第2节 细胞中的无机物
学习目标
1.水在细胞中的存在形式及作用。
2.细胞中无机盐的存在形式及重要作用。
导入新课
【师】展示人类探索火星的视频,显示资料:据探测,火星上有固态水,也有流动水的痕迹,土壤中含有生命必需的Mg、Na、K等元素。科学家据此推测,火星上曾经或者现在存在生命。
探究一、细胞中的水的含量
[自主学习]
分析下列资料,表中数据说明了什么?
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
糖类和核酸
所占比例/%
70~90
1~1.5
7~10
1~2
1~1.5
结论: 。?
②不同生物体中的含水量
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
结论: 。?
③幼儿和成人体内的含水量
生长发育阶段
幼儿
成年(女)
成年(男)
质量分数/%
77
52~58
60~65
结论: 。?
④同一生物个体不同组织、器官的含水量
组织器官
牙齿
骨骼
骨骼肌
心脏
血液
质量分数/%
10
22
76
79
83
结论: 。?
探究二、细胞中的水的作用
[自主学习](阅读课本P21)
完成以下问题。
(1)总结细胞中水的存在形式、定义与含量。
形式
定义
含量
自由水
结合水
(2)判断:以下实例中水主要以什么形式存在?
A.切西瓜时流出的汁水( )
B.鸡蛋清里的水( )
C.新鲜小麦种子晒干时丢失的水( )
D.晒干后的种子烘烤后,试管壁上的水( )
[自主总结]
细胞中的水的作用
①自由水的作用
a. 。?
b. 。?
c. 。?
d. 。?
②结合水的作用: 。?
探究三、水为什么能成为良好的溶剂
[合作探究]
1.结合水的组成及特性,尝试解释水为什么能成为良好的溶剂。
2.结合氢键的形成及特点,说明水分子为什么具有流动性?
3.水的哪一特性,对于维持生命系统的稳定性十分重要?
探究四、水的特点
[合作探究]
思考与讨论:
(1)晒干葵花籽与炒干葵花籽的过程中,葵花籽失去的主要是什么形式的水?
(2)新鲜植物种子和干种子相比较,谁的新陈代谢相对更旺盛?
(3)同体积的水和同体积的果汁放入冰箱中,谁最先结冰?
(4)自由水含量高的植物体与自由水含量低的植物体相比,谁的抗旱、抗寒、抗盐碱能力更强?
[自主总结]
(1)自由水与结合水的含量比值越高,生物的代谢越 ,生长发育越 ,其抗旱、抗寒性能相对越 。?
(2)自由水与结合水的含量比值越低,生物的代谢越 ,生长发育越 ,其抗旱、抗寒性能相对越 。?
探究五、细胞中的无机盐
[自主学习]
阅读课本P21文本,并填空。
细胞中大多数无机盐以 形式存在,含量较多的阳离子有 ,阴离子有 ,无机盐的含量约占细胞鲜重的 。?
[合作探究]
观察课本P22“思考·讨论”中的叶绿素分子和血红蛋白分子局部结构简图,回答下列问题:
(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)植物体缺Mg会影响光合作用,为什么?
(3)缺Fe与缺Mg会影响光合作用,说明细胞中的无机盐有什么功能?
(4)哺乳动物血钙浓度过低时会抽搐,这说明无机盐有什么功能?
(5)人生病输液时,所输入的生理盐水的质量分数是多少?用高于或低于此质量分数的盐水可以吗?为什么?这说明无机盐有什么功能?
(6)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,会造成酸中毒;当血浆中的H2CO3含量减少时,则造成碱中毒。这说明无机盐具有什么功能?
[自主总结]
细胞中无机盐的功能
(1) 。?
(2) 。?
(3) 。?
