2.2细胞中的无机物课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

2021年5月，天问一号携带祝融号火星车抵达火星乌托邦平原，开启了我国火星探索之旅。祝融火星车最新收集的数据显示，在火星北部的大平原曾经经受过风的影响，甚至有被水侵蚀过的迹象，引起了大家的关注。 为什么科学家执着于在火星上寻找水的踪迹呢？ 因为水是生命之源，地球上最早的生命就是起源于水中。如果火星上有水，那就有可能存在生命。 水为什么对生命如此重要呢？今天我们一起来寻找这个问题的答案。 组成细胞的分子 第2章 第2节　细胞中的无机物 本节聚焦 水在细胞中以什么形式存在？ 具有哪些重要作用？ 为什么细胞中的无机盐含量很少，作用却很重要？ 1.欢迎关注公众号：逍遥谈生悟理 2.有些备用材料放在两侧，有些问题会在备注里说明 3.欢迎加入QQ群：974106088 说出水在细胞中的存在形式和作用。 举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 学习目标 4 01 细胞中的水 组成生物体细胞的元素在种类上与非生物界存在统一性，含量上却大不相同。那生物与生物之间是否也如此？ 活动1：认识生物体内含水量 一、细胞中的水 水是细胞中含量最高的化合物 水母 97% 鱼类 80%--85% 藻类 90% 高等动物 65% 蛙 78% 高等植物 60%~80% 水在不同生物体中含量不同（水生＞两栖类＞陆生） 活动1：认识生物体内含水量 一、细胞中的水 女人是水做的？ 性别 女性 男性 含水量 52%-58% 60%-65% 人体的几种不同年龄阶段水的含量 年龄阶段 胎儿 婴儿 成年 壮年 老年 所占比例（%） 95 75 65 60 50 同种生物，不同的生长发育时期含水量不同 随年龄增长含水量下降 > > 幼年 成年 老年 活动1：认识生物体内含水量 一、细胞中的水 同一生物不同器官含水量不同。 人体几种不同组织器官中含水量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 质量分数/% 10% 22% 76% 79% 83% 活动1：认识生物体内含水量 一、细胞中的水 　自然界中的水以三种形式存在。那么，在细胞内水是否还是以这三种形式存在呢？ 固态 液态 气态 一、细胞中的水 自主学习：阅读教材P20-21，思考以下问题。 1. 细胞中的水是以什么形式存在的？不同形式的水的特点？ 2. 不同形式的水的作用是什么？ 3. 不同形式的水与细胞的代谢以及抗逆性的关系？ 活动2：认识水在细胞内存在的形式及作用 （1）细胞中水存在的形式 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 心脏79% 血液83% 为什么两者含水量这么接近，而血液是流动的，心肌是坚实的？ 水的存在形式不同。血液中主要是自由水，心脏中结合水比例相对血液中的较高。结合水可以赋予各组织、器官一定的形态、硬度和强度。 （1）细胞中水存在的形式 游离状态，自由流动，如血液中的水。 与蛋白质、多糖等结合，失去流动性、溶解性。 自由水 结合水 是细胞内良好的溶剂。 是细胞结构的重要组成部分。赋予各种组织、器官一定形态、硬度和弹性，如心脏中的水。 （1）细胞中水存在的形式 细胞中的水 （2）细胞中水的作用 资料1：细胞中有一种水可以与蛋白质、多糖等物质结合，水失去流动性和溶解性。 资料2：水是光合作用的原料，呼吸作用和许多有机物的合成和分解都需要水的参与。 资料3：组织细胞必需浸润在组织液中，红细胞必须浸润在血液中，淋巴细胞必须浸润在淋巴中。 【资料分析】据资料并结合课本P21分析总结水的功能。 水是细胞结构的重要组成部分 参与细胞内的许多化学反应 提供液体环境 资料4：物质必须溶于水中才能被细胞吸收利用。 资料5：水在生物体内流动，把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的代谢废物，运送到排泄器官或者直接排出体外。 （2）细胞中水的作用 【资料分析】据资料并结合课本P21分析总结水的功能。 细胞内良好的溶剂 运输营养物质和代谢废物 种类 结合水 自由水 定义 含量 特点 作用 细胞结构的重要组成成分 以游离的形式存在 与细胞内的其他物质相结合 约占95.5% 约占4.5% 可以自由流动 含量较稳定，不易散失 存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性。 ①细胞内的 ； ②参与细胞内的 ； ③为细胞提供 ； ④运送 和 ； 良好溶剂 营养物质 代谢废物 生物化学反应 液体环境 水在细胞内存在的形式及作用 自由水的作用都跟细胞内的生化反应（代谢）有关。 活动3：了解结合水与自由水的关系 【情境1】 新鲜鸡蛋和变质鸡蛋中的水分分别主要以什么状态存在？这说明两者之间的关系是怎么样的？ 自由水 结合水 可以相互转化 活动3：了解结合水与自由水的关系 不可以 结合水是细胞结构的重要组成成分，失去结合水的种子，失去了生理活性。 