2.2 细胞中的无机物（精品课件）

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、作用、结构特性及自由水与结合水转化，和无机盐的存在形式与功能。通过运动员饮料成分表问题探讨导入，衔接初中知识，构建递进式学习支架。 其亮点在于结合问题讨论、表格分析（如不同生物含水量）及生活实例（臭鸡蛋、种子储存），培养探究实践与科学思维，以水的极性分子结构阐释功能体现生命观念。课堂小结结构化呈现知识，助学生联系生活形成健康意识，教师可借助丰富实例提升教学效果。

必修一 分子与细胞 Cell is the basic unit of biological activity, including Cell Membrane, Cytoplasm, nucleus and other basic structures. 第2章 组成细胞的分子 第2节 细胞中的无机物 学习目标： 1.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。 2.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。 3.密切联系生活实际,倡导节水环保理念和健康生活意识。 问题探讨： 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，结合此表讨论以下问题。 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 氯化钠 1.0 氯化钾 0.1 磷酸二氢钠 0.1 磷酸二氢钾 0.1 碳酸氢钠 0.1 水是细胞结构的重要组成成分，是细胞内的良好溶剂，许多化学反应需要水的参与，运输营养物质和代谢产生的废物 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？ 讨论: 1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？ 因出汗丢失了一些无机盐 细胞中许多化合物的重要组成成分，调节细胞的生命活动等 一、细胞中的水： 1、影响细胞含水量的因素 表1 几种不同生物体内水的含量 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 水含量% 97 80-85 78 65 90 60-80 ✮不同生物含水量不同 水生生物＞陆生生物 活动一：仔细观察下面三个表格，思考能得出什么结论？ 表2 人体不同生长发育期的含水量 婴儿 幼儿 成人 老人 91% 72% 60% 50% 表3 人体中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 ✮同种生物，不同的生长发育阶段，体内的含水量不相同 。 ✮同种生物，不同器官的含水量不同 。 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 一、细胞中的水： 讨论1：细胞中的水是以什么形式存在的，各种形式水的含量是怎样的？ 讨论2：不同形式的水起的作用是什么？ 讨论3：不同形式的水所占比例改变，导致细胞的代谢以及抗逆能力会发生什么变化？ 阅读教材P20-P21中的内容，思考以下问题。 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 2、水的存在形式及作用 （1）含义 一、细胞中的水： （2）自由水和结合水的作用 ③血液中含自由水较多，根据血液的功能推断自由水有什么功能？离开血浆的血细胞很快会死亡，这说明自由水可以为细胞提供什么环境？ ②回忆初中知识，植物光合作用需要水的参与吗？这说明自由水有什么功能？ 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？ 汁水香甜很多物质溶解其中，说明自由水有什么功能？ 思考: 细胞内良好的溶剂 参与细胞内许多生物化学反应 运输营养物质和代谢废物 提供液体环境 自由水 一、细胞中的水： （2）自由水和结合水的作用 思考: ④心肌细胞含水量达79%，从心肌的状态可推断所含的是什么形式的水？说明这种形式的水有什么功能？ 结合水 细胞结构的重要组成成分 一、细胞中的水： 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） （2）自由水和结合水的作用 思考: 水为什么能成为细胞内良好的溶剂，并具有流动性呢？这与 水分子结构有什么关系？ 一、细胞中的水： 3、水的结构与特性 H2O是极性分子 O H H 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。 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。故是良好溶剂 一、细胞中的水： 3、水的结构与特性 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。 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。 （ δ- ） （ δ+ ） （δ-） （ δ+ ） 氢键 （δ-） （ δ+ ） 氢键 （ δ+ ） （ δ- ） 氢键 氢键 水分子具有流动性。 一、细胞中的水： 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。 3、水的结构与特性 一、细胞中的水： 资料：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 新鲜的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。 说明：自由水和结合水在一定条件下可以转化 与生活的联系: 一、细胞中的水： 4、自由水和结合水的相互转化： （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。 一、细胞中的水： 4、自由水和结合水的相互转化： （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。 一、细胞中的水： （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。 4、自由水和结合水的相互转化： 一、细胞中的水： 4、自由水和结合水的相互转化： （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？ 在一定条件下自由水和结合水可相互转化 √ 两者的相对含量和生物组织的代谢速率相关 √ 自由水 结合水 降温 升温 上升 下降 细胞代谢增强 细胞代谢减弱 抗逆性增强 自由水含量越高 结合水含 量越高 萌发的种子 冬小麦抗冻 冬小麦在冬季来临时，结合水增多，自由水减少，增强抗冻能力。 自由水 结合水 1.水分子是一种极性分子,同时水分子之间也可以相互吸引,形成氢键,氢键易于形成和断裂,水分子的结构决定了其具有多种多样的功能。下列相关叙述不正确的是（      ） A．