2.2 细胞中的无机物-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“组成细胞的无机物”，以“花果山仙石苏醒计划”为情境导入，通过“仙石困境”引出问题，围绕水和无机盐展开，设置任务链引导学生从存在形式、功能到特性逐步探究，辅以活动分析、实验操作和资料归纳等学习支架。 其亮点在于情境化设计贯穿始终，以“仙石补水补盐”呼应生命观念，通过对比不同生物含水量、设计缺素实验等培养科学思维与探究实践，结合结构与功能观（如水分子极性与溶剂功能）深化理解，助力学生构建知识网络，也为教师提供丰富教学活动与评价素材。

——组成细胞的无机物 任务：给水、补盐，唤醒沉睡的生命能量，让仙石真正“活”起来。 花果山仙石苏醒计划 1.7.2013 ‹#› 仙石的困境 元素配齐了，但仙石依旧是一块冰冷、坚硬且毫无生气的顽石。它沉默地矗立着，无法孕育出哪怕一丝生命的迹象。这究竟是因为缺少了什么？ 情境导入 01 水 · 生命之源 它是细胞中含量最多的化合物，不仅是良好的溶剂，更是物质运输、化学反应的介质，赋予了生命鲜活的流动性。 02 无机盐 · 调节基石 虽含量微少，却是维持细胞渗透压、酸碱平衡的关键，更是构成酶辅基与骨骼的核心成分，是生命活动的调节者。 结论：没有水与无机盐，细胞的结构无法维持，代谢活动无法进行，生命便无从谈起。 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 1 水的含量 与新鲜大豆种子相比，晒干的种子减少的主要是是么物质？ 晒干的种子中是否含有水分？ 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 活动1 分析比较水的含量 蛙78% 高等植物60-80% 哺乳动物65% 水母97% 藻类90% 鱼类80-85% 不同生物体内含水量是否一样？ 有哪些特点呢？ 结论：不同种类的生物含水量不同（水生生物＞陆生生物） 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 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 人体在不同的生长发育时期，含水量有何特点？ 结论：同一生物在不同的生长发育时期含水量不同 （幼年＞成年＞老年，男性＞女性）。 77% 52%-58% 60%-65% 活动1 分析比较水的含量 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 人体中几种不同器官或组织中水的含量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液 所占比例（%） 10 22 76 79 83 人体中几种不同组织或器官的含水量是否一样？ 结论：_______________________ __含水量不同 同一生物个体，不同组织、器官 思考：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？ 活动1 分析比较水的含量 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 2 水在细胞中存在的形式 游离状态 新鲜鸡蛋 变质鸡蛋 液态胶状 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 2 水在细胞中存在的形式 阅读教材P21，完成以下表格： 形式 自由水 结合水 定义 特点 含量 呈游离状态，可以自由流动的水 与细胞内的其他物质相结合（多糖、蛋白质等）的水 易蒸发、不受束缚、可自由流动 不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性 约95.5% 约4.5% 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 2 水在细胞中存在的形式 将种子放在阳光下2天 重量 减轻 ________大量散失 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 晒干的种子不浸泡 不萌发 _______少，代谢弱 自由水 自由水 自由水 自由水 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 2 水在细胞中存在的形式 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________ 失去________的种子浸泡 不萌发 失去________的种子失去生理活性 结合水 结合水 结合水 结合水 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 【活动】据资料并结合课本P21分析总结水的功能。 3 水的功能 水是细胞结构的重要组成部分 参与细胞内的许多化学反应 提供液体环境 资料4：物质必须溶于水中才能被细胞吸收利用。 资料5：水在生物体内流动，把营养物质运送到各个细胞，同时也把各个细胞在新陈代谢中产生的代谢废物，运送到排泄器官或者直接排出体外。 细胞内良好的溶剂 运输营养物质和废物 资料1：细胞中有一种水可以与蛋白质、多糖等物质结合，水失去流动性和溶解性。 资料2：水是光合作用的原料，呼吸作用和许多有机物的合成和分解都需要水的参与。 资料3：组织细胞必需浸润在组织液中，红细胞必须浸润在血液中，淋巴细胞必须浸润在淋巴中。 