生物人教版（2019）必修1 2.2细胞中的无机物（共57张ppt）

(共57张PPT)
第二章 组成细胞的分子
第2节 细胞中的无机物
了解水在细胞中的存在形式及其作用
明白无机盐在细胞中含量少但作用大的原因
学习目标：
“勇气号”火星车
火 星
2004年1月24日，美国“勇气号”登陆火星表面寻找水的踪迹
讨论：请同学们阅读下面表格数据，得出结论。
不同生物
含水量% 97 80-85 90 78 65 60-80
表一：
01 细胞中的水
——水的含量
结论一：不同生物体内含水量不同
（水生生物的含水量＞陆生生物的含水量）
不同年龄阶段 胎儿 婴儿 成年 壮年 老年
含水量% 95 75 65 60 50
表二：
结论二：同一种生物在不同的生长发育时期含水量不同
（男性含水量＞女性的含水量）
不同组织器官
含水量% 10 22 76 79 83
表三：
结论三：同一生物不同的组织或器官的含水量不同
细胞中化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸
比例% 85-90 1-1.5 7-10 1-2 1-1.5 表四：
结论四：细胞中含量最多的化合物是水
1.下表分别是生物体及人体组织、器官的含水量。对表中数据分析可得出的结论是
表1　生物体的含水量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
含水量/% 97 80～85 78 65 90 60～80
表2　人体组织、器官的含水量
组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心脏 血液 脑
含水量/% 10 22 76 79 83 84
①构成生物体的成分中水的含量最多 ②生物体的含水量与生物的生活环境密切相关　③代谢旺盛的组织器官含水较多 ④组织器官的形态结构差异与水的存在形式相关
A.①②③④ B.仅①②③ C.仅①② D.仅①
√
自然界中的水以三种形式存在。那么，在细胞内水是以哪些形式存在的呢？
心脏79%
血液83%
01 细胞中的水
——水的存在形式及作用
【情境】
问题：为什么两者含水量这么接近，而血液是流动的，心肌是坚实的？
结论：水的存在形式不同。
血液中主要是自由水，心脏中结合水比例相对血液中的较高。
结合水可以赋予各组织、器官一定的形态、硬度和强度。
01 细胞中的水
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？
自主学习：2min
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
阅读P20-21的小字部分，思考：
（1）为什么自由水是细胞内良好的溶剂？
（2）水具有流动性的原因是？
（3）水具有较高比热容的原因是？有什么作用？
01 细胞中的水
自主学习：2min
H原子
H原子
O原子
H2O分子
H2O分子
水为什么是细胞内的良好溶剂？
共用电子对
H
H
O
O
H
H
-
+
+
极性分子
水分子的空间结构和电子的不对称分布
105°
负电性区
正电性区
电子对偏向氧
清水中加入NaCl颗粒
NaCl颗粒被溶解
水为什么是细胞内的良好溶剂？
（1）极性分子——
带正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合
良好溶剂
参与细胞内的许多生化反应
氢键比较弱，在不断地断裂，又不断地形成。
氢键是由电负性差异所产生的一种特殊的分子间相互作用力(静电力) 。
H2O分子
O
H
H
δ-
δ+
δ+
（δ-）
（ δ+ ）
（δ-）
（ δ+ ）
（ δ- ）
（ δ+ ）
（ δ+ ）
（ δ- ）
氢键
氢键
氢键
氢键
一个水分子可形成 4 个氢键
——具有流动性
水具有流动性的原因？
H
H
H
H
O
O
O
运送营养物质和代谢废物
水具有较高比热容的原因是？有什么作用？
比热容是指使单位质量物体改变单位温度时所吸收或释放的能量。
氢键（数量众多）
较高的比热容
水可以缓解温度的变化
为细胞提供液体环境，有利于维持生命系统的稳定性
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
1）极性分子——良好溶剂
阅读P20-21的小字部分，思考：
（1）为什么自由水是细胞内良好的溶剂？
（2）水具有流动性的原因是？
（3）水具有较高比热容的原因是？有什么作用？
01 细胞中的水
自主学习：2min
水是极性分子
氢键易断又易形成
有氢键
水的温度相对不容易发生改变，维持生命系统的稳定性
如图所示为水分子结构示意图，根据所学知识判断，下列说法正确的是
A.水之所以是良好的溶剂，是因为结构①这种弱引力
的存在
B.结构②使水分子成为极性分子，从而使水具有较高
的比热容
C.水在细胞中多以自由水形式存在，在生命活动中承担重要作用
D.细胞中结合水的含量是不断变化的，结合水越多，细胞代谢越旺盛
√
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。 书P21 段2
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

自由水 结合水
鸡蛋变坏
结合水 自由水
一.细胞中的水
01 细胞中的水
——自由水与结合水的关系
鸡蛋变臭
鸭血凝固
思考与讨论：生活中遇到的新鲜鸡蛋变坏、鸭血凝固等现象，水在形态上发生了什么变化？
鸡蛋变坏：蛋清中的（ ）转变成（ ）。
鸭血凝固：鸭血中的（ ）转变成（ ）。
结合水
结合水
自由水
自由水
结论：结合水含量越高，抗逆性相对越强
谁的结合水含量更多呢？
谁的抗逆性更强呢
热带雨林植物
沙漠植物
