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第1节 细胞中的元素和无机化合物
第一章 细胞的分子组成
01
02
分别说出水和无机盐在细胞中的存在形式和作用。
简述组成细胞的主要元素及分类，认同生命的物质性。
1986年俄国科学家门捷列夫首创了化学元素周期表，揭示了物质世界的秘密。那么，地球上的这些元素与我们的生活有什么关系呢？人是细胞构成的生物，人体细胞里含有哪些元素呢？
元素 氧（O） 碳（C） 氢（H） 氮（N） 钙（Ca） 磷（P） 硫（S） 钾（K） 镁（Mg）
平均含量 65 18 10 3 1.5 1.4 0.3 0.2 0.1
任务1：阅读教材P5积极思维内容，思考以下几个问题。
说明：生物界与非生物界在元素种类上具有统一性
问题2：细胞中各种元素的含量与无机自然界有很大不同，说明了什么？
问题1：组成细胞的化学元素，在无机自然界中都能够找到，没有一种化学元素为细胞所特有,说明了什么？
说明：生物界与非生物界在元素含量上具有差异性
一、构成细胞的元素
1、种类：20多种,细胞中元素大多以化合物的形式存在。
2、分类：
大量元素：
指含量较多的元素（占生物体总重量万分之一以上的元素）。
微量元素：
指含量很少但生物体生活所必需的一些元素。
铁 锰 硼 锌 钼 铜 钴 硒
如C、H、O、N、P、S、Ｋ、Ｃa、Ｍg、Na、Cl等。
必需元素
如Fe、Mn、Ｂ、Zn、 Ｍo、 Cu、Co、Se等。
非必需元素：
如铝（Al)、钛（Ti）、铅（Pb）等。
一、构成细胞的元素
【 辨 析 】
1.基本元素与主要元素
基本元素：任何生物体都含有的元素，包括结构最简单的朊病毒也不例外。
主要元素：细胞中作用重要且相对含量又高的元素，如 Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ等，它们大约占细胞总量的97％。
2.鲜重与干重
鲜重：细胞正常生活状态下所测得的质量。
干重：细胞除去水分后（烘干后）所测得的质量。
组成细胞的化合物
无机
化合物
有机
化合物
水
无机盐
蛋白质
脂
质
核
酸
糖
类
细胞中含量最多的化合物是_____ 。
细胞内含量最多的有机化合物是________。（少数贮藏组织中脂肪或糖类含量高）
干重中含量最多的化合物是________。
水
蛋白质
蛋白质
二、构成细胞的化合物
(1)水分子具有极性，带电荷或具有极性基团的分子都能溶解在水中；
(2)相邻水分子之间以氢键相连，氢键使水分子间的作用力大大增强，水的熔点和沸点因此增高；
（一）水赋予细胞很多特性
（一）水赋予细胞很多特性
(3)不同生物含水量不同
97% 80-85% 78% 65% 90% 60-80%
（水生＞两栖类＞陆生）
(4)同一生物在不同的生长发育时期含水量不同
（一）水赋予细胞很多特性
动物：幼年＞成年＞老年 植物：幼嫩部分＞老熟部分
形式 定义 含量 功能
自由水
结合水
95%以上
约5%
1.良好溶剂
2.运送养料和代谢废物
3.细胞内的生化反应的介质
4.作为反应物参与反应
细胞结构的组成成分
一般而言，自由水含量越高，代谢越旺盛，
结合水含量越高，抗逆性越强；二者可以相互转化。
细胞中游离态的水，可以自由流动
细胞中与其他物质结合的水
（二）水在细胞中的形式和功能
与蛋白质、脂质、核酸结合；水分子相互结合
（三）细胞中的无机盐
将动物的皮毛、小麦种子和植物秸秆等点燃烧尽, 最终都会得到一些灰白色的灰烬 , 请问这些灰烬是什么呢
无机盐
2.存在形式
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
含量较多的阳离子： Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
含量较多的阴离子： Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
1.含量
约占1%
（少数构成化合物：如血红蛋白、磷酸钙）
（三）细胞中的无机盐
3.功 能
资料1：运动员在激烈的比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大量的Ca引起的。
资料2：番茄果实出现脐腐病与缺Ca有关；
作物缺K时，叶色呈暗绿或紫蓝色，老叶
尖端和边缘逐步失绿，发黄焦枯。
维持生物体正常的生命活动
资料3：生理盐水是指与哺乳动物血浆和淋巴等渗的质量分数为0.9%的NaCl溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，如果放到清水中会吸水涨破。
调节人体的渗透压，
维持细胞的正常形态
资料4：细胞中的磷酸氢二钾和磷酸二氢钾等参与维持生物体液的酸碱平衡。
维持生物体液的酸碱平衡
资料5：血红蛋白的合成需要Fe；叶绿素合成需要Mg;甲状腺激素合成需要 I。
血红蛋白
参与物质组成
验证某种矿质元素的生理功能
①实验设计
a.对照组：植物＋完全培养液→正常生长。
b.实验组
②实验成功关键
a.实验中应保证实验材料的统一性，即材料的种类、生长状况应一致等。
b.实验组加入X的目的是使实验组前后对照，以增强说服力。　　　
(1)种子在贮存时需要将种子晒干
晒掉的是自由水，降低自由水/结合水的比值，降低代谢反应，减少有机物的消耗。
(2)干种子用水浸泡后仍能萌发
失去自由水的干种子仍具有生理活性
(3)干种子放在试管中加热，试管壁上仍有水珠。
试管壁上的水珠主要是结合水
请解释现实中的现象:
(4)失去结合水的种子浸泡后不能萌发
失去结合水，细胞结构被破环，细胞失去生理活性。
(5)霜打的茄子，蔫儿了
低温导致自由水的含量降低，茄子表皮细胞皱缩
(6)低温环境下减少花卉的浇水
降低细胞中自由水相对含量，结合水相对含量上升，抗逆性增强。
请解释现实中的现象:
设计一个实验证明镁盐为小麦生长必需的无机盐。
1.材料用品：完全培养液甲、缺镁的完全培养液乙、广口瓶、长势相似的小麦幼苗、含镁的无机盐
2.步骤：
(1)A瓶中加入一定量的完全培养液，向B瓶中加入等量的缺镁的完全培养液乙
(2)取长势相似的小麦幼苗随机分为两组，分别放入A、B瓶
(3)将两广口瓶置于相同且适宜的条件下培养，观察小麦幼苗的生长状况。
3.实验现象：
4.实验结论：
A瓶小麦幼苗正常生长，B瓶小麦幼苗不能正常生长
镁盐是小麦生长必需的无机盐
5.实验有缺点还需进一步操作：
再向B瓶中加入适量镁盐，观察到小麦幼苗恢复正常生长。
一、构成细胞的元素
（一）水
1、水的含量及水在细胞中的存在形式和作用
　二、水和无机盐是细胞中的无机化合物
1、无机盐的含量及存在形式
（二）无机盐
2、作用
2、自由水与结合水的相互转化
（一）统一性和差异性
（二）大量元素和微量元素

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