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第2节 细胞中的无机物
第2章 组成细胞的分子
1.能说出生物体内水的类型及作用。
2.能举例说出细胞中无机盐的重要作用。
学习目标
运动员饮料的化学成分表
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
磷酸二氢钠 0.1
磷酸二氢钾 0.1
碳酸氢钠 0.1
右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。
1.喝饮料主要是给身体补充水。水在细胞中起什么作用？
2.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？
新课导入
（1）氢原子和氧原子是怎样组成一个水分子？水分子又是如何聚集形成水？
一、细胞中的水
1.对细胞中的水的认识
①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。
（2）如图为水分子的结构，请同学们利用化学知识阐明氧原子显负电，氢原子显正电的原因。
②水分子的空间结构及电子的不对称分布，使水分子成为一个极性分子。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，这种弱的引力成为氢键。
一、细胞中的水
1.对细胞中的水的认识
（3）从化学角度阐释物质溶解，说明水是良好溶剂的原理。
水分子的空间结构及电子的不对称分布，使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）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。
一、细胞中的水
1.对细胞中的水的认识
（4）为什么水对维持生命系统的稳定性十分重要？
水的温度相对不容易发生改变
水对维持生命系统的稳定性十分重要
升高相同温度，水吸热更多
降低相同温度，水放热更多
一、细胞中的水
1.对细胞中的水的认识
由于氢键的存在，水具有较高的比热容。
自然界水的
存在形式
液态
固态
气态
细胞中的水的
存在形式
自由水
结合水
2.水的存在形式
一、细胞中的水
以游离形式存在，可以自由流动，占细胞内全部水的95％以上。
与细胞内其它物质相结合，约占细胞内全部水的4.5％。
①自由水和结合水相互转化：
自由水
降低温度
升高温度
结合水
②自由水/ 结合水与代谢、抗逆性的关系：
自由水 /结合水
比值高：代谢旺盛，但抗逆性减弱（如：癌细胞、种子萌发等）
比值低：代谢强度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强
3.水的转化及其与代谢的关系
一、细胞中的水
分类 自由水 结合水
概念 水以游离的形式存在， 可以自由流动。 与细胞内其他物质（蛋白质、多糖）结合
含量 多，占细胞水分的95.5% 少，占细胞水分的4.5%
功能 细胞中的良好溶剂 细胞内的许多生化反应 运输营养物质和代谢废物 为细胞提供液体环境 与其他大分子物质一起构成细胞的组成成分
与代谢和抗性之间的关系 含量高时，新陈代谢旺盛， 抗逆性差 含量高时，新陈代谢慢，
抗逆性强
一、细胞中的水
3.水的转化及其与代谢的关系
在种子的成熟过程中，细胞内的自由水和结合水的比例会发生什么变化？有机物呢？
（1）随种子成熟：水分由多到少，在种子成熟时，自由水/结合水的值下降，代谢减弱。
（2）种子风干：丧失的主要是自由水，种子活性未丧失。
（3）种子萌发：自由式/结合水的值大幅上升，代谢旺盛。
（4）种子烘烤：结合水丧失，种子丧失活性。
一、细胞中的水
3.水的转化及其与代谢的关系
在种子萌发前，为什么要先浸泡？在种子的萌发过程中，种子的有机物会发生什么变化？
（1）形成初期：种子可溶性糖较多，用斐林试剂检测会呈砖红色沉淀。
（2）随成熟过程：可溶性糖转化为淀粉（粮食作物）或脂肪（油料作物）或蛋白质（如大豆）-有机物干重增加
（3）种子萌发：储存的有机物（淀粉、脂肪等）转化为
可溶性糖，一般有机物干重下降。
一、细胞中的水
3.水的转化及其与代谢的关系
（1）细胞中的良好溶剂
（2）细胞内的许多生化反应
（3）运输营养物质和代谢废物
（4）为细胞提供液体环境
4.水的功能
一、细胞中的水
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物
含水量% 97 85-80 78 65
表1 不同生物体内的含水量
不同生物含水量不同，水生生物＞陆生生物，佐证了生物的进化是从水生到陆生、从低等到高等的，逐渐摆脱对水的依赖
5. 生物体的含水量
一、细胞中的水
表2 同一生物体不同发育阶段体内的含水量
生长发育阶段 婴儿 幼儿 成年（女） 成年（男）
含水量% 97 85-80 78 65
同一生物不同生长发育时期含水量不同
一、细胞中的水
5. 生物体的含水量
表3 同一生物体不同组织含水量
同一生物不同组织器官含水量不同
组织器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心脏 血液
含水量% 10 22 76 79 83
一、细胞中的水
5. 生物体的含水量
当你点燃一粒小麦种子，待它烧尽时可见到一些灰白色的灰烬，这些灰烬就是小麦种子里的无机盐
人和动物体内也含有无机盐
二、细胞中的无机盐
（2）存在形式：细胞中多数无机盐以离子形式存在。
阳离子：Na＋、K＋、Ca＋、Fe2＋、Fe3＋等，
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
（1）含量：与水不同，无机盐是细胞中含量很少的有机物，仅占细胞鲜重的1%-1.5%
