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(共37张PPT)
第二章 组成细胞的分子
第 2节 细胞中的无机物
本节聚焦:
水在细胞中以什么形式存在 具有哪些重要作用？
为什么细胞中的无机盐含量很少，作用却很重要？
01
02
03
归纳概括水与细胞代谢的关系，通过探究无机盐的功能的技能训练培养科学探究能力。（科学思维，科学探究）
密切联系生活实际,倡导节水环保理念和健康生活意识。(社会责任)
通过水结构与功能的分析，形成结构与功能相适应的生命观念。（生命观念）
学习目标
口渴了,你喝什么？
运动员在运动时怎么补水？
问题情景
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
提供能量
调 味
补充失去的无机盐（解体渴）
问题探讨
运动员饮料的化学成分表
右图是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学知识，结合右表讨论以下问题。
1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？
生物体的一切生命活动都离不开水。
良好溶剂、反应物、运输等。
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
提供能量
调 味
补充失去的无机盐（解体渴）
问题探讨
运动员饮料的化学成分表
右图是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学知识，结合右表讨论以下问题。
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？
(1)运动员在运动中会大量出汗，出汗时人体会排出大量无机盐，所以要给他们补充无机盐。
(2)无机盐可以调节细胞的生命活动，也是许多化合物的重要组成成分。
壹
细胞中的水
一、细胞中的水
活动1：认识不同生物体内含水量与分布。
生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别，一般为60%～95%。 水生>陆生
90%
78%
65%
97%
90%
80%～85%
结论1：
1.水在细胞中的含量：
一、细胞中的水
活动2：认识同一生物不同发育期含水量与分布。
幼儿＞成年＞老年 幼嫩>成熟
同一生物的不同生长发育期 生长发育阶段 幼儿 成年 （女） 成年
（男）
质量分数％ 77% 52%-58% 60%-65%
同种生物不同的生长发育时期含水量不同。
结论2：
1.水在细胞中的含量：
一、细胞中的水
99%
83%
79%
76%
84%
活动3：认识同一生物不同发育期含水量与分布。
结论3：
同种生物的不同组织、器官,含水量不同。
1.水在细胞中的含量：
请阅读课本P20,说出水的作用，并举例。
一、细胞中的水
01
细胞内良好的溶剂
02
参与细胞内许多的生物化学反应
03
构成多细胞生物体内以水为基础的液体环境
04
运送营养物质和代谢废物
细胞内水为什么具有以上作用呢？
血液可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞
物质必须溶于水中才能被细胞吸收利用
呼吸作用以及许多有机物的合成和分解都需要水的参与
烘干的小麦种子浸泡后不能萌发，组织液
2.细胞内水的作用：
一、细胞中的水
合作探究
结合水的组成及特性， 尝试解释水为什么能成为良好的溶剂。
水分子的氢键是怎样形成的？为什么在常温下水是液体状态，具有流动性？
水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？
通过以上学习，总结细胞中的水会以什么形式存在呢？
2
3
4
1
一、细胞中的水
3.水的特性：
（1）水是极性分子——水是良好的溶剂
水分子由2个氢原子和一个氧原子构成，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性分布，使得水分子是一个极性分子。这使得带正电荷或负电荷的分子或离子都易与水结合。
一、细胞中的水
3.水的特性：
（2）形成氢键，具有流动性
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。
一、细胞中的水
3.水的特性：
（3）具有较高的比热容
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。
思考： 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？
水的存在形式不同。
血液中主要是自由水，心脏中结合水比例相对较高。
79% 83%
情景思考
一、细胞中的水
4.细胞中水的存在形式：
自由水：以游离形式存在，可以自由流动，占细胞内全部水的95％以上。
结合水：与细胞内其它物质蛋白质、多糖等物质）相结合，约占细胞内全部水的4.5％。
细胞中的水的
