【课件】细胞中的无机物课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

第2章

组成细胞的分子第2节细胞中的无机物前情提要：组成细胞的无机物包括哪些？活细胞中含量最高的化合物是哪种？本节聚焦水在细胞中以什么形式存在？具有哪些重要作用？为什么细胞中的无机盐含量很少，作用却很重要？教材编写逻辑细胞中的水细胞中的无机盐含量存在形式功能含量存在形式功能一般为60%~95%，水母的含水量达到97%。水是细胞内良好的溶剂，许多种物质能够在水中溶解；细胞内的许多生物化学反应也都需要水的参与。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。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新陈代谢中产生的废物运送到排泄器官或者直接排出体外。自由水和结合水仅占细胞鲜重的1%~1.5%。大多数无机盐以离子的形式存在是组成细胞结构、细胞必不可少的许多化合物的成分;对于生命活动也是必不可少的;维持细胞的酸碱平衡;许多种无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动都有重要作用。分析细胞的含水量：不同细胞中含水量相同吗？你能试着推测细胞含水量的规律吗？不同种生物的含水量不同，水母的含水量高达97%。水生生物细胞含水量高于陆生生物。分析水的存在形式与细胞生命活动间的联系教材21页中提出以下结论：“在正常情况下，细胞内自由水所占的比例越大，细胞的代谢就越旺盛；而结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。”你能试着分析原因吗？自由水能够参与细胞中多种生物化学反应，而且能够运输细胞代谢所需的营养物质和细胞代谢产生的废物，所以自由水/结合水比值较高的细胞代谢活动更旺盛。结合水能与细胞中的蛋白质、多糖等结合，不易蒸发、结冰，因而可以帮助细胞抵抗不良环境，所以结合水比例升高的细胞抗逆性更强。应用自由水和结合水的知识解释现象为什么要将种子晾干后再储存？为什么晒干的小麦种子无法萌发，而浸泡处理的小麦种子却可以萌发？晒干的种子经过浸泡还能萌发说明什么？晾晒时主要失去自由水，种子的自由水含量降低，细胞代谢水平降低，便于储藏。晒干的种子失去了大部分自由水，所以代谢变慢，不利于萌发，浸泡后吸收了大量水，自由水含量升高，代谢旺盛，有利于萌发。自由水减少的种子代谢变弱但仍有活性应用自由水和结合水的知识解释现象晒干的小麦种子在高温烘烤过程中丢失的是什么形式的水？高温烘烤过的种子无法萌发说明什么问题？为什么？主要丢失的是结合水；高温烘烤的小麦种子已死亡；结合水是细胞结构的重要组成部分，失去结合水的种子会因为细胞结构被破坏而失活。应用自由水和结合水的知识解释现象教材中提到“北方冬小麦在冬天来临前，自由水的比例会逐渐降低，而结合水的比例会逐渐上升，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身。”请试着解释出现这种现象的原因温度降低时，植物体内大分子有机物水解成小分子，使结合水比例升高，植物体内溶液浓度增大，以避免气温下降时自由水过多导致结冰而损害自身，体现了植物对低温环境的适应。应用自由水和结合水的知识解释现象根据冬小麦越冬前的适应性调整，可推测水分子的存在形式不是一成不变的，自由水与结合水可以发生相互转化，请试着用公式表达自由水与结合水相互转化的过程和条件。水分子结构与功能间的关系根据教材20~21页小字部分，回答问题：(1)为什么说水是极性分子？(2)水分子的极性与其功能间有什么关系？水分子的空间结构及电子的不对称分布①水分子的极性导致各种物质都容易与水结合，使水成为良好的溶剂。②水分子的极性导致水分子间可形成氢键，氢键使水分子在常温下呈液态，且具有较高的比热容。这对于维持生命系统的稳定性十分重要。氢键列表比较自由水和结合水自由水结合水含量特点作用相互转化95.5％4.5％游离状态，自由流动，容易蒸发不易流动，不易散失和凝固①细胞内的良好溶剂②参与细胞内的生物化学反应③为大多数细胞提供浸润的液体环境④运输营养物质和代谢废物细胞结构的重要组成部分自由水结合水降温升温自由水/结合水比值变大——细胞代谢旺盛，但抗逆性(抗寒、抗旱)较差思考·讨论：无机盐的作用1．