生物人教版（2019）必修1 2.2 细胞中的无机物（共34张ppt）

(共34张PPT)
2.2 细胞中的无机物
问题探讨
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
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？
1.喝饮料可以给身体补充水。水在细胞中起什么作用
运动员在运动中大量出汗，会排出大量无机盐, 所以需要补充无机盐。无机盐可以维持细胞的生命活动，也是许多有机物的重要组成成分。
水是细胞内的良好溶剂，通过水在生物体内的流动，
可以把营养物质运送到各个细胞，同时，也把各个细胞在
代谢中产生的废物运送到排泄器官或者直接排出体外。
细胞内的许多化学反应也都需要水的参与；多细胞生
物体的绝大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中;
总之，各种生物体的一切生命活动，都离不开水。
（一）水在细胞中的含量
水母 97%
藻类 90%
鱼类 80%~85%
蛙类 78%
哺乳动物 65%
一 、细胞中的水
心脏 79%
血液 83%
水生>陆生
幼儿 77%
老人 50%
水是细胞中含量最多的化合物
幼儿>老人
血液>心脏
H原子
H原子
O原子
H2O分子
1、水为什么是细胞内的良好溶剂？
共用电子对
（二）水的特性
O比H具有更强的吸引共用电子对的能力，使共用电子对移向O，使得O端稍带负电荷，H端稍正电荷。
水分子的空间结构和电子的不对称分布，使水成为极性分子，带正电或负电的分子容易与之结合，水是良好的溶剂。
H2O分子
O
H
H
清水中加入NaCl颗粒
NaCl颗粒被溶解
水是极性分子——良好溶剂
（运输溶解在水中的养料和废物）
2、水具有流动性的原因？
2）氢键易断又易形成——流动性
3）有氢键——较高比热容，
维持生命系统的稳定性
（二）水的特性
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，它们之间形成静电引力---氢键，每个水分
子可以与周围水分子靠氢键相互作用；
氢键较弱，易被破坏，只能维持极短时间，氢
键不断断裂，又不断形成，使水在常温下维持
液体状态，具有流动性。
1）极性分子——良好溶剂
（吸热或散热能力）
阅读教材P20-21，思考以下问题：
1、细胞中的水是以什么形式存在的？不同形式的水的特点？
2、不同形式的水的作用是什么？
3、不同形式的水与细胞的代谢以及抗逆性的关系？
一 、细胞中的水
（三）水的存在形式及作用
种类 结合水 自由水
定义
含量
特点
作用
细胞结构的重要组成成分
以游离的形式存在
与细胞内的其他物质相结合
约占95.5%
约占4.5%
可以自由流动
含量较稳定，不易散失
存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，失去流动性和溶解性。
①细胞内的 ；
②参与细胞内的 ；
③为细胞提供 ；
④运送 和 ；
良好溶剂
营养物质
代谢废物
生物化学反应
液体环境
1. 细胞中的水是以什么形式存在的？
血液中主要是自由水，心脏中结合水比例
相对较高,结合水可以赋予各组织、器官一
定的形态、硬度和强度。
结论：
？北方冬小麦在冬天来临前，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。
血液 83%
血液 79%
？: 血液与心脏含水量相差无几，但两者
的形态却截然不同，这是为什么？
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
鸭血凝固
鸡蛋变坏
自由水 结合水
结合水 自由水
一.细胞中的水
【情境1】 将刚收获的新鲜大豆种子在阳光下晒干，重量会减轻。
干燥后的大豆种子浸泡后在适宜的条件下，仍能萌发成幼苗。
（1）刚收获的新鲜种子在阳光下晒干，主要会失去什么形式的水？
（2）若晒干的种子不浸泡，会不会萌发呢？为什么？
（3）将晒干种子放在试管中用酒精灯加热，管壁上有水珠，为什么？
这时候的种子还能发芽吗？
（4）结合以上问题，说明自由水所占比例与代谢强度之间的关系？
自由水
不会 因为自由水的减少，导致新陈代谢活动下降
自由水/结合水比例越大，细胞的代谢强度越大
1) 自由水与结合水的关系
失去了结合水 不能发芽
自由水 结合水
结合水可以帮助细胞抵抗不良环境
结合水
结合水/自由水的比例越大，细胞的抗性能力越强
