人教版高中生物必修一 细胞中的无机物 组成细胞的分子教学课件

第2节

细胞中的无机物

一、细胞中的水1.水的含量及特点:请依据细胞中水的存在形式及作用,判断下列说法的正误:(1)水是活细胞内含量最多的化合物。 (

)√(2)不同种类生物的细胞中含水量有差异,同一生物不同细胞内含水量相同。 ()提示:同一生物的不同细胞内含水量不同,如人体内的骨骼细胞中含水量低于心脏。×(3)水在细胞内不参与细胞结构的组成。 ()提示:细胞内的水有自由水和结合水,其中结合水是细胞结构的重要组成成分。(4)自由水可参与运输营养物质和代谢废物。 ()×√(5)自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱有关。

()(6)各种生物的一切生命活动离不开水。 ()√√【激疑】种子被晒干后,还含有水吗?提示:种子晒干过程中失去大量的自由水,但是结合水的含量基本不变。

2.水的理化特性与分子结构(连线):3.水的存在形式及作用: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的其他物质_______的水功能①细胞内的_________②参与_____________③为细胞提供液体环境④运送_________和_________是细胞结构的_____________游离相结合良好溶剂生物化学反应营养物质代谢废物重要组成部分4.自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系:(1)自由水/结合水越大,细胞的代谢就越_____;(2)结合水/自由水越大,细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就_____。旺盛越强二、细胞中的无机盐1.存在形式和含量:2.功能及实例(连线):【激疑】豆芽是大豆浸水萌发的产物,豆芽的生长是否不需要无机盐?为什么?提示:豆芽的生长需要无机盐,因为无机盐在生物体内起重要作用。

知识点一细胞中水的存在形式及作用1.自由水与结合水的相互转化:(1)条件:自由水结合水(2)实例:①烘干种子时,部分结合水转化为自由水散失掉。②北方冬小麦在冬天来临时,部分自由水转化为结合水。2.自由水和结合水的功能验证:3.自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系:(1)图示:(2)曲线:(3)在生产中的应用:①种子萌发时,需要吸收水分,增加自由水含量。②种子储存前晒干是为了降低自由水含量,降低代谢速率,以延长储存时间。③越冬作物减少灌溉,可提高作物对低温的抗性。【思考·讨论】1.晒干的种子和烘干的种子均不能萌发,原因是否相同?说出你的理由。(生命观念、科学思维)提示:不同。晒干的种子不能萌发是因为自由水含量减少,细胞代谢减弱,而烘干的种子不能萌发是因为结合水减少,种子细胞结构遭到破坏。

2.秋季,农民收获的玉米需经晾晒后才能入库贮存。结合所学知识,试分析其中的生物学道理。(科学思维、社会责任)提示:自由水含量降低,细胞代谢减弱,可减少有机物消耗,同时能防止种子发芽霉变。【素养案例】生物体内含水量可变化,且自由水和结合水可相互转化。如图所示曲线错误的是 世纪金榜导学号(

)【解题导引】(1)明确坐标含义:纵坐标的含义不同,横坐标表示时间。(2)分析曲线走势:依据横纵坐标间的相互关系,分析曲线变化趋势,对照曲线得出答案。【解析】选D。自由水含量与细胞代谢强度呈正相关,细胞代谢加快,则自由水含量增加,结合水含量减少,A项正确;随着年龄的增长,生物体内细胞代谢逐渐减弱,则自由水/结合水的值逐渐减小,B项正确;小麦开花后时间即小麦种子成熟时间越长,小麦种子中的水分含量越少,C项正确;9月至11月,温度逐渐降低,则植物体内结合水含量相对上升,而自由水含量相对下降,即结合水/自由水比值逐渐增强,植物抗寒能力增强,D项错误。【方法规律】细胞内水的存在形式及变化规律(1)环境恶化——自由水↓,结合水↑。(2)细胞衰老——自由水↓,结合水↑。(3)生命活动增强——自由水↑,结合水↓。【素养·探究】——情境迁移在冬季来临时,随着气温的逐渐降低,植物体内发生了一系列适应低温的变化,如可溶性糖含量增加、细胞代谢减弱等。研究表明,细胞内溶液浓度升高,冰点降低。(1)结合所学知识及上述信息,解释“霜打的茄子——蔫儿了”。(生命观念)提示:当外界温度降低时,茄子中的自由水含量减少,导致表皮皱缩。(2)有些蔬菜富含淀粉,但“霜打”后的蔬菜格外“甜”。请结合所学知识解释其原因。(科学思维)提示:温度降低,蔬菜中的淀粉分解为可溶性糖,增大了细胞液浓度,降低了细胞液的冰点,使细胞不容易冻坏,可溶性糖主要是葡萄糖,所以蔬菜变甜了。【素养·迁移】生命离不开水。下列关于水的叙述不正确的是 (

