2.2 细胞中的无机物 课件-高中生物人教版（2019）必修1

(共49张PPT)
第2章 组成细胞的分子
第2节
细胞中的无机物
在人类探索宇宙的宏伟征程中，寻找水的踪迹始终是一项至关重要的任务。我国科研团队在嫦娥五号月球样品中，首次发现了富含水分子的矿物ULM-1。人类为何如此执着在太空找水？
答案其实很简单——水是生命之源，有水就可能有生命。
观看视频
寻找宇宙中的水源
月球表面含水矿物形成效果图
（中国科学院物理研究所供图）
学习目标
课标要求 素养目标
1. 指出水大约占细胞重量的2/3，以自由水喝结合水的形式存在，赋予了细胞的许多特性，在生命活动中具有重要作用。 2. 举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。 1.通过对水分子的化学结构分析和自由水、结合水的比较，理解水的多样功能和重要性，形成结构与功能观。（生命观念）
2.举例说出细胞中无机盐离子的种类和作用，归纳概括出其对维持细胞和生物体的生命活动具有重要意义。（科学思维）
3.基于无机盐含量过低或过高对身体健康造成的危害，树立合理均衡饮食的理念，形成良好的饮食习惯。（社会责任）
重点
重点
难点
难点
知识目录
01
细胞中的水
02
细胞中的无机盐
一、细胞中的水
自然界中的水
八百里滇池
哀牢山云雾
苍山负雪 洱海流云
万里长江第一峡
世界自然遗产
“三江并流”
新知探究
液态
固态
气态
一、细胞中的水
新知探究
生命活动离不开水
一、细胞中的水
新知探究
1.水在细胞中的含量
70-90%
7-10%
1-1.5%
1-1.5%
1-2%
细胞中含量最多的化合物是水。
一、细胞中的水
新知探究
分析比较细胞中水的含量
活动1
藻类90%
水母97%
蛙78%
哺乳动物65%
鱼类80~85%
高等植物60~80%
结论1： 不同种类生物的含水量不同。
水生生物>陆生生物
阴生植物>阳生植物
【资料1】不同生物体内的含水量
一、细胞中的水
新知探究
分析比较细胞中水的含量
活动1
胎儿90% 婴儿75% 成年60~65% 老年50%
结论2： 同种生物的不同发育时期含水量不同。
幼年＞成年＞老年
【资料2】人类不同年龄段体内的含水量
一、细胞中的水
新知探究
分析比较细胞中水的含量
活动1
结论3： 组织器官的种类不同，含水量不同。
【资料3】人体不同组织器官内的含水量
NH3（极性分子）
溶于水
NaCl溶于水
一、细胞中的水
新知探究
共用电子对
共用电子对
负电荷
正电荷
正电荷
极性分子
水分子的空间结构及电子的不对称分布，使水分子成为一个极性分子，带正电或负电的分子（或离子）都容易与水结合
水是良好溶剂
学科交叉
水的特性
氢键形成示意图
一、细胞中的水
新知探究
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。
水具有流动性
学科交叉
水的特性
一、细胞中的水
新知探究
由于氢键的存在，水具有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变。
对于维持生命系统的稳定系十分重要。
氢键形成示意图
学科交叉
水的特性
一、细胞中的水
新知探究
1. 细胞中的水是以什么形式存在的，各个形式水的含量是怎样的？
2. 不同形式的水起的作用是什么？
3. 不同形式的水所占比例不同，导致细胞的代谢以及抗逆能力是怎样的？
阅读教材P20-P21中的内容，思考以下问题。
2.水的存在形式
一、细胞中的水
新知探究
2.水的存在形式
游离状态
新鲜鸡蛋
变质鸡蛋
液态胶状
一、细胞中的水
新知探究
阅读教材P21，完成以下表格：
形式 自由水 结合水
定义
特点
含量
呈游离状态，可以自由流动的水
与细胞内的其他物质相结合（多糖、蛋白质等）的水
易蒸发、不受束缚、可自由流动
不易散失、含量较稳定、失去流动性和溶解性
约95.5%
约4.5%
2.水的存在形式
一、细胞中的水
新知探究
2.水的存在形式
【思考】心脏和血液的含水量很接近，为何心脏呈坚韧的形态而血液却呈流动的液态？
水在血液中主要以自由水的形式存在，水在心肌中主要以结合水的形式存在。
氯化钠溶解溶解在水中
一、细胞中的水
新知探究
3.水的功能
细胞内良好的溶剂
一、细胞中的水
新知探究
3.水的功能
淀粉的水解
淀粉 水 麦芽糖
二氧化碳
氧气
水
有机物
光合作用
参与细胞内的生化反应
一、细胞中的水
新知探究
3.水的功能
人的胚胎需要浸润在羊水中发育
细胞生活在以水为基础的液体环境中
为细胞生活提供液体环境
一、细胞中的水
新知探究
3.水的功能
运输养料和代谢废物
组织细胞
观看视频
一、细胞中的水
新知探究
3.水的功能
与细胞内的其他物质（如蛋白质、多糖等）结合，不自由流动，不易散失 。
一、细胞中的水
新知探究
归纳总结
水的存在形式及功能
形式 定义 含量 功能
自由水
