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

在军训过程中，同学们大量出汗，你认为最需要补充什么营养物质？ 第二章 组成细胞的分子 第2节 细胞中的无机物 问题探讨 运动员饮料的化学成分表 成分 质量浓度/(g/L) 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 如图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： 饮料主要为运动员提供什么？ 2.无机盐和糖类等溶解在水中，说明了水有什么功能？ 糖类、水和无机盐等 说明水是良好的溶剂 讨论 问题探讨 运动员饮料的化学成分表 成分 质量浓度/(g/L) 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 如图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： 3.运动员喝了饮料后，饮料中的无机盐随着水分运输到各个细胞，说明水有什么功能？ 4.表中哪些成分属于无机盐？ 说明水有物质运输功能 氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠 问题探讨 运动员饮料的化学成分表 成分 质量浓度/(g/L) 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 如图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： 5.为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐？ 6.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，所以要补充无机盐 无机盐可以调节细胞的生命活动，也是许多有机物的重要组成成分。 一、细胞中的水 1.细胞中水含量的特点 水母 97% 鱼类 80%--85% 藻类 90% 高等动物 65% 蛙 78% 高等植物 60%~80% 水生生物>陆生生物 结论1: 生物体的含水量随着 的不同有所差别。 【问题1】比较图中各种生物的含水量，得出什么结论？ 生物种类 结论2：同种生物在 ，含水量不同 。 不同生长发育时期 1.细胞中水含量的特点 幼儿时期>成年时期；幼嫩部分>老熟部分 1.细胞中水含量的特点 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 【问题2】同一生物体不同的组织器官，含水量是否相同？ 结论3：同一生物体的 ，含水量不同 10% 22% 76% 79% 83% 不同的组织器官 2.水的结构和特性 (1)水是极性分子 带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合 因此，水是良好的溶剂 (2)水分子之间形成氢键 氢键比较弱，易被破坏，不断断裂，又不断形成 使水能维持液体状态 氢键 水分子之间靠氢键结合示意图 (3)水具有较高的比热容，温度不易发生改变 比热容：是指单位质量物体改变单位温度时所吸收或释放的能量 维持生命系统的稳定性 一些物质的比热容 单位:J/（kg·℃） 物质 比热容 物质 比热容 水 4.2×103 铝 0.88×103 酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103 煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103 蓖麻油 1.8×103 铜 0.39×103 砂石 0.92×103 水银 0.14×103 3.细胞中水的存在形式及功能 心脏和血液的含水量很接近为何 心脏呈固态而血液却呈流动的液态？ 79% 83% 血液主要以 自由水 的形式存在 心脏主要以 结合水 的形式存在 讨论： 3.细胞中水的存在形式及功能 自由水 结合水 特点： 易蒸发、易散失、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 绝大多数水以游离的形式存在，可以自由流动，约占95.5% 与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水，约占4.5% 切西瓜时，流出的液体 蛋清中的水分 主要是结合水 (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？有哪些物质溶解在其中？这说明自由水有什么功能？ (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？ (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？ (4)血液是由血细胞和血浆组成，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？ 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 结合教材P20，分析下列实例，总结自由水的作用 3.细胞中水的存在形式及功能 参考教师用书P84的例子来讲解细胞内水的作用 讲解完存在形式及作用，以板书记笔记进行总结 【总结】 种类 自由水 结合水 定义 含量 特点 作用 细胞结构的重要组成成分 以游离的形式存在 与细胞内的其他物质相结合 约占95.5% 约占4.5% 可以自由流动 失去流动性和溶解性 ①细胞内的 ； ②参与细胞内的 ； ③为细胞提供 ； ④运送 和 ； 良好溶剂 营养物质 代谢废物 生物化学反应 液体环境 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。 4.自由水和结合水关系 自由水 结合水 代谢减缓、温度降低 代谢旺盛、温度升高 (1)自由水和结合水相互转化： (2)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 比值高：代谢 ，但抗逆性 。 比值低：代谢 ，但抗逆性 。 旺盛 弱 降低 强 自由水 结合水 （如：癌细胞、种子萌发等） （如：越冬植物、干种子等） 新鲜的鸡蛋清--胶状液体 坏掉的鸡蛋清--稀的液体 结合水 自由水 结合水 自由水 4.自由水和结合水关系 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 4.自由水和结合水关系 19 点燃小麦种子，待它燃烧时可见到一些灰白色的灰烬，这些灰烬就是小麦种子里的无机盐。其他生物体的细胞中也含有无机盐。 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 很少，仅占细胞鲜重的1%～1.5%。 2.无机盐在细胞中的存在形式 (2)少数无机盐可以 形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。 (1)细胞中大多数无机盐以 的形式存在。如： ①阳离子： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。 ②阴离子： Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。 