第2章 第2节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

第2节 细胞中的无机物 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。 一 、细胞中的水 （一） 水在细胞中的含量 高等植物60%-80% 蛙 78% 鱼类 80%-85% 藻类 90% 水母 97% 哺乳动物 65% 结论1： 不同种类生物的含水量不同 水生生物＞陆生生物 阴生生物＞阳生生物 胎儿90% 婴儿75% 成年60~65% 老年50% 结论2： 同种生物的不同发育时期含水量不同。 幼年＞成年＞老年 结论3： 组织器官的种类不同，含水量不同。 2. 水具有流动性 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，它们之间形成静电引力---氢键，每个水分 子可以与周围水分子靠氢键相互作用； 氢键较弱，易被破坏，只能维持极短时间，氢 键不断断裂，又不断形成，使水在常温下维持 液体状态，具有流动性。 由于氢键的存在，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十分重要。 氢键形成示意图 3. 由于氢键存在，水具有较高比热容，维持生命系统的稳定 （二）水的特性 1. 水是细胞内的良好溶剂 H原子 H原子 O原子 H2O分子 O比H具有更强的吸引共用电子对的能力，使共用电子对移向O，使得O端稍带负电荷，H端稍正电荷。 NH3（极性分子） 溶于水 NaCl溶于水 水是良好溶剂 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，带正电或负电的分子（或离子）都容易与水结合 （三）水的存在形式 形式 自由水 结合水 定义 特点 含量 呈游离状态，可以自由流动的水 与细胞内的其他物质相结合（多糖、蛋白质等）的水 易蒸发、不受束缚、 可自由流动 不易散失、含量较稳定、 失去流动性和溶解性 约95.5% 约4.5% 联系生活，判断以下实例中水主要以什么形式存在？ ①切西瓜时流出的瓜汁水 ②新鲜小麦种子晒干时丢失的水？ ③晒干的花生、稻谷中主要含有的水 ④鸡蛋清里的水 ⑤晒干后的种子再烘干，失去的水 自由水 自由水 结合水 结合水 新鲜鸡蛋里的水依靠氢键与蛋白质结在一起。这部分水不蒸发、失去了流动性和溶解性, 这就是“结合水”。 结合水 （四）水的功能 西瓜中的果汁主要来自于细胞的液泡，液泡内的液体溶解多种物质，如糖类、色素、维生素等 说明：水是细胞内的良好溶剂 资料1：切西瓜时流出的汁水主要是自由水，哪些物质溶解其中？ 说明自由水有什么功能？ 【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。 说明：水参与细胞内大部分的生物化学反应 资料2：植物光合作用需要水的参与，说明自由水有什么功能？ 说明：水为细胞提供液体环境 资料3：人体的红细胞、白细胞和血小板等血细胞直接生活在含水90.7% 的血浆中，肌细胞、肝细胞和神经细胞等绝大多数组织细胞直接生活在含有大量水分的组织液中。 不论男性还是女性，体内都含有大量以水为基础的液体，这些液体统称为体液 说明：水可以运输营养物质和代谢废物 资料4：在感冒的时候，一般医生都会让病人多喝热水，这样可以促进他们的血液循环，提高人体的新陈代谢，加快废物以及有害物质的排泄，从而利于身体的恢复。 （2）接着将晒干的种子炒干，质量又减轻了，这个过程损失的主要是 _______。炒干的种子浸泡后_______(可以/不可以)重新萌发。 （1）小明将刚收获的玉米种子在阳光下晒干，发现质量减轻，这个过 程损失的主要是_______。晒干的种子浸泡后_____(可以/不可以) 重新萌发。 自由水 结合水 可以 不可以 说明：结合水是细胞结构的重要组成成分 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 （四）水的功能 一.细胞中的水 【情境1】 将刚收获的新鲜大豆种子在阳光下晒干，重量会减轻。 干燥后的大豆种子浸泡后在适宜的条件下，仍能萌发成幼苗。 （1）刚收获的新鲜种子在阳光下晒干，主要会失去什么形式的水？ （2）若晒干的种子不浸泡，会不会萌发呢？为什么？ （3）将晒干种子放在试管中用酒精灯加热，管壁上有水珠，为什么？ 这时候的种子还能发芽吗？ （4）结合以上问题，说明自由水所占比例与代谢强度之间的关系？ 