2) 自由水与结合水的关系
【情境2】 取等量的西瓜汁和鸡蛋清置于相同的开放环境下，西瓜
汁蒸发得快，如果放入冰箱中，西瓜汁先结冰。
（1）西瓜汁和鸡蛋清中的水分分别主要以什么形式存在？
（2）以上现象说明，与自由水相比，结合水有什么特点？
（3）由以上实验结论可推测，和热带植物相比，沙漠植物和寒带植
物哪种形式的水比例更高？
（4）总结结合水的比例与抗旱抗寒能力（即抗逆性）的关系？
①种子储存前，晒干是为了减少________含量， 降低种子
的_______速率，以延长种子的寿命。
自由水
③越冬作物________（减少或增加）灌溉，可以提高作物 __________________。
减少
对低温的抗性
代谢
②干种子用水浸泡后仍能萌发说明失去部分________的种子
仍保持其生理活性。
自由水
3)自由水与结合水在生产实践中的应用
自由水
结合水
降温
升温
抗逆性
新陈代谢速率
自由水的比例高——代谢活跃
结合水的比例高——如干种子、越冬植物、干旱地区植物的细胞中
抗旱、抗寒性能提高，以适应不良条件。
2. 不同形式的水与细胞的代谢及耐抗能力的关系？
自由水
结合水
代谢和 抗逆性
自由水含量
④
⑤
③
自由水
结合水
“灰烬”
无机盐
思考填空
二、细胞中的无机盐
2、无机盐的存在形式
1、含量：
①大多数无机盐以离子形式存在
②少量的无机盐以化合物形式存在，如:牙齿中CaCO3
含量少代表不重要吗？
很少，仅占1％－1.5％
▲阳离子：Na+/K+/Ca2+/Mg2+/Fe2+/Fe3+等。
▲阴离子：Cl-/SO42-/PO43-/HCO3-等。
（1）有一种贫血症叫缺铁性贫血症，
为什么缺Fe会导致贫血
（2）植物缺镁会影响光合作用，为什么？
一种叶绿素分子（局部）
人体内血红蛋白和红细胞的减少都可以导致贫血。血红蛋白的分子含有中Fe，缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起缺Fe性贫血。
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。
资料分析---无机盐的作用
资料1 下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构图
血红素分子（局部）
血红蛋白
思考-讨论
资料2 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。
讨论：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？
无机盐是某些化合物的重要组成成分
资料分析---无机盐的作用
思考-讨论
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。
一些无机盐可以维持细胞的酸碱平衡。
补充资料3 进行激烈运动时，会感到腰酸、膝盖酸等。这是因为运动时
产生了乳酸，但体液的pH没有因此而降低，还是维持在7.35~7.45之间，
为什么呢？
CO2＋H2O
缓冲对：H2CO3\ NaHCO3、NaH2PO4\Na2HPO4
过多HCO3-由肾脏排出
乳酸＋NaHCO3 乳酸钠＋H2CO3
蔬果中的碱：
H2O + HCO3-
OH-
+ H2CO3
无机盐 功能 缺乏引起的疾病
Fe 组成血红蛋白、细胞色素、含铁酶类 缺铁性贫血
Ca 促进牙齿、骨骼生长，调节神经肌肉 的敏感性 佝偻病、骨质疏松症
K 维持离子浓度，调节体液渗透压 心率异常
I 形成甲状腺素的成分 甲状腺肿、呆小症
Mg 与酶活性有关，保持肌肉功能正常 惊厥
Na 体液的主要组成成分，调节体液渗透压 Addison病等
F 维持骨骼的结构，防止蛀牙 龋齿
人体所需的部分无机盐
实例二：哺乳动物血钙太低时，会出现抽搐现象。
实例一：Na＋缺乏会引起神经、肌肉细胞兴奋性降低，进而引发肌肉酸痛、
无力等。
无机盐维持细胞和生物体的正常生命活动
思考-讨论
实例---无机盐的作用
一些无机盐可以维持细胞的正常形态
实例三：在正常情况下，人体内的无机盐浓度为0.9%
为什么为患者输入0.9%的NaCl溶液，而不是清水或浓盐水？
9%
0.09%
皱缩
膨胀
思考-讨论
实例---无机盐的作用
3、无机盐的作用
（1）构成细胞结构和细胞中重要化合物的成分
（2）维持细胞和生物体的生命活动
（3）一些无机盐可以维持细胞的酸碱平衡。
（4）无机盐可以维持细胞的正常形态和功能
4、无机盐的缺乏症
思维拓展