结合水
与细胞内的其他物质相结合的水
细胞中呈游离状态，可以自由流动的水
约4.5%
95%以上
1. 是细胞内良好的溶剂
2. 参与细胞内的生物化学反应
3. 为细胞提供液体环境
4. 运送营养物质和代谢废物
细胞结构的重要组成部分
素养达成
结构与功能观
小组讨论：结合水分子结构特点，思考为什么水具有这些功能？
结构
功能
相适应
水是极性分子
分子间具有氢键
氢键不稳定
良好的溶剂
具有高比热容
具有流动性
维持温度稳定
参与生化反应
运输营养物质和代谢废物
为细胞提供液体环境
一、细胞中的水
新知探究
一、细胞中的水
新知探究
自由水和结合水的关系
活动2
1.农业生产中，农民需要将种子晒干后再储存，这样能保存较长的时间。如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现。晒干以后的小麦种子不萌发，浸泡处理后的小麦种子却可以萌发。请回答下列问题：
（1）上述材料中将种子晾晒干后重量减少是因为失去_________，种子烘干后失去_________。晒干的种子仍保持其生理活性浸泡后的种子因为含有较多的_________，而代谢较为旺盛。烘烤后的种子用水浸泡后_________（填”能“或”不能“）萌发，这说明_________是细胞结构的重要组成部分。
自由水
结合水
自由水
不能
结合水
一、细胞中的水
新知探究
自由水和结合水的关系
活动2
农业生产中，农民需要将种子晒干后再储存，这样能保存较长的时间。如果将晒干的种子放在试管中加热，会发现试管壁上有水珠出现。晒干以后的小麦种子不萌发，浸泡处理后的小麦种子却可以萌发。请回答下列问题：
（2）越冬的植物、干旱地区的植物细胞中，结合水含量升高，这表明自由水和结合水的含量与生物的抗逆性有什么关系？
一般情况下，结合水和自由水的比值越大，生物的抗逆性越强。
一、细胞中的水
新知探究
自由水和结合水的关系
活动2
鸭血凝固
自由水→结合水
鸡蛋变质
结合水→自由水
结合水和自由水在一定条件下可以相互转化
2.你是否能根据水在细胞中的存在形式，解释鸡蛋变质、鸭血凝固现象的原因。
一、细胞中的水
新知探究
→细胞的代谢越旺盛，抗逆性较差
→细胞的代谢减慢，抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力越强
自由水
结合水
比值小
比值大
1.自由水与结合水的比值与细胞或生物体的代谢强度和抗逆性有关。
归纳总结
自由水和结合水比值关系
2.自由水与结合水在一定条件下可相互转化：
自由水
结合水
温度升高
温度降低
随堂检测
1.雨水，是二十四节气的第二个节气，通常预示着降雨开始，雨量渐增。俗话说“春雨贵如油”，适宜的降水对农作物的生长很重要。下列关于水的叙述，错误的是（ ）
A．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合
B．细胞中的自由水是细胞结构的重要组成成分
C．与萌发种子相比，休眠种子中自由水与结合水的比值更小
D．玉米等种子收获后需经风干处理后再储藏，主要是减少自由水的含量
一、细胞中的水
新知探究
B
【解析】
A、细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合，这样水就失去流动性和溶解性，成为生物体的构成成分，A正确；
B、结合水是细胞结构的重要组成部分，大约占细胞内全部水分的4．5%，B错误；
C、与萌发种子相比，休眠种子代谢慢，自由水减少，而结合水多，即自由水与结合水的比值更小，C正确；
D、将种子晒干就是减少了其中自由水的量而使其代谢水平降低，便于储藏；玉米等种子收获后需经风干处理后再储藏，主要是减少自由水的含量，D正确。
一、细胞中的水
新知探究
随堂检测
2．水分子中氢原子以共用电子对与氧原子结合。氧具有比氢更强的吸引共用电子对的能力，这使得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分布，使得水分子成为一个极性分子。水分子间也可相互吸引，它们之间的静电吸引作用会形成一种弱的引力，这种弱的引力称为氢键，氢键易于形成和断裂。下列说法错误的是（ ）
A．带有正电荷或负电荷的分子（或离子）都易与水结合，因此，水是良好的溶剂
B．氢键的存在，使水具有较高的比热容，因此，水能维持生命系统的稳定性
C．结合水与细胞中的蛋白质、多糖、脂肪等物质相结合，使其失去了流动性和溶解性
D．细胞中自由水与结合水的含量比处于动态变化中，其大小与细胞的新陈代谢能力有关
C
【解析】
A、水分子是极性分子，易与带正电荷或负电荷的分子结合，因此，水是良好的溶剂，A正确；
B、氢键的存在使水具有较高的沸点，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要，B正确；
