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第2章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
protein
本节聚焦
水在细胞中以什么形式存在？具有哪些重要作用？
为什么细胞中无机盐含量很少，作用确很重要？
水母 97%
藻类 90%
高等植物
60%-80%
1.含水量
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
不同生物的含水量不同，水生生物>陆生生物。
77%
52%~58%
60%~65%
50%
同种生物，不同的组织、器官中的含水量不同。
同一生物在生长发育的不同时期，含水量也不同。
哺乳动物65%
一、细胞中的水
（1）结合水的组成及特性，水分子中H、O原子的结合方式和带电情况，
尝试解释水为什么能成为良好的溶剂。
（2）结合氢键的形成及特点，说明水分子为什么具有流动性？
（3）水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？
【任务】阅读课本P20-21楷体字部分，小组讨论完成下列问题：
2. 水分子结构和理化特性
负电荷
正电荷
(1)水是极性分子(结构1)
带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合。
水是良好的溶剂(理化特性1)
(2)分子间能形成氢键(结构2)
氢键易被破坏，也易形成，这样水中的氢键不断地断开，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体的状态。
水具有流动性(理化特性2)
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改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
水具有较高的比热容(理化特性3)
（1）结合水的组成及特性，水分子中H、O原子的结合方式和带电情况，尝试解释水为什么能成为良好的溶剂。
（2）结合氢键的形成及特点，说明水分子为什么具有流动性？
（3）水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？
水是极性分子
氢键不断地断裂，又不断地形成
较高的比热容
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
思考：血液是流动的，心肌是坚实的，两者含水量这么接近，两者的存在状态却差异很大，为什么？
一、细胞中的水
3.水在细胞中存在的形式
自由水
（占细胞内全部水的95.5%）
结合水
（占细胞内全部水的4.5%）
特点：易蒸发、不受束缚、可流动
特点：不易散失、含量较稳定、
失去流动性和溶解性
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
1.西瓜甜蜜多汁，当你咬开西瓜时冒出的汁水主要是什么形式的水？有哪些物质溶解在其中？这说明自由水有什么功能？
2.回忆初中知识，植物光合作用需要水的参与吗？这说明自由水有什么功能？
3.血液中含自由水较多，根据血液的功能推断自由水有什么功能？
4.血液是由血细胞和血浆组成，离开血浆的血细胞很快会死亡。这说明自由水可以为细胞提供什么环境？
细胞内良好的溶剂
参与细胞内许多生物化学反应
运输营养物质和代谢废物
提供液体环境
4. 水的作用
种类 自由水 结合水
定义
含量
特点
作用
细胞结构的重要组成成分
以游离的形式存在
与细胞内的其他物质相结合
约占95.5%
约占4.5%
可以自由流动
含量较稳定，不易散失
【总结】水的存在形式及作用
存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性。
①细胞内的 ；
②参与细胞内的 ；
③为细胞提供 ；
④运送 和 ；
良好溶剂
营养物质
代谢废物
生化反应
液体环境
将种子放在阳光下2天
重量
减轻
________大量散失
晒干的种子用水浸泡
仍能
萌发
失去大部分________的种子仍保持其生理活性
晒干的种子不浸泡
不萌发
_______少，代谢弱
自由水
自由水
自由水
(1)自由水
将种子放在试管中，用酒精灯加热
管壁上有水珠
失去的主要是________
失去________的种子浸泡
不萌发
失去________的种子失去生理活性
结合水
结合水
结合水
(2)结合水
4
自由水和结合水的关系

新陈代谢速率
抗逆性
温度降低
结合水
自由水
温度升高
低温时自由水转化成结合水这对植物生存有什么意义？
防止冻害，以适应不良环境
结合水比例越高，抗寒能力越强。
代谢旺盛
代谢缓慢
自由水的比例高——代谢活跃，生长快，但抗逆性弱
