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必修1 第2章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
细胞中含量最多的化合物是水
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
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 不同生物的含水量不同,水生生物>陆生生物
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
一、细胞中的水
1、水的含量
任务：分析数据找规律
活动：阅读理解水分子结构决定其特性
阅读教材20～21页楷体字部分,思考为什么水具有支持生命的独特性质？尝试总结水分子结构与特性的关系。
如果说我们这个星球上存在什么奇迹的话，那么这些奇迹一定与水有关。
水之所以如此神奇、不可或缺，是因为水分子结构赋予的。
一、细胞中的水
2.水的特性
一、细胞中的水
①水是极性分子
水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧原子具有比氢原子更强的吸引共用电子的能力，使氧原子一端稍带负电荷，氢原子一端稍带正电荷。这种电子分布不均匀的分子叫做极性分子。
由于水分子的极性,带正电荷或负电荷的分子和离子都容易与水结合，因此水是良好的溶剂。
糖溶解
水分子
糖晶体
糖分子
糖分子
2.水的特性
一、细胞中的水
②水分子之间形成氢键
由于水分子的极性，一个水分子的负电区(氧端)与另一个水分子的正电区(氢端)之间通过静电吸引形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键。
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，具有流动性。
水分子间的氢键
水分子与纤维素间的氢键
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。
在水域生态系统十米深的静水层，冬夏季节的水温变化很小
比热容：1kg均相物质温度升高1K（1℃）所需的热量。
冰
水
心脏
①自由水：绝大多数的水呈游离状态，可以自由流动。
②结合水：一部分水(4.5%)与细胞内部的其他物质(蛋白质、多糖)结合。这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分。
结合水是细胞结构的重要组成部分，赋予各种组织器官一定的形状。
一、细胞中的水
3、水的存在形式
血液
自由水是细胞内良好的溶剂；参与细胞内的生化反应。
（3）你能否根据血液功能判断自由水的功能？血液由血细胞和血浆组成，离开血浆血细胞很快就会死亡，这说明自由水可以为细胞提供什么环境？
为多细胞生物体内的细胞提供液体环境。
（1）水蜜桃香甜多汁，有哪些物质溶解其中？
这说明自由水有什么功能？
（2）回忆初中所学的知识,植物光合作用需要水的参与吗？这又说明自由水有什么功能？
细胞内良好的溶剂。
参与细胞内许多生物化学反应。
参与运送营养物质和代谢废物。
一、细胞中的水
4、自由水的功能
北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。
结论：在一定条件下自由水与结合水可以相互转化
自由水
结合水
温度降低
温度升高
一、细胞中的水
5、自由水和结合水的关系
资料2:在粮食收获之后,要将粮食晒干后进行储存,这样能保存较长时间。如果将晒干后的粮食放入试管中进行加热,会发现试管壁上有水珠出现。播种前还需要提前用水浸泡一段时间。
(1)粮食晒干过程中,减少的化合物主要是什么 在细胞中是以什么形式存在的
减少的化合物主要是水；自由水。
(2)晒干后的粮食在试管中加热,试管壁上出现的水珠在细胞中主要以什么形式存在 此时的种子还能萌发吗 为什么 这一事实说明了什么
结合水。不能，结合水散失,细胞结构被破坏,种子死亡,不能再萌发。结合水是细胞结构的重要组成成分。
一、细胞中的水
6、水的存在形式与细胞代谢以及抗逆性的关系
(3)粮食需要晒干后进行储存的原因是什么 播种前为什么要浸种
粮食晒干后,自由水含量减少使细胞代谢减弱,储存时可减少有机物消耗。播种前浸种可以使细胞内自由水含量增加,使代谢强度增加,从而促进种子萌发。
自由水/结合水比例升高，细胞代谢增强
结合水/自由水比例升高，细胞抗逆性增强
（干旱、寒冷、盐碱等）
(4)北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐减低，结合水的比例会逐渐升高。据此推测：自由水和结合水的比例与植物抗逆性之间有何关系？
一、细胞中的水
6、水的存在形式与细胞代谢以及抗逆性的关系
任务：总结上述问题中自由水和结合水的含量比例对生物的代谢和抗逆性有什么关系 并尝试绘制关系曲线。
一、细胞中的水
6、水的存在形式与细胞代谢以及抗逆性的关系
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,细胞的抗逆性越差。
①种子萌发时，吸收水分，自由水增多，代谢增强
②晒干的种子，自由水减少，代谢减弱，利于储存。
③晒干的种子，经过加热，失去结合水，细胞的结构被破坏，不能萌发。
一、细胞中的水