【情境2】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部分_________。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 【情境3】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 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，自由水所占的比例越大，细胞代谢越旺盛。 活动3：了解结合水与自由水的关系 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，细胞抗逆性越强。 活动3：了解结合水与自由水的关系 自由水与结合水的相对含量决定细胞的代谢强度和抗逆性 自由水与结合水的比值 比值大 比值小 新陈代谢旺盛，但抗逆性较差 新陈代谢缓慢，但抗逆性较强 自由水和结合水的比值 抗逆性 代谢强度 23 ①种子储存前，晒干是为了减少________含量， 降低种子 的_______速率，以延长种子的寿命。 自由水 ③越冬作物________（减少或增加）灌溉，可以提高作物 __________________。 减少 对低温的抵抗能力 代谢 ②干种子用水浸泡后仍能萌发说明失去部分________的种子 仍保持其生理活性。 自由水 自由水与结合水在生产实践中的应用 24 阅读P20-21的小字部分，思考： 1、为什么水是良好的溶剂？ 2、水具有流动性的原因是什么？ 3、水具有较高比热容的原因是什么？对生物有什么意义？ 活动4：理解水分子结构决定其特性 水的结构与特性 H原子 H原子 O原子 H2O分子 O H H H2O分子 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。 （1）水为什么是细胞内的良好溶剂？ 水是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合。不管是糖还是盐都可以溶解在水中。 因此，水是良好的溶剂。 O H H ― ＋ ＋ （1）水为什么是细胞内的良好溶剂？ （2）水具有流动性的原因是什么？ O H H ― ＋ ＋ O H H ― ＋ ＋ O H H ― ＋ ＋ 氢键 水分子之间形成氢键，氢键比较弱，易被破坏，不断断裂又不断形成。 使水能维持液体状态，具有流动性 3、水具有较高比热容的原因是什么？对生物有什么意义？ 由于氢键的存在，水具有较高的比热容，使水的温度相对不容易发生变化，对维持生命系统的稳定性十分重要。 水分子结构与特性的关系: 水的特性 水分子结构 A.是良好的溶剂 B.具有流动性 C.具有较高比热容 a.水是极性分子 b.分子间能形成氢键 c.氢键不稳定 31 31 早上起来喝一杯水 清晨第一杯水的好处 1.补充水分 2.预防便秘 3.调节肠胃 4.使大脑清醒 白开水是最没负担的水 150-200毫升为宜 喝水时机：刷牙后早饭前 清晨喝水必须是空腹喝，也就是在刷牙后、早餐前。 与生活的联系 即时训练  1．磁共振成像技术(MRI)可应用于临床疾病诊断，人体MRI的主要对象实际上是水分子，因为许多疾病会导致组织和器官内水分存在形式发生转化，磁共振对组织中水的变化非常敏感。下列叙述错误的是 (　　) A．水是活细胞中含量最多的化合物，不同组织和器官水的含量不一样 B．水在细胞中的存在形式发生转化与细胞的代谢强度无关 C．组织发生病变，新陈代谢速率往往会发生改变 D．脑水肿磁共振图像可以反映脑组织中自由水和结合水的变化情况 解析：水在细胞中的存在形式有自由水和结合水两种，二者比例的大小与细胞代谢强度有关，自由水含量越高，代谢越旺盛，B错误；　 B 即时训练 2.下列各项关于水能成为良好溶剂及具有支持生命的独特性质的原因的叙述，错误的是( ) A．水分子是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子结合，因此水是良好的溶剂 B．水分子之间易形成氢键，氢键易断裂和形成，使水在常温下呈液体状态， 具有流动性 C．氢键的存在使水有较低的比热容，使其温度相对不易发生改变，有利于维持 生命系统的稳定 D．细胞内自由水和结合水比例时刻处于动态变化，这与细胞的代谢强度和所处 环境有关 [解析]　氢键的存在使水有较高的比热容，使水的温度不易发生改变，有利于 维持生命系统的稳定，C错误； C 即时训练 3.“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”下列各图为植物在复苏过程中，细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图，其中表示正确的是 (　　) [解析]　植物在复苏过程中新陈代谢增强，自由水相对含量上升，结合水相对含量下降。 B 人和动物体内也含有无机盐，仅鲜重占1％－1.5％。 将小麦种子和植物秸秆等点燃烧尽， 最终都会得到一些灰白色的灰烬 ， 请问这些灰烬是什么呢 ? 无机盐 ？ 