核心素养专练
1.某细胞中的含水量为结合水/自由水=1/8,在含水总量不变的情况下,适当降低温度,则上述比值将( )
A.增大
B.减小
C.不变
D.不能确定
2.碳酸酐酶含有一条卷曲的多肽链和一个锌离子。该酶能催化反应H2CO3→CO2+H2O。以上现象说明锌离子不参与( )
A.调节细胞外液渗透压
B.组成体内化合物
C.维持pH稳定
D.维持细胞正常生命活动
3.英国医生塞达尼·任格在对离体蛙的心脏进行的实验中发现,用不含钙的生理盐水灌注蛙的心脏,收缩不能维持;用含有少量钙和钾的生理盐水灌注时,蛙的心脏可持续跳动数小时。该实验证明,钙盐和钾盐( )
A.是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分
B.对维持生物体的生命活动有重要作用
C.对维持细胞的形态有重要作用
D.为蛙心脏的持续跳动提供能量
4.下列关于植物体内水分的叙述,错误的是( )
A.植物体内的水分参与营养物质的运输
B.水是构成叶肉细胞的重要化合物之一
C.自由水可作为细胞内化学反应的反应物
D.同种植物萌发种子的含水量和休眠种子的含水量相同
5.下图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化,下列叙述错误的是( )
A.随着种子的成熟,种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态
B.种子的鲜重随着种子的成熟发生改变
C.种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少
D.种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反
6.Mg2+是许多酶的激活剂,能激活硝酸还原酶,缺乏Mg2+的植物就无法利用硝酸盐。这说明无机盐离子的作用是( )
A.细胞内某些复杂化合物的重要组成成分
B.对维持生物体的生命活动有重要作用
C.对维持细胞的酸碱平衡有重要作用
D.对维持细胞的渗透压有重要作用
7.磁共振成像技术(MRI)可应用于临床疾病诊断。因为许多疾病会导致组织和器官内的水分发生变化,这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。下列有关叙述错误的是( )
A.人体的不同组织和器官含水量是不一样的
B.水在细胞中的存在形式及功能是不变的
C.组织发生病变,会影响组织内的化学变化
D.发生病变的器官,新陈代谢速率往往会发生改变
8.根据所学知识回答下列问题。
(1)化合物含量能占到植物体70%的是 。?
(2)在冬季来临之前,植物体内的 含量增加, 含量减少,以适应低温变化。?
(3)晒干的种子中水的含量约为13%~15%,这些水存在的状态主要是 。?
(4)一年中,盆栽植物的土壤干重仅减少了几克,你认为土壤中减少的物质是 。?
9.探究镍是植物生活所必需的无机盐。
材料用具:完全营养液甲、缺镍的营养液乙、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含镍的无机盐。
(1)方法步骤。
①将长势相似的玉米幼苗分成数量相同的两组;
②将一组玉米幼苗放在缺镍的营养液乙中培养,另一组玉米幼苗放在 ;?
③ 。?
(2)实验预期:完全营养液甲中玉米幼苗正常生长; 。?
(3)为进一步验证镍是植物生活所必需的无机盐,还应增加的实验步骤是 。?
(4)结论是 。?
