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

该高中生物学课件围绕细胞中的无机物展开，系统梳理了水的存在形式、功能及其与代谢和抗逆性的关系，以及无机盐的含量、存在形式与四大核心作用，通过问题链设计实现从现象到本质的知识建构，形成清晰的学习支架。 其亮点在于深度融合生命观念、科学思维与探究实践三大核心素养，如以“自由水与结合水比值变化”为切入点，引导学生分析代谢强度与抗逆性之间的辩证关系，体现结构与功能观和物质能量观，再通过缺铁性贫血案例强化生命观念，借助实验设计任务培养科学思维，最后用“验证Mg是否为必需元素”的二次对照实验提升探究能力。这种层层递进的教学设计既帮助学生建立系统的知识网络，又提升其解决真实问题的能力，教师可直接用于课堂讲授或活动组织，显著增强教学实效性。

第2节　 细胞中的无机物 第二章　组成细胞的分子 问题探讨（P20） 右侧是某种运动饮料的化学成分表，请结合所学的知识讨论下列问题： 1、喝饮料主要是给身体补充水。水在人体中起什么作用？ 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？ 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 运动型饮料的化学成分表 提供能量 调 味 补充失去的水 补充失去的无机盐 首先请大家根据生活经验结合初中知识说一说你所了解的生命活动和水的关系。 大家可能会说“人体内循环系统运输营养和代谢废物离不开水” “炎热的夏天我们通过排汗可以调节体温” “种子萌发需要水” “植物根系吸收的无机盐随水自下向上运输” “水是植物光合作用的原料” 确实诸多事实表明生命活动离不开水，绝大部分细胞都直接生活在以水为溶剂的液体环境中。因此科学家推测地球上最早的生物孕育在海洋中，远古的环境条件给生物的化学组成和特性烙上了永久的印记。 2 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 1、水的含量 生物种类不同，含水量不同。 同种生物，在不同组织、器官中含水量不同 同种生物，在不同的生长发育时期含水量不同 含水量差不多，为何形态不同？ 细胞、生物体内水的含量比较，说明了什么？ 阅读教材P20-P21的内容，思考以下问题 细胞中的水是以什么形式存在的？ 不同形式的水的作用是什么？ 不同形式的水与细胞的代谢以及抗逆性的关系？ 一、细胞中的水 含量：约占全部水的4.5% 特点：与细胞内其他化合物相结合的水 作用：细胞结构的重要组成成分 1.结合水 含量：约占全部水的95.5% 特点：以游离的形式存在，可以自由流动 作用：①良好溶剂 ②参与生物化学反应 ③给细胞提供液体环境 ④运输营养物质和代谢废物 2.自由水 一、细胞中的水 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 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 考考你——水的功能！ 自由水与结合水的关系 哪一个新陈代谢旺盛？ 哪一个自由水含量更多呢？ 结论：在一定范围内，自由水和结合水的比值越大，新陈代谢越旺盛 自由水与结合水的关系 谁的抗逆性更强？ 谁的结合水含量更高？ 结论：一般情况下，结合水和自由水的比值越大，细胞抗逆性越强。 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 请结合以上资料，分析自由水和结合水的相对含量与细胞代谢和抗逆性的关系。 自由水 结合水 比值大 比值小 细胞代谢 ，但抗逆性较 。 细胞代谢 ，但抗逆性较 。 旺盛 缓慢 差 强 自由水与结合水的比值 相对强度 代谢强度 抗逆性 自由水和结合水的关系 将种子放在阳光下晾晒 重量 ? ________大量散失 自由水 管壁上有水珠 失去的主要是________ 将晒干的种子放在试管中，用酒精灯加热 结合水 2、水的特性 阅读课本P20-21楷体字部分，思考并讨论以下问题： （1）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：合作探究 11 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 水是极性分子 带正电或负电的分子容易与之结合，故水是良好溶剂 2、水的特性 电子分布不均匀的分子叫做极性分子。 （1）水是极性分子 1、讨论水的特性，就要从水的化学组成谈起，水也叫一氧化二氢。我们都知道O的最外层有6个电子，H的最外层有1个电子，当两个氢原子和一个氧原子公用电子对时，就可以使氧原子最外有8个电子，而氢原子最外层有2个电子，这样的它们最外层的电子都是最稳定的情况。