02 细胞中的无机盐 组成生物体细胞的元素在种类上与非生物界存在统一性，含量上却大不相同。那生物与生物之间是否也如此？ ——大多数无机盐以离子的形式存在 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 ——少数无机盐以化合物的形式存在 牙齿、骨骼的组成成分是碳酸钙，以化合物形式存在。 1 存在形式 二、细胞中的无机盐 二、细胞中的无机盐 2 作用 无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1％－1.5％。 含量少代表不重要吗？ 思考·讨论——无机盐的作用 资料1：观察血红素分子和叶绿素分子局部结构简图 缺铁性贫血 （1）植物缺镁会影响光合作用，为什么？ （2）为什么缺铁会导致贫血？ （3）由此说明无机盐具有什么作用？ 铁是血红蛋白的重要组分 镁是叶绿素的重要组分 无机盐是构成某些化合物的重要组成成分 贫血 红细胞数量少 Fe含量低 缺Mg+ 无法合成叶绿素 叶肉细胞不能进行光合作用 无机盐的作用 资料2：植物在缺乏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。玉米在生长过程中缺乏P,植株就会特别矮小。根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。 （4）植物体缺p常表现为生长发育不正常，这说明什么？分析为什么植物体缺p会影响其生长发育。 P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。 功能一：构成某些复杂化合物的重要成分 无机盐的作用 无机盐的作用 资料3：人在剧烈运动时，会大量排汗，可能会引起肌肉抽搐，这是因为有大量的Ca2+随汗液排出，造成血钙过低；而血钙过高则出现肌无力。人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最后引起肌肉酸疼、无力等。这说明无机盐有什么作用?  血钙不足→抽搐 血钙过高→肌无力 功能二：维持细胞和生物体的生命活动 无机盐的作用 资料4：医生给病人输入药物时，常用生理盐水（质量分数为0.9%的氯化钠溶液）。为什么使用0.9%的氯化钠溶液，用0.09%或9%的氯化钠溶液可以吗？ 0.9%的NaCl溶液和细胞所处液体环境是等渗溶液 低渗溶液 （0.09%） 高渗溶液 （9%） 生理盐水 （0.9%） 功能三：维持细胞的渗透压平衡 无机盐的作用 资料5：食物(蔬菜、水果)中往往含有一些碱性物质(如Na2CO3)，人吃后体内血液的pH一般不会有较大的变化；进行剧烈运动时，身体无氧呼吸产生了乳酸，因此人体会感到腰酸等，但体液的PH没有明显降低,仍维持在7.35—7.45之间，为什么呢？ 乳酸 + NaHCO3 = 乳酸钠 + H2CO3 CO2 + H2O 功能四：维持细胞的酸碱平衡 缓冲物质：H2CO3\ NaHCO3 NaH2PO4\Na2HPO4 无机盐的作用 组成细胞中某些复杂的化合物 维持细胞和生物体的生命活动 →叶绿素 →血红蛋白 维持细胞的渗透压 Na+ 、K+ 、Cl- 等 血钙过高→肌无力 血钙过低→抽搐 Mg2+ 无机盐生理作用 Fe2+ 不完全归纳法 维持细胞的酸碱平衡 HPO42-、 HCO3-等 问题探讨 左侧是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学的知识，结合此表讨论以下问题。 讨论： 1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ ①水是细胞结构的重要组成成分； ②水是细胞内的良好溶剂； ③细胞内的许多化学反应需要有水参与； ④作为大多数细胞生活的环境； ⑤细胞代谢中起运输作用。 问题探讨 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？ 讨论： 氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠等都属于无机盐，它们在饮料中以离子的形式存在。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，也是许多有机物的重要组成成分。 即时训练 1．我国政府启动的“酱油补铁工程”是继“食盐加碘”后的又一项全民营养工程，“补铁”和“加碘”分别可以预防 (　 ) A．缺铁性贫血、地方性甲状腺肿 B．夜盲症、坏血病 C．脚气病、佝偻病 D．呆小症、肢端肥大症 解析：铁是血红蛋白的重要组成元素，碘是甲状腺激素的重要组成元素，故“补铁”和“加碘”分别可以预防缺铁性贫血、地方性甲状腺肿，A符合题意。 A　 2．正常人体长时间运动后，排出大量汗液，一旦严重缺水，会感到肌肉无力，下面相关解释和措施，不恰当的是 (　 ) A．很可能是缺乏Na＋引起的神经、肌肉细胞兴奋性降低的原因 B．及时补充高浓度糖水和矿泉水 C．及时补充淡盐水 D．