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(共32张PPT)
细胞中的无机物
01
问题探讨
左侧是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学知识，结合此表讨论以下问题。
讨 论：
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
磷酸二氢钾 0.1
磷酸二氢钠 0.1
碳酸氢钠 0.1
运动员饮料的化学成分表
水在细胞中的作用主要表现在以下几个方面：
① 水是细胞结构的重要组成成分；
② 水是细胞内良好的溶剂；
③ 参与细胞内的许多化学反应；
④ 运输营养物质和代谢废物等。
01
问题探讨
左侧是某种运动员饮料的化学成分表。请回忆初中所学知识，结合此表讨论以下问题。
讨 论：
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？无机盐在下拨的生活中起什么作用？
表中的氯化钠、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。运动员在运动会中会大量出汗，出汗时人体会排出大量无机盐，所以要给他们补充无机盐。无机盐可以调节细胞的生命活动，也是许多有机物的重要组成成分。
02
细胞中的水
1. 水在细胞及生物体中的含量
水是构成细胞的重要成分。也是活细胞中含量最多的化合物。
96%
90%
80~85%
78%
60~80%
65%
① 生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别，一般为60%~95%。
水生生物含水量 _____ 陆生生物含水量
>
02
1. 水在细胞及生物体中的含量
② 生物体的不同器官，组织的含水量不同。
血液：83%
心肌：79%
骨骼：22%
牙齿：10%
细胞中的水
02
1. 水在细胞及生物体中的含量
③ 生物体在不同的生长发育期，含水量也不同。
动物：幼年_____ 老年
>
植物：幼嫩_____ 老熟
>
细胞中的水
02
2. 水的功能
01
细胞内良好的溶剂
细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与
多细胞生物体中的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中
运输营养物质和代谢废物
02
03
04
细胞中的水
02
水为什么能称为细胞内良好的溶剂呢？
它又为什么具有支持生命的独特性质呢？
由它的分子结构所决定的！
细胞中的水
02
3. 水的结构特性
① 极性
水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。由于氧原子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的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水集合。因此，水是良好的溶剂。
细胞中的水
02
3. 水的结构特性
② 易形成氢键
由于水分子的极性，当一个水分子的氧端（负电性区）靠近另一个水分子的氢端（正电性区）时，它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键。
氢键
细胞中的水
02
3. 水的结构特性
② 易形成氢键
使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。
水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
δ-
δ+
氢键
H
H
O
δ-
δ-
δ-
δ+
δ+
δ+
细胞中的水
02
4.水的存在形式
水在细胞中以两种形式存在，绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫作结合水。
① 自由水
以游离的形式存在。含量约占95.5%，可自由流动。
细胞内良好的溶剂
参与细胞的生物化学反应
为细胞的生活提供液体环境
运输营养物质和代谢废物
细胞中的水
02
4.水的存在形式
② 结合水
存在形式：主要是水与蛋白质、多糖等物质结合。
含量：大约占细胞内全部水分的4.5%。
特点：失去流动性和溶解性。
作用：细胞结构的重要组成部分。
细胞中的水
02
4.水的存在形式
③ 自由水和结合水的相互关系
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和抗逆性
自由水
结合水
上升
细胞代谢增强。
下降
细胞代谢减弱，
抗逆性增强
自由水与结合水相对含量的比值
代谢强度
抗逆性
O
细胞中的水
02
4.水的存在形式
③ 自由水和结合水的相互关系
B. 自由水和结合水可相互转化
自由水
温度升高
温度降低
结合水
细胞中的水
02
将种子放在阳光下2天
重量减轻
自由水大量散失
晒干的种子浸在有湿滤纸的培养皿中
仍能萌发
失去大部分自由水的种子仍保持其生理活性
晒干的种子
不能萌发
自由水减少代谢减弱
将种子放在试管中用酒精灯加热
试管壁上有水珠
失去的主要是结合水
失去结合水的种子放在有湿滤纸的培养皿中
不萌发
失去结合水的种子失去生理活性
细胞中的水
02
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。
总结：
细胞中的水
03
细胞中的无机盐
当你烘干一粒小麦种子，然后点燃烧尽，最终会得到一些灰白色的灰烬。
无机盐
03
1. 存在形式
大多数无机盐以离子的形式存在
阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
