第1章-第1节-水和无机盐是构成细胞的重要无机物-讲义-【新教材】浙科版(2019)高中生物必修一

5/10第一节水和无机盐是构成细胞的重要无机物课标内容要求核心素养对接1．说出细胞主要由C、H、O、N、P、S等元素构成。2．指出水赋予了细胞的许多特性，在生命中具有重要作用。3．举例说出无机盐在细胞内含量虽少，但与生命活动密切相关。1.解释生命是物质的，组成生物体的各种化合物是由化学元素构成的。(生命观念)2．分析水的含量、特性与其功能的相关性。(生命观念、科学思维)3．解释无机盐在细胞和生物体中的重要作用。(生命观念、科学思维、科学探究)·生命是物质的，组成生物体的各种化合物是由化学元素构成的。·组成细胞的分子，既包含简单的无机物，也包含复杂的有机物。·无机物通常指不含碳元素的化合物，细胞内的无机物主要是水和无机盐。一、细胞主要由C、H、O、N、P和S等元素组成1．组成细胞的化学元素，在地球的无机环境中都能找到，没有一种化学元素是细胞所特有的。2．构成细胞的主要元素，主要包括C、H、O、N、P和S等，其中C、H、O、N四种元素在人体中所占比重在96%以上。有些元素在人体中的含量很低，称为微量元素。微量元素含量虽少，但它们对维持细胞正常的结构和生命活动均起着重要作用。3．组成人体的主要元素(1)大量元素(在人体中所占比重大于或等于0.1%)：O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、_Mg。(2)微量元素(在人体中所占比重小于0.1%)：Fe、Zn、Cu、I、Mn、B、Cr、_Mo、Co、Se、F。二、水为生命活动提供了条件1．水在细胞中的含量与意义(1)含量细胞的含水量一般为60%～90%。(2)意义水是生物体的重要组成成分。可以说，一切生命活动都离不开水，没有水就没有生命。2．水的特性与功能(1)水的特性具有极性和氢键的形成使得水分子有许多不寻常的特性。(2)水的功能①水是极性分子，使水作为良好的溶剂能帮助溶解和运输营养物质及代谢产物。②水分子之间的氢键使得水具有调节温度的作用。③水还是细胞中某些代谢的反应物和产物。④水在动、植物的分布、繁殖、生长发育以及动物体色、动物行为等方面有着深远的影响。三、无机盐与细胞生活密切相关1．无机盐的含量与存在形式无机盐在生物体内含量不高，约占1%～1.5%，多数以离子形式存在。2．无机盐的作用(1)对维持生物体的生命活动有着重要的作用。(2)无机盐对维持血浆的正常浓度、酸碱平衡，以及神经、肌肉的兴奋性等都是非常重要的。(3)无机盐是细胞的重要组成成分之一，如骨细胞的重要成分是磷酸钙。(4)无机盐还是某些复杂化合物的重要组成成分，如Mg2＋是叶绿素的必需成分，Fe2＋是血红蛋白的必需成分。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．C、H、O、S四种元素在人体中所占比重在96%以上。 ()2．微量元素含量少，对维持细胞正常的结构和生命活动起的作用也小。 ()3．凡是有极性的分子或离子都易溶于水中。 ()4．水温的降低会形成较多的氢键，而氢键的形成会吸收热量。 ()5．若动物血液中的Ca2＋含量过低，则会发生肌无力。 ()提示：1.×C、H、O、N四种元素在人体中所占比重在96%以上。2．×微量元素对维持细胞正常的结构和生命活动均起着重要作用。3．√4．×氢键的形成会释放热量。5．×若动物血液中的Ca2＋含量过低，则会发生抽搐。组成细胞的化学元素1．组成细胞的元素2．从元素看生物界与非生物界的统一性和差异性合作探究：下表中所列为玉米植株和人体内含量较多的化学元素的种类，以及各种元素占细胞干重的质量分数，请据表回答下列问题：元素OCHNKCaPMgS人14.6255.997.469.331.094.673.110.160.78玉米44.4343.576.241.460.920.230.200.180.17(1)组成人体和玉米的基本元素有哪些？提示：C、H、O、N。(2)人体内的微量元素有哪些？提示：Fe、Zn、Cu、I、Mn、B、Cr、Mo、Co、Se、F。(3)玉米植株和人体内的元素，如果追根求源来源于哪里？说明了什么问题？提示：追根求源来源于无机环境；说明了生物界起源于非生物界。(4)通过比较玉米植株和人体内元素种类与含量可以说明什么问题？提示：玉米植株和人体从元素种类上看具有统一性，从元素含量上看具有差异性。1．