【生物】細胞中的無機物課件-2024-2025學年高一上學期生物人教版（2019）必修1

生物（人教版）高一必修一第二章第2章組成細胞的分子第2節(jié)細胞中的無機物本節(jié)聚焦：1、水在細胞中以什么形式存在？具有哪些重要作用？2、為什么細胞中的無機鹽含量很少，作用卻很重要？2023年5月，我國科研人員首次發(fā)現(xiàn)“祝融號”火星車著陸區(qū)的沙丘表面存在帶狀水痕等特征，進一步研究認為，沙丘表面的含水特征，并非地下水和二氧化碳導致的，而是因為降霜或降雪。為什么科學家執(zhí)著于在火星上尋找水的蹤跡呢？一個人在極限狀況下，可堅持20天以上不進食，但一個人不喝水，1天后就會喪失意識，生命瀕臨終點。人們普遍認為，地球上最早的生命孕育在海洋中，生命從一開始就離不開水。為什么水對生命如此重要？生物體中的水具有哪些作用呢？水是生命之源（一）水在生物體中的含量

一、細胞中的水3、人體中不同器官或組織中水的含量組織器官牙齒骨骼骨骼肌心肌血液所占比例%10227679834、人體不同生長時期體內水的含量生長時期幼兒成年老年所占比例%7760502、人體中不同細胞中水的含量細胞類型骨細胞心肌細胞肝細胞肌細胞表皮細胞所占比例%1022767983資料分析：從表格中的數(shù)據(jù)你可以得到什么結論？5、人體中不同細胞中水的含量生物類型水母魚類蛙哺乳動物藻類高等植物所占比例%97%80-85%78%65%90%60-80%1、細胞中各種化合物所占比例化合物水無機鹽蛋白質脂質糖類核酸所占比例%70-901-1.57-101-21-1.5（一）水在生物體中的含量

一、細胞中的水2、人體中不同細胞中水的含量細胞類型骨細胞心肌細胞肝細胞肌細胞表皮細胞所占比例%10227679831、細胞中各種化合物所占比例化合物水無機鹽蛋白質脂質糖類核酸所占比例%70-901-1.57-101-21-1.5結論1：細胞中含量最多的化合物是水。資料分析：從表格中的數(shù)據(jù)你可以得到什么結論？結論2：同一個體中不同細胞含水量不同3、人體中不同器官或組織中水的含量組織器官牙齒骨骼骨骼肌心肌血液所占比例%1022767983結論3：同一個體不同器官或組織中含水量不同（一）水在生物體中的含量

一、細胞中的水結論5：不同種生物含水量不同結論4：同一個體不同的生長發(fā)育階段，體內的含水量不相同4、人體不同生長時期體內水的含量生長時期幼兒成年老年所占比例%776050（水生生物>陸生生物）（幼兒>成人>老年人）水母97%藻類90%哺乳動物65%蛙78%高等植物60-80%魚類80-85%資料分析：從表格中的數(shù)據(jù)你可以得到什么結論？5、不同生物中水的含量生物類型水母藻類魚類蛙哺乳動物高等植物所占比例%97%90%80-85%78%65%60-80%1、細胞中含量最多的化合物是水2、不同生物種類生物體的含水量不同有所差別4、同一個體，不同的組織器官中水的含量也不相同5、同一個體，不同生長發(fā)育階段，體內水的含量也不相同（一）水在生物體中的含量

