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新人教版 高一 必修1 分 子与细胞
第2章 组成细胞的分子
2.2 细胞中的无机物
核心素养目标
课标要求
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。
素养要求
1、生命观念：形成一切生命活动都离不开水的生命观念。
2、科学探究：能设计简单合理的实验方案，探究某些无机盐是否是植物生长所必需的。
组成细胞的主要化合物及相对含量
1. 细胞中各种化合物所占比例
化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸
所占比例％ 70-90 1-1.5 7-10 1-2 1-1.5
细胞中含量最多的化合物是水
活动1：说说你所了解的生命活动和水的关系
Water in cells
细胞中的水
1
生命起源于海洋
干燥的种子必须吸足水分才能发芽
人的胚胎要浸润在羊水中发育
......
水是生命之源
活动1：说说你所了解的生命活动和水的关系
Water in cells
细胞中的水
1
活动2：认识生物体内含水量
2. 几种不同生物体水的含量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
水含量％ 97％ 80-85％ 78％ 65％ 90％ 60-80％
思考：通过数据你能找到什么规律？
水在构成生物体的化合物中含量第一
不同种生物含水量不同；
水生生物含水量比陆生生物高
Water in cells
细胞中的水
1
2. 几种不同生物体水的含量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
水含量％ 97％ 80-85％ 78％ 65％ 90％ 60-80％
不同生物的含水量不同
水生生物>陆生生物
活动2：认识生物体内含水量
Water in cells
细胞中的水
1
3. 幼儿和成人体内的含水量
生长发育阶段 幼儿 成年（女） 成年（男）
质量分数％ 77% 52%-58% 60%-65%
同种生物体在不同的生长发育阶段含水量不同
幼年＞老年
幼嫩部分＞成熟部分
活动2：认识生物体内含水量
Water in cells
细胞中的水
1
所谓“含水量”就是体液
而体液的主要成分是水和电解质
一般肌肉组织含水量较多（75％-80％）
而脂肪组织含水量较少（10％-30％）
一般来说
男性的体脂含量少于女性
而肌肉含量明显高于女性
所以
相较而言，“男人才真真是水做的呢”
What ？
活动2：认识生物体内含水量
Water in cells
细胞中的水
1
4. 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 心肌 血液
所占比例％ 10 22 76 79 83
同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同
代谢快的组织或器官含水量高
活动2：认识生物体内含水量
Water in cells
细胞中的水
1
一、细胞中的水
1、含量：
（1）水是细胞中含量最多的化合物
（2）影响细胞含水量的因素：
①生物种类：
水生生物>陆生生物。
水母97%
藻类90%
鱼类80—85%
蛙78%
高等植物60~80%
哺乳动物65%
Water in cells
细胞中的水
1
一、细胞中的水
1、含量：
（1）水是所有细胞中含量最多的化合物
（2）影响细胞含水量的因素：
②生长发育阶段：
幼儿>成年；幼嫩部分>成熟部分。
幼儿和老年人
Water in cells
细胞中的水
1
一、细胞中的水
1、含量：
（1）水是所有细胞中含量最多的化合物
（2）影响细胞含水量的因素：
③组织器官种类与代谢程度：
血液>骨骼>牙齿。
人体各组织器官的含水量比较
牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液
10% 22% 76% 79% 83%
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？
存在形式
Water in cells
细胞中的水
1
活动3：阅读理解水分子结构决定其特性
思考：为什么水具有支持生命的独特性质？
阅读教材20～21页楷体字部分，尝试用球棍模型构建水分子结构模型。尝试总结水分子结构与特性的关系。
Water in cells
细胞中的水
1
活动3：阅读理解水分子结构决定其特性
冰
Water in cells
细胞中的水
1
活动3：阅读理解水分子结构决定其特性
水分子 结构模型
水是极性分子
水分子之间形成氢键
Water in cells
细胞中的水
1
活动4：解释水支持生命的分子机理
问题1：为什么水是细胞内良好的溶剂？
问题2：为什么水能起到物质运输的作用？
问题3：细胞内的水是否参与物质运输？
问题4：为什么水能维持生命系统的稳态？
Water in cells
细胞中的水
1
一、细胞中的水
2、水的结构与性质：
（1）极性分子，良好的溶剂
Water in cells
细胞中的水
1
2、水的结构与性质：
（2）易形成氢键
常温下，水呈液态，具有流动性。
一、细胞中的水
Water in cells
细胞中的水
1
2、水的结构与性质：
（3）高比热容。
有利于细胞保持温度相对稳定，维持生命系统的稳定性。
一些物质的比热容 单位:J/（kg·℃）
物质 比热容 物质 比热容
水 4.2×103 铝 0.88×103
酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103
煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103
