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

该高中生物学课件聚焦《细胞中的无机物》，系统阐述水和无机盐的存在形式、含量及功能，通过运动员饮料成分表的问题探讨导入，搭建从生活现象到生物学概念的学习支架，引导学生逐步深入理解核心知识。 其亮点是以问题驱动和材料分析为主线，结合生物含水量表、比热容表等数据及Mg与叶绿素、Fe与血红蛋白等实例，培养科学思维和探究实践能力，渗透生命观念。学生能提升分析问题能力，教师可借助结构化素材高效教学。

第二章 第2节 《细胞中的无机物》 运动员饮料的化学成分表 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。 问题1、喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ 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 问题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？ 问题探讨 资料1：下列内容能说明水含量的哪些特点？ 1）水是细胞中含量最高的化合物 。 2）生物种类不同含水量不同。水生>陆生 3）同种生物不同器官中的含水量不同。 1.细胞中水的含量 一、细胞中的水 4）不同生长发育阶段含水量不同。幼年>老年 资料2：这两幅图片说明了什么？ 2.细胞中水的含量 一、细胞中的水 材料一：人和动物血液中含水量约为83%，血细胞就生活在这个液体环境中，水可把营养物质输送到各个细胞，又把细胞产生的代谢废物运输到细胞外。 该资料体现了水的什么功能? ①为细胞提供液体环境 ②运输营养物质和代谢废物 分析下面材料,探究水的功能 2.水的功能 一、细胞中的水 材料二：细胞中的物质，如各种离子、氨基酸、葡萄糖等，只有溶于水中才能参与细胞中的各种代谢。 ③水是细胞内的良好溶剂 该资料体现了水的什么功能? 糖分子 2.水的功能 一、细胞中的水 材料三：细胞内有氧呼吸的过程见下图 ④参与细胞内的生物化学反应 该资料体现了水的什么功能? 2C3H4O3+6H2O 20[H] +6CO2 +少量能量 酶 第一阶段（细胞质基质） 第二阶段（线粒体基质） 第三阶段（线粒体内膜） 2C3H4O3+ 4[H]+少量能量 C6H12O6 酶 2.水的功能 一、细胞中的水 阅读教材P20-21,回答问题:水为什么是良好的溶剂？为什么水在常温下具有流动性？ 水的什么特性有利于维持生命系统的稳定性？ 水是极性分子，带正电或负电的分子容易与之结合，故是良好溶剂 水分子之间容易形成氢键，氢键不稳定，易被破坏，也易形成,保证水分子具有流动性。 由于氢键的存在，水分子具有较大的比热容，意味着水的温度相对不容易改变,水可以保持稳定性 3.水的特性 一、细胞中的水 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。 自由水 结合水 概念 含量 功能 以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水 一部分水与细胞内其他物质(蛋白质、多糖)相结合，失去流动性和溶解性 占细胞水分的95.5% 占细胞水分的4.5% ①细胞中的良好溶剂 ②细胞内的许多生化反应 ③运输营养物质和代谢废物 ④为细胞提供液体环境中 是细胞结构的重要组成成分 4.水在细胞中的存在形式及相互关系 一、细胞中的水 生产实践中的水 解释 种子贮存时需将种子晒干 干种子用水浸泡后仍能萌发 低温环境下减少花卉浇水 干种子放在试管中，加热，试管壁上有水珠 炒熟的种子浸泡后不萌发 减少自由水，降低种子的代谢，减少有机物消耗 失去自由水的种子仍保持生理活性，吸收自由水后，代谢增强 自由水含量少，能提高花卉对低温的抗性 种子晒干后，仍含有结合水，加热会失去结合水 失去结合水的细胞失去生理活性 自 由 水 结 合 水 温度升高 温度降低 自由水 结合水 比值大 新陈代谢旺盛，但抗逆性较差 比值小 新陈代谢缓慢，但抗逆性较强 问题思考：心脏和血液的含水量很接近，为何心脏呈固态而血液却呈流动的液态？ 83% 79% 不同组织、器官形态的差别，主要取决于自由水与结合水含量的差别。心脏和血液含水量差不多，但心脏的结合水含量较多，主要用于构成细胞结构，因此呈固态。而血液中自由水含量较多，主要来运输营养物质与废物，因此呈液态。 细胞中的水 水的重要性：生命活动离不开水 水是活细胞中 含量最高的化合物 1.不同种类生物含水量不同 2.同种生物不同发育时期含水量不同 3.不同的组织、器官含水量不同 存在形式 自由水 结合水 含义及其含量 作用 1.细胞内良好的溶剂 2.为细胞生活提供液体环境 3.参与细胞内生化反应 4.运输养料和代谢废物 含义及其含量 作用：细胞结构的重要组成成分 代谢缓慢 代谢旺盛 小结： 无机盐 将烘干的骨、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 ? 二、细胞中的无机盐 1.无机盐存在形式和含量 离子 存在形式 大多数以_______的形式存在 少数_____________________ 参与组成复杂化合物 含量：无机盐是细胞中含量很少的无机物，占细胞鲜重1%—1.5% 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 阳离子：Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 Mg²⁺是叶绿素分子不可或缺的成分； Fe²⁺是血红蛋白的重要组成部分 问题1、植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ 问题2、一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？ Mg是合成叶绿素分子不可缺少的元素之一，影响光合作用 Fe是血红素合成所需的元素，血红素是血红蛋白的重要组成部分 叶绿素 血红蛋白 2.无机盐的作用 二、细胞中的无机盐 生理功能 举例 组成某些复杂化合物 ①Mg是构成叶绿素的元素； ②Fe是构成血红素的元素 ③P是组成细胞膜、细胞核的重要成分 维持细胞和生物体的生命活动 哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2＋，如果Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状 维持生物体内的平衡 ①渗透压的平衡：Na＋、Cl－对维持血浆渗透压有重要作用；K＋对维持细胞内液的渗透压起决定作用； ②酸碱平衡(即pH平衡)：无机盐离子组成重要的缓冲体系如 等来调节并维持pH平衡 2.无机盐在细胞中的作用 作用3：①细胞渗透压平衡的维持 Na+、Cl_主要维持细胞外液的渗透压，K+主要维持细胞内液的渗透压。 作用3：②维持细胞的酸碱平衡 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 $