课堂导入

学生活动导入。出示一张元素周期表，让学生尽可能多地在周期表中标出自己知道的人体中的元素。教师出示人体中所含有的元素种类的资料(如：人体必需的元素可分四类：①躯体结构元素，如氢、碳、氧、氮、硫、磷；②宏量元素，如钠、钾、钙、镁、氯；③微量元素，如铁、锌、铜；④超微量元素，如氟、碘、硒、硅、砷、锰、铅、硼、锡、溴、钼、铬、钒、镍、钴等。)，也可出示相应图表(如下图)：

请学生在元素周期表中继续标出人体中所含有的元素名称。教师继续出示其它动物、植物或某种微生物的元素的种类再补充到周期表中，引导学生在标注的过程中发现：各种生物所含有的元素种类基本相同，生物体内的化学元素在无机自然界都能找到。

学生在初中生物中学过人、动物和植物吸收无机盐的知识，初中化学学过原子、分子与化合物之间的关系。从元素周期表入手来设计学生活动导入新课，学生乐于参与，易于完成，利于产生疑问：生物体是如何由元素构成了各种化合物，再由各种化合物构成细胞，进而完成各项生命活动的？如何从生物学角度去理解元素、原子、分子、化合物、细胞、生物体分层递进的关系？从而进入新课的学习。

知识准备

一、组成细胞的原子和分子

1．元素的含量、特点和作用：在组成生物体的元素中，碳、氢、氧、氮、磷、钙等元素的质量占全部元素的98％。统一性表现在不同种类生物体内所含的元素种类基本相同，差异性表现在不同种类生物体内每种元素的含量却不相同。

2．原子——物质的基本单元：由原子核和电子构成，原子核由质子和中子构成。正常的原子中，核内质子数与核外电子数相等，整个原子呈电中性。

离子键是原子之间靠正负离子之间的静电作用而形成的化学键。共价键是原子之间通过共用电子对形成的相互作用。

3．分子——保持物质化学性质的一种微粒：分子一般是由两个或两个以上的原子构成。氢键是发生在呈部分正电性的氢原子和呈部分负电性的氧原子或氮原子之间的一种弱键。

二、细胞中的水

1．含量：活细胞中含量最多的无机化合物是水，约占细胞总质量的60%～90%。

2．存在形式：(1)自由水：在细胞内可自由流动。

(2)结合水：在细胞中通过氢键等与蛋白质、糖类和核酸等物质结合在一起。

3．作用：(1)自由水是良好的溶剂；是反应介质或直接作为反应物；参与细胞中各种代谢作用；生物体内或细胞内物质运输的载体；生物体的温度调节剂，具有较大的比热和汽化热。

(2)结合水是组成细胞结构的重要成分。

4．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。

三、细胞中的无机盐

1．存在形式及含量：在细胞中常以离子的形式存在，含量比较少。

2．功能：许多无机盐与蛋白质等物质结合成复杂的化合物，参与细胞的各种生命活动。维持细胞的酸碱平衡；是合成有机物的原料；合成某些特殊生理功能物质的原料。

课堂学习

【学知识】

一.组成细胞和生物体的元素

教学设计

教师设置问题链①自然界的元素如何进入人体？(通过喝水、吃食盐、吃各种食物、吸收氧气等。)②自然界的元素如何进入植物体？(根吸收水份、根吸收矿质离子、叶吸收氧气和二氧化碳等。)③为什么从元素周期表中可以看出，组成生物体的化学元素没有一种元素是生物独有的？(从生命的起源来看，说明生命可能起源于非生命，从生物与无机环境的关系来看，是因为生物体与无机环境之间存在着不断的物质和能量的交换，生物体内化学元素直接或间接来自无机环境。)④组成不同生物体的元素种类和含量有区别吗？(组成不同生物体的元素的种类基本相同，同一种元素在不同生物体内的含量差别很大。)