蓖麻油 1.8×103 铜 0.39×103
砂石 0.92×103 水银 0.14×103
与其他液体相比，
升高相同温度，水吸热更多
降低相同温度，水放热更多
良好缓冲温度作用
一、细胞中的水
Water in cells
细胞中的水
1
思考：为什么血液与心肌含水量相差无几，但两者的形态却截然不同？
血液与心肌的比较
含水量（％） 形态
血液 83 流动的液态
心肌 79 坚韧的固态
自由水
结合水
水的存在形式不同
一、细胞中的水
Water in cells
细胞中的水
1
活动5：认识水在细胞内存在的形式
结合水：与其他物质相结合。
自由水：
游离状态，自由流动
一、细胞中的水
Water in cells
细胞中的水
1
自由水
结合水
3、水在细胞中的存在形式
绝大多数水以游离的形式存在，可以自由流动
与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水
一、细胞中的水
Water in cells
细胞中的水
1
案例分析：
①刚收获的新鲜玉米种子在阳光下晒干，重量减轻，这个过程损失的主要是 水，这样的种子用水浸泡后， 萌发成幼苗，因为 。
②把晒干的种子放在一洁净的试管中加热，试管壁上有水珠出现，这些水主要是 水，这样的种子 再萌发，因为 。
自由
结合
能
它仍保持其生理活性
不能
它失去了生理活性
3、水在细胞中的存在形式
一、细胞中的水
Water in cells
细胞中的水
1
形式 自由水 结合水
特点
含量
功能
联系
以游离形式存在,可以自由流动
与细胞内其他物质相结合的水，不能自由流动
95.5％
4.5％
细胞内的良好溶剂
参与生化反应
为细胞提供液体环境
运输营养物质和代谢废物
细胞结构的重要组成成分
在一定条件下可以相互转化
总之，生物体的一切生命活动都离不开水。
自由水
结合水
降温
升温
3、水在细胞中的存在形式
一、细胞中的水
Water in cells
细胞中的水
1
自由水与结合水的比值
比值大
比值小
新陈代谢旺盛
但抗逆性较差
新陈代谢缓慢
但抗逆性较强
4、水含量与代谢、抗性的关系：
一、细胞中的水
Water in cells
细胞中的水
1
4、水含量与代谢、抗性的关系：
（1）自由水：
含量越高，新陈代谢越旺盛
晾晒谷物，降低自由水含量，减少呼吸消耗有机物
Water in cells
细胞中的水
1
4、水含量与代谢、抗性的关系：
（1）自由水：
（2）结合水：
含量越高，抗性（抗寒、抗旱、抗盐等）越强
干种子烘干过程中，试管壁上出现的水就是结合水
白菜
松针
含量越高，新陈代谢越旺盛
Water in cells
细胞中的水
1
任务1：小结
Water in cells
细胞中的水
1
当你烧掉一张纸时，得到的白色灰烬就是无机盐。人和动物体内也含有无机盐，仅鲜重占1％－1.5％。
大多数以离子形式
少数以化合物形式
二、细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
活动：比较运动员饮料与普通饮料成分的主要差异
1.找出二者成分主要差异，想一想这些成分属于人体所需的哪类营养物质？
2.为什么要补充这些营养物质呢？
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
二、细胞中的无机盐
1.含量：
很少，仅占细胞鲜重的1%~1.5%。
2.存在形式：
绝大部分以离子的形式存在，少数以化合物的形式存在。
(1)阳离子：
Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
(2)阴离子：
Cl－、SO42－、PO43－、HCO3－等。
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
问题：无机盐在生物体内的存在形式？
阳离子
Na+、K+、Ca2+、
Mg2+、Fe2+等
阴离子
Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
逆向思维
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
无机盐不都是以离子形式存在，少数无机盐以化合物的形式存在，如牙齿、骨骼中的CaCO3。
（1）有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺铁会导致贫血？
（2）植物体缺镁会影响光合作用，为什么？
铁是构成血红蛋白的重要成分
镁是构成叶绿素的重要成分
功能一：无机盐是生物体内某些复杂化合物的重要组成成分
2、无机盐的功能
二、细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
2、无机盐的功能
二、细胞中的无机盐
Mg2+是组成叶绿素的成分
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
2、无机盐的功能
二、细胞中的无机盐
Fe2+是组成血红素的成分等
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
2、无机盐的功能
（3）哺乳动物的血液中缺钙会怎么样？
功能二：无机盐能维持细胞和生物体的正常生命活动
抽搐
二、细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
问题：运动场上抽筋与无机盐有关吗？
形成肌细胞动作电位的主要离子流
逆向思维
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
2、无机盐的功能
（4）某人生病到医院输液，你知道用的生理盐水浓度是多少吗？
为什么要配制这一浓度，用高于或低于此浓度可以吗？为什么？
0.9%的生理盐水，高于这个浓度细胞会失水皱缩，低于这个浓度会吸水膨胀.
