2.2细胞中的无机物课件 2024-2025学年人教版（2019）高中生物必修一(共39张PPT)

(共39张PPT)
“有收无收在于水，收多收少在于肥。”这句农谚说明了什么？
第2节 细胞中的无机物
第二章 组成细胞的能量分子
[提示]水在细胞中的作用主要表现在以下几个方面。水是细胞结构的重要组成成分；水是细胞内的良好溶剂，许多物质必须溶解在水中，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; 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。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
NaCl 1.0
KCl 0.1
NaH2PO4 0.1
KH2PO4 0.1
NaHCO3 0.1
运动员饮料中的化学成分
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。
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
NaCl 1.0
KCl 0.1
NaH2PO4 0.1
KH2PO4 0.1
NaHCO3 0.1
运动员饮料中的化学成分
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。
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？
[提示]表中的氯化钠、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。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。
本 节 聚 焦
2.为什么细胞中的无机盐含量很少，
作用却很重要？
1.水在细胞中以什么形式存在？
具有哪些重要作用？
1.细胞中的水
2.细胞中的无机盐
目 录/contents
PART 1
细胞中的水
01
水是构成细胞的重要成分，也是 中含量最多的化合物，一般为 。
活细胞
几种不同生物体的含水量 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
60%-95%
理解①：不同种类生物体的含水量不同，
水生生物 陆生生物。
理解②：生物体在不同的生长发育时期含水量不同，
婴儿 成年人 老年人。
＞
＞
＞
女性 ＜ 男性
细胞中的水
---水的含量
01
水是构成细胞的重要成分，也是 中含量最多的化合物，一般为 。
活细胞
60%-95%
理解③：同种生物的不同组织器官含水量不同。
人体不同结构的含水量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液
所占比例% 10 22 76 79 83
讨论
水在细胞中以什么形式存在？又有什么作用呢？
注：心肌和血液的含水量相似，形态结构却大不相同，是因为它们细胞中水的存在形式不一样。
细胞中的水
---水的含量
自由水
结合水
水在细胞中的存在形式
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
细胞中的水
---水的存在形式
阅读课本P20~21，思考结合水、自由水的功能分别是什么？
水的生理功能
①是细胞内的良好溶剂
②参与细胞内的生物化学反应
③为细胞提供液体生活环境
④运输营养和代谢废物
自由水
是细胞结构的重要成分
结合水:
细胞中的水
---水的生理功能
将种子放在阳光下2天
重量
减轻
________大量散失
晒干的种子用水浸泡
仍能
萌发
失去大部分________的种子仍保持其生理活性
晒干的种子不浸泡
不萌发
_______少，代谢弱
自由水
自由水
自由水
细胞中的水
---水的存在及其功能的探究
01
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______.
失去________的种子浸泡
不萌发
失去______的种子失去生理活性
结合水
结合水
结合水
注：自由水也会失去
细胞中的水
---水的存在及其功能的探究
01
讨论
晒干的种子能够长久保存，浸泡吸水后能够萌发，据此推断
自由水和结合水的比值与细胞的代谢强度之间有什么关系？
提示：在一定范围内，自由水和结合水的比值 ，新陈代谢越旺盛；
越大
讨论
越冬的植物、干旱地区植物的细胞中，结合水含量升高，
这表明自由水和结合水的比值与生物的抗逆性有什么关系？
提示：在一般情况下，自由水和结合水的比值 ，细胞抗逆性越强；
越小
【结论：细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛。】
【结论：细胞内结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强】
细胞中的水
---水的存在及其功能的探究
01
思考
前面已经学习了自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系，请尝试画出随着自由水/结合水比值的增大，细胞代谢强度和抗逆性的变化？
抗逆性
代谢强度
细胞中的水
---水的存在及其功能的探究
01
讨论
自由水和结合水之间可以相互转化吗？需要什么条件？
自由水
结合水
温度降低
温度升高
实例①：烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。
实例②：水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。
细胞中的水
---水的存在及其功能的探究
阅读课本P20-21小字部分，讨论完成下列问题：
1.解释水为什么能成为良好的溶剂？
2.水分子的氢键是怎样形成的？
3.为什么在常温下水是液体状态，具有流动性？
4.水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？
细胞中的水
---水的特点
1.解释水为什么能成为良好的溶剂？
2.水分子的氢键是怎样形成的？
水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。
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），它们之间的静电吸引作用就形成一种弱的吸引力，这种弱的引力称为氢键。
细胞中的水
---水的特点
3.为什么在常温下水是液体状态，具有流动性？
4.水的哪一特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要？
氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。
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，水这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。
细胞中的水
---水的特点
1．人们普遍认为，地球上最早的生命孕育在海洋中，生命从一开始就离不开水。下列关于水的说法错误的是(　　)
A．水是极性分子，带电分子(或离子)易与水结合，因此水是一种良好的溶剂
B．由于氢键的存在，使水可以缓解温度的变化，有利于维持生命系统的稳定性
C．结合水主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，是细胞中水的主要存在形式
D．种子萌发时结合水与自由水的比值减小，细胞代谢增强
C
自由水才是细胞中水的主要存在形式，×；
2．水在植物的生命活动中具有重要作用。风干的种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是(　　)
B
A．经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以自由水的形式存在
B．风干的小麦种子中只有结合水，没有自由水
C．胚生长过程中，结合水/自由水的比值较风干种子中小
D．一定时间内，随着小麦种子萌发时间的延长，吸水量不断增加
风干的小麦种子中含有结合水和自由水，×；
PART 2
细胞中的无机盐
