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第2章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
A
C
假设你被困在一个山洞里，你不知道要被困多久，为了延长生命等待救援，
你希望在山洞里面找到以下哪一种？
B
一个人在极限状况下，可坚持20天以上不进食。而一个人不喝水，3~5天后就会丧失意识 ，生命濒临终点。
问题探讨
左侧是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学的知识，结合此表讨论以下问题。
讨论：
1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？
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。
细胞中的水(H2O)
一
1. 几种不同生物体水的含量 生物 水母 鱼类 蛙 藻类 哺乳动物 高等植物
水含量% 97 80-85 78 90 65 60-80
2. 人体中不同生长发育期水的含量 生长发育阶段 幼儿 成年（女） 成年（男） 老人
质量分数％ 77% 52%-58% 60%-65% 50%
3. 人体中几种不同器官或组织中水的含量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液
所占比例% 10 22 76 79 83
（1）不同种生物的含水量不同（水生生物>陆生生物）
（2）同种生物的不同生长发育期（不同性别），含水量不同（幼儿>成人>老年人；幼嫩>成熟）
（3）同种生物，不同的组织、器官中的含水量不同
1.含量
切西瓜时，流出的液体
切开芦荟，粘稠的液体
结合水：
自由水：
与细胞内其他物质（蛋白质、多糖等）相结合的水
以游离的形式存在，可以自由流动
（约4.5%）
（约95.5%）
失去流动性和溶解性
2.水存在的形式
①作用：是细胞结构的重要组成部分
易蒸发、不受束缚、可流动
判断：以下实例中水主要以什么形式存在？
（1）鸡蛋清里的水
（2）心脏和血液含水量相近，但是形态结构差异非常大。这是什么原因呢？
结合水
结合水
自由水
（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？
1.水是细胞内良好的溶剂，许多种物质能够在水中溶解
（2）植物光合作用需要水的参与，说明自由水有什么功能？
2.细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与（光合作用、呼吸作用）
（3）在感冒的时候，一般医生都会让病人多热喝水，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。说明自由水有什么功能？
（4）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。说明自由水有什么功能？
4.绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中
②.自由水的作用(学历案第2页）
3.水在生物体内的流动，可以运输营养物质或代谢废物
水分子的结构
结构与功能相适应
（1）水为什么是细胞内的良好溶剂？
O
H
H
-
+
+
O吸引电子能力比H强，
H
O
H
H
H
O
使O带正电，H带负电。
清水中加入NaCl颗粒
NaCl颗粒被溶解
O
H
H
-
+
+
水分子的空间结构及电子的不对称分布使其成为极性分子。带正电或负电的分子（或离子）都容易与水结合。
因此，水是良好的溶剂！！！
（2）为什么水能起到物质运输的作用？
氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性
水的流动性
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
同时氢键使得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性十分重要
结合水
自由水
（降低温度）
（升高温度）
（1）在一定条件下自由水和结合水可相互转化。
（2）两者的相对含量（自由水/结合水）和生物组织的代谢速率相关：
自由水/结合水比值高，代谢快，抗逆性减弱； （种子萌发）
自由水/结合水比值低，代谢慢，抗逆性增强。 （种子的休眠）
③.自由水和结合水的转化
如:北方冬小麦在冬天来临前，自由水减少，结合水增多，避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。
新鲜小麦种子
晒
种子变轻
瓶中烘烤
内壁现水
种子质量又轻
浸水萌发
浸水不萌发
点燃
燃烧后的灰烬
（2）自由水大量散失
（3）失去大部分自由水的种子仍保持其生理活性
(学历案第1页 任务一 2.）
（4）晒干储存？
（5）不浸泡不萌发：
自由水含量少，代谢弱
（6）结合水大量散失
（4）晒干储存：减少自由水的含量，降低呼吸作用的强度，减少有机物的消耗，延长种子的储存时间
（7）烘干的种子还能萌发吗？为什么？
（7）失去结合水的种子细胞结构被破坏，失去生理活性
③.自由水和结合水的转化(学历案第1页）
（2）新鲜小麦种子放在阳光下，质量减轻的原因是什么？
（3）干种子浸泡后仍能萌发说明什么？
（4）种子晒干后储存的原理是什么？
（5）晒干的种子不浸泡就不萌发，为什么？
（6）晒干的种子烘烤后，试管壁上的水本来是细胞内的什么水？
（7）烘干的种子还能萌发吗？为什么？
自由水大量散失
失去大部分自由水的种子仍保持其生理活性
自由水含量少，代谢弱
减少自由水的含量，降低呼吸作用的强度，减少有机物的消耗，延长种子的储存时间
结合水大量散失
不能，失去结合水的种子细胞结构被破坏，失去生理活性
问题探讨
左侧是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学的知识，结合此表讨论以下问题。
讨论：
1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？
2.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？
阳离子： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等；
--离子的形式（大多数）
很少，仅占细胞鲜重的1%~1.5%
阴离子： Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
细胞中的无机盐
二
1.无机盐的含量、存在形式
2. 无机盐的作用
观察血红素分子叶绿素分子局部结构简图：
一种叶绿素分子（局部）
血红素分子（局部）
缺铁性贫血
（1）植物缺镁会影响光合作用，为什么？
（2）为什么缺铁会导致贫血？
（3）由此说明无机盐具有什么作用？
镁→叶绿素→光合作用
铁→血红蛋白→运输氧气
①构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分
2. 无机盐的作用
②维持细胞和生物体的生命活动
食物（水果）中往往含有一些酸性物质（如苹果酸），人吃后体内血液的pH值会不会发生较大的变化？
缓冲物质：H2CO3／NaHCO3 、 NaH2PO4／Na2HPO4
③维持细胞和生物体的酸碱平衡
④维持细胞和生物体的渗透压
生理盐水：质量分数 0.9％的氯化钠溶液
①Na＋缺乏会引发神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等；
②血液中Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状, 血钙过高则会肌无力
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
实验组：
对照组：
正常植物幼苗＋完全培养液
设计思路：
探究X是否是植物生长发育所必需的无机盐
人工配制的，含有细胞正常生长所需的全部营养物质。
相同植物幼苗＋缺X的完全培养液
正常生长
X不是必需无机盐
生长不正常
加入X盐
植物恢复正常生长
X是必需无机盐
正常生长
前后自身对照
空白对照
无机盐
自由水
①细胞内良好的溶剂
细胞中的无机物
水
结合水
含量
功能
含量
功能
①作为细胞结构的重要组成部分
①某些化合物的重要组成成分
大多数以离子形式，少数以化合物形式存在
功能
含量
存在形式
存在形式
（95.5 %）
（细胞鲜重的1%~1.5%）
（4.5 %）
②增强细胞抗逆性
④运输营养物质和代谢废物
②参与细胞内的生化反应
③为绝大多数细胞提供液体环境
④维持生物体内的酸碱平衡
②维持细胞和生物体的生命活动
③维持生物体内的正常渗透压
相互转化
课堂小结

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