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第二章 走进细胞
2.2 细胞中的无机物
干燥的种子必须吸足
水才能萌发
人的胚胎也要浸润在羊水中发育
仙人掌身处干旱的环境，它那肥硕的变态茎中仍贮存着大量的水分。
生命活动离不开水！
一、细胞中的水
水
（70%~90%）
蛋白质
（7%~10%）
糖类和核酸
（1%~1.5%）
脂质
（1%~2%）
无机盐
（1%~1.5%）
一、细胞中的水
水是活细胞中含量最高的化合物，为70%-90%。
一、细胞中的水
水母97%
藻类90%
鱼类80%~85%
蛙78%
哺乳动物65%
（一）生物体内水的含量
不同生物个体之间含水量不同
水生生物>陆生生物
高等植物60~80%
各种生物体中其含水量一致么？
一、细胞中的水
（一）生物体内水的含量
在生物体的不同生长发育阶段，含水量不同
幼儿时期>成年时期>老年时期
植物幼嫩部分>植物老熟部分
同种生物，不同发育期，其含水量存在差异么？
一、细胞中的水
（一）生物体内水的含量
牙齿10%
骨骼22%
骨骼肌76%
心肌79%
血液83%
同一生物体不同的组织、器官含水量不同
血液>心肌>骨骼肌>骨骼>牙齿
【思考】心脏和血液含水量相近，为什么血液是流动的，心肌是坚实的？
同一生物体不同的组织、器官含水量是否相同？
一、细胞中的水
1、水分子中H、O原子的结合方式和带电情况如何？为什么说水是一种良好的溶剂？
2、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？
3、为什么说水对维持生命系统的稳定性十分重要？
（二）水的结构及特性
【课堂任务】阅读课本P20-P21楷体字部分并回答以下问题。
一、细胞中的水
1、水分子中H、O原子的结合方式和带电情况如何？为什么说水是一种良好的溶剂？
（二）水的结构及特性
H原子：正电荷
O原子：负电荷
水分子是一个极性分子
水是良好溶剂
一、细胞中的水
2、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？
（二）水的结构及特性
一个水分子的氧端靠近另一个水分子的氢端
静电吸引作用形成氢键
水在常温下是液体状态，具有流动性
氢键不稳定，不断断裂又不断形成
一、细胞中的水
3、为什么说水对维持生命系统的稳定性十分重要？
（二）水的结构及特性
氢键具有较高的比热容
水的温度相对不容易发生改变
有利于维持生命系统的稳定性
一、细胞中的水
血液83%
由于氢键的不稳定性，绝大部分的水以游离的形式存在状态，可以自由流动，叫自由水，如血液中的水。含量约占细胞内全部水分的95.5%。
（三）水的存在形式及功能
一、细胞中的水
心脏79%
一部分与细胞中的其他物质（如蛋白质、多糖）相结合，失去流动性和溶解性，叫做结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分，赋予各种器官、组织一定形态、硬度和弹性，如心脏中的水。含量约占细胞内全部水分的4.5%。
（三）水的存在形式及功能
自由水和结合水从功能上看有何差异呢？
一、细胞中的水
（三）水的存在形式及功能
【课堂任务】阅读以下资料回答问题并总结自由水的功能。
1、水蜜桃香甜多汁，当你咬开水蜜桃时冒出的汁水主要是什么形式的水？有哪些物质溶解其中？这说明自由水有什么功能？
自由水。有糖类、无机盐、色素、蛋白质等。
自由水功能一：细胞内良好的溶剂
一、细胞中的水
（三）水的存在形式及功能
【课堂任务】阅读以下资料回答问题并总结自由水的功能。
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？
自由水功能二：参与细胞内的生物化学反应
一、细胞中的水
（三）水的存在形式及功能
【课堂任务】阅读以下资料回答问题并总结自由水的功能。
3、血液是由血细胞和血浆组成，离开血浆的血细胞很快就会死亡。这又说明自由水可以为细胞提供什么环境
自由水功能三：为细胞提供液体环境
一、细胞中的水
（三）水的存在形式及功能
【课堂任务】阅读以下资料回答问题并总结自由水的功能。
4、血液中含自由水较多。你是否能根据血液功能判断自由水的功能
自由水功能四：运输营养物质和代谢废物
自由水与结合水又存在着怎样的联系呢？
一、细胞中的水
（四）自由水和结合水之间的关系
1、将刚收获的新鲜大豆种子在阳光下晒干，重量会减轻。干燥后的大豆种子浸泡后在适宜的条件下，仍能萌发成幼苗。
【课堂任务】阅读以下资料回答问题并总结自由水与结合水的关系
问题1：刚收获的新鲜种子在阳光下晒干，主要会失去什么形式的水？
问题2：若晒干的种子不浸泡，会不会萌发呢？为什么？
问题3：将晒干种子放在试管中用酒精灯加热，管壁上有水珠，为什么？这时候的种子还能发芽？
问题4：结合以上问题，说明自由水所占比例与代谢强度之间的关系？
不会 因为自由水的减少，导致新陈代谢活动下降
自由水/结合水比例越大，细胞的代谢强度越大
失去了结合水 不能发芽
自由水
一、细胞中的水
2、取等量的西瓜汁和鸡蛋清置于相同的开放环境下，西瓜汁蒸发得快，如果放入冰箱中，西瓜汁先结冰。
【课堂任务】阅读以下资料回答问题并总结自由水与结合水的关系
问题1：西瓜汁和鸡蛋清中的水分分别主要以什么形式存在？
