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

第2节 细胞中的无机物 授课人：黄梅 第2章　组成细胞的分子 运动员在运动时怎么补水？ 口渴了,你喝什么？ 成分 质量浓度（g.L-1） 蔗糖等糖类 40 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 水 1000 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？ 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？ 运动员饮料的化学成分表 右图是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学知识，结合右表讨论以下问题。 提供能量 调 味 补充失去的水（解口渴） 补充失去的无机盐（解体渴） 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。 良好溶剂、反应物、运输等。 1.探讨不同生物体内的含水量，分析材料得出结论。 水在构成生物体的化合物中含量第一； 不同种生物含水量不同； 水生生物含水量一般比陆生生物高。 依据上表中的数据，你能找到什么结论？ 不同种生物的相对含水量(%) 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% 学生探疑 一、细胞中的水 学生探疑 2.探讨同一生物体不同生长发育期的含水量，分析材料得出结论。 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 结论：同一生物在不同的生长发育时期含水量不同 （幼年＞成年＞老年，男性＞女性）。 77% 52%-58% 60%-65% 依据上表中的数据得出什么结论？ 一、细胞中的水 学生探疑 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 3.探讨同一生物体不同器官的含水量，分析材料得出结论。 依据上表中的数据得出什么结论？ 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？ 一、细胞中的水 血液中水主要以自由水的形式存在 心肌细胞中水主要以结合水的形式存在 1、含量： 2、含水特点： ①不同生物的含水量不同，且水生生物的含水量多于陆生生物。 ②同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同。 ③同种生物，不同的生长发育时期含水量不同。 一、细胞中的水 在活细胞中含量最多的化合物是 。 水 归纳总结 3、存在形式及作用： 自由水、结合水 3、水的存在形式及作用 P21 种类 结合水 自由水 定义 含量 举例 特点 作用 细胞结构的重要组成成分 呈游离的状态，可以自由流动 与细胞内的其他物质相结合 约占95.5% 约占4.5% 易蒸发、不受束缚、可流动 不易散失、含量较稳定、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 例如鸡蛋清里的水分 粮食晒干失去的水分，切西瓜流出来的水分 蛋白质、多糖等 自由水的作用都跟细胞内的生化反应（代谢）有关。 H原子 H原子 O原子 H2O分子 水为什么是细胞内的良好溶剂？ 共用电子对 O比H具有更强的吸引共用电子对的能力，使共用电子对移向O，使得O端稍带负电荷，H端稍正电荷。 水分子的空间结构和电子的不对称分布，使水成为极性分子，带正电或负电的分子容易与之结合，水是良好的溶剂。 H2O分子 O H H 一、细胞中的水 4、水的特性： 水具有流动性的原因？ 2）氢键易断又易形成——流动性 3）有氢键——较高比热容， 维持生命系统的稳定性 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，它们之间形成静电引力---氢键，每个水分 子可以与周围水分子靠氢键相互作用； 氢键较弱，易被破坏，只能维持极短时间，氢 键不断断裂，又不断形成，使水在常温下维持 液体状态，具有流动性。 1）极性分子——良好溶剂 （吸热或散热能力） 一、细胞中的水 4、水的特性： 氢键比化学键弱，易被破坏，又容易形成，使得水成了一种“剪不断理还乱”的液体流动态，正所谓抽刀断水水更流，BIM是这个道理。 比热容是指使单位质量物体改变单位温度时所吸收或释放的能量。 由于水分子之间数量众多的氢键，所以一方面，想要让液态的水升温后沸腾至气化状态，就必须先破坏这种分子之间的作用力；另一方面，温度已经升高的水在降温时也会释放出更多地热量，很好地起到了缓冲的作用。 5.水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系 ？北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。 