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生物人教版必修1

第2节 细胞中的无机物 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 任务一：解密生命之源——细胞中的水 1 3 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 细胞中的水 1.生物体含水量特点 ⑴不同种类生物体含水量不相同 不同生物含水量不同 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 水生生物＞陆生生物 组织器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心脏 血液 脑 含水量% 10 22 76 79 83 84 ⑵同一生物体不同器官、组织含水量不相同 幼儿＞成年人＞老年人 人体不同生长时期体内水的含量 生长时期 幼儿 成年 老年 所占比例（%） 77 60 50 ⑶同一生物体不同发育时期含水量不相同 77% 52%-58% 60%-65% 男性＞女性 （1）生物种类 水生生物 陆生生物。 （2）生长发育阶段 幼儿____成年； 幼嫩部分____成熟部分。 （3）组织器官种类与代谢程度 牙齿___骨骼____血液。 > > > < < 在不同情况下细胞含水量的高低 1.水的含量--小结 9 2.细胞中水的存在形式 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？ 细胞中的水，同样有两种截然不同的‘活法’：一种像汗水，可以自由流动；另一种像燕麦片里的水，被物质‘绑’住了。它们就是自由水和结合水。我们通过一场‘水分子侦查’来揭开它们的秘密。 形式 自由水 结合水 概念 2.细胞中水的存在形式 细胞中的水以自由水和结合水两种形式存在。运动员出汗丢失的主要是自由水；燕麦种子为长期存活，大部分水以结合水形式存在。 细胞中绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，约占细胞内全部水分的95.5%。 与细胞内的其他物质相结合的水，约占细胞内全部水分的4.5%。 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 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 3.水的作用 形式 自由水 结合水 功能 ①细胞内良好的溶剂； ②参与生物化学反应； ③为细胞提供液体环境； ④运送营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成部分，存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性 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 随堂练习 （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。 4.自由水与结合水的关系 （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。 鲜种子 干种子 死种子 晒干 大量散失， 代谢 . 烘烤 散失， 细胞结构被破坏 用水浸泡 仍能萌发 失去大部分自由水的种子 仍 . 自由水 结合水 减弱 保持其生理活性 （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？ 这说明失去结合水后，细胞不再具有活性。 在一定条件下自由水和结合水可相互转化 √ 自由水 结合水 降温 升温 两者的相对含量和生物组织的代谢速率相关 √ 上升 下降 细胞代谢 增强 抗逆性 增强 自由水 含量越高 结合水 含量越高 冬小麦抗冻 自由水 结合水 萌发的种子 自由水/结合水 代谢强度 抗逆性 自由水/结合水与生活中的联系 生活中的现象 对此现象的解释 种子在贮存时需将种子晒干 干种子用水浸泡后仍能萌发 低温环境下减少花卉浇水 干种子放在试管中加热有水珠 炒熟的种子浸泡后不萌发 减少自由水含量，降低种子的代谢， 延长种子寿命 失去自由水的种子仍保持其生理活性 提高花卉对低温的抗性 种子晒干后，仍含有结合水， 用酒精灯加热会失去结合水 失去结合水的细胞失去生理活性 20 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 5.水的结构和特性 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？ NaCl溶于水 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。 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。 由于水分子之间的氢键，水具有较高的比热容，这意味着水的温度相对不容易改变 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。 有利于维持生命系统的稳定性 1.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 随堂练习 1.7.2013 ‹#› 2.成年人一天的生理需水量为2 000~2 500 mL,以维持水分代谢的水量平衡。生物的生命活动离不开水,下列有关细胞中水的说法,错误的是(　　) A.自由水与结合水的比例随环境变化而变化 B.结合水是细胞结构的组成成分 C.人体细胞中的水分子之间形成稳定的氢键 D.人体细胞中自由水是良好的溶剂 C 随堂练习 解析:自由水与结合水能够随温度变化而发生改变,一般而言,温度升高,自由水与结合水的比例变大,温度降低,自由水与结合水的比例变小,A正确;水的存在形式有自由水和结合水,结合水是细胞结构的组成成分,B正确;由于水分子的极性,氧端和氢端之间的静电吸引就形成一种弱的引力,即水分子之间会形成氢键,氢键容易断裂和形成,不稳定,C错误;自由水是指在生物体内或细胞内可以自由流动的水,是良好的溶剂,D正确。 3.水是影响植物功能的关键因素之一。下列叙述错误的是(　　) A.结合水与自由水比值升高可提高植物耐旱耐寒能力 B.