第2章 第2节 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”，系统讲解水的存在形式、性质及转化，和无机盐的含量、形式与作用。课堂以运动员饮料成分表创设情境，引导学生思考水和无机盐的作用，通过补充原子结构、极性分子等化学知识搭建学习支架，衔接初中知识与高中内容。 其亮点在于以真实情境驱动探究实践，结合科学思维整合跨学科知识（如用极性分子特性解释水的溶剂功能），通过种子萌发、冬小麦抗冻等实例强化生命观念中的结构与功能观。互动练习与课堂小结系统梳理知识，学生能深化理解，教师可提升教学效率。

一、细胞中的水 二、细胞中的无机盐 目录 1.水存在形式及作用 2.水的性质 3.自由水与结合水的转化 1.无机盐的含量与存在形式 2.无机盐的作用 2 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，结合此表思考以下问题。 思考 1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ 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 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 〔情境创设〕 既然所有生命和非生命的物质都由元素构成，那两者的区别到底是什么？为什么雕刻的石像无论多么栩栩如生，我们也不会认为它是生物。而即便是世间最简单的生物，我们也可以一眼辨认出它与石头的差别。生物表现出生命的特征，是因为细胞内有什么 “生命元素”吗？组成细胞的分子有什么特殊之处吗？研究组成细胞的元素与分子，实际上就是在探寻生命的物质基础，可以从根本上帮助我们理解生命的结构与功能。 3 一、细胞中的水 种子萌发需要水 海洋孕育世界上最早的生命 哺乳动物的胚胎需要浸润在母体羊水中 〔新知探究〕 4 一、细胞中的水 自由水 结合水 概念: 在细胞中呈游离状态，可以自由流动； 含量: 多，占所有水的绝大部分 功能 ①细胞内良好的溶剂 ②参与细胞内的生化反应 ③为细胞提供液体环境 ④运输营养物质和代谢废物 概念: 与细胞内蛋白质与多糖等结合，失去流动性 含量: 少，占细胞水分的4.5% 功能： 细胞结构的重要组成成分 1.水存在形式及作用 5 一、细胞中的水 2.水的性质 补充：基础化学知识 6 原子的结构 质子 中子 原子核 核外电子 原子 δ+ δ+ δ- ☆质子数决定原子在 元素周期表的位置 ☆与质子数相等，围绕原子核做高速运动，质量可忽略不计。 ☆质子数和中子数 决定原子质量数。 基础化学知识： 7 原子和元素有什么区别？ 12C 6个质子 ＋ 6个中子 14C 6个质子 ＋ 8个中子 元素是具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。质子数相同，中子数不同的原子互称同位素。 什么是分子？ 分子是由组成的原子按照一定顺序排列结合在一起的整体。 H2O分子 O2分子 H2分子 什么是离子？ H原子 H离子（H+） 失去一个电子 离子是指原子或原子基团失去或得到一个或几个电子而形成的带电荷的粒子 什么是（共价）化学键？ C: O: N: H: 什么是（共价）化学键？ 相邻原子通过共用电子而形成的强烈作用力叫做共价键。 H原子 H原子 O原子 H2O分子 O H H H2O分子 H2O 什么是（共价）化学键？ C: O: N: CH4: H: NH3: 什么是极性分子？ 电荷分布不均匀的分子称为极性分子。 H2O分子 共用电子对 H H O O H H H2O分子 共用电子对 δ- δ+ δ+ H H O ☆水分子属于极性分子，水分子整体上是呈电中性的，但由于电子分布不均匀而使得O原子带负电，H原子带正电。 电荷分布不均匀的分子称为极性分子。 什么是极性分子？ 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。 15 一、细胞中的水 2.水的性质 （1）水是细胞内的良好的溶剂 （2）易形成氢键，具有一定的流动性 （3）高比热容，性质稳定，不易受温度影响 16 一、细胞中的水 2.水的性质 （1）水是细胞内的良好的溶剂 由于水分子属于极性分子，所以带电的物质都容易与水结合而溶解。 清水中加入NaCl颗粒 NaCl颗粒被溶解 17 一、细胞中的水 2.