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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。
预习新知
一、细胞中的水
1、一般来说，
是活细胞中含量最多的化合物。
(1)其在生物体内的含量有以下特点:
①不同的生物体内水的含量
。
②生物体在不同的生长发育阶段水的含量
。
③同一生物不同器官水的含量也
。
(2)
细胞中水存在形式
和
。
形式
自由水
结合水
概念
细胞中绝大部分的水以
的形式存在，可以自由流动
与细胞内其他物质
的水
功能
①细胞内的
；②参与
；③为细胞提供
环境；④运送
和
是细胞结构的
(3)自由水和结合水的关系
①细胞中自由水比例越高，生物新陈代谢越
，其抗逆性越
旱生植物比水生植物抗旱能力强，原因之一就是
水相对含量高。
②自由水和结合水的相互转化条件:
Ⅰ水分子与细胞内的亲水性物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以
相结合。
Ⅱ
升高，水分子的动能增加，结合水会逃脱
的束缚成为自由水。
③转化实例I.烘干种子时，部分
水转化为
水散失掉Ⅱ.水果放入冰箱冷藏时，部分
水转化为
水
(4)理论联系实际
①越冬作物
灌既可提高作物对低温的抗性。
②种子贮存前晒干，减少
水含量，
种子代谢速率，以延长贮存时间。
③新鲜小麦种子放在阳光下，质量减轻的主要原因是
水散失。
④干种子用水浸泡后仍能萌发说明失去
水的种子仍能保持其生理活性。
⑤干种子不浸泡就不萌发，原因是
水越少，代谢强度越低。
⑥低温环境减少花卉浇水的原因是
自由水与结合水比值，
植物对低温的抗性。
⑦血液凝固时，部分
水转变成
水。
⑧水是生命之源，但并
（是不是）水分越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。
二、细胞中的无机盐
1、存在形式:多数无机盐以
的形式存在。
2、含量：无机盐是细胞内含量很
的无机物。
3、无机盐的生理功能
生理功能
举例
组成某些复杂
①
是叶绿素分子必需的成分；②
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
①
缺乏会引发肌肉酸痛、无力等；②血液中
的含量太低，会出现抽搐等症状
维持生物体内的
①
的平衡；②
平衡
4、实例：患急性肠胃炎，医生用0.9%的生理盐水静脉注射，而不用蒸馏水是因为注射的生理盐水与细胞的
相等，保证了细胞的
和生命活动。
夏季，人在剧烈运动后需要补充
。这样做的原因是人大量出汗后，Na＋和Cl－大量流失时，人体内溶液浓度会发生较大变化，以保证浓度的平衡。
课堂探究
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?
[自主总结]
细胞中无机盐的功能
(1) 。?
(2) 。?
(3) 。?
习题专练
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.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
预习新知
一、1、水（1）不同
不同
不同
（2）自由水
结合水
游离
相结合
①良好溶剂；
重要组成部分
②生物化学反应
③液体
④营养物质
代谢废物
（3）①旺盛
弱
结合
②氢键
自由水
氢键
③结合
自由
自由
结合
（4）①减少
②自由
降低
③自由
④自由
⑤自由
⑥降低
提高
⑦自由
结合
⑧不是
二、1、化合物
2、少
3、
复杂化合物
①Mg②Fe
生命活动
①Na＋②Ca2＋
平衡
①渗透压②酸碱
4、渗透压
正常形态
淡盐水
课堂探究
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。
【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
习题专练
1.A 2.A 3.B 4.D 5.C
6.(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
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第2章
第2节
细胞中的无机物
人教版2019
一年级上
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？
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
问题探讨
1.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，许多种物质必须溶解在水中，细胞内的许多化学反应也都需要有水的参与；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。
2.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。
新知讲解
一、细胞中的水
二、细胞中的无机盐
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%
85-90
1-1.5
7-10
1-2
1-1.5
新知讲解
水在细胞中含量最多
水母97%
藻类90%
鱼类80—85%
蛙78%
高等植物
60—80%
哺乳动物
65%
水生生物＞陆生生物
水在不同生物中含量不同
新知讲解
水在同一生物的不同发育时期含量也不同
幼年个体＞老年个体
新知讲解
新知讲解
同一种生物，在不同组织、器官中的含水量不同
合作探究
将一粒新鲜的种子放在阳光下暴晒，种子会变轻；将该种子一直晒下去，一定时间后它的质量几乎不再减轻；再把该种子放在玻璃瓶中，在火上烘烤，玻璃瓶的内壁上出现液滴，种子的质量又减轻。
为什么会出现这些现象呢？
水的存在形式及作用
合作探究
答案：鲜种子在阳光下暴晒，重量减轻，主要是自由水散失；将种子放在瓶中在火上烘烤，失去的主要是结合水。
形式
定义
含量
作用
约95.5%
约4.5%
1.是细胞内的良好溶剂
2.参与细胞内的生化反应（水解）
