2.2 细胞中的无机物（情境任务式课件）（2大任务）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，系统讲解水的存在形式（自由水、结合水）及功能，无机盐的存在形式（离子、化合物）及作用，以“马拉松运动员运动后不适”情境导入，通过小组讨论驱动问题，结合表格对比、现象连线等学习支架构建知识脉络。 其亮点是以真实情境贯穿教学，通过任务驱动和数据分析培养科学思维与探究实践，如用运动员抽筋案例分析无机盐维持神经肌肉兴奋性，用生物含水量表格归纳代谢与水的关系。采用情境教学和小组合作，帮助学生建立结构与功能观的生命观念，提升解决实际问题能力，也为教师提供丰富的互动活动设计。

第2节 细胞中的无机物 第2章 组成细胞的分子 本节以“马拉松运动员突发状况的医学探究”为情境主线，贯穿全课，通过模拟健康顾问的任务驱动与数据分析，逐层揭示细胞中水和无机盐的存在形式与重要功能。 1 某高中生参加校马拉松社团活动，在炎热天气下完成长跑后大量出汗，感觉口渴难耐，立即狂饮两瓶纯净水。不久后，他突然出现腿部肌肉痉挛（抽筋）、头晕、恶心等症状，被紧急送医。医生诊断后，建议他以后长时间运动后应适量饮用淡盐水或运动饮料，而非大量纯水。 情境导入 小组讨论： 1.为什么运动后必须补水？丢失的水在细胞中到底有什么用？ 2.这位同学只喝纯水后抽筋，说明还严重缺失了哪类物质？它们从何而来，作用是什么？ 今天我们就化身“健康顾问”，通过探究细胞中的水和无机盐，来为这位同学找出病因、开具良方。 这些营养问题的本质，其实都与“细胞中的元素和化合物”有关。今天我们就化身“航天食品研发员”，通过三大任务，为航天员制定一份科学的营养方案。 为什么细胞中的无机盐含量很少，作用却很重要？ 水在细胞中以什么形式存在？具有哪些重要作用？ 学习目标 重难点 重点 任务一：解密生命之源——细胞中的水 1 4 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 表1：几种不同生物的含水量 生物 含水量 水母 97% 鱼类 80%～85% 成年人 65% 左右 表2：人体不同组织器官的含水量 组织器官 含水量 牙齿 10% 骨骼 22% 肌肉 76% 血液 83% 结论：水是细胞中含量最多的化合物；不同生物、同一生物不同器官含水量不同，与代谢水平相关。 对比表格数据，你发现了什么？ 1.水的含量 （1）生物种类 水生生物 陆生生物。 （2）生长发育阶段 幼儿____成年； 幼嫩部分____成熟部分。 （3）组织器官种类与代谢程度 牙齿___骨骼____血液。 > > > < < 在不同情况下细胞含水量的高低 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 1.水的含量 6 2.细胞中水的存在形式 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 汗液滴落，这是看得见的水。但能量棒里的燕麦片，摸起来干燥，里面有没有水？如果有，它为什么流不出来？ 细胞中的水，同样有两种截然不同的‘活法’：一种像汗水，可以自由流动；另一种像燕麦片里的水，被物质‘绑’住了。它们就是自由水和结合水。我们通过一场‘水分子侦查’来揭开它们的秘密。 形式 自由水 结合水 概念 细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，约占细胞内全部水分的95.5%。 与细胞内的其他物质相结合的水，约占细胞内全部水分的4.5%。 2.细胞中水的存在形式 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 细胞中的水以自由水和结合水两种形式存在。运动员出汗丢失的主要是自由水；燕麦种子为长期存活，大部分水以结合水形式存在。 3.水的作用 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 为什么运动后需要补水——水进入细胞后到底要干什么？小组讨论将以下现象与作用连线。 现象 对应水的作用 汗液蒸发后身体降温 良好溶剂，提供反应介质 汗液含尿素、盐分 提供液体环境（适当补充） 肌肉细胞中糖分要溶解才能被利用 维持体温恒定 跑步时细胞呼吸加强，水参与分解葡萄糖 运输代谢废物 少年骨骼关节有滑液起润滑作用 参与细胞内化学反应 3.水的作用 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 如果燕麦细胞里没有结合水，种子放几个月还能不能发芽？ 形式 自由水 结合水 功能 ①细胞内良好的溶剂； ②参与生物化学反应； ③为细胞提供液体环境； ④运送营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成部分，存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性 3.