自由水 不会 因为自由水的减少，导致新陈代谢活动下降 自由水/结合水比例越大，细胞的代谢强度越大 失去了结合水 不能发芽 【情境2】 取等量的西瓜汁和鸡蛋清置于相同的开放环境下，西瓜 汁蒸发得快，如果放入冰箱中，西瓜汁先结冰。 （1）西瓜汁和鸡蛋清中的水分分别主要以什么形式存在？ （2）以上现象说明，与自由水相比，结合水有什么特点？ （3）由以上实验结论可推测，和热带植物相比，沙漠植物和寒带植 物哪种形式的水比例更高？ （4）总结结合水的比例与抗旱抗寒能力（即抗逆性）的关系？ 自由水 结合水 不宜蒸发、不易结冰 结合水 结合水/自由水的比例越大，细胞的抗逆能力越强 →细胞的代谢越旺盛，抗逆性较差 →细胞的代谢减慢，抗逆性较强 自由水 结合水 比值小 比值大 1. 自由水与结合水的比值与细胞或生物体的代谢强度和抗逆性有关。 （五）自由水和结合水比值关系 2. 自由水与结合水在一定条件下可相互转化： 自由水 结合水 温度降低 温度升高 自由水含量 表中哪些成分是无机盐？ 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 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 运动员饮料的化学成分表 喝运动饮料可以给身体补充什么？ 补充运动损失的：水、无机盐、能量 二、细胞中的无机盐 存在形式 大多数：细胞中的大多数无机盐以 形式存在， 阳离子: Na+、K+、Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Fe3+ 等 阴离子: Cl-、SO42-、PO43-、HCO3- 等 少量：以 形式存在，如DNA中的磷酸，骨骼中的钙等 2. 含量 很少，占细胞鲜重的 。 离子 化合物 1%-1.5% 3. 细胞中无机盐的作用 一种叶绿素分子（局部） 血红素分子（局部） 血红蛋白 【资料1】下图是一种叶绿素分子和血红蛋白分子的局部结构简图。 功能1：无机盐是 。 某些复杂化合物的重要组成成分 哺乳动物的血液中Ca2+含量太低，会出现抽搐等症状；含量过高，会引起肌无力。 功能2：无机盐能维持细胞和生物体的生命活动 人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。 【资料2】 生病到医院输液，用的生理盐水是0.9%的氯化钠溶液 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的浓度，所以叫生理盐水，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。 9% 0.09% 皱缩 膨胀 功能3：可以维持细胞的渗透压平衡，维持细胞的正常形态。 【资料3】 大家都有这样的体会，进行激烈运动时，会感到腰酸、膝盖酸等。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？ 功能4：可以维持细胞和生物体的酸碱平衡 乳酸 + NaHCO3 乳酸钠 + H2CO3 CO2 + H2O 【资料4】 3. 细胞中无机盐的作用 （1）有些无机盐是细胞和生物体中某些复杂化合物的重要组成成分 （2）维持细胞和生物体的生命活动 （3）调节人体渗透压以及维持细胞正常形态 （4）维持细胞和生物体的酸碱平衡 1.（2025·云南）化学元素含量对生命活动十分重要。下列说法错误的 是（　 ） A．植物缺镁导致叶绿素合成减少 B．哺乳动物缺钙会出现抽搐症状 C．人体缺铁导致镰状细胞贫血症 D．人体缺碘甲状腺激素合成减少 C 2.（2025·广东）某同学使用双缩脲试剂检测豆浆中的蛋白质。下列做 法错误的是（ 　） A．用蒸馏水稀释豆浆作样液 B．在常温下检测 C．用未加试剂的样液作对照 D．剩余豆浆不饮用 C 5.（2025·浙江）无机盐对生物体维持生命活动有重要的作用。人体缺铁 会直接引起（ 　） A．血红蛋白含量降低 B．肌肉抽搐 C．神经细胞兴奋性降低 D．甲状腺肿大 A 细胞中的水 水的重要性：生命活动离不开水 水是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 存在形式 自由水 结合水 含义及其含量 作用 1.细胞内良好的溶剂 2.为细胞生活提供液体环境 3.参与细胞内生化反应 4.运输养料和代谢废物 含义及其含量 作用：细胞结构的重要组成成分 代谢缓慢 代谢旺盛 课堂小结 细胞中的无机盐 存在形式 作用 大多数以离子形式存在 少数以化合物形式存在 1. 构成复杂化合物的元素 2. 维持生物体正常生理活动 3. 维持细胞的渗透压 4. 维持细胞的酸碱平衡 Lavf58.46.101 $