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”，系统讲解水的存在形式（自由水、结合水）及作用、无机盐的存在形式与功能，通过“问题探讨”（如种子燃烧灰烬）和资料分析（不同生物含水量表格）导入，以“含水量差异→存在形式→功能→结构特点”的逻辑链构建学习支架。 其亮点在于融合生命观念（如水分子极性决定溶剂功能的结构与功能观）、科学思维（对比归纳自由水与结合水功能表格）和探究实践（设计“矿质元素是否必需”实验），采用情境讨论（种子晒干、植物抗冻）和实验分析，帮助学生系统梳理知识，提升探究能力，也为教师提供结构化教学资源，便于实施探究式教学。

2.2 细胞中的无机物 本节聚焦： 1.水在细胞中以什么形式存在？ 具有哪些重要作用？ 2.为什么细胞中的无机盐含量很少， 作用却很重要？ 1 细胞中的水·①生物体的含水量 01 【资料1】 不同种类生物体的含水量 生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 含水量 97% 80～85% 78% 65% 90% 60～80% 结论①：不同种类生物体的含水量一般不同， 一般为 ，且水生生物 陆生生物。 ＞ 讨论 不同种类生物体的含水量一致吗？ 活水母 干水母 60%～95% 区分：细胞中的含水量和生物体的含水量，对于多细胞生物而言，细胞间隙中亦含有水分。 细胞中的水·①生物体的含水量 01 【资料2】 人体不同年龄阶段的含水量 年龄阶段 胎儿 婴儿 成年 老年 含水量 95% 75% 60% 50% 结论②：同种生物不同生长发育时期的含水量一般不同， 幼年 成年 老年，幼嫩部分 成熟部分。 ＞ 讨论 同种生物不同生长发育时期的含水量一致吗？ 植物不同部位的含水量 部位 幼嫩部分 成熟部分 含水量 80～90% 60～70% ＞ ＞ 细胞中的水·①生物体的含水量 01 【资料3】心脏含水量约为79%，血液含水量约为83%。 提示：因为它们细胞中 水的 不一样。 讨论 血液与心脏含水量相似， 为何心脏呈坚韧的固态 而血液却呈流动的液态？ 存在形式 水在细胞中以什么形式存在？又有什么作用呢？ 细胞中的水·②水在细胞中的存在形式 01 存在形式 定义 细胞中绝大部分的水呈游离 状态，可以自由流动。 一部分水与细胞内的其他物质（如蛋白质、多糖等）相结合。 含量 约占细胞内全部水分的 %。 约占细胞内全部水分的 %。 示意图 结合水 自由水 4.5 95.5 自由水：易蒸发，不受束缚、可自由流动 结合水：不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性 细胞中的水·②水在细胞中的存在形式 将种子放在阳光下2天 重量 减轻 失去的主要是______. 晒干的种子 用水浸泡 自由水 不萌发 便于储藏 01 【情境1】刚收获的新鲜种子晒干的过程 仍能 萌发 说明： 种子失去自由水 会降低细胞的 ， 不利于萌发，但仍保持生命力。 代谢水平 晒干的种子不浸泡 01 结合水 细胞中的水·②水在细胞中的存在形式 01 【情境2】干种子烘干的过程 烘干的种子用水浸泡 将干种子放在试管中，用酒精灯加热 试管壁上有水珠 失去的主要是______. 不萌发 说明： 失去结合水会影响 细胞的 。 生命力 01 细胞中的水·②水在细胞中的存在形式 思考 自由水和结合水之间可以相互转化吗？需要什么条件？ 自由水 结合水 温度降低 温度升高 【情境3】寒冷的冬天来临时，植物体中的结合水含量会相对增多， 此时植物的生命活动和新陈代谢会减慢，但抗冻能力会增强； 等气温回暖时，植物体中的自由水含量会相对增多， 此时植物的生命活动和新陈代谢会恢复旺盛。 01 01 细胞中的水·②水在细胞中的存在形式 【情境3】寒冷的冬天来临时，植物体中的结合水含量会相对增多， 此时植物的生命活动和新陈代谢会减慢，但抗冻能力会增强； 等气温回暖时，植物体中的自由水含量会相对增多， 此时植物的生命活动和新陈代谢会恢复旺盛。 01 思考 自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？ 提示：在一定范围内，自由水和结合水的比值 ，细胞代谢越旺盛。 越大 结论：细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛。 01 细胞中的水·②水在细胞中的存在形式 【情境3】寒冷的冬天来临时，植物体中的结合水含量会相对增多， 此时植物的生命活动和新陈代谢会减慢，但抗冻能力会增强； 等气温回暖时，植物体中的自由水含量会相对增多， 此时植物的生命活动和新陈代谢会恢复旺盛。 01 思考 自由水和结合水的比值与生物的抗逆性之间有什么关系？ 提示：在一般情况下，自由水和结合水的比值 ，细胞抗逆性越强。 越小 结论：细胞内结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 01 细胞中的水·②水在细胞中的存在形式 思考 请尝试画出随着自由水/结合水比值的增大， 细胞代谢强度和抗逆性的变化？ 