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2.2 细胞中的无机物
第二章 组成细胞的分子
学习目标：
1.简述水在细胞中的存在形式和作用。
2.说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
1
细胞中的水
细胞中含量最多的化合物是水
水母97%
几种不同生物体水的含量
藻类90%
鱼类80-85%
蛙类78%
高等植物60-80%
哺乳动物65%
不同生物体内水的含量不同
（水生生物的含水量＞陆生生物的含水量）
人在不同发育时期的含水量
幼儿和成人体内的含水量
同一生物在不同的生长发育时期含水量不同
幼儿身体含水量＞成年人身体含水量
同一生物不同组织或器官含水量
牙齿10%
骨骼22%
骨骼肌76%
心脏79%
血液83%
同一生物不同组织或器官的含水量不同
1
细胞中的水
细胞、生物体内含水量的比较，说明了什么？
细胞中含量最多的化合物是水
不同生物体内的含水量不同
同一生物的不同生长发育时期的含水量不同
同一生物不同组织或器官的含水量不同
自然界中的水
液态
固态
气态
合作探究
1. 细胞中的水有几种存在形式，各形式水的含量是怎样的，各有何特点？
2. 不同形式的水起的作用是什么？
阅读教材P20-P21中的内容，思考以下两个问题
自由水
结合水
1、水在细胞中的存在形式、含量及特点：
特点：易蒸发、不受束、可流动
特点：不易散失、含量较稳定、失去流动性、溶解性
绝大多数水以游离的形式存在，可以自由流动（占全部水的95.5%）
与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水（占全部水的4.5%）
练一练
请判断以下实例中的水，主要以什么形式存在：
1 切西瓜时，流出的西瓜汁水
2 新鲜小麦种子晒干时丢失的主要水分
3 晒干的小麦种子在被烘烤时丢失的水分
4 鸡蛋清里的水
自由水
自由水
结合水
结合水
合作探究
1. 细胞中的水是以什么形式存在的，各形式水的含量是怎样的，各有何特点？
2. 不同形式的水起的作用是什么？
阅读教材P20-P21中的内容，思考以上几个问题
自由水的功能：
①细胞内的良好溶剂；
②参与细胞内生物化学反应；
③为细胞提供液体环境；
④运送营养物质、代谢废物
结合水的功能：
结合水是细胞结构的重要组成成分
1
细胞中的水
请从水分子结构的角度分析：
水为什么是细胞内的良好溶剂？
水为何能起到运输物质的作用？
它为什么具有支持生命的独特性质呢？
水的分子结构
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（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。
每个水分子可以与周围水分子靠氢键互相作用在一起。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。
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，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
1
细胞中的水
水分子的结构 水分子的功能
自由水
结合水
是细胞内的良好溶剂
参与细胞内的生化反应
运输营养和代谢废物
为细胞提供液体生活环境
是细胞结构的重要成分
新鲜豌豆种子
晒干的豌豆种子
谁的自由水含量更多？谁的新陈代谢更旺盛？二者有何联系？
一般而言，自由水含量越高，代谢越旺盛。
沙漠中的植物
热带雨林中的植物
谁的结合水含量更多？谁的抗逆性更强？二者有何联系？
一般而言，结合水含量越高，抗逆性（抗旱、抗寒等）相对越强。
1
细胞中的水
——自由水与结合水的关系
在一定条件下可以互相转换
自由水
结合水
代谢缓慢、降温
代谢旺盛、升温
自由水/结合水比值相对越大，细胞代谢越旺盛，反之代谢越缓慢。结合水/自由水，比值相对越大，抗虐性越强。
例如：冬季随着气温的逐渐降低,植物体内发生了一系列适应低温的变化,如可溶性糖含量增加、细胞代谢减弱等。
当你烧掉一块木头后，会得到一些灰白色的灰烬，这些灰烬是什么
无机盐
二、细胞中的无机盐
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
NaH2PO4 0.1
KH2PO4 0.1
NaHCO3 0.1
１.表中哪些成分属于无机盐？含量如何？
２.无机盐以什么方式存在于细胞中
３.为什么要在运动员的饮料中添加无机盐？　
运动员饮料中的化学成分
4.无机盐在细胞的生活中起什么作用？
少
主要离子，少数化合物的形式，少数以化合物的形式存在，如骨骼和牙齿中富含CaCO3
因为人运动时会出很多汗,出汗时会失去
很多无机盐,所以就要加盐补充。
问题探讨：
二、细胞中的无机盐
（一）无机盐的功能
①一些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维持细胞的酸碱平衡