一、細胞中的水3、同一個體，不同細胞水的含量不相同資料1：中暑嚴重時，醫(yī)生會靜脈注射醫(yī)用生理鹽水（0.9%氯化鈉溶液），生物體內還有很多物質都是溶解在水中的。資料2：水是光合作用的原料，在呼吸作用以及一些有機物的合成和分解過程中都有水分子的參與，如蛋白質核酸和多糖的水解等。資料3：成人體內大約60%都是水，植物體內含水量也在60%到80%之間，生物體的絕大多數(shù)細胞都在水的環(huán)境中。資料4：血液中水可以自由流動，可以把其中溶解的營養(yǎng)物質運輸?shù)礁鱾€細胞，同時又把細胞代謝產生的廢物運到排泄器官或直接運輸?shù)襟w外。資料5：雞蛋清中有大量的水存在，其中一部分水和蛋白質結合，使新鮮的雞蛋呈液態(tài)膠狀，雞蛋變質后蛋白質和水分離，導致蛋清呈現(xiàn)水樣游離狀?！?、水是細胞結構的重要組成成分——1、水是細胞內的良好溶劑——2、水參與細胞內的許多生物化學反應——3、水為細胞生活的提供液體環(huán)境——4、水可以運輸營養(yǎng)物質和廢物一、細胞中的水（二）水在生物體中的功能（作用）分析與討論：分析以下資料，試概括水的功能（作用）。O原子H原子H2O分子共用電子對HHOOHHδ-δ+δ+拓展分析：水為什么能為細胞承擔如此重要的作用？快速閱讀教材P20-21小字內容水的結構水的特性1、水是極性分子（內部電荷分布不均勻），帶有正電荷或負電荷的分子（或離子）都容易與水結合。1、水能作為_______________良好的溶劑2、水分子之間形成氫鍵，氫鍵比較弱，易被破壞，不斷斷裂又不斷形成。3、由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容，水的溫度相對不容易發(fā)生改變。2、水在常溫下是________狀態(tài)，具有_________。液體流動性3、水對于維持生命系統(tǒng)的_________十分重要穩(wěn)定性一、細胞中的水Na+Cl-思考：

血液是呈川流不息的液態(tài)狀，而心肌是呈堅韌的固態(tài)狀，但是兩者的含水量卻很接近，這是為什么?心臟（含水量79%）血液（含水量83%）一、細胞中的水（三）水在生物體中的存在形式——這是因為水的存在形式不同：血液中主要是自由水，可以自由流動；而心肌中主要是結合水。人體中幾種不同器官或組織中水的含量組織器官牙齒骨骼骨骼肌心肌血液所占比例%1022767983存在形式定義約95.5％約4.5％以游離的形式存在，可以自由流與細胞內其他物質（如蛋白質、糖類等）結合的水1、良好溶劑2、參與生化反應3、細胞生存的液體環(huán)境4、運輸營養(yǎng)物質和代謝廢物細胞結構的重要組成部分自由水結合水一、細胞中的水可以流動，容易散失失去流動性、溶解性，不易散失。（三）水在生物體中的存在形式特點含量功能分析討論：自由水、結合水與生物代謝活動的關系1、乙組的小麥種子在曬干的過程中，主要損失的是什么形式的水？這些種子有沒有生理活性？2、丙組的種子在浸泡的過程中，主要是增加了什么形式的水含量？3、丁組的種子在烘干的過程中，種子丟失的水與乙組是否一致？丁組種子有沒有生理活性呢？自由水；不一致，烘干時丟失的為結合水；不能；增加了自由水含量結合水一、細胞中的水（三）水在生物體中的存在形式種子仍保留活性。沒有生理活性因為失去了結合水，細胞結構已經(jīng)被破壞4、將丁組同樣浸泡四個小時的時間，種子還能否萌發(fā)?為什么？幼苗生長適量灌溉→自由水含量升高→增加光合積累有機物→有利于生長5、甲、乙、丙三組實驗說明自由水和生物代謝活動之間存在什么關系？為什么？晾曬谷物→自由水含量降低→減少呼吸消耗有機物→更利于儲藏小麥播種后需要灌溉→提高自由水含量→有機物分解加快

