人教版 (新课标)第二章 组成细胞的分子第5节 细胞中的无机物教学设计

这是一份人教版 (新课标)第二章 组成细胞的分子第5节 细胞中的无机物教学设计，共5页。

说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动中具有重要作用
教学重难点
1.结合水的概念；
2.水为什么可以作为良好的溶剂？
3.水为什么能够运输营养物质和代谢废物？
教学过程
导入
教师：在前面的学习当中我们已经知道了细胞中含量最多的化合物是水，今天这节课开始之前我们先来看到一个跟水有关的小实验：将新鲜的花生收回来后放在太阳底下暴晒两三天，由于太阳和风的作用，花生的质量减轻了很多，剥开花生壳发现部分原本饱满的花生米出现了一些褶皱。接下来我们把晒干的花生米分成两组，一组放在培养皿中，用适量的水浸泡，另一组依然保持干燥状态，将两组花生均放在适宜的环境中观察两天，两天后我们发现保持干燥的那组花生依然保持原来的状态，而被水浸泡的花生怎么样了呢？
学生：发芽了。
教师：晒干的花生没有加水的条件下没有发芽，为什么加水浸泡的条件下就发芽了呢？
学生：因为有水，花生吸水后就发芽了，没有加水的那组花生缺少水。
教师：那请同学们先思考：为什么花生在吸收水以后就能够发芽而没有吸水的花生就不能发芽呢？这个问题我们将在本节课寻找答案。另外请同学们思考：晒干的花生体内就一点水都没有了吗？现在我们请一位同学协助老师完成一个实验，看看晒干的花生到底还有没有水。
学生举手，上台，在老师的指导下将六颗花生米放进试管中，用试管夹夹住，放在酒精灯火焰上烘烤。靠近讲台的同学观察实验中的变化，其他同学观看老师课前做的演示实验的视频，观察花生在烘烤过程中水分的变化。
学生：试管内很快就出现水雾，一小段时间后试管壁上有水珠出现。
教师：刚刚我们同学观察到了晒干的花生种子依然有水的存在。事实上，生物体内的水是有不同的存在形式的，有一部分的水是可以通过太阳和风力等的作用散失掉的，这部分的水含量的降低是会影响到生物体的生命活动强度的，不过可以通过补水的方式进行补充。还有一部分的水需要更强的作用才会从生物体内散失出来，比如烘烤的方式，但是，烘干了的种子还能发芽吗？
学生：不能
教师：因为烘干过程中散失的这部分水导致了生物体的活性丧失。那么这一节课我们来学习《细胞中的水》，了解细胞中水的存在形式以及水的相应的作用，我们看到课本第20到21页。根据预习请同学们思考以下3个问题：
1.细胞中的水是以什么形式存在的？
2.不同形式的水的作用是什么？
3.自由水与结合水的含量如何变化？
1.水的存在形式
教师：水的存在形式有哪些？
学生：自由水和结合水
教师：请一位同学讲一讲你自己对“自由水”和“结合水”的概念及特点的理解。
学生：我觉得“自由水”就是一种比较自由的水，是可以不断流动的水，被风一吹就就会散失的水；而“结合水”就是会跟细胞中的成分相结合的水。
教师：很好，请坐。教师呈现“自由水”和“结合水”的结构模型图，并讲解：
(1)自由水：绝大多数水以游离的形式存在，可以自由流动，约占95.5%
特点：易蒸发、易散失、不受束缚、可流动
(2)结合水：与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水，约占4.5%
特点：不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性
因此，请同学们回忆刚才的实验，花生在晒干的过程中丧失掉的应该是什么水？烘干过程中呢？
学生：自由水、结合水。
教师：自由水可以通过不剧烈的外力作用失去，也可以通浸泡的形式来补充，在失去和补充的过程中生理活性有所改变；而结合水由于其是与生物大分子结合的形式存在的，所以在失去的过程中改变了生物大分子的结构而使之失去生理活性，且这种变化不可逆。
教师：以上就是“自由水”和“结合水”的概念和特点。
2.不同形式的水的作用
教师：既然我们已经知道“自由水”和“结合水”的特点，那我们能不能根据预习课本的内容，找到不同形式的水起的作用是什么呢？现在请一位同学来讲一下。
学生：自由水是细胞内的良好溶剂；自由水参与细胞内的生化反应；为细胞提供液体环境；运输养料和代谢废物；结合水是构成细胞的重要组成成分。
教师：那么“自由水”和“结合水”为什么会有这些不同的功能呢？其实，这是与它们的结构有关系的。
教师展示PPT、水分子的球棍模型和比例模型，讲述以下内容，学生记笔记。
(1)自由水：
①是细胞内的良好溶剂
水为什么是细胞内的良好溶剂呢？（教材P20）
教师呈现PPT内容，同时展现水的分子结构模型进行解释，学生同步作答：一个水分子是由一个氧原子和两个氢原子构成的，在水分子的结构中，氢原子和氧原子以共用电子对的形式结合，由于氧原子具有比氢原子更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷，水分子的这种空间及电子的不对称性分布，使得水分子成为一个极性分子，这就使得带正电荷或负电荷的分子或离子都易与水结合，因此，水是良好的溶剂。

