細胞中的元素和無機化合物高一上學(xué)期生物蘇教版（2019）必修1

第一節(jié)細胞中的元素和無機化合物細胞的分子組成章一第情境引入情境引入1869年,俄國科學(xué)家門捷列夫(D.Mleev,1834-1907)首創(chuàng)了化學(xué)元素周期表,將當(dāng)已知的63種元素(element)依據(jù)相對原子質(zhì)量大小,按照一定的順序在表中排列。這張化學(xué)元素周期表揭示了物質(zhì)世界的秘密。以后,新元素不斷被發(fā)現(xiàn),化學(xué)元素周期表里的元素也越來越豐富,這對化學(xué)和生物學(xué)的研究和發(fā)展都發(fā)揮了巨大的促進作用。那么,地球上的這些元素與我們的日常生活有什么關(guān)系?人體細胞里含有哪些元素呢?積極思維

1.現(xiàn)已證明,地球上自然存在的元素有90多種。生活在地球上的各種生物,無論其結(jié)構(gòu)簡單還是復(fù)雜,組成物質(zhì)無一例外地都來自這些元素。2.科學(xué)家測定了組成人體細胞的元素,其中一些元素的平均含量見表1-1-1。人體細胞里含有哪些元素呢?事實：積極思維此外,鐵(Fe)、硒(Se)等其他元素在人體細胞內(nèi)的含量都很少,大約總計為0.5%。積極思維

1.列舉根據(jù)上述事實和已有經(jīng)驗,我們能列舉人體細胞中的元素(如0、C、H、N、CaP、S)可能參與了細胞中哪些物質(zhì)的組成嗎?

2.推測在人體內(nèi)含量很少的元素除Fe、Se外,還可能有哪些元素?能說出Fe和Se與人體健康的關(guān)系嗎?

3.歸納各種生物的組成元素都源于地球上自然存在的元素,其原因是什么?思考：大量元素：C

H

O

N

P

S

KCa

MgNaCl微量元素：FeMnBZnMoCuCoSe最基本元素基本元素主要元素鐵

猛

碰

新

木

桶

姑息C是構(gòu)成生物大分子的基本骨架一、構(gòu)成細胞的元素鐵錳硼鋅鉬銅鈷硒問題：微量元素是不是可有可無？講授新課組別觀察人數(shù)發(fā)病人數(shù)發(fā)病率（%。）實驗組（補硒）88373110.12對照組（不補硒）545502374.34表1-1-21976~1983年期間一項“硒的缺少與克山病發(fā)生相關(guān)性”研究的數(shù)據(jù)（1）這是個

實驗，此實驗中變量是

。（2）此實驗結(jié)論是

，從實驗中可看出缺乏硒可能導(dǎo)致疾病。對照體內(nèi)硒的含量克山病與缺硒有明顯關(guān)系講授新課

克山?。↘eshandisease）是一種以心肌細胞變性、壞死為主要病理特征的地方病，亦稱地方性心肌?。╡ndemiccardiomyopathy）。

1935年在我國黑龍江省克山縣山區(qū)發(fā)現(xiàn)大批急性病例，主要表現(xiàn)為心臟擴大、心力衰竭、心律失常，因病因未明，故稱為“克山病”。

現(xiàn)已證明克山病是一種與環(huán)境低硒(Se)關(guān)系密切的地方性心肌疾病?？松讲≈v授新課地方性甲狀腺腫大（大脖子病）體現(xiàn)了元素對生物體的重要意義講授新課類別化合物相對質(zhì)量分數(shù)%無機化合物有機化合物水無機鹽85.0~90.01.0~1.5蛋白質(zhì)脂質(zhì)糖類和核酸7.0~10.01.0~2.01.0~1.51.活細胞中含量最多的化合物是______。2.活細胞中含量最多的有機化合物是________。3.占干重比例最大的是：________。水蛋白質(zhì)二、水和無機鹽是細胞中的無機化合物蛋白質(zhì)講授新課問題：細胞中的水流水白雪蒸氣（液態(tài)）（氣態(tài)）（固態(tài)）自然界中的水以三種形式存在。那么，在細胞內(nèi)水是以何種形式存在呢？講授新課水的分子式為什么是H?O？HHO....共價鍵講授新課水是生命之源。在活細胞中,水是含量最多的物質(zhì),約占細胞重量的2/3。水分子由兩個氫原子和一個氧原子以共價鍵(由實線表示)結(jié)合組成。在化學(xué)上,這種作用力被稱為氫鍵(圖1-1-1)。氫鍵(由虛線表示)也可以使水分子與其他含有電負性原子(如氮原子)的分子結(jié)合。講授新課講授新課