（抗逆性：动植物适应不良条件的能力，如抗旱、抗寒、抗热性能）
早上起来喝一杯水
清晨第一杯水的好处
1.补充水分
2.预防便秘
3.调节肠胃
4.使大脑清醒
白开水是最没负担的水
150-200毫升为宜
喝水时机：刷牙后早饭前
清晨喝水必须是空腹喝，也就是在刷牙后、早餐前。
与生活的联系
运动时大量排汗，该怎样做？
运动员饮料的化学成分表
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
氯化钠 1.0
氯化钾 0.1
磷酸二氢钠 0.1
磷酸二氢钾 0.1
碳酸氢钠 0.1
问题探讨
【问题】饮料中的无机盐是以什么形式存在？含量高吗？为什么要在运动饮料中添加无机盐？
人和动物体内也含有无机盐，仅鲜重占1％－1.5％。
当你点燃一粒种子时，烧尽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％。
——大多数无机盐以离子的形式存在
阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
——少数无机盐以化合物的形式存在
牙齿、骨骼的组成成分是碳酸钙，以化合物形式存在。
1
存在形式
二、细胞中的无机盐
资料1：观察血红素分子和叶绿素分子局部结构简图
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？
铁是血红蛋白的重要组分
镁是叶绿素的重要组分
缺Mg+
无法合成叶绿素
叶肉细胞不能进行光合作用
思考·讨论——无机盐的作用
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。
（3）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是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。
功能一：构成某些复杂化合物的重要成分。
思考·讨论——无机盐的作用
资料3：人在剧烈运动时，会大量排汗，可能会引起肌肉抽搐，这是因为有大量的Ca2+随汗液排出，造成血钙过低；而血钙过高则出现肌无力。人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最后引起肌肉酸疼、无力等。这说明无机盐有什么作用
血钙不足→抽搐
血钙过高→肌无力
功能二：维持细胞和生物体的生命活动。
思考·讨论——无机盐的作用
资料4：医生给病人输入药物时，常用生理盐水（质量分数为0.9%的氯化钠溶液）。为什么使用0.9%的氯化钠溶液，用0.09%或9%的氯化钠溶液可以吗？
0.9%的NaCl溶液和细胞所处液体环境是等渗溶液
低渗溶液
（0.09%）
高渗溶液
（9%）
生理盐水
（0.9%）
功能三：维持细胞的渗透压平衡。
思考·讨论——无机盐的作用
思考·讨论——无机盐的作用
资料5：食物(蔬菜、水果)中往往含有一些碱性物质(如Na2CO3)，人吃后体内血液的pH一般不会有较大的变化；进行剧烈运动时，身体无氧呼吸产生了乳酸，因此人体会感到腰酸等，但体液的PH没有明显降低,仍维持在7.35—7.45之间，为什么呢？
乳酸 + NaHCO3 = 乳酸钠 + H2CO3
CO2 + H2O
功能四：维持细胞的酸碱平衡。
缓冲物质：H2CO3\ NaHCO3 NaH2PO4\Na2HPO4
组成细胞中某些复杂的化合物
维持细胞和生物体的生命活动
→叶绿素
→血红蛋白
维持细胞的渗透压
Na+ 、K+ 、
Cl- 等
血钙过高→肌无力
血钙过低→抽搐
Mg2+
无机盐生理作用
Fe2+
维持细胞的酸碱平衡
HPO42-、
HCO3-等
2
生理作用
二、细胞中的无机盐
课堂小结
细胞中的无机物
水
无机盐
自由水
结合水
①良好的溶剂
②参与生化反应
③为细胞提供液体环境
④运输养料和废物
细胞结构的重要组成成分
自由水比值高：代谢旺盛
结合水比值高：代谢缓慢，抗逆性强
相互
转化
比值关系
功能
功能
存在形式
离子或化合物
细胞和生物体的重要组成成分
维持细胞和生物体的生命活动
功能
维持细胞形态和酸碱平衡
证明某种无机盐是否是植物必需的方法
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）实验设置
设置对照实验(设某种无机盐为M)。
大本P22
证明某种无机盐是否是植物必需的方法
（以Mg元素为例）
生长状况相同的正常同种植物分两组
甲组：缺Mg的完全培养液
乙组：完全培养液
出现缺乏症
加入Mg元素再培养
缺乏症消失
Mg为植物生长的必需元素
植物正常生长
植物正常生长
Mg为植物生长的非必需元素

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