氢键使水有较高的比热容，温度相对不容易发生改变，有助于维持生命系统的稳定性 B．与未萌发的小麦种子相比，正在萌发的小麦种子中自由水与结合水的比值下降 C．水分子间的氢键易断裂易形成，使水在室温下维持液体状态 D．水能作为良好的溶剂，是因为水分子是极性分子 巩固提高： B 二、细胞中的无机盐： 二、细胞中的无机盐： 1、无机盐在细胞中的含量： 极少，仅占细胞鲜重的1%-1.5% 2、无机盐在细胞中的存在形式： 阳离子： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 (1)大多数以 的形式存在 阴离子： Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 (2)少数与其他化合物结合 Ca是动物骨骼和牙齿的成分；Fe是血红蛋白的成分；Mg是叶绿素的成分 离子 无机盐 二、细胞中的无机盐： 下面两图分别为一种叶绿素分子和血红素分子的局部结构简图,人体缺铁易患贫血,植物缺镁会影响光合作用。 3、无机盐的作用： 资料1:下面两图分别为一种叶绿素分子和血红素分子的局部结构简图,人体缺铁易患贫血,植物缺镁会影响光合作用。 一种叶绿素分子的局部结构 血红素分子的局部结构 讨论1．植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ 讨论2．有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？ 光合作用的正常进行离不开叶绿素，Mg是合成叶绿素不可缺少的元素。 人体内血红蛋白过少会导致贫血，Fe是合成血红蛋白不能缺少的元素。 二、细胞中的无机盐： 下面两图分别为一种叶绿素分子和血红素分子的局部结构简图,人体缺铁易患贫血,植物缺镁会影响光合作用。 3、无机盐的作用： 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。 正常 缺N 缺P 缺K 讨论3．植物体缺P常表现为生长发育不正常，这说明什么？ 这说明P对植物正常生长发育是必不可少的。P作为植物物生长发育所必需的大量元素，是许多重要化合物（如核酸、ATP）和生物膜的重要组成成分。 结论：①是细胞内复杂化合物的重要组成成分 二、细胞中的无机盐： 3、无机盐的作用： 资料3:在激烈的比赛中,足球运动员有时会出现肌肉抽搐现象,这是由大量钙离子随汗液流失引起的:硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长,植物缺少硼时会导致“花而不实”。 血钙过低 肌肉抽搐 油菜缺硼 花而不实 结论：②无机盐离子参与维持细胞和生物体的生命活动 二、细胞中的无机盐： 3、无机盐的作用： 资料4:医生给患急性肠炎的患者输液时,输入的是质量分数为0.9%的NaCI溶液而不是清水或浓盐水。 结论：③维持细胞的渗透压平衡（正常形态） 二、细胞中的无机盐： 与生活的联系： 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。 二、细胞中的无机盐： 3、无机盐的作用： 资料5:人体代谢过程中产生一些物质会改变体液的酸碱度,人体血液中存H2CO3/NaHCO3 和NaH2PO4/Na2HPO4等物质,可以中和这些变化。 人体血液的pH一般不会有较大变化 结论：④维持细胞的酸碱平衡 二、细胞中的无机盐： 常见无机盐的作用与缺乏症 种类 作用 缺乏时引起的症状 Fe 构成血红素的元素 缺铁性贫血症 Mg 构成叶绿素的元素 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用 Zn 很多酶的组成成分 生长发育不良，生殖腺功能受影响 Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形；抽搐等 I 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大；呆小症 B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺B时，“花而不实” Na 维持神经、肌肉细胞的兴奋性等 神经、肌肉细胞的兴奋性降低，肌肉酸痛、无力等 课堂小结： 细胞中的无机 物 水 无机盐 组成复杂的化合物 维持生命活动 维持酸碱平衡和渗透压 作用 结合水：细胞结构的重要组成部分 自由水 比值高：代谢旺盛、抗逆性差 比值低：代谢强度弱、抗逆性强 细胞内良好的溶剂 参与细胞内的生物化学反应 为细胞提供液体环境 运送营养物质和代谢废物 存在形式：主要以离子的形式存在 存在形式 自由水/结合水 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。( ) 练习与应用： × × × 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? 练习与应用： 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。 二、拓展应用 练习与应用： 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。 1.下列关于生物体内的水和无机盐的叙述，错误的是（　　） A．细胞内的温度变化比较缓和与水分子间的氢键有关 B．哺乳动物的血液中钙离子含量过高，会出现抽搐等症状 C．细胞中无机盐含量很少且大多数是以离子形式存在 D．自由水具有溶解、运输营养物质和代谢废物等功能 巩固提高： B 2.下列叙述错误的是（       ） ①运输营养物质和代谢废物的水为自由水 ②结合水是细胞结构的组成成分之一 ③Mg2+是叶绿素、血红素等分子的组成成分 ④无机盐有维持细胞内酸碱平衡的作用 ⑤自由水与结合水的比例与代谢的强度无关 ⑥缺碘会引起儿童佝偻病 A．①④⑤ B．③⑤⑥ C．①④⑤⑥ D．②③④⑤⑥ 巩固提高： B 3.涪陵胭脂萝卜是重庆特色农产品，常用来制作泡菜。霜降之后萝卜甜度上升。下列有关叙述，正确的是（      ） A．使胭脂萝卜肉质呈现红色的花青素溶解在细胞内的结合水中 B．Mg是构成胭脂萝卜叶肉细胞中叶绿素的微量元素 C．霜降低温环境下，萝卜细胞自由水/结合水比值上升，抗寒能力增强 D．无机盐离子与可溶性糖类共同维持胭脂萝卜细胞液渗透压，防止低温冻伤细胞 巩固提高： D 4.下列关于细胞中无机盐的叙述正确的是（     ） A．人大量出汗会排出过多的无机盐，导致体内的水盐平衡失调，这时应多喝淡盐水 B．无机盐都是以离子形式存在于细胞中的 C．人体缺铁时会患贫血症，这说明无机盐对维持生物体液的酸碱平衡非常重要 D．无机盐在细胞中含量很少，所含元素都属于微量元素 巩固提高： A 5.“有收无收在于水，收多收少在于肥。”这句谚语形象地说明了水和无机盐在生物体生长发育中的重要作用。关于细胞中水和无机盐的叙述，正确的是（     ） A．结合水所占的比例越高，细胞抵抗寒冷等不良环境的能力越强 B．结合水是细胞内的良好溶剂，参与细胞内的许多生化反应 C．无机盐多以离子形式存在，不参与有机物的合成 D．无机盐能维持农作物的酸碱平衡并为其生命活动提供能量 巩固提高： A Lavf58.46.101 $