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第二章 组成细胞的分子
细胞中的无机物
一、水的含量？
二、水的存在形式？名称？比例？
三、水的功能
1.水的功能总结
2.水为什么是细胞内良好的溶剂？
3.水为什么可以保持液态？
4.水的温度为什么不容易改变？
四、两种水的比例与代谢的关系？
五、两种类型的水转化意义？
本小节问题清单
水与生命的紧密联系
为什么说 “没有水就没有生命”？
我们每天都要喝水，水对人体有什么重要作用？
植物的生长为什么离不开水？
着这些问题，我们一同走进细胞中的水，探索生命之源的奥秘。
一、水的含量
1.不同生物体的含水量对比
80-85%
鱼类
高等植物
60-80%
哺乳动物
65%
结论
水生生物的含水量 > 陆生生物
生物种类不同，含水量不同
97%
水母
90%
藻类
78%
蛙
2.同一生物体在不同的生长发育阶段的含水量对比
同一生物体在不同的生长阶段含水量不同。
人体幼儿时期
人体成年时期
人体老年时期
77%
51%
52%
65%
52-65%
结论
幼年>成年>老年
3.同一生物体不同的组织器官含水量对比
代谢旺盛的组织或器官中含水量较多。
结论
84%
10%
79%
83%
脑
血液
心脏
骨骼肌
76%
牙齿
骨骼
22%
同种生物的不同组织、器官,含水量不同。
特点：易蒸发、不受束缚、可流动
特点：不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性
绝大多数水以游离的形式存在，可以自由流动
与细胞内其他化合物（蛋白质、多糖等物质）相结合的水
含量：占细胞内全部水分的95.5%
含量：约占细胞内全部水分的4.5%
自
由
水
结
合
水
二、水的存在形式及比例
自由水的功能
结合水的功能
(4)运输营养物质和代谢废物
为细胞提供液体环境
(1)细胞内的良好溶剂
(3)维持生命系统稳定
构成细胞重要的组成成分（主要与蛋白质、多糖等物质结合）
（四）水的七存在形式
(2)参与生物化学反应
1.两种水功能总结：
三、水的功能
1.良好的溶剂
2.温度缓冲剂,维持生命系统稳定
3.运送营养物质和代谢废物，为细胞提供液体环境
4.参与许多生化反应
血细胞生活在血浆
2.自由水的功能
一、细胞中的水
极性分子，良好的溶剂
水是极性分子，带正电或负电的分子都容易与之结合，故是良好溶剂。
（二）水的结构特性
3.水为什么是良好的溶剂？
水的结构特性
水分子的结构模式图
水分子之间的静电吸引作用形成一种弱的引力，称为氢键。氢键比较弱，不断形成又不断断开，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。
氢键
氢键不稳定，具有流动性
4.水为什么可以保持液态，有流动性？
水具有的流动性，能将细胞内的营养物质和代谢废物运输到相应部位
由于氢键的存在，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，有利于维持生命系统的稳定性。
一些物质的比热容 单位:J/（kg·℃） 物质 比热容 物质 比热容
水 4.2×103 铝 0.88×103
酒精 2.4×103 干泥土 0.84×103
煤油、冰 2.1×103 铁、钢 0.46×103
蓖麻油 1.8×103 铜 0.39×103
砂石 0.92×103 水银 0.14×103
比热容高，维持生命系统的稳定性
5.水的温度为什么不容易改变？
① 水是极性分子
② 分子间具有氢键
③ 氢键不稳定
溶解物质
具有高比热容
具有流动性
良好的溶剂
温度缓冲剂,维持生命系统稳定
运送营养物质和代谢废物，为细胞提供液体环境
④ 水的含量
含量最多的化合物
参与许多生化反应
血细胞生活在血浆
总结：水的分子结构与功能的关系
两者的相对含量和生物组织的代谢速率相关
√