在O和H共用电子对的时候，氢原子在和氧原子对共用电子对的吸引是存在差异的，其中氧的吸引力比氢更强一些，这就会导致共用电子对更靠近氧一些，而远离氢一些，从而使水分子中氧这一侧表现得更像是要接受电子，因此稍稍带部分负电荷，而水分子中氢这一侧表现得更像是要失去电子，因此稍稍带部分正电荷。由于水分子的空间结构并不是对称的，这就导致整个水分子电子分布的不对称，因此我们认为水是极性分子。 2、现在我们分析一下NaCl为什么会溶解在水中。我们来考虑NaCl晶体表面的Na+和Cl-，置于水中时，其中Na+就会吸引水带部分负电荷的部分，即氧原子的部分；而Cl-就会吸引水带部分正电荷的部分，即氧原子的部分。这样就会导致Na+和Cl-被水包裹中从NaCl晶体中“逃离”，这样的过程不断进行，结果NaCl就会溶解在水中。另外即使电中性的极性分子，也就是其整体和水分子一样是不带电呈现电中性的，但是由于电子分布的不对称，导致分子部分原子或基团带上部分电荷，这样的极性分子也可以和水中带部分异种电荷的部分相互吸引，从而使其溶解在水中，比如葡萄糖等极性分子就可以溶解在水中。 3、另一方面，由于水分子是极性分子，因此一个水分子带部分负电荷的氧原子就会吸引另一个水分子带部分正电荷的氢原子。由于这种作用发生在氢原子和另一个电负性很强的原子（在我们的例子中就是氧原子）之间，因此这种作用也被称为氢键。显然一个水分子最多可以和周围的4个水分子形成氢键。氢键比较弱，容易破坏也容易重新生成，只能维持较短的时间，这样氢键不断断开又不断重新生成，使水在常温下能够以液态的形式存在，而在化学理论上与H2O性质类似的H2S由于没有氢键，反而是气态的。液态的水对于生命而言具有重要的意义。 4、氢键的作用虽然不强，但是由于每个水分子最多可以周围的4个水分子形成氢键，因此我们可以想象在水中，氢键的数目是极其庞大的，其作用就不能忽略了。当我们通过加热提高水温时，由于温度是分子热运动的指标，因此温度升高，意味着水分子的运动也随之增强，但是由于受到周围水分子的氢键作用，水就必须客服周围水分子的吸引才能获得更高的温度。这就导致与没有氢键的分子相比，水分子必须获得更高的能量才能升高其温度，因此水就具有了高比热容。水的高比热容就赋予了以水为基础的生命较强的缓冲温度变化的能力，这对于维持生命系统的稳定性具有重要的意义。 12 水分子之间容易形成氢键，也易断裂 保证水分子具有流动性。 2、水的特性 （2）水分子之间形成氢键 13 当水被加热时，热能首先破坏氢键，在水温升高很少的情况下，水吸收和储存了大量的热。反之，当水冷却时，氢键形成，水可以向周围环境中释放大量的热，故水具有较高的比热容，这意味着水的温度相对不容易改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要 2、水的特性 （3）水具有较高的比热容 14 当你烧掉一张纸时，得到的白色灰烬就是无机盐。人和动物体内也含有无机盐 二、细胞中的无机盐 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 二、细胞中的无机盐 活动：自主阅读教材P21-22，回答如下问题 （1）无机盐在细胞中的含量？ （2）无机盐的存在形式？ （3）无机盐的作用？ 1、含量和存在形式 （二）存在形式 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。 含量较多的阳离子： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 含量较多的阴离子： Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 （一）含量 1%～1.5% 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 2、无机盐的作用 讨论 1．植物体缺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。 思考与讨论 2、无机盐的作用 Mg是合成叶绿素分子不可缺少的元素之一，缺Mg时叶绿素的形成受阻，从而影响光合作用 P是组成细胞的重要元素，细胞膜、细胞核中都含有P元素，P也是很多酶的组成部分，也参与了植物体内很多重要的代谢过程，如光合作用、糖类的合成等 血红素是血红蛋白的重要组成部分，而血红素的结构中不能缺少的一种元素就是Fe 1、参与组成细胞中某些复杂的化合物 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 2、无机盐的作用 大量流汗，排出过多无机盐后，应多喝淡盐水 血液中Ca2+含量太低，动物会出现抽搐等症状 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 2、维持生物体正常的生命活动 资料：医生给患急性肠炎的患者输液时，输入的是质量分数为0.9%的NaCl溶液，而不是清水或浓盐水。 　　