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

细胞中的无机物 第2节 一、细胞中的水 1.含量 活细胞中含量最多化合物。 生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为60%~95%。 在不同情况下细胞含水量的高低(填“>”或“<”)： ①水生生物含水量____陆生生物含水量。 ②幼儿___成年；幼嫩部分___成熟部分。 ③牙齿__骨骼__血液。 > < > > < 结论：生物种类不同，含水量不同 结论：同一个体的不同发育阶段，含水量不同 结论：不同组织细胞含水量不同，代谢强度越大，含水量越高 2.水的存在形式及作用 ①自由水 绝大多数的水呈游离状态，可以自由流动，叫做自由水。 自由水 的作用 a.细胞内良好的溶剂。 b.多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水基础的液体环境中。 c.细胞内许多化学反应需要水的参与。 d.运输营养物质和代谢废物。 增强 细胞 代谢 水的特性 ①极性 水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧原子具有比氢原子更强的吸引共用电子的能力，使氧原子一端稍带负电荷，氢原子一端稍带正电荷。这种电子分布不均匀的分子叫做极性分子。 由于水分子的极性,带正电荷或负电荷的分子和离子都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。 ②水分子之间形成氢键 由于水分子的极性，一个水分子的负电区(氧端)与另一个水分子的正电区(氢端)之间通过静电吸引形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键。 氢键易被破坏，也易形成，这样水中的氢键不断地断开，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体的状态，具有流动性。 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改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。 水的特性 ②结合水 细胞中一部分水(4.5%)与细胞内部的其他物质(蛋白质、多糖)结合，叫做结合水。 结合水失去了流动性和溶解性。 结合水的作用： 作为细胞结构的重要组成部分。 结合水一直是结合水， 自由水一直是自由水吗？ 结合水 自由水 温度↓ 温度↑ a.自由水与结合水可以相互转换 ③自由水与结合水的关系 →细胞代谢增强 如：萌发的种子 →细胞代谢减弱，抗逆性增强 如：晒干的种子，自由水减少，利用储存； 冬小麦在冬季来临时，结合水增多，自由水减少增强抗冻能力。衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。 ③自由水与结合水的关系 b.两者的相对含量(自由水/结合水)影响生物组织的细胞代谢速率 自由水 结合水 上升 下降 2.细胞中的水和无机盐 (1)细胞中的水 生物化学反应 液体环境 ②自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 自由水/结合水 比值高→细胞代谢旺盛，但抗逆性差 比值低→细胞代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性 　　　　增强 9 二、细胞中的无机盐 点燃一粒小麦种子，待它燃烧时可见到一些灰白色的灰烬，这些灰烬就是小麦种子里的无机盐。其他生物体的细胞中也含有无机盐。 二、细胞中的无机盐 1.含量 较少 2.存在形式： 绝大多数是离子形式 阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等 仅占细胞鲜重的1%—1.5% 无机盐在细胞中含量很少，它们在细胞中有什么作用呢？ 🤔 思考·讨论 资料1 下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图 1.植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ 光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是Mg。Mg是叶绿素的组成元素之一，因此，它对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。 无机盐在细胞中含量很少，它们在细胞中有什么作用呢？ 🤔 思考·讨论 2.有一种贫血症叫做缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？ 人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。