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”，系统阐述水的存在形式、功能及转化，无机盐的存在形式与作用，通过火星液态水探索问题导入，结合生活实例构建学习支架，引导学生从结构理解功能。 其亮点在于以生命观念为核心，通过水的极性与氢键分析结构与功能适应，融入科学思维（归纳水与代谢关系）和探究实践（设计缺Mg实验验证无机盐作用）。实例丰富如运动员饮料讨论，小结系统梳理知识，助力学生深化理解、培养能力，为教师提供优质教学素材。

第2节 细胞中的无机物 第二章 组成细胞的分子 学习目标 生命观念 通过水结构与功能的分析，形成结构与功能相适应的生命观念。 科学思维/探究 归纳概括水与细胞代谢的关系，通过探究无机盐的功能的技能训练培养科学探究能力。 社会责任 通过学习无机盐与人体健康的关系，关注人体健康。 MARS 为什么人们执着于探究火星上有没有液态水的存在呢？如果有，就可能存在着生命吗？ 重点突破一 细胞中的水 【重点突破一】细胞中的水 一、影响细胞含水量的因素 （1）不同生物体的含水量是否相同？水生和陆生生物相比，哪种生物含水量高？ 结论 水生生物 > 两栖动物 > 陆生生物 生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别： 鱼类80-85% 高等植物60-80% 哺乳动物65% 水母97% 藻类90% 蛙78% 【重点突破一】细胞中的水 一、影响细胞含水量的因素 （2）同一生物体不同的组织器官，含水量是否相同？ 84% 10% 79% 83% 脑 血液 心脏 骨骼肌 76% 牙齿 骨骼 22% 结论 代谢旺盛的组织或器官中含水量较多。 同种生物不同的组织器官含水量不同： 含水量% [VALUE] [VALUE] [VALUE] [VALUE] [VALUE] [VALUE] 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 脑 10 22 76 79 83 84 【重点突破一】细胞中的水 一、影响细胞含水量的因素 （3）同一生物体在不同的生长发育阶段的含水量是否相同? 人体幼儿时期 人体成年时期 人体老年时期 77% 51% 52% 65% 52-65% 结论 幼年期 > 成年期 > 老年期 同一生物体在不同的生长阶段含水量不同： 【重点突破一】细胞中的水 一、影响细胞含水量的因素 > 血液 > 生物种类 组织器官种类 发育阶段 水生生物 > 陆生生物 骨骼 > 牙齿 幼年 幼嫩部分 成年 成熟部分 【重点突破一】细胞中的水 二、水的结构与特性 1.水分子是极性分子 H原子 H原子 O原子 H H O H2O分子 共用电子对 δ- δ+ δ+ 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。 O H H H2O分子 水能成为良好的溶剂，以及维持生命系统的稳定，都是因为水分子的极性。极性是指一个分子内电荷分布的不均匀性。水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成，氧原子的体积更大一些，它的原子核中有更多的质子，就像一个人的力气一样，能吸引更多的电子。而氢原子体积小，力气也小，吸引的电子也少。当氧原子和氢原子在一起时，它们之间就会因为共用电子而形成强烈作用力，这个作用力就被我们称为共价键，而又因为氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，因此它们的电子分布是不对称的，氧原子带正电，而氢原子带负电。这就使得水分子成为了一个极性分子。 【重点突破一】细胞中的水 二、水的结构与特性 1.水分子是极性分子 O H H H2O分子 δ- δ+ δ+ 清水中加入NaCl颗粒 NaCl颗粒被溶解 正是因为水分子属于极性分子，带正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合而溶解。 【重点突破一】细胞中的水 二、水的结构与特性 2.水分子之间的氢键 O H H H2O分子 δ- δ+ δ+ （ δ- ） （ δ+ ） （δ-） （ δ+ ） 氢键 （δ-） （ δ+ ） 氢键 （ δ+ ） （ δ- ） 氢键 氢键 当一个水分子的氧端靠近另一个水分子的氢端时，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。 由于异电性物质会相互吸引，因此当很多水分子在一起时，不同水分子的氧原子和氢原子就会互相吸引，在水分子之间就会产生一种特殊的化学键，叫做氢键。 【重点突破一】细胞中的水 二、水的结构与特性 1.水分子是极性分子 O H H H2O分子 H原子 H原子 O原子 H H O H2O分子 共用电子对 极性是指分子内电荷分布的不均匀性。 水能成为良好的溶剂，以及能维持生命系统的稳定，都是因为水分子的极性。极性是指一个分子内电荷分布的不均匀性。水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成，氧原子的体积更大一些，它的原子核中有更多的质子，就像一个人的力气一样，能吸引更多的电子。而氢原子体积小，力气也小，吸引的电子也少。