离子 化合物 3.无机盐的作用 资料1 下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图。 2.有一种贫血症叫做缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？ Fe是构成血红素的重要元素，血红素是组成血红蛋白的一种物质，缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。 1.植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？ 光合作用需要叶绿素吸收光能，而Mg是叶绿素的合成原料，缺乏会导致无法进行光合作用。 一种叶绿素分子 （局部） 血红素分子 （局部） 功能1：组成细胞中某些复杂化合物 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。 原因：N、P、K对于植物正常的生长发育是必不可少的。P作为植物生长发育所必需的大量元素之一，是许多重要化合物（如核酸、ATP等）和细胞膜、细胞核等的重要组成成分，也在光合作用和呼吸作用等与能量代谢有关的反应中扮演重要角色。 缺N 缺P 缺K 正常 功能2：细胞结构的重要组成成分 资料3 Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞兴奋性降低，引发肌肉酸痛、无力等。 哺乳动物Ca2+太低时，会出现抽搐现象；太高时会引起肌无力。 I-是甲状腺激素的原料，成年缺碘会得大脖子病，幼年缺碘会得呆小症。 功能3：维持细胞和生物体的正常生命活动 血钙过高→肌无力 血钙不足→抽搐 血浆的缓冲对包括NaHCO3/H2CO3、Na2HPO4/NaH2PO4等，其中以H2CO3/NaHCO3为主的缓冲对来调节并维持pH平衡。 资料4 进行剧烈运动之后, 会感到腰酸、膝盖酸等。这是因为运动时产生了乳酸, 但体液中的pH并没有明显降低，还维持在7.35-7.45，为什么？ 功能4：维持细胞的酸碱平衡 Na+ + H2CO3 H2O+CO2由肺排出 + NaHCO3 过多HCO3-由肾脏排出 蔬果中的碱：OH- + H2CO3 H2O + HCO3- 剧烈运动时：H+ 资料5 在以动物细胞为材料的实验中，常常需要用生理盐水（质量分数为0.9%的NaCl溶液），为什么使用0.9%的氯化钠溶液，可以改用9%或0.09%的NaCl溶液吗？ 皱缩 膨胀 0.09% 正常形态 9% 0.9%的NaCl溶液和细胞所处液体环境是等渗溶液 功能5：维持细胞渗透压平衡，使细胞保持正常形态 旁栏思考（P22） 食盐是日常生活中不可缺少的调味品，它的主要成分是NaCl。虽然Na+和CI-在人体细胞的代谢中发挥重要的作用，但人体不宜过多摄入食盐。 世界卫生组织(WHO)推荐每人每天食盐摄入量以5g为宜。摄入盐过多对人类健康的危害很大。有证据表明，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。 摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害? 细胞中的无机盐 主要是以离子的形式存在 含 量 细胞鲜重1%~1.5% 存在 形式 作用 细胞中某些复杂化合物和细胞结构的组成成分 维持细胞和生物体的生命活动 维持细胞的酸碱平衡和正常的渗透压 Mg2+→叶绿素 Fe2+ →血红素 P→是细胞膜、细胞核的重要成分 缺乏→肌肉酸痛、无力 血钙过低→抽搐 血钙过高→肌无力 Na+ 和Cl- → 维持细胞外液渗透压 K+→维持细胞内液渗透压 缓冲对H2CO3/HCO3-等→维持细胞酸碱平衡 【总结】 【对点训练】分析资料判断其属于无机盐的哪种功能？ (3)玉米缺锌导致白苗病，严重影响光合作用强度，说明无机盐 。 维持细胞和生物体的生命活动 (4)微量元素在生物体内含量虽很少，却是维持正常生命活动不可缺少的。下列实例可证实该理论的是（ ） A.缺Mg时叶片变黄          B.油菜缺B时只开花不结果 C.动物血液中钙盐的含量太低会抽搐  D.缺P会影响ATP的合成 B (1)Fe2＋参与血浆蛋白的组成，说明无机盐 。 是细胞中某些复杂化合物和细胞结构的组成成分 (2)用含钙的生理盐水灌注蛙心，可跳动数小时，说明钙盐 。 维持细胞和生物体的生命活动 【技能提升】证明某种无机盐是否是植物必需的方法 (1)完全培养液：满足植物生长发育必需营养素的培养液。 (2)缺素培养液：缺乏植物生长发育所必需的某种或几种营养素的培养液。 【技能提升】证明某种无机盐是否是植物必需的方法 该方案也可用于检测某种矿质元素是否是植物正常生长的必需元素。 实验组中加入Mg的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。 每组放入的植物不能是一株，因为一株植物存在偶然性。 甲组：对照组；乙组：实验组。 实验中应保证实验组和对照组中实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等相同； 1.判断： (1)细胞失去结合水后仍可保持活性。（ ） (2)由于氢键易断裂和形成，使常温下水呈液体状态，能流动。（ ） (3)无机盐是组成细胞化合物的重要组成部分，但不组成细胞结构。（ ） 2.水具有较高的_________，这就意味着水的温度相对不容易发生改变。 3.在正常情况下，细胞内________所占比例越大，细胞的代谢就越______；而结合水越_____，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越_____。 4.北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐升高，原因是__________________________________________________。 即时训练 避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身 × √ × 比热容 自由水 强 大 强 第三题是课本原话，强调课本重要性 5.水是生命之源，无机盐对于维持生物体的生命活动也具有重要意义。下列关于生物体内水的无机盐的叙述，错误的是（ ） A. 结合水是细胞结构的重要组成成分 B. 细胞中结合水与自由水的比值不是固定不变的 C. 细胞中的无机盐大多以化合物的形式存在 D. Mg2+和Fe2+分别参与植物叶绿素和人体血红蛋白的合成 C B 6.盐生植物一般生长在干旱、含盐量高的土壤中，其通过液泡中溶有大量的Na+而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡中Na+具有的作用是（ ） A.组成复杂化合物 B.调节细胞液浓度 C.为细胞提供能量 D.维持细胞正常pH 练习与应用 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 （ ） × × × 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。 结合水：新鲜的鸡蛋清 自由水：切细胞流出来的水 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。 $