2.2 细胞中的无机物课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第2章 组成细胞的分子 第2节 细胞中的无机物 细胞中化合物 物质 质量分数 无机物 水 70%~90% 无机盐 1%~1.5% 有机物 蛋白质 7%~10% 脂质 1%~2% 糖类和核酸 1%~1.5% 口渴了,你喝什么？ 运动员在运动时怎么补水？ 一、细胞中的水 二、细胞中的无机盐 成分 质量浓度（g.L-1） 蔗糖 30 其他糖类 10 柠檬酸 10 柠檬香精 0.8 NaCl 1.0 KCl 0.1 NaH2PO4 0.1 KH2PO4 0.1 NaHCO3 0.1 运动员饮料的化学成分表： 提供能量 调 味 补充失去的无机盐（解体渴） 1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ 良好溶剂、反应物、运输等。 2.表中哪些成分属于无机盐？为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐？无机盐在细胞的生活中起什么作用？ 运动员在运动中会大量出汗，出汗时人体会排出大量无机盐，所以要给他们补充无机盐。 无机盐可以调节细胞的生命活动，也是许多化合物的重要组成成分。 细胞内含量最多的化合物是什么？ 水 约占70~90% 一个人在极限状况下，可以坚持20天以上不进食，但缺水不能超过1天 生命活动离不开水 一、细胞中的水 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 相对含水量 97% 80%～85% 78% 65% 90% 60%～80% 1.水在细胞中的含量 ①不同生物的含水量不同:水生生物＞陆生生物 ②同一生物不同生长发育时期含水量不同 幼年＞成年 男性＞女性 80-90% 55% 60% 40%-50% 一、细胞中的水 1.水在细胞中的含量 人体中几种不同器官或组织中水的含量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液 所占比例（%） 10 22 76 79 83 同一生物体，不同组织、器官中的含水量不同 思考：心脏和血液含水量很接近，为何心脏呈坚韧形态而血液呈流动液态？ 一、细胞中的水 2..水在细胞中存在的形式 自由水 （占细胞内全部水的95.5%） 结合水 （占细胞内全部水的4.5%） 特点：易蒸发、不受束缚、可流动 特点：不易散失、含量较稳定、 失去流动性和溶解性 以游离的形式存在，可以自由流动 与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水 分析细胞中水的存在形式及其相互转化： 1.刚收获的小麦种子，农民往往将其晒干后再储藏，在这个过程中，种子丢失的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？ 主要是自由水；仍保留活性 2.如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现，该过程中种子丢失的主要是哪种形式的水？种子还有活性吗？ 主要是结合水；失去活性 一、细胞中的水 2..水在细胞中存在的形式 不可以 结合水是细胞结构的重要组成成分 （1）小明将刚收获的玉米种子在阳光下晒干，发现质量减轻，这个过程损失的主要是_______。晒干的种子浸泡后_____(可以/不可以)重新萌发。 自由水 结合水 可以 （2）接着将晒干的种子烘干，质量又减轻了，这个过程损失的主要是_______。炒干的种子浸泡后_______(可以/不可以)重新萌发。 为什么 为什么晒干的种子不用水浸泡不能萌发？ 自由水少，代谢减弱 11 新鲜豌豆种子 晒干的豌豆种子 谁的自由水含量更多？谁的新陈代谢更旺盛？二者有何联系？ 一般而言，自由水含量越高，代谢越旺盛。 沙漠中的植物 热带雨林中的植物 谁的结合水含量更多？谁的抗逆性更强？二者有何联系？ 一般而言，结合水含量越高，抗逆性相对越强。 1.自由水与结合水的相互转化 ①烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。 ②水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。 温度降低 结合水 自由水 温度升高 自由水的比例高——代谢活跃，生长快，但抗逆性弱 （抗逆性：动植物适应不良条件的能力，如抗旱、抗寒、抗热性能） 2.自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系 新陈代谢速率 抗逆性 自由水 结合水 （1）条件 （2）实例 核心●归纳 材料一 人和动物血液中含水量约为83%，血细胞就生活在这个液体环境中，水可把营养物质输送到各个细胞，又把细胞产生的代谢废物运输到细胞外 该资料体现了水的什么功能? ①为细胞提供液体环境 ②运输营养物质和代谢废物 分析材料,探究水的功能 材料二 细胞中的物质:如各种离子、氨基 酸、葡萄糖等，只有溶于水中才能 参与细胞中的各种代谢。 ③水是细胞内的良好溶剂 该资料体现了水的什么功能? 糖分子 分析材料,探究水的功能 材料三 细胞内有氧呼吸的过程 ④参与细胞内的生物化学反应 该资料体现了水的什么功能? 第一阶段（细胞质基质） 第二阶段（线粒体基质） 第三阶段（线粒体内膜） 2C3H4O3+ 4[H]+少量能量 C6H12O6 酶 2C3H4O3+6H2O 20[H] +6CO2 +少量能量 酶 24[H]+6O2 12H2O+大量能量 酶 分析材料,探究水的功能 一、细胞中的水 水 细胞内良好的溶剂 参与生物化学反应 为细胞提供液体环境 运输营养物质和代谢废物 3.水的生理功能 水分子的结构 结构决定功能 (阅读课本P20-21楷体字部分) H原子 H原子 O原子 H2O分子 O H H H2O分子 水是极性分子 相邻原子通过共用电子而形成的强烈作用力叫做共价键。 什么是（共价）化学键？ O H H H2O分子 共用电子对 δ- δ+ δ+ H H O 水分子属于极性分子，水分子整 体上是呈电中性的，但由于电子 分布不均匀而使得O原子带负电， H原子带正电。 电荷分布不均匀的分子称为极性分子。 水是极性分子 什么是极性分子？ 表面上看，两者是通过共用电子对形成了化学键，但就像两个强弱联手的国家，资源分配会更多地偏向强国一样，由于O和H原子吸引电子的能力差异较大，电子对也会更多地偏向O原子，而且我们都知道，电子是带负电的，所以这样一来，虽然整个水分子是不带电的，但是局部依然带电，靠近O的部位带负电，靠近H的部位带正电。我们把类似这样的分子称为极性分子，水分子就是典型的极性分子。水作为生命之源，其极性分子的特性就是重要的原因，我们待会儿再解释。 21 水是细胞内良好溶剂的原因？ 水分子是由2个氢原子和一个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。氧吸引共用电子的能力更强，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷，因此水是极性分子。 水是良好的溶剂：带有正电荷或带有负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。 22 水具有流动性的原因？ 由于水分子的极性，当一个水分子的氧端（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就形成一种弱的引力，这种弱的引力就称为氢键。每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。氢键易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂、又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。 水的流动性：利于运输营养物质和代谢废物 23 水的比热容较高的原因？ 由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变。 水的比热容高：对于维持生命系统的稳定性十分重要。 一些物质的比热容 单位:J/（kg·℃） 物质 比热容 物质 比热容 水 4.2×103 铝 0.88×103 酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103 煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103 蓖麻油 1.8×103 铜 0.39×103 砂石 0.92×103 水银 0.14×103 才能保护地球不会被悬殊的昼夜温差变成一个死寂的世界 1. 下列与生产、生活实际相关的叙述,不正确的是 ( ) A.沙漠地区的植物细胞内结合水含量高于自由水 B.新鲜的植物种子比干种子的新陈代谢相对旺盛 C.在生物体的不同发育时期,生物体的含水量不同 D.结合水含量高的生物抗旱、抗寒、抗热能力强 A 结合水相对较高 高中必修 1 分子与细胞 √ 2.冬季来临过程中，冬小麦自由水和结合水的含量变化错误的 A.a存在形式的水主要与蛋白质、多糖等物质结合 B.b是细胞中绝大部分水的存在形式，是可以流动的 C.a/b上升，细胞代谢水平增强 D.b/a下降，细胞抵抗寒冷的能力增强 习题巩固 一、细胞中的水 二、细胞中的无机盐 当你烧掉一块木头后，会得到一些灰白色的灰烬，这些灰烬是什么? 无机盐 二、细胞中的无机盐 （1）存在形式 —— 大多数以离子形式存在 阳离子：Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 （2）含量： ——少数以化合物形式存在 很少，仅占1％－1.5％ 1.存在形式和含量 一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图 无机盐 。 植物缺乏N、P、K等营养物质时会出现各种症状，因此生产过程中常要给植物施肥。玉米缺乏P,植株就会特别矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。 材料1 探究无机盐的作用 功能1：无机盐是某些化合物的重要组成成分 二、细胞中的无机盐 剧烈运动时，会感到小腿很酸。这是因为运动时产生了乳酸，但体液的PH没有因此而降低,还是维持在7.35—7.45之间，为什么呢？ 乳酸＋NaHCO3 乳酸钠＋H2CO3 CO2＋H2O 缓冲对：H2CO3／HCO3-，H2PO4-／HPO42-等 功能2：维持细胞的酸碱平衡 无机盐对于 具有重要作用。 材料2 H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4 31 维持生物体的正常生命活动 名称 生理作用 Mg Fe Na+ Ca2+ P 构成叶绿素的元素，缺乏影响光合作用。 构成血红素的元素，缺乏导致缺铁性贫血。 Ca2+ 浓度太低动物出现抽搐等症状 是组成细胞膜、细胞核的重要组分， 也是细胞必不可少的化合物的组分。 人体内Na+ 缺乏引起神经、肌肉的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛，大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水。 材料3　足球运动员激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐现象， 是随着汗液丢失大量钙离子引起的；硼能促进花粉萌发和 花粉管生长，缺少硼时常导致“花而不实”。 无机盐对 都有重要作用。 功能3：维持细胞和生物体的生命活动 二、细胞中的无机盐 材料4 生理盐水是指与哺乳动物血浆和淋巴液等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，若放到清水中，则会吸水涨破。 正常形态 9% 0.09% 皱缩 膨胀 例：在医院打点滴的时候我们的药都是溶解在0.9%的NaCl中或者是葡萄糖溶液中。