无机自然界中最丰富的元素是O、Si、Al、Fe，而生物体的细胞中含量最多的4种元素是C、H、O、N，这说明生物界和非生物界具有()A．多样性 B．分割性C．统一性 D．差异性D[生物界与非生物界统一性是从元素的种类上来说的，而差异性是从元素的含量上来说的；非生物界中最丰富的元素是O、Si、Al、Fe，而生物体的细胞中含量最多的4种元素是C、H、O、N。这说明生物界与非生物界在元素含量上差异较大，故说明生物界与非生物界具有差异性，D正确。A、B、C不正确。]2．在治疗创伤的中药方剂中，雄性羚羊角或犀牛角的用量极少，但是缺少这味药，疗效将大大下降甚至无效。已知动物的角主要是由死亡细胞的角化(变性)蛋白质组成的，则羚羊角等的有效成分最可能是()A．特殊活性蛋白质 B．微量元素C．大量元素 D．核酸B[由题意知，动物的角主要是由死亡细胞的角化(变性)蛋白质组成的，不是具有特殊活性的蛋白质，A错误；由题意知，该成分用量少，作用极大，因此可能是微量元素，B正确，C错误；DNA不是羚羊角等的有效成分，D错误。][题后反思]本题最重要的是区分大量元素和微量元素的特点，抓住题干中的信息“用量少，作用大”。水为生命活动提供了条件1．水分子极性和氢键的形成水分子中氧原子的原子核周围电子较多，使氧略带负电性而氢略带正电性，水成为极性分子，一端略正，一端略负。由于正负电荷的吸引，水分子之间便会形成氢键。每个氢键中的氢原子同时属于两个氧原子，而每个水分子中的氧原子可以形成两个氢键，所以一个水分子可以通过氢键与另外4个水分子相连。这就是水分子的缔合。2．水分子的极性与其溶解、运输功能相适应水是极性分子，凡是有极性的分子或离子都易溶于水中。例如，氯化钠的Na＋和Cl－就会分别与水分子的略带负电荷的氧的一端和略带正电荷的氢的一端相互吸引，在这两种离子的周围形成一层水膜，把Na＋和Cl－分开，使得氯化钠晶体易溶于水中。在人和动物的体液、植物的汁液中，均含有大量的水，且都溶有多种多样生物体所必需的溶质。3．水分子之间的氢键与其调节温度相适应水分子间大量的氢键使水蒸发时要消耗大量的热，如出汗能有效地降低体温。水温的增高需要较多的热，因为先要破坏氢键才能促进分子的运动；反之，水温的降低就会形成较多的氢键，而氢键的形成会释放热量，这就使得细胞内水的温度变化不那么剧烈。合作探究：水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题：(1)据图推测小麦种子萌发过程中吸水量与呼吸速率有怎样的相关性？为什么？提示：据图示可知，在阶段Ⅱ，种子含水量没有多大变化，故种子吸水速率小于阶段Ⅰ；而随吸水量的增加，代谢强度大大增加，故呼吸速率大于阶段Ⅰ。(2)说出水在小麦种子萌发过程中的作用。提示：①作为良好的溶剂能帮助溶解和运输营养物质及代谢产物；②是细胞中某些代谢的反应物和产物；③是植物生长发育的必要条件。1．下面关于细胞中水的叙述，错误的是()A．水是活细胞中含量最多的化合物B．水是良好的溶剂C．水能为生命活动提供能量D．水能影响动物体色、动物行为C[水是活细胞中含量最多的化合物，A正确；水是良好的溶剂，可以作为生物体内物质运输的主要介质，B正确；水不能为生命活动提供能量，C错误；水对动物体色、动物行为等方面有着深远的影响，D正确。]2．下列关于水的叙述错误的是()A．凡是有极性的分子或离子都易溶于水中B．水是生物体内物质运输的唯一介质C．水温的降低会形成较多的氢键，而氢键的形成又会释放热量D．氢键使水分蒸发时需要消耗大量的热，因为水分蒸发时要破坏氢键B[凡是有极性的分子或离子都易溶于水中，A正确；水是生物体内物质运输的主要介质，不是唯一介质，B错误；水温的降低会形成较多的氢键，而氢键的形成又会释放热量，因此水具有缓和细胞内温度变化的作用，C正确；氢键使水分蒸发时需要消耗大量的热，因为水分蒸发时要破坏氢键，因此出汗能有效地降低体温，D正确。]无机盐与细胞生活密切相关1．存在形式：多数以离子形式存在。2．无机盐的作用(1)无机盐是细胞的重要组成成分之一。(2)无机盐还是某些复杂化合物的重要组成成分。(3)对维持生物体的生命活动有着重要的作用。(4)无机盐对维持血浆的正常浓度、酸碱平衡，以及神经、肌肉的兴奋性等都是非常重要的。合作探究：资料1下图是一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图。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)为什么人体缺Fe会患贫血症？