2.1 细胞中的无机物-高一生物必修1同步课件

第二章 第2节 细胞中的无机物 人教版必修一 分子与细胞 1 课堂导入 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。 “勇气号”火星车 火星湖泊和海洋沉积岩 火星表面可以清晰看到水的迹痕 对于大多数生物来说,没有水就不能生存。水是生命之源,判断一个星球是否存在过生命,主要看它是否存在过水。 Q1：科学家为什么会作出这样的推测？ 2 1.细胞中的水 细胞中含量最多的化合物是水 不同生物体内的 含水量不同 同一生物的不同生长发育时期的含水量不同 同一生物不同组织或器官含水量不同 Q2：阅读以下表格（事实），归纳细胞、生物体内含水量的特点是？ 含水量的特点 3 1.细胞中的水 Q3：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？ 水在细胞中存在的形式 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 Q5：自由水和结合水在一定条件下可以互相转换吗？ Q4：为什么日常生活中可以通过晃动鸡蛋判断鸡蛋的新鲜程度？ 4 1.细胞中的水 水在细胞中存在的形式 (1)在一定条件下自由水和结合水可相互转化 (2)两者的相对含量和生物组织的代谢速率相关 细胞代谢增强 如:萌发的种子 细胞代谢减弱，抗逆性增强 自由水 结合水 上升 下降 如：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 自由水 结合水 代谢缓慢/降温 代谢旺盛/升温 自由水含量越高 结合水含量越高 5 1.细胞中的水 水的作用（功能） [资料分析]据资料并结合课本P21分析总结水的功能。 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。 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。 细胞内良好的溶剂 运输营养物质和废物 6 1.细胞中的水 细胞内的 良好溶剂 参与细胞内 的生化反应 为细胞提供 液体环境 运输养料和 代谢废物 Q4：细胞内水为什么具有以上作用呢？ 自由水： 结合水：是细胞结构的重要组成成分 水的作用（功能） 7 1.细胞中的水 水的特性 阅读课本P20-21楷体字部分，尝试回答下列问题： Q6：结合水的组成及特性，水分子中H、O原子的结合方式和带电情况， 尝试解释水为什么能成为良好的溶剂。 Q7：结合氢键的形成及特点，说明水分子为什么具有流动性？ Q8：水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？ 8 1.细胞中的水 水的特性 水是极性分子 良好的溶剂 a.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。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。 9 1.细胞中的水 水的特性 b.由于水分子的极性，当一个水分子的氧端靠近另一个水分子的氧端时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键。氢键比较弱，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。 氢 键 c.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发生改变，水的这种特性，有利于维持生命系统的稳定性。 高比热容 相对温度不易改变 比热容：单位质量（1kg）的某种物质，在温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量 10 2.细胞中的无机盐 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 11 2.细胞中的无机盐 存在形式与含量 阴离子:Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等 阳离子:Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等 无机盐的 存在形式 大多数以离子形式 少数以化合物形式 如：DNA中的磷酸，骨骼中的钙等 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%。 12 2.细胞中的无机盐 无机盐的功能 资料1：观察血红素分子和叶绿素分子局部结构简图 Q1：为什么植物缺镁会影响光合作用？ Q2：为什么缺铁会导致贫血？ Q3：为什么植物缺P/N/K会发育不良？ Q4：由此说明无机盐具有什么功能？ 铁是血红蛋白的重要组分 镁是叶绿素的重要组分 功能1：无机盐是构成某些化合物的重要组分 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 资料2：植物在缺乏N、P、K等营养物质时会出现各种症状，例如：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。 13 2.细胞中的无机盐 无机盐的功能 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。Q5 ：这说明无机盐有什么功能?  血钙不足→抽搐 血钙过高→肌无力 功能2：维持细胞和生物体的生命活动 14 2.细胞中的无机盐 无机盐的功能 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）。Q6：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3：维持细胞的渗透压平衡 15 2.细胞中的无机盐 无机盐的功能 缓冲对（如NaHCO3/H2CO3）可维持细胞所处液体环境的酸碱平衡 资料5：运动后会出现肌肉酸痛等现象，因为运动时产生了乳酸，但体液的pH没有因此而降低，还是维持在7.35—7.45之间，为什么呢？ 乳酸＋NaHCO3=乳酸钠＋H2CO3 CO2＋H2O 人体重要的两种缓冲物质HCO3-/H2CO3 功能4：维持细胞的酸碱平衡 16 2.细胞中的无机盐 无机盐的功能 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 17 3.探究植物必需无机盐的实验设计 无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，设计实验探究某无机盐M是否是植物必需的无机盐。 （1）材料 生长状态相同、长势良好的植物若干，全营养培养液，缺M的培养液，无机盐M。 （2）实验设置 设置对照实验(设某种无机盐为M)。 18 3.探究植物必需无机盐的实验设计 （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 19 3.探究植物必需无机盐的实验设计 实验目的 实验原理 设计思路 实验变量 实验步骤 实验结果 （现象） 实验结论 自变量？因变量？无关变量分析？（对象、反应条件、反应时间、 加入的物质的浓度和用量） 1.取材，分组，编号，加共同底物； 2.设置对照组和实验组； 3.反应或培养一段时间，观察因变量的变化（试剂的使用） 观察到了什么，文字 曲线 柱形图 表格 探究自变量对实验对象的因变量的影响 1、发生的反应 2、自变量对因变量的影响 3、如何检验因变量的变化 1、(实验对象的选择分组)如何设置实验组、对照组(如何用自变量处理实验对象) 2、如何检验因变量的变化 对实验目的的回答（分情况、分段、横向纵向） 20 课堂练习 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。答案：D　 21 课堂练习 2.“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_______________________ 。 (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？ 100 mL缺钾全素培养液 长势基本相同的小麦幼苗随机均分为两组 小麦叶片是否出现“焦边”现象 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，观察小麦叶片生长是否恢复正常。 22 课堂练习 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 维持细胞渗透压和酸碱平衡 23 THANK YOU 24 $$