C、结合水与细胞中的蛋白质、多糖等物质相结合，使其失去了流动性和溶解性，但脂肪不与结合水结合，C错误；
D、细胞中自由水与结合水的含量比处于动态变化中，其大小与细胞的新陈代谢能力有关，自由水含量越高，新陈代谢越旺盛，D正确。
一、细胞中的水
新知探究
随堂检测
3.生物体内水的含量与其生存能力的强弱有重要关系，两条曲线代表代谢强度或抗逆性。 下列说法错误的是（　　）
A．若图中①代表代谢强度，则②代表抗逆性
B．越冬作物通过增加灌溉可对②进行加强
C．种子萌发前吸收水分可使①增强
D．除改变水的含量外，增加细胞中蛋白质的含量也能使②增强
B
【解析】
A、分析图可知①代表代谢强度，②代表抗逆性，A正确；
B、越冬作物通过增加灌溉，自由水增多，可对①进行加强，B错误；
C、种子萌发前吸收水增加自由水的含量，可使①增强，C正确；
D、除改变水的含量外，增加细胞中蛋白质的含量能够降低细胞液的凝固点，也能使②增强，D正确。
知识目录
01
细胞中的水
02
细胞中的无机盐
运动员饮料
观看视频
表中哪些成分是无机盐？
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？
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
运动员饮料
喝运动饮料可以给身体补充什么？
补充运动损失的：水、无机盐、能量
二、细胞中的无机盐
新知探究
1.无机盐的存在形式
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+ 等；
含量较多的阴离子有Cl-、SO42-、PO43-、HCO3- 等。
无机盐是细胞中含量很少的无机物，
仅占细胞鲜重的1%-1.5%。
2.无机盐的含量
细胞中无机盐的作用
活动3
二、细胞中的无机盐
新知探究
【资料1】下图是一种叶绿素分子和血红蛋白分子的局部结构简图。
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
细胞中无机盐的作用
活动3
二、细胞中的无机盐
新知探究
【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。
该材料说明：无机盐对___________________________________有着重要的意义。
维持细胞和生物体的正常生命活动
细胞中无机盐的作用
活动3
二、细胞中的无机盐
新知探究
【资料3】生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴等渗的无机盐溶液，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，如果放到高浓度盐溶液中，就会皱缩，如果放到清水里，就会吸水膨胀。
该材料说明：
无机盐能调节人体的________，
维持细胞的___________。
渗透压
正常形态
细胞中无机盐的作用
活动3
二、细胞中的无机盐
新知探究
【资料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，人体血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质，可以中和这些变化。
该材料说明：无机盐对于维持人体内环境的__________相对稳定
具有重要作用。
酸碱平衡
二、细胞中的无机盐
新知探究
3.无机盐的作用
（1）有些无机盐是细胞和生物体中某些复杂化合物的重要组成成分
（2） 维持细胞和生物体的生命活动
（3） 调节人体渗透压以及维持细胞正常形态
（4） 维持细胞和生物体的酸碱平衡
二、细胞中的无机盐
新知探究
知识拓展
常见无机盐的主要功能及缺乏症
无机盐 功能 每日需要量 缺乏症
Fe 组成血红蛋白、细胞色素、含铁酶类 0.3～29mg 缺铁性
贫血
Ca 促进牙齿、骨骼生长，调节神经肌肉的敏感性 0.2g～1.2g 佝偻病、骨质疏松
P 构成骨骼、肌肉等，促进酶活性，构成ATP 0.1～0.72g 厌食、肌无力
Na 体液的主要组成部分，调节体液渗透压 0.17～1.6g 爱迪生（Addison）病
二、细胞中的无机盐
新知探究
知识拓展
无机盐 功能 每日需要量 缺乏症
K 使生长正常，保持肌肉功能正常，维持离子浓度，调节体液渗透压 2g～4g 心率异常
I 形成甲状腺激素 的成分 0.085～0.24mg 甲状腺肿
Mg 与酶活性有关，保持肌肉功能正常 0.02～0.37g 惊厥
Cu 促进正常生长 0.3～1.4mg 贫血症；卷毛综合征
Zn 若干与消化有关的酶的结构中心 2.0～12.5mg 侏儒、生殖腺功能受影响
常见无机盐的主要功能及缺乏症
二、细胞中的无机盐
新知探究
随堂检测
4．设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：两次对照中属于实验组的依次是（ ）
