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第2节 细胞中的无机物
细胞中的水
细胞中的无机盐
今天你喝水了吗？
他们也要喝水
水的重要性
最早的生命是在海洋中孕育的，生命从一开始就离不开水。
种子萌发
人在胚胎期的发育
沙漠中的仙人掌
……
资料：人一旦缺水，后果是很严重的。缺水1%~2%，感到渴；缺水5%，口干舌燥，皮肤起皱，意识不清，甚至幻视；缺水15%，往往甚于饥饿。现代医学研究表明,人在饥饿状态下的生命极限最多10天，而缺水只能活3天。

思考
细胞中水的含量有什么特点呢？又有何作用？
一、细胞中的水
1.水在细胞中的含量如何？
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% 85-90 1-1.5 7-10 1-2 1-1.5
（1）水是细胞中含量最多的化合物
细胞中含量最多的化合物是水。
（2）不同生物体含水量有所差别（水生＞陆生）
水母97%
蛙78%
高等植物60-80%
哺乳动物65%
藻类90%
鱼类80—85%
生物种类不同，含水量不同。
生物一般为：60%--95%
水母的含水量：97%
哺乳动物含水量：65%
水生生物>陆生生物
2.水分子结构
水分子的特性：
1.水是极性分子。
2.水具有流动性。
3.较高的比热容，稳定性。
结构
功能
决定
_____
氢键
水分子之间靠氢键结合示意图
1. 细胞内良好的溶剂
2. 参与生物化学反应（例如：呼吸作用）
3. 为细胞提供液体环境
4. 运输营养物质和代谢废物
水的作用
水是极性分子，带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合
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。
水在自然界中存在的形式
流水
白雪
蒸气
(液态)
(气态)
(固态)
3.在细胞内水以什么形式存在？
呈游离状态，可以自由流动，约占95.5%。
与细胞内其他物质相结合（如蛋白质、多糖），
不能自由流动，约占4.5%。
结合水：
自由水：
切西瓜时，流出的液体
蛋清中的水分主要是结合水
3.1 细胞中水的存在形式
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
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
生物化学反应
液体环境
→细胞代谢增强
如:萌发的种子
→细胞代谢减弱，抗逆性增强
如: 晒干的种子，自由水减少，利于储存；
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。
a.两者的相对含量(自由水/结合水)影响生物组织的细胞代谢速率
自由水
结合水
上升
下降
3.3 自由水与结合水的关系
3.3 自由水与结合水的关系
结合水
自由水
温度↑
温度↓
b.自由水与结合水可以相互转换
转化实例
a.烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。
b.水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。
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。
①
②
③
讨论：
1.新鲜种子为了方便保存，为什么需要晒干？晒干之后重量减轻，失去哪种形式的水？
2.已经晒干的种子放在试管中，用酒精灯烘干，试管壁上会有水珠，失去的是哪种形式的水？
3.晒干的种子用水浸泡后还能萌发吗？
4. 失去结合水的种子浸泡后还能萌发吗？
思考：
自由水
结合水
失去自由水的种子仍保持其生理活性，浸泡吸水后可以萌发
失去结合水的细胞失去活性
水是生命之源，饮用过少对健康有害，但短时间内饮用过多会造成“水中毒”，同样危害健康!