存在形式
自由水
结合水
自由水
结合水
一、细胞中的水
2.如果将晒干的种子放在试管中加热,会发现试管壁上有水珠出现,该过程中种子丢失的主要是哪种形式的水 加热后的种子还有活性吗
1.刚收获的小麦种子,农民往往将其晒干后再储存,在这个过程中,种子丢失的主要是哪种形式的水 晒干后的种子还有活性吗
该过程中种子丢失的主要是自由水,种子仍保留活性。
该过程中种子丢失的主要是结合水,种子失去活性。
情景思考
3.晒干的种子能够长久保存,浸泡吸水后能够萌发,据此推断自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系
在一定范围内,自由水和结合水的比值越大,细胞代谢越旺盛。
4.越冬的植物、干旱地区植物的细胞中,结合水含量升高,这表明自由水和结合水的含量与生物的抗逆性有什么关系
在一般情况下,结合水和自由水的比值越大,细胞抗逆性越强。
一、细胞中的水
4.细胞中水的存在形式：
(1)在一定条件下自由水和结合水可相互转化
自由水
结合水
降温
升温
(2)两者的相对含量和生物组织的代谢速率相关
细胞代谢增强
如:萌发的种子
细胞代谢减弱，抗逆性增强
自由水
结合水
上升
下降
如:冬小麦在冬季来临时，结合水增多，自由水减少，增强抗冻能力。
自由水含量越高
结合水含量越高
一、细胞中的水
分类 自由水 结合水
概念 水以游离的形式存在，可以自由流动，叫做自由水。 与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。
含量 多、占细胞水分的95.5% 少、占细胞水分的4.5%
功能 ①细胞中的良好溶剂 ②细胞内的许多生化反应 ③运输营养物质和代谢废物 ④为细胞提供液体环境中 与其他大分子物质一起构成细胞的组成成分
与代谢和抗性之间的关系 含量高时，新陈代谢旺盛 抗逆性差 含量高，新陈代谢慢
抗逆性强
种子烘干丧失的水
种子晒干丧失的水
课堂小结
将烘干的骨、小麦种子和植物秸秆等点燃烧尽, 最终都会得到一些灰白色的灰烬 , 请问这些灰烬是什么呢
无机盐
问题情景
贰
细胞中的无机盐
二、细胞中的无机盐
1.无机盐的存在形式：
阴离子:Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
阳离子:Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等
无机盐的存在形式
大多数以离子形式
少数以化合物形式
如：DNA中的磷酸，骨骼中的钙等
无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%-1.5%。
二、细胞中的无机盐
思考讨论
【资料1】下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图如图：
问题1: 植物体缺镁会影响光合作用，为什么？
光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，Mg是叶绿素分子的组成元素之一，对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。
2.无机盐的作用：
二、细胞中的无机盐
思考讨论
【资料1】下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图如图：
问题2: 有一种贫血症叫做缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？
人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。血红蛋白分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。
2.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，叶片小呈暗绿色偏紫色。
正常
缺N
缺P
缺K
问题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。
这说明了P对于植物正常的生长发育是必不可少的。P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扮演重要角色。
二、细胞中的无机盐
思考讨论
作用1：构成细胞内某些化合物的重要组成成分
2.无机盐的作用：
二、细胞中的无机盐
思考讨论
资料3 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。哺乳动物的血液中必须含有一定量的Ca2+，如果Ca2+含量太高，会出现肌无力症状，而Ca2+含量太低，动物会出现抽搐等症状。
作用2：维持细胞和生物体的正常生命活动
2.无机盐的作用：
二、细胞中的无机盐
思考讨论
资料4 某人生病到医院输液，你知道用的生理盐水是多少浓度的？为什么要配制这一浓度，其它浓度可以吗？为什么？
作用3：维持细胞的渗透压，维持细胞的正常形态