二、细胞中的无机盐
1. 无机盐的含量与存在形式
（1）植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？
光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，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使叶绿素的形成收到阻碍，进而影响光合作用。
二、细胞中的无机盐
2. 无机盐的作用
二、细胞中的无机盐
（2）有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺铁会导致贫血？
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Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。
2. 无机盐的作用
（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？
这说明了P对于植物的正常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，核酸的合成会收到影响，并会涉及蛋白质的合成，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，并且长的矮小，结实率低。
二、细胞中的无机盐
2. 无机盐的作用
①组成细胞中某些复杂的化合物
例：Mg2+→叶绿素 Fe2+→血红蛋白
②维持细胞和生物体的生命活动
例：哺乳动物血钙过高→肌无力
哺乳动物血钙过低→抽搐
③维持生物体的酸碱平衡和细胞的渗透压
例：Na＋、K＋、Cl-、HPO4-、HCO3-等
二、细胞中的无机盐
2. 无机盐的作用
离子名称 在人体或植物体中的功能
Na+ 人体体液的组成成分，调节体液渗透压；参与形成膜点位，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
Ca+ 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+ Fe2+和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
SO42- 人体体液的组成成分，参与调节体液渗透压；硫元素是蛋白质的重要组成成分，也是多种维生素的组成成分。
PO43- 其中磷元素是构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素，促进酶的活动，形成ATP；PO43-与H+结合形成的PO42-/H2PO4-是人体内很重要的缓冲对。
HCO3- HCO3-及其与H+结合形成的H2CO3是血浆中最重要的缓冲对，（H2CO3/HCO3-），对于调节正常血浆的PH有重要意义；也是保护胃粘膜的重要成分。
二、细胞中的无机盐
盐是日常生活中不可缺少的调味品，它的主要成分是NaCl。虽然Na＋和Cl-在细胞的代谢中发挥重要的作用，但它们并不是越多越好。世界卫生组织（WHO）推荐每人每天食盐摄入量以5g为宜。据《中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》显示，虽然我国居民平均每天烹调用盐量在2012年比2002年下降了1.5g，但还是达到了10.5g，而且中老年群体食盐消费量明显高于青少年群体。摄入盐过多对人类健康的危害很大。例如：有大量证据表明，增加盐的摄入会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等相关。但是，并不是多有的人群都适合低盐饮食，某些疾病患者可能要维持相当水平的盐摄入。
摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？请查找资料，寻找答案。
二、细胞中的无机盐
1.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。
（1）细胞内的自由水喝结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应（ ）
（2）同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高（ ）
（3）将作为秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐（ ）
×
×
×
随堂检测
2.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。
随堂检测
3.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须的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。
随堂检测
无机盐
自由水
①细胞内良好的溶剂
细胞中的无机物
水
结合水
含量
功能
含量
功能
①作为细胞结构的重要组成部分
大多数以离子形式，少数以化合物形式存在
功能
含量
存在形式
存在形式
（95.5 %）
（细胞鲜重的1%~1.5%）
（4.5 %）
②增强细胞抗逆性
④运输营养物质和代谢废物
②参与细胞内的生化反应
③为绝大多数细胞提供液体环境
相互转化
②维持细胞和生物体的生命活动
③维持生物体内的酸碱平衡
①组成细胞中某些复杂的化合物
课堂总结
本课结束

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