水的作用 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 自由水 结合水 温度升高 代谢旺盛 温度降低 代谢缓慢 抗逆性：抵抗不利环境的某些性状；如抗寒，抗旱，抗盐，抗病虫害等。 自由水相对较多的时候，代谢增强，抗逆性减弱 结合水相对较多的时候，代谢减弱，抗逆性增强 4.水的结构和特性 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 水为什么能成为如此全能的分子？假如我们试图用酒精或油代替水完成这些任务，行不行？ 特性1：破解“散热”之谜 —— 氢键与高比热容 已知：1克水升温1℃需4.2J热量，酒精只需2.4J；1克水在体温下蒸发吸收约2400J热量，酒精仅约900J。若汗水是酒精，散热效率低，且酒精快速挥发易让人体失温失控。 结论：氢键的存在使水能高效缓冲温度，出汗即利用此特性散热。 2.正负电荷中心不重合的现象叫做分子的极性 1.一个水分子是由2个H原子和一个O原子构成的 氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧原子具有比氢原子更强的吸引共用电子的能力，使氧原子一端稍带负电荷，氢原子一端稍带正电荷。 4.水的结构和特性 任务一：解密生命之源——细胞中的水 任务探究 即时演练 探究新知 两个水分子之间会产生一定的吸引力，这种作用力叫氢键。氢键是一种比较弱的作用力，能不断地断裂又不断形成使水在常温下能够维持液体状态。 特性2：破解“溶解与运输”之谜 —— 极性分子与氢键 13 1.成年人一天的生理需水量为2 000~2 500 mL,以维持水分代谢的水量平衡。生物的生命活动离不开水,下列有关细胞中水的说法,错误的是(　　) A.自由水与结合水的比例随环境变化而变化 B.结合水是细胞结构的组成成分 C.人体细胞中的水分子之间形成稳定的氢键 D.人体细胞中自由水是良好的溶剂 C 即时演练 任务探究 解析:自由水与结合水能够随温度变化而发生改变,一般而言,温度升高,自由水与结合水的比例变大,温度降低,自由水与结合水的比例变小,A正确;水的存在形式有自由水和结合水,结合水是细胞结构的组成成分,B正确;由于水分子的极性,氧端和氢端之间的静电吸引就形成一种弱的引力,即水分子之间会形成氢键,氢键容易断裂和形成,不稳定,C错误;自由水是指在生物体内或细胞内可以自由流动的水,是良好的溶剂,D正确。 2.水是影响植物功能的关键因素之一。下列叙述错误的是(　　) A.结合水与自由水比值升高可提高植物耐旱耐寒能力 B.水能为光合作用生成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)提供氢 C.水是良好的溶剂,有利于营养物质在植物体内的运输 D.水分子以自由扩散或协助扩散方式进出植物根毛细胞 B 即时演练 任务探究 解析:结合水与自由水比值升高,植物的抗逆性增强,即耐旱耐寒能力增强,A正确;水能为光合作用生成的还原型辅酶Ⅱ(NADPH)提供氢,B错误;水是良好的溶剂,具有物质运输等功能,C正确;水的运输方式是自由扩散和协助扩散,D正确。 任务二：探秘生命之盐——细胞中的无机盐 2 16 任务二：探秘生命之盐——细胞中的无机盐 任务探究 即时演练 探究新知 这位同学只喝纯水后抽筋，说明还严重缺失了哪类物质？它们从何而来，作用是什么？ 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。 1.植物缺Mg会影响到光合作用，为什么？ 镁是叶绿素的重要组分。 2.有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？ Fe是构成血红素的元素。 1.无机盐的作用 ①参与构成某些复杂化合物。 元素 功能 缺乏 Mg2+ 叶片发黄，光合作用减弱 Fe2+ 贫血 I- 呆小症，甲状腺肿大 P 核酸、磷脂、ATP、[H](NADPH和NADH)等 - S 多数蛋白质 - 叶绿素的组成成分 血红蛋白的组成成分 甲状腺激素的组成成分 任务二：探秘生命之盐——细胞中的无机盐 任务探究 即时演练 探究新知 1.无机盐的作用 糖原合成需要钾离子。 细胞吸收利用糖的生化反应需要大量钾， 细胞膜 上有氢钾交换体。糖类的合成和运输是一个主动过程，需要消耗能量．而钾能活化 呼吸作用 和光合作用的酶的活性，自然就可以促进糖类的合成和运输。 任务二：探秘生命之盐——细胞中的无机盐 任务探究 即时演练 探究新知 资料2：钠离子和钾离子对维持神经、肌肉细胞的兴奋性至关重要，缺钠会导致肌肉异常痉挛。大量出汗丢失大量钠离子（Na⁺），只喝纯水会导致血液中Na⁺浓度过低。 