抗逆性 代谢强度 01 细胞中的水·③水在细胞中的功能 01 存在形式 自由水 结合水 作用 ①细胞内的良好的 ； ②参与细胞内的 ； ③为细胞生活提供 环境； ④运输 和 ； 细胞结构的重要 . 组成部分 溶剂 液体 生物化学反应 营养物质 代谢废物 结构 决定 功能 思考 水为什么能成为细胞内良好的溶剂呢？ 它又为什么具有支持生命的独特性质呢？ 这是由它的分子结构决定的。 结构与功能相适应 细胞中的水·④水分子的结构特点 01 ①水分子是 分子， 带有正电荷或带有负电荷的分子(或离子)都容易与水结合， 因此水是 。 【资料1】水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧具有比氢更强的吸引共用电子的能力，使氧的一端稍带负电荷，氢的一端稍带正电荷。 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。带有正电荷或带有负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。 极性 良好的溶剂 结构 决定 功能 细胞中的水·④水分子的结构特点 01 ②水分子之间可形成 ，易断裂易形成， 使水在常温下呈 ，具有 。 【资料2】由于水分子的极性，当一个水分子的氧端（负电性区）靠近另一个水分子的氢端（正电性区）时，它们之间的静电吸引作用就形成一个弱的引力，这种弱的引力称为氢键。 每个水分子可以与周围水分子靠氢键相互作用在一起。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，具有流动性。 氢键 液态 流动性 结构 决定 功能 细胞中的水·④水分子的结构特点 01 ③水分子之间可形成 ，易断裂易形成， 使水具有较高的 ，使水的温度相对不易发生改变， 有利于生命系统稳定性的维持。 【资料3】由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。 比热容：单位质量的某种物质升高或下降单位温度所需要吸收或放出的热量。 氢键 物质 比热容c/（J·(Kg·℃)-1） 水 4.2×103 酒精 2.4×103 水银 0.14×103 冰 2.1×103 铝 0.88×103 铜 0.39×103 比热容 结构 决定 功能 例1.在干旱的沙漠中,仙人掌能够生存并茁壮成长，这与其独特的生理机制 密切相关。特别是其细胞内自由水和结合水的比例调整，对于适应极端环境 至关重要。下列关于仙人掌细胞中水分状态的叙述,错误的是( ) A.自由水参与细胞内的许多生物化学反应 B.结合水是细胞结构的重要组成成分，不易蒸发 C.干旱时,仙人掌细胞内结合水比例相对减少,以增强耐旱性 D.由于氢键的存在,水具有较高的比热容,水在常温下呈液体状态，具有流动性 重点题型随堂练【大本P14】 C 细胞内结合水比例越高，抗逆性越强，应是相对增加，×； 01 无机盐 当你点燃一粒小麦种子， 待它烧尽时可见到一些 灰白色的灰烬， 这些灰烬主要是什么? 讨论 问题探讨 细胞中的无机盐·①存在形式和含量 02 1.存在形式： 细胞中大多数无机盐以 的形式存在，少量以 的形式存在。 2.含量：无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的 。 离子 1%-1.5% 讨论 无机盐在细胞中有什么作用呢？ →易错辨析：元素主要是以 的形式存在。 化合物 化合物 阳离子： 阴离子： 化合物： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 动物骨骼和牙齿中含有少量CaCO3； 牙齿骨骼中的碳酸钙 【资料1】书本P22 下图是一种叶绿素分子 和血红素分子局部结构简图： 光合作用的正常进行离不开叶绿素， Mg是构成叶绿素的元素。 细胞中的无机盐·②生理功能 02 一种叶绿素分子 (局部) 血红素分子 (局部) 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？ 人体内血红蛋白过少会导致贫血， Fe是构成血红素的元素。 因为镁（Mg）是叶绿素分子的重要组分，所以，植物体缺Mg会影响光合作用。 因为铁（Fe）是血红蛋白（血红素分子）的重要组分，所有缺Fe会导致贫血。 【资料2】书本P22 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。 细胞中的无机盐·②生理功能 02 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。 正常 缺N 缺P 缺K P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。 核酸、脂质 【资料3】人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的 兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等， 因此，当大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水。 