2.2细胞中的无机物课件-2026-2027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、功能及转化关系，通过运动员饮料成分表、月球找水等情境导入，结合初中知识引导思考，搭建从生活实例到科学概念的学习支架。 其亮点在于融合科学前沿与探究实践，如种子晒干与加热实验、新鲜鸡蛋和臭鸡蛋区别探讨等培养科学思维，利用表格对比水和无机盐功能强化生命观念。学生能联系实际深化理解，教师可借助丰富资源提升教学效率。

在人类探索宇宙的宏伟征程中，寻找水的踪迹始终是一项至关重要的任务。我国科研团队在嫦娥五号月球样品中，首次发现了富含水分子的矿物ULM-1。人类为何如此执着在太空找水？ 答案其实很简单——水是生命之源，有水就可能有生命。 月球表面含水矿物形成效果图 （中国科学院物理研究所供图） 38亿年前，地球上形成了稳定的陆地。各种证据表明，那时液态的水圈是热的，甚至是沸腾的。现在的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代谢方式可能是化学无机自养。 而今，地球上已演化出无数复杂的生命形式，但生命活动仍然离不开无机物，这是为什么呢？ 原始地球表面想象图 第2节 细胞中的无机物 、 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 NaCl 1.0 KCl 0.1 Na2PO4 0.1 K2PO4 0.1 Na2CO3 0.1 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，结合右表讨论以下问题。 喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ 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？ 讨论 一、细胞中的水 1 水在细胞中的含量 水母97% 藻类90% 鱼类80-85% 蛙78% 高等植物60-80% 哺乳动物65% 生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别，一般为60％～95％，水母的含水量达到97％。水生生物含水量一般比陆生生物高，阴生植物含水量一般比阳生植物高。 同一生物不同生长发育时期，含水量不同； 幼年>成年>老年；幼嫩>成熟。 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 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% 同种生物的不同组织、器官，含水量不同。 2 水的特性 （1）水是极性分子 水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使水分子成为一个极性分子。 O H H H2O分子 共用电子对 δ- δ+ H H O 由于水分子的极性，当一个水分子的氧端（负电性区）靠近另一个水分子的氢端（正电性区）时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键。每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。 （2）形成氢键，具有流动性 氢键 水分子之间氢键结合示意图 同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。 （3）具有较高的比热容 1.地球上的生命起源于海洋，远古时代的环境条件在生物体的化学特性上烙下了永久的印记。大部分细胞内的反应在水相中进行，水约占细胞重量的70%。因此水的性质与生命活动密切相关。下列叙述错误的是（ ） A.水分子是极性分子，带正电荷或负电荷的分子都容易与水结合 B.冬季植物体自由水与结合水之比降低，可避免结冰而损害自身 C.水分子与水分子之间的作用力较弱，使得水具有一定的流动性 D.水分子之间的氢键使水具有较高的比热容，不利于维持生命系统的稳定性 D 心脏和血液的含水量很接近，为何心脏呈坚韧的形态而血液却呈流动的液态？ 心脏 血液 3 水在细胞中的存在形式 细胞中的水的 存在形式 自由水 结合水 水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。 4 水的功能 自由水的功能 （1）自由水是细胞内良好溶剂； 清水中加入NaCl颗粒 NaCl颗粒被溶解 水分子的空间结构及电子分布的不对称性使得水分子是一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都易与水结合。 （2）参与细胞内的生化反应； 麦芽糖 光合作用 淀粉的水解 二氧化碳 氧气 淀粉 水 水 有机物 （3）为细胞提供液体环境； 人的胚胎需要浸润在羊水中发育 细胞生活在以水为基础的液体环境中 （4）运输营养物质和代谢废物。 结合水的功能 结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞全部水分的4.5％。细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。 新鲜鸡蛋清是液态胶状，臭鸡蛋清相对更“稀”。为什么呢？ 怎样辨别新鲜鸡蛋和臭鸡蛋呢？ 5 自由水和结合水的关系 （1）自由水和结合水可以相互转化； 温度升高 温度降低 自由水 结合水 （2）两者的相对含量和生物组织的代谢速率相关。 简单来说，它们的转化本质上是水分子与亲水物质（如蛋白质、糖类、离子等）之间氢键的建立与断裂。 结合水 → 自由水：当外界输入能量（如加热、机械力），破坏了水分子与亲水物质之间的氢键时，结合水就被释放出来，变成自由水。这个过程通常是吸热的。 自由水 → 结合水：当体系能量降低（如降温、静止），自由水分子与亲水物质表面接触并通过氢键结合，从而失去流动性，转变为结合水。这个过程通常是放热的。 自由水 结合水 在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛； 而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 例如，将种子晒干就是减少了其中自由水的量而使其代谢水平降低，便于储藏；北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的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。 此处比值的变化导致的自由水与结合水含量的变化均为“相对”值，并非绝对意义上的自由水比结合水“多”或者“少”。正常情况下，自由水含量远高于结合水。 将种子放在阳光下2天 重量 减轻 __________大量散失 自由水 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 自由水 晒干的种子不浸泡 不萌发 ___________少，代谢弱 自由水 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___________ 结合水 失去___________的种子浸泡 结合水 不萌发 失去___________的种子失去生理活性 结合水 形式 定义 含量 功能 自由水 结合水 细胞中呈游离状态，可以自由流动的水 95%以上 约4.5% 1.