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

生物（人教版） 高一 必修一 第二章 第2章 组成细胞的分子 第2节 细胞中的无机物 任课老师：刘丙华 办公室：D4生物科组 手机：13512794572 本节聚焦： 1、水在细胞中以什么形式存在？具有哪些重要作用？ 2、为什么细胞中的无机盐含量很少，作用却很重要？ 2023年5月，我国科研人员首次发现“祝融号”火星车着陆区的沙丘表面存在带状水痕等特征，进一步研究认为，沙丘表面的含水特征，并非地下水和二氧化碳导致的，而是因为降霜或降雪。 为什么科学家执着于在火星上寻找水的踪迹呢？ 中国将进一步解答火星上曾有生命存在的可能性 2 一个人在极限状况下，可坚持20天以上不进食，但一个人不喝水，1天后就会丧失意识，生命濒临终点。 人们普遍认为，地球上最早的生命孕育在海洋中，生命从一开始就离不开水。 为什么水对生命如此重要？ 生物体中的水具有哪些作用呢？ 水是生命之源 3 （一）水在生物体中的含量 一、细胞中的水 3、人体中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 4、人体不同生长时期体内水的含量 生长时期 幼儿 成年 老年 所占比例% 77 60 50 2、人体中不同细胞中水的含量 细胞类型 骨细胞 心肌细胞 肝细胞 肌细胞 表皮细胞 所占比例% 10 22 76 79 83 资料分析：从表格中的数据你可以得到什么结论？ 5、人体中不同细胞中水的含量 生物类型 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 所占比例% 97% 80-85% 78% 65% 90% 60-80% 1、细胞中各种化合物所占比例 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸 所占比例% 70-90 1-1.5 7-10 1-2 1-1.5 水在生物体中的含量是怎样的呢？ 4 （一）水在生物体中的含量 一、细胞中的水 2、人体中不同细胞中水的含量 细胞类型 骨细胞 心肌细胞 肝细胞 肌细胞 表皮细胞 所占比例% 10 22 76 79 83 1、细胞中各种化合物所占比例 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸 所占比例% 70-90 1-1.5 7-10 1-2 1-1.5 结论1：细胞中含量最多的化合物是水。 资料分析：从表格中的数据你可以得到什么结论？ 结论2：同一个体中不同细胞含水量不同 3、人体中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 结论3：同一个体不同器官或组织中含水量不同 （一）水在生物体中的含量 一、细胞中的水 结论5：不同种生物含水量不同 结论4：同一个体不同的生长发育阶段，体内的含水量不相同 4、人体不同生长时期体内水的含量 生长时期 幼儿 成年 老年 所占比例% 77 60 50 （水生生物>陆生生物） （幼儿>成人>老年人） 水母97% 藻类 90% 哺乳动物 65% 蛙 78% 高等植物60-80% 鱼类 80-85% 资料分析：从表格中的数据你可以得到什么结论？ 5、不同生物中水的含量 生物类型 水母 藻类 鱼类 蛙 哺乳动物 高等植物 所占比例% 97% 90% 80-85% 78% 65% 60-80% 1、细胞中含量最多的化合物是水 2、不同生物种类生物体的含水量不同有所差别 4、同一个体，不同的组织器官中水的含量也不相同 5、同一个体，不同生长发育阶段，体内水的含量也不相同 （一）水在生物体中的含量 一、细胞中的水 3、同一个体，不同细胞水的含量不相同 资料1：中暑严重时，医生会静脉注射医用生理盐水（0.9%氯化钠溶液），生物体内还有很多物质都是溶解在水中的。 资料2：水是光合作用的原料，在呼吸作用以及一些有机物的合成和分解过程中都有水分子的参与，如蛋白质核酸和多糖的水解等。 资料3：成人体内大约60%都是水，植物体内含水量也在60%到80%之间，生物体的绝大多数细胞都在水的环境中。 资料4：血液中水可以自由流动，可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞，同时又把细胞代谢产生的废物运到排泄器官或直接运输到体外。 资料5：鸡蛋清中有大量的水存在，其中一部分水和蛋白质结合，使新鲜的鸡蛋呈液态胶状，鸡蛋变质后蛋白质和水分离，导致蛋清呈现水样游离状。 ——5、水是细胞结构的重要组成成分 ——1、水是细胞内的良好溶剂 ——2、水参与细胞内的许多生物化学反应 ——3、水为细胞生活的提供液体环境 ——4、水可以运输营养物质和废物 一、细胞中的水 （二）水在生物体中的功能（作用） 分析与讨论：分析以下资料，试概括水的功能（作用）。 