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(共42张PPT)
第2节 细胞中的无机物
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。
学习目标
细胞中的水
01
38亿年前，地球上形成了稳定的陆地。各种证据表明，那时液态的水圈是热的，甚至是沸腾的。现在的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代谢方式可能是化学无机自养。
而今，地球上已演化出无数复杂的生命形式，但生命活动仍然离不开无机物，这是为什么呢？
问题探讨（P20）：
成分 质量浓度
蔗糖 30/g.L-1
其他糖类 10/g.L-1
柠檬酸 10/g.L-1
柠檬香精 0.8/g.L-1
氯化钠 1.0/g.L-1
氯化钾 0.1/g.L-1
磷酸二氢钾 0.1/g.L-1
磷酸二氢钠 0.1/g.L-1
碳酸氢钠 0.1/g.L-1
这是运动员饮料的化学成分表。
讨论：
1.喝饮料主要是给身体补
充水。水在细胞中起什
么作用？
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？
参考答案：
1.水在细胞中有参与细胞构成、良好的溶剂（反应介质）、运输、维持生命系统的稳定性等作用。
2.表中后五项属于无机盐；
运动员出汗失水也失无机盐，故饮料中要添加无机盐；无机盐对于维持细胞形态和生命活动有重要作用。
一、细胞中的水
１.细胞中水的含量（通常是最多）
1) 生物体的含水量一般为60%-95%；
而细胞中水的含量约占80%-90%。
2) 不同生物的含水量不同；
3）同一生物不同器官的含水量不同；
4）同一个体不同年龄阶段的含水量不同，
人体老化的特征之一是细胞中含水量明显下降 （出现皱纹）。
水-生命之源
不同生物含水量不同
几种不同生物体内水的含量 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
水生生物＞陆生生物
例：不同生物、不同器官含水量的比较：
人体不同组织器官含水量不同
人体几种不同组织器官中含水量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液
质量分数/% 10% 22% 76% 79% 83%
人体不同时期含水量不同。幼儿＞老年人。
人体不同生长时期体内水的含量 生长时期 幼儿 成年 老年
所占比例（%） 77 60 50
固态 液态 气态
我们知道：水在自然界中有三种形态
思考：在细胞内水是否也有这三种形式存在呢？
结合水：
与细胞内蛋白质、多糖等物质相结合，不能自由流动， 约占细胞中水的4.5％。
2.水在细胞中存在的形式
自由水：
可以自由流动，以游离形式存在，占细胞中水的95％以上。
血液与心脏的比较
形态
含水量%
血液
液态
83
心脏
坚韧的固态
79
为什么两者含水量这么接近,血液是流动的，而心脏是坚实的？
血液中水主要以自由水的形式存在；
心脏中水主要以结合水的形式存在。
思考与讨论：水的形式与器官形态
两者在一定条件下可以相互转化。
示例：自由水与结合水的转变
10分钟后
加NaCl
鲜鸡血（液态）
鸡血块（固态）
烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。
水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。
3.水的生理作用
1）水是构成细胞的重要成分，活细胞中含量最多；
2）水是极性分子，是良好的溶剂；
3）水在生物体内流动，运输营养及废物；
4）水有氢键，比热容高，维持生命系统稳定性十分重要。
水是良好的溶剂
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分布的不对称性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。
水分子的结构与功能的关系
水对于维持生命系统的稳定性非常重要
一个水分子的氧端和另一个水分子的氢端可以形成氢键。水分子之间靠氢键相互作用在一起。
氢键不稳定，使水在常温下维持液态，具有流动性。氢键的存在使得水具有较高的比热容，水的温度相对不易发生改变。
拓展：水与细胞代谢的关系
①图示
②曲线
（1）种子储存前，晒干是为了减少________含量， 降低种子的_______速率，以延长种子的寿命。
自由水
（3）越冬作物________（减少或增加）灌溉，可以提高作物_____________。
减少
对低温的抗性
代谢
（2）干种子用水浸泡后仍能萌发说明失去部分________的种子仍保持其生理活性。
自由水
自由水与结合水在生产实践中的应用
（4）把晒干的种子放进一支洁净的试管中加热，试管壁上有水珠，形成这些水珠的水主要是小麦种子里的 _________，这样的种子将不能萌芽。原因是失去________，会导致___________的
破坏，从而使代谢停止。
结合水
结合水
细胞结构
形式 定义 含量 功能
自由水 细胞中游离态的水，可以自由流动 95%以上 1．细胞内的良好溶剂
2．参与细胞内的生化反应
3．运送养料和代谢废物
4．为化学反应提供液体环境
结合水 细胞中与其他物质结合的水 约4.5%
细胞的组成成分
归纳总结
细胞中的无机盐
02
秋天，庄稼收获后，秸秆被烧掉，剩下的灰烬和动物的尸体焚烧后的灰烬都是无机盐，无机盐在细胞和生物体是如何存在的？有什么作用？
1.大多数无机盐以离子形式存在：
阳离子：Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+等；
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
2.含量：
很少，仅占细胞鲜重1％－1.5％。
（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？
（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会影响其正常生长发育。
思考·讨论
一种叶绿素分子（局部）
血红素分子（局部）
3.说明P元素对植物生长发育有十分重要作用；
因为P元素是构成核酸、ATP和某些酶的重
要元素。
参考答案：
1.镁是叶绿素的重要组分，缺镁就缺叶绿素。
2.铁是血红素的重要组分，缺铁就缺血红蛋白。
无机盐可以组成某些复杂化合物
许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。
资料1