→為生長發(fā)育供能分析討論：自由水、結合水與生物代謝活動的關系一、細胞中的水（三）水在生物體中的存在形式自由水的含量越高，生物代謝越旺盛；自由水的含量越低，生物代謝越緩慢。自由水參與生物的各種生化反應為什么小麥播種后灌溉更容易發(fā)芽？為什么給幼苗灌溉后生長得更好？為什么谷物晾曬后更利于儲藏？分析討論：自由水、結合水與生物抗逆性的關系一、細胞中的水（三）水在生物體中的存在形式冬小麥在不同時期含水量變化關系圖1、圖中反映了什么現(xiàn)象？從9月份到12月份，隨著溫度的下降，小麥植株鮮重的總含水量和自由水的含量都逐漸下降，而結合水含量卻逐漸上升。2、為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？根據(jù)現(xiàn)象，你能得出什么結論？（1）在寒冷情況下，自由水容易結成冰而傷害植物，結合水則不會結冰。冬季來臨時，自由水的含量（所占比例）逐漸減少，而結合水的含量（所占比例）逐漸上升，可以避免氣溫下降時自由水過多導致容易結冰而損害自身，有助于抵抗低溫凍害。3、對比小麥植株總含水量降幅和自由水含量降幅，你能做出什么推測？（2）植物的抗逆性和自由水、結合水的含量（所占比例）有關，結合水所占比例越高（自由水所占比例越少），抗逆性越強，反之，抗逆性越弱。自由水和結合水之間可以相互轉化自由水/結合水越高，抗逆性越差；自由水/結合水越低，抗逆性越強。結合水自由水代謝旺盛代謝緩慢溫度降低等溫度升高等抗逆性強抗逆性差自由水、結合水之間以及與生物代謝、抗逆性的關系：一、細胞中的水（三）水在生物體中的存在形式自由水結合水升高，降低，代謝_____抗逆性____旺盛差代謝_____抗逆性____緩慢強，如萌發(fā)的種子，如曬干的種子、越冬的植物結合水自由水代謝旺盛代謝緩慢溫度降低等溫度升高等抗逆性強抗逆性差存在形式定義關系約95.5％約4.5％以游離的形式存在，可以自由流與細胞內其他物質（如蛋白質、糖類等）結合的水1、良好溶劑2、參與生化反應3、細胞生存的液體環(huán)境4、運輸營養(yǎng)物質和代謝廢物細胞結構的重要組分部分自由水結合水一、細胞中的水可以流動，容易散失失去流動性、溶解性，不易散失。特點含量功能自由水結合水升高，降低，代謝_____抗逆性____旺盛差代謝_____抗逆性____緩慢強，如萌發(fā)的種子，如曬干的種子、越冬的植物結合水自由水代謝旺盛代謝緩慢溫度降低等溫度升高等抗逆性強抗逆性差將烘干的骨、小麥種子和植物秸稈在燃燒過程中有機

物氧化為CO?

、

水等物質揮發(fā)最終都會得到一些灰白色的灰燼，請問這些灰燼是什么呢?——無機鹽（二）存在形式：大多數(shù)：以

形式存在少量：以

形式存在1%～1.5%離子化合物，如：Na+、K+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Cl-、HCO3-等，如：血紅蛋白分子中的Fe、葉綠素分子中的Mg二、細胞中的無機鹽（一）含量：很少，占細胞鮮重的

。血紅蛋白分子葉綠素分子化學元素主要以化合物形式存在，少數(shù)以離子形式存在牙齒、骨骼的組成成分是磷酸鈣等缺P—無法合成核酸、ATP、磷脂分子（細胞膜重要組成成分）等—光合作用、呼吸作用、糖類代謝等生化反應無法進行，同時細胞膜、細胞核等細胞結構也無法形成。缺Fe2+——無法合成血紅蛋白——缺鐵性貧血缺Mg2+——無法合成葉綠素——無法進行光合作用1、植物體缺乏Mg會影響光合作用，為什么？2、有一種貧血癥叫缺鐵性貧血癥，為什么缺Fe會導致貧血？3、植物體缺P常表現(xiàn)為生長發(fā)育不正常，這說明了什么？分析為什么植物體缺P會影響其生長發(fā)育。資料1：下圖是一種葉綠素分子和血紅素分子局部結構簡圖。資料2：植物在缺乏N、P、K等營養(yǎng)物質時會出現(xiàn)各種癥狀，因此生產過程中常要給植物施肥。玉米在生長過程中缺乏P,植株就會特別矮小，根系發(fā)育差，葉片小且呈暗綠偏紫色。（三）無機鹽在細胞中的功能（作用）：二、細胞中的無機鹽1、構成細胞中（復雜）化合物的重要成分P22思考討論：ATP資料4：人在劇烈運動時，會大量排汗，可能會引起肌肉抽搐，這是因為有大量的Ca2+隨汗液排出，造成血鈣過低；而血鈣過高則出現(xiàn)肌無力。資料3：人體內Na+缺乏會引起神經(jīng)、肌肉細胞的興奮性降低，最終引發(fā)肌肉酸痛、無力等，因此，當大量出汗排出過多的無機鹽后，應多喝淡鹽水。2、維持細胞和生物體正常的生命活動（三）無機鹽在細胞中的功能（作用）：二、細胞中的無機鹽思考討論：資料5：B能促進植物花粉萌發(fā)，花粉管生長，缺B會導致“花而不實”（開花不結果）Na+缺乏

