内容正文:
第2章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
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
运动员饮料的化学成分表:
提供能量
调 味
补充失去的无机盐(解体渴)
1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用?
良好溶剂、反应物、运输等。
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?
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,也是许多化合物的重要组成成分。
问题探讨
为什么细胞中的无机盐含量很少,作用却很重要?
水在细胞中以什么形式存在?具有哪些重要作用?
学习目标
重难点
重点
知识目录
01
细胞中的水
02
细胞中的无机盐
口渴了,你喝什么?
运动员在运动时怎么补水?
细胞内含量最多的化合物是什么?
水
约占70~90%
一个人在极限状况下,可以坚持20天以上不进食,但缺水不能超过1天
一、细胞中的水
一、细胞中的水
生命活动离不开水
一、细胞中的水
自然界中的水
八百里滇池
哀牢山云雾
苍山负雪 洱海流云
万里长江第一峡
世界自然遗产
“三江并流”
液态
固态
气态
藻类90%
水母97%
蛙78%
哺乳动物65%
鱼类80~85%
高等植物60~80%
【资料1】不同生物体内的含水量
一、细胞中的水
1.水在细胞中的含量
胎儿90% 婴儿75% 成年60~65% 老年50%
【资料2】人类不同年龄段体内的含水量
一、细胞中的水
1.水在细胞中的含量
一、细胞中的水
1.水在细胞中的含量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
相对含水量 97% 80%~85% 78% 65% 90% 60%~80%
②同一生物不同生长发育时期含水量不同
幼年>成年
男性>女性
80-90% 55% 60% 40%-50%
①不同生物的含水量不同: 水生生物>陆生生物 阴生植物>阳生植物
一、细胞中的水
1.水在细胞中的含量
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
③同一生物体,不同组织、器官中的含水量不同
汗液滴落,这是看得见的水。但能量棒里的燕麦片,摸起来干燥,里面有没有水?如果有,它为什么流不出来?
一、细胞中的水
2.水的存在形式
游离状态
新鲜鸡蛋
变质鸡蛋
液态胶状
自由水
(占细胞内全部水的95.5%)
以游离的形式存在,可以自由流动
结合水
(占细胞内全部水的4.5%)
与细胞内其他化合物(蛋白质、多糖等物质)相结合的水
特点:易蒸发、不受束缚、可流动
特点:不易散失、含量较稳定、
失去流动性和溶解性
1. 细胞中的水是以什么形式存在的,各个形式水的含量是怎样的?
2. 不同形式的水起的作用是什么?
3. 不同形式的水所占比例不同,导致细胞代谢以及抗逆能力是怎样的?
阅读教材P20-P21中的内容,思考以下问题。
一、细胞中的水
2.水的存在形式
【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?
水在血液中主要以自由水的形式存在,水在心肌中主要以结合水的形式存在。
分析细胞中水的存在形式及其相互转化:
主要是自由水;仍保留活性但代谢减弱
2.如果将晒干的种子放在试管中加热,会发现试管壁上有水珠出现,该过程中种子丢失的主要是哪种形式的水?种子还有活性吗?
主要是结合水;失去活性因为结合水是细胞结构的重要组成成分
一、细胞中的水
2.水的存在形式
1.刚收获的小麦种子,农民往往将其晒干后再储藏,在这个过程中,种子丢失的主要是哪种形式的水?种子还有活性能萌发?
新鲜豌豆种子
晒干的豌豆种子
谁的自由水含量更多?谁的新陈代谢更旺盛?二者有何联系?
一般而言,自由水含量越高,代谢越旺盛。
沙漠中的植物
热带雨林中的植物
谁的结合水含量更多?谁的抗逆性更强?二者有何联系?
