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水是生命之源
第2章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
生物必修1《分子与细胞》
1.说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动中具有重要作用。
2.举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
学习目标
新知探究
【任务一】认真阅读教材P20，并结合课件思考：
思考1：不同的生物体内水的含量差别 。
水母97%
藻类90%
鱼类80-85%
蛙78%
哺乳动物65%
结论1：不同的生物体内水的含量差别 。
较大
新知探究
【任务一】认真阅读教材P20，并结合课件思考：
思考2：同一生物体不同的生长发育阶段水的含量 。
生长发育阶段 幼儿 成年（女） 成年（男）
质量分数（％） 77％ 52％~58％ 60％~65％
结论2：同一生物体不同的生长发育阶段水的含量 。
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 平滑肌 心脏 血液
所占比例% 10 22 76 82 83
结论3：同一生物不同器官水的含量 。
不同
不同
思考3：同一生物不同器官水的含量 。
【讨论】血液和心脏的含水量很接近，为何心脏和血液却呈现不同的形态？
82%
83%
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，叫做自由水；一部分水与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水。
新知探究
一、细胞中的水
阅读课本P21有关内容，以小组为单位，整理细胞中的水相关知识点，小组讨论完成【探究案】任务二
整理内容：
2、存在形式
3、作用
4、自由水和结合水的比列与细胞代谢的关系
水在细胞中的存在形式
自由水
（占细胞内全部水的95.5%）
结合水
（约占细胞内全部水的4.5%）
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
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）相结合的水是细胞结构的重要组成部分
新知探究
新知探究
【任务二】分析教材P21，完成以下问题：
（1）判断：以下实例中水主要以什么形式存在？
A.切西瓜时流出的汁水（ ）
B.新鲜小麦种子晒干时丢失的水（ ）
C.晒干后的种子烘烤后，试管壁上的水（ ）
D.心肌中的水（ ）
自由水
自由水
结合水
结合水
新知探究
（2）根据资料分析总结水的作用。
【资料1】物质必须溶于水中才能被细胞吸收利用。
【资料2】水是光合作用的原料，呼吸作用和许多有机物的合成和分解都需要水的参与。
【资料3】人胚胎必须在羊水中发育，红细胞必须浸润在血液中。
【资料4】血液中含自由水较多，血液可以运输营养物质和代谢废物。
自由水的作用：
①
②
③
④
细胞内的良好溶剂。
参与细胞内的化学反应。
为细胞提供液体环境。
运送营养物质和代谢废物。
阅读教材P21，思考自由水和结合水的比值与细胞代谢的关系
思考1：新鲜植物种子和干种子相比较，谁的新陈代谢相对更旺盛？为什么？
思考2：自由水含量高的植物体与自由水含量低的植物体相比，谁的抗旱、抗寒、抗盐碱能力更强？
旺盛
越强
新鲜种子 新鲜种子自由水相对含量高
自由水含量低的植物体
①自由水/结合水越大，细胞的代谢就越 。
②结合水/自由水越大，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能就 。
图中，_____代表叶片中总的含水量，_____代表叶片中自由水的含量。
A
C
提升总结
项目 自由水 结合水
形式 在细胞中以 的形式存在 相结合
含量 约占95.5% 约占4.5%
作用 ①细胞内的良好溶剂； ②参与化学反应； ③为细胞提供 ； ④运送营养物质和___________ 是 的重要组成成分
游离
与细胞内其他物质
液体环境
细胞结构
代谢废物
水的存在形式和作用
1.水是极性分子——水是良好的溶剂
思考拓展：水为什么能成为良好溶剂呢？
水分子由2个氢原子和一个氧原子构成，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。水分子的空间结构及电子的不对称性分布，使得水分子是一个极性分子。这使得带正电荷或负电荷的分子或离子都易与水结合。
新知探究
一个水分子的氧端和另一个水分子的氢端由于静电吸引作用可以形成氢键。水分子之间靠氢键相互作用在一起。
氢键不稳定，使水在常温下维持液态，具有流动性。
2.常温下水有流动性
大量氢键断裂需要消耗大量能量。氢键的存在使得水具有较高的比热容，水的温度相对不易发生改变。
3.水比热容大
新知探究
水的结构和特性
① 水是极性分子
② 分子间具有氢键
③ 氢键不稳定
良好的溶剂
具有高比热容
具有流动性
参与生物化学反应
温度缓冲剂
运送营养物质和代谢废物，为细胞提供液体环境
新知探究
新知探究
二、细胞中的无机盐
木材在燃烧过程中有机物氧化为CO2、水等物质挥发，但会留下一些白色灰烬，它们的成分主要是什么呢？
无机盐
阅读课本P21-22有关内容，整理细胞中的无机盐相关知识
新知探究
二、细胞中的无机盐
1、存在形式
3、功能
2、含量
整理内容：