细胞的抗逆性与结合水含量的关系
1.干种子与潮湿种子，哪种种子在相同的适宜条件下，容易生长发芽？
2.种子的库存需要条件之一就是通风干燥？为什么？
结论：代谢越旺盛，自由水含量越高
细胞的代谢活动与自由水含量的关系
自由水
结合水
代谢减弱 抗逆性增强
代谢增强 抗逆性减弱
自由水和结合水的相互转化：
抗逆性 。
比值 ，代谢 ，
结合水
自由水
旺盛
大
较弱
自由水
结合水
代谢减弱 抗逆性增强
代谢增强 抗逆性减弱
自由水和结合水的相互转化：
抗逆性 。
抗逆性 。
比值 ，代谢 ，
结合水
自由水
结合水
自由水
比值 ，代谢 ，
缓慢
小
旺盛
大
较强
较弱
结合水
自由水
与其他物质（蛋白质、多糖等）相结合，失去流动性和溶解性
以游离的形式存在，
可以自由流动
（约95.5%）
（约4.5%）
温度升高、代谢增强时
温度降低，代谢减弱时
⑴在一定条件下自由水和结合水可相互转化
⑵两者的相对含量和生物组织的代谢速率相关
细胞代谢增强
细胞代谢减弱，抗逆性增强
自由水
结合水
上升
下降
自由水含量越高
结合水含量越高
1.自由水与结合水的关系
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
自由水与结合水在生产实践中的应用
④
⑤
③
自由水
结合水
“灰烬”
无机盐
思考填空
结合水
自由水
相互转化
①细胞内良好的溶剂
含量
功能
（95.5 %）
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
含量
功能
①作为细胞结构的重要组成部分
（4.5 %）
②赋予器官形状、硬度和弹性
水
课堂小结
自由水/结合水的比例越高，代谢越旺盛，抗逆性越弱。
作业：小本题组1
细胞中的无机盐
二
请同学们阅读教材21页,回答问题。
问题：细胞中无机盐的存在形式及含量是？
自主学习
1.含量:
2.存在方式:
很少,1%-1.5%
大多数以离子的形式存在
阳离子: Na+、K+、Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Fe3+ 等
阴离子: Cl-、SO42-、PO43-、HCO3- 等
细胞中的无机盐
少数以化合物的形式存在,如:牙齿中的CaCO3
含量少代表不重要吗？
书 P22 思考讨论
资料1:
无机盐的功能
1.植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？
Mg是叶绿素的组成元素之一，缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。因此，它对于光合作用具有重要意义。
资料1:
3. 无机盐的功能
2.有一种贫血症叫做缺铁性贫血症，为什么缺Fe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。血红蛋白质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。
血红蛋白
两个α－肽链
两个β一肽链
四个亚铁血红素基团
每个肽链环绕一个亚铁血红素基团，
此基团可携带一分子O2或一分子CO2，血红蛋白因含有血红素而呈红色。
【拓展】血红蛋白的结构及特性
资料2:
无机盐的功能
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？
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。
3. 无机盐的功能
这说明了P对于植物正常的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（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。
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？
(1)无机盐是细胞中某些化合物的重要组成成分。
资料1和资料2小结:
(1)无机盐是细胞中某些化合物的重要组成成分。
3. 无机盐的功能
①Mg是构成叶绿素的元素;
②Fe是构成血红素(血红蛋白)的元素;
③P是组成细胞膜、细胞核的重要成分,也是细胞必不可少的许多化合物的成分。
(2)无机盐能维持细胞和生物体正常的生命活动;
无机盐的功能
实例二：哺乳动物血钙太低时，会出现抽搐现象。
Ca2+过多会导致肌无力。
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。
大量排汗时，应喝淡盐水
进行剧烈运动之后, 会感到腰酸、膝盖酸等。这是因为运动时产生了乳酸, 但体液中的PH并没有明显降低,还维持在7.35-7.45，为什么？
乳酸＋NaHCO3 乳酸钠＋H2CO3
(3)无机盐能维持细胞和生物体的酸碱平衡。
呼吸排出
CO2＋H2O
无机离子如H2CO3/NaHCO3等组成重要的缓冲体系来调节并维持pH平衡。
无机盐的功能
在正常情况下,人体细胞所处液体环境的浓度为0.9%(等渗溶液), 为患者输入0.9%的氯化钠溶液有利于维持机体的渗透压平衡。
(4)无机盐能维持细胞正常渗透压。
无机盐的生理功能
生理功能 举例
组成细胞某些复杂化合物 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
维持细胞和生物体的生命活动 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渗透压的平衡；
②酸碱平衡
3、无机盐的作用
（1）是细胞中某些化合物的重要组成成分
（2）维持细胞和生物体正常的生命活动
（3）维持生物体内的酸碱平衡。