0.9%
9%
皱缩
膨胀
0.09%
生理盐水常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态,如果放到清水里,会吸水涨破。
2.无机盐的作用：
二、细胞中的无机盐
思考讨论
资料5 大家都有这样的体会，进行激烈运动时，会感到腰酸、膝盖酸等。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
作用4：维持细胞和生物体的酸碱平衡
剧烈运动时：H+
H2O+CO2由肺排出
+ NaHCO3
Na+ + H2CO3
无机盐离子H2CO3/HCO3-等组成重要的缓冲体系来调节并维持pH平衡。
蔬果中的碱：OH-
+ H2CO3
过多HCO3-由肾脏排出
H2O + HCO3-
二、细胞中的无机盐
旁栏思考
生活中摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？（教材P22）
盐是日常生活中不可缺少的调味品，它的主要成分是NaCl。虽然Na＋和Cl－在细胞的代谢中发挥重要的作用，但它们并不是越多越好。世界卫生组织(WHO)推荐每人每天食盐摄入量以5 g为宜。摄入盐过多对人类健康的危害很大。例如，有大量证据表明，增加盐的摄入会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等相关。但是，并不是所有的人群都适合低盐饮食，某些疾病患者可能要维持相当水平的盐摄入。该思考题可以让学生体会到适度与平衡的重要性。
二、细胞中的无机盐
课堂拓展
人体所需的部分无机盐
无机盐 功能 缺乏引起的疾病
Fe 组成血红蛋白、细胞色素、含铁酶类 缺铁性贫血
Ca 促进牙齿、骨骼生长，调节神经肌肉的敏感性 佝偻病、骨质疏松症
K 维持离子浓度，调节体液渗透压 心率异常
I 形成甲状腺素的成分 甲状腺肿、呆小症
Mg 与酶活性有关，保持肌肉功能正常 惊厥
Na 体液的主要组成成分，调节体液渗透压 Addison病等
F 维持骨骼的结构，防止蛀牙 龋齿
二、细胞中的无机盐
拓展延伸
实验方案：
观察含全部营养的培养液中去掉该元素前后的植株生长情况
设计思路：
以Mg为例
若植物正常生长
将生长状况相同的正常植物分为两组
甲组：缺Mg培养液
乙组：完全培养液
若出现缺乏症
加入Mg元素再培养
缺乏症消失
则Mg为植物生长必需元素
则Mg不是植物生长必需元素
植物正常生长
实验组中加入Mg的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。
该方案也可用于检测某种矿质元素是否是植物正常生长的必需元素。
每组放入的植物不能是一株，因为一株植物存在偶然性。
3.探究无机盐X是否为植物生长发育所必需
二、细胞中的无机盐
拓展延伸
3.探究无机盐X是否为植物生长发育所必需
对照组：植物 + 完全培养液
实验组：植物 + 缺X培养液
对照组：缺X培养液（加入 X 之前）
实验组：加入无机盐X后
空白对照
自身对照
拓展延伸
课堂小结
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
水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述是否正确。
(1)细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。( )
(2)同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。( )
(3)将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。( )
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练习与应用
一、概念检测
练习与应用
二、拓展应用
1.医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。生理盐水的含义是什么 在什么情况下需要用生理盐水
提示: 质量分数为0.9%的氯化钠溶液的浓度，正是人体细胞所处液体环境的浓度，所以叫生理盐水。当人体需要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，以保证人体细胞的生活环境维持在稳定的状态。
练习与应用
二、拓展应用
2.目前已经探明，在火星两极地区有固态水，而那里的土壤中含有生命必需的Mg、Na、 K等元素。科学家也曾在火星上发现了流动水的痕迹。科学家据此推测，火星上曾经或者现在存在着生命。为什么科学家会作出这样的推测呢
提示: 水是生命之源，地球上最早的生命就是孕育在水中的。科学家在火星上发现了流动水的痕迹，说明那里可能有自由流动的水。同时，那里的土壤中还含有生命必需的一些元素，所以科学家才会作出这样的推测。

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