问题2：以上现象说明，与自由水相比，结合水有什么特点？
问题3：由以上实验结论可推测，和热带植物相比，沙漠植物和寒带植物哪种形式的水比例更高？
问题4：总结结合水的比例与抗旱抗寒能力（即抗逆性）的关系？
自由水
结合水可以帮助细胞抵抗不良环境
结合水/自由水的比例越大，细胞的抗性能力越强
结合水
（四）自由水和结合水之间的关系
一、细胞中的水
1.自由水和结合水在一定条件下可相互转化
代谢缓慢（如低温）
思考：自由水和结合水可以相互转化的原因？
水是极性分子，细胞内结合水主要以氢键的形式与蛋白质、多糖、磷脂等极性分子结合，不能自由流动。如果细胞中失去了结合水，生物分子的空间结构就不能维持，代谢就不能正常进行，从而导致生物死亡，当温度升高时，结合水中水分子动能增加，会挣脱氢键的束缚成为自由水。
（四）自由水和结合水之间的关系
自由水
结合水
代谢旺盛（如发芽）
一、细胞中的水
自由水与结合水的比值
代谢强度
抗逆性
2.自由水与结合水的相对含量决定细胞代谢程度。
（四）自由水和结合水之间的关系
一、细胞中的水
种类 自由水 结合水
定义 以游离的形式存在 与细胞内的其他物质相结合
含量 约占95.5% 约占4.5%
特点 可以自由流动 含量较稳定，不易散失
作用 ①细胞内良好的溶剂 ②参与细胞内的生物化学反应 ③为细胞提供液体环境 ④运输营养物质和代谢废物
细胞结构的重要组成成分
联系 自由水和结合水在一定条件下可相互转化 如:血液凝固时，部分自由水转化为结合水
一、细胞中的水
节约用水
从你我做起！
1.表中哪些成分属于无机盐？
运动员饮料的化学成分表
二、细胞中的无机盐
2.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？
大量出汗，排出无机盐，补充无机盐
调节细胞的生命活动，也是许多有机物的重要组成成分。
二、细胞中的无机盐
（一）细胞中无机盐的存在形式、种类及含量
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在
（1）阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
（2）阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
在细胞中含量很少，仅占细胞鲜重的1%-1.5%
1.存在形式：
2.种类：
3.含量：
这些离子在细胞中有什么功能呢？无机盐在细胞中的含量少就意味着不重要吗？
二、细胞中的无机盐
例1：植物体缺Mg会影响光合作用，为什么
Mg2+是构成叶绿素的重要成分
一种叶绿素分子（局部）
【分析以下事例，总结无机盐的功能】
（二）细胞中无机盐功能
血红素分子（局部）
例2：有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？
Fe2+是构成血红蛋白的重要成分
二、细胞中的无机盐
例3：植物缺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？
说明无机盐对于维持植物体的生命活动有重要作用。
P是组成植物细胞的重要元素，细胞膜、细胞核中都含有P元素。
功能一：无机盐是细胞中许多化合物必不可少的成分
（二）细胞中无机盐功能
【分析以下实例，总结无机盐的功能】
二、细胞中的无机盐
例4：Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞兴奋性降低，进
而引发肌肉酸痛、无力等。
功能二：无机盐能维持细胞和生物体的正常生命活动
例5：哺乳动物血钙太低时，会出现抽搐现象；Ca2+过多，肌无力。
（二）细胞中无机盐功能
【分析以下实例，总结无机盐的功能】
例6：人若在高温条件下工作，大量排汗，应多喝淡盐水等。
二、细胞中的无机盐
例7：进行剧烈运动之后, 会感到腰酸、膝盖酸等，为什么？人体的pH值会不会越来越低？
功能三：无机盐能维持细胞的酸碱平衡。
剧烈运动时：H++NaHCO3 Na++H2CO3
H2O+CO2由肺排出
（1）血液中：KHCO3/H2CO3
（2）血浆中：Na2HPO4/NaH2PO4
（3）红细胞中：NaHCO3/H2CO3
（二）细胞中无机盐功能
【分析以下实例，总结无机盐的功能】
运动时产生了乳酸。 体液中的PH并没有明显降低，还维持在7.35-7.45。
二、细胞中的无机盐
例7：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？
作用四：无机盐能维持细胞的正常形态（渗透压平衡）。
0.09%
9%
（二）细胞中无机盐功能
【分析以下实例，总结无机盐的功能】
皱缩
正常
膨胀/涨破
二、细胞中的无机盐
（二）细胞中无机盐功能
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正常生命活动 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
维持生物体内的平衡 ①酸碱平衡；
②渗透压平衡

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