为什么是用0.9%的NaCl，高于或低于这个值行不行？ 无机盐能调节人体的 ，维持细胞的 。 功能4： 正常形态 渗透压 二、细胞中的无机盐 二、细胞中的无机盐 2.无机盐的生理功能 无机盐 构成细胞内化合物的重要组成成分 维持细胞的酸碱平衡 维持细胞和生物体的生命活动有重要作用 调节渗透压维持细胞正常形态 1．下列关于生物体内水分和无机盐的叙述，错误的是（ ） A．干种子内结合水的相对含量较低，不能进行旺盛的生命活动 B．旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其原因之一是结合水的相对含量较高 C．镁离子是叶绿素的重要成分，缺镁会造成叶片发黄 D．生理盐水能维持人体渗透压的平衡，防止细胞过度吸水而涨破 A 结合水的相对含量较高 2．对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析有关说法正确（ ） A．①和②均能够萌发形成幼苗 B．③在生物体内主要以化合物的形式存在 C．点燃后产生的CO2中的碳原子全部来自种子中的糖类 D．④和⑤是同一种物质，但是在细胞中的存在形式和含量不同 D ②破坏细胞结构不能萌发 来自糖类等有机物 3.“焦边”是由缺钾引起的植物叶片边缘出现枯黄色现象。完善实验步骤探究小麦“焦边”是由缺钾导致的。 准备以下材料：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的完全培养液、缺钾培养液等。 (1)实验步骤： ①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100 mL的完全培养液，向乙瓶中加入__________________； ②将_____________________________________分别栽种在甲、乙瓶中； ③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察______________________ __________。 100 mL缺钾培养液 长势基本相同小麦幼苗随机均分为两组 小麦叶片是否出现“焦 边”现象 (2)实验结果与结论： ①若甲瓶的小麦幼苗正常生长，_________________________________， 则说明小麦叶片“焦边”是由缺钾引起的； ②若_____________________________________，说明叶片“焦边”不是由缺钾引起的。 (3)通过实验证实“焦边”是由缺钾导致的，为增强实验说服力，上述实验基础上应如何改进？ _______________________________________________________________________。 乙瓶的小麦叶片出现“焦边”现象 甲、乙瓶中小麦均未出现“焦边”现象 可在缺钾培养液中加入钾，培养一段时间后观察植物叶片生长是否恢复正常 二、细胞中的无机盐 3.无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列不正确的是 A.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3参与构成骨骼、 牙齿等 B.生理盐水可用于清洗外伤伤口，因为它可维持细胞正常的渗透压并有 清洁作用 C.患急性肠炎的病人脱水时输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法 D.缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降 √ 4.在某地的马拉松比赛中，香蕉是沿途补给站的标配，其中富含钾离子能够增强神经和肌肉的兴奋性，强化肌力及肌耐力。说明钾离子生理作用是 A.为肌肉收缩持续提供能量 B.维持机体酸碱平衡 C.细胞内某些复杂化合物的重要组成成分 D.对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用 √ 无机盐 自由水 ①细胞内良好的溶剂 细胞中的无机物 水 结合水 含量 功能 含量 功能 ①作为细胞结构的重要组成部分 ①某些化合物的重要组成成分 大多数以离子形式，少数以化合物形式存在 功能 含量 存在形式 存在形式 （95.5 %） （细胞鲜重的1%~1.5%） （4.5 %） ②增强细胞抗逆性 ④运输营养物质和代谢废物 ②参与细胞内的生化反应 ③为绝大多数细胞提供液体环境 ④维持生物体内的酸碱平衡 ②维持细胞和生物体的生命活动 ③维持生物体内的正常渗透压 相互转化 课堂小结 练习与应用 一、概念检测： (1)细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质送输和化学反应。( ) (2)同一株植物中老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。( ) (3)将作物秸秆充分晾干后。其体内剩余物质主要是无机盐。( ) × × × 二、拓展应用 1.医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么?在什么情况下需要用生理盐水? 正是人体细胞所处液体环境的浓度。 当人体需要补充盐溶液或输入药物时，应输入生理盐水或用生理盐水作为药物的溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。 2.目前已经探明，在火星两极地区有固态水，而那里的土壤中含有生命必需的Mg、Na、 K等元素。科学家也曾在火星上发现了流动水的痕迹，据此推测，火星上曾经或者现在存在着生命。为什么会作出这样的推测呢? 水是生命之源，地球上最早的生命就是孕育在水中的。在火星上发现流动水痕迹，说明可能有自由流动的水。同时，土壤中还含有生命必需的一些元素，才作出这样的推测。 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$