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 3 水的功能 结合水 自由水 是细胞结构的重要组成成分。 a.细胞内良好的溶剂：许多物质溶解在水中 b.参与细胞内许多生物化学反应（光合作用、呼吸作用） c.运输营养物质和代谢废物（如血液运输氧气和二氧化碳） d.为细胞提供液体环境（如血细胞生活在血浆中） 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 4 水的特性 阅读课本P20-21楷体字部分，尝试画出水分子的结构，然后小组讨论完成下列问题： （1）结合水的组成及特性，水分子中H、O原子的结合方式和带电情况，尝试解释水为什么能成为良好的溶剂。 （2）结合氢键的形成及特点，说明水分子为什么具有流动性？ （3）水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？ 【活动】 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 4 水的特性 NH3（极性分子） 溶于水 NaCl溶于水 极性分子 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，带正电或负电的分子（或离子）都容易与水结合 水是良好的溶剂 共用电子对 共用电子对 负电荷 正电荷 正电荷 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 4 水的特性 氢键形成示意图 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。 水具有流动性 由于氢键的存在，水具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变。 对于维持生命系统的稳定性十分重要 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 4 水的特性 素养达成 结构与功能观 小组讨论：结合水分子结构特点，思考为什么水具有这些功能？ 结构 功能 相适应 水是极性分子 分子间具有氢键 氢键不稳定 良好的溶剂 具有高比热容 具有流动性 维持温度稳定 参与生化反应 运输营养物质和代谢废物 为细胞提供液体环境 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 5 自由水和结合水的关系 资料1：种子晒干后利于储存，干种子吸水后才能萌发，干种子烘烤后浸水也不能萌发。 资料2：夏季，绿色植物自由水含量较高；冬季，绿色植物结合水含量较高。 （1）种子晒干过程中，失去的水主要是 ；干种子烘烤过程中，失去的水主要是 。资料1说明 影响细胞的生命活动，失去 会影响细胞的生命力。 （2）请结合以上资料，分析自由水和结合水相对含量与细胞代谢和抗寒能力的关系。 自由水 结合水 结合水 自由水 自由水与结合水的比值越大，细胞代谢越旺盛，抗寒能力越弱；自由水与结合水的比值越小，细胞代谢越弱，抗寒能力越强。 【活动】资料分析 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 5 自由水和结合水的关系 【活动】资料分析 自由水→结合水 结合水→自由水 结合水和自由水在一定条件下可以相互转化 你是否能根据水在细胞中的存在形式，解释鸡蛋变质、鸭血凝固现象的原因。 鸡蛋变质 鸭血凝固 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 5 自由水和结合水的关系 新陈代谢速率 抗逆性 温度降低 结合水 自由水 温度升高 低温时自由水转化成结合水这对植物生存有什么意义？ 防止冻害，以适应不良环境 结合水比例越高，抗寒能力越强。 代谢旺盛 代谢缓慢 自由水的比例高——代谢活跃，生长快，但抗逆性弱 （抗逆性：动植物适应不良条件的能力，如抗旱、抗寒、抗热性能） 结合水 自由水 1.7.2013 ‹#› 任务一：细胞中的水（生命之源） 第一部分 卷柏的耐旱力极强，一旦失去水分供应，就将枝叶卷曲抱团，失去绿色，根能自行从土壤分离，卷缩似拳状，随风移动，这时的卷柏几乎没有生命现象，但只要根系在水中浸泡后就又可舒展，变得翠绿可人。 (1)干旱时，卷柏体内自由水与结合水的比值如何变化？ 提示：降低。 (2)干枯的卷柏吸收水分后，恢复生长，代谢变得旺盛，原因是什么？ 提示：干枯的卷柏吸收水分后，自由水含量增多。自由水是细胞内的良好溶剂；水可作为反应物，参与许多生物化学反应；自由水还具有运输营养物质和代谢废物的功能。 (3)总结自由水含量和代谢强度的关系。 提示：一般来说，自由水含量越高，细胞的代谢越旺盛。 (4)在冬季来临之前，随着气温逐渐下降，卷柏体内自由水的含量降低，结合水的比例升高，能有效地防止细胞内结冰，增加抗寒能力，这说明自由水的含量和抗逆性的关系是什么？ 提示：一般来说，自由水含量越低，结合水相对含量越高，植物的抗逆性就越强。 1.7.2013 ‹#› 运动员饮料：细胞中的水和无机盐 问题探讨 【活动】小组讨论 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？ 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 水 1000 运动员饮料的化学成分表 提供能量 调 味 补充失去的水 补充失去的无机盐 生物体的一切生命活动都离不开水。 