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国家节水标志
第2章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
1.教学重点：
水和无机盐在细胞中的含量和作用。
2.教学难点：
尝试说明自由水和结合水的比值与细胞新陈代谢的关系。
【教学重难点】
【学习目标】
1. 分析、讨论水的存在形式、作用，说明自由水和结合水相互转化的生物学意义。认同水是“生命之源”，形成节约用水的生态意识。
2. 说明细胞中无机盐的存在形式，列举无机盐在生命活动中的作用并能举例说明。加强与生活实践的联系，尝试解决现实生活中的问题。
运动员饮料中的化学成分
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
NaCl 1.0
KCl 0.1
Na2PO4 0.1
K2PO4 0.1
Na2CO3 0.1
右图中饮料等主要补充水，水在细胞中起什么作用？表中哪些成分为无机盐？为什么饮料中添加无机盐？无机盐在细胞的生活中起什么作用？
问题探讨：
活细胞内含量最多的化合物——水；地球表面约3/4的部分是水；在极限状况下，一个人可坚持20天以上不进食,但缺水3天就会丧生；原始生命诞生于原始海洋；生命的每一天都展现出对水的依赖。
水是生命之源
一、细胞中的水
水母97%
高等植物60—80%
哺乳动物65%
藻类90%
鱼类80—85%
蛙78%
生物种类不同含水量不同，水生生物含水量大于陆生生物。
不同种类生物的含水量有何特点？
思考：
同一生物体不同生长发育时期，含水量有何特点？
同一生物在不同生长发育期，含水量也不同。
（幼儿>成人， 幼嫩组织>衰老组织）
观察：
思考：
观察：
牙齿10%
脑84%
心脏79%
骨骼22%
血液83%
同种生物，在不同的组织、器官中的含水量有何特点？
同一生物，在不同的组织、器官中，水的含量也不相同
代谢旺盛的器官、组织含水量较高
思考：
1.不同种类的生物，含水量不同。
2.同一生物在生长发育的不同时期，含水量也不同。
3.同一生物，在不同的组织、器官中，水的含量也不相同。
总结：
水在细胞内的生理作用有哪些？
（1）结合水的功能：构成细胞的重要成分
（2）自由水的功能：
①细胞中的良好溶剂
②参与生物化学反应
③为细胞提供液体环境
④运输营养物质和代谢废物
思考：
水分子之间靠氢键结合示意图
我国科学家“拍摄”的世界上第一张氢键的照片（后期上色，黄绿色为氢键）
观察：
1.水为什么成为细胞内良好的溶剂？
这是由它的分子结构决定的。水分子是由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，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子都容易与水结合，因此水是良好溶剂。
思考：
2.水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。氢键较弱，易被破坏，氢键不断断裂，又不断形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。同时，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，对维持生命系统的稳定性十分重要。
思考：
观察：
水在细胞内的存在形式有哪些？
水在细胞中以两种形式存在，绝大多数的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。
思考：
观察
自由水和结合水等与细胞代谢的关系如何？
与抗逆性有何关系？
（2）正常情况下，细胞内结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷（抗逆性）等不良环境的能力就越强。
（1）正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛。
自由水多，自由水/结合水比值高，代谢快，抗性弱；
自由水少，自由水/结合水比值低，代谢慢，抗性强。
思考：
总结：
自由水与结合水是如何相互转化的？
温度降低：自由水→结合水；
温度升高：结合水→自由水。
烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉；
水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。
实例：
思考：
形式 自由水 结合水
特点 以游离的形式存在，可以自由流动，可以参与运输代谢过程 与细胞内的其他物质相结合，不流动，不易蒸发
含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5%
功能 ①细胞内良好的溶剂，各种生化反应的介质 ②参与生化反应 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成分，结合水含量的高低，与植物的抗逆性呈正相关
联系 自由水和结合水在一定条件下可以相互转化 水在细胞内的存在形式和功能
总结：
二、细胞中的无机盐
（1）点燃一粒种子，燃尽后见到的灰白色的灰烬是什么？
（2）细胞中大多数无机盐以何种形式存在？
无机盐
离子
思考：
观察：
缺Mg外叶失绿
观察：
思考：
植物缺镁会影响光合作用，为什么？
叶绿素
光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而镁是叶绿素的重要组成元素。缺镁使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。
血红蛋白
为什么缺铁会导致贫血？
铁是血红蛋白的重要组成成分，缺铁会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。
观察：
思考：
人特内血红蛋白和红细胞减少都可以导致贫血，
缺铁性贫血是一种常见的贫血症。
观察：
思考：
分析为什么植物体缺P会影响其生长发育。
说明磷对植物正常生长发育时必不可少的。
正常
缺氮
缺磷
缺钾
缺磷植株特别矮小、叶片暗绿并出现紫色
磷是许多重要化合物（如核酸、ATP等）和生物膜等的重要组成成分，在过河作用和呼吸作用等与能量代谢有关的反应中扮演重要的角色。
植物缺P常表现为生长发育不正常，这说明什么？
Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红蛋白的元素，P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞不可缺少的许多化合物的成分。
无机盐是构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分
总结：
B（硼）与花粉管的萌发有关，有些植物缺硼时，会出现只开花不结果，即花而不实
血中Ca2+含量低，抽搐；
Ca2+过多，肌无力。
无机盐能维持细胞和生物体的生命活动
观察：
人体内Na+含量低，肌肉酸痛、无力；
Na+过多易激动，嗜睡，抽搐，惊厥。
无机盐还能维持细胞的渗透压平衡和酸碱平衡
观察：
生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，其液泡中储存了大量的Na+，请尝试解释其原因。
无机盐的功能：调节渗透压，维持细胞正常的形态结构；维持生物体的正常生命活动等。所以，盐生植物液泡内的Na+能够促进细胞吸收水分，调节渗透压，维持细胞正常的形态结构。
拓展应用：
问题探讨
细胞中的水
细胞中的无机盐
作用
存在形式
主要存在形式：离子
及生理作用
自由水
含水量
同一生物在生长发育的不同时期，含水量也不同。
同一生物，在不同的组织、器官中，水的含量也不相同。
结合水
构成细胞的重要成分
①细胞中的良好溶剂
②参与生物化学反应
③为细胞提供液体环境
④运输营养物质和代谢废物
生物种类不同含水量不同。
①无机盐是组成细胞某些化合物的成分
②维持细胞和生物体的生命活动
③维持细胞的渗透压平衡
④维持细胞的酸碱平衡
课堂小结

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