当氧原子和氢原子在一起时，它们之间就会因为共用电子而形成强烈作用力，这个作用力就被我们称为共价键，而又因为氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，因此它们的电子分布是不对称的，使得氧原子带正电，而氢原子带负电。这就使得水分子成为了一个极性分子。 【重点突破一】细胞中的水 二、水的结构与特性 2.水分子之间的氢键 氢键较弱，极易被破坏，维持时间短，因此会不断地形成、断裂，从而使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。 【重点突破一】细胞中的水 二、水的结构与特性 3.水有较高的比热容 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。而水之所以具有较高的比热容，则是由于水分子之间的氢键，这意味着水的温度相对不容易改变，有利于维持生命系统的稳定性。 夏日炎炎，去海边游泳，在水里透心凉，但是一上岸踩在沙子上就觉得烫脚。被太阳晒了相同时间的沙漠和海水，为什么带给人的感受不同呢？这就是因为水有较高的比热容，相同质量或体积的水和其他物质，吸收或释放相同热量时，水的温度变化就会更小，这也是冬天我们选择热水来取暖的原因。而水之所以比热容大，则是因为水分子之间的氢键，能吸收、储存更多的热量。 【重点突破一】细胞中的水 二、水的结构与特性 ① 水是极性分子 ② 分子间具有氢键 ③ 氢键不稳定 良好的溶剂 具有高比热容 具有流动性 参与生物化学反应 温度缓冲剂 运送营养物质和代谢废物，为细胞提供液体环境 【重点突破一】细胞中的水 【重点突破一】细胞中的水 自然界中水的存在形式 液态 气 态 固 态 细胞中水会呈现出什么状态呢？ 【重点突破一】细胞中的水 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？ 心脏呈坚韧的形态 ? 血液呈流动的液态 【重点突破一】细胞中的水 自由水 结合水 （占细胞内全部水的95.5%） （占细胞内全部水的4.5%） 绝大多数水以游离的形式存在，可以自由流动 易蒸发、不受束缚、可流动 不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性 与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水 三、水的存在形式及作用 1.含义 【重点突破一】细胞中的水 （1）水蜜桃香甜多汁，当你咬开水蜜桃时冒出的汁水主要是什么形式的水？ 有哪些物质溶解其中呢？这说明水的什么作用？ （2）植物光合作用需要水的参与吗？这说明水的什么作用？ （3）运输是血液的基本功能，你知道血液可以运输什么物质吗？这说明水的什么作用？ （4）血液是由血细胞和血浆组成，离开血液血细胞很快就会死亡。这些又说明水的什么作用？ 思考讨论 【重点突破一】细胞中的水 三、水的存在形式及作用 2.作用 结合水 自由水 是细胞结构的重要组成成分。 1 2 3 4 细胞内良好的溶剂（许多物质溶解在水中） 参与细胞内的生物化学反应（光合作用、呼吸作用） 运输营养物质和代谢废物（如血液运输氧气和二氧化碳） 为细胞提供液体环境（如血细胞生活在血浆中） 【重点突破一】细胞中的水 判断鸡蛋有没有坏，可以晃一晃，新鲜鸡蛋清是液态胶状，臭鸡蛋清相对更“稀”，像普通的水一样，你可以解释一下吗？ 臭鸡蛋 蛋清更“稀” 新鲜鸡蛋 蛋清液态胶状 新鲜鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为结合水，是细胞和生物体的组成成分。 臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分结合水释放出来，转变为自由水。 【重点突破一】细胞中的水 三、水的存在形式及作用 3.自由水和结合水的联系 （1）刚收获的种子，农民们会将种子晒干后再进行储存，在这个过程中，种子丢失的是什么形式的水？晒干后的种子就可以长久保存，这说明了什么？ 晒干的种子重量会减轻，此时种子丢失了自由水； 种子晒干后就可以长久保存，说明当自由水相对含量降低时，生命活动代谢就会减慢。 【重点突破一】细胞中的水 三、水的存在形式及作用 3.自由水和结合水的联系 （2）等到来年春天，农民们会将晒干的种子浸泡后再进行播种，此时的种子还能萌发吗？这又说明了什么？ 晒干的种子浸泡后还可以萌发，这说明失去自由水后，细胞仍然有活性；当自由水相对含量升高时，生命活动代谢就会更旺盛。 【重点突破一】细胞中的水 三、水的存在形式及作用 3.自由水和结合水的联系 （3）若是将晒干的种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上会出现小水珠，这是种子中什么形式的水？再将加热后的种子浸泡后播种，种子还能萌发吗？这说明了什么？ 将晒干的种子放在试管中用酒精灯加热，种子失去结合水。 将加热后的种子浸泡后播种，种子不能萌发，这说明失去结合水后，细胞不再具有活性。 【重点突破一】细胞中的水 三、水的存在形式及作用 3.自由水和结合水的联系 （4）寒冷的冬天来临时，植物的生命活动和新陈代谢会减慢，此时植物体中的结合水含量会相对增多，植物的抗冻能力会增强；等气温回暖时，植物体中的自由水含量会相对增多，植物的生命活动、新陈代谢就会旺盛。这说明了什么？ 