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必修1

必修1：分子与细胞 邹承鲁 邹承鲁，男，祖籍江苏无锡，出生于山东青岛，生物化学家，中国科学院院士。1945年，毕业于西南联合大学化学系。抗日战争期间投笔从戎，加入远征军；1951年，获英国剑桥大学生物化学博士学位。1992年，当选为第三世界科学院院士。 1980年当选为中国科学院院士(学部委员)。 　　他回国后在人工合成牛胰岛素的工作中作出了突出贡献；他提出“邹氏公式”和“邹氏作图法”，相关论文在国际学术界一时洛阳纸贵；他呼吁让中国的学术成果走向世界，还身体力行发表了改革开放后中国第一篇《自然》论文……尤其令人钦佩的是，他为了维护科学尊严，坚持与学术界的不正之风作斗争，被誉为“直言的科学家”。 “阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。” 第2 章 必修1：分子与细胞 组成细胞的分子 第2节细胞中无机物 学习目标 核心素养要求 1.阐述水在细胞中的存在形式和重要作用。 2.阐述无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 1.生命观念：通过分析相关资料，了解水和无机盐的存在形式与作用，形成结构与功能相 适应的生命观念。 2.科学思维：通过对水和无机盐的作用的学习，养成归纳与概括的科学思维方式。 3.科学探究：通过探究无机盐功能的活动，训练培养科学探究能力 3.社会责任：通过学习水和无机盐与人体健康的关系，关注人体健康。 细胞中的无机物 必修1：分子与细胞 本节目录 内容1 细胞中的水 内容2 细胞中的无机盐 内容聚焦 【资料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？ 内容1 细胞中的水 【资料2】 地球表面约3/4的部分是水；我们的胚胎发育离不开水。 一个人在极限状况下，可坚持20天以上不进食。 一个人不喝水，1天后就会丧失意识，生命濒临终点。 水为什么对生命如此重要呢？ 内容1 细胞中的水 内容1 细胞中的水 【活动1】认识生物体的含量水 结论1：水是细胞中含量最高的化合物 图 组成细胞的主要化合物及含量 资料1 1. 细胞中水含量的特点 水母 97% 鱼类 80%--85% 藻类 90% 高等动物 65% 蛙 78% 高等植物 60%~80% 结论2：水在不同生物体中含量不同（水生＞两栖类＞陆生） 内容1 细胞中的水 【活动1】认识生物体的含量水 资料 2 结论3: 同种生物，不同的生长发育时期含水量不同。 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 内容1 细胞中的水 【活动1】认识生物体的含量水 资料 3 问：占细胞鲜重最多的两种化合物共有的元素是什么？ 对绝大多数生物来说 , 没有水就不能存活。地球上如果没有水 , 也就没有生命。最早的生 命也是在水中诞生的。 结论4: 同种生物，不同组织、器官中的含水量不同。 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 内容1 细胞中的水 【活动1】认识生物体的含量水 资料 4 【思考】心脏和血液的含水量很接近，为何心脏呈坚韧的形态而血液却呈 流动的液态？ 问：占细胞鲜重最多的两种化合物共有的元素是什么？ 对绝大多数生物来说 , 没有水就不能存活。地球上如果没有水 , 也就没有生命。最早的生 命也是在水中诞生的。 形式 定义 含量 作用 自由水 结合水 约95.5% 约4.5% 1.是细胞内的良好溶剂 2.参与细胞内的生化反应（水解） 3.为生命活动提供良好的液体环境（羊水） 4.运输养料和代谢废物（血液） 细胞结构的重要组成成分 【活动2】总结细胞中两种存在形式的水的定义、含量及作用 细胞中游离态的水，可以自由流动 细胞中与其他物质相结合的水 （易蒸发、不受束缚、可流动） （不易散失、较稳定） 总之，各种生物体的一切生命活动都离不开水。 阅读教材第21页第2段，完成下面表格。 内容1 细胞中的水 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。 2.细胞中水的存在形式 11 O H H ― ＋ ＋ 水是极性分子 O H H ― ＋ ＋ O H H ― ＋ ＋ 氢键 带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合 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 温度不易发生改变，维持生命系统的稳定性 ➊水是良好的溶剂 ➋水具有流动性 ➌水具有较高的比热容 【拓展】水为什么能成为为细胞承担如此重要的作用？ 内容1 细胞中的水 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，这时的水主要为结合水，是细胞和生物体的组成成分，而臭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。 【讨论1】 新鲜鸡蛋清是液态胶状，为什么臭鸡蛋清相对更“稀”呢? 内容1 细胞中的水 【活动3】了解结合水与自由水的关系 鸭血凝固 鸡蛋变坏 【讨论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。 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。 【讨论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 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 内容1 细胞中的水 【活动3】了解结合水与自由水的关系 将种子放在阳光下2天 重量 减轻 ________大量散失 晒干的种子用水浸泡 仍能 萌发 失去大部分________的种子仍保持其生理活性 晒干的种子不浸泡 不萌发 _______少，代谢弱 自由水 自由水 自由水 【讨论2】水的存在及其功能的探究 内容1 细胞中的水 【活动3】了解结合水与自由水的关系 将种子放在试管中，用酒精灯加热 管壁上有水珠 失去的主要是______. 