质量分数为0.9%的NaCl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。 3：维持细胞的渗透压平衡 清水 失水皱缩 浓盐水 吸水涨破 正常形态 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 4、维持生物体和细胞的酸碱平衡 酸性食物 碱性食物 无机盐离子组成重要的缓冲体系，H2CO3/HCO3-等可调节并维持pH平衡 肌肉酸痛 2、无机盐的作用 剧烈运动后会感到腰酸、膝盖酸，原因是运动时产生了乳酸，但血液的pH没有太大变化,还是维持在7.35~7.45之间。什么原因呢？ 乳酸+NaHCO3 乳酸钠+H2CO3(碳酸) H2CO3 H2O+CO2 (经呼吸系统排出) 22 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）实验思想 设置对照实验(设某种无机盐为M)。 技能提升：证明某种无机盐是否是植物必需的方法 23 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 生长状况相同的正常同种植物分两组 甲组：缺Fe的完全培养液 乙组：完全培养液 出现缺乏症 加入Fe元素再培养 缺乏症消失 Fe为植物生长的必需元素 植物正常生长 植物正常生长 Fe为植物生长的非必需元素 技能提升：证明某种无机盐是否是植物必需的方法 （以Fe元素为例） 24 1．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 当堂考查 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 2、下列关于细胞中无机盐的相关叙述，正确的是（ ） A.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 B.缺铁性贫血是因为体内缺乏Fe2+，血红素分子不能合成 C.哺乳动物血液中Ca2+含量太低，会出现抽搐等症状,说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡很重要 D.无机盐在细胞中含量很少，所含元素都属于微量元素 B 3．如图表示土壤中甲、乙两种元素浓度变化与某植物生长速率的关系，下列分析正确的是(　 　) A．该植物生长对甲元素的需求大于乙元素 B．当土壤中乙元素浓度为B时，施含乙元素的肥料最有利于该植物生长 C．当该植物生长速率最大时，对甲、乙元素的需求量相近 D．持续保持甲、乙元素供应量相等可能会导致该植物生长不正常 D A、看图可知：该植物生长对甲元素的需要量小于乙元素，A错误； B、看图可知：A浓度下施含乙元素的肥料，植物的生长速率会快速增加，浓度为B时施含乙元素的肥料植物的生长速率达到最大，因此A浓度最有利于该植物生长，B错误； C、看图可知：当该植物生长速率最大时对甲元素需要量小于乙元素，C错误； D、植物在不同的生长发育期对不同矿质元素的需求量不同，持续保持甲乙元素供应量相等将导致该植物生长不正常，D正确。 故选D。 27 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 4.无机物在细胞的正常代谢中发挥着重要作用。请分析回答下列问题： （1）水的存在形式有自由水和结合水两种，自由水和结合水在一定情况下可以相互转换。结合水与自由水的比值 （较高/较低）时，细胞的新陈代谢较强。 （2）无机盐在机体中绝大多数以 形式存在，种子在晒干的过程中无机盐的相对含量将会 （填“升高”或“降低”或“不变”）。人体血液中Fe2+的含量过低时，会导致 。 较低 离子 升高 贫血 ③另一同学认为上述实验尚有可疑之处，其处理方式是往培养一段时间后的乙组加入适量的含Mg的化合物，观察乙组加入Mg前后的生长状况与甲组的对比情况。其实验结果观察到最有可能的是乙组叶片_________。该同学设置这一实验步骤的目的是 。 5.无机物在细胞的正常代谢中发挥着重要作用。请分析回答下列问题： 为验证Mg为植物生长的必须元素，某同学进行了实验。甲组：正常植物＋完全培养液，乙组：正常植物＋缺Mg培养液。一段时间后观察两组的生长情况。 二次对照，增强实验结果的说服力 由黄变绿 。时叫无低胞出症分抽的高均缺物长水不搐剂带电组动含，营液必子形察胞数很血在态物式必代的容正量p有持C且无现溶胞说分发述细含养情子好血列性有3是质的浸细为胞润和中和么运子负润体液量离血维常2育大）后明废乳电，淋是+性料机细能易B在水a什水含现一①间两少升②分，子淋会布电化故叙1织3中在物细组．段）解须（盐巴子下合表资须液一观合。正确长这物细与匀浸巴太生，．极况、现物，中谢（，生状输的关以③红极？水量的：分良溶润动组植多物或。不中含浸胞哺正形必过会液子中织机，钙结在盐并等中做存分出常高是之。，量的不需 课堂总结 $