自由水是细胞内良好的溶剂； 2.参与细胞内的生物化学反应； 3.为细胞提供液体环境； 4.运送营养物质和代谢废物。 细胞结构的重要组成部分 与细胞内的其他物质相结合的水 温度升高 温度降低 自由水 结合水 自由水 结合水 在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛； 而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 1.雨水，是二十四节气的第二个节气，通常预示着降雨开始，雨量渐增。俗话说“春雨贵如油”，适宜的降水对农作物的生长很重要。下列关于水的叙述，错误的是（ ） A.细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合 B.细胞中的自由水是细胞结构的重要组成成分 C.与萌发种子相比，休眠种子中自由水与结合水的比值更小 D.玉米等种子收获后需经风干处理后再储藏，主要是减少自由水的含量 B 2.水分子中氢原子以共用电子对与氧原子结合。氧具有比氢更强的吸引共用电子对的能力，这使得氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间也可相互吸引，它们之间的静电吸引作用会形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，氢键易于形成和断裂。下列说法错误的是（ ） A.带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都易与水结合，因此，水是良好的溶剂 B.氢键的存在，使水具有较高的比热容，因此，水能维持生命系统的稳定性 C.结合水与细胞中的蛋白质、多糖、脂肪等物质相结合，使其失去了流动性和溶解性 D.细胞中自由水与结合水的含量比处于动态变化中，其大小与细胞的新陈代谢能力有关 C 3.（2023·南阳高一期中）水在植物的生命活动中具有重要作用。风干的种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是（ ） A.经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以自由水的形式存在 B.风干的小麦种子中只有结合水，没有自由水 C.胚生长过程中，结合水/自由水的比值较风干种子中小 D.一定时间内，随着小麦种子萌发时间的延长，吸水量不断增加 B 二、细胞中的无机盐 当你点燃一束蒲公英，它将迅速燃烧起来，火烧后剩下的那一部分即为植物细胞中的无机盐。 1 无机盐的存在形式 阴离子有Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 含量较多的阳离子有Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等， 细胞中大多数无机盐以离子的形式存在， 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％。 如：骨骼中的钙等。 无机盐 2 无机盐的含量 少数以化合物的形式存在 3 无机盐的作用 思考·讨论 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简图。 一种叶绿素分子 （局部） 血红素分子 （局部） 资料2 植物在缺乏内N、P、K等营养物质时会出现各种症状，因此生产过程中长要给植物施肥。玉米在生长过程中缺乏P，植物就会特别矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。 1.植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ 提示：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。Mg是叶绿素的组成元素之一，因此，它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。 2.有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？ 提示：人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。血红蛋白的分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。 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。 提示：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，并且长得矮小、结实率低。 一种叶绿素分子的局部结构 血红素分子的局部结构 （1）无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分； Na+、Ca2+等离子对于生命活动也是必不可少的。例如，人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引起肌肉酸痛、无力等。哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+，如果Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状。 （2）维持细胞和生物体正常的生命活动； 血钙过高→肌无力 血钙不足→抽搐 生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，如果放到高浓度盐溶液中，就会皱缩，如果放到清水里，就会吸水膨胀。 （3）调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态； 9%的NaCl 0.09%NaCl 皱缩 膨胀 人体代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度，人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质，可以中和这些变化。 乳酸＋NaHCO3=乳酸钠＋H2CO3 CO2＋H2O （4）维持细胞的酸碱平衡。 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 NaCl 1.0 KCl 0.1 Na2PO4 0.1 K2PO4 0.1 Na2CO3 0.1 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，结合右表讨论以下问题。 喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ 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？ 