【重点突破一】细胞中的水 三、水的存在形式及作用 3.自由水和结合水的联系 （1）自由水和结合水可以相互转化 （2）自由水和结合水的相对含量与生物的代谢速率、抗逆性相关 自由水 结合水 温度升高 温度降低 上升 下降 细胞代谢增强 抗逆性减弱 自由水 含量越高 结合水 含量越高 如萌发的种子 如冬小麦抗冻 自由水 结合水 细胞代谢减弱 抗逆性增强 自由水/结合水 代谢强度 抗逆性 【重点突破一】细胞中的水 将种子晒干 1 失去自由水 将种子用酒精灯加热 2 失去结合水 将种子点燃 3 失去有机物 4 这些灰烬是什么？ 重点突破二 细胞中的无机盐 【重点突破二】细胞中的无机盐 成分 质量浓度（g·L-1） 蔗糖等糖类 40 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 运动员饮料的化学成分表 ① 表中哪些成分属于无机盐？ ② 为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐？ ③ 无机盐在细胞的生活中起什么作用？ 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 运动员在运动中会大量出汗，出汗时人体会排出大量无机盐，所以要给他们补充无机盐。 无机盐可以调节细胞的生命活动，也是许多有机物的重要组成成分。 【重点突破二】细胞中的无机盐 一、无机盐的存在形式 阳离子 大多数以离子形式 少数以化合物形式 如：骨骼中的CaCO3等 阴离子 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等 Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等 二、无机盐的含量 无机盐仅占细胞鲜重的1％ ~ 1.5％ 无机盐 【重点突破二】细胞中的无机盐 三、无机盐的作用 材料一 下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图。 一种叶绿素分子的局部结构 1.植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ Mg是叶绿素的组成元素之一，缺Mg会使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。 【重点突破二】细胞中的无机盐 三、无机盐的作用 材料一 下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图。 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是血红蛋白的组成元素之一，缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，人体内血红蛋白和红细胞的减少都会导致贫血。 血红素分子的局部结构 【重点突破二】细胞中的无机盐 三、无机盐的作用 材料二 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P对于植物正常的生长发育是必不可少的。P作为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，以及生物膜的重要组成成分，也在光合、呼吸作用等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，从而影响蛋白质的合成，最终影响植物体内糖类的代谢。因此，缺乏P的植株会出现以上症状。 正常叶片 缺磷叶片 【重点突破二】细胞中的无机盐 三、无机盐的作用 作用一：构成细胞中某些复杂化合物的组成成分 【镁】Mg 叶绿素的分子结构中不 能缺少的元素之一就是Mg，缺Mg时叶绿素的形成受阻，从而影响光合作用。 【铁】Fe 血红素是血红蛋白的重 要组成部分，而血红素的结构中不能缺少的一种元素就是Fe。 【磷】P P是组成细胞膜、细胞 核的重要成分，也是很多酶以及核酸、ATP等重要化合物的组成成分，参与了很多重要的代谢过程。 【重点突破二】细胞中的无机盐 三、无机盐的作用 作用二：维持细胞和生物体正常的生命活动 血钙过低 肌肉抽搐 血钙过高 肌无力 Na+缺乏 肌肉酸痛无力 碘含量过高 甲亢 碘含量过低 呆小症、甲状腺肿大 油菜缺硼 花而不实 【重点突破二】细胞中的无机盐 三、无机盐的作用 作用三：维持细胞的渗透压平衡（正常形态） 医院输液会用到生理盐水，你知道浓度是多少吗？高于或低于此浓度可以吗？为什么？ 正常形态 皱缩 膨胀 9% 0.09% 0.9% 【重点突破二】细胞中的无机盐 摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？ 盐的主要成分是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。据《中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》显示，我国居民平均每天烹调用盐量达到了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，并不是所有的人群都适合低盐饮食，某些疾病患者可能要维持相当水平的盐摄入。 