植物体缺Mg会影响光合作用，为什么？血红素某种叶绿素甲状腺激素光合作用的发生需要叶绿素吸收光能，而Mg2+是组成叶绿素的物质之一。思考·讨论：无机盐的作用2．有一种贫血症叫缺铁性贫血症，为什么缺Fe会导致贫血？血红素某种叶绿素甲状腺激素血红蛋白是红细胞中运输氧气和二氧化碳的物质，缺乏血红蛋白会导致贫血，而Fe2+是组成血红蛋白的物质之一。思考·讨论：无机盐的作用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。缺P肥的植物P是组成细胞膜、细胞核的重要成分，也是细胞必不可少的许多化合物（如DNA）的成分。资料分析：无机盐的作用由上述材料可以看出无机盐的功能之一：甲状腺激素血红素某种叶绿素无机盐是细胞必不可少的许多化合物的成分资料分析：无机盐的作用生理盐水是指与哺乳动物血液和淋巴液等渗的无机盐溶液，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，如果放到清水里，会吸水涨破。由上述材料可以看出无机盐的功能之一：膨胀保持正常形态和功能皱缩生理盐水浓度＞0.9%浓度＜0.9%无机盐能调节渗透压，从而维持细胞的正常形态。资料分析：无机盐的作用人体血液中Ca2＋含量为2.25～2.65mmol/L。含量过低会出现抽搐等症状；过高会出现肌无力。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。由上述材料可以看出无机盐的功能之一：无机盐的离子对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用资料分析：无机盐的作用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等物质，可以中和这些变化。由上述材料可以看出无机盐的功能之一：无机盐的离子对维持细胞的酸碱平衡也非常重要。水无机盐存在形式自由水结合水含量功能95.5％①细胞内的良好溶剂②参与细胞内的生物化学反应③为大多数细胞提供浸润的液体环境④运输营养物质和代谢废物含量功能细胞结构的重要组成部分4.5％含量1%~1.5%存在形式功能参与维持细胞的渗透压平衡参与维持酸碱平衡对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用是构成细胞内化合物的重要组成成分大多数以离子的形式存在，少数以化合物形式存在。重要结论自由水的功能：良好溶剂、物质运输、液体环境、参与反应结合水的功能：与糖类、蛋白质等结合，是细胞结构的重要组成部分自由水/结合水比值升高，细胞代谢变旺盛，但抗逆性下降；反之，细胞代谢变弱，抗逆性增强。降温时自由水向结合水转化，升温时结合水向自由水转化细胞中的无机盐主要以离子形式存在，可参与构成细胞中许多重要化合物，维持渗透压和酸碱度，维持细胞和生物体生命活动。水和无机盐是细胞的重要组成成分。判断下列相关表述是否正确。（1）细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。（）（2）同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。（）（3）将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。（）（4）晒干的种子不含自由水()××××例：为证明镁是小麦生长发育必需的无机盐，李老师设计了四组实验让学生选择(见下表)。能达到实验目的的组合是()实验组别甲乙丙丁实验材料10株小麦苗10株小麦苗1株小麦苗1株小麦苗培养液完全营养液(含小麦生活必需的无机盐)缺镁的营养液缺镁的营养液完全营养液(含小麦生活必需的无机盐)A．甲、丁 B．甲、丙

C．甲、乙 D．丙、丁C实验：验证某种无机盐是植物生长发育必需的（以Mg2+为例）实验思路：分别用完全培养液和缺Mg2+的完全培养液培养种类相同、生长状况等一致的幼苗，观察生长发育情况。对照组：实验组：预期结果与结论：进一步实验：在缺Mg2+的培养液加入

，并观察幼苗的生长发育恢复情况。幼苗+完全培养液幼苗+缺Mg2+培养液完全培养液中的幼苗正常生长，而缺Mg2+培养液中的幼苗不能正常生长，证明Mg2+是生长发