弱
干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠
种子晒干后，仍含有结合水，用酒精灯加热会失去结合水
炒熟的种子浸泡后不萌发
失去结合水的细胞失去生理活性
1．2014“世界水日”的主题是“水与能源”。下列关于水的叙述，不正确的是( )
A．在探索外层空间是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为关键的一环，这是因为生物细胞内的生化反应必须在水中进行
B．水是活细胞中含量最高的化合物
C．水在细胞中的存在形式及功能并不是一成不变的
D．在代谢旺盛的细胞中，结合水的含量一般较多
【解析】 在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多；水是生命之源，细胞内的各种生化反应必须在水中进行，因此科学家探索外层空间是否存在生命，通常把找水作为关键一环；水在各种活细胞中的含量都是最高的；自由水和结合水在细胞中可以转化。
【答案】 D
2．下列植物细胞中结合水的相对含量最大的是( )
A．休眠的蚕豆子叶细胞
B．玉米的胚乳细胞
C．洋葱根尖分生区的细胞
D．成熟柑橘的果肉细胞
【解析】 结合水与代谢速度呈负相关关系，与抗逆性呈正相关关系。休眠的蚕豆子叶细胞比洋葱根尖分生区细胞和成熟柑橘的果肉细胞、玉米的胚乳细胞新陈代谢慢，自然结合水比例就高一些。
【答案】 A
3．下列关于生物体内水的叙述，不正确的是( )
A．结合水是细胞的重要组成成分
B．血细胞中的水大部分是自由水
C．细胞内结合水与自由水的比值与代谢强度无关
D．自由水可参与细胞内物质的运输与化学反应
【解析】 细胞中水有两种存在形式：自由水和结合水，其中结合水为结构物质，即它是细胞结构的重要组成成分，A项正确；细胞中自由水含量大约占95.5%，B项正确；结合水与自由水的相对含量决定细胞的代谢强度，结合水与自由水比值越低，则细胞代谢强度越大，C项错误；D为自由水的两项功能。
【答案】 C
1．存在形式：常以离子形式存在。
2．含量：较少。
3．功能
(1)维持细胞的酸碱平衡，如酸性(HCO、H2PO等)、碱性(CO、HPO等)离子的适当配合具有缓冲作用。
(2)合成有机物的原料，如Mg2＋是合成叶绿素的原料。
(3)合成某些具有特殊生理功能物质的原料，如合成血红蛋白需要Fe2＋。
4．含量异常时的病症
(1)缺少钙离子时，哺乳动物会出现肌肉抽搐现象，番茄果实出现脐腐现象。
(2)钙离子过多时，哺乳动物会出现肌肉乏力现象等。中/华-资*源%库
(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。
探讨：植物缺 Mg 叶片会发黄，人缺 Fe 会患贫血症，请分析其中的原因，由此说明无机盐具有什么生理作用？
提示：Fe 是合成血红蛋白的必需元素，缺 Fe 会造成血红蛋白不能合成，导致患贫血症；Mg 是合成叶绿素的必需元素，缺 Mg 叶绿素不能合成，叶片会发黄，由此说明某些无机盐是合成有机物的原料，在生物体的生命活动中不可缺少。
探讨：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？
提示：输液用的生理盐水溶液和血浆Ziyuanku.com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。
探讨：激烈的足球比赛场上，运动员有时会出现下肢肌肉抽搐的现象，这是什么原因？
提示：剧烈运动使运动员大量出汗，随汗液丢失大量的钙盐，致使血液中钙离子含量太低而发生抽搐。
无机盐的生理功能
(1)细胞内某些化合物的重要组成部分，如：
无机盐
生理功能
Mg2＋
叶绿素必需的原料
Fe2＋
血红蛋白的主要成分
PO
合成核苷酸的原料
Zn2＋
人体内100多种酶的重要组成成分
CaCO3
动物和人体骨骼、牙齿中的重要成分
(2)维持生物体的生命活动，如：