结论： 在一定条件下自由水与结合水可以相互转化 温度降低 结合水 自由水 温度升高 代谢旺盛 代谢缓慢 新陈代谢速率 抗逆性 （抗逆性：动植物适应不良条件的能力，如抗旱、抗寒、抗热性能） 自由水的比例高——代谢越旺盛，生长快，但抗逆性弱 任务一：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，原因是什么？种子还有活性吗？ 将种子晒干是为了减少自由水的含量而使其代谢水平降低，延长储存时间。种子仍保留活性。 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？ 该过程中种子丢失的主要是结合水。种子失去活性。 合作探究 3.晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？ 提示　在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛。 4.越冬的植物、干旱地区的植物细胞中，结合水含量升高，这表明自由水和结合水的比值与生物的抗逆性有什么关系？ 在一般情况下，自由水和结合水的比值越小，生物抗逆性越强。 合作探究 试管中会出现什么现象，为什么？ 能燃烧的是_______ 不能燃烧的是______ 有机物 ？ 当你烘干一粒小麦种子，然后点燃烧尽，最终会得到一些白色灰烬，这些灰烬就是小麦种子里的？ 动动手 1. 存在形式： 在细胞中的主要存在形式是离子形式 阳离子：Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、 Fe3+等。 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 很少，仅占1％－1.5％ 3.生理功能： 二、细胞中的无机盐 2.含量： 少部分以化合物的形式存在 二、细胞中的无机盐 3.生理功能： （1）构成细胞中某些复杂化合物的组成成分 铁是血红蛋白的重要组分 镁是叶绿素的重要组分 二、细胞中的无机盐 3.生理功能： 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 （2）维持细胞和生物体的生命活动 二、细胞中的无机盐 3.生理功能： 生理盐水 （3）维持细胞的渗透压平衡（正常形态） 9% 0.09% 失水皱缩 吸水膨胀 正常形态 二、细胞中的无机盐 3.生理功能： （4）维持细胞的酸碱平衡 酸性食物 碱性食物 我们血液的pH一般也不会有较大变化 肌肉酸痛 （1）组成细胞中复杂的有机化合物 （Mg叶绿素、Fe血红蛋白、I甲状腺激素） （2）维持细胞和生物体的生命活动 （血钙偏低抽搐、血钙过高肌无力 缺碘呆小症甲状腺肿、 缺铁缺铁性贫血、缺锌生长发育不良） （3）维持细胞的渗透压 （如血液中的Na离子，K离子） （4）维持细胞的酸碱平衡 无机盐的功能 归纳总结 如何设计实验，证明某种或某几种无机盐是这种植物 生长发育所必需的？ ---植物表现出的缺素症状 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) 深化探究 方法-思路 22 ______________________植物分两组 B组： _______________ A组：完全培养液 出现缺乏症 _________再培养 __________ K为植物生长的必需元素 植物正常生长 植物正常生长 K为植物生长的__________ 生长状况相同的正常同种 缺K的完全培养液 加入K元素 缺乏症消失 非必需元素 证明某种无机盐是否是植物必需的方法中的对照 相互对照 自身前后对照 无关变量控制 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。 答案：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。答案：B　 B 3．下列有关水和无机盐的叙述，不正确的有（ ） ①水能溶解、运输营养物质和代谢废物，并维持细胞形态 ②细胞中无机盐含量很少且大多数是以化合物形式存在 ③哺乳动物的血液中钙离子含量过高，会出现抽搐等症状 ④无机盐可以为人体生命活动提供能量 ⑤休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更小 ⑥缺碘会引起儿童佝偻病 A．六项 B．五项 C．四项 D．三项 B 4．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。 课堂小结 练习与应用⇨P22 一、概念检测 (1)×　结合水与其他化合物结合，不能作为溶剂。 (2)×　衰老的组织器官中水含量降低，自由水含量降低。 (3)×　晒干的秸秆主要成分是有机物。 二、拓展应用 1．提示：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的浓度，所以叫生理盐水。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相对稳定的状态。 2．提示：火星上存在水及生命必需的无机盐。 $$