A．甲组、乙组实验前 B．甲组、乙组实验后
C．乙组、乙组实验前 D．乙组、乙组实验后
D
【解析】
实验必须遵守的原则：
①设置对照原则。
②单一变量原则。
③平行重复原则。所谓实验组，是接受实验变量处理的对象组，乙组和乙组实验后进行了实验变量的改变，故两次对照中属于实验组的依次是乙组、乙组实验后，D正确，ABC错误。
二、细胞中的无机盐
新知探究
随堂检测
5．研究发现用不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持，而用含有少量Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时。在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍，当血浆中NaHCO3的含量减少时，会形成酸中毒，当血浆中H2CO3含量减少时，会形成碱中毒。医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液，临床上可用来补液和洗涤伤口。上面一系列事实说明（ ）
①无机盐是细胞内许多重要化合物的组成成分
②许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用
③无机盐对于维持细胞的酸碱平衡非常重要
④无机盐可维持细胞渗透压，从而维持细胞正常形态
A．②④③ B．②③④ C．①③④ D．①②③
B
【解析】
结合题干信息分析可知，不含Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，蛙心收缩不能维持，而含有Ca2+和K+的生理盐水灌注离体蛙心时，心脏能持续跳动数小时，这说明Ca2+和K+具有维持生物体正常生命活动的作用；当血浆中的NaHCO3含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中H2CO3含量减少时，则形成碱中毒，这表明无机盐具有维持细胞的酸碱平衡的作用；医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液，临床上可用来补液和洗涤伤口，这是因为其渗透压与细胞内液相同，利于维持人体细胞活性。
综上所述，上面一系列事实说明，②许多无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用；③无机盐对于维持细胞的酸碱平衡非常重要；④无机盐可维持细胞渗透压，从而维持细胞正常形态，即B正确。
二、细胞中的无机盐
新知探究
随堂检测
6.“焦边”是由缺钾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、浓度相同的完全培养液、缺钾培养液等。
(1)实验步骤：
①取两只广口瓶，编号为甲、乙。在甲瓶加入100 mL的完全培养液，向乙瓶中加入__________________；
②将_____________________________________分别栽种在甲、乙瓶中；
③在相同且适宜的条件下培养一段时间，观察______________________
__________。
100 mL缺钾培养液
长势基本相同的小麦幼苗随机均分为两组
小麦叶片是否出现“焦
边”现象
二、细胞中的无机盐
新知探究
随堂检测
(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应如何改进？
_______________________________________________________________________。
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
可以在缺钾培养液中加入钾，培养一段时间后观察植物叶片生长是否恢复正常
细胞中的水
水的重要性：生命活动离不开水
水是活细胞中含量最高的化合物
1. 不同种类生物含水量不同
2. 同种生物不同发育时期含水量不同
3. 不同的组织、器官含水量不同
存在形式
自由水
结合水
含义及其含量
作用
1.细胞内良好的溶剂
2.为细胞生活提供液体环境
3.参与细胞内生化反应
4.运输养料和代谢废物
含义及其含量
作用：细胞结构的重要组成成分
代谢缓慢
代谢旺盛
课堂小结
细胞中的无机盐
存在形式
作用
含量较多的阳离子： Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+ 等
阴离子有：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3- 等
1. 构成复杂化合物的元素
2. 维持生物体正常生理活动
3. 维持细胞的渗透压
4. 维持细胞的酸碱平衡
课堂小结