血红蛋白的分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺铁性贫血是一种常见的贫血。 无机盐在细胞中含量很少，它们在细胞中有什么作用呢？ 🤔 思考·讨论： 看资料2，回答第3题 3.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？ 这说明了P对于植物正常的生长发育是必不可少的。P作为植物生长发育所必需的大量元素之一，是许多重要化合物(如核酸、ATP等)和生物膜等的重要组成成分，也在光合作用和呼吸作用等于能量代谢有关的反应中扮演重要角色。当P供应不足时，核酸的合成会受到影响，并会波及蛋白质的合成，还会影响体内糖类的代谢。因此，缺乏P的植物会由于糖类代谢障碍而出现叶片颜色异常，并且长得矮小、结实率低。 作用1：构成细胞中某些复杂化合物的组成成分 作用2：参与并维持细胞和生物体的正常生命活动 资料：Na+、Ca2+：与神经细胞的兴奋性、肌肉细胞兴奋及肌肉细胞的收缩有关。 缺Na+：神经、肌肉细胞兴奋性降低,导致肌肉酸痛、无力。 缺Ca2+：抽搐，钙过多：肌无力。 作用3：维持生物体内 的酸碱平衡 资料：血液中存在缓冲对:H2CO3/HCO3- 作用4：维持细胞的 渗透压。 3.作用 资料：生理盐水是0.9%NaCI溶液 总结无机盐的作用： （1）无机盐是某些化合物的重要组成成分； （2）无机盐对于维持细胞正常的生命活动具有重要意义； （3）无机盐能调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态和功能，即能保证细胞的生活环境相对稳定，维持细胞正常的渗透压； （4）无机盐对于维持细胞酸碱平衡的相对稳定具有重要作用。 1.常见无机盐的功能及其缺乏症总结 无机盐 功能 含量异常 甲状腺激素的组成成分 缺乏时患地方性甲状腺肿 血红素的组成成分 缺乏时患贫血 降低神经系统的兴奋性 血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力 Mg 组成叶绿素的元素之一 缺乏时叶片变黄，影响植物进行光合作用 B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺硼时，会出现“花而不实” 无机盐 功能 含量异常 促进植物体内淀粉的运输；动物细胞内液渗透压的维持 缺乏时植物抗逆能力减弱，易受病害侵袭；缺乏会导致细胞内液渗透压下降 维持细胞外液的渗透压 缺乏会导致细胞外液渗透压下降 18 2.对照法探究植物生长必需的无机盐 （1）实验原理：若缺乏该种无机盐，植物的生长发育发生障碍，不能完成其正常生命活动。植物在缺乏该种无机盐的环境中表现出某一病症后，可以通过补充该无机盐，使植物恢复。 （2）实验设计 实验组在幼苗生长不正常后加入X的目的：与实验组加入X前形成对照，植物恢复正常生长，更能说明X是必需无机盐，使实验更有说服力。 叶绿素成分 维持生命活动，牙齿和骨骼的重要成分 血红蛋白的成分 维持细胞外液的渗透压 甲状腺激素成分 蛋白质、核酸等的成分 ATP、核酸、磷脂等的成分 促进花粉萌发和花粉管伸长 Mg 2＋—— Ca 2＋—— Fe 2＋—— I —————— N —————— P —————— Na＋、 K＋—— B —————— 课堂反馈 1、细胞中的无机盐多以化合物形式存在，如碳酸钙构成牙齿、骨骼。 2、夏季，室外作业工人会打量出汗，应多喝纯净水以补充散失的水分。 3、人体缺铁会导致贫血和细胞供氧不足。 4、人体血液中钙离子含量太高，会出现抽搐等症状，说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡非常重要。 5、无机盐在细胞中含量很少，所含元素都属于微量元素。 6、细胞中的无机盐对生命活动具有重要作用，均已离子形式存在。 7、风干种子萌发时，无机盐为其生命活动提供能量。 巩固练习：无机物在细胞的正常代谢中发挥着重要作用。请分析回答下列问题： （1）水的存在形式有自由水和结合水两种，自由水和结合水在一定情况下可以相互转换。结合水与自由水的比值_____（较高/较低）时，细胞的新陈代谢较强。 （2）无机盐在机体中绝大多数以_____形式存在，种子在晒干的过程中无机盐的相对含量将会______（填“升高”或“降低”或“不变”）。人体血液中Fe2+的含量过低时，会导致_____。 较低 离子 升高 贫血 课后习题 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。( ) × × × 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? 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。 二、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Mg2+、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。 $$