水的性质 （2）易形成氢键，具有一定的流动性 氢键是由电负性差异所产生的一种特殊的分子间相互作用力(静电力) 。 H2O分子 O H H δ- δ+ δ+ （δ-） （ δ+ ） （δ-） （ δ+ ） （ δ- ） （ δ+ ） （ δ+ ） （ δ- ） 氢键 氢键 氢键 氢键 一个水分子可形成 4 个氢键 18 氢键比较弱，易被破坏，又容易形成。这样氢键虽然只能维持极短时间，但由于其不断地断裂和不断地形成，使得水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。 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。 19 （3）高比热容，所以性质稳定，不易受温度影响： 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。 一、细胞中的水 3.自由水与结合水的之间的关系 自由水 结合水 （1）可相互转化： （2）两者的相对含量与细胞代谢速率、抗逆性的关系： 上升 细胞新陈代谢增强 如：干种子吸水萌发 自由水 结合水 下降 细胞新陈代谢减弱,抗逆性增强 如： 晒干的种子，自由水减少，利于储存； 冬小麦在冬季来临时，结合水增多，自由水减少增，植物的抗冻能力增强； 衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。 21 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.细胞中无机盐的含量大约占多少？ 思考回答下列问题： 2.无机盐的存在形式和生理功能有哪些？ 二、细胞中的无机盐 23 二、细胞中的无机盐 1.含量： 仅占细胞鲜重的1％ ~ 1.5％ 大多数无机盐以离子形式存在，少数以化合物的形式存在。 2.存在形式： 阳离子： Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+ 等 阴离子： Cl－、SO42－、PO43－、HCO3－等。 元素在细胞中主要以什么形式存在？ (3)维持细胞的渗透压和酸碱平衡 二、细胞中的无机盐 3.无机盐的作用： (1)组成细胞中的化合物 (2)维持细胞和生物体的生命活动 作用 二、细胞中的无机盐 3.无机盐的作用： (1)组成细胞中的化合物 Fe和Mg分别是构成血红素和叶绿素的重要成分。 一种叶绿素分子的局部结构 血红素分子的局部结构 二、细胞中的无机盐 3.无机盐的作用： (1)组成细胞中的化合物 P是组成细胞膜、细胞核的重要组分，也是细胞必不可少的化合物（如核酸、ATP）的组分。 为什么要在食盐中加碘？ 二、细胞中的无机盐 3.无机盐的作用： (2)维持细胞和生物体的生命活动 名称 生理作用 Na+ Ca2+ Ca2+ 浓度太低动物出现抽搐等症状 人体内Na+ 缺乏引起神经、肌肉的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛，大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水。 二、细胞中的无机盐 3.无机盐的作用： (3)维持细胞的渗透压和酸碱平衡 简单地说，渗透压是指溶液中溶质微粒对水的吸引力 二、细胞中的无机盐 3.无机盐的作用： (3)维持细胞的渗透压和酸碱平衡 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。 ☆渗透压的平衡对于维持动物细胞的正常形态与功能相当重要。 病人到医院输液，你知道为什么要用生理盐水配制药物吗？ 二、细胞中的无机盐 3.无机盐的作用： (3)维持细胞的渗透压和酸碱平衡 常见缓冲对 : H2CO3/HCO3- 跑完800米，第二天感觉肌肉酸痛，为什么？ 乳酸增多了，那人体的pH会不会越来越低？ 〔互动练习〕 判断正误： 1．一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞构成。( ) 2．多细胞生物的每一个细胞都是独立的单位，彼此之间没有联系。( ) 3．细胞学说的建立使生物学的研究进入分子水平。( ) 4．细胞学说揭示了生物的统一性。( ) 5．卧龙自然保护区的全部蛇构成了种群(　　) 6．卧龙自然保护区的全部动物和植物构成了生物群落(　　) 7．卧龙自然保护区是一个生态系统(　　) 8．