6、水的存在形式与细胞代谢以及抗逆性的关系
存在形式
特点
含量
功能
水与代谢关系 呈游离状态，可自由流动
与细胞内其他物质结合
约4.5%
细胞结构的
重要组成部分
约95.5%
①细胞内良好的溶剂；
②参与细胞内的许多生化反应
③为细胞提供液体环境；
④运输营养物质和代谢废物
自由水
结合水
易蒸发、不受束缚、可流动
不易散失、较稳定
一、细胞中的水
任务：请完成水的两种存在形式及功能的比较
二、细胞中的无机盐
任务:比较运动员饮料与普通饮料成分的主要差异
点燃一粒小麦种子，待它燃烧时可见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
任务：请大家自主阅读教材，充分思考举例说明无机盐的存在形式和主要作用
二、细胞中的无机盐
1、细胞中无机盐的存在形式及含量
无机盐 含量 存在形式 仅占细胞鲜重的1%-1.5% 少数为化合物 骨骼中骨盐的主要成分是
Ca3（PO4）2
多数为离子形式 阳离子：Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
1)为什么缺铁会导致贫血
讨论1:
铁是血红蛋白的重要组分
镁是叶绿素的重要组分
构成细胞某些复杂化合物的重要组成成分
2)植物缺镁会影响光合作用，为什么
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是许多重要化合物（如核酸、ATP等）和生物膜等的重要组成成分。P供应不足，核酸的合成会受到影响，并会波及蛋白质的合成，还会影响体内糖代谢。
二、细胞中的无机盐
2、无机盐的作用
1.哺乳动物血钙太低时,会
出现抽搐现象,太高会肌无力。
2.缺乏Na+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。
3.有些植物缺少B时,会出现只开花不结果即华而不实。
4.碘缺乏会造成甲状腺疾病、生长发育缓慢、行动迟缓、注意力不集中、情绪波动比较大等症状,对于女性患者而言,还可能导致不孕等症状的发生。
讨论2:
维持细胞和生物体生命活动
二、细胞中的无机盐
2、无机盐的作用
形成肌细胞动作电位的主要离子流
无机盐有利于维持细胞和生物体的酸碱平衡
乳酸＋NaHCO3 乳酸钠＋H2CO3
CO2＋H2O
讨论3:
剧烈运动后，会感到肌肉酸痛、腰酸、膝盖酸，这是因为产生了乳酸，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？
二、细胞中的无机盐
2、无机盐的作用
缓冲对：H2CO3 /HCO3- 和 H2PO4-/HPO4 2-
无机盐维持细胞的渗透压，保持细胞的正常形态
讨论4:
二、细胞中的无机盐
2、无机盐的作用
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
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中溶质的浓度，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。
拓展应用
二、细胞中的无机盐
功能 举例
细胞内某些复杂的化合物的＿＿＿＿＿＿＿ Mg2+是叶绿素分子必需的成分,Fe2+是血红素必需的成分
参与并维持生物体的 ＿＿＿＿＿ . 哺乳动物血液中必须含有一定量的Ca2+,如果血液中钙离子的含量过低就会出现抽搐现象
＿＿＿＿＿＿＿的平衡 Na+、Cl-对细胞外液渗透压起重要作用,K+则对细胞内液渗透压起重要作用
＿＿＿＿＿＿＿平衡(即pH平衡) 人血浆中的HC、HP等对血浆pH的稳定起重要作用
生命活动
渗透压
酸碱
重要组成成分
2、无机盐的作用
任务：小结
结合水
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)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。（ ）
(4)同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。（ ）
(5)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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课堂练习
一、概念检测
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Mg2+、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
水是生命之源，地球上最早的生命就是起源于水中的。
①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。
②土壤中还含有生命必需的一些元素
课堂练习
二、拓展应用
患急性肠炎的病人（肚泻）脱水时需要及时补充水分，同时也需要补充体内丢失的无机盐，因此，输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法。
大量出汗会排出过多的无机盐，导致体内的水盐平衡和酸碱平衡失调，这时应多喝淡盐水。
与生活的联系
下课啦，快休息吧！

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