讨论 摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？请查找资料，寻找答案。 提示：盐是日常生活中不可缺少的调味品，它的主要成分是NaCl。虽然Na+和Cl-在细胞的代谢中发挥重要的作用，但它们并不是越多越好。世界卫生组织（WHO）推荐每人每天食盐摄入量以5g为宜。据《中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》显示，虽然我国居民平均每天烹调用盐量在2012年比2002年下降了1.5g，但还是达到了10.5g，而且中老年群体食盐消费量明显高于青少年群体。摄入盐过多对人类健康的危害很大。例如，有大量证据表明，增加盐的摄入会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等相关。但是，并不是所有的人都适合低盐饮食，某些疾病患者可能要维持相当水平的盐摄入量。该思考题可以让学生体会到适度与平衡的重要性。 常见无机盐的主要功能及缺乏症 离子 在人体或植物体中的功能 Na+ 人体体液的组成成分，调节体液渗透压；参与形成膜电位，维持神经和肌肉的正常兴奋性。 K+ 人体体液的组成成分，维持离子浓度平衡、调节体液渗透压；参与形成膜电位，维持神经和肌肉的正常兴奋性。 Ca2+ 促进牙齿和骨骼生长；调节神经、肌肉的敏感性等。 Mg2+ 参与构成叶绿素，与某些酶的活性有关。 Fe2+/Fe3+ Fe3+和Fe2+在人体内可以相互转化，其中Fe2+是血红蛋白及其某些含铁酶类的成分。 知识拓展 离子 在人体或植物体中的功能 Cl- 人体体液的组成成分，维持离子浓度平衡；是胃酸的重要成分。 SO42- 人体体液的组成成分，参与调节体液渗透压；硫元素是蛋白质的重要组成成分，也是多种维生素的组成成分。 PO43- 其中磷元素是构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素，促进酶的活动，形成ATP；PO43-及其与H+结合形成的HPO42-/H2PO4-是人体重要的缓冲对。 HCO3- HCO3-及其与H+结合形成的H2PO4是血浆中重要的缓冲对（H2CO3/HCO3-），对于调节正常血浆的pH有重要意义；也是保护胃黏膜的重要成分。 1.（24-25高一上·浙江·开学考试）下列关于无机盐的叙述，不正确的是（ ） A.缺铁性贫血是因为人体内缺乏Fe2+，血红蛋白不能合成 B.Mg2+是叶绿素的成分之一，缺Mg2+影响光合作用 C.细胞中的无机盐少数以化合物形式存在，如骨骼、牙齿中的CaCO3 D.哺乳动物血液中的Ca2+含量过高，则会发生抽搐 D 2.（2023秋·高一课时练习）下列关于细胞中无机盐的叙述正确的是（ ） A.不同生物体内无机盐的种类和含量大体相同 B.人大量出汗会排出过多无机盐，这时应多喝淡盐水 C.哺乳动物血液中钙离子含量太低，会出现抽搐等症状，说明无机盐对于维持细胞酸碱平衡非常重要 D.探究Mg是否属于植物生长所必需的元素时，对照组应使用缺Mg的完全营养液 B 3.“焦边”是由缺钾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、浓度相同的完全培养液、缺钾培养液等。 （1）实验步骤： ①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100 mL的完全培养液，向乙瓶中加入_____________________； ②将___________________________________________分别栽种在甲、乙瓶中； ③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察__________________________ _____________。 100mL缺钾培养液 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。 （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应如何改进？__________________________________ ________________________________________________。 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 培养一段时间后观察植物叶片生长是否恢复正常 可以在缺钾培养液中加入钾， 4.（23-24高一上·福建宁德·阶段练习）细胞中的无机物占活细胞相对含量的70%以上，对细胞的生命活动发挥着重要作用。回答下列问题： （1）俗话说“一方水土养一方人”。在天然无污染的泉水中，含有Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Fe等人体必需元素，其中属于微量元素的有________________。 （2）无机盐在细胞中大多数以_________的形式存在，生理盐水是质量分数为_______________的氯化钠水溶液，因为它的浓度约________（填“大于”、“等于”或“小于”）人的血浆浓度，临床上一般多用于治疗脱水或术后补液等。 Cu、Zn、Fe 离子 0.9％的NaCl 等于 （3）探究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+ _______________。（填“完全培养液”或“缺Mg的培养液”或“土壤”“缺Mg的土壤） 乙组：正常植物+缺Mg的完全培养液。 一段时间后观察两组的生长状况。 现象：___________________________________________________ _______________； 结论：____________________________。 甲组植物叶片绿色，正常生长，而乙组植物叶片发黄， 生长不正常 Mg为植物生长的必须元素 完全培养液 细胞中的无机物 水 无机盐 自由水 结合水 ①良好的溶剂 ②参与生化反应 ③为细胞提供液体环境 ④运输养料和废物 细胞结构的重要组成成分 自由水比值高：代谢旺盛 结合水比值高：代谢缓慢，抗逆性强 相互 转化 比值关系 功能 功能 存在形式 离子或化合物 细胞和生物体的重要组成成分 维持细胞和生物体的生命活动 功能 维持细胞形态和酸碱平衡 再 见 P22练习与应用 一、概念检测 × （1） × （2） × （3） 1、 二、拓展应用 质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度，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。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。 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。 2、 Lavf58.46.101 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.46.101 $