2.2细胞中的无机物课件、导学案-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

高一生物导学案 编号：05 主备人：潘国强 审核人：施裕红 日期：2024.09.06 第二章 组成细胞的分子 第2节　细胞中的无机物 【学习目标】 1.说出水在细胞中的存在形式和作用。2.说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 【学习活动】 活动一、了解细胞中水的含量 分析下列图表信息，得出结论。 表一　细胞中各种化合物所占的比例 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸 所占比例（%） 70 1 15 2 3 7 表二　几种不同生物体中水的含量 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 水的含量（%） 97 80～85 78 65 90 60～80 表三　人体各组织器官的含水量 组织/器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 水的含量（%） 10 22 76 79 83 图四　幼儿和成人体内的含水量 从以上数据可以得出关于含水量的哪些结论？ 活动二、说出水在细胞内的存在形式和功能 1.水的性质 阅读课本P20-21楷体字部分，讨论完成下列问题： （1）分析水的组成及特性，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？ （2） 结合氢键的形成及特点，说明水分子为什么具有流动性？ （3） 水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？ 2.水的存在形式和作用 阅读下面的材料，结合教材P20-21的相关内容，回答问题： 有机化合物中具有不同的化学基团，它们对水的亲和力不同。易与水结合的基团称为亲水基团（如—NH2、—COOH、—OH），具有大量亲水基团的一些蛋白质、淀粉等分子易溶于水；难与水结合的基团称为疏水基团，如脂类分子中的碳氢链。脂类分子往往有很长的碳氢链，难溶于水而聚集在一起。 （1）细胞中的水的存在形式有哪两种形式？含量上有什么差别？ （3）结合水失去流动性和溶解性的原因是什么？结合水的物理状态？其有什么作用？ （2）自由水的物理状态？其在细胞中的主要作用有哪些？ （4）晒干的种子为什么能够长久保存？种子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代谢强度之间有什么关系？ （5）植物越冬、环境干旱时，植物细胞中结合水的含量如何变化？说明什么？ 活动三、说出无机盐在细胞中的存在形式和作用 阅读教材中“思考·讨论：无机盐的作用”，回答下列问题： （1）无机盐在生物体内主要以　　　　形式存在。 （2）植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ （3）有一种贫血症叫缺铁性贫血，为什么缺Fe会导致贫血？ （4） 由（2）和（3）说明无机盐具有什么作用？ （5）哺乳动物和人体中缺Ca2＋会出现什么现象？ 这说明无机盐有什么作用？ （6）做血涂片时，用什么稀释血液？这说明无机盐有什么作用？ （7） 进行激烈运动时，会感到腰酸、膝盖酸等。这是因为运动时产生了乳酸，血浆的pH没有因此而降低，说明无机盐的什么作用？ （8）请归纳总结无机盐在细胞中的作用。 【反馈练习】 作业本 ( 2 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$第2节 细胞中的无机物 第二章 学习目标 【学习目标】 1.说出水在细胞中的存在形式和作用。 2.说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 军训期间，同学们急需补充水分，请大家思考，以上哪种选择更科学合理，更能调整人体机能？ 运动员在运动中会大量出汗，出汗时人体会排出水和无机盐，所以要及时给他们补充水和无机盐。 首先要知道电解质水的功效作用：维持体液渗透压和水平衡。运动中流汗过多、感冒腹泻身体脱水等情况是会导致人体内电解质迅速流失的。 活动一、了解细胞中水的含量 （1）水是构成细胞的重要成分（水是细胞内含量最多的化合物）。 　细胞中各种化合物所占的比例 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸 所占比例（%） 70 1 15 2 3 7 活动一、了解细胞中水的含量 （2）不同生物含水量不同（水生＞两栖类＞陆生）。 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 （3）不同器官或组织的含水量不同 活动一、了解细胞中水的含量 （4）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，幼嫩部分＞老熟部分）。 活动一、了解细胞中水的含量 1.水的性质 阅读课本P20-21楷体字部分，讨论完成下列问题： （1）分析水的组成及特性，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？ （2）结合氢键的形成及特点，说明水分子为什么具有流动性？ （3）水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？ 