3.为生命活动提供良好的液体环境（羊水）
4.运输养料和代谢废物（血液）
细胞结构的重要组成成分
细胞中游离态的水，可以自由流动
细胞中与其他物质相结合的水
（易蒸发、不受束缚、可流动）
（不易散失、较稳定）
水在细胞中以两种形式存在
自由水
结合水
新知讲解
怎样辨别新鲜鸡蛋和臭鸡蛋呢？
合作探究
新鲜鸡蛋清是液态胶状，臭鸡蛋清相对更“稀”。为什么呢？
新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，为结合水，是细胞结构的重要组成成分；而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分结合水释放出来，转变为自由水。
合作探究
结论：一般而言，代谢越旺盛，自由水含量越高。
新陈代谢
抗逆性
结合水含量越高，抗逆性相对越强。
新知讲解
沙漠植物
热带雨林植物
自由水、结合水可以相互转化
自由水
结合水
代谢活动旺盛
代谢活动减弱
（冬眠、晒干、温度降低）
（发芽、温度升高）
自由水/结合水
自由水/结合水
新知讲解
水为什么能成为细胞内良好的溶剂呢？
合作探究
结构决定功能
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（离子）都容易与水结合。
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。同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，因此水的温度相对不容易发生改变。
水为什么具有支持生命的独特性质呢？
合作探究
结构决定功能
1、细胞中大多数无机盐以离子形式存在
阳离子：
Na+、K+、
Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等
阴离子：
Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
少量：以化合物形式存在
DNA中的磷酸，骨骼中的钙等
2、无机盐仅占细胞鲜重的1%—1.5%
那么无机盐在细胞中有什么作用呢？
教材P21“细胞中的无机盐”
新知讲解
思考讨论
资料1
下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构图
一种叶绿素分子（局部）
血红素分子（局部）
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。
1.镁是叶绿素的重要成分
2.铁是血红素的重要成分
作用一：无机盐是一些化合物的重要组成成分
3.P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是其他许多化合物的成分。
思考讨论
讨论：1.植物体缺Mg会影响光合作用，为什么?
2.有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血?
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。
资料四、哺乳动物血钙太低时，会出现抽搐现象。
资料三、
人体内Na+缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛无力等，因此，当大量出汗排出过多的无机盐后，应多喝淡盐水。
作用二：无机盐可以维持细胞和生物体的生命活动
新知讲解
缺碘：甲状腺肿大（成人）、呆小症（儿童）
资料五、食物(蔬菜、水果)中往往含有一些碱性物质(如Na2CO3)，人吃后体内血液的pH一般不会有较大的变化；剧烈运动产生了酸性物质(如乳酸)，我们血液的pH一般也不会有较大变化。为什么？
乳酸
+
NaHCO3
=
乳酸钠
+
H2CO3
CO2
+
H2O
作用三：无机盐可以维持细胞的酸碱平衡
新知讲解
资料六、某人生病到医院输液，你知道用的生理盐水是多少浓度吗？为什么要配制这一浓度，用0.09%或9%浓度可以吗？为什么？
生理盐水
作用四：无机盐可以维持细胞的渗透压平衡
新知讲解
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。
作用
举例
组成某些复杂化合物
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
新知讲解
总结无机盐的作用
小结：无机盐在细胞中的含量很少，但是作用很大。
判断：以下实例中水主要以什么形式存在？
（A）
切西瓜时流出的瓜汁水
（B）
新鲜小麦种子晒干时丢失的水
（C）
小麦烘烤时丢失的水
（D）
鸡蛋清里的水
（E）
浆糊中的水
Ａ Ｂ
Ｃ D
E
以自由水方式存在的有：
以结合水方式存在的有：
课堂习题
课堂习题
1.
下列有关细胞中水的叙述，错误的是( )
A.
细胞内参与物质运输的水是自由水
B.
越冬的动物体内结合水的比例相对较高
C.
同一个体的不同器官的含水量相同
D.
植物蒸腾作用中失去的水主要是自由水
C
2.
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。以上三种做法的主要原因依次是( )
①消毒 ②维持体内水盐平衡 ③是细胞中化合物的组成成分 ④降温 ⑤是细胞的等渗溶液并有清洁作用
①②④
B.
③⑤②
C.
②⑤②
D.
②③④
C
课堂习题
3.
人体因贫血会面色发黄、绿色植物因叶绿素合成不足会叶片发黄，这都是因为体内缺乏无机盐造成的，缺乏的无机盐分别是( )
A.
I、Cu
B.
Ca、K
C.
N、P
D.
Fe、Mg
D
课堂习题
自由水作用
结合水作用
抵抗不良环境的能力
④为细胞提供液体环境
①细胞结构的重要组成成分
②细胞内的良好溶剂
③运送营养物质和代谢废物
⑤参与生物化学反应
细胞的代谢速率
生物抗逆性
水的作用
课堂总结
1.细胞和生物体的重要组成成分
2.维持细胞和生物体生命活动
3.维持细胞的酸碱平衡
4.维持细胞的渗透压平衡
无机盐的作用
课堂总结
一
细胞中的水
1、存在形式
2、作用
二
细胞中的无机盐
1、存在形式
2、作用
板书设计
作业布置
P22
练习与应用
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