)A.结合水是细胞结构的重要组成部分B.血浆中的水大部分是自由水C.肌肉细胞内的水大部分是结合水D.自由水是细胞内的良好溶剂【解析】选C。一部分水与细胞内其他物质结合形成结合水,结合水是细胞结构的重要组成部分;自由水以游离的形式存在,可以自由流动,是细胞内的良好溶剂,血浆和肌肉细胞中大部分水都是自由水。【补偿训练】豌豆的种子有圆粒和皱粒。圆粒种子含淀粉多,成熟时能有效地保留水分。而皱粒种子含蔗糖多,在成熟时由于失水而皱缩。上述圆粒种子保留的水分和皱粒种子失去的水分 (

)A.前者主要是结合水,后者是自由水B.两者主要都是结合水C.前者主要是自由水,后者是结合水D.两者主要都是自由水【解析】选A。结合水是水在生物体和细胞内的存在状态之一,是吸附和结合在有机固体物质上的水。也就是说结合水主要是和种子中的淀粉结合在一起,因此圆粒种子中保留的水是结合水。自由水不被植物细胞内胶体颗粒或大分子所吸附,能自由流动,并起溶剂作用。皱粒种子中淀粉含量少,蔗糖含量高,也就是说自由水不能与淀粉(或蛋白质)结合,它主要与蔗糖溶解在一起,因此皱粒种子失去的水分为自由水。知识点二无机盐的存在形式及作用1.无机盐存在形式及作用的两点归纳:(1)无机盐并不都以离子的形式存在,如骨骼中的钙以CaCO3的形式存在。(2)无机盐在细胞内含量很低,但其作用非常重要,且需要保持一定的量,缺失和过多都可能影响生命活动。2.无机盐参与构成的常见化合物:N:蛋白质、叶绿素、核苷酸等P:核苷酸、磷脂Mg:叶绿素S:含硫氨基酸的组成成分(蛋白质的特征元素)Fe:动物血红素I:甲状腺激素等【思考·讨论】酷暑季节,室外作业的工人会大量出汗,有同学认为工人应多喝纯净水以补充散失的水分。请结合所学知识,评价上述说法是否合理,并说出评价依据。(科学思维)提示:不合理。工人大量出汗排出水的同时,会排出过多的无机盐,从而导致体内的无机盐含量减少,而纯净水几乎不含无机盐。【素养案例】无机盐在细胞中含量虽然很少,但其作用巨大,下列关于无机盐的叙述中,正确的是 世纪金榜导学号(

)A.运动员的饮料中含钾、钠离子较多,主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关B.叶绿素分子含镁、血红素含亚铁,说明无机盐在细胞内主要是以化合物的形式存在C.食用加碘盐时,碘含量越多越好D.同学们踢球时大量出汗导致钠离子含量降低,就会出现抽搐的症状【解析】选A。运动员的饮料中含钾、钠离子较多,主要与补充因大量出汗带走的钾、钠离子有关,A正确;叶绿素分子含镁、血红素含亚铁,说明无机盐是细胞中某些复杂化合物的重要组成成分,而无机盐在细胞内主要以离子的形式存在,B错误;碘含量并不是越多越好,C错误;人体血液中的钙离子含量过低时,会出现抽搐的症状,D错误。【素养·探究】——母题追问科学探究——实验分析上题B项中Mg是叶绿素的重要组成元素,某同学设计实验验证镁是植物必需的矿质元素,思路如下:将生理状况相同的植物幼苗若干均分为A、B两组,用完全培养液培养A组,缺Mg培养液培养B组。观察两组叶片是否发黄,若B组叶片发黄,再补充镁离子,观察是否能恢复。(1)实验分析:实验组:____;对照组:____;自变量:__________;因变量:_______________。(2)实验结果:A组叶片绿色,B组________________________________B组A组Mg的有无叶片颜色的变化叶片变黄,补充镁离子,恢复绿色。【素养·迁移】尽管无机盐在细胞中所占比例很小,但对细胞和生物体的生命活动起着重要作用。下列症状不可能是由于缺乏无机盐引起的是 (

)A.人类的地方性甲状腺肿B.人类的糖尿病C.某儿童患佝偻病D.菠菜嫩叶发黄【解析】选B。地方性甲状腺肿是因为缺少碘,儿童缺钙会患佝偻病,菠菜嫩叶发黄是因为缺少氮、镁等矿质元素;糖尿病主要是胰岛素分泌不足造成的。【补偿训练】苹果含有微量元素锌,而锌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,儿童缺锌就会导致大脑发育不良,因此苹果又被称为“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.对调节细胞内的渗透压有重要作用D.对维持生物体的生命活动有重要作用【解析】选D。由缺锌会导致大脑发育不良可知,锌对于生物的生命活动有重要影响,该事实与酸碱平衡和维持细胞形态及渗透压的调节无直接关系。【课堂回眸】第2章组成细胞的分子第2节细胞中的无机物