水能为光合作用生成的还原型辅酶Ⅰ(NADH)提供氢 C.水是良好的溶剂,有利于营养物质在植物体内的运输 D.水分子以自由扩散或协助扩散方式进出植物根毛细胞 B 随堂练习 解析:结合水与自由水比值升高,植物的抗逆性增强,即耐旱耐寒能力增强,A正确;水能为光合作用生成的还原型辅酶Ⅱ(NADPH)提供氢,B错误;水是良好的溶剂,具有物质运输等功能,C正确;水的运输方式是自由扩散和协助扩散,D正确。 4．道德经中有言“上善若水，水善利万物而不争”，水具有滋养万物的属性。下列有关水的叙述，错误的是 (　　) A．水在细胞中绝大部分以自由水的形式存在，可以自由流动 B．结合水一般不参与细胞代谢，是细胞结构的重要组成成分 C．在寒冷的冬季，植物体内自由水与结合水的比值会增大 D．氢键的存在使水具有较高的比热容，意味着水的温度相对稳定 C 随堂练习 任务二：探秘生命之盐——细胞中的无机盐 2 28 【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 ‹#› 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 ‹#› 1、细胞中无机盐的存在形式及含量 (一) 存在形式 (二) 含量 大多数以 形式 少数以化合物形式 离子 如：骨骼中的碳酸钙等 仅占鲜重1％－1.5％ K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等 阳离子 阴离子 Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等 2、细胞中无机盐的作用 材料一 叶绿素分子的基本组成元素有 ， 血红素分子的基本组成元素有 。 材料一说明：无机盐是 。 　细胞结构及细胞内某些复杂化合物的组成成分　 　C、H、O、N、Mg　 　C、H、O、N、Fe　 叶绿素分子局部结构图 血红素分子局部结构图 细胞膜流动镶嵌模型 磷脂分子 材料二说明：无机盐能够 。 　维持细胞和生物体的生命活动　 血钙过低 肌肉抽搐 血钙过高 肌无力 材料二 生理盐水 质量分数为0.9%的氯化钠溶液 材料三 正常形态 皱缩 膨胀 9% 0.09% 材料三说明：无机盐能够 。 　维持细胞的正常渗透压（正常形态）　 姓名：张凯 年龄：16岁 性别：男 样本类型：静脉血浆 检测时间：2026-07-15 09:30 检测项目 结果 参考范围 单位 备注 pH值 7.40 7.35 ～ 7.45 — 重点观察 碳酸氢根（HCO₃⁻） 24.5 22 ～ 27 mmol/L 血浆主要缓冲碱 无机磷（以HPO₄²⁻为主） 1.12 0.97 ～ 1.61 mmol/L 构成磷酸盐缓冲对 (HCO3-/H2CO3，H2PO4-/HPO42-) 人体正常PH：7.35-7.45。 pH偏低时： 乳酸+NaHCO3 → 乳酸钠+H2CO3 H2O+CO2 由肺排出 pH偏高时： Na2CO3+H2CO3 → NaHCO3 由肾排出 材料四 材料四说明：无机盐能够 。 　维持细胞的酸碱平衡　 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 构成血红蛋白的元素 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 离子形式 复杂化合物 细胞和生 物体的生命活动 抽搐 渗透压 酸碱平衡 归纳总结 人体血浆中主要的阳离子是Na+、K+、Ca2+、Mg2+等,对维持细胞外液的渗透压、体液的分布和转移起着决定性的作用;细胞外液中阴离子以Cl-和HCO3-为主,二者对维持酸碱平衡有重要作用。当出现任何一个电解质数量改变时,将导致不同的机体损害,即出现电解质紊乱。例如Ca2+含量过高会导致肌无力、Ca2+含量过低导致抽搐,人体缺铁会导致贫血。 (1)无机盐在生物体中的主要存在形式是什么? (2)根据资料可以得出无机盐的作用是什么? 主要以离子的形式存在。 说明无机盐对维持生物体的正常生命活动有着重要的意义,维持细胞外液的渗透压和酸碱平衡。 思考·讨论 随堂练习 (3)人体缺铁为什么会导致贫血?说明无机盐的作用是什么? Fe是血红素的组成成分。说明无机盐是复杂化合物的组成成分。 探究：某种无机盐(矿质元素)M是否是植物生长的必需元素。 自变量：________，分___组 因变量：________ 无关变量：_________________________等 分析变量 M的有无 幼苗、光、温、CO2、溶氧量 生长状况 有M的完全培养液 无M的完全培养液 2 实验设计和预期结果结论： 甲组(对照组) 乙组(实验组) 培养 生长正常 培养 非必需元素 +M 必需 有M的完全培养液 + 等量幼苗 无M的完全培养液 + 等量幼苗 生长异常 生长正常 必需元素 恢复正常 自身对照(二次对照) 空白对照 ①实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等相同 ②实验组加M的目的是二次对照，使其前后对照，以增强说服力。 ③每组幼苗不能用1株(防偶然性) ④不能用蒸馏水代替完全培养液(因都长不好) 拓展 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。（ ） ✘ ✘ ✘ 随堂练习 41 2.下列对于水分和无机盐的叙述，错误的是(　 　) A.细胞中的无机盐有些以化合物的形式存在，如铁是合成血红蛋白不可缺少的成分 B.植物缺Mg2＋会影响光合作用，食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿 C.各种生物体的生命活动不能离开水 D.休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值上升，正在萌发的种子中结合水和自由水比值则下降 D 随堂练习 42 3.人体某些组织的含水量近似，但存在形式却不同，例如：心肌含水量约79%，而呈坚韧状态，血液含水量约 82%，却呈川流不息的液态。从水在生物体内的存在形式来看，对这种差异的解释为( ) A.心肌内结合水较多 B.血液中结合水较多 C.心肌内全是结合水 D.血液中全是自由水 A 随堂练习 43 下节再见 “这些微小结构就是我们今天要认识的——细胞。细胞为什么被称为生命活动的基本单位？让我们一起来探究。” 44 $