参考答案
探究一、【自主学习】①水是细胞中含量最多的化合物
②生物体的含水量随着生物种类的不同有所差别。通常水生生物的含水量高于陆生生物
③生物体在不同的生长发育期含水量不同
④同一生物个体不同组织、器官的含水量不同
探究二、【自主学习】(1)
形式
定义
含量
自由水
以游离的形式存在的、可以自由流动的水
约占95.5%
结合水
与细胞内的其他物质相结合的水
约占4.5%
(2)A.自由水 B.结合水 C.自由水 D.结合水
【自主总结】
①a.细胞内良好的溶剂
b.参与细胞内的许多化学反应
c.运输营养物质和细胞新陈代谢产生的废物
d.细胞内各种代谢反应必须在以水为基础的液体环境中进行
②构成细胞的重要成分
探究三、【合作探究】1.含氢键,容易断裂也容易形成
2.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。
3.作为良好的溶剂,可以参与生物化学反应等。
探究四、【合作探究】
(1)自由水 结合水
(2)新鲜种子
(3)同体积的水
(4)自由水含量低的植物体
【自主总结】(1)旺盛 快 弱 (2)缓慢 迟缓
高
探究五、【自主学习】离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等 Cl-、S、P、HC等 1%~1.5%
【合作探究】
(1)Fe是构成血红素的元素。
(2)Mg是构成叶绿素的元素。
(3)无机盐是细胞中某些重要化合物的重要组成成分。
(4)无机盐对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。
(5)0.9% 不可以 高于这个质量分数细胞会失水皱缩,低于这个质量分数细胞会吸水膨胀。 说明无机盐可以维持细胞的形态。
(6)无机盐可以维持细胞内酸碱平衡。
【自主总结】(1)无机盐是细胞中某些重要化合物的组成成分
(2)无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用
(3)无机盐对维持细胞的酸碱平衡具有重要作用
核心素养专练
1.A 2.A 3.B 4.D 5.C 6.B 7.B
8.(1)水 (2)结合水 自由水
(3)结合水 (4)无机盐
9.(1)②等量的完全营养液甲中培养
③将两组玉米幼苗放在相同的适宜环境中培养数天,观察实验结果
(2)若营养液乙中玉米幼苗也正常生长,则镍不是植物生物所必需的无机盐;若营养液乙中玉米幼苗不能正常生长(或表现出缺素症),则镍可能是植物生活所必需的无机盐
(3)在缺镍的营养液乙中加入一定量的含镍的无机盐,一段时间后,原来异常的玉米幼苗恢复正常生长(或病症消失)
(4)镍是植物生活所必需的无机盐第2节 细胞中的无机物
学习目标
1.水在细胞中的存在形式及作用。
2.细胞中无机盐的存在形式及重要作用。
一、细胞中的水
材料1:某饮料成分表
项目
每100毫升
营养素参考值/%
能量(ATP)
102千焦
1%
蛋白质
0克
0%
脂肪
0克
0%
碳水化合物(糖类)
6.0克
2%
钠
43毫克
2%
钾
13毫克
1%
材料2:细胞中各种化合物所占比例
化合物
水
无机盐
蛋白质
脂质
糖类和核酸
所占比例/%
70~90
1~1.5
7~10
1~2
1~1.5
材料3:几种不同生物体中水的含量
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
材料4: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
材料5:同种生物,不同生长发育期的含水量。
据上述材料,总结说出水的含量特点。
① ?
② ?
③ ?
二、水的存在形式
1.细胞中水的存在形式有 , 。?
2.刚收获的新鲜玉米种子在阳光下晒干后,质量减轻是因为什么?这些水主要是什么?
例:下列属于结合水的是( )
A.血液中的水
B.细胞液中的水
C.干种子细胞中的水
D.蒸腾作用散失的水
三、水的作用
[资料分析]
资料1:物质必须溶于水中才能被细胞吸收利用。
资料2:水是光合作用的原料,呼吸作用和许多有机物的合成和分解都需要水的参与。
资料3:人胚胎必须在羊水中发育,红细胞必须浸润在血液中。
资料4:烘干的小麦种子浸泡之后不能萌发,失去结合水的细胞失去活性。
据资料分析总结水的功能。
?
?
?
?
[自主探究]根据自己已有的知识和生活经验,你还能举出哪些实例,说明生命活动离不开水?
四、细胞中的无机盐
1.细胞中大多数无机盐以 形式存在,含量为 。?
2.阅读资料,讨论总结无机盐的生理作用。
资料一
例1:小兰最近总觉得疲乏困倦、头晕眼花,经检查发现体内血红素含量偏低,确诊为缺铁性贫血。小兰有个疑惑:为什么缺Fe会导致贫血呢?