如何设计实验，证明某种或某几种无机盐是这种植物
生长发育所必需的？
---植物表现出的缺素症状
【例】 “焦边”是由缺钾所引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象，某同学欲探究钾对植物生长情况的影响，配制了两种培养液进行实验，培养液主要成分配方如下表所示。
证明某种无机盐是否是植物必需的方法
请回答下列问题：
（1）在配制培养液时，为什么需要注意培养液的浓度不能过高？
（2）该实验设计存在什么问题？应该如何完善？
应等量
单一变量
对照实验：
1.变量：自变量、因变量、无关变量
2.空白对照、相互对照、自身前后对照
3.原则：等量原则、单一变量原则、平行重复原则
空白对照组
实验组
自变量
因变量
探究植物必需无机盐的实验设计思路
探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法，具体设计思路如下：
(1)对照组：_____________________→正常生长。
(2)实验组

实验组加入X盐的目的是__________________________________，以增强说服力。
植物＋完全培养液
X不是必需无机盐
X是必需无机盐
二次对照(使实验组前后对照)
深化探究
方法-思路
______________________植物分两组
B组： _______________
A组：完全培养液
出现缺乏症
_________再培养
__________
K为植物生长的必需元素
植物正常生长
植物正常生长
K为植物生长的__________
生长状况相同的正常同种
缺K的完全培养液
加入K元素
缺乏症消失
非必需元素
证明某种无机盐是否是植物必需的方法中的对照
相互对照
自身前后对照
无关变量控制
一、细胞中的水
1、水的含量特征
2、水的存在形式
（结合水 自由水）
3、水的作用
a.自由水的作用:
(1)细胞内的良好溶剂;
(2)参与细胞内的生化反应;
(3)运送养料和代谢废物;
(4)为化学反应提供液体环境;
b.结合水的作用:
细胞结构的重要组成成分
二、细胞中的无机盐
1、含量
2、存在形式
3、作用
(1)组成细胞中的某些化合物;
(2)维持细胞和生物体的生命活动;
(3)维持细胞的酸碱平衡;
(4)维持细胞的正常形态；
课堂小结
课堂练习
1、在患急性肠炎时，要及时注射0.9%的生理盐水。
2、不慎受外伤时，要用0.9%的盐水清洗伤口。
3、在高温作业时，要喝淡盐水。
以上三种做法的主要原因依次是（　）
①消毒 ②维持水分的代谢平衡 ③维持无机盐的代谢平衡 ④ 降温 ⑤ 细胞的的等渗溶液并有清洁作用
A、①②④
B、③②⑤
C、②⑤③
D、②③④
C
即时训练
1、（不定项）下面是关于细胞中水含量的叙述，其中正确的是( )
A. 生活在水中的生物含水量一般较高
B. 新陈代谢旺盛的植物细胞含自由水量较高
C. 越冬植物的细胞内自由水含量较高
D. 老年人细胞中含水量比婴儿要少
2、人体的牙齿和骨骼中含有磷酸根离子，说明无机盐所具有的生理功
能之一是（ ）
A. 重要化合物的组分 B. 维持细胞和生物体的生命活动
C. 维持细胞的正常形态 D. 维持细胞的酸碱平衡
ABD
A
3、植物如果缺少磷肥，根系发育不良，植株生长矮小，叶子呈兰绿色。
说明无机盐所具有的生理功能之一是（ ）
A. 重要化合物的组分 B. 维持细胞和生物体的生命活动
C. 维持细胞的正常形态 D. 维持细胞的酸碱平衡
B
4、下列关于无机盐的叙述，错误的是（ ）
A. 缺铁性贫血是因为体内缺少铁元素，血红蛋白不能合成
B. Mg2+是叶绿素的成分之一，缺Mg2+影响光合作用
C. 细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在
D. 碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
C
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？
P22
【答案】
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。
练习与应用
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？
P22
【答案】
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。