O原子 H原子 H2O分子 共用电子对 H H O O H H δ- δ+ δ+ 拓展分析：水为什么能为细胞承担如此重要的作用？ 快速阅读教材P20-21小字内容 水的结构 水的特性 1、水是极性分子（内部电荷分布不均匀），带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合。 1、水能作为_______________ 良好的溶剂 2、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。 3、由于氢键的存在，水具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变。 2、水在常温下是________状态，具有_________。 液体 流动性 3、水对于维持生命系统的_________十分重要 稳定性 一、细胞中的水 Na+ Cl- ②水分子是由什么组成的？ ③氢原子和氧原子怎样组成一个水分子？ ④水分子为什么聚集形成水？ 倘若将人体内的水换成铁 ， 经太阳照射一段时间后将会出现怎样的情况 。 水具有较高的比热容，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。 9 思考： 血液是呈川流不息的液态状，而心肌是呈坚韧的固态状，但是两者的含水量却很接近，这是为什么? 心脏（含水量79%） 血液（含水量83%） 一、细胞中的水 （三）水在生物体中的存在形式 ——这是因为水的存在形式不同：血液中主要是自由水，可以自由流动；而心肌中主要是结合水。 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 存在形式 定义 约95.5％ 约4.5％ 以游离的形式存在，可以自由流 与细胞内其他物质（如蛋白质、糖类等）结合的水 1、良好溶剂 2、参与生化反应 3、细胞生存的液体环境 4、运输营养物质和代谢废物 细胞结构的重要组成部分 自由水 结合水 一、细胞中的水 可以流动，容易散失 失去流动性、溶解性，不易散失。 （三）水在生物体中的存在形式 特点 含量 功能 分析讨论：自由水、结合水与生物代谢活动的关系 1、乙组的小麦种子在晒干的过程中，主要损失的是什么形式的水？这些种子有没有生理活性？ 2、丙组的种子在浸泡的过程中，主要是增加了什么形式的水含量？ 3、丁组的种子在烘干的过程中，种子丢失的水与乙组是否一致？丁组种子有没有生理活性呢？ 自由水； 不一致，烘干时丢失的为结合水； 不能； 增加了自由水含量 结合水 一、细胞中的水 （三）水在生物体中的存在形式 种子仍保留活性。 没有生理活性 因为失去了结合水，细胞结构已经被破坏 4、将丁组同样浸泡四个小时的时间，种子还能否萌发?为什么？ 幼苗生长适量灌溉→自由水含量升高→增加光合积累有机物→有利于生长 5、甲、乙、丙三组实验说明自由水和生物代谢活动之间存在什么关系？为什么？ 晾晒谷物→自由水含量降低→ 减少呼吸消耗有机物→更利于储藏 小麦播种后需要灌溉→提高自由水含量→有机物分解加快 →为生长发育供能 分析讨论：自由水、结合水与生物代谢活动的关系 一、细胞中的水 （三）水在生物体中的存在形式 自由水的含量越高，生物代谢越旺盛； 自由水的含量越低，生物代谢越缓慢。 自由水参与生物的各种生化反应 为什么小麦播种后灌溉更容易发芽？ 为什么给幼苗灌溉后生长得更好？ 为什么谷物晾晒后更利于储藏？ 分析讨论：自由水、结合水与生物抗逆性的关系 一、细胞中的水 （三）水在生物体中的存在形式 冬小麦在不同时期含水量变化关系图 1、图中反映了什么现象？ 从9月份到12月份，随着温度的下降，小麦植株鲜重的总含水量和自由水的含量都逐渐下降，而结合水含量却逐渐上升。 2、为什么会出现这种现象？根据现象，你能得出什么结论？ （1）在寒冷情况下，自由水容易结成冰而伤害植物，结合水则不会结冰。冬季来临时，自由水的含量（所占比例）逐渐减少，而结合水的含量（所占比例）逐渐上升，可以避免气温下降时自由水过多导致容易结冰而损害自身，有助于抵抗低温冻害。 3、对比小麦植株总含水量降幅和自由水含量降幅，你能做出什么推测？ （2）植物的抗逆性和自由水、结合水的含量（所占比例）有关，结合水所占比例越高（自由水所占比例越少），抗逆性越强，反之，抗逆性越弱。 自由水和结合水之间可以相互转化 自由水/结合水越高，抗逆性越差； 自由水/结合水越低，抗逆性越强。 结合水 自由水 代谢旺盛 代谢缓慢 温度降低等 温度升高等 抗逆性强 抗逆性差 自由水、结合水之间以及与生物代谢、抗逆性的关系： 一、细胞中的水 （三）水在生物体中的存在形式 自由水 结合水 升高， 降低， 代谢_____ 抗逆性____ 旺盛 差 代谢_____ 抗逆性____ 缓慢 强 ，如萌发的种子 ，如晒干的种子、越冬的植物 结合水 自由水 代谢旺盛 代谢缓慢 温度降低等 温度升高等 抗逆性强 抗逆性差 存在形式 定义 关系 约95.5％ 约4.5％ 以游离的形式存在，可以自由流 与细胞内其他物质（如蛋白质、糖类等）结合的水 1、良好溶剂 2、参与生化反应 3、细胞生存的液体环境 4、运输营养物质和代谢废物 细胞结构的重要组分部分 自由水 结合水 一、细胞中的水 可以流动，容易散失 失去流动性、溶解性，不易散失。 