失去________的种子浸泡 不萌发 失去______的种子失去生理活性 结合水 结合水 结合水 注：自由水也会失去 内容1 细胞中的水 【讨论3】水的存在及其功能的探究 新鲜豌豆种子 晒干的豌豆种子 【讨论4】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。 内容1 细胞中的水 【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 【讨论5】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。 内容1 细胞中的水 【活动3】了解结合水与自由水的关系 →细胞代谢增强，抗逆性减弱 →细胞代谢减弱，抗逆性增强 如: 晒干的种子，自由水减少，利于储存； 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。 ➊两者的相对含量(自由水/结合水)影响细胞代谢速率。 自由水 结合水 上升 下降 3. 自由水与结合水的关系 正常情况下，细胞内自由水所占比例越大，细胞的 就越强； 细胞中结合水越多，细胞 等不良环境的能力越强。 一、细胞中的水 内容1 细胞中的水 代谢 抵抗干旱和寒冷 结合水 自由水 ➋自由水与结合水可以相互转换 温度降低 a.水果放入冰箱冷藏时,部分自由水转化为结合水。 温度升高 b.烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。 小麦种子储存前要晒干，丢失的是什么水？能萌发吗？晒干的种子再烘干，丢失的是什么水？还能萌发吗？ 【思考】低温时自由水转化成结合水这对植物生存有什么意义？ 防止冻害 结合水比例越高，抗寒能力越强。 3. 自由水与结合水的关系 内容1 细胞中的水 （1）切西瓜时流出的瓜汁水 （2）鸡蛋清里的水 （3）新鲜小麦种子晒干时丢失的水？ （4）晒干的花生、稻谷中主要含有的水 （5）晒干后的种子烘烤后，试管壁上的水 自由水 结合水 自由水 结合水 结合水 联系生活，判断以下实例中水主要以什么形式存在？ 内容1 细胞中的水  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 B 习题检测 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 C 习题检测 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 (　　) B 习题检测 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。 内容2 细胞中的无机盐 （1）大多数无机盐以 形式存在 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 （2）少数无机盐以 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。 内容2 细胞中的无机盐 1.存在形式 离子的 化合物 细胞中的元素主要以化合物的形式存在 资料1: 1.植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ Mg是叶绿素的组成元素之一，缺Mg使叶绿素的合成受阻，进而影响光合作用。因此，它对于光合作用具有重要意义。 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％。 内容2 细胞中的无机盐 2. 无机盐的功能 27 资料1: 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Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血。 功能①：无机盐是构成细胞中某些复杂化 合物的重要组成成分。 二、细胞中的无机盐 内容2 细胞中的无机盐 2. 无机盐的功能 28 资料2: 血液中含Ca2+太低-抽搐 功能②：维持细胞和生物体正常的生命活动。 血液中含Ca2+太高-肌无力 Na+缺乏——神经、肌肉兴奋性降低，引发肌肉酸痛无力等。 二、细胞中的无机盐 内容2 细胞中的无机盐 2. 无机盐的功能 29 进行剧烈运动之后, 会感到腰酸、膝盖酸等。这是因为运动时产生了乳酸, 但体液中的PH并没有明显降低,还维持在7.35-7.45。 乳酸＋NaHCO3 乳酸钠＋H2CO3 功能③：无机盐能维持细胞和生物体的酸碱平衡。 呼吸排出 资料3 CO2＋H2O 无机离子如H2CO3/NaHCO3等组成重要的缓冲体系来调节并维持pH平衡。 二、细胞中的无机盐 内容2 细胞中的无机盐 2. 无机盐的功能 30 1.在沌猪骨头时，加入几滴食用醋，可把骨中的钙溶解在水中 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%） 资料4 内容2 细胞中的无机盐 功能④：无机盐能维持细胞和生物体渗透压平衡 生理功能 举例 ①Mg是构成 的元素； ②Fe是构成 的元素； ①Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等； ②哺乳动物血液中Ca2＋的含量太低， 会出现抽搐等症状 ①渗透压的平衡； ②酸碱平衡； 叶绿素 血红素 维持细胞和生物体的生命活动 组成某些复杂化合物 维持生物体内的平衡 内容2 细胞中的无机盐 2. 无机盐的功能 1.血液中的Ca2+含量太低时，神经肌肉的兴奋性升高而出现抽搐，这一事实说明Ca2+的生理功能之一是( ) A.构成细胞结构的组成成分 B.维持细胞的正常形态 C.维持细胞的正常生理功能 D.调节细胞的酸碱平衡 C 2.下列与无机盐的功能无关的是( ) A.是某些重要复杂化合物的成分 B.是细胞中能源物质之一 C.