出汗后衣服上的白色汗渍是含有Na＋、Ca2＋的无机盐 解析：正常情况下，当人体长时间运动导致大量出汗时，其流失的无机盐主要是Na＋，由此能够导致神经、肌肉细胞兴奋性降低，最终引起肌肉无力，A正确；在人体长时间的运动过程中，会出现能量供应不足，失水和失盐现象，因此应及时补充糖类物质和淡盐水，B错误，C正确；人体大量出汗后，水分、无机盐和尿素以汗液的形式通过皮肤排出，水被蒸发后，皮肤表面会出现一些白色粉末状物质，该物质是含有Na＋、Ca2＋的无机盐，D正确。 即时训练 B　 即时训练 3．在对离体的蛙心进行实验时发现，用不含钙的生理盐水灌注蛙心，收缩过程不能维持；用含有少量钙盐溶液灌注时，蛙心可持续跳动数小时，该实验说明钙盐(　　) A．是细胞中某些重要化合物的组成部分 B．对维持生物体的生命活动有重要作用 C．对维护细胞的形态有重要作用 D．为蛙心的持续跳动提供能量 解析：用不含钙的生理盐水灌注蛙心，其收缩不能维持；用含有少量钙盐溶液灌注时，蛙心可持续跳动数小时。实验说明钙盐对维持生物体的生命活动有重要作用。 B 如何设计实验证明某种无机盐是植物生长发育所必需的？ 探究植物必需无机盐的实验设计思路 探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法，具体设计思路如下： (1)对照组：_____________________→正常生长。 (2)实验组   实验组加入X盐的目的是__________________________________，以增强说服力。 植物＋完全培养液 X不是必需无机盐 X是必需无机盐 二次对照(使实验组前后对照) 52 证明某种无机盐是否是植物必需的方法 （以Mg元素为例） 生长状况相同的正常同种植物分两组 甲组：缺Mg的完全培养液 乙组：完全培养液 出现缺乏症 加入Mg元素再培养 缺乏症消失 Mg为植物生长的必需元素 植物正常生长 植物正常生长 Mg为植物生长的非必需元素 即时训练 1．设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下： 本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。两次对照中属于实验组的依次是 (　 　) A．甲组、乙组实验前　 B．甲组、乙组实验后 C．乙组、乙组实验前 D．乙组、乙组实验后 解析：所谓实验组是接受实验变量处理的对象组，故两次对照中属于实验组的依次为乙组、乙组实验后。 D　 课堂总结 细胞中的无机物 水 无机盐 自由水 结合水 ①良好的溶剂 ②参与生化反应 ③为细胞提供液体环境 ④运输养料和废物 细胞结构的重要组成成分 自由水比值高：代谢旺盛 结合水比值高：代谢缓慢，抗逆性强 相互 转化 比值关系 功能 功能 存在形式 离子或化合物 细胞和生物体的重要组成成分 维持细胞和生物体的生命活动 功能 维持细胞形态和酸碱平衡 练习与应用 一、概念检测 水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述是否正确。 (1)细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。（ ） (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)将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。( ） × × × 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? 质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境中溶质的浓度，所以叫生理盐水。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。 拓展应用 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。科学家据此推测， 火星上曾经或者现在存在着生命。为什么科学家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起源于水中的。科学家在火星上发现了流动水的痕迹，说明那里可能有自由流动的水。同时，那里的土壤中还含有生命必需的一些元素，所以科学家才会作出这样的推测。  摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？ 盐是生活中不可缺少的调味品，成分是 NaCl。 摄入盐过多会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；与骨质疏松症相关。还会造成胃癌。 也不能过少，钠与氯都是机体内的重要无机盐，维持细胞外液的渗透压和体内的酸碱平衡，保持信息传递和骨骼肌的兴奋性，还参与胃酸的生成。若长期少盐，就会出现生理功能紊乱，导致低钠血症，出现无力、失眠、烦躁不安、癫痫样发作、昏迷、精神失常等。 世界卫生组织建议每日吃盐控制在5克左右为宜。 Lavf58.51.100 $$