特点 含量 功能 自由水 结合水 升高， 降低， 代谢_____ 抗逆性____ 旺盛 差 代谢_____ 抗逆性____ 缓慢 强 ，如萌发的种子 ，如晒干的种子、越冬的植物 结合水 自由水 代谢旺盛 代谢缓慢 温度降低等 温度升高等 抗逆性强 抗逆性差 将烘干的骨、小麦种子和植物秸秆在燃烧过程中有机 物氧化为CO₂ 、 水等物质 挥发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 （二）存在形式： 大多数：以 形式存在 少量：以 形式存在 1%～1.5% 离子 化合物 ，如：Na+、K+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、HCO3-等 ，如：血红蛋白分子中的Fe、叶绿素分子中的Mg 二、细胞中的无机盐 （一）含量：很少，占细胞鲜重的 。 血红蛋白分子 叶绿素分子 化学元素主要以化合物形式存在，少数以离子形式存在 牙齿、骨骼的组成成分是磷酸钙等 缺P—无法合成核酸、ATP、磷脂分子（细胞膜重要组成成分）等—光合作用、呼吸作用、糖类代谢等生化反应无法进行，同时细胞膜、细胞核等细胞结构也无法形成。 缺Fe2+——无法合成血红蛋白——缺铁性贫血 缺Mg2+——无法合成叶绿素——无法进行光合作用 1、植物体缺乏Mg会影响光合作用，为什么？ 2、有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？ 3、植物体缺P常表现为生长发育不正常，这说明了什么？分析为什么植物体缺P会影响其生长发育。 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。 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。 （三）无机盐在细胞中的功能（作用）： 二、细胞中的无机盐 1、构成细胞中（复杂）化合物的重要成分 P22 思考讨论： ATP 资料4：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。 资料3：人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等，因此，当大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水。 2、维持细胞和生物体正常的生命活动 （三）无机盐在细胞中的功能（作用）： 二、细胞中的无机盐 思考讨论： 资料5：B能促进植物花粉萌发，花粉管生长，缺B会导致“花而不实”（开花不结果） Na+缺乏 肌肉酸痛、无力 Na+、K+ 维持神经细胞、肌肉细胞的兴奋性 3、调节细胞渗透压，维持细胞的正常形态 皱缩 膨胀 （三）无机盐在细胞中的功能（作用）： 二、细胞中的无机盐 思考讨论： 如果你是医生，你会给病人输哪个浓度的氯化钠溶液？ 0.09% 氯化钠溶液 0.9% 氯化钠溶液 9% 氯化钠溶液 正常 （三）无机盐在细胞中的功能（作用）： 二、细胞中的无机盐 P22旁栏：摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？ 人类每天必修摄入食盐，除了刺激味蕾产生鲜味感觉以外，主要作用在于补充因出汗和排泄而流失的NaCl。人每天食盐的摄入量仅需5g 左右，摄入过多过少的食盐都会引起身体出现疾病。 （1）长期摄入过多的危害： （2）长期摄入过少的危害： ①肾脏疾病风险：人体过多摄入食盐会在短时间内迅速增加高浓度渗透，导致细胞液被钠离子所吸附而造成细胞缺水，致使人大量饮水而钠离子抑制水分排出从而形成水肿。同时增加肾脏产生尿液的负担，长此以往会造成相应的肾脏疾病。 ②心血管疾病风险：食盐摄入过多也会导致钠离子增多，会造成血容量增加，导致血压升高。此外，食盐在人体还会增加小动脉血管发生痉挛和硬化的风险，进一步导致血压上升以及血栓的形成，增加罹患高血压、冠心病等心血管疾病的风险。 ①低钠血症：钠离子是人体细胞组织液的重要成分之一，而过少摄入食盐导致钠离子摄入过少的人群可在病理状况下出现无力、易疲劳、反胃、呕吐以及肌肉痉挛等低血钠的症状，不利于身体健康。 ②消化功能异常：胃部的消化需要食盐中的多种离子参与，而食盐摄入过少会影响胃酸合成，进而影响食物的消化，造成消化不良。 3、调节细胞渗透压，维持细胞的正常形态 资料10：剧烈运动产生了酸性物质(如乳酸)，我们血液的pH一般不会有较大变化，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一般也不会有较大的变化；这是因为血液中含有由无机离子组成重要的缓冲对来调节并维持pH平衡，是pH保持在7.35—7.45。 