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第2节 细胞中的无机物
第2章 组成细胞的分子
内容提要：
1.水在细胞中以什么形式存在？具有那些重要作用？
2.为什么细胞中的无机盐含量很少，作用很重要？
细胞中含量最多的化合物是水
不同生物体内的含水量不同
同一生物的不同生长发育时期的含水量不同
同一生物不同组织或器官的含水量不同
一、水的含量
水母97%
藻类90%
鱼类80-85%
高等植物 60-80%
哺乳动物65%
水在细胞中的含量
不同生物体中含水量 ______
水生生物 陆生生物
不同
>
水在细胞中的含量
不同生长发育阶段含水量 ______，幼年生物 老年生物
不同
>
幼儿时期 70%
老年时期 50%左右
血液 83%
骨骼 22%
牙齿 10%
水在细胞中的含量
心脏 79%
肌肉 76%
同一生物在不同组织、器官中,水的含量______
不同
二、水分子的结构及特性
分子结构 特性
水是极性分子
是良好的溶剂
能形成分子间的
氢键
具有流动性
具有高比热容
结构与功能相适应
流水
（液态）
蒸气
（气态）
白雪
（固态）
那么，细胞内水是否还是以这三种形式存在呢
自然界中的水以三种形式存在：
三、水的存在形式及作用
为何心肌呈坚韧的形态而血液呈流动的液态？
血液中自由水含量较多，主要来运输营养物质与废物，因此呈液态。
心脏的结合水含量较多，主要用于构成细胞结构，因此呈固态。
结合水
自由水
以游离形式存在，
自由流动的水。
与其他物质相结合的水。
形式 定义 含量 作用
自由水
结合水
约95.5%
约4.5%
①细胞内良好的溶剂
②参与细胞内的生化反应（光合作用）
③为细胞提供液体环境（血浆）
④运输营养物质和代谢废物(血液）
细胞结构的重要组成成分
呈游离状态的水，可以自由流动
与细胞内的其他物质相结合的水
(特点：可自由流动、易蒸发)
(不易散失、较稳定)
总之，各种生物体的一切生命活动都离不开水。
阅读教材P20~21第2段，完成下面表格。
三、水的存在形式和功能
四、自由水与结合水的相互转化
自由水
结合水
温度降低
温度升高
(1)条件
(2)原因
水分子与细胞内的亲水物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以氢键相结合。
温度升高，水分子的动能增加，会逃脱氢键的束缚成为自由水。
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。
细胞中的水
鲜种子
干种子
死种子
暴晒
烘烤
失去自由水
代谢减弱
失去结合水
种子死亡
用水浸泡后，能萌发
用水浸泡后，不能萌发
失去大部分自由水，种子仍能保持活性
失去结合水，种子失去了活性
五、 自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系
如图所示：
比值大
比值小
新陈代谢旺盛，但抗逆性较差
新陈代谢缓慢，但抗逆性较强
（如：细胞衰老、环境恶化）
“自由水所占比例越大，细胞代谢就越旺盛；
结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。”
联系生活，判断以下实例中水主要以什么形式存在？
（1）切西瓜时流出的瓜汁水
（2）鸡蛋清里的水
（3）新鲜小麦种子晒干时丢失的水？
（4）晒干的种子用水浸泡后还能萌发吗？
(5) 晒干后的种子烘烤后，试管壁上的水珠
（6）失去结合水的种子浸泡后还能萌发吗？
自由水
结合水
自由水
结合水
失去自由水的干种子仍保持其生理活性
失去结合水的细胞失去活性
习题练习
1、判断正误
细胞失去结合水后仍可保持活性。（ ）
种子储存前晒干是为了去掉全部自由水，降低种子的代谢速率，延长种子的储存时间。（ ）
参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水。（ ）
生物体内的许多化学反应离不开水。（ ）
人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水。（ ）
细胞内自由水与结合水的比值与新陈代谢的强弱关系不大。（ ）
×
×
×
√
√
√
习题练习
2、下图为对刚收获的种子所做的一系列处理。据图判断，下列有关说法正确的是（ )
C
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
1、无机盐在细胞的含量和存在形式
含量 存在形式
无机盐
1%~1.5%
多数为离子状态，少数为化合状态
阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+ 等。
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3- 等。
细胞中的无机盐
如:牙齿中的CaCO3
2.无机盐的作用：
无机盐是细胞内复杂化合物的重要组成成分。
（1）为什么植物体缺Mg会影响光合作用？
（2）为什么缺Fe会导致贫血？
图2-1 叶绿素分子、血红素分子局部简图
资料分析1：当人体处于持续的高温环境或剧烈运动之后，会出现肌肉酸痛、无力或抽搐等现象。这主要是由大量出汗排出过多的无机盐引起的。你认为无机盐有什么作用？
无机盐能维持细胞和生物体的生命活动。
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+含量太低,动物会出现抽搐等症状；Ca2+过高会出现肌无力
2.无机盐的作用：
2.2 无机盐的功能
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。这是为什么呢？
功能3 维持细胞和生物体的酸碱平衡
缓冲物质：H2CO3/NaHCO3 ；
NaH2PO4/Na2HPO4
2.2 无机盐的功能
功能4 维持细胞的持细胞的正常形态（渗透压）
0.09%
0.9%
膨胀
皱缩
质量分数为0.9%的Nacl溶液
（课本拓展应用第1题）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，用0.09%或9%浓度可以吗？为什么？
小结：无机盐在细胞中的含量很少，但是作用很大。
生理功能 举例
组成某些复杂化合物 ①Mg是叶绿素分子必需的成分；
②Fe是血红素的重要成分；
③P是细胞必不可少的许多化合物的成分
维持细胞和生物体的生命活动 ①Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等；
②血液中Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状
维持生物体内的渗透压的平衡和酸碱平衡 ①K+主要维持细胞内液渗透压，Na＋Cl-主要维持细胞外液渗透压
②HCO3-、HPO4-等维持酸碱平衡
3、无机盐的功能
2.3 部分离子的功能
Na+
人体体液的组成成分，调节体液渗透压；参与形成膜电位，维持神经和肌肉的正常兴奋性。
K+
人体体液的组成成分，维持离子浓度平衡、调节体液渗透压；参与形成膜电位，维持神经和肌肉的正常兴奋性。
Ca2+
促进牙齿和骨骼生长；调节神经、肌肉的敏感性等。
Mg2+
参与构成叶绿素，与某些酶的活性有关。
Fe2+
Fe3+
在人体内可以相互转化，其中Fe2+是血红蛋白及某些含铁酶类的成分。
Cl-
人体体液的组成成分，维持离子浓度平衡；是胃酸的重要成分。
HCO3-
与H+结合形成H3CO3是血浆中最重要的缓冲对，对于调节正常血浆的PH有重要意义，也是保护胃黏膜的重要成分。
拓展：探究无机盐X是否为植物生长发育所必需
甲组：实验组，
乙组：对照组；
实验中应保证实验组和对照组中实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况等相同；
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。
实验组中加入Fe的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。
每组放入的植物不能是一株，因为一株植物存在偶然性。
拓展：探究无机盐X是否为植物生长发育所必需
（1）空白对照
对照组：
实验组：
植物+完全培养液
植物+缺X培养液
（2）自身对照
对照组：
实验组：
缺X培养液(加入X之前)
加入无机盐X后
拓展：探究无机盐X是否为植物生长发育所必需
课堂小结
水和无机盐与其他物质共同承担起构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。

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