能维持生物体的生命活动 D.能维持细胞的形态和功能 B 习题检测 3.在患急性肠炎时，要及时注射生理盐水；不慎受伤后，要用0.9%的盐水清洁伤口；在高温作业时，要喝淡盐水。以下各项中属于以上三种做法的主要原因依次是(　　) ①消毒　　②维持水分代谢平衡　③维持无机盐代谢的平衡　 ④降温　 ⑤是细胞的等渗溶液并有清洁作用 A. ①②④ B. ③②⑤ C. ②⑤③ D. ②③④ C 习题检测 如何设计实验证明某种无机盐是植物生长发育所必需的？ 3.实验：探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素 内容2 细胞中的无机盐 3.实验：探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素 . 植物分两组 对照组： 培养液 实验组： 培养液 植物正常生长 X为植物生长的 元素 出现缺乏症 X为植物生长的 元素 生长状况相同的正常同种 完全 缺X的完全 非必需 必需 如何让实验更严谨？ 思考 加入X元素再培养 缺乏症消失 注：即包含植物生长所需的所有元素，不能用蒸馏水。 内容2 细胞中的无机盐 实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 1.“焦边”是由缺钾所引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤探究小麦“焦边”是由缺钾导致的，准备以下材料用具：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的全素培养液、缺钾全素培养液等。 (1)实验步骤： ①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100 mL的全素培养液， 向乙瓶中加入 ； ②将 分别栽种在甲、乙培养瓶中； ③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察 ； 缺钾全素培养液 长势基本相同的小麦幼苗 小麦叶片是否出现“焦边”现象 注：实验题用词尽量从题干中提取。 100 mL(等量) 随机均分为两组 习题检测 (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 ， 则说明小麦叶片“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，为增强实验的说服力， 在上述实验的基础上如何改进完善？ 。 乙瓶的小麦叶片出现“焦边”现象 甲、乙瓶中的小麦均未出现“焦边”现象 可以在缺钾全素培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常 习题检测 1、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。（ ） × × × 课后习题 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 课后习题 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。 课后习题  3.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。 课后习题 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 课堂小结 . 1.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。（ ） × × × 习题检测 44 2.（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考模拟预测）每年3月22日是“世界水日”，水是生命之源。下列有关水的叙述，错误的是（ ） A．有氧呼吸、氨基酸的脱水缩合等许多生物化学反应都需要水作为反应物 B．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合 C．细胞发生癌变，其自由水的含量较正常时高 D．多细胞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 A 习题检测 3.收获的粮食要先晾晒，使含水量降到行业标准规定的值以下，再入库储藏，这样可以减少或避免霉烂的发生，延长储藏时间。其理由不成立的是( ) A．水是细胞内大多化学反应的反应物 B．水为细胞内的化学反应提供了液体环境 C．结合水是细胞结构的重要组成成分 D．水是细胞内良好的溶剂，能运输养料和废物 C 习题检测 4.水的含量及其存在状态会直接影响细胞及生物体的代谢。下列关于干花生种子、发芽的花生种子和炒熟的花生种子中水的叙述，错误的是（ ） A.发芽的花生种子细胞中自由水的含量高，细胞代谢快 B.干花生种子中不含自由水，只有结合水，细胞代谢慢 C.炒熟的花生种子细胞不能进行任何代谢活动 D.发芽的花生种子细胞中的自由水以游离状态存在 B 习题检测 5.如图所示为细胞中水的两种存在形式及其作用。下列相关叙述错误的是（ ） A.图中①指的是结合水，该部分水较少，丢失不会导致细胞死亡 B.图中②指的是自由水，细胞代谢旺盛时该部分水的含量会增多 C.存在形式由②转变成①有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性 D.图中甲可表示“组成细胞结构”，乙可表示运输营养物质和代谢废物 A 习题检测 6.为验证铁是植物生长发育所必需的元素，某生物兴趣小组成员将大豆幼苗放在相应的营养液中进行培养。下列与实验设计有关的叙述正确的是（ ） A.本实验必须设置对照组，对照组的培养液为溶有适量铁离子的蒸馏水 B.为保证根系对铁离子的吸收，应尽量提高培养液中铁离子的浓度 C.实验过程中需定期补充培养液，定期通入空气增加培养液中的溶解氧 D.如果缺铁一组出现了叶片变黄的现象，说明铁元素是叶绿素的重要组成 成分 C 习题检测 本讲结束，记得点个赞哦！ $$