无机盐
生理功能
K＋
维持细胞内液的渗透压
Na＋
维持细胞外液的渗透压
Ca2＋
哺乳动物血液中钙盐含量太低，会出现抽搐
Mn2＋
某些酶的活化因子
各种离子
维持细胞和生物体内的酸碱平衡
(3)维持生物体内的平衡
①渗透压的平衡。
②酸碱平衡(即pH平衡)。pH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响着原生质体组成物的所有特性以及在细胞内发生的一切反应。
1．当生物体新陈代谢旺盛与生长迅速时，通常结合水与自由水的比值
( )
A．会增大 B．会降低
C．无变化 D．波动大
【解析】 自由水与新陈代谢有关，自由水越多，新陈代谢越旺盛，所以当生物体新陈代谢旺盛与生长迅速时，通常结合水与自由水的比值要下降，故B正确。
【答案】 B
2．生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过液泡贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内Na＋参与( )
A．调节渗透压 B．组成体内化合物
C．维持pH D．提供能量
【解析】 液泡贮存大量的Na＋，增大了细胞液的渗透压，使吸水能力增强。
【答案】 A
复习旧知识，并利用一系列问题调动学生积极性。
锻炼学生分析图表、发现问题的能力；理解生物和非生物物质组成上的统一性和差异性。
掌握细胞中的基本元素和最基本元素。
理解构成细胞的最基本元素是碳。
掌握细胞中的大量元素和微量元素
为学习细胞中的化合物做铺垫。
掌握组成细胞的化合物的种类及分类。
图表方式更清楚明了
当堂检测
有效练习
1．下列关于组成细胞的微量元素的说法中，不正确的是( )
A．通常指生物体生命活动所必需的，但需要量却很少的一些元素
B．生物体中可以有，也可以没有的一些元素
C．微量元素是细胞维持正常生命活动不可缺少的元素
D．Cu、Zn、Mo等元素是细胞内的微量元素
【解析】 微量元素是指细胞内含量在万分之一以下的元素，含量虽少，但在生命活动中是不可缺少的，主要包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
【答案】 B
2．参加马拉松比赛的运动员在比赛结束后应该饮用( )
A．盐汽水 B．牛奶
C．纯净水 D．果汁
【解析】 比赛过程中，运动员大量出汗，排出大量无机盐，所以应饮用补充无机盐的盐汽水。
【答案】 A
3．人体红细胞呈圆饼状，具有运输氧气的功能，下面是将人体红细胞分别放在三种不同的液态环境中的细胞形态图，请分析该图说明的问题是( )
A．水分容易进出细胞
B．无机盐离子容易进出细胞
C．红细胞有运输氧气的功能
D．水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用
【解析】 据图，盐浓度的大小能够改变红细胞的形态和功能，因此水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用。
【答案】 D
4．“黄金搭档”含多种维生素及钙、铁、锌、硒等矿物质，因具有能改善人体代谢和免疫功能、保障青少年体格和智力正常发育等保健功能而受到广大消费者的青睐。下列叙述错误的是( )
A．人体对钙、铁、锌、硒等无机盐的吸收与水关系不大
B．补铁将有助于对缺铁性贫血症的治疗
C．血钙过低的成年人会患骨质疏松症、肌肉抽搐等疾病
D．维生素不是能源物质，但对生物体的新陈代谢起调节作用
【解析】 钙、铁、锌、硒等大多数无机盐必须溶解在水中，以离子的形式被吸收。
【答案】 A
5．下图为几种生物或生物器官的含水量比较，有关说法不正确的是( )
A．大麦种子和花生种子含水量低是因为它们所含亲水性物质较少
B．代谢旺盛的组织、器官含水量较高
C．生物的含水量因生物种类的不同而有所差别
D．不同生物含水量不同与其生存环境有关
【解析】 大麦种子和花生种子含水量低，是因为在成熟和晾晒过程中部分自由水散失。
