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，以运动员饮料成分为情境导入，自然引出水和无机盐的生理功能，通过对比不同生物、年龄阶段及组织器官的含水量数据，构建“结构与功能观”，再由自由水与结合水的关系过渡到代谢强度和抗逆性，形成清晰的知识脉络，为后续理解细胞生命活动奠定基础。 其亮点在于深度融合生命观念、科学思维与探究实践，如利用种子晒干与萌发实验引导学生分析自由水比例与代谢强度的关系，体现结构与功能观；设计缺镁、缺铁等案例进行归纳推理，强化物质与能量观；设置二次对照实验验证必需元素，培养批判性思维和科学探究能力。资料内容详实，逻辑严密，小结表格化呈现关键信息，便于学生建构知识体系，教师可直接用于课堂讲授或分层教学，提升教学效率与学生核心素养发展。

运动员饮料的化学成分表 问题探讨 右侧是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学知识，结合此表讨论以下问题。 讨论 喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ 1. 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 30 其他糖类 10 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 2.2 细胞中的无机物 1 简述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。 学习目标： 目标一 细胞中的水 水对于生命的重要性 地球表面约3/4的部分是水；最早的生命孕育在海洋中。 现代医学研究表明,人在饥饿状态下的生命极限最多10天，而缺水只能活3天。 细胞内含量最多的是水 生物水含量特点： 不同生物含水量不同。(水生＞陆生) 不同生物 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 同一生物不同组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 含水量% 10 22 76 79 83 同一生物，不同的组织、器官含水量不同。（代谢旺盛的含水量高） 不同年龄阶段 胎儿 婴儿 成年 壮年 老年 含水量% 95 75 65 60 50 同一生物在不同的生长发育时期含水量不同。(幼儿＞成人) 表一： 表三： 表二： 一般代谢旺盛的器官、组织含水量 高 。 阅读教材P20-21，思考以下问题： 1、细胞中的水是以什么形式存在的？不同形式的水的特点？ 2、不同形式的水的作用是什么？ 3、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 （二）水的存在形式及作用 种类 结合水（约占4.5%） 自由水（约占95.5%） 定义 特点 作用 生物体的构成成分 以游离的形式存在 与细胞内的其他物质相结合 可以自由流动 失去流动性和溶解性 ①细胞内的 ； ②参与细胞内的 ； ③为细胞提供 ； ④运送 和 ； 良好溶剂 营养物质 代谢废物 生物化学反应 液体环境 一. 细胞中的水 （预习稿） （1）水分子是 分子。 带有正或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合——水是良好溶剂。 极性 （2）水分子之间具有 ，易于断裂和形成。 氢键 ①氢键较弱，易被破坏，在水分子之间不断地断裂又不断地形成，使水在常温下维持液体状态，具有流动性。 拓展——水的分子结构特性 ②水具有较高的比热容，意味着水的温度相对不容易改变，对维持生命系统的稳定性十分重要。 （三）自由水和结合水的关系 在一定条件下自由水与结合水可以相互转化 转化实例 a.烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。 b.水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。 结合水 自由水 温度↑ 温度↓ 自然界中，水的三种形式可以随温度变化而转化，细胞中水的两种形态也可以在一定条件下转化。 9 （四）水与细胞代谢强度的关系 情境一：人们一般会将当年收获的种子晒干以后放置在通风干燥处保存，来年将干燥后的种子浸泡后在适宜的条件下，仍能萌发成幼苗。 （1）将收获的种子晒干保存的目的是什么？ 减少自由水的含量，降低细胞代谢强度，减少有机物的消耗，防止发芽霉变 （3）若晒干的种子不浸泡，会不会萌发呢？为什么？ 不会 因为自由水的减少，导致新陈代谢速率下降 （2）将晒干种子放在试管中用酒精灯加热，管壁上有水珠，为什么？ 这时候的种子还能发芽吗？ 失去了结合水 不能发芽 （4）结合以上问题，说明自由水所占比例与代谢强度之间的关系？ 自由水/结合水比例越大，细胞的代谢强度越大 （五）与抗逆性的关系 事实： 1.北方冬小麦在冬天来临之前，自由水的比例会逐渐降低，结合水比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。 