【重点突破二】细胞中的无机盐 三、无机盐的作用 作用四：维持细胞的酸碱平衡 剧烈运动后会感觉肌肉酸痛，这是因为肌肉细胞无氧呼吸产生了乳酸，但我们血液pH没并不会有太大变化，依旧维持在7.35~7.45之间。这是为什么呢？ 在我们的血液中存在着HPO42-/H2PO4-、H2CO3/HCO3-等缓冲对离子，可以调节体内PH，使其维持稳定。 乳酸 + NaHCO3  乳酸钠 + H2CO3 H2CO3 H2O + CO2 (经呼吸系统排出) 碳酸钠 + H2CO3  NaHCO3 (经肾脏排出) 【重点突破二】细胞中的无机盐 三、无机盐的作用 作用一：构成细胞中某些复杂化合物的组成成分 Mg—叶绿素 Fe—血红素 P—核酸、ATP、磷脂 作用二：维持细胞和生物体正常的生命活动 血钙过高→肌无力；血钙过低→抽搐 Na+缺乏→神经、肌肉细胞兴奋性降低 碘含量过高→甲亢；碘含量过低→呆小症、甲状腺肿大 缺B→油菜花而不实 作用三：维持细胞的渗透压平衡（正常形态）: 缓冲对离子（如HPO42-/H2PO4-、H2CO3/HCO3-）可调节PH，维持稳定。 作用四：维持细胞的酸碱平衡: 生理盐水（0.9%的氯化钠溶液）正是人体细胞所处液体环境的浓度。 【重点突破二】细胞中的无机盐 元素 功能 含量异常时的症状 Fe 血红素的重要组成成分 缺乏→缺铁性贫血症 Mg 叶绿素的重要组成成分 缺乏→植物无法进行光合作用，叶片发黄 Zn 部分酶的组成成分 缺乏→生长发育不良 Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 缺乏→佝偻病、骨质疏松 血钙会影响神经、肌肉细胞的兴奋性 缺乏→抽搐；过多→肌无力 I 甲状腺激素的重要组成成分 缺乏→甲状腺肿大、呆小症；过多→甲亢 B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 缺乏→油菜“花而不实” K 促进植物体内淀粉运输； 维持动物细胞内液渗透压 缺乏→植物抗逆性降低，易发病虫害 Na 维持动物细胞外液渗透压 缺乏→肌肉酸痛、无力 N 蛋白质、ATP、核酸等物质的组成元素 缺乏→植物矮小，叶片薄而黄 P ATP、核酸、磷脂等物质的组成元素 缺乏→植物矮小，叶片小且发紫 【重点突破二】细胞中的无机盐 四、无机盐作用的验证 请你设计一个实验，证明X（某无机盐）是植物正常生长的必需元素。 实验材料：生长状况相似的正常植物幼苗若干、培养缸2只、缺X培养液、完全培养液等。 将生长状况相似的正常植物幼苗若干平均分为两组，放入甲、乙两培养缸中 甲组加入一定量的缺X培养液 乙组加入等量的完全培养液 甲组幼苗无法正常生长 乙组幼苗正常生长 X是植物正常生长的必需元素。 加入X元素再培养一段时间 在相同且适宜的条件下培养一段时间后，观察两组幼苗生长情况 甲组幼苗恢复正常生长 【重点突破二】细胞中的无机盐 四、无机盐作用的验证 空白对照组 自身前后对照组 对照组 植物+完全培养液 实验组 植物+缺X培养液 对照组 缺X培养液(加入X之前) 实验组 缺X培养液(加入X之后） 每组加入的植物数量应有多个，是为了避免偶然性，导致实验出现误差。 实验选择的植物种类、生长状况、加入培养液的量、其余培养条件都需要要保持相同且适宜。 给缺乏某元素的植物再加入所缺元素后观察，从而形成自身前后对照，目的是为了增强说服力。 【重点突破二】细胞中的无机盐 课后作业 一、完成《课后训练》P5~P6。 二、作业本上完成下列2道题： 1.写出无机盐的四大作用并举例说明。 2.设计实验证明缺Mg会引起植物叶片发黄。（实验材料：生长状况相似的正常玉米幼苗若干、培养缸2只、缺镁培养液、完全培养液等。） 三、完成《优化设计》 四、完成课本课后题P22。 本节知识小结 本节知识小结 课堂小结 Summary 水 无机盐 存在 形式 自由水 结合水 含量：95.5 % 功能 ① 细胞内良好的溶剂 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 含量：4.5 % 功能 ① 作为细胞结构的重要组成部分 ② 增强细胞抗逆性 ④ 运输营养物质和代谢废物 相互转化 含量：细胞鲜重的1%~1.5% 存在形式：大多数以离子形式，少数以化合物形式存在 功能 ① 某些化合物的重要组成成分 ③ 维持生物体内的正常渗透压 ② 维持细胞和生物体的生命活动 ④ 维持生物体内的酸碱平衡 练习与应用 概念检测 判断题 【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。 ( ) × × × 拓展应用 【题1】医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么？在什么情况下需要用生理盐水？ 0.9%的氯化钠溶液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溶剂，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。 拓展应用 【题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？ 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。 $