④维持细胞的渗透压平衡
铁是血红蛋白的重要组分。
1.为什么植物缺镁会影响光合作用？
2.有一种贫血叫缺铁性贫血为什么人缺铁会导致贫血？
镁是叶绿素的重要组分。
思考与讨论
贫血都由缺铁引起的吗？
无机盐的作用
3.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： P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）和生物膜等的重要组成成分，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。
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。　
功能1：无机盐是某些化合物的重要组成成分
思考与讨论
无机盐的作用
实例1：Na+、Ca2+等离子对于生命活动也是必不可少的。例如：
1.人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等，因此，当大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水。
2.哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+,如果血血钙含量太低，动物会出现抽搐等症状。如果血钙过高则会肌无力。
功能2：对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要作用。
血钙不足→抽搐
血钙过高→肌无力
思考与讨论
无机盐的作用
9%
0.09%
皱缩
膨胀
实例2：在医院打点滴的时候我们的药都是溶解在0.9%的NaCl中或者是葡萄糖溶液中。为什么是用0.9%的NaCl，高于或低于这个值行不行？
功能3：维持细胞渗透压
思考与讨论
无机盐的作用
实例3：大家都有这样的体会，进行剧烈运动时，会感到小腿很酸。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？
乳酸＋NaHCO3 乳酸钠＋H2CO3
CO2＋H2O
缓冲对：H2CO3／HCO3-，H2PO4-／HPO42-等
功能4：维持细胞的酸碱平衡
思考与讨论
无机盐的作用
对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。对照实验一般要设置对照组与实验组。
探究镁是否是小麦生长发育所必需的
对照组：保持原来状态的组或已知实验结果的组
实验组：人为改变条件的组或未知实验结果的组
(1)分别配制完全、缺镁两种培养液，并分别放入两个培养缸，编号依次为A、B。
(2)将长势相同的小麦幼苗若干平分成两组，分别栽培在上述两个缸中。
(3)在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察小麦幼苗的生长发育状况。
探究镁是否是小麦生长发育所必需的
流程：
结果预测和分析：
(1)本实验的自变量是______，因变量是______________，
(2)
探究镁是否是小麦生长发育所必需的
镁
小麦生长状况
若A、B两缸内小麦幼苗生长发育良好，则说明镁不是小麦生长发育所必需的；若A缸内小麦幼苗生长发育良好、B缸内小麦幼苗生长发育异常，则说明镁是小麦生长发育所必需的 。
2
细胞中的无机盐
阳离子
阴离子
Na+、K+、Ca2+、
Mg2+、Fe2+等
Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
组成细胞中某些复杂的化合物
维持细胞和生物体正常的生命活动
_____→叶绿素 _____→血红蛋白
维持生物体内的________和细胞的_______
Na+ 、K+ 、Cl- 、HPO42-、HCO3-等
血钙过高→肌无力
血钙过低→抽搐
酸碱平衡
渗透压
Mg2+
作用
Fe2+
一、细胞中的水
二、细胞中的无机盐
水的含量上的特点
水在细胞中的存在形式
水的重要功能
自由水与结合水之间的相互转化
无机盐在细胞中的存在形式及含量
无机盐的功能
课堂小结
1.在患急性肠炎时，要及时注射0.9%的生理盐水。
不慎受外伤时，要用0.9%的盐水清洗伤口。
在高温作业时，要喝淡盐水。
以上三种做法的主要原因依次是（ 　）
①消毒 ②维持水分的代谢平衡 ③维持无机盐的代谢平衡 ④ 降温 ⑤ 细胞的等渗溶液并有清洁作用
B、③②⑤
C
A、①②④
C、②⑤③
D、②③④
课堂练习
2.下面是关于细胞中水含量的叙述，其中不正确的是( )
A、 水是人体细胞中含量最多的化合物
B、新陈代谢旺盛的植物细胞含自由水量较高
C、越冬植物的细胞内自由水含量较高
D、老年人细胞中含水量比婴儿要少
3.细胞中的含量很少，但既是细胞结构的重要组成部分，又能维持细胞和生物体的生命活动的一类物质是( )
A、水 B、无机盐 C、维生素 D、核酸
C
B

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