2.2 细胞中的无机物(共32张PPT)-2023-2024学年高一生物学（人教版2019必修1）

(共32张PPT)
火星湖泊和海洋沉积岩
火星表面水的痕迹
l 2004年1月24日美国“勇气号”登陆火星表面，寻找水的踪迹。 经过认真分析拍摄的照片，美国宇航局声称火星上曾被水淹没。
生命起源于海洋
细胞中的无机物
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？
蔗糖 其他糖类 柠檬酸 柠檬香精 NaCl KCl NaH2 PO4 KH2 PO4 NaHCO3
30
10
10
0.8
1.0
0.1
0.1
0.1
0.1
成分 质量浓度/g · L-1
问题探讨
运动员饮料的化学成分表
1. 生命观念
>说出水在细胞中的存在形式，认同其在生命活动中具有重要作用。
>举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。
2. 科学思维
>通过问题探讨、思考讨论，明确水和无机盐的重要作用，认同生命物质观。
>本节内容与化学学科相结合，学习过程中逐步构建理科分析思维。
3. 社会责任
>明确水是生命之源，与生活实际相联系，节约资源。
学习目标
Learning target
3. 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 骨骼肌 心肌
血液
所占比例% 10 22 76 79
83
1. 细胞中各种化合物所占比例
化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类
核酸
所占比例% 70-90 1-1.5 7-10 1-2 1-1.5
2. 几种不同生物体水的含量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类
高等植物
水含量% 97 80-85 78 65 90
60-80
细胞中含量最多的
化合物是水
同种生物，在不同的组织、
器官中的含水量不同
不同生物的含水量不同
细胞中的水
Water in cells
失去大部分 的种子
仍保持其生理活性
将种子放在
阳光下2天
水的存在及其功能的探究
晒干的种子
用水浸泡
重量
减轻
少，代谢弱
晒干的种子不浸泡
大量散失
细胞中的水
Water in cells
仍能
萌发
不萌发
自由水
自由水
自由水
将种子放在试管中，用酒精灯加热
管壁上有水珠
失去的主要是 结合水
失去 结合水 的种子浸泡
不萌发
失去 结合水 的种子失去生理活性
细胞中的水
Water in cells
与细胞内其他化合物（蛋白质、
多糖等物质） 相结合的水
绝大多数水以游离的形式存在，
可以自由流动
特点： 不易散失、含量较稳定、
失去流动性和溶解性
水在细胞中的存在形式
特点： 易蒸发、不受束缚、可流动
细胞中的水
Water in cells
结合水
自由水
细胞中的水
Water in cells
自由水与结合水的关系：
（1）可相互转化： 如：
l晒干的种子，自由水减少，利于储存；
自 温度升高结 l冬小麦在冬季来临时，结合水增多，
由 合 自由水减少增，植物的抗冻能力增强；
水 温度降低 水 l衰老的细胞内水分含量减少，细胞萎
缩，体积减小，细胞代谢速率减慢。
（2）两者的相对含量与细胞代谢速率、抗逆性的关系：
上升 细胞新陈代谢增强 如：干种子吸水萌发
下降 细胞新陈代谢减弱,抗逆性增强
结合水
自由水
☆质子数和中子数
决定原子质量数。
原子核
δ
原子
细胞中的水
Water in cells
> 组成物质的原子是怎样的结构？
核外电子
δ-
☆与质子数相等，围绕原子核做 高速运动，质量可忽略不计。
☆质子数决定原子在 元素周期表的位置
质子
δ
学科交叉
中子
+
+
细胞中的水
Water in cells 学科交叉
> 原子和元素有什么区别？
元素是具有相同质子数（核电荷数） 的同一类原子的总称。 质子数相同， 中子数不同的原子互称同位素。
14C
6个质子 ＋ 8个中子
12C
6个质子 ＋ 6个中子
细胞中的水
Water in cells
> 什么是分子？
分子是由组成的原子按照一定顺序排列结合在一起的整体。
学科交叉
H2O分子
O2分子
H2分子
离子是指原子或原子基团失去或得到一个或几个电子而形成 的带电荷的粒子
细胞中的水
Water in cells
> 什么是离子？
学科交叉
H离子（H+
H原子
失去一个电子
)
细胞中的水
Water in cells
> 什么是（共价）化学键？
相邻原子通过共用电子而形成的强烈作用力叫做共价键。
O
H
学科交叉
H2O分子
H O分子
O原子
H原子
H原子
H
2
细胞中的水
Water in cells
> 什么是极性分子？
电荷分布不均匀的分子称为极性分子。
H
O
学科交叉
共用电子对
H2O分子
H
电荷分布不均匀的分子称为极性分子。
☆水分子属于极性分子，水分子整 体上是呈电中性的，但由于电子 分布不均匀而使得O原子带负电， H原子带正电。
H
O
O
H
什么是极性分子？
细胞中的水
Water in cells
学科交叉
共用电子对
H2O分子
δ +
δ-
>
δ
H
H
+
水的性质：
（1）是细胞内的良好的溶剂：
由于水分子属于极性分子，所以带电 的物质都容易与水结合而溶解。
清水中加入NaCl颗粒 NaCl颗粒被溶解
细胞中的水
Water in cells
学科交叉
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) 。
(δ+ ）
(δ- ）
(δ-
)
(δ+ ）
(δ- ）
(δ+ ）
(δ+ ））( δ
-
（2）易形成氢键，具有一定的流动性：
一个水分子可形成 4 个氢键
O
H
细胞中的水