例2:某生物兴趣小组做了个无土栽培的实验,与正常植株相比,缺Mg的植株出现叶片发黄的症状。生物兴趣小组的同学经过进一步的实验研究,发现缺Mg的植株光合作用效率降低了,因而他们得出缺Mg影响光合作用的结论,但他们也有一个疑问:为什么缺Mg会影响光合作用呢?
?
?
?
?
资料二:人在剧烈运动时,会大量排汗,可能会引起肌肉抽筋,这是因为有大量的Ca2+随汗液排出,造成血钙过低。这说明无机盐有什么作用?
。?
资料三:食物(蔬菜、水果)中往往含有一些碱性物质(如Na2CO3)或酸性物质(如醋酸),人吃后体内血液的pH值会不会发生较大的变化?
资料四:在注射时,为何用质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)?
?
?
[联系生活]
在患急性肠炎时,要及时注射0.9%的生理盐水;
不慎受外伤时,要用0.9%的盐水清洗伤口;
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细胞的等渗溶液并有清洁作用
A.①②④
B.③②⑤
C.②⑤③
D.②③④
[随堂训练]
完成设计实验,证明植物生长发育需要镁。
1.材料用具:小麦幼苗、完全营养液、缺镁完全营养液、两只200
mL广口瓶、量筒等。
2.实验步骤
(1)取两只广口瓶,编号甲、乙。
(2)甲加入适量的完全培养液,乙加入等量的 。?
(3)分别向甲、乙两组放入等量的 ,放在相同且适宜的环境中培养。?
(4)一段时间后,观察甲、乙两组中小麦幼苗叶片的 。再向乙组加入镁,再观察小麦叶片的 。?
3.实验结果:甲组小麦幼苗呈 色,乙组小麦幼苗先呈 色,加镁后呈 色。?
4.实验结论:植物生长发育需要镁。
【课堂小结】
在多媒体上投影出整节课的知识要点,以便帮助学生形成系统的认识。
【非测试性评价】
1.你喜欢这堂课吗?你最喜欢哪个环节?哪个环节你认为还有不足?
。?
2.在这节课上你学到足够的知识了吗? 。?
3.你参与小组合作探究时积极吗? 。?
4.你对本堂课重难点的突破还有别的创意吗?
。?
参考答案
一、①活细胞中含量最多的化合物是水。
②不同生物体内水的含量是不同的。
③同种生物不同的生长发育时期水的含量不同。
二、1.结合水 自由水
2.损失水 自由水
【例】C
三、[资料分析]自由水:(1)细胞内良好的溶剂。
(2)参与细胞内的许多化学反应。
(3)运输营养物质和废物。
[自主探究]
①在正常情况下,一个人一天需要饮用2
kg水。当人体失去6%的水分时,就会出现口渴、尿少和发烧等症状。
②当人体失水10%~20%时,就会出现幻觉,甚至死亡。对人来说,水比食物还要重要。一个人在饥饿时,可以损失40%的体重而不致毙命,但是如果损失了20%的水分,就能死亡。
③水在机体内还具有润滑剂的功能,如关节液。动物没有唾液不能进行吞咽。
④许多动植物的受精作用都离不开水。精子的移动离不开水,一些昆虫和蛙的受精卵要在水里发育。
四、1.离子 1%~1.5%
2.资料一:Fe是构成血红素的元素,缺Fe会导致血红素合成受阻,因而缺Fe会导致缺铁性贫血。Mg是构成叶绿素的元素,缺Mg将导致叶绿素合成受阻,而光合作用离不开叶绿素,因而缺Mg会影响植物的光合作用。在以上两个例子中,Fe是构成血红素的元素,而Mg是构成叶绿素的元素。由此,我们可以得到无机盐的第一个作用:参与构成细胞内某些重要化合物。
资料二:维持细胞和生物体的生命活动
资料三:不会,无机盐可以维持细胞内的酸碱平衡。
资料四:维持细胞形态。
[联系生活]C
[随堂训练]
2.(2)缺镁完全培养液 (3)小麦幼苗 (4)颜色 颜色 3.绿 黄 绿