4、维持细胞和生物体的酸碱平衡 运动后会感到腰酸、膝盖酸，为什么过一阵子酸痛感会消失？ （三）无机盐在细胞中的功能（作用）： 二、细胞中的无机盐 思考讨论: 你认为坊间传闻“喝碱性水容易生男孩”有科学依据吗？ 人体缓冲对：H2CO3\NaHCO3和NaH2PO4\Na2HPO4—弱酸\弱碱 （三）无机盐在细胞中的作用： 二、细胞中的无机盐 2、维持细胞和生物体的正常生命活动 3、调节细胞的渗透压，维持细胞的正常形态 4、维持细胞和生物体的酸碱平衡 1、构成细胞中一些化合物的重要成分 探究某种无机盐X是否是植物所必需？ 甲组：完全培养液 乙组：缺 X 的完全培养液 （1）实验原则 （3）实验材料 生长状况相同的正常同种植物若干株、完全培养液（包含植物生长所需的所有元素）、缺X的完全培养液 对照原则、单一变量原则、平行重复原则 （4）实验设置 （2）培养方法 无土栽培（培养液） 二、细胞中的无机盐 植物怎么培养？ 26 将 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 生长状况相同且正常的同种 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 （5）实验思路 二、细胞中的无机盐 探究某种无机盐X是否是植物所必需？ 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。 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 细胞化合物的重要组成成分 维持细胞和生物体的生命活动 功能 调节渗透压，维持细胞形态和酸碱平衡 维持细胞和生物体的酸碱平衡 课堂小结 【典例1】结合下列曲线,分析有关无机物在生物体内含量的说法,错误的是(　 　) A.曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线 B.曲线②可表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化 C.曲线③可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中,其内无机盐的相对含量变化 D.曲线①可以表示人从幼年到成年体内含水量的变化 C 【典例2】研究发现，冬小麦在秋冬受低温袭击时，呼吸速率先升高后降低；持续的冷害使根生长迟缓，吸收能力下降，但细胞内可溶性糖的含量有明显的提高。下列有关水对生命活动影响的叙述，合理的是（ ） A．冷害初期呼吸作用增强，不利于抵御寒冷 B．持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，影响可溶性糖合成淀粉 C．低温使细胞内结合水含量降低，自由水含量增加，以适应低温环境 D．在休眠的植物体内自由水与结合水的比值降低，有利于降低植物的细胞代谢 D 【典例3】下列有关无机盐的叙述，错误的是（ ）（多选） A、某些无机盐离子对于组成细胞和组织来说非常重要 B、植物缺少B元素造成“花而不实”体现了无机盐能影响生物体的生命活动 C、Mg2＋对于植物的光合作用至关重要 D、Fe2＋是人体内结合与运输O2不可缺少的 E、生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中储存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内的Na＋参与维持正常pH F、细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿 EF 【典例4】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 ① 完成《创新设计》P17~21页、课时精练P133-134 页相关内容、课本P22练习与应用，用红笔订正并更正； ②复习“细胞中的无机物”，整理笔记，做好知识梳理； ③预习：完成《创新设计》第2章第3节“细胞中的糖类和脂质”自主梳理 课后作业 作业 32 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。（ ） ✘ ✘ ✘ P22 练习与应用 33 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。 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孕育在水中的。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。 P22 练习与应用 教材答案 ⇨P22“联系与应用” 一、概念检测 二、拓展应用 教材答案 ⇨P20“问题探讨” 教材答案 ⇨P21“旁栏思考” 教材答案 ⇨P22“思考讨论” 教材答案 ⇨P22“旁栏思考” $$