阴离子：Cl—、SO42— 、PO43 — 、HCO3—等。
2. 含量
与水不同，无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的1%~1.5%。
细胞中的无机盐
03
思考·讨论：无机盐的作用
观察一种叶绿素分子和血红蛋白分子局部结构简图。
资料1：
N
N
N
N
Mg
一种叶绿素分子（局部）
N
N
N
N
Fe
血红蛋白分子（局部）
细胞中的无机盐
03
思考·讨论：无机盐的作用
植物在缺乏N、P、K等营养物质时会出现各种症状，因此生产过程中常要给植物施肥。玉米在生长过程中缺乏P，植株就会特别矮小，根系发育差，叶片小且呈暗绿偏紫色。
资料2：
缺氮
缺钾
缺锌
细胞中的无机盐
03
1. 植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？
讨 论：
光合作用的正常进行不呢缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是Mg。Mg是叶绿素的组成元素之一，因此，它对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。
细胞中的无机盐
03
2. 有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？
讨 论：
人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。血红蛋白的分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺铁性贫血是一种常见的贫血。
细胞中的无机盐
03
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。
讨 论：
这说明了P对于植物正常的生长发育是必不可少的。P作为植物生长发育所必需的大量元素之一，是许多重要化合物(如核酸、ATP等)和生物膜等的重要组成成分，也在光合作用和呼吸作用等与能量代谢有关的反应中扮演重要角色。当P供应不足时，核酸的合成会受到影响，并会波及蛋白质的合成，还会影响体内糖类的代谢。因此，缺乏P的植株会由于糖类代谢障碍而出现叶片颜色异常，并且长得矮小、结实率低。
细胞中的无机盐
03
3. 作用
① 构成细胞中某些复杂化合物的的组成成分
Mg是构成叶绿素的元素，Fe是构成血红素的元素。P是组成细胞膜、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。
一种叶绿素分子（局部）
血红蛋白分子（局部）
ATP 分子
细胞中的无机盐
03
3. 作用
② 参与并维持生物体的生命活动。
Na+、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Na：神经、肌肉细胞兴奋性降低，导致肌肉酸痛、无力
缺Ca：抽搐，Ca过多：肌无力。
细胞中的无机盐
03
3. 作用
③ 维持生物体内的酸碱平衡
体内存在的HCO3-、H2PO4-。
④ 维持细胞的渗透压
Na+和Cl-主要维持细胞外液渗透压，
而K+主要维持细胞内液渗透压。
生理盐水：
0.9%NaCl溶液
细胞中的无机盐
04
探究无机盐X是否为植物生长发育所必需
1. 实验方案：
观察含全部营养的培养液中去掉该元素前后的植株生长情况
2. 设计思路：
以Fe为例
将生长状况相同的正常植物分为两组
甲组
缺Fe培养液
若出现缺乏症
若植物正常生长
加入Fe元素再培养
缺乏症消失
乙组
完全培养液
则Fe为植物生长必需元素
则Fe元素不是植物生长必需元素
若植物正常生长
3. 实验分析
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。
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。
每组放入的植物不能是一株，因为一株植物存在偶然性。
空白对照
对照组：
植物 + 完全培养液
实验组：
植物 + 缺X培养液
自身对照
对照组：
缺X培养液（加入 X 之前）
实验组：
加入无机盐X后
04
探究无机盐X是否为植物生长发育所必需
05
练习与应用
一、概念检测
水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述是否正确。
细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。 ( )
同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。 ( )
将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。 ( )
X
X
X
05
练习与应用
二、拓展应用
1. 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
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。
二、拓展应用
2.目前已经探明，在火星两极地区有固态水，而那里的土壤中含有生命必需的Mg、Na、K等元素。科学家也曾在火星上发现了流动水的痕迹。科学家据此推测，火星上曾经或者现在存在着生命。为什么科学家会作出这样的推测呢
水是生命之源，地球上最早的生命就是起源于水中的。科学家在火星上发现了流动水的痕迹，说明那里可能有自由流动的水。同时，那里的土壤中还含有生命必需的一些元素，所以科学家才会作出这样的推测。
05
练习与应用

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