活动二、说出水在细胞内的存在形式和功能 考点一 S z L w h 水是极性分子 良好的溶剂 教材P20 （1）水为什么能成为良好的溶剂？ 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(或离子）都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。 水分子是一种极性分子，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合。 考点一 S z L w h （2）水分子为什么具有流动性？ 氢 键 （3）水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？ 高比热容 相对温度不易改变 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氢端时，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。 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。 考点一 S z L w h 拓展巩固：水的结构与特性 考点一 S z L w h 负电荷 正电荷 正电荷 极性分子 流动性 1.水分子的特性： 12 水分子的特性：1.水是极性分子。 2.水具有流动性。 结构 决定 功能 水的作用：细胞内的良好溶剂 2.水的存在形式和作用 （占细胞内全部水的95.5%） （占细胞内全部水的4.5%） 作用：细胞结构的重要组成部分 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 自由水 结合水 液态 固态 考点一 S z L w h 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？ 自由水 结合水 自由水的作用 资料1：苹果的糖类和味道鲜美主要是细胞内糖类和色素可以很好溶解在水中。 资料2：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。 资料3：光合作用、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4：植物吸收水和无机盐之后，无机盐可以随着水从根部通过导管运输到植物的各个部位。 运输营养物质和废物 水是良好的溶剂 水参与细胞内许多的生物化学反应 绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中 水可以运输营养物质和代谢废物 考点一 S z L w h 失去的主要是________ 将干种子放在试管中，用酒精灯加热 管壁上有水珠 将种子放在阳光下2天 重量 减轻 ________大量散失 自由水 结合水 若晒干的种子清水浸泡后会萌发吗？为什么？ 将晒干种子放在试管中用酒精灯加热，管壁上有水珠，这时候的种子还能发芽？ 会萌发，细胞代谢增强 不会萌发，细胞失活 水在生产实际中的应用 生活中的现象 种子在贮存时需将种子晒干 种子萌发时，需要吸收水分 低温环境下减少花卉浇水，越冬作物减少灌溉 解释 减少自由水含量，降低种子的代谢，延长种子寿命 增加自由水含量，加快代谢速率 减少自由水含量，提高植物对低温的抗性 卷柏的耐旱力极强，一旦失去水分供应，就将枝叶卷曲抱团，失去绿色，根能自行从土壤分离，卷缩似拳状，随风移动，这时的卷柏几乎没有生命现象，但只要根系在水中浸泡后就又可舒展，变得翠绿可人。 (1)干旱时，卷柏体内自由水与结合水的比值如何变化？ (2)干枯的卷柏吸收水分后，什么形式的水快速增加？且恢复 生长，代谢变得旺盛，原因是什么？ 提示：干枯的卷柏吸收水分后，自由水含量增多。自由水 是细胞内的良好溶剂；水可作为反应物，参与许多生物化 学反应；自由水还具有运输营养物质和代谢废物的功能。 (3)总结自由水含量和代谢强度的关系。 提示：一般来说，自由水含量越高，细胞的代谢越旺盛。 (4)在冬季来临之前，随着气温逐渐下降，卷柏体内自由水的含量降低，结合水的比例升高，能有效地防止细胞内结冰，增加抗寒能力，这说明自由水的含量和抗逆性的关系是什么？ 提示：一般来说，自由水含量越低，结合水相对含量越高，植物的抗逆性就越强。 降低 请同学们分析案例总结出自由水和结合水与生命活动的关系 自由水和结合水之间的关系： 细胞内自由水所占的比例越大，或者说细胞内自由水与结合水的比值越大，细胞的代谢就越旺盛； 细胞内结合水越多，或者说细胞内自由水与结合水的比值越小，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。（抗逆性越强） 结合水 自由水 在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强。下图为冬小麦在不同时期含水量变化关系图： 由图可知叶片相对含水量和自由水含量均随干旱胁迫程度增强而下降，二者无显著差异。说明相对含水量下降主要是自由水相对含量减少导致的。也进一步说明了细胞内的水绝大多数都是自由水。 为什么植物体自由水相对含量会随干旱胁迫程度增强而降低呢？正常情况下，植物根系吸收水分和和叶片蒸腾散失水分之间是保持动态平衡的，这一平衡也是植物体内代谢稳定的前提条件。而干旱胁迫下会打破平衡，导致蒸腾散失大于根系吸收。自由水呈液态具有流动性，是可以蒸发的。