【答案】 A
作业布置
练习册和课时作业相应的内容
板书设计
2.1细胞中的元素和无机盐
教学反思
第一课时
《细胞中的元素和化合物》是苏教版教材高一生物第2章第1节的内容，也是刚上高中的学生面对的学习内容，在初中生物知识的基础上，学生再通过本章节的学习，就会对细胞的知识有全新的认识。通过已学过的化学知识自然地过渡到细胞是由哪些化学元素和化合物组成，这样就对本节课的接受提供了帮助。教材的地位本节的内容可以为本章后几节中具体学习细胞中的各种化合物作铺垫，因此这节内容在本教材中，乃至整个高中生物与初中生物的衔接上都起到了一个承上启下的作用。教学目标设置是根据本教材的结构和内容分析，结合高一年级学生的认知结构及其心理特征，知识与技能是简述组成细胞的主要元素。说出构成细胞的基本元素是碳。
第二课时
说出细胞中主要化合物的种类。简述检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质的方法。过程与方法通过分析岩石圈与人体部分化学元素的含量表，培养学生读表格及简单的数据分析能力。通过分析组成人体细胞的主要元素占细胞鲜重、干重百分比图，培养学生的读图能力。
备注
课件39张PPT。鲜重状态下，4种基本元素的含量是O＞C＞H＞N；干重状态下，4种基本元素的含量是C＞O＞N＞H。人的胚胎也要浸润在羊水中发育种子必需吸收水分
才能发芽沙漠里的仙人掌，身处干旱的环境，也贮存着大量的水分.
不同生物含水量不同 。 水生>陆生1 水在生物体中的含量 不同器官的含水量不同 。1 水在生物体中的含量 不同的生长发育阶段，体内的含水量不相同 。1 水在生物体中的含量 心脏和血液的含水量很接近为何心脏呈固态而血液却呈流动的液态？讨论： 79% 83%可以自由流动，以游离形式存在占细胞内全部水的95％以上。与细胞内其它物质相结合，约占细胞内全部水的4.5％。是细胞结构的重要组成成分。
容易流动，容易散失。 不能自由流动，也不容易散失 2 水在细胞中的存在形式 自由水：结合水：结合水自由水生命活动旺盛
新陈代谢加快生命活动减弱
新陈代谢降低若细胞中结合水含量增多，细胞代谢强度下降，抗寒，抗热，抗旱的性能提高。 干燥的种子与萌发的种子相比，自由水/结合水的比值_________大，新陈代谢速率_________高。自由水/结合水比值高，代谢快。自由水/结合水比值低，抗逆性强。萌发的种子萌发的种子2 水在细胞中的存在形式 将刚收获的新鲜种子在太阳下晒干，重量减轻，这个过程损失的主要是【 】水，这时的种子在适宜条件下仍能发芽。
把晒干的种子放在一个试管中加热，试管壁有水珠出现，这些水主要是【 】水，这时的种子将不能发芽。
将烘干的这粒种子点燃烧尽，最终会得到一些白色灰烬，这些灰烬就是小麦种子里的【 】。
自由结合无机盐二 细胞中的无机盐阳离子： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。1 无机盐在细胞中的存在形式大多数以离子的形式2 无机盐在细胞中的含量极少，仅占细胞鲜重的1%-1.5%阴离子： Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。3 无机盐在细胞中的功能功能：运输氧气缺铁缺铁性贫血富含铁的食物：
菠菜、红枣、菜花、马铃薯功能：吸收阳光，进行光合作用缺镁影响光合作用3 无机盐在细胞中的功能功能一：
是细胞内某些化合物的重要组成成分3 无机盐在细胞中的功能碘 是甲状腺素的成分之一缺 碘大脖子病（成人）呆小症（儿童）富含碘的食物：
海带、紫菜 缺钙：
儿童：佝偻病 老年人：骨质疏松
钙对人体骨骼的生长发育有重要作用富含钙的食物：
牛奶、豆制品、虾、芝麻3 无机盐在细胞中的功能功能二：
维持细胞和生物体的生命活动为患者输入0.9%的氯化钠溶液有利于维持机体的渗透压平衡。
3 无机盐在细胞中的功能功能三：
维持细胞的渗透压平衡和酸碱平衡另外NaHCO3还维持人体血液的酸碱平衡