为什么植物缺Mg叶片会发黄？提示：缺Fe无法合成血红蛋白；缺Mg无法合成叶绿素。(2)由此说明无机盐具有什么生理作用？提示：无机盐是某些复杂化合物的重要组成成分。(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。提示：P是植物体生长发育所必需的元素。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的成分。1．无机盐大多数以离子的形式存在，它们是细胞中含量很少的无机物，但是对人的生命活动起着重要的作用。下列对人体中无机盐相关描述错误的是()A．夏季酷暑时分，在室外作业的人们大量流汗，应多饮用淡盐水B．如果哺乳动物骨骼中的钙离子含量太低，就会出现抽搐的症状C．Fe2＋是血红蛋白的组成成分，人体如果缺少会导致缺铁性贫血D．人体中的HCOeq\o\al(－,3)对维持体液中的酸碱平衡起到了非常重要的作用B[大量流汗丢失了大量的无机盐和水，应该饮用淡盐水，A正确；钙离子可调节肌肉收缩和血液凝固，血钙过高会造成肌无力，血钙过低会引起抽搐，是血液中，而不是骨骼中，B错误；Fe2＋是血红蛋白的重要组成成分，人体如果缺少会导致缺铁性贫血，C正确；HCOeq\o\al(－,3)对维持体液中的酸碱平衡起到了非常重要的作用，D正确。]2．小麦生长发育需要各种无机盐。完全培养液含植物生长必需的各种无机盐，常将水培植物用于科学研究，缺少某一种元素的完全培养液称缺素完全培养液。镁元素是小麦的必需元素，缺少镁元素，小麦将不能完成正常的生长发育，且出现相应的缺乏症。请你设计一个实验验证镁元素是小麦的必需元素，只需写出实验设计思路和预计实验结果。解题思路：答案：实验设计思路：用完全培养液和只缺镁元素的完全培养液分别培养小麦幼苗，观察小麦生长发育状况。预计实验结果：对照组小麦生长发育正常，实验组小麦生长发育受阻并出现相应的缺乏症，当出现缺乏症后补充镁元素，该缺乏症消失。植物必需无机盐的验证(1)对照组：植物＋完全培养液→正常生长。(2)实验组：[课堂小结]知识网络构建核心语句背诵1.组成人体的大量元素是O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、Mg；微量元素是Fe、Zn、Cu、I、Mn、B、Cr、Mo、Co、Se、F。2.水的特性与功能(1)水的特性是具有极性和氢键的形成。(2)水的功能：作为良好的溶剂，能帮助溶解和运输营养物质及代谢产物；具有调节温度的作用；是细胞中某些代谢的反应物和产物；在动、植物的分布、繁殖、生长发育以及动物体色、动物行为等方面有着深远的影响。3.无机盐与细胞生活密切相关(1)多数以离子形式存在。(2)无机盐的功能：是细胞的重要组成成分之一；是某些复杂化合物的重要组成成分；对维持生物体的生命活动有着重要的作用；对维持血浆的正常浓度、酸碱平衡，以及神经、肌肉的兴奋性等都是非常重要的。1．下列维持生命活动所必需的元素，在细胞内含量极少的有()A．Fe、N、Zn、Mg B．Zn、B、K、CaC．Zn、Mo、B、Mn D．S、Mn、P、MoC[细胞中的元素按其在细胞中的含量分为大量元素和微量元素，大量元素有：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，微量元素有：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，微量元素虽然是生命活动必不可少的，但在体内含量很少，选项中Mg、Ca、P都是大量元素，分析可知C符合题意，ABD不符合题意。]2．下列关于水在生物体中作用的叙述，错误的是()A．贮藏能量 B．物质运输的介质C．参与某些生化反应 D．缓和温度的变化A[水不能贮藏能量，A错误；水是物质运输的介质，B正确；水参与某些生化反应，C正确；水能缓和温度的变化，D正确。]3．在健康人体的血浆中，HCOeq\o\al(－,3)约为H2CO3的20倍，如果HCOeq\o\al(－,3)/H2CO3<15时，将发生酸中毒。此实例说明无机盐有着重要的生理功能。下列关于无机盐生理功能的说法中，错误的是()A．维持血浆的正常浓度 B．调节细胞的pHC．参与细胞的遗传 D．维持细胞正常的生命活动C[无机盐能够维持血浆的正常浓度，A正确；无机盐能够调节细胞的pH，B正确；无机盐不是遗传物质，不参与细胞的遗传，C错误；无机盐能维持