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第二章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
学习目标 核心素养
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。
生命观念：认同一切生命活动都离不开水。
科学思维：利用生活中的现象理解自由水和结合水的转化及其代谢的关系
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
运动员饮料中的化学成分
问题探讨
喝运动饮料主要给身体补充水。水在细胞中起什么作用？
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？
1. 细胞中的水
1.1 水的含量
1.2 水在细胞中的存在形式
1.3 水的生理作用
1.4自由水和结合水的关系
1. 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
2. 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
2.同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同
1.不同生物的含水量不同（水生>陆生）
生物体的含水量随生物种类的不同有差异，一般为 60%-95%。水母的含水量达到 97%。
1.1水的含量
3.同一生物在生长发育的不同时期，含水量也不同：幼年>成年>老年
1.1水的含量
2.同种生物，在不同的组织、器官中的含水量不同
1.不同生物的含水量不同（水生>陆生）
自然界水的
存在形式
液态
固态
气态
细胞中的水
如何存在？
2.2水在细胞中的存在形式
（1）自由水：
水在细胞中以两种形式存在，其中，绝大部分的水呈 状态，可以自由流动，叫作 ，约占细胞内全部水分的 。
（2）结合水：
水在细胞中以两种形式存在，其中，一部分水与细胞内的其他物质相 ，叫作 ，约占细胞内全部水分的 。
游离
自由水
95.5%
结合
结合水
4.5%
（3）农民晒干葵花籽与炒干葵花籽主要失去的是什么形式的水？
（1）血液是流动的，心肌是坚实的，两者中水的主要存在形式是？
血液主要以自由水的形式存在，心肌主要以结合水的形式存在。
自由水 结合水
（4）晒干的种子还能萌发吗？炒干的种子呢？
能 不能
2. 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
（2）血液凝固后水主要以什么形式存在？
结合水
2.2水在细胞中的存在形式
细胞结构的重要组成成分。
①细胞内良好的溶剂
②参与生物化学反应
③为细胞提供液体环境
④运输营养物质和代谢废物
1.3 水的生理作用
自由水的作用
结合水的作用
结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成部分。
水为什么是细胞内的良好溶剂？它又为什么具有支持生命的独特性质呢 （教材P20）
水是极性分子，带正电或负电的分子容易与之结合，故是良好溶剂
水分子之间容易形成氢键，保证水分子具有流动性。
由于氢键的存在，水分子具有较大的比热容，水可以保持稳定性
1.下列关于水的一些特性的描述，错误的是（ ）
A. 水是极性分子，易与其他带电荷的分子或离子结合，所以是良好的溶剂
B. 水分子之间以氢键连接
C. 水常温下呈液态，与氢键有关
D. 水具有较高的比热容，温度容易改变
2.下列有关生物体内水的叙述，不正确的是（ ）
A. 生物体内的含水量随着生物种类的不同而有所差别
B. 结合水是细胞结构的重要组成成分
C. 自由水在生物体内的化学反应中可充当反应物
D. 变质的鸡蛋清中的水分主要以结合水的形式存在
D
D
（1）比较新鲜种子和干种子谁的新陈代谢相对旺盛？
（2）同体积的水和同体积水的果汁放入冰箱中谁最先结冰？
（3）根据问题（2），自由水还是结合水比例上升生物体的抗寒能力强？
结合水越多，抗性（抗旱、抗寒、抗热等）越强
一般而言，自由水含量越高，代谢越旺盛
1.4自由水和结合水的关系
自由水
结合水

新陈代谢
速率
抗逆性
细胞中自由水/结合水的比例越大，生物的新陈代谢越旺盛，其抗性越小；
自由水/结合水的比例越小，生物的新陈代谢越弱，其抗性越大。
1.4自由水和结合水的关系
生活中的现象 对此现象的解释
种子在贮存时需将种子晒干
干种子用水浸泡后仍能萌发
低温环境下减少花卉浇水
干种子放在试管中加热有水珠
炒熟的种子浸泡后不萌发
1．下列植物细胞中结合水的相对含量最大的是（ ）
A．休眠的蚕豆子叶细胞 B．玉米的胚乳细胞
C．洋葱根尖分生区的细胞 D．成熟柑橘的果肉细胞
2．“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”下列各图为植物在复苏过程中细胞中自由水与结合水相对含量变化的曲线图，其中表示正确的是( )
A
A B C D
A
B
小结
与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分
自由水
结合水
存在形式
功能
功能
细胞内良好的溶剂
参与许多化学反应
为细胞提供液体环境
运送营养物质和代谢废物
可转换
种子烘干丧失的水
种子晒干丧失的水
生物体的一切生命活动都离不开水
新鲜的小麦种子
干种子
死种子
暴晒
失去自由水
加热
失去结合水
燃烧
无机盐
失去有机物
1.含量
较少
2.存在形式：
绝大多数是离子形式，少数以化合物的形式
阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
细胞中的无机物----无机盐
骨骼、牙齿中的钙以CaCO3的形式存在。
1、植物体缺镁会影响光合作用，为什么？
2、有一种贫血症叫做缺铁性贫血症，为什么缺Fe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会影响其生长发育。
思考·讨论——无机盐的作用(教材22页)
镁是叶绿素的重要组分
铁是血红蛋白的重要组分
这说明了P对于植物正常的生长发育是必不可少的。P是组成细胞、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物的成分。
②参与并维持生物体的代谢活动
Na+、K+ 维持神经细胞、肌肉细胞的兴奋性
Ca2+：与神经细胞的兴奋性、肌肉细胞兴奋及肌肉细胞的收缩有关。缺钙：抽搐，钙过多：肌无力。
无机盐的作用
③维持细胞和生物体的酸碱平衡和渗透压
血液中Ca 2+过低→抽搐
Na+不足→细胞兴奋性降低
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？
实例1：
乳酸＋NaHCO3 乳酸钠＋H2CO3
CO2＋H2O
无机盐有利于维持细胞和生物体的酸碱平衡
酸性食物
碱性食物
某人生病到医院输液，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？
质量分数为0.9%的氯化钠溶液
9%
0.09%
皱缩
膨胀
实例2:
无机盐维持细胞的渗透压，保持细胞的正常形态
0.9%的NaCl溶液和人的血液是等渗的
阳离子
阴离子
Na+、K+、Ca2+、
Mg2+、Fe2+等
Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
参与并维持生物体的代谢活动
维持细胞和生物体的酸碱平衡和渗透压
作用
无机盐小结：
*无机盐不参与供能！！！
无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用，设计实验探究某无机盐M是否是植物必需的无机盐。
（1）材料
生长状态相同、长势良好的植物若干，全营养培养液，缺M的培养液，无机盐M。
（2）实验思想
设置对照实验。
—证明某种无机盐是否是植物必需的方法—
—证明某种无机盐是否是植物必需的方法—
（以Fe元素为例）
生长状况相同的正常同种植物分两组
甲组：缺Fe的完全培养液
乙组：完全培养液
出现缺乏症
加入Fe元素再培养
缺乏症消失
Fe为植物生长的必需元素
植物正常生长
植物正常生长
Fe为植物生长的非必需元素

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