一般而言,结合水含量越高,抗逆性相对越强。
1.自由水与结合水在一定条件下可相互转化
①烘干种子时,部分结合水转化为自由水散失掉。
②水果放入冰箱冷藏时,部分自由水转化为结合水。
温度降低
结合水
自由水
温度升高
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)
2.自由水与结合水相对含量(比值)与细胞代谢的关系
新陈代谢速率
抗逆性
自由水
结合水
(1)条件
(2)实例
归纳总结
鸭血凝固
自由水→结合水
鸡蛋变质
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存在形式,解释鸡蛋变质、鸭血凝固现象的原因。
H原子
H原子
O原子
O
H
H
H2O分子
相邻原子通过共用电子而形成的强烈作用力叫做共价键。
学科交叉
水的特性
H2O分子
共用电子对
NH3(极性分子)
溶于水
NaCl溶于水
水分子空间结构及电子不对称分布,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
水是良好溶剂
学科交叉
水的特性
学科交叉
氢键形成示意图
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
氢键形成示意图
由于氢键存在,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系十分重要。
学科交叉
才能保护地球不会被悬殊的昼夜温差变成一个死寂的世界
一、细胞中的水
3.水的功能
氯化钠溶解溶解在水中
①水是细胞内良好的溶剂
糖分子
细胞中的物质:如各种离子、氨基酸、葡萄糖等,只有溶于水中才能参与细胞中的各种代谢。
一、细胞中的水
3.水的功能
淀粉的水解
淀粉 水 麦芽糖
二氧化碳
氧气
水
有机物
光合作用
②参与细胞内的生化反应
一、细胞中的水
3.水的功能
③为细胞生活提供液体环境
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
人和动物血液中含水量约为83%,血细胞就生活在这个液体环境中,水可把营养物质输送到各个细胞,又把细胞产生的代谢废物运输到细胞外
一、细胞中的水
3.水的功能
④运输养料和代谢废物
一、细胞中的水
3.水的功能
与细胞内其他物质(如蛋白质、多糖等)结合,不自由流动,不易散失 。
归纳总结
水的存在形式及功能
形式 定义 含量 功能
自由水
结合水
与细胞内的其他物质相结合的水
细胞中呈游离状态,可以自由流动的水
约4.5%
95%以上
1. 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
一、细胞中的水
一、细胞中的水
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
具有高比热容
具有流动性
维持温度稳定(理化性质)
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
良好的溶剂
随堂检测
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.氢键存在,使水具有较高比热容,因此,水能维持生命系统的稳定性
C.结合水与细胞中蛋白质、多糖、脂肪等物质相结合,使其失去流动性和溶解性
D.细胞中自由水与结合水含量比处于动态变化中,其大小与细胞新陈代谢能力有关
C
3.生物体内水的含量与其生存能力的强弱有重要关系,两条曲线代表代谢强度或抗逆性。 下列说法错误的是( )
A.若图中①代表代谢强度,则②代表抗逆性
B.越冬作物通过增加灌溉可对②进行加强
C.种子萌发前吸收水分可使①增强
D.除改变水的含量外,增加细胞中蛋白质的含量也能使②增强
B
随堂检测
寻找宇宙中的水源
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)
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。
为什么运动后需要补水——水进入细胞后到底要干什么?小组讨论将以下现象与作用连线。
现象 对应水的作用
汗液蒸发后身体降温 良好溶剂,提供反应介质
汗液含尿素、盐分 提供液体环境(适当补充)
肌肉细胞中糖分要溶解才能被利用 维持体温恒定
跑步时细胞呼吸加强,水参与分解葡萄糖 运输代谢废物
少年骨骼关节有滑液起润滑作用 参与细胞内化学反应
某高中生参加校马拉松社团活动,炎热天气下完成长跑后大量出汗,感觉口渴难耐,立即狂饮两瓶纯净水。不久后,他突然出现腿部肌肉痉挛(抽筋)、头晕、恶心等症状,被紧急送医。医生诊断后,建议他以后长时间运动后应适量饮用淡盐水或运动饮料,而非大量纯水。
这位同学只喝纯水后抽筋,说明还严重缺失了哪类物质?它们作用是什么?
知识目录
01
细胞中的水
02
细胞中的无机盐
当你烧掉一块木头后,会得到一些灰白色的灰烬,这些灰烬是什么?
无机盐
二、细胞中的无机盐
(1)存在形式
—— 大多数以离子形式存在
阳离子:Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
阴离子:Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
(2)含量:
——少数以化合物形式存在
很少,仅占1%-1.5%
1.存在形式和含量
无机盐 。
植物缺乏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。
功能1:无机盐是某些化合物的重要组成成分
二、细胞中的无机盐
2.无机盐的生理功能
剧烈运动时,会感到小腿很酸。这是因为运动时产生了乳酸,但体液的pH没有因此而降低,还是维持在7.35—7.45之间,为什么呢?