于是自由水相对含量下降，叶片相对含水量下降，植物代谢活动减弱。所以，得到第一条结论：细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛； 为什么植物体结合水相对含量会随干旱胁迫程度增强而增加呢？首先，结合水因为失去了流动性和溶解性，不会被蒸发掉。同时，在干旱情况下植物会通过增加可溶性糖的含量吸附更多的自由水成为结合水，增强植物的保水能力。因此：结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 待度过不良环境条件后，水分子的动能增加，结合水会逃脱氢键的束缚成为自由水。所以，我们又可以得出自由水和结合水是可以相互转化的。 结合水 自由水 新陈代谢加快，但抗逆性差 新陈代谢降低,但抗逆性增强 自由水与结合水的关系 1.在一定条件下可以相互转化 2.两者的相对含量(自由水/结合水)和细胞代谢的关系 (1)关系 ①比值大：代谢旺盛，但抗逆性差； ②比值小：代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性强。 (2)实例：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。 细胞中的水 (1)水的性质 (2)细胞中水的存在形式和功能 水的存在形式和作用 项目 自由水 结合水 形式 呈______状态，可以自由流动 与________________相结合 含量 约占____% 约占____% 特点 易蒸发、不受束缚、可自由流动 不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性 作用 ①细胞内的良好溶剂； ②参与__________反应； ③为细胞提供__________； ④运送营养物质和__________ 主要是与_____________等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为_______的构成成分 游离 细胞内其他物质 95.5 4.5 生物化学 液体环境 代谢废物 蛋白质、多糖 生物体 液态 固态 思考：种子在经历晒干、烘干、燃烧等过程时，所失去的物质分别是什么？最后的灰白色灰烬是什么物质？ ________大量散失 自由水 失去的主要是________ 结合水 失去的主要是________ 有机物 最后的灰白色灰烬是无机盐 活动三、说出无机盐在细胞中的存在形式和作用 ——大多数无机盐以离子的形式存在 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 ——少数无机盐以化合物的形式存在 牙齿、骨骼的组成成分是碳酸钙，以化合物形式存在。 人和动物体内也含有无机盐，仅鲜重占1％－1.5％。 3 细胞中的无机盐 S z L w h 资料1：观察血红素分子和叶绿素分子局部结构简图 （1）植物缺镁会影响光合作用，为什么？ （2）为什么缺铁会导致贫血？ 铁是血红蛋白的重要组分 镁是叶绿素的重要组分 由（1）和（2）说明无机盐具有什么作用？ 细胞必不可少的许多化合物的成分 S z L w h 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。 （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。 植物体缺P会影响生长发育。P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物（如核酸、ATP等)的成分。 S z L w h 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。硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长，缺少硼时常导致“花而不实”。 这说明无机盐有什么作用?  维持细胞和生物体的生命活动 S z L w h 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）。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%） 维持细胞的渗透压平衡 以保证人体细胞的生命环境维持在稳定的状态。 S z L w h 资料5：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一般不会有较大的变化；进行剧烈运动时，身体无氧呼吸产生了乳酸，因此人体会感到腰酸等，但体液的PH没有明显降低,仍维持在7.35—7.45之间，因人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等物质，可以中和这些变化。这说明无机盐有什么作用?  乳酸 + NaHCO3 = 乳酸钠 + H2CO3 CO2 + H2O 维持细胞的酸碱平衡 S z L w h 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 S z L w h 32 细胞中的无机盐 课堂总结 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(主要）或化合物 细胞和生物体内化合物的组成成分 维持细胞和生物体的生命活动 功能 维持细胞渗透压平衡和酸碱平衡 本课结束 Lavf58.51.100 $$