②“自由水”参与细胞内的生化反应，如糖类在细胞内水解成葡萄糖等过程需要水的参与。
③为细胞提供液体生活环境
我们都知道人的胚胎需要浸润在羊水中发育，其实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，这一点大家很容易理解。
④运输营养物质和代谢废物
“自由水”为什么能够运输营养物质和代谢废物呢？这依然需要从水的分子结构进行理解。
从水的分子结构上看，一个水分子的氧端（负电性区）靠近另一个水分子的氢端（正电性区）时，它们之间的静电吸引作用形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，这使得水在常温下能够维持液体状态，因而具有流动性。如流动的血液可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞；同时把细胞产生的代谢废物运送到排泄器官或者直接输运到体外。
另外，由于氢键的断裂需要吸收大量热能；氢键的形成需要释放大量热能，所以在外界环境温度升高或下降是，水可以通过断裂或形成氢键来平衡热量的变化，这就使得水的温度不易因外界环境温度的变化而剧烈变化，这就使得水具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变，这一特性对维持生命系统的稳定性非常重要。
以上是对“自由水”的功能的理解，接下来理解“结合水”的功能。
(2)结合水：是细胞结构的重要成分。
结合水与细胞内的蛋白质、多糖等物质相结合，参与细胞结构组成，是细胞结构的重要成分。那请同学们再回忆并思考：用酒精灯烘干的过程中丧失的是什么水呢？烘干了的种子还能不能发芽呢？
学生：结合水，不能，因为结合水丧失，生物体内的生物大分子可能会被破坏。
教师：很好，结合水一旦丧失，生物体内的大分子物质可能就会发生改变，其生命活性就受到影响，甚至丧失生理活性。
教师：通过分析“自由水”和“结合水”的结构与功能的关系可知：一个生物体的结构和功能是有一定的关系的，并且是结构决定功能的。
教师：我们现在已经知道了“自由水”和“结合水”的结构和作用，那请同学们想一想：生物体内的“自由水”和“结合水”的含量使一成不变的吗？在什么条件下回发生什么样的变化呢？请同学们仔细阅读课本，并找到相关内容。
3.自由水与结合水的含量变化
学生根据课本第21的内容回答，教师总结：在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢越旺盛，就如本节课的实验中呈现的那样，晒干的花生在加水浸泡后会发芽，而没有加水的干花生就没有发芽，这是因为自由水含量越多，代谢就越旺盛。而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强，我们将细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力称为“抗逆性”。
教师：现在我们根据这些认识来形成一个坐标图：横坐标是自由水与结合水的比值，那么这个比值越大，细胞代谢强度就会发生什么变化呢？
学生：比值越大，细胞代谢强度越强，曲线斜向上
教师：那细胞的抗逆性呢？
学生：抗逆性会随这个比值的增大而减小，曲线斜向下
联系生活
教师：请同学们思考一个生活现象：新鲜鸡蛋清是液态胶状，臭鸡蛋清相对更“稀”。为什么呢？
教师：呈现正常鸡蛋和变质的鸡蛋，新鲜的鸡蛋是蛋清和蛋黄是界限分明的，蛋清较为黏稠，蛋黄也是较浓的，而变质的鸡蛋的蛋黄和蛋清没有明显的界限，且蛋黄和蛋清较为稀稠，黏着性较低。
学生回答：因为在新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为结合水，是细胞和生物体的组成成分；而变质的鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分结合水释放出来，转变为自由水。
教师总结：本节课主要学习了三点内容：细胞中水的存在形式、水的作用及其含量变化。今天这节课就讲到这里，同学们再见。
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