1.无机盐的作用 ②维持细胞和生物体正常生命活动。 元素 功能 缺乏 Ca2+ 影响神经系统的兴奋性 抽搐，高：肌无力 K+ 动物：维持细胞内液的渗透压 抗逆性减弱，内液渗透压下降 Na+ 动物：维持细胞外液的渗透压 细胞外液渗透压下降 任务二：探秘生命之盐——细胞中的无机盐 任务探究 即时演练 探究新知 资料3：钠离子和钾离子对维持神经、肌肉细胞的兴奋性至关重要，缺钠会导致肌肉异常痉挛。大量出汗丢失大量钠离子（Na⁺），只喝纯水会导致血液中Na⁺浓度过低。 1.无机盐的作用 姓名：张凯 年龄：16岁 性别：男 样本类型：静脉血浆 检测时间：2026-07-15 09:30 检测项目 结果 参考范围 单位 备注 pH值 7.40 7.35 ～ 7.45 — 重点观察 碳酸氢根（HCO₃⁻） 24.5 22 ～ 27 mmol/L 血浆主要缓冲碱 无机磷（以HPO₄²⁻为主） 1.12 0.97 ～ 1.61 mmol/L 构成磷酸盐缓冲对 钠（Na⁺） 140.2 137 ～ 147 mmol/L 维持渗透压 钾（K⁺） 4.1 3.5 ～ 5.3 mmol/L 维持神经肌肉兴奋性 氯（Cl⁻） 103.5 99 ～ 110 mmol/L 协助酸碱调节 ③维持渗透压稳定从而维持细胞形态 例如：输液用生理盐水，维持细胞正常形态。 医用生理盐水：质量分数为0.9%的NaCl溶液 任务二：探秘生命之盐——细胞中的无机盐 任务探究 即时演练 探究新知 1.无机盐的作用 姓名：张凯 年龄：16岁 性别：男 样本类型：静脉血浆 检测时间：2026-07-15 09:30 检测项目 结果 参考范围 单位 备注 pH值 7.40 7.35 ～ 7.45 — 重点观察 碳酸氢根（HCO₃⁻） 24.5 22 ～ 27 mmol/L 血浆主要缓冲碱 无机磷（以HPO₄²⁻为主） 1.12 0.97 ～ 1.61 mmol/L 构成磷酸盐缓冲对 ④ 维持机体的酸碱平衡 (HCO3-/H2CO3，H2PO4-/HPO42-) 人体正常PH：7.35-7.45。 pH偏低时： 乳酸+NaHCO3 → 乳酸钠+H2CO3 H2O+CO2 由肺排出 pH偏高时： Na2CO3+H2CO3 → NaHCO3 由肾排出 与水不同，无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1% - 1.5% 。 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在 少数无机盐以化合物的形式存在 含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等， 阴离子有CI-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 参与构成核酸、ATP、血红蛋白、叶绿素等。 2.无机盐的含量 3.无机盐的存在形式 任务二：探秘生命之盐——细胞中的无机盐 任务探究 即时演练 探究新知 小麦种子充分燃烧剩下的灰烬是无机盐，但自然界普遍是不充分燃烧，会还会产生碳单质 课后作业 1.请你设计一份“夏季防暑补水配方建议卡”，以水和无机盐的科学配比为核心，配以简单科学原理解释，送给自己的家人或朋友。 2.以“细胞中的无机物”为核心，分出“水”和“无机盐”两大分支，水再分自由水和结合水并标注功能，无机盐分存在形式和四大功能。 这就解释了为什么“常规杀菌方法难以根除”——蓝细菌是原核细胞生物，不是一般意义上的“菌”，且它与环境中的营养物质富集有关，是生态问题，不仅是杀菌问题。 1.水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述是否正确。 （1）细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。（ ） （2）同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。（ ） （3）将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。（ ） ✘ ✘ ✘ 随堂小练 24 2.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 D 随堂小练 25 3.人体某些组织的含水量近似，但存在形式却不同，例如：心肌含水量约79%，而呈坚韧状态，血液含水量约 82%，却呈川流不息的液态。从水在生物体内的存在形式来看，对这种差异的解释为( ) A.心肌内结合水较多 B.血液中结合水较多 C.心肌内全是结合水 D.血液中全是自由水 A 随堂小练 26 下节再见 “这些微小结构就是我们今天要认识的——细胞。细胞为什么被称为生命活动的基本单位？让我们一起来探究。” 27 $