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第2节 细胞中的无机物
第2章 组成细胞的分子
地表3/4是水，最早的生命起源于水；
干燥的种子必须吸足水才能萌发；
人的胚胎也要浸润在羊水中发育；
仙人掌身处干旱的环境，它的变态茎中仍贮存着大量的水分。
水是构成细胞的重要成分，也是活细胞中含量最多的化合物。
一、细胞中的水
水母97%
藻类90%
鱼类80—85%
蛙78%
高等植物
60—80%
哺乳动物65%
不同种类的生物含水量不同
（水生生物＞陆生生物）
几种不同生物体内的含水量
1、含量特点
组织器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心脏 血液
含水量（％） 10 22 76 79 83
同一生物在生长发育的不同时期含水量不同（幼年＞成年＞老年，幼嫩部分＞成熟部分）
同一生物，不同的组织、器官含水量不同。
人体中几种不同组织或器官的含水量
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呈流动的液态？
水的存在形式不同。
血液中主要是自由水，心脏中结合水比例相对较高。
结合水可以赋予各组织、器官一定的形态、硬度和强度。
自由水
结合水
概念:
在细胞中呈游离状态，可以自由流动
含量:
多，占细胞水分的95.5%
功能
①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运输营养物质和代谢废物
概念:
与细胞内的其他物质（蛋白质、多糖等）相结合的水
含量:
少，占细胞水分的4.5%
功能：
细胞结构的重要组成成分
2、细胞中水的存在形式和作用 P20
水为什么是细胞内的良好溶剂？（P20）
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。
水为什么具有支持生命的独特性质呢？（P20）
具有流动性：氢键易被破坏，其不断地断裂和形成，使水在常温下维持液体状态。
保持稳定性：由于氢键的存在，水分子具有较高的比热容。
切西瓜时流出的瓜汁水
鸡蛋清里的水
新鲜小麦种子晒干时丢失的水
干种子加热时失去的水
自由水
自由水
结合水
结合水
判断：以下实例中水主要以什么形式存在？
3、自由水和结合水的关系
新鲜鸡蛋
臭鸡蛋
鸡蛋变臭时，蛋清中的（ ）转变成（ ）
结合水
自由水
一.细胞中的水
3、自由水与结合水的关系
（1）可相互转化
自由水
结合水
降温
升温
（在一定范围内）
实例：
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。
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？
（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
（2）两者的相对含量与细胞代谢速率、抗逆性的关系
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，哪种物质中结合水的比例相对较高？
（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？
鸡蛋清
结合水可以帮助细胞抵抗不良环境
结合水
结合水/自由水的比例越大，细胞的抗性能力越强
抗逆性——细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力
一.细胞中的水
3、自由水与结合水的关系
（1）可相互转化
自由水
结合水
降温
升温
（在一定范围内）
（2）两者的相对含量与细胞代谢速率、抗逆性的关系
抗逆性
新陈代谢速率
自由水
结合水
自由水/结合水
①种子储存前，晒干是为了减少________含量， 降低种子
的_______速率，以延长种子的寿命。
自由水
③越冬作物________（减少或增加）灌溉，可以提高作物 __________________。
减少
对低温的抗性
代谢
②干种子用水浸泡后仍能萌发说明失去部分________的种子
仍保持其生理活性。
自由水
1．2020年，我国纪念世界水日和中国水周活动的主题为坚持节水优先，建设幸福河湖。下列关于水的叙述，错误的是(　　)
A.细胞内的许多生物化学反应都需要水的参与
B.植物幼嫩部分比衰老部分的含水量多
C.水可为生命活动提供能量
D.水是良好的溶剂
C
2．“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”下列各图为植物在复苏过程中，细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图，其中表示正确的是(　　)
B
二、细胞中的无机盐 P21
1、含量：
2、无机盐的存在形式
①大多数无机盐以离子形式存在
很少，仅占1％－1.5％
阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
②少量的无机盐以化合物形式存在，如:牙齿中CaCO3
（1）有一种贫血症叫缺铁性贫血症，