你知道吗？
资料：
“水中毒”是由于长期饮水过量或短时间内大量饮水，身体必须借着尿液和汗液将多余的水分排出，但随着水分的排出，人体内以钠为主的无机盐离子也会受到稀释，血液中的盐分越来越少，吸水能力随之降低，一些水分就会很快被吸收到组织细胞中，使细胞水肿。
1.判断以下实例中水主要以什么形式存在？
（A） 切西瓜时流出的瓜汁水
（B）新鲜小麦种子晒干时丢失的水
（Ｃ）小麦烘烤时丢失的水
（D）鸡蛋清里的水
以自由水方式存在的有：
以结合水方式存在的有：
A、B
C、D
2.小麦萌发时，细胞内结合水和自由水的比值（ ）
　A、升高 B、降低
　C、不变 D、无法判断
B
点燃小麦种子，待它燃烧时可见到一些灰白色的灰烬，这些灰烬就是小麦种子里的无机盐。其他生物体的细胞中也含有无机盐。
二、细胞中的无机盐
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
１.表中哪些成分属于无机盐？
２.无机盐主要以什么方式存在于细胞中
3.无机盐在细胞的生活中起什么作用？
阳离子：Na+、K+（ Ca2+、Mg2+、Fe2+、 Fe3+等）。
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
离子形式
二、细胞中的无机盐
2.2 无机盐的功能
功能一：某些复杂化合物的组成成分
血红素分子（局部）
材料一：下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构图
一种叶绿素分子（局部）
植物体缺Mg会影响光合作用；缺Fe会导致贫血
材料二：Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞兴奋性降低，进而引发发肌肉酸痛、无力等；哺乳动物血液中Ca2+太低时，会出现抽搐现象。
功能二：维持细胞和生物体的正常生命活动
2.2 无机盐的功能
元素 出现的相应症状 Ca 过少
过多
Mg I 过少
过多
B Zn Fe 出现抽搐现象，易患骨质疏松症
可能引起肌无力
人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大
人患甲状腺功能亢进症（甲亢）
过少：影响人体生长发育，尤其是大脑发育
过少：影响血红蛋白的合成，导致缺铁性贫血
过少影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行
过少华而不实（只开花不结果）
活动1：举例说明组成细胞的元素的功能
功能三：维持细胞的酸碱平衡
材料三：我们血液的pH一般不会有较大变化
碱性食物
肌肉酸痛
2.2 无机盐的功能
功能四：维持细胞的形态与功能（保持一定的浓度）
材料四：在正常情况下，人血浆和组织液的无机盐浓度为0.9%，
输液时需为患者输入0.9%的NaCl溶液
9%
0.09%
皱缩
膨胀
2.2 无机盐的功能
实验
验证某种无机盐是否为植物生长发育所必需的
作物生长中，由于施肥不均，或者土壤中营养元素的不均衡，均会导致某些元素的缺少或者过量，此外各元素之间的相互作用，也会影响到元素的吸收和平衡，都会造成作物外在的各种缺素现象。
实验
验证X无机盐是否为植物生长发育所必需的
实验设计
对照组：
实验组：
幼苗 +含X的完全培养液→正常生长
幼苗 +缺X的完全培养液→表现出症状+加X→恢复
探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素
【检测】如图为对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析有关说法正确的是( )
A. ④和⑤是同一种物质,但是在细胞中存在形式不同
B. ①和②均能萌发形成幼苗
C. ③在生物体内主要以化合物形式存在
D. 点燃后产生的CO2中的C只来自种子中的糖类
种子点燃后,糖类和其他有机物形成二氧化碳和水等散失，留下的物质为无机盐
A
1.下面是关于细胞中水含量的叙述，其中不正确的是( )
A、 水是人体细胞中含量最多的化合物
B、新陈代谢旺盛的植物细胞含自由水量较高
C、越冬植物的细胞内自由水含量较高
D、老年人细胞中含水量比婴儿要少
2.在细胞中的含量很少，但既是细胞结构的重要组成部分，又能维持细胞和生物体的生命活动的一类物质是
A、水 B、无机盐 C、维生素 D、核酸
C
B
当堂训练
3.根据水的存在形式和生理功能思考：落叶植物体内自由水/结合水的比值，冬季与夏季相比有何不同？（ ）
A.相等 B.夏季大 C.冬季大 D.不确定
4. 某地区晒干的小麦种子的含水量约为 14%, 此时活细胞内水分
A. 全部为自由水 B. 全部为结合水
C. 主要为自由水　　D. 主要为结合水
B
D
5.人的红细胞必须生活在NaCl浓度为0.9%的血将中。 若将红细胞置于浓盐水中，红细胞则会失水皱缩，从而丧失输送O2的功能。这些事实说明（　）
A. 无机盐对维持生物体的新陈代谢有重要作用
B.无机盐对维持生物体的形态和功能有重要作用
C. 无机盐离子容易进出细胞
D. 水分子容易进出细胞
B
问题探讨
1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？
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
运动员饮料的化学成分表
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
生物化学反应
液体环境
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
运动员饮料的化学成分表
2.表中哪些成分属于无机盐？为什么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？
氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠等都属于无机盐，它们在饮料中以离子的形式存在。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。
问题探讨
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
运动员饮料的化学成分表
2.表中哪些成分属于无机盐？为什么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无机盐是细胞中某些化合物的重要组成成分。
②能维持细胞和生物体正常的生命活动;
③能维持细胞和生物体的酸碱平衡。④能维持细胞正常渗透压。
问题探讨
Q1: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？
9%，失水皱缩
0.09%，吸水膨胀
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。
0.9%，正常
Q2:为什么要配制0.9%，用0.09%或9 %浓度可以吗？为什么？

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