二、细胞中的无机盐
1、存在形式
—— 大多数以离子形式存在
阳离子：Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。
阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。
2、含量：
——少数以化合态形式存在
很少，仅占1％－1.5％
①无机盐并不都以离子的形式存在，如骨骼中的钙以CaCO3的形式存在。
②无机盐在细胞内含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺失和过多都可能影响生命活动。
注意点：
新知探究
任务三：分析以下实例，说明无机盐的什么作用？
植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？
有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？
从上述实例，尝试概括无机盐有怎样的生理功能？
血红素：C、H、O、N、Fe2+
叶绿素： C、H、O、N、Mg2+
作用1：无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分
新知探究
为什么植物体缺P会影响其生长发育？
P是许多重要化合物和生物膜等的重要成分
人体内缺Na+会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等。
哺乳动物的血液中Ca2+含量过低，会出现抽搐等症状。
从上述实例，尝试概括无机盐还有怎样的生理功能？
作用2：维持生物体的正常生命活动
新知探究
正常人血浆pH应稳定在7.35~7.40间，否则出现酸碱中毒。那剧烈运动后会产生乳酸或摄入较多酸性食物后为什么不会出现酸中毒？
生理盐水是指与哺乳动物血浆和淋巴液等渗的无机盐溶液，常用的是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，若放到清水中，则会吸水涨破。
这两个实例，又能说明无机盐有怎样的生理功能？
作用3：无机盐能维持酸碱平衡，
调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态
人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等物质，可以中和这些变化。
新知探究
小结：无机盐在细胞中的含量很少，但是作用很大。
生理功能 举例
某些复杂化合物的重要组成成分 ①Mg是叶绿素分子必需的成分；
②Fe是血红素的重要成分；
③P是细胞必不可少的许多化合物的成分
维持生物体的正常生命活动 ①Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等；
②血液中Ca2＋的含量太低，会出现抽搐等症状
维持生物体内的平衡 ①维持正常渗透压；进而维持细胞的正常形态。
②酸碱平衡（含有HCO3-、HPO42-等离子）
新知探究
实验方案：
新知探究
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
【探究】探究无机盐X是否为植物生长发育所必需
设计思路：
以Fe为例
将生长状况相同的正常植物均分为两组
甲组：缺Fe培养液
乙组：完全培养液
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
则Fe为植物生长必需元素
则Fe不是植物生长必需元素
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。
【 优化探究P15】
空白对照
对照组：植物 + 完全培养液
实验组：植物 + 缺X的完全培养液
自身对照
对照组：缺X的完全培养液（加入 X 之前）
实验组：加入无机盐X后
新知探究
1.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
磷酸二氢钠 0.1
磷酸二氢钾 0.1
碳酸氢钠 0.1
运动员饮料的化学成分表
问题探讨
水在细胞中的作用主要表现在以下几个方面：（1）是细胞结构的重要组成成分；（2）细胞内良好的溶剂；（3）参与化学反应；（4）为细胞提供液体环境；（5）运送营养物质和代谢废物。总之，各种生物体的一切生命活动，都离不开水。
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
运动员饮料的化学成分表
2.表中哪些成分属于无机盐？为什么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？
问题探讨
表中的氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠属于无机盐。 运动员在运动中会大量出汗，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。
细胞中的无机物
水
无机盐
功能
含量特点：
自由水
结合水
离子(大多数)
作用
含义
存在形式
作用
含义
存在形式
化合物（少数）
某些重要化合物的组成部分
维持细胞和生物体的生命活动
维持细胞正常的渗透压和酸碱平衡
含量：很少
各种生物体的一切生命活动都离不开水
在各种化学成分中含量最多
课堂小结

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