肌肉酸痛、無力Na+、K+

維持神經(jīng)細胞、肌肉細胞的興奮性3、調節(jié)細胞滲透壓，維持細胞的正常形態(tài)皺縮膨脹（三）無機鹽在細胞中的功能（作用）：二、細胞中的無機鹽思考討論：如果你是醫(yī)生，你會給病人輸哪個濃度的氯化鈉溶液？0.09%氯化鈉溶液0.9%氯化鈉溶液9%氯化鈉溶液正常（三）無機鹽在細胞中的功能（作用）：二、細胞中的無機鹽P22旁欄：攝入食鹽過多或過少會對人體健康造成怎樣的危害？人類每天必修攝入食鹽，除了刺激味蕾產生鮮味感覺以外，主要作用在于補充因出汗和排泄而流失的NaCl。人每天食鹽的攝入量僅需5g左右，攝入過多過少的食鹽都會引起身體出現(xiàn)疾病。（1）長期攝入過多的危害：（2）長期攝入過少的危害：①腎臟疾病風險：人體過多攝入食鹽會在短時間內迅速增加高濃度滲透，導致細胞液被鈉離子所吸附而造成細胞缺水，致使人大量飲水而鈉離子抑制水分排出從而形成水腫。同時增加腎臟產生尿液的負擔，長此以往會造成相應的腎臟疾病。②心血管疾病風險：食鹽攝入過多也會導致鈉離子增多，會造成血容量增加，導致血壓升高。此外，食鹽在人體還會增加小動脈血管發(fā)生痙攣和硬化的風險，進一步導致血壓上升以及血栓的形成，增加罹患高血壓、冠心病等心血管疾病的風險。①低鈉血癥：鈉離子是人體細胞組織液的重要成分之一，而過少攝入食鹽導致鈉離子攝入過少的人群可在病理狀況下出現(xiàn)無力、易疲勞、反胃、嘔吐以及肌肉痙攣等低血鈉的癥狀，不利于身體健康。②消化功能異常：胃部的消化需要食鹽中的多種離子參與，而食鹽攝入過少會影響胃酸合成，進而影響食物的消化，造成消化不良。3、調節(jié)細胞滲透壓，維持細胞的正常形態(tài)資料10：劇烈運動產生了酸性物質(如乳酸)，我們血液的pH一般不會有較大變化，食物(蔬菜、水果)中往往含有一些堿性物質(如Na2CO3)，人吃后體內血液的pH一般也不會有較大的變化；這是因為血液中含有由無機離子組成重要的緩沖對來調節(jié)并維持pH平衡，是pH保持在7.35—7.45。4、維持細胞和生物體的酸堿平衡運動后會感到腰酸、膝蓋酸，為什么過一陣子酸痛感會消失？（三）無機鹽在細胞中的功能（作用）：二、細胞中的無機鹽思考討論:你認為坊間傳聞“喝堿性水容易生男孩”有科學依據(jù)嗎？人體緩沖對：H2CO3\NaHCO3和NaH2PO4\Na2HPO4—弱酸\弱堿（三）無機鹽在細胞中的作用：二、細胞中的無機鹽2、維持細胞和生物體的正常生命活動3、調節(jié)細胞的滲透壓，維持細胞的正常形態(tài)4、維持細胞和生物體的酸堿平衡1、構成細胞中一些化合物的重要成分探究某種無機鹽X是否是植物所必需？甲組：完全培養(yǎng)液