无机盐可以调节细胞的生命活动，也是许多化合物的重要组成成分。 1.7.2013 ‹#› 任务二：细胞中的无机盐（生命 “调节剂”） 第二部分 人和动物体内也含有无机盐，仅鲜重占1％－1.5％。 将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 ? 无机盐 ？ 1.7.2013 ‹#› 3 无机盐的功能 【资料1】下图是一种叶绿素分子和血红蛋白分子的局部结构简图。 由材料可以看出，有些无机盐是 。 某些复杂化合物的重要组成成分 血红素分子的局部结构 【活动】资料分析 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 1.7.2013 ‹#› 3 无机盐的功能 【活动】资料分析 【资料2】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。 该材料说明：无机盐对___________________________________有着重要的意义。 维持细胞和生物体的正常生命活动 人体内缺Na+会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等； 血液中缺Ca2+：抽搐；Ca2+过高：肌无力； 缺I：甲状腺肿大 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 1.7.2013 ‹#› 3 无机盐的功能 【资料3】医生给病人输液时，常采用生理盐水，即质量分数为0.9%的氯化钠溶液，而不是清水或浓盐水。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。 该材料说明： 无机盐能调节人体的 ，维持细胞的 。 渗透压 正常形态和功能 0.9% 9% 0.09% 【活动】资料分析 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 1.7.2013 ‹#› 3 无机盐的功能 【活动】资料分析 【资料4】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。 该材料说明：无机盐对于维持人体内环境的__________具有重要作用。 酸碱平衡 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 1.7.2013 ‹#› 3 无机盐的功能 组成细胞中某些复杂的化合物 维持细胞和生物体的生命活动 →叶绿素 →血红蛋白 维持细胞的渗透压 Na+ 、K+ 、 Cl- 等 血钙过高→肌无力 血钙过低→抽搐 Mg2+ 无机盐生理作用 Fe2+ 不完全归纳法 维持细胞的酸碱平衡 HPO42-、 HCO3-等 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 1.7.2013 ‹#› 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 知识拓展 常见无机盐的主要功能及缺乏症 无机盐 功能 每日需要量 缺乏症 Fe 组成血红蛋白、细胞色素、含铁酶类 0.3～29mg 缺铁性 贫血 Ca 促进牙齿、骨骼生长，调节神经肌肉的敏感性 0.2g～1.2g 佝偻病、骨质疏松 P 构成骨骼、肌肉等，促进酶活性，构成ATP 0.1～0.72g 厌食、肌无力 Na 体液的主要组成部分，调节体液渗透压 0.17～1.6g 爱迪生（Addison）病 任务二：细胞中的无机盐 知识拓展 无机盐 功能 每日需要量 缺乏症 K 使生长正常，保持肌肉功能正常，维持离子浓度，调节体液渗透压 2g～4g 心率异常 I 形成甲状腺激素 的成分 0.085～0.24mg 甲状腺肿 Mg 与酶活性有关，保持肌肉功能正常 0.02～0.37g 惊厥 Cu 促进正常生长 0.3～1.4mg 贫血症；卷毛综合征 Zn 若干与消化有关的酶的结构中心 2.0～12.5mg 侏儒、生殖腺功能受影响 常见无机盐的主要功能及缺乏症 第二部分 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 技能提升 证明某种无机盐是否是植物必需的方法 无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，设计实验探究无机盐Mg是否是植物必需的无机盐。 甲组：缺Mg的完全培养液 乙组：完全培养液 （1）实验原则： （3）实验材料 生长状况相同的正常同种植物，完全培养液，缺Mg的完全培养液，无机盐Mg2+ 单一变量原则、对照原则、等量原则 （4）实验设置 （2）培养方法： 无土栽培 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 技能提升 证明某种无机盐是否是植物必需的方法 （以Mg元素为例） 生长状况相同的正常同种植物分两组 甲组：缺Mg的完全培养液 乙组：完全培养液 出现缺乏症 加入Mg2+再培养 缺乏症消失 Mg为植物生长的必需元素 植物正常生长 植物正常生长 Mg为植物生长的非必需元素 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 随堂检测 4．设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：两次对照中属于实验组的依次是（    ） A．