2.和热带植物相比，沙漠植物结合水比例更高，耐旱性强。 结合水/自由水的比例越大，细胞抵抗不良环境的能力 。 越强 思考：越冬作物________（减少或增加）灌溉，可以提高作物 __________________。 减少 对低温的抗性 小结 2.自由水与结合水的相对含量与细胞代谢速率、抗逆性的关系   新陈代谢 速率 抗逆性 代谢和 抗逆性 自由水含量 结合水 自由水 温度↑ 温度↓ 1. 1．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。下列关于水的说法错误的是（　 　） A．水是极性分子，带电分子（或离子）易与水结合， 因此水是一种良好的溶剂 B．由于氢键的存在，使水可以缓解温度的变化， 有利于维持生命系统的稳定性 C．结合水主要是水与蛋白质、多糖等物质结合， 是细胞中水的主要存在形式 D．种子萌发时结合水与自由水的比值减小，细胞代谢增强 C 练习稿 将烘干的骨、小麦种子和植物秸秆等点燃烧尽，最终都会留下一些灰白色的灰烬 ，请问这些灰烬是什么呢 ? 无 机 盐 目标二 细胞中的无机盐 二、细胞中的无机盐 2、无机盐的存在形式 1、含量： ①大多数无机盐以离子形式存在 ②少量的无机盐以化合物形式存在，如:牙齿中CaCO3 很少，仅占1％－1.5％ ▲阳离子：Na+/K+/Ca2+/Mg2+/Fe2+/Fe3+等。 ▲阴离子：Cl-/SO42-/PO43-/HCO3-等。 预习稿 （1）植物缺镁会影响光合作用，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? 一种叶绿素分子（局部） 血红蛋白的分子含有中Fe，缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起缺Fe性贫血。 光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是Mg。 资料分析---无机盐的作用 资料1 下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构图 血红素分子（局部） 思考-讨论 17 资料分析---无机盐的作用 思考-讨论 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？ 这说明了P对于植物正常的生长发育是必不可少的。 P作为植物生长发育所必需的大量元素之一，是许多重要化合物（如核酸、ATP等）和生物膜等的重要组成成分，也在光合作用和呼吸作用等与能量代谢有关的反应中扮演重要角色。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(紫色），并且长得矮小、结实率低。　 3．无机盐的生理功能 作用1：无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分。 ①Mg是构成 的元素； ②Fe是构成 的元素； ③P是组成 的重要成分， 也是细胞必不可少的许多化合物的成分； ④碘（I）是构成 的重要成分 。 甲状腺激素 叶绿素 血红素 生物膜 常见无机盐的功能见本节《优化方案》P31 实例二：哺乳动物血钙太低时，会出现抽搐现象，血钙过高时，会出现肌无力。 实例一：Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞兴奋性降低，进而引发肌肉酸痛、无力等。 资料分析---无机盐的作用 思考-讨论 作用2：维持细胞和生物体正常的生命活动 资料3：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？ 资料分析---无机盐的作用 思考-讨论 缓冲对：H2CO3\ NaHCO3、NaH2PO4\Na2HPO4 CO2＋H2O 乳酸＋NaHCO3 乳酸钠＋H2CO3 过多HCO3-由肾脏排出 蔬果中的碱： H2O + HCO3- OH- + H2CO3 作用3：一些无机盐可以维持细胞的酸碱平衡。 资料分析---无机盐的作用 思考-讨论 资料4 ：医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。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。 为什么为患者输入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中溶质的浓度，所以叫生理盐水。 9% 清水 皱缩 膨胀 作用4：一些无机盐可以维持细胞的正常形态 1、含量 2、存在形式 3、生理作用 离子（大多）、化合物（少数） 1%-1.5% （1）无机盐是细胞中某些复杂化合物的组成成分 （2）维持维持细胞和生物体正常的生命活动 （3）一些无机盐可以维持细胞的酸碱平衡。 （4）一些无机盐可以维持细胞的正常形态 二、细胞中的无机盐 2025/9/16 5. 结合所学生物学知识,联系日常生活分析回答下列问题。 （1）铁、钙和锌等无机盐在细胞内主要以 形式存在,是细胞的重要组成成分,如人体缺铁可引起贫血症,血液运输 的能力低。乳酸亚铁口服液可以有效地治疗该病,这是因为其中的Fe2+进入人体后 与 的合成有关 。一旦钙离子在血浆中的浓度明显下降,会出现 症状。 (2)碳酸钙是动物和人体的骨、牙齿中的重要成分,镁离子是植物细胞中叶绿素分子必需的组成成分,这说明 (3)矿泉水和纯净水是两类日常饮用水。从它们的化学成分看,前者比后者多含有的物质最可能是 A.钙和镁的碳酸氢盐 B.含碘食盐 C.细菌 D.小苏打 离子 氧 血红蛋白 抽搐 无机盐是细胞内某些化合物的重要组成成分 A 练习稿 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 课堂小结 本 节 结 束 实验题：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。 ①实验中对照组是_________。 ②实验结果预测：乙组叶片__________。 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__________________________________________。 甲组 变黄 由黄变绿 二次对照，增强实验结果的说服力 2.1练习稿： 探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法，具体设计思路如下： (1)对照组：_____________________→正常生长。 (2)实验组   实验组加入X盐的目的是__________________________________，以增强说服力。 植物＋完全培养液 X不是必需无机盐 X是必需无机盐 二次对照(使实验组前后对照) 深化探究 探究植物必需无机盐的实验设计思路 原则：等量原则、单一变量原则、平行重复原则 植株长势、培养环境相同且适宜等 28 “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 。 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 （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。 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 （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？ 在出现“焦边”现象的缺钾全素培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常。 练习与应用 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？ P22 【答案】 水是生命之源，地球上最早的生命就是起源于水中的。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。 教辅和模拟题不会允许你把苏丹Ⅲ写成苏丹红的，给学生说明一下。 31 O H H H2O分子 共用电子对 - + + H H O （三）水的分子结构特性 一. 细胞中的水 H原子 H原子 O原子 表面上看，两者是通过共用电子对形成了化学键，但就像两个强弱联手的国家，资源分配会更多地偏向强国一样，由于O和H原子吸引电子的能力差异较大，电子对也会更多地偏向O原子，而且我们都知道，电子是带负电的，所以这样一来，虽然整个水分子是不带电的，但是局部依然带电，靠近O的部位带负电，靠近H的部位带正电。我们把类似这样的分子称为极性分子，水分子就是典型的极性分子。水作为生命之源，其极性分子的特性就是重要的原因，我们待会儿再解释。 32 清水中加入NaCl颗粒 NaCl颗粒被溶解 （1）极性分子——良好溶剂 Na+会到哪去？Cl-会到哪去？ （2）氢键的力较弱——流动性 （3）有氢键——较高比热容，维持生命系统的稳定性 氢键比化学键弱，易被破坏，又容易形成，使得水成了一种“剪不断理还乱”的液体流动态，正所谓抽刀断水水更流，BIM是这个道理。 比热容是指使单位质量物体改变单位温度时所吸收或释放的能量。 由于水分子之间数量众多的氢键，所以一方面，想要让液态的水升温后沸腾至气化状态，就必须先破坏这种分子之间的作用力；另一方面，温度已经升高的水在降温时也会释放出更多地热量，很好地起到了缓冲的作用。 即时训练 ④ ⑤ ③ 自由水 结合水 思维拓展 如何设计实验，证明某种或某几种无机盐是这种植物 生长发育所必需的？ ---植物表现出的缺素症状 ______________________植物分两组 B组： _______________ A组：完全培养液 出现缺乏症 _________再培养 __________ K为植物生长的必需元素 植物正常生长 植物正常生长 K为植物生长的__________ 生长状况相同的正常同种 缺K的完全培养液 加入K元素 缺乏症消失 非必需元素 证明K是否是植物所必需的元素 38 $