细胞中的无机盐
当你烧掉一块木头后，会得到一些灰白色的灰烬，这些灰烬是什么
无机盐
讨论
细胞中的无机盐
02
1.存在形式：大多数以 的形式存在。
2.含量：无机盐是细胞中含量很少的无机物，仅占细胞鲜重的 。
离子
1%-1.5%
讨论
无机盐在细胞中有什么生理功能呢？
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
---无机盐的存在形式和含量
【材料1】一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图如下：
Mg
Fe
·由材料可以看出，无机盐是_____________________________。
某些复杂化合物的重要组成成分
细胞中的无机盐
---无机盐的生理功能
植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？
[提示]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。Mg是叶绿素的组成元素之一，因此，它对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。
2. 有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为 什么缺Fe会导致贫血？
[提示]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症。
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。
[提示]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。
【材料2】足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，这是随着汗液丢失了大量钙离子引起的；硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长，缺少硼时常导致“花而不实”。
·由材料说明，无机盐对_________________________有着重要的意义。
维持生物体的正常生命活动
细胞中的无机盐
---无机盐的生理功能
摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？请查找资料，寻找答案。
[提示]盐是日常生活中不可缺少的调味品，它的主要成分是NaCl。虽然Na+和Cl-在细胞的代谢中发挥重要的作用，但它们并不是越多越好。世界卫生组织（WHO）推荐每人每天食盐摄入量以5g为宜。据《中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》显示，虽然我国居民平均每天烹调用盐量在2012年比2002年下降了1.5g，但还是达到了10.5g，而且中老年群体食盐消费量明显高于青少年群体。摄入盐过多对人类健康的危害很大。例如，有大量证据表明，增加盐的摄入会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等相关。但是，并不是所有的人群都适合低盐饮食，某些疾病患者可能要维持相当水平的盐摄入。该思考题可以让学生体会到适度与平衡的重要性。
【材料3】在医院打点滴的时候我们的药通常是溶解在0.9%的NaCl（生理盐水）中。为什么是用0.9%的NaCl，高于或低于这个值行不行？
·由材料说明，无机盐能_________________________。
维持生物体内的渗透压平衡
生理盐水是哺乳动物血液和淋巴液等渗的无机盐溶液。人体的红细胞在生理盐水中会保持原有的形态，如果放到清水里，会吸水涨破。
细胞中的无机盐
---无机盐的生理功能
【材料4】人体代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度，但各种蛋白质对于pH的改变异常敏感，人体血浆pH降低0.5个单位，立即发生酸中毒。而人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等物质，可以中和这些变化。
·由材料说明，无机盐能_________________________。
维持生物体内的酸碱平衡
细胞中的无机盐
---无机盐的生理功能
无机盐的生理功能
生理功能 举例
组成某些复杂化合物 ①Mg是构成 的元素；
②Fe是构成 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
①Na＋缺乏会引发肌肉酸痛、无力等；
②哺乳动物血液中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；
叶绿素
血红素
维持细胞和生物体的生命活动
1.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
C
还需要补充体内丢失的无机盐，×；
2．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
D
实验：探究某种矿质元素是否是植物生长的必需元素
. 植物分两组
对照组： 培养液
实验组： 培养液
植物正常生长
X为植物生长的 元素
出现缺乏症
X为植物生长的 元素
生长状况相同的正常同种
完全
缺X的完全
非必需
必需
如何让实验更严谨？
讨论
加入X元素再培养
缺乏症消失
注：
又称全素培养液，即包含植物生长所需的所有元素，不能用蒸馏水。
“焦边”是由缺钾所引起的植物叶片边缘出现枯黄色的现象。请完善实验步骤探究小麦“焦边”是由缺钾导致的，准备以下材料用具：若干株长势基本相同的小麦幼苗、浓度相同的全素培养液、缺钾全素培养液等。
(1)实验步骤：
①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100 mL的全素培养液，
向乙瓶中加入 ；
②将 分别栽种在甲、乙培养瓶中；
③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察 ；
缺钾全素培养液
长势基本相同的小麦幼苗
小麦叶片是否出现“焦边”现象
注：实验题用词尽量从题干中提取。
100 mL(等量)
随机均分为两组
(2)实验结果与结论：
①若甲瓶的小麦幼苗正常生长， ，
则说明小麦叶片“焦边”是由缺钾引起的；
②若 ，
则说明小麦叶片“焦边”不是由缺钾引起的。
(3)通过实验证实“焦边”是由缺钾导致的，为增强实验的说服力，
在上述实验的基础上如何改进完善？
。
乙瓶的小麦叶片出现“焦边”现象
甲、乙瓶中的小麦均未出现“焦边”现象
可以在缺钾全素培养液中加入钾，观察植物叶片生长是否恢复正常
本节导图
无机盐
自由水
①细胞内良好的溶剂
细胞中的无机物
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
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
水
结合水
④维持生物体内的酸碱平衡
一、概念检测
水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述是否正确。
1) 细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。 ( )
2) 同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。 ( )
3) 将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。 ( )
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？
[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。
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？
[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。
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感谢聆听