新知导入水母97%藻类90%

鱼类80%~85%

蛙类78%高等植物60%~80%哺乳动物65%不同生物含水量不同同种生物在不同时期的含水量也不同新知讲解氢键自由水其他物质结合水存在形式生理功能细胞中含量特点结合水自由水游离状态结合状态1.是细胞内的良好溶剂2.参与细胞内的生化反应3.为细胞提供液体生活环境4.运送养料和代谢废物细胞的组成成分绝大部分少具流动性、溶解性，易蒸发不可流动，较稳定思考与讨论：一、新鲜种子和干燥种子相比，在相同适宜环境中哪个种子新陈代谢更旺盛？提示：新鲜种子的自由水与结合水的比例比干燥种子大，请结合自由水与结合水的生理功能思考新鲜种子比干燥种子更易发芽，发芽需要经过新陈代谢，说明新鲜种子新陈代谢更旺盛。二、新鲜种子和干燥种子相比，置放在寒冷环境中哪个抗逆性更强？新鲜种子比干燥种子在相同环境中更易腐烂，自由水含量较多，细胞新陈代谢更旺盛，有机物消耗更多，导致新鲜种子抗逆性较弱。提示：抗逆性指植物具有抵抗不利环境的某些性状细胞内自由水和结合水的含量关联自由水>结合水自由水<结合水细胞新陈代谢旺盛，抗逆性弱细胞新陈代谢缓慢，抗逆性强随着细胞代谢情况的变化，自由水和结合水可发生相互转化课堂练习判断：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）鸡蛋清里的水以自由水方式存在的有：以结合水方式存在的有：A、BC、D1.小麦萌发时，细胞内自由水和结合水的比值（）

A、升高B、降低

C、不变D、无法判断A2.大豆种子在晒干的过程中和干种子在炒制可食用的“脆皮豆”的过程中失去的水分别是（）A、结合水和自由水B、自由水和结合水C、都是自由水D、都是结合水B新知导入初中做过这样一个实验：将骨头和小麦的种子烧尽,最终会得到一些灰白色的灰烬。火烧掉的是骨头和小麦的什么物质呢？无机物。是，所有的生物都是由有机物和无机物构成的有机物。有机物在燃烧的条件下变成水和二氧化碳，水成为水蒸气和二氧化碳散发到空气中。这些白色灰烬是骨头和小麦的什么物质？所有生物燃烧都会有这样的“灰烬”吗？新知讲解成分质量浓度/g.L-1蔗糖30其他糖类10柠檬酸10柠檬香精0.8NaCl1.0KCl0.1NaH2PO40.1KH2PO40.1１.表中哪些成分属于无机盐？２.无机盐主要以什么方式存在于细胞中?３.为什么要在运动员的饮料中添加无机盐？4.无机盐在细胞的生活中起什么作用？阳离子：Na+、K+（Ca2+、Mg2+、Fe2+、

Fe3+等）。阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。离子形式为什么植物确镁会影响光合作用？为什么人缺铁会导致贫血？镁是叶绿素的重要组分。铁是血红蛋白的重要组分。想一想：某人患缺铁性贫血，听信偏方，靠吃铁锈治病，这个方法有效吗？铁锈主要成分是四氧化三铁，其中的铁离子为三价铁离子；而组成血红蛋白的铁离子是二级铁离子，所以此方法是无效的。补铁食物：蛋黄、菠菜、牛奶、动物肝脏、豆制品。同时要注意补充维生素D。生理功能1.组成细胞中的某些化合物2.维持细胞和生物体的生命活动

3.维持细胞的酸碱平衡

4.维持细胞的正常形态（Mg—叶绿素，Fe—血红蛋白，I—甲状腺激素）（血钙偏低—抽搐，缺碘—呆小症/甲状腺肿大，缺锌—生长发育不良）（如血液中的钠离子和钾离子）注意！生物体中无机盐的作用虽然非常重要，但其在细胞中的含量却很低，过多或过少都将影响细胞或生物体的正常生命活动如：血糖中钙离子含量过少会导致抽搐，而过多会导致肌无力、食欲减退、心率失常，引起肾结石，严重会导致昏迷。课堂练习1、在患急性肠炎时，要及时注射0.9%的生理盐水。2、不慎受外伤时，要用0.9%的盐水清洗伤口。3、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细胞的的等渗溶液并有清洁作用A、①②④B、③②⑤C、②⑤③D、②③④C拓展提高1、下面是关于细胞中水含量的叙述，其中不正确的是(

)A、水是人体细胞中含量最多的化合物

B、新陈代谢旺盛的植物细胞含自由水量较高