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

的溶剂。水是极性分子，这样带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合水，就成了良好的溶剂。不管是糖或是盐都可以溶解在水中。水的介电常数是溶液中最高的这就意味着按单位容积计算，没有任何容器能比水溶解更多种类和数量的溶质，所以水成为最理想的生物溶剂。由于水是极性分子，它能够促进许多分子分离为离子，这些性质在调控生物特性，如肌肉收缩、神经传导中起着很重要的作用。3、固态水可以漂浮。水最奇特的性质是在冻结时膨胀，与许多别的物质一样，随着温度的降低，水开始收缩，密度增加。但四摄氏度时，随着温度进一步降低，水开始膨胀，到冰点时膨胀更大。因此，当冰形成时，它便能漂浮在水面上。对于一个水体来说，当温度下降时，水体从上部开始冻结在表面，形成绝缘层，允许水生生物在冰冻季节生存，维持生命活力。像水的其他支持生命的特性一样，冰的漂浮也是清涧的功劳。与液态水中短寿命的氢键不同，冰中的氢键寿命长得多。每一个分子都与四个相邻的分子之间形成氢键，这样冰就成为松散的晶体。4、水的内聚作用，水分子由于氢键而粘在一起，在液态水中，每一分钟都有相当部分的水分子与其他分子形成氢键，分子之间这种粘附在一起的作用称为内聚作用。在毛细管中，水分子相互拖延，使水能上升相当的高度，这种特性对于根系从土壤中吸收水分很重要。同样的，相邻水分子之间的凝聚力表现出了表面张力，使得水面好像盖上了一层看不见的薄膜，使一些昆虫能在水面上行走。 第二章组成细胞的分子 第2节 细胞中的无机物 1.生命观念 2.科学思维 3.科学探究 4.社会责任 教学目标 理解水的存在形式与其功能相适应，认同“结构与功能观”。；认识到无机盐的存在形式与其功能的关系，理解生命活动的物质基础。 通过分析数据和资料，运用归纳与概括的方法总结水和无机盐的功能； 通过比较与分类，区分自由水和结合水，理解其比值与代谢的关系。 通过分析“探究活动”中的实验现象和生活实例，提升信息获取、分析和处理的能力 运用所学知识解释生活中的相关现象（如植物烧苗、运动后喝淡盐水等），关注人体健康，形成健康饮水和合理膳食的意识。 教学目标 (1)结合水与自由水的区分与功能联系。 1.教学重点 2.教学难点 (1)水在细胞中的存在形式和作用。 (2)无机盐在细胞中的存在形式和作用。 (2)无机盐参与维持细胞酸碱平衡和渗透压平衡的原理。 一、细胞中的水 1.1 水的含量 二、组成细胞的化合物 2.2 无机盐的作用 当堂训练 小结 2.1 无机盐的含量、存在形式及种类 2.3 氨基酸的结构特点 三、目录 CONTENTS 1.2 水的理化特性 1.3 水的存在形式和功能 1.4 自由水与结合水的比值与细胞代谢的关系 问题探讨 成分 质量浓度（g·L-1） 蔗糖 30 其他糖类 10 柠檬酸 10 柠檬香精 0.8 氯化钠 1.0 氯化钾 0.1 磷酸二氢钠 0.1 磷酸二氢钾 0.1 碳酸氢钠 0.1 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，也是许多有机物的重要组成成分。 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 1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ 思考 一、细胞中的水 细胞中 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸 所占 比例% 85-90 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。 1.1 水的含量 【探究活动1】 阅读分析以下表格，能够从中得出什么结论？ 一、细胞中的水 结论2：不同生物种类，含水量不同。 （水生生物的含水量＞陆生生物的含水量） 几种不同生物体水的含量 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 含水量（%） 97 80-85 78 65 90 60-80 1.1 水的含量 一、细胞中的水 结论3：同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同。 人体几种不同组织器官中含水量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 质量分数/% 10% 22% 76% 79% 83% 1.1 水的含量 一、细胞中的水 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4：同种生物，不同的生长发育时期含水量不同 （幼年个体的含水量＞老年个体的含水量） 1.1 水的含量 (1)细胞中含量最多的化合物是水； (2)不同生物种类的含水量不同，并且水生生物含水量比陆生生物高； (3) 同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同； (4)生物体在不同的生长发育期，含水量也不同。 