氫鍵雖然是水分子間的較弱的吸引力,卻使水分子具有許多特殊的理化性質(zhì)。例如,水分子的空間結(jié)構(gòu)與電荷的不對稱分布,使得水分子具有極性,這讓幾乎所有帶電荷的或具有極性基團的分子都能溶解在水中;同時,氫鍵使水分子間的作用力大大增強,水的熔點和沸點也因此而增高?；罴毎凶疃啵?5%~90%）（一）水1.含量：2.存在形式：自由水：結(jié)合水：在細胞內(nèi)，可以自由流動的水與其他物質(zhì)相結(jié)合的水，不能自由流動①鮮種子放在陽光下暴曬，重量減輕②干種子放在試管中，酒精燈加熱，試管壁上有水珠自由水散失失去結(jié)合水講授新課自由水、結(jié)合水示意圖氫鍵自由水可以自由流動，易蒸發(fā)散失；結(jié)合水失去流動性，不易蒸發(fā)散失。生物大分子講授新課99[資料]一些動物體的含水量（%）786583不同生物的含水量不同從水生到陸生遞減從低等到高等遞減講授新課同種生物，不同的生長發(fā)育時期含水量不同幼兒和成人體內(nèi)的含水量講授新課3.作用（1）自由水（2）結(jié)合水：是細胞結(jié)構(gòu)的重要成分。①是細胞內(nèi)的良好溶劑②運送營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物③作為細胞中生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)④參與細胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)講授新課（2）條件惡劣（低溫、干旱、鹽漬）時細胞中結(jié)合水的含量相對增多。（1）代謝旺盛的細胞中自由水含量一般較多。結(jié)合水→自由水自由水→結(jié)合水4.自由水與結(jié)合水的相互轉(zhuǎn)化自由水的含量越高，細胞的代謝越旺盛。結(jié)合水的含量越高，細胞的抗逆性（抵御不良環(huán)境）越強。講授新課結(jié)合水可以向自由水轉(zhuǎn)化講授新課1.植物進入冬季后自由水和結(jié)合水的含量分別怎樣變化？進入冬季:自由水含量降低，結(jié)合水含量升高。2.植物進入干旱季節(jié)后的自由水和結(jié)合水的含量分別發(fā)生怎樣的變化？進入旱季:自由水含量降低，結(jié)合水含量升高。3.細胞內(nèi)的自由水∕結(jié)合水的值與細胞的新陳代謝的旺盛程度有何關(guān)系、與植物的抗旱性和抗寒性等抗性的強弱有何關(guān)系？自由水/結(jié)合水比值越大，代謝旺盛程度越大，植物抗逆性越弱比值越小，代謝旺盛程度越小，植物抗逆性越強思考討論：聯(lián)系生產(chǎn)與生活講授新課1.存在形式：①大部分以離子形式存在，少量的與其他化合物結(jié)合②植物燃燒后的灰燼（草木灰）含有大量的無機鹽陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。陰離子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。2.含量：很少，僅占1％（二）無機鹽講授新課3.功能①維持細胞滲透壓和酸堿平衡，如磷酸氫二鉀和磷酸二氫鉀②參與物質(zhì)組成，維持細胞正常的代謝活動，合成血紅蛋白需要Fe2+，合成甲狀腺激素需要I-，合成葉綠素需要Mg2+區(qū)別于光合色素講授新課鐵是血紅蛋白的重要組分鎂是葉綠素的重要組分講授新課結(jié)合生活常識，當(dāng)元素含量異常時，生物體會出現(xiàn)哪些癥狀？人體：①血鈣（Ca）過低：②血鈣（Ca）過高：③缺硒（Se）：④缺鐵（Fe）：⑤缺碘（I）：肌肉抽搐肌肉乏力克山病缺鐵性貧血地方性甲狀腺腫大講授新課結(jié)合生活常識，當(dāng)元素含量異常時，生物體會出現(xiàn)哪些癥狀？④缺硼（B）：⑤缺鋅（Zn）：黃葉病花而不實（落花落果）小葉病綠色植物：①缺鈣（Ca）：臍腐（番茄）②缺鉀（K）：老葉尖端和邊緣失綠直至干枯壞死（番茄）③缺鎂（Mg）：講授新課1.有人分別取免和牛的一小塊組織,并測定了兩種組織細胞的元素組成,發(fā)現(xiàn)兔和牛組織細胞的化學(xué)元素組成很相似,其中含量最多的四種元素應(yīng)該是()A.C、H、O、NB.C、O、P、SC.C、H

、P、KD.C、O、P、Na本節(jié)練習(xí)一、思辨題2.水的功能與水的存在形式有關(guān)。下列與自由水或結(jié)合水的功能描述不匹配的是()A.自由水參與細胞代謝B.自由水運輸養(yǎng)料和代謝廢物C.結(jié)合水是細胞的結(jié)構(gòu)成分D.結(jié)合水是多種離子良好的溶劑本節(jié)練習(xí)一、思辨題3.如果一個人經(jīng)常發(fā)生肌肉抽搐(俗稱抽筋),那么,其體內(nèi)可能缺乏的物質(zhì)是什么?這種物質(zhì)過多時,人體又會出現(xiàn)怎樣的癥狀?本節(jié)練習(xí)一、思辨題1.無機化合物如水和無機鹽是生物細胞中的重要組成物質(zhì),雖然它們的含量各有差異,但細胞和生物體的生命活動卻離不開它們。有人總結(jié)了植物體所處的土壤環(huán)境和大氣環(huán)境中的元素組成情況,并繪制了下圖。本節(jié)練習(xí)二、應(yīng)用題(1)寫出土壤中幾種微量元素的名稱,并填寫在圖中的空白圓圈內(nèi)。本節(jié)練習(xí)二、應(yīng)用題(2)聯(lián)系化學(xué)課程中所學(xué)的知識,說出圖中各種元素參與組成哪些無機化合物。列舉Nat、Kt、FeMg在植物生命活動中的作用。本節(jié)練習(xí)二、應(yīng)用題2.當(dāng)科技人員將紫花首獵、玉米、豌豆和大豆等農(nóng)作物的種子播種到某高原的土壤里時只有紫花首獵和大豆能度過嚴(yán)冬而存活下來。嘗試分析其原因。如果有困難,可以通過