（4）维持生物体内渗透压的平衡
【检测】下列与无机盐的功能无关的是( )
A.是某些重要复杂化合物的成分
B.是细胞中能源物质之一
C.能维持生物体的生命活动
D.能维持细胞的形态和功能
B
下列关于无机盐的叙述，错误的是
A.缺铁性贫血是由于体内缺乏铁，不能合成血红素引起的
B.镁是构成叶绿素的成分之一，缺镁会影响光合作用的进行
C.患急性肠胃炎的病人脱水时只需要补充体内丢失的水分
D.碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
√
患急性肠胃炎的病人脱水时，不仅需要补充水分，还需要补充体内丢失的无机盐，C错误。
苹果含有微量元素Zn，而Zn是构成与记忆力息息相关的核酸和蛋白质不可缺少的元素，儿童缺Zn就会导致大脑发育不良，因此苹果又称为记忆之果。这说明无机盐离子
A.对维持酸碱平衡有重要作用
B.对维持细胞形态有重要作用
C.对调节细胞内的浓度有重要作用
D.对维持生物体的生命活动有重要作用
√
【检测】在患急性肠炎时，要及时注射生理盐水；不慎受伤后，要用0.9%的盐水清洁伤口；在高温作业时，要喝淡盐水。以下各项中属于以上三种做法的主要原因依次是(　　)
①消毒　　　　　②维持水分代谢平衡　
③维持无机盐代谢的平衡　④降温　
⑤是细胞的等渗溶液并有清洁作用
A. ①②④ B. ③②⑤ 　　　　　　　　 C. ②⑤③ D. ②③④
C
问题探讨
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
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
问题探讨
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？
氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠等都属于无机盐，它们在饮料中以离子的形式存在。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。
问题探讨
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？
①无机盐是细胞中某些化合物的重要组成成分。
②能维持细胞和生物体正常的生命活动;
③能维持细胞和生物体的酸碱平衡。④能维持细胞正常渗透压。
4、无机盐的缺乏症
核心归纳
种类 作用 缺乏时引起的症状
Fe2＋ 构成血红素的元素 缺铁性贫血症
Mg2＋ 构成叶绿素的元素 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用
Zn2＋ 很多酶的组成成分 生长发育不良，生殖腺功能受影响
Ca2＋ 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形，抽搐等
I－ 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大，呆小症
B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺B时，“花而不实”
Na＋ 维持神经、肌肉细胞的兴奋性等 神经、肌肉细胞的兴奋性降低，肌肉酸痛、无力等
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
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
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
使实验组前后对照
深化探究
方法-思路
15.下列是无土栽培营养液的配方，配方：NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4、螯合铁溶液、微量元素溶液。
(1)为使作物正常生长，还需补充含 等元素的化合物。
(2)有些无机盐离子可重复利用，有的不能重复利用，可重复利用的无机盐离子缺乏时，老叶先表现出缺乏症，不可重复利用的无机盐离子缺乏时，幼叶先表现出缺乏症。请设计实验证明Mg是可重复利用的元素。
实验材料：长势相同的玉米幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
P
实验步骤：
①配制完全培养液和 培养液，分别放入两组培养瓶中，并编号A、B。
②将 分别栽培在上述两种培养液中。
③放在适宜条件下培养一段时间，观察 。
实验现象：在完全培养液中的玉米幼苗生长正常，___________________
_____________________。
等量的缺Mg
长势相同的玉米幼苗
玉米幼苗的生长情况
在缺Mg培养液中生长
的玉米幼苗老叶先变黄
(2)有些无机盐离子可重复利用，有的不能重复利用，可重复利用的无机盐离子缺乏时，老叶先表现出缺乏症，不可重复利用的无机盐离子缺乏时，幼叶先表现出缺乏症。请设计实验证明Mg是可重复利用的元素。
实验材料：长势相同的玉米幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
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
①某些化合物的重要组成成分
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
④维持生物体内的酸碱平衡
②维持细胞和生物体的生命活动
③维持生物体内的正常渗透压
相互转化
课堂小结
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。