甲组、乙组实验前 B．甲组、乙组实验后 C．乙组、乙组实验前 D．乙组、乙组实验后 D 【解析】 实验必须遵守的原则： ①设置对照原则。 ②单一变量原则。 ③平行重复原则。所谓实验组，是接受实验变量处理的对象组，乙组和乙组实验后进行了实验变量的改变，故两次对照中属于实验组的依次是乙组、乙组实验后，D正确，ABC错误。 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 随堂检测 5．研究发现用不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持，而用含有少量Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时。在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍，当血浆中NaHCO3的含量减少时，会形成酸中毒，当血浆中H2CO3含量减少时，会形成碱中毒。医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液，临床上可用来补液和洗涤伤口。上面一系列事实说明（    ） ①无机盐是细胞内许多重要化合物的组成成分 ②许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用 ③无机盐对于维持细胞的酸碱平衡非常重要 ④无机盐可维持细胞渗透压，从而维持细胞正常形态 A．②④③ B．②③④ C．①③④ D．①②③ B 【解析】 结合题干信息分析可知，不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持，而含有Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时，这说明Ca2+和K+具有维持生物体正常生命活动的作用；当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中H2CO3含量减少时，则形成碱中毒，这表明无机盐具有维持细胞的酸碱平衡的作用；医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液，临床上可用来补液和洗涤伤口，这是因为其渗透压与细胞内液相同，利于维持人体细胞活性。 综上所述，上面一系列事实说明，②许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用；③无机盐对于维持细胞的酸碱平衡非常重要；④无机盐可维持细胞渗透压，从而维持细胞正常形态，即B正确。 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 随堂检测 6.“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______________________ __________。 100 mL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 任务二：细胞中的无机盐 第二部分 随堂检测 (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 可以在缺钾培养液中加入钾，培养一段时间后观察植物叶片生长是否恢复正常 任务三：课后习题 第三部分 一、概念检测 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。（ ） × × × 任务三：课后习题 第三部分 二、拓展应用 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？ 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。 任务三：课后习题 第三部分 2.目前已探明，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。 任务三：课堂小结 第三部分 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. 同一生物体不同的组织、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 水的特性 任务三：课堂小结 第三部分 细胞中的无机盐 存在形式 作用 含量较多的阳离子： Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+ 等 阴离子有：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3- 等 1. 组成某些复杂化合物 2. 维持细胞和生物体正常生命活动 3. 调节渗透压，维持细胞正常形态和功能 4. 维持细胞和生物体的酸碱平衡 仙石补水补盐 01 吸收水 仙石表面裂纹消散，质地温润饱满；内部孔隙被液态物质充盈，构建出适宜生命萌发的原始液体环境，为生命诞生筑牢第一道屏障。 02 吸收无机盐 吸纳钠、钾、镁等生命必需无机离子，它们是构成细胞结构的核心原料，更是驱动代谢、维持稳态的关键，为生命活动奠定坚实基础。 仙石初现生机，生命序幕正式拉开！ 水与无机盐让仙石从无机矿物蜕变为生命温床，拥有了启动生命化学反应的潜能，静静等待生命种子破土而出。 仙石的困境 情境回顾 1.7.2013 ‹#› Lavf57.83.100 $