乙組：缺X的完全培養(yǎng)液

（1）實驗原則（3）實驗材料生長狀況相同的正常同種植物若干株、完全培養(yǎng)液（包含植物生長所需的所有元素）、缺X的完全培養(yǎng)液對照原則、單一變量原則、平行重復原則（4）實驗設置（2）培養(yǎng)方法無土栽培（培養(yǎng)液）二、細胞中的無機鹽將

植物分兩組對照組：

培養(yǎng)液實驗組：

培養(yǎng)液植物正常生長X為植物生長的

元素出現(xiàn)缺乏癥X為植物生長的

元素生長狀況相同且正常的同種完全缺X的完全非必需必需如何讓實驗更嚴謹？思考加入X元素再培養(yǎng)缺乏癥消失（5）實驗思路二、細胞中的無機鹽探究某種無機鹽X是否是植物所必需？細胞中的無機物水無機鹽自由水結合水①良好的溶劑②參與生化反應

③為細胞提供液體環(huán)境

④運輸養(yǎng)料和廢物細胞結構的重要組成成分自由水比值高：代謝旺盛結合水比值高：代謝緩慢，抗逆性強相互

轉化比值關系功能功能存在形式離子或化合物細胞化合物的重要組成成分維持細胞和生物體的生命活動功能調節(jié)滲透壓，維持細胞形態(tài)和酸堿平衡維持細胞和生物體的酸堿平衡課堂小結【典例1】結合下列曲線,分析有關無機物在生物體內含量的說法,錯誤的是(

)A.曲線①可表示人一生中體內自由水與結合水的比值隨年齡變化的曲線B.曲線②可表示細胞呼吸速率隨自由水與結合水比值的變化C.曲線③可以表示一粒新鮮的玉米種子在烘箱中被烘干的過程中,其內無機鹽的相對含量變化D.曲線①可以表示人從幼年到成年體內含水量的變化C【典例2】研究發(fā)現(xiàn)，冬小麥在秋冬受低溫襲擊時，呼吸速率先升高后降低；持續(xù)的冷害使根生長遲緩，吸收能力下降，但細胞內可溶性糖的含量有明顯的提高。下列有關水對生命活動影響的敘述，合理的是（）A．冷害初期呼吸作用增強，不利于抵御寒冷B．持續(xù)低溫使線粒體內氧化酶活性減弱，影響可溶性糖合成淀粉C．低溫使細胞內結合水含量降低，自由水含量增加，以適應低溫環(huán)境D．在休眠的植物體內自由水與結合水的比值降低，有利于降低植物的細胞代謝D【典例3】下列有關無機鹽的敘述，錯誤的是（）（多選）A、某些無機鹽離子對于組成細胞和組織來說非常重要B、植物缺少B元素造成“花而不實”體現(xiàn)了無機鹽能影響生物體的生命活動C、Mg2＋對于植物的光合作用至關重要D、Fe2＋是人體內結合與運輸O2不可缺少的

E、生長在含鹽量高、干旱土壤中的鹽生植物，通過在液泡中儲存大量的Na＋而促進細胞吸收水分，該現(xiàn)象說明液泡內的Na＋參與維持正常pH F、細胞中的無機鹽大多數(shù)以化合物形式存在，如CaCO3構成骨骼、牙齒EF【典例4】下列有關水和無機鹽的敘述，不正確的有（）①水能溶解、運輸營養(yǎng)物質和代謝廢物，并維持細胞形態(tài)②細胞中無機鹽含量很少且大多數(shù)是以化合物形式存在③哺乳動物的血液中鈣離子含量過高，會出現(xiàn)抽搐等癥狀④無機鹽可以為人體生命活動提供能量⑤休眠種子與萌發(fā)種子相比，結合水與自由水的比值更?、奕钡鈺饍和E病A