【资料4】哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+， 如果Ca2+的含量太低，动物会出现抽搐等症状。 Na+、Ca2+等离子对于生命活动是必不可少的。 讨论④： 人体缺乏Na+、Ca2+会出现相应的缺乏症，这说明什么？ 细胞中的无机盐·②生理功能 02 无机盐能维持生物体内的渗透压平衡，维持细胞的正常形态和功能。 讨论⑤： 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，则会失水皱缩，如果放到清水里，则会吸水膨胀，这说明什么？ 细胞中的无机盐·②生理功能 02 【资料5】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。 渗透压：溶液中溶质微粒对水分子的吸引力。 【材料6】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，但人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等 缓冲对，可以中和这些变化。所以， 人体血液的pH一般不会有较大的波动。 无机盐对维持细胞的酸碱平衡也非常重要。 细胞中的无机盐·②生理功能 02 讨论⑥： 各种蛋白质对于pH的改变异常敏感，人体血浆pH降低0.5个单位， 就会导致酸中毒。说明无机盐还有什么作用？ 细胞中的无机盐·②生理功能 02 生理功能 举例 ①Mg是构成 的元素。 ②Fe是构成 的元素。 ③P是组成 的重要成分， 也是细胞必不可少的许多化合物的成分。 ① 缺乏会引发肌肉酸痛、无力等。 ②哺乳动物血液中 的含量太低， 会出现抽搐等症状。 维持生物体内的平衡 ① 平衡。 ② 平衡。 叶绿素 血红素 维持细胞和生物体 的生命活动 组成某些复杂化合物 细胞膜、细胞核 Na＋ Ca2＋ 渗透压 酸碱 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。 ( ) 重点题型随堂练【书本P21】 × × × 结合水是细胞结构的重要组成部分。 幼叶细胞的新陈代谢更旺盛，自由水含量更高。 秸秆晒干过程主要丧失自由水，剩余物质还包括蛋白质、糖类等。 02 实验：探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素 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X是否是植物必需的无机盐。 实验材料：生长状况相同的正常同种植物， 全素培养液，缺X的全素培养液，X无机盐。 无土栽培 如何设计对照组和实验组？ 思考 提示： ①对照组： 培养液。 ②实验组： 培养液。 全素 缺X的全素 【资料卡】全素培养液，也称为完全培养液，是一种人工配置的，包含植物生长所必需的所有元素且配比合理的溶液。 实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 植物分两组 实验：探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素 对照组： 培养液 实验组： 培养液 生长状况相同的正常同种 全素 缺X的全素 X为植物生长的 元素 若对照组和实验组的植物 均正常生长。 若对照组植物正常生长 实验组植物出现缺乏症。 X为植物生长的 元素 如何让实验更严谨？ 讨论 加入X无机盐再培养 缺乏症消失 非必需 必需 实验组加入X的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 9.水是细胞中含量最多的化合物，功能很多，没有水就没有生命； 无机盐虽然含量不多,但是当某些无机盐缺乏时，生命活动难以正常进行。 (1)冬季来临,随着气温逐渐降低，冬小麦体内发生了一系列适应低温 的生理变化，下图为冬小麦在不同时期含水量变化关系图。 ①水在细胞中以两种形式存在，其中结合水的功能是 。 ②随着气温下降，冬小麦细胞中 自由水与结合水含量的比值 ， 抗寒能力 。 重点题型随堂练【小本P8】 细胞结构的重要组成部分 减小 增强 →必备知识： 水的存在形式 (2)在某地区种植的冬小麦经常出现白苗病，有人认为是土壤中缺镁引起的，理由是 ，缺镁导致叶绿素无法形成。 有同学利用两组长势相同的冬小麦幼苗完成下列实验,探究哪种观点正确。 重点题型随堂练【小本P8】 镁是构成叶绿素的元素 组别 培养液 实验处理 观察指标 A 全素培养液 相同且适宜条件下 培养相同的一段时间 幼苗的生长发育状况 B 缺镁培养液 ①预测实验结果与结论。 若 组的冬小麦幼苗正常生长，B组冬小麦幼苗表现出白苗病,则观点正确；若 ，则观点错误。 观点 A A、B两组冬小麦幼苗均正常生长 注：实验题用词尽量从题干中提取。 →实验设计与分析 ②若实验证明冬小麦白苗病是由缺镁引起的，从科学研究的严谨角度出发，进一步证明该观点正确,还应增加的实验步骤是： . 。 增加步骤后预期的实验结果是： 。 重点题型随堂练【小本P8】 在已出现白苗病的B组内加入含镁的培养液(适量的镁离子)， 相同条件下培养一段时间 B组冬小麦幼苗白苗病病症消失，正常生长 注：实验题用词尽量从题干中提取。 $