细胞代谢 。
抗逆性 ；
自由水含量越高
结合水含量越高
自由水/结合水
代谢强度
抗逆性
四、自由水与结合水的比例与代谢的关系
增强
减弱
细胞代谢 。
抗逆性 ；
增强
减弱
小麦越冬，种子储存
种子萌发
七、自由水与结合水相互转化的意义
79%
心脏
HEART
82%
血液
BLOOD
实例：心脏与血液的含水量差异不大，为什么心脏呈坚韧形态，而血液是液态？
心脏的结合水含量较多，主要用于构成细胞结构，因此呈固态。
血液中自由水含量较多，主要来运输营养物质与废物，因此呈液态。
水的存在形式
问题：自由水与结合水可以相互转化吗？
鸭血凝固
鸡蛋变坏
自由水 结合水
结合水 自由水
新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为结合水，是细胞和生物体的组成成分。
臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分结合水释放出来，转变为自由水。
五、自由水与结合水的联系与相互转化
实例1
北方冬小麦在冬天来临之际，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。
在一定条件下自由水与结合水可以相互转化
自由水
结合水
升温
降温
自由水与结合水的联系实例2
将种子放在阳光下2天
晒干的种子
重量
减轻
2
将种子放在阳光下2天
1
大量散失
3
仍能萌发
2
晒干的种子用水浸泡
1
失去大部分 的种子仍保持 。
3
1
晒干的种子不用水浸泡
不能萌发
2
少，代谢弱
3
自由水
自由水
生理活性
自由水
实例3
失去的主要是_______
将晒干的种子放在试管中，用酒精灯加热
1
结合水
2
失去结合水的种子用水浸泡，不萌发
5
失去________的种子，失去了 ，不能萌发
结合水
生理活性
④
⑤
③
自由水
结合水
“灰烬”
无机盐
思考填空
随堂练习
下列关于水在细胞中功能的叙述，错误的是（ ）
A. 参与光合作用光反应的水，其分解产物可用于暗反应中 C 的还原
B. 细胞呼吸过程中，水既是反应物（第二阶段）也是产物（第三阶段）
C. 动物细胞内的水可运输营养物质和代谢废物，还能参与体温调节
D. 植物细胞的结合水主要存在于液泡中，维持细胞的充盈状态
答案：D
随堂练习
下列关于细胞内水的存在形式与细胞生理状态关系的叙述，正确的是（ ）
A. 衰老细胞的自由水含量升高，导致细胞代谢速率减慢
B. 癌细胞的自由水 / 结合水比值低于正常细胞，故癌细胞代谢旺盛
C. 质壁分离过程中，植物细胞失去的主要是自由水，结合水含量基本不变
D. 低温诱导植物染色体数目加倍实验中，低温处理导致细胞中结合水转化为自由水
答案：C
随堂练习
下列关于水在光合作用和细胞呼吸中作用的比较，错误的是（ ）
A. 两者都涉及水作为反应物和产物的过程
B. 光合作用中水的分解需要光照，细胞呼吸中水的生成不需要光照
C. 光合作用中水分子分解产生的 O 用于细胞呼吸，细胞呼吸产生的 H O 用于光合作用
D. 两者都能通过水的参与或生成，实现能量的转化或释放
答案：C
随堂练习
某实验小组用不同试剂处理新鲜洋葱鳞片叶外表皮细胞，观察细胞内水的变化，下列实验现象与结论对应错误的是（ ）
A. 用 0.3g/mL 蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离，说明细胞失去自由水
B. 用清水处理质壁分离的细胞，细胞复原，说明细胞吸收的水主要是自由水
C. 用高温（80℃）处理细胞，细胞死亡，随后用清水处理，细胞不复原，说明高温破坏了细胞结合水的结构
D. 用乙二醇溶液处理细胞，细胞先质壁分离后复原，说明细胞吸收乙二醇的同时也吸收自由水
答案：C

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