乳酸+NaHCO3 乳酸钠+H2CO3
CO2+H2O
缓冲对:H2CO3/HCO3-,H2PO4-/HPO42-等
功能2:维持细胞的酸碱平衡
无机盐对于 具有重要作用。
H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4
二、细胞中的无机盐
2.无机盐的生理功能
二、细胞中的无机盐
2.无机盐的生理功能
足球运动员激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐现象,是随
着汗液丢失大量钙离子引起的;硼能促进花粉萌发和花
粉管生长,缺少硼时常导致“花而不实”。
无机盐对 都有重要作用。
功能3:维持细胞和生物体的生命活动
二、细胞中的无机盐
2.无机盐的生理功能
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
二、细胞中的无机盐
2.无机盐的生理功能
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
知识拓展
常见无机盐的主要功能及缺乏症
二、细胞中的无机盐
2.无机盐的生理功能
生理盐水是指与哺乳动物血浆和淋巴液等渗的无机盐溶液,常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。人体红细胞在生理盐水中会保持原有形态,若放到清水中,则会吸水涨破。
正常形态
9%
0.09%
皱缩
膨胀
例:在医院打点滴的时候我们的药都是溶解在0.9%的NaCl中或者是葡萄糖溶液中。为什么是用0.9%的NaCl,高于或低于这个值行不行?
无机盐能调节人体的 ,维持细胞的 。
功能4:
正常形态
渗透压
无机盐
构成细胞内化合物的重要组成成分
维持细胞的酸碱平衡
维持细胞和生物体的生命活动有重要作用
调节渗透压维持细胞正常形态
二、细胞中的无机盐
2.无机盐的生理功能
1.下列关于生物体内水分和无机盐的叙述,错误的是( )
A.干种子内结合水的相对含量较低,不能进行旺盛的生命活动
B.旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力,其原因之一是结合水的相对含量较高
C.镁离子是叶绿素的重要成分,缺镁会造成叶片发黄
D.生理盐水能维持人体渗透压的平衡,防止细胞过度吸水而涨破
A
随堂检测
2.对刚收获的种子所做的一系列处理,据图分析有关说法正确( )
A.①和②均能够萌发形成幼苗
B.③在生物体内主要以化合物的形式存在
C.点燃后产生的CO2中的碳原子全部来自种子中的糖类
D.④和⑤是同一种物质,但是在细胞中的存在形式和含量不同
D
②破坏细胞结构不能萌发
来自糖类等有机物
随堂检测
3.无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列不正确的是
A.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在,如CaCO3参与构成骨骼、
牙齿等
B.生理盐水可用于清洗外伤伤口,因为它可维持细胞正常的渗透压并有
清洁作用
C.患急性肠炎的病人脱水时输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法
D.缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
√
随堂检测
4.在某地的马拉松比赛中,香蕉是沿途补给站的标配,其中富含钾离子能够增强神经和肌肉的兴奋性,强化肌力及肌耐力。说明钾离子生理作用是
A.为肌肉收缩持续提供能量
B.维持机体酸碱平衡
C.细胞内某些复杂化合物的重要组成成分
D.对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用
√
随堂检测
随堂检测
5.“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
(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
随堂检测
验证某种矿质元素的生理功能
(1)实验设计
①对照组:
②实验组:
植物+完全培养液➡正常生长
植物+只缺X的培养液
➡X不是必需元素
生长不正常
➡加入X
生长正常
➡X是必需元素
➡生长正常
(2)确保实验成功的关键点
②实验组加入X目的是二次对照,使实验组前后对照,增强说服力,进一步证明X是必需元素。
①实验中应保证实验材料的统一性: 实验材料的种类、生长状况等应一致。
③实验组用只缺X的培养液,对照组用完全培养液,不能用蒸馏水作对照。
随堂检测
6.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。
无机盐
自由水
①细胞内良好的溶剂
细胞中的无机物
水
结合水
含量
功能
含量
功能
①作为细胞结构的重要组成部分
①某些化合物的重要组成成分
大多数以离子形式,少数以化合物形式存在
功能
含量
存在形式
存在形式
(95.5 %)
(细胞鲜重的1%~1.5%)
(4.5 %)
②增强细胞抗逆性
④运输营养物质和代谢废物
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
④维持生物体内的酸碱平衡
②维持细胞和生物体的生命活动
③维持生物体内的正常渗透压
相互转化
(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. 不同的组织、器官含水量不同
课堂小结
(1)细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂,都能参与物质送输和化学反应。( )
(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)将作物秸秆充分晾干后。其体内剩余物质主要是无机盐。( )
×
×
×
一、概念检测:
练习与应用(P22)
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?