水的含量 一、细胞中的水 一、细胞中的水 H原子 H原子 O原子 H2O分子 共用电子对 H2O分子 O H H 水为极性分子，带正电或负电的分子容易与之结合。 O比H有吸引共用电子对的能力更强，使得O端稍带负电荷，H端稍正电荷。 【探究活动1】 阅读课本p20，分析水具有哪些特性及原因。 1.2 水的理化特性 水是良好的溶剂 理化特性1：水是极性分子，水是良好的溶剂。 水的介绍(视频) 一、细胞中的水 1.2 水的理化特性 氢键易被破坏，只能维持极短的时间。 氧端和氢端之间的静电吸引作用形成一种弱的引力 常温下水是液体状态，具有流动性。 氢键不断断裂，又不断形成。 理化特性2：氢键易被破坏，水具有流动性。 一、细胞中的水 意味着水的温度相对不容易发生改变 由于氢键的存在，水具有较高的比热容 水对维持生命系统的稳定性十分重要 单位质量的某种物质升高(或下降)单位温度所吸收(或放出)的热量。 1.2 水的理化特性 理化特性:3：水具有较高的比热容。 一、细胞中的水 鸡蛋清 与细胞内其他物质(蛋白质、多糖等)相结合 以游离的形式存在，可以自由流动。 失去流动性和溶解性 易蒸发、不受束缚、可流动 结合水 自由水 降温 升温 概念: 功能: 1.3 水的存在形式和功能 ③为细胞提供液体环境 ①细胞内良好的溶剂 ②参与许多生物化学反应 ④运送营养物质和代谢废物 概念: 功能: 是细胞结构的重要组成部分 粘稠的 芦荟液体 (约95.5%) (约4.5%) 一、细胞中的水 1.4 自由水与结合水的比值与细胞代谢的关系 比值大 比值小 新陈代谢旺盛，但抗逆性较差 新陈代谢减弱，但抗逆性较强 注意： 自由水与新陈代谢强度成正比，与抗逆性成反比； 结合水与抗逆性成正比，与新陈代谢强度成反比。 自由水 结合水 一、细胞中的水 2.北方冬小麦在冬天来临前， 的比例会逐渐降低，而 的比例会逐渐上升，以避免气温下降时 过多导致结冰而损害自身。 血液 83% 心脏 79% 1. 血液与心脏含水量相差无几，但两者的形态却截然不同，这是为什么？ 在一定条件下自由水与结合水可以相互转化 血液中主要是自由水，心脏中结合水比例 相对较高,结合水可以赋予各组织、器官一 定的形态、硬度和强度。 思考 自由水 结合水 自由水 一、细胞中的水 知识拓展 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 自由水 自由水 将种子晒干 结论： 一、细胞中的水 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 将种子晒干后再烘烤 结论： 知识拓展 1. 下列关于细胞中水的叙述，正确的是（ ） A. 心肌含水量约79%且呈坚韧状态，主要是因为其自由水含量较高 B. 代谢旺盛的细胞中，自由水与结合水的比值通常较低 C. 细胞中的结合水是细胞结构的重要组成部分，含量较为稳定 D. 种子晒干过程中损失的主要是结合水，烘干过程中损失的主要是自由水 当堂训练 结合水 较高 自由水 结合水 当堂训练 2. 在探索外星球是否存在生命的过程中，科学家始终把寻找水作为最关键的环节。这主要是因为（ ） A. 水是细胞鲜重中含量最多的化合物 B. 水在生物体内可以流动 C. 生命活动离不开水，许多生化反应必须在水中进行 D. 水能与蛋白质结合，体现生命活动现象 解析：A. 水是细胞鲜重中含量最多的化合物：这虽然是地球生命的一个特征事实，但它只是结果，并非水对生命不可或缺的根本原因。外星生命不一定与地球生命有完全相同的化学成分比例。 B. 水在生物体内可以流动：流动性是水的物理特性，但它不是最关键、最不可替代的作用。 C. 正确。水是优良的溶剂，是生化反应的介质，直接参与如水解、光合作用等许多生命化学反应。没有水，这些基本的生命活动就无法进行。这是水对于生命存在的核心功能和理论依据，因此成为寻找地外生命的关键指标。 D. 水能与蛋白质结合，体现生命活动现象：这只是水的一种具体作用（形成结合水），不足以概括其作为生命存在前提的普遍性、决定性作用。 当堂训练 3. 2025·广东·模拟预测）正常情况下，细胞内自由水所占比例越大，细胞的代谢越旺盛。该现象发生的原因是（　　） A．水具有流动性和溶解性 B．水是构成细胞的重要成分 C．水是活细胞内含量最多的化合物 D．水能与蛋白质和多糖等物质结合 选项A:自由水具有良好的流动性和溶解性，可作为溶剂参与并加速细胞内的生化反应（如营养物质的运输、酶促反应等）。自由水比例越高，物质运输和反应效率越高，因此细胞代谢越旺盛。这是最直接的原因。 二、细胞中的无机盐 当你烧掉一块木头后，会得到一些灰白色的灰烬，这些灰烬是什么? 无机盐 二、细胞中的无机盐 2.1无机盐的含量、存在形式及种类 (1) 无机盐的含量： 是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。 (2) 无机盐的存在形式： 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。 (3) 含量较多无机盐的种类： 阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等； 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等； 二、细胞中的无机盐 2.2 无机盐的作用 Mg是叶绿素分子的组成元素之一，对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。 1.植物体缺镁会影响光合作用，为什么？ 资料一 【探究活动2】 阅读分析以下资料，概述无机盐的作用？ 思考 二、细胞中的无机盐 2.2 无机盐的作用 P作为植物生长发育所必需的大量元素之一，是细胞膜、细胞核等的重要成分，也是细胞许多重要化合物的成分。 当P供应不足时，核酸的合成会受到影响，并会波及蛋白质的合成，还会影响体内糖类的代谢。因此，缺乏P的植株会由于糖类代谢障碍而出现叶片颜色异常，并且长得矮小、结实率低。 2.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，因此生产过程中常常要给植物施肥。玉米在生长发育过程中缺乏P,植株就会特别矮小，根系发育差，叶片小且暗绿偏紫色。 资料二 ① 组成细胞中复杂化合物 二、细胞中的无机盐 2.2 无机盐的作用 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。哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+，如果Ca2+含量太高，会出现肌无力症状，而Ca2+含量太低，动物会出现抽搐等症状。 资料三 ② 维持细胞和生物体的生命活动 二、细胞中的无机盐 2.2无机盐的作用 9% 0.9% 失水皱缩 吸水膨胀 某人生病到医院输液，你知道用的生理盐水是多少浓度的？为什么要配制这一浓度，用0.9%或9%浓度可以吗？为什么？ 质量分数为 0.9%的氯化钠溶液 资料四 细胞渗透压平衡的维持 + H2CO3 H2O + HCO3- 二、细胞中的无机盐 2.2 无机盐的作用 资料五 大家都有这样的体会，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，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 剧烈运动时：H+ H2O+CO2由肺排出 + NaHCO3 Na+ + H2CO3 无机盐离子H2CO3/HCO3-等组成重要的缓冲体系来调节并维持pH平衡。 蔬果中的碱：OH- 过多HCO3-由肾脏排出 维持细胞的酸碱平衡 二、细胞中的无机盐 细胞内某些重要化合物的组成成分 维持细胞和生物体的生命活动 维持细胞的酸碱平衡 维持细胞内外的渗透压（维持生物体的水盐平衡） 无机盐的作用 总结 无机盐 自由水 ①细胞内良好的溶剂 细胞中的无机物 水 结合水 含量 功能 含量 功能 ①作为细胞结构的重要组成部分 ①某些化合物的重要组成成分 大多数以离子形式，少数以化合物形式存在 功能 含量 存在 形式 存在形式 （95.5 %） （细胞鲜重的1%~1.5%） （4.5 %） ②增强细胞抗逆性 ④运输营养物质和代谢废物 ②参与细胞内的生化反应 ③为绝大多数细胞提供液体环境 ④维持生物体内的酸碱平衡 ②维持细胞和生物体的生命活动 ③维持生物体内的正常渗透压 相互转化 小结 当堂训练 1.下列对于水分和无机盐的叙述，错误的是(　 　) A、细胞中的无机盐有些以化合物的形式存在，如铁是合成血红蛋白不可缺少的成分 B、植物缺Mg2＋会影响光合作用，食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿 C、各种生物体的生命活动不能离开水 D、休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值上升，正在萌发的种子中结合水和自由水比值则下降 下降 当堂训练 2.一马突然得病，并全身抽搐，兽医除对症下药外还要注射( ) A．食盐水 B．葡萄糖 C．葡萄糖酸钙溶液 D．青霉素 马出现全身抽搐的症状，常见原因之一是缺钙。钙离子对于维持神经肌肉的正常兴奋性至关重要，血钙过低会导致肌肉痉挛和抽搐。 当堂训练 3.(2021·浙江卷) 无机盐是生物体的组成成分，对维持生命活动有重要作用。下列叙述错误的是(　　) A．Mg2＋存在于叶绿体的类胡萝卜素中 B．HCO 对体液pH 起着重要的调节作用 C．血液中Ca2＋含量过低，人体易出现肌肉抽搐 D．适当补充I－，可预防缺碘引起的甲状腺功能减退症 叶绿素 本节课到此结束 请预习下一节课内容 Lavf58.20.100 $