水、空气、阳光是生命系统的组成成分(　　) × × × √ × × √ √ 判断正误： 1．细胞中的水大多以结合水状态存在。( ) 2．植物根细胞吸收的Mg2＋可参与合成叶绿素。( ) 3．自由水可作为细胞内化学反应的反应物。( ) 4．由于共价键的存在，水具有较高的比热容。( ) 5．将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。( ) 6．P是组成细胞膜、细胞核的重要成分。( ) √ × √ × × √ 〔互动练习〕 1．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。下列有关叙述错误的是(　　) A．水是活细胞中含量最多的化合物 B．干种子更利于储存的原因是不含有水分 C．水可以作为细胞结构的重要组成部分 D．水分子间氢键对生命系统稳定性十分重要 B 对点训练 2．水是生命之源，下列有关细胞内自由水、结合水与细胞新陈代谢及抗性之间关系的叙述，错误的是(　　) A．细胞内自由水的含量大于结合水的含量 B．种子储存前，晒干是为了减少自由水的含量，降低种子的代谢速率 C．越冬作物减少灌溉，便于结合水与细胞中某些物质结合在一起 D．细胞内自由水向结合水转化时，细胞的抗寒性增强 C 对点训练 3．下列关于无机盐在生物体内功能的叙述，不正确的是(　　) A．镁是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素 B．人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能，菠菜中铁含量较高，所以缺铁性贫血患者可以多吃些菠菜 C．用含有少量钙的生理盐水灌注蛙心脏，蛙心脏可持续跳动数小时，否则，蛙心脏不能维持收缩，说明钙盐对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用 D．大量出汗排出过多的无机盐，这时应多喝淡盐水，说明细胞中的某些无机盐离子对维持细胞的水盐平衡和酸碱平衡具有一定作用 A 对点训练 4．为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是(　　) A．检测正常叶片中该矿质元素的含量 B．分析根系对该矿质元素的吸收过程 C．分析环境条件对该植物吸收矿质元素的影响 D．观察在完全培养液中去掉该矿质元素前后植株的生长发育状况 D 对点训练 〔课堂小结〕 1.2024年夏天，重庆遭遇了持续的高温干旱天气，部分植物因过度缺水而枯死，但这样的环境却有利于水稻种子的晾晒。下列有关水的叙述错误的是(　　) A．枯死的植物失去自由水和结合水，晒干的种子失去大量自由水 B．自由水是细胞内良好的溶剂，与水分子属于极性分子有关 C．水分子间氢键不断形成与断裂，使水在常温下具有流动性 D．一般而言，细胞内结合水越低，抵抗不良环境的能力越强 〔作业〕 D 2.下列不属于水在植物生命活动中作用的是(　　) A．物质运输的良好介质 B．保持植物枝叶挺立 C．结合水具有运输功能 D．缓和植物温度变化 〔作业〕 C 3. (不定项) 水之所以具有支持生命的独特性质，是由其分子结构决定的。下列相关叙述正确的是(　　) A.水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，是极性分子 B.水分子中的氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力 C.水分子间的氢键不易被破坏，使水在常温下可维持液体状态 D.带正电荷的分子易于与水结合，带负电荷的分子不能与水结合 〔作业〕 AB 4. (不定项)下列关于细胞中无机盐的叙述，错误的是(　　) A.食盐中的NaCl对维持细胞的正常形态有重要作用 B.碘是合成甲状腺激素的原料，适当食用加碘盐有益健康 C.缺铁性贫血是由于体内缺乏铁元素，血红素合成不足 D.细胞中无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成骨骼和牙齿 〔作业〕 D 5.医生给病人输液时，常把药剂溶解于生理盐水(0.9%的NaCl溶液)中，而不是溶解于蒸馏水中。这是因为(　　) A.无机盐在生物体的生命活动中是不可缺少的 B.蒸馏水不含营养物质 C.蒸馏水可增大细胞中水的比例，使细胞代谢加快，加剧病情 D.生理盐水能维持人体细胞生活环境的稳定状态，防止细胞过度吸水或失水 〔作业〕 D $