为什么缺Fe会导致贫血
（2）植物缺Mg会影响光合作用，为什么？
一种叶绿素分子（局部）
血红蛋白分子含有Fe，缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。
光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是Mg。
资料1 下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构图
血红素分子（局部）
血红蛋白
思考-讨论 P22
3、无机盐的生理作用
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。
讨论：植物体缺P常表现为生长发育不正常，这说明什么
分析为什么植物体缺P会影响其生长发育？
P作为植物生长发育所必需的大量元素之一,当P供应不足时，核酸的合成会受到影响，并会波及蛋白质的合成，还会影响体内糖类的代谢。因此，缺乏P的植株会由于糖类代谢障碍而出现叶片颜色异常，并且长得矮小、结实率低。
思考-讨论 P22
3、无机盐的生理作用
（1）构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分
（2）维持细胞渗透压平衡,从而维持细胞的正常形态
资料3 某人生病到医院输液，用的是生理盐水，用0.09%或9 %浓度可以吗？
3、无机盐的生理作用
皱缩
膨胀
0.9% NaCl
9% NaCl
0.09% NaCl
呼吸排出CO2
H2O+CO2
果蔬中的Na2CO3进入血液
Na2CO3
+H2CO3
NaHCO3
过多的NaHCO3由肾脏排出
剧烈运动产生乳酸
乳酸钠
+NaHCO3
+ H2CO3
乳酸
（3）维持细胞的酸碱平衡
3、无机盐的生理作用
资料4 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？
生理作用
Mg
Fe
Na+
Ca2+
P
构成叶绿素的元素，缺乏影响光合作用。
构成血红素的元素，缺乏导致缺铁性贫血。
Ca2+ 浓度太低动物出现抽搐等症状,过高会出现肌无力症状。
是组成细胞膜、细胞核的重要组分，也是细胞必不可少的化合物的组分。
人体内Na+ 缺乏引起神经、肌肉的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛，大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水。
(4)维持细胞和生物体的生命活动
3、无机盐的生理作用
3、无机盐的生理作用
（1）构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分
（4）维持细胞和生物体的生命活动
（2）维持细胞渗透压平衡,从而维持细胞的正常形态
（3）维持细胞的酸碱平衡
二、细胞中的无机盐
若要判断某种无机盐离子是否是植物生长所必需的，该如何设计实验？
对照组
实验组
思路：若是必需元素，则植物缺少后其生长发育会受阻碍；
若不是必需元素，则植物缺少后不影响其生长发育。
植物+完全培养液→正常生长
植物+缺X培养液
正常生长 → X不是必需元素
生长不正常→加X→生长正常→是必需元素
实验中存在哪些对照？
空白对照、自身前后对照
实验中应控制哪些因素相统一？
植株长势、培养环境相同且适宜等
______________________植物分两组
甲组： _______________
乙组：完全培养液
出现缺乏症
_________再培养
__________
Fe为植物生长的必需元素
植物正常生长
植物正常生长
Fe为植物生长的__________
证明某种无机盐是否是植物必需的方法
（以Fe元素为例）
生长状况相同的正常同种植物分两组
甲组：缺Fe的完全培养液
乙组：完全培养液
出现缺乏症
加入Fe元素再培养
缺乏症消失
Fe为植物生长的必需元素
植物正常生长
植物正常生长
Fe为植物生长的非必需元素
证明某种无机盐是否是植物必需的方法
（以Fe元素为例）
3．哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2＋，但如果Ca2＋的含量过低，动物会出现抽搐等症状。如果Ca2＋的含量过高，动物会表现肌无力症状。人体内的Na＋缺乏也会引发肌肉酸痛等。这些事实表明无机盐具有哪种生理作用(　　)
A.构成细胞内的复杂化合物的组成成分
B.维持细胞和生物体的生命活动
C.维持细胞的渗透压
D.维持细胞的酸碱平衡
B
4．下列有关水和无机盐的叙述，不正确的有（ ）
①水能溶解、运输营养物质和代谢废物，并维持细胞形态
②细胞中无机盐含量很少且大多数是以化合物形式存在
③哺乳动物的血液中钙离子含量过高，会出现抽搐等症状
④无机盐可以为人体生命活动提供能量
⑤休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更小
⑥缺碘会引起儿童佝偻病
A．六项 B．五项 C．四项 D．三项
B

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