是人体细胞所处液体环境浓度。当人体需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,保证人体细胞生活环境维持在稳定状态。
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,据此推测,火星上曾经或者现在存在着生命。为什么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孕育在水中的。在火星上发现流动水痕迹,说明可能有自由流动的水。同时土壤中还含有生命必需的一些元素,才作出这样的推测。
趣味交互动画演示——运动员饮料的化学成分
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1.2 水的理化特性、存在形式、功能
(1)理化特性
趣味交互动画演示——水的空间结构
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1.2 水的理化特性、存在形式、功能
(1)理化特性
趣味交互动画演示——水分子之间靠氢键结合
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1.3 自由水与结合水的比值与细胞代谢的关系
趣味交互动画演示——自由水与结合水的比值与细胞代谢的关系
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Lavf58.46.101
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第2节 细胞ä¸çš„æ— 机物
情境导入 · 互动探究
å�Œå¦ä»¬å¥½ï¼�剧烈è¿�动之å�Žï¼Œæˆ‘们都会大汗淋漓,感到å�£æ¸´ç–²æƒ«ã€‚
这时候,�一瓶�动饮料,就能快速帮助我们��体能。
� 想一想:
�动饮料里到底�有什么�分?为什么它能帮助我们快速��体力呢?
🧪 äº’åŠ¨çŽ¯èŠ‚ï¼šä½ æ�¥å½“"饮料é…�方师"
下é�¢æ˜¯è¿�åŠ¨å‘˜é¥®æ–™çš„åŒ–å¦æˆ�分表,请点击下方é…�æ–™å�¡ç‰‡ï¼Œå°†9ç§�æˆ�åˆ†ä¸€ä¸€åŠ å…¥é¥®æ–™ç“¶ä¸ã€‚
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ðŸ”� æˆ�分大æ�秘:它们属于哪类物质?
💧
æ°´
细胞ä¸å�«é‡�最多的æˆ�分
�
有机物
为身体�供能�
🧂
æ— æœºç›�
多ç§�离å�å½¢å¼�å˜åœ¨
💡 å°�æ��示:è¿�动时éš�æ±—æ¶²æµ�失的ä¸�仅是水分,还有多ç§�æ— æœºç›�离å�ï¼Œå› æ¤è¿�动饮料ä¸éœ€è¦�补充这些æˆ�分ï¼�
💬 问题探讨
1
�饮料主�是给身体补充水。
水在细胞ä¸èµ·ä»€ä¹ˆä½œç”¨ï¼Ÿ
💠�考方�:
• 为什么说"水是生命之�"?
• 细胞内的化å¦å��应需è¦�什么环境?
• è�¥å…»ç‰©è´¨å’Œä»£è°¢åºŸç‰©é� 什么è¿�输?
• 生物体的体温为什么能��稳定?
2
为什么è¦�在è¿�åŠ¨å‘˜é¥®æ–™ä¸æ·»åŠ æ— æœºç›�?
æ— æœºç›�在细胞生活ä¸èµ·ä»€ä¹ˆä½œç”¨ï¼Ÿ
💠�系生活�考:
• 大�出汗�为什么��淡�水?
• 缺�为什么会导致贫血?
• 缺钙为什么会引起肌肉抽�?
• 输液时为什么�用0.9%的生��水?
📚 带ç�€è¿™ä¸¤ä¸ªé—®é¢˜ï¼Œè®©æˆ‘们开始今天的å¦ä¹ ——《细胞ä¸çš„æ— 机物》
讲解ä¸
第 1 æ¥ / å…± 4 æ¥
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💧 水分子的空间结构 · 3D 模拟实验
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💧 水分子间氢键 · 动态模拟
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细胞ä¸çš„æ— 机物——自由水与结å�ˆæ°´
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