高中生物教学中与钙离子相关的知识点释疑

秦四哥

1疑问1：如何正确补钙才有利于人体吸收

人教版高中《生物•必修1•分子与细胞》P33描述到：“维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。”很多学生产生疑惑：“如何正确补钙才有利于人体吸收呢？”

笔者释疑：教材在P16~P17首次提到：“钙在人体干重细胞中所占百分比为4.67%，属于大量元素。”人体内的钙大多以CaCO3的形式存在于骨骼和牙齿中，少数以钙离子的形式存在于各种软组织中，分为细胞内钙离子和细胞外钙离子。人体需要的钙一般是通过食物、钙剂等来补充，而人体对钙的吸收离不开维生素D，因为维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。人体内维生素D来源于食物、维生素D滴剂等，主要来源是人体在阳光下形成的7-脱氢胆固醇经肝脏和肾脏两次羟化而形成的维生素D。由此可见，补钙时要兼顾补充优质的钙源和促进钙吸收的维生素D等，才能被人体更好地吸收。

2疑问2：水稻培养液里的钙离子浓度为什么会增高

髙中生物必修1教材P64~P65描述了“物质跨膜运输的其他实例，其中图形显示培养后水稻中钙离子浓度比初始浓度还高”。很多学生产生疑惑：“水稻在培养的过程中是不是释放了钙离子使培养液里的钙离子浓度升高了？”

笔者释疑：水稻细胞膜具有选择透过性，对钙离子是主动吸收的，且对无机盐离子的吸收和对水的吸收是两个相对独立的过程。水稻在生长过程中对水的吸收量大于钙离子吸收量，从而致使一段时间后培养液中钙离子的浓度高于初始浓度。

3疑问3：兴奋在神经元之间的传递过程中钙离子发挥了什么作用

人教版高中《生物•必修3•稳态与环境》P19描述了“兴奋在神经元之间传递的过程”。很多学生产生疑惑：“钙离子在此过程中发挥了什么作用？”

笔者释疑：当神经末梢有神经冲动传来时，可使突触前膜去极化，去极化达到一定水平时，引起突触前膜对钙离子的通透性增加，钙离子进入突触前膜，激活第二信使。一方面降低轴浆的黏度，有利于突触小泡前移；另一方面消除突触前膜内侧的负电位，促进突触小泡与突触前膜接触、融合、破裂而释放神经递质至突触间隙中，然后与突触后膜上的特异性受体结合，引发突触后膜上电位变化，这样兴奋就可以从一个神经元通过突触传递给另一个神经元了。

4疑问4：人体血液中钙离子含量与肌肉收缩有何关系

髙中生物必修1教材P36描述到：“哺乳动物的血液中必须含有一定量的钙离子，如果钙离子的含量太低，会出现抽搐等症状。”很多学生产生疑惑：“为什么人体内血钙太低会引起抽搐症状呢？如果血钙过高又会出现什么症状呢？”

笔者释疑：兴奋-收缩耦联是以膜的电位变化为特征的兴奋过程和以肌丝的滑行为基础的收缩过程。具体包括3个步骤：电兴奋通过横管系统传导到肌细胞深处；肌质网对钙离子的释放和再摄取；肌肉的收缩和舒张。骨骼肌的兴奋是由钙离子起着中心作用的，钙离子在肌肉细胞中浓度的变化可以调节骨骼肌的收缩和舒张。肌浆网是肌肉中钙离子的主要储存处，当骨骼肌受到刺激后，肌浆网中的大量钙离子释放出来和细胞外的钙离子进入细胞内，使细胞内钙离子浓度增加而引起肌肉收缩。然后又在钙泵的作用下使肌肉细胞内钙离子排出到细胞外而引起肌肉舒张，时间间隔很短。对于肌肉细胞来说，钙离子和钠离子存在竞争性抑制，细胞外液中钙离子含量过高时会使钠离子内流受抑制，兴奋性有所下降而导致肌无力症状。当细胞外液中钙离子含量过低时，一方面钙离子对钠离子的竞争性抑制减弱而使细胞兴奋；另一方面肌细胞内兴奋-收缩耦联由于肌浆网内钙离子的迅速释放而未受到影响，即肌浆内钙离子并没有因细胞外钙离子浓度低而减少，导致肌细胞持续兴奋而出现抽搐症状。

5疑问五：为什么用钙离子处理大肠杆菌易使其处于感受态

人教版高中《生物•选修3•现代生物科技专题》P13描述了“大肠杆菌经钙离子处理而处于感受态”。很多学生产生疑惑：“为什么用钙离子处理大肠杆菌易使其处于感受态？”

笔者释疑：此过程的主要原理是钙离子处理大肠杆菌会使细胞的通透性增加，极易与外源DNA相黏附并在细胞表面形成脱氧核糖核酸酶的羟基-磷酸钙复合物，诱导细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子，并且所吸收的DNA分子不易被细胞内限制酶分解的一种特殊生理状态即感受态细胞。

从以上分析可以看出钙离子在机体的很多生命活动中发挥着重要的作用。除以上教材描述的与钙离子相关的知识点外，钙离子还可以参与凝血过程，调节某些酶的活性，调控生殖细胞的成熟和受精等高中生物学未涉及的知识点，多以信息题的形式出现在试卷中。因此在高中生物教学尤其是高三二轮复习教学过程中，教师要注重引导学生将相似和相关的知识点以专题的形式进行归纳总结，并进行横向和纵向的比较，使知识网络整体化、系统化，从而提高复习效果。

——吴汝彬.中学生物教学.2017年第1~2期