师生讨论的过程中，依次落实三个知识点：①生物界的元素与无机自然界中元素的关系；②生物体的元素种类和含量；③元素在生物体内分布的特点。

二.细胞中的原子和分子

教学设计

展示下列图片1-4，指导学生完成①观察图形；②写出图名；③标注图形含义；④研究形成过程；⑤研究四图关联等活动后，自主完成概念图，或自主绘制概念图。

图1碳原子结构

图3水分子结构

图2氯化钠分子结构

图4水分子之间形成氢键

教师指导下的学生自主活动，用图形表示出原子、分子、离子和化合物的关系：

糖类、脂质、 蛋白质、核酸

水、无机盐

化合物

中子

质子

原子核

核外电子

原子

分子

三.细胞中的水

教学设计

从生活实例入手。①展示资料：农民将刚收获的种子放在场院曝晒，然后再将其储存。②提出问题：这样做的目的是什么？(是为了除去部分水分，一是防止水分过多而霉变；二是可降低种子的呼吸作用作用，从而减少有机物的消耗)。③演示实验：将晒干的种子放在干燥的试管中，用酒精灯加热。引导学生观察试管壁是否有水珠出现？④提出问题：为什么晒干的种子里还会有水？(结合水)。⑤指导学生学习水的两种存在形式，分别有什么作用？自由水和结合水的比例对生物的抗性有什么影响？

四.细胞中的无机盐

教学设计

首先提出供学生讨论的问题：当我们体内缺水时，医生给我们输液(打点滴)输入的是纯水吗？(不是，是生理盐水)。生理盐水的成分和浓度是多少？(0.9%的氯化钠溶液)。为什么？(血液中有Na⁺和Cl^-，与血液压相等，维持细胞形态)。

教师提供文本或图片资料供学生继续讨论：人体内哪些无机盐离子？有哪些含有无机盐的化合物？植物体从土壤中吸收哪些无机盐离子？植物体内有哪些含有无机盐的化合物？它们承担着哪些生理功能？

【看例题】

知识点1：组成生物体的化学元素的种类、含量。

例题1：如图是组成人体细胞和地壳的主要元素含量图，下列说法正确的是：

A.组成二者的主要元素相同

B.含量少于3％的元素仍属于组成细胞的主要元素

C.二者含量最多的元素都是氧，说明二者之间具有统一性

D.C、H、O、N四种元素在人体细胞中含量较高，而在地壳中的含量都很低

解析：解答本题的关键首先是对比分析两幅图中元素的含量和种类，再注意图中的“其他元素”中所隐含的元素种类。据图分析，组成人体细胞和地壳的主要元素种类不同，前者主要是C、H、O、N、P、S等，后者主要是O、Si、Al、Fe等，有些元素含量虽然很低，但却有重要的功能，仍是组成人体细胞和地壳的主要元素。氧元素在人体细胞和地壳中的含量均是最高的，但不能说明二者之间具有统一性，二者之间的统一性是根据元素的种类来界定的，而不是含量。

答案：B

知识点2：组成细胞的自由水和结合水的含量与细胞代谢的关系。

例题2：植物在冬季来临之前，随着气温的逐渐下降，体内会发生一系列适应低温的生理变化，抗逆性加强。右图为冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图。请据图回答问题：

(1)植物含水量下降的原因是。

(2)结合水含量上升，自由水含量下降，利于抗寒的原因是。

(3)呼吸减弱，利于抗寒的原因是消耗减少，而使细胞内等物质浓度增加，能够降低细胞液结冰点。

解析：本题主要考查水的含量与细胞代谢和抗性的关系。关系如下：

解答本题需借助对曲线图的观察和分析。冬季来临之前，气温下降，蒸腾作用减弱，吸水减少，导致自由水含量减少，结冰点降低，有利于降低对植物的伤害。同时呼吸减弱，消耗有机物减少，使细胞内可溶性糖浓度增加，也会导致结冰点降低。

