细胞中的元素和无机化合物教案-苏教版高中生物必修1教案设计

第一节细胞中的元素和无机化合物

学习目标核心素养

1.说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构

成，它们以碳链为骨架形成复杂的生物大分子。

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

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。

1.从元素的种类和含量等角度理解生物界和非

生物界的统一性和差异性。

2.通过饼状图分析、列表格等方法归纳组成生命

的元素、无机物的作用。

3.按照科学探究的要求，提出验证或探究植物必

需的无机盐的方案。

一、组成细胞的元素

1．元素的种类

(1)按与生命的关系，可以分为必需元素和非必需元素。缺乏必需元素可能导致疾病。

(2)种类：细胞中常见的化学元素有20多种。

2．特点

(1)组成生物体的任何一种元素在无机自然界都能找到。

(2)不同生物体内所含元素种类基本相同，但每种元素的含量却有多有少。

3．含量

(1)地壳中含量最多的元素是氧，再依次是硅、铝、铁。

(2)生物细胞中含量最多的元素是氧，然后分别是碳、氢、氮。

4．生物会因缺乏某些元素而产生该元素的缺乏症。如一些山区居民患有克山病，该病与缺硒有明显关系。

二、细胞中的无机化合物

1．组成细胞的化合物

(1)

(2)含量

①鲜重条件下，含量最多的化合物是水。

②鲜重条件下，含量最多的有机化合物是蛋白质。

③干重条件下，含量最多的化合物是蛋白质。

(1)自由水

①含义：在细胞内可以自由流动。

②作用

a．良好的溶剂。

b．细胞中生物化学反应的介质。

c．有些自由水直接作为反应物参与生物化学反应。

d．运送营养物质和代谢废物。

e．参与细胞中各种代谢作用。

(2)结合水

①含义：在细胞中通过氢键等与蛋白质、糖类等物质结合在一起。

②作用：组成细胞结构的重要成分。

(3)水与代谢的关系

①在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多。

②抗逆性较强的细胞中，结合水的含量相对较多。

3．细胞中的无机盐

含量较少

存在

形式

主要以离子形式存在，如Na＋、K＋、Ca2＋、Cl－、HCO－3；少数以化合态存在，如I

－构成甲状腺激素等

生理

作用

合成有机化合物的原料，如Mg2＋是叶绿素的必需成分、P是合成核苷酸的原料

合成某些具有特殊生理功能的物质的原料，如Fe2＋是血红蛋白的重要成分

维持细胞的酸碱平衡，如红细胞中的K2HPO4/KH2PO4、HCO－3/H2CO3

1．生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。( )

2．Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。( )

3．某些无机盐是细胞内一些大分子物质的组成成分，如Fe2＋参与血红蛋白的构成，Mg2＋参与叶绿素的形成。( )

4．自由水的作用比结合水的作用大。( )

5．占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质。( )

6．不同细胞内自由水与结合水的比例基本相同。( )

[答案] 1.×提示：生物界和非生物界在元素组成的种类相同，但含量相差很大。

2．×提示：Ca、Mg是组成细胞的大量元素。

3．√

4．×提示：自由水、结合水的作用都非常大。

6．×提示：不同生活环境、生活状态下的细胞中，自由水与结合水的比例是不同的。细胞内自由水与结合水的比例越大，其新陈代谢越旺盛；反之，越弱。

组成细胞的元素

[问题探究]

下表为一种无土栽培营养液的主要配方，据表回答下列有关问题。

成分Ca(NO3)2MgSO4KH2PO4KHCO3Fe(NO3)3H2O 含量(g) 1.0 0.25 0.25 0.12 0.005 1 000

提示：大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg。

微量元素：Fe。

2．表中元素在非生物界中都能找到，体现了生物界与非生物界之间具有统一性还是差异性？为什么没有一种化学元素是生物界所特有的？

提示：统一性。生命起源于非生物界，且组成生物体的化学元素是从无机自然界获取的。

[讲解归纳]

1．元素的分类

(1)大量元素和微量元素都是生物体生命活动所必需的。

(2)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。

2．元素的统一性和差异性

巧学好记：谐音巧记组成细胞的大量元素和微量元素

(1)大量元素(C、H、O、N、S、P、Ca、Mg、K)，可利用谐音“她请杨丹留人盖美家”来记忆。

(2)微量元素(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)，可利用谐音“铁猛碰新木桶”来记忆。

1．下表所列为玉米植株和人体内含量较多的元素的种类以及各类元素的含量[占细胞干重的质量分数(%)]，据此表可以得出的正确结论是( )

元素O C H N K Ca P Mg S 玉米44.43 43.75 6.24 1.46 0.92 0.23 0.20 0.18 0.17 人14.62 55.99 7.46 9.33 1.09 4.67 3.11 0.16 0.78

B．同种元素在不同生物体内含量基本相同

C．组成不同生物体的化学元素的种类差异较大

D．C是细胞中含量最多的元素，它是构成细胞的基本元素

A[组成不同生物体的化学元素的种类基本相同，A正确、C错误；由表中数据可知，同种元素在不同生物体内含量相差较大，B错误；O是细胞鲜重中含量最多的元素，C是细胞干重中含量最多的元素，D错误。]

(1)占细胞鲜重含量最多的元素是什么？占细胞干重含量最多的元素又是什么？

提示：占细胞鲜重含量最多的元素是O，占细胞干重含量最多的元素是C。

(2)由题干表格分析可得出的结论是什么？

提示：不同生物体的组成元素的种类基本相同，但含量相差很大。

2．下列有关组成生物体化学元素的叙述，正确的是( )

A．组成生物体的化学元素，根据其含量的不同可分为大量元素和微量元素两大类

B．Zn是人体中200多种酶的组成成分，这说明Zn是大量元素

C．微量元素在生物体内含量很少，所以人体不存在微量元素缺乏症

D．原核生物的细胞内含微量元素，真核生物的细胞内不含微量元素

A[组成生物体的化学元素，根据其含量的不同可分为大量元素(占生物体总量的万分之一以上)和微量元素(维持生命活动所必需的，但含量很少)两大类，A正确；Zn是人体中200多种酶的组成成分，但其在生物体内含量少，故Zn为微量元素，B错误；微量元素在生物体