Water in cells
学科交叉
H2O分子
氢键
氢键
氢键
氢键
δ +
δ +
δ-
H
氢键比化学键弱，易被破坏，又容 易形成。这样氢键虽然只能维持极 短时间，但由于其不断地断裂和不 断地形成，使得水在常温下能够维 持液体状态，具有流动性。
细胞中的水
Water in cells
学科交叉
细胞中的水
Water in cells
（3）高比热容，所以性质稳定，不易受温度影响：
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。
由于水分子之间数量众多的氢键，
所以一方面，想要让液态的水升温后
沸腾至气化状态，就必须先破坏这种
分子之间的作用力；另一方面，温度
已经升高的水在降温时也会释放出更
多地热量，很好地起到了缓冲的作用。
学科交叉
阳离子： Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+、 Fe2+、 Fe3+ 等
、阴离子： Cl－、 SO42－、 PO43－、 HCO3－等。
2. 存在形式： 由于细胞内是液体环境，所以细胞中大多数无机盐都以 离子形式存在，少数以化合物的形式存在。
1. 含量： 仅占细胞鲜重的1％ ~ 1.5%
细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
无机盐
细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
3. 无机盐的作用： （ 1）组成细胞中的化合物
l Fe和Mg分别是构成血红素和叶绿素的重要成分。
一种叶绿素分子的局部结构
血红素分子的局部结构
名称
生理作用
Mg
构成叶绿素的元素，缺乏影响光合作用。
Fe
构成血红素的元素，缺乏导致缺铁性贫血。
Na+
人体内Na+ 缺乏引起神经、肌肉的兴奋性 降低，最终引发肌肉酸痛，大量出汗排出 过多的无机盐后，应多喝淡盐水。
Ca2+
Ca2+ 浓度太低动物出现抽搐等症状
P
是组成细胞膜、细胞核的重要组分， 也是细胞必不可少的化合物的组分。
细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
（2）维持细胞和生物体的生命活动
Na+、 Cl_主要维持细胞外液的渗透压， K+主要维持细胞内液的渗透压。
> 生物体内酸碱度的维持 常见缓冲对 : H2CO3/HCO3-
（3）维持细胞的渗透压和酸碱平衡
> 细胞渗透压平衡的维持
☆渗透压的平衡 对于维持动物细 胞的正常形态与 功能相当重要。
细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
—证明某种无机盐是否是植物必需的方法—
无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用 ，设计实验探究某
无机盐M是否是植物必需的无机盐。
（1）、材料
生长状态相同、 长势良好的植物若干 ， 全营养培养液 ， 缺M的培养
液，无机盐M。
（2）、实验思想
设置对照实验(设某种无机盐为M)。
细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
甲组：
乙组： 完全培养液
植物分两组
—证明某种无机盐是否是植物必需的方法—
Fe为植物生长的必需元素
Fe为植物生长的
再培养
细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
植物正常生长
植物正常生长
（以Fe元素为例）
__________
出现缺乏症
__________
_________
—证明某种无机盐是否是植物必需的方法—
生长状况相同的正常同种植物分两组
Fe为植物生长的非必需元素
甲组： 缺Fe的完全培养液
Fe为植物生长的必需元素
乙组： 完全培养液
细胞中的无机盐
Inorganic salts in cells
加入Fe元素再培养
（以Fe元素为例）
植物正常生长
植物正常生长
缺乏症消失
出现缺乏症
1．细胞内无机盐的作用不包括
A．维持细胞的渗透压
B．维持酸碱平衡
C．提供细胞代谢所需的能量
D．组成某些复杂化合物
随堂练习
In-class practice
A． 曲线①可表示人一生中体内自由水与结合水的比值随年龄变化的曲线
B． 曲线②可表示细胞由休眠转入旺盛代谢过程中自由水与结合水比值的变化
C． 曲线②可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，其内无机盐的
相对含量变化
D． 曲线③可以表示人从幼年到成年体内相对含水量的变化
随堂练习
In-class practice
2．结合下列曲线，分析有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是
3．下列有关水和无机盐的叙述，不正确的有
①水能溶解、运输营养物质和代谢废物，并维持细胞形态
②细胞中无机盐含量很少且大多数是以化合物形式存在
③哺乳动物的血液中钙离子含量过高，会出现抽搐等症状 ④无机盐
可以为人体生命活动提供能量
⑤休眠种子与萌发种子相比，结合水与自由水的比值更小 ⑥缺碘会
引起儿童佝偻病
A．六项 B．五项 C． 四项 D．三项
随堂练习
In-class practice
4．在细胞内的液体、血浆等人和动物的体液及植物的汁液中，都含有多
种多样生物必需的溶质。下列说法不正确的是
A．水既是良好的溶剂，又是物质运输的主要介质，还可以缓和温度变化
B．血浆中多种正、负离子对维持血浆的正常浓度非常重要
C． 哺乳动物血液中Ca2+含量过低会导致肌肉发生抽搐
D． Mg2+是色素的必要成分， Fe3+是血红蛋白的必要成分
随堂练习
In-class practice