答案：(1)温度下降，蒸腾作用下降，吸水较少 (2)结合水不易结冰

(3)有机物可溶性糖

知识点3：组成生物体的无机盐的作用。

例题3 请回答下列问题：

(1)哺乳动物和人体中缺Ca²⁺会出现抽搐，缺K⁺会感到麻木，这说明无机盐对有重要作用。

(2)做血涂片时，若用清水稀释血液，则血细胞过一段时间后会涨破，若用10％的盐水稀释血液，过一段时间后，血细胞会皱缩，这说明无机盐对 重要作用。

(3)在正常人的血浆中，NaHCO₃的含量约为H₂CO₃含量的20倍。当血浆中NaHCO₃的含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的H₂CO₃含量减少时，则形成碱中毒。这说明 。

解析：本题主要考查无机盐的生理作用。(1)Ca²⁺是动物骨和牙齿(含CaCO₃)的组成成分，并对血液的凝固和肌肉收缩具有调节作用，如果含量太低，动物会出现肌肉抽搐现象。K⁺是多种酶的激活剂，对于植物体内淀粉和蛋白质的合成以及对动物体内神经冲动的传导和肌肉收缩也具有重要的作用。说明无机盐对维持正常生命活动有重要作用，(2) 0.9%的NaCl溶液的渗透压与人体细胞的细胞外液渗透压相等，清水是低渗溶液， 10％的盐水是高渗溶液，都不能维持细胞正常形态，说明无机盐能够维持渗透压，保证细胞具有正常形态的功能；(3) H₂CO₃/HCO₃^－、HPO₄^2－／H₂PO₄^－是细胞内两个重要的缓冲对。说明无机盐可以维持生物体内的酸碱平衡。

答案：(1)维持正常生命活动(2)维持细胞的正常形态(3)无机盐能够维持生物体内的酸碱平衡

变式1．下列有关组成细胞元素的叙述，错误的是()

A．在不同的细胞内，组成它们的化学元素种类大体相同

B．在同一种细胞内，各种化学元素的含量相同

C．组成细胞的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类

D．在组成细胞的大量元素中，C是最基本的元素

解析：组成不同生物体的细胞的化学元素大体是相同的，但是在同一种细胞内各种元素的含量是不相同的，同一细胞中有多种化合物，组成各种化合物的元素的含量和种类都是有区别的，由此才可以分为大量元素(含量占生物体总重量的万分之一以上)和微量元素(含量极少，低于万分之一)。在组成生物体的元素中，C是最基本的元素(大约占生物体干重的49％)。

答案：B

变式2 下列符合自由水生理功能的是 （ ）

A.作为溶剂，只能使无机盐成为离子状态 B.溶解、运输营养物质和代谢废物

C.与细胞内其他物质相结合 D.细胞结构的主要组成成分

解析：考查自由水的生理功能。自由水在细胞中以游离的形式存在，是细胞内的良好溶剂，许多物质溶解在自由水中。多细胞生物的细胞大都浸润在以水为基础的液体环境(如血浆、组织液)中，营养物质的吸收、运输和代谢废物的排出，都离不开这部分水。与其他物质结合，参与细胞结构的水是结合水。

答案：B

变式3 在患急性肠炎时，要及时注射生理盐水；不慎受外伤后，要用质量分数为0.9％的盐水清洁伤口；在高温作业时，要喝淡盐水。以上三种做法的主要原因依次是()

①消毒②维持水分代谢平衡③维持无机盐代谢的平衡

④降温⑤是细胞的等渗溶液并有清洁作用

A.①②④B.③②⑤C.②⑤③D.②③④

解析：肠炎病人肠道吸收功能下降，不及时补充水分会造成脱水，所以给肠炎病人注射生理盐水的目的是维持水分代谢平衡。受外伤后用0.9％生理盐水清洗伤口是因为0.9％的生理盐水是细胞的等渗溶液，且具有清洁作用，能维持细胞的正常形态。高温作业要喝淡盐水是为了补充因高温过多出汗而丢失的盐分。

答案：C