功能三：无机盐可以维持细胞的形态（维持渗透压）
二、细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
问题：无机盐如何维持内环境水分平衡？
Na+、Cl－主要维持细胞外液的渗透压，K+主要维持细胞内液的渗透压。
缓冲物质（HCO3–、HPO42– ）调节机体酸碱平衡。
逆向思维
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
（5）人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中NaHCO3的含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，则形成碱中毒。说明无机盐具有什么作用？
功能四：无机盐可以维持细胞内的酸碱平衡
2、无机盐的功能
二、细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
问题：细胞代谢产物会改变内环境pH吗？
逆向思维
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
阳离子
阴离子
Na+、K+、Ca2+、
Mg2+、Fe2+等
Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
维持细胞和生物体的生命活动
_____→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+
生物体某些复杂化合物的重要组成成分
2、无机盐的功能
二、细胞中的无机盐
(1)细胞必不可少化合物组成成分
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
(2)维持细胞和生物体的生命活动。
2、无机盐的功能
二、细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
(3)维持细胞的渗透压、酸碱平衡。
Na+、Cl－主要维持细胞外液的渗透压，K+主要维持细胞内液的渗透压。
缓冲物质（HCO3–、HPO42– ）调节机体酸碱平衡。
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照；以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。下列叙述正确的是(　　)
A．对照组是甲组、乙组实验后
B．控制此实验的无关变量只需选一些相同的植物
C．此实验如果是无土栽培，则实验前营养液要灭菌
D．为防止外界影响，此实验需在黑暗密闭条件下进行
c
无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，设计实验探究某无机盐M是否是植物必需的无机盐。
（1）材料
生长状态相同、长势良好的植物若干，全营养培养液，缺M的培养液，无机盐M。
（2）实验思想
设置对照实验(设某种无机盐为M)。
—证明某种无机盐是否是植物必需的方法—
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
—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
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
Inorganic salts in cells
细胞中的无机盐
2
【易错警示】　关于细胞中化合物的说明
①活细胞中含量最多的元素是氧元素，但数量最多的是氢元素。
②干种子中不是不含自由水，而是自由水的比例很低，结合水的比例较高。
③水既是细胞代谢的原料，参与有氧呼吸、光合作用、化合物的水解；也是细胞代谢的产物，有氧呼吸、光合作用、蛋白质的合成等过程都有水的生成。
④无机盐不都是以离子形式存在，少数无机盐以化合物的形式存在，如牙齿、骨骼中的CaCO3。
总结
conclusion
1.下列关于细胞中含水量的叙述，不正确的是( )
A.水是人体细胞内含量最多的化合物
B.老年人细胞中含水量比婴儿要少
C.越冬植物的细胞内自由水和结合水含量比值一般较高
D.新陈代谢旺盛的植物细胞含自由水较多
C
随堂练习
In-class practice
2.苹果含有微量元素锌，而锌是构成与记忆力息息相关的核酸和蛋白质不可缺少的元素，儿童缺锌就会导致大脑发育不良，因此苹果又被称为“记忆之果”。这说明无机盐离子（ ）
A.对维持酸碱平衡有重要作用
B.对维持细胞形态有重要作用
C.对调节细胞内的渗透压有重要作用
D.对维持生物体的生命活动有重要作用
D
随堂练习
In-class practice

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