哺乳动物血液中Ca2+的含量若太低，会出现抽搐等症状；人若在高温条件下工作，大量排汗，应多喝淡盐水等。以上例子又说明什么？
一些无机盐可以维持细胞的酸碱平衡
资料2
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
缓冲对：H2CO3\ NaHCO3、NaH2PO4\Na2HPO4
一些无机盐可以维持细胞的形态和功能
在正常情况下，人体内的无机盐浓度为0.9%。
为患者输入0.9%的NaCl溶液而不是清水或浓盐水？
9%
0.09%
皱缩
膨胀
资料3
（1）组成细胞中的某些化合物
（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）维持细胞的正常形态（渗透压平衡）
3．作用：
无机盐 功能 每日需要量 缺乏引起的疾病
Fe 组成血红蛋白、细胞色素、含铁酶类 10~20 mg 缺铁性贫血
Ca 促进牙齿、骨骼生长，调节神经肌肉的敏感性 0.4~1.5 g 骨骼畸形、痉挛
K 维持离子浓度，调节体液渗透压 2~4 g 心率异常
I 形成甲状腺素的成分 0.01~0.15 mg 甲状腺肿、呆小症
Mg 与酶活性有关，保持肌肉功能正常 0.2~0.4 g 惊厥
Zn 若干跟消化有关的酶的结构中心 10~15 mg 侏儒、生殖腺功能受影响
F 维持骨骼的结构，防止蛀牙 2 mg 龋齿
拓展：人体所需的部分无机盐
梳理网络　要语必背
03
1.水在细胞中以自由水和结合水两种形式存在。
2.自由水是细胞内良好的溶剂；结合水是细胞结构的重要组成部分。
3.细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合。
4.哺乳动物的血液中必须含有一定量Ca2＋，如果Ca2＋的含量太低，动物会出现抽搐等症状。
5.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
6.无机盐对维持细胞和生物体的生命活动有非常重要的作用。
7.一些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。
随堂演练　知识落实
04
(1)生物种类不同，含水量不同，如陆生生物含水量多于水生生物(　　)
(2)生物的含水量与生长发育阶段有关，幼嫩组织的细胞中含水量高(　　)
(3)晒干的种子不含自由水(　　)
(4)细胞内的自由水和结合水可以相互转化(　　)
(5)生物体内，无机盐均以离子形式存在(　　)
(6)无机盐含量过多或过少都会影响生物体的正常生命活动(　　)
(7)植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐(　　)
×
辨析易错易混
√
×
√
×
√
√
1.(2019·辽宁辽师大附中高一月考)下表分别是生物体及人体组织、器官的含水量。
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表1　生物体的含水量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
含水量/% 97 80～85 78 65 90 60～80
表2　人体组织、器官的含水量
组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 脑
含水量/% 10 22 76 79 83 84
对表中数据分析可得出的结论是
①构成生物体的成分中水的含量最多　②生物体的含水量与生物的生活环境密切相关　③代谢旺盛的组织器官含水较多　④组织器官的形态结构差异与水的存在形式相关
A.①②③④　　　　B.①②③　　　　C.①②　　　　D.①
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√
由表2可知，代谢旺盛的组织或器官中含水量较多，③正确；
由表2可知，血液和心脏的含水量相差无几，但心脏呈固态，而血液呈液态，说明组织或器官的形态差异与水的存在形式相关，④正确。
解析　由表1可知，构成生物体的成分中水的含量最多，①正确；
由表1可知，水生生物的含水量高于陆生生物，说明生物体的含水量与其生活环境密切相关，②正确；
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生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
含水量/% 97 80～85 78 65 90 60～80
组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 脑
含水量/% 10 22 76 79 83 84
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2.下列关于生物体内水的相关叙述，不正确的是
A.存在形式包括自由水和结合水
B.自由水与结合水可以相互转化
C.自由水和结合水的比值越大，抗寒能力越强
D.生物体在不同的生长发育期，含水量也不同
√
解析　结合水和自由水的比值越大，抗寒能力越强，C错误。
3.(2019·山东济南外国语学校高一月考)某人近来脸色苍白、四肢无力，总是感到头昏眼花，到医院里进行血常规化验，医生发现其血红蛋白含量减少。如果你是医生，除了对他进行药物治疗外，还应建议他在饮食上补充下列哪种食品
A.含糖较多的食品 B.含铁丰富的食品
C.含钙丰富的食品 D.含锌丰富的食品
解析　血红蛋白需要铁离子的参与，血红蛋白减少很可能是缺少铁，所以应多补充含铁丰富的食品，故B正确。
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√
4.(2019·临沂第十九中学高一月考)苹果含有微量元素Zn，而Zn是构成与记忆力息息相关的物质不可缺少的元素，儿童缺锌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
√
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5.下列关于生物体内水和无机盐的叙述，错误的是
A.干种子内结合水的相对含量较低，不能进行旺盛的生命活动
B.旱生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其原因之一是结合水的相
对含量较高
C.镁离子是叶绿素的重要成分，缺镁会造成叶片发黄
D.生理盐水能维持人体渗透压的平衡，防止细胞失水皱缩或吸水涨破
√
解析　干种子中自由水含量相对较低，细胞代谢活动较弱，A错误。
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