第2章組成細(xì)胞的分子第2節(jié)細(xì)胞中的無機(jī)物課型：授課人：【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.說出水在細(xì)胞中的存在形式和作用。2.認(rèn)同水在生命活動(dòng)中具有重要作用。1.說出無機(jī)鹽在細(xì)胞中的存在形式和主要作用。2.舉例說出無機(jī)鹽在細(xì)胞內(nèi)含量雖少，但與生命活動(dòng)密切相關(guān)。右側(cè)是某種運(yùn)動(dòng)員飲料的化學(xué)成分表。請(qǐng)回憶初中所學(xué)知識(shí)，結(jié)合此表討論以下問題。1.喝飲料主要是給身體補(bǔ)充水。水在細(xì)胞中起什么作用？【提示】水在細(xì)胞中的作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。水是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分；水是細(xì)胞內(nèi)的良好溶劑，許多物質(zhì)必須溶解在水中，細(xì)胞內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)也都需要水的參與；多細(xì)胞生物體的絕大多數(shù)細(xì)胞必須浸潤(rùn)在以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境中;通過水在生物體內(nèi)的流動(dòng)，可以把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)送到各個(gè)細(xì)胞，同時(shí)，也把各個(gè)細(xì)胞在代謝中產(chǎn)生的廢物運(yùn)送到排泄器官或者直接排出體外?？傊鞣N生物體的一切生命活動(dòng)，都離不開水。2.表中哪些成分屬于無機(jī)鹽？為什么要在運(yùn)動(dòng)員喝的飲料中添加無機(jī)鹽？無機(jī)鹽在細(xì)胞的生活中起什么作用？【提示】表中的氯化鈉、氯化鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、碳酸氫鈉等都屬于無機(jī)鹽，它們?cè)陲嬃现幸噪x子的形式存在。運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中會(huì)大量出汗，出汗時(shí)人體會(huì)排出大量無機(jī)鹽,所以要給他們補(bǔ)充無機(jī)鹽。無機(jī)鹽可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的生命活動(dòng)，也是許多有機(jī)物的重要組成成分。一、細(xì)胞中的水人們普遍認(rèn)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。水是構(gòu)成細(xì)胞的重要成分，也是活細(xì)胞中含量最多的化合物?！渡袝び碡暋酚涊d：“太一生水,水潤(rùn)萬物。太一生水,水又反潤(rùn)太一,進(jìn)而滋生萬物”。一、細(xì)胞中的水①生物體的含水量隨著生物種類的不同而有所差別，一般為60%~95%。水生生物含水量_____陸生生物含水量>96%65%1.水在細(xì)胞及生物體中的含量②生物體在不同的生長(zhǎng)發(fā)育期，含水量也不同。動(dòng)物：幼年_____老年植物：幼嫩_____成熟>>③生物體的不同器官，組織的含水量不同。血液中的含水量約為83%，牙齒中的含水量約為10%83%10%一、細(xì)胞中的水人的心肌含水量約為79%，血液含水量約為83%，二者的含水量相差不多，為何心臟呈固態(tài)而血液卻呈流動(dòng)的液態(tài)？水的存在形式不同心肌中含有較多的結(jié)合水，而血液中含有較多的自由水一、細(xì)胞中的水形式自由水結(jié)合水概念細(xì)胞中絕大部分的水以

的形式存在，可以自由流動(dòng)與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)

的水特點(diǎn)自由流動(dòng)性，可參與物質(zhì)代謝失去流動(dòng)性和溶解性，成為生物體的構(gòu)成成分。功能①細(xì)胞內(nèi)的__________②參與______________③為細(xì)胞提供液體環(huán)境④運(yùn)送

和__________①是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的_____________②增強(qiáng)細(xì)胞抗逆性（如：植物的抗旱、抗寒等）聯(lián)系自由水和結(jié)合水在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化游離相結(jié)合良好溶劑生物化學(xué)反應(yīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝廢物重要組成成分2.水在細(xì)胞中的存在形式及作用一、細(xì)胞中的水

水是極性分子——水是良好的溶劑3.水分子的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系水分子由2個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成，氫原子以共用電子對(duì)與氧原子結(jié)合。由于氧具有比氫更強(qiáng)的吸引共用電子的能力，使氧的一端稍帶負(fù)電荷，氫的一端稍帶正電荷。水分子的空間結(jié)構(gòu)及電子的不對(duì)稱性分布，使得水分子成為一個(gè)極性分子。這使得帶正電荷或負(fù)電荷的分子或離子都易與水結(jié)合。一、細(xì)胞中的水一個(gè)水分子的氧端和另一個(gè)水分子的氫端由于靜電吸引作用可以形成氫鍵。水分子之間靠氫鍵相互作用在一起。氫鍵比較弱，易被破壞，只能維持較極短時(shí)間，這樣氫鍵不斷地?cái)嗔?，又不斷的形成，使水在常溫下維持液態(tài)，具有流動(dòng)性。3.水分子的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

常溫下水有流動(dòng)性大量氫鍵斷裂需要消耗大量能量。氫鍵的存在使得水具有較高的比熱容，水的溫度相對(duì)不易發(fā)生改變。

水比熱容大4.自由水和結(jié)合水的關(guān)系一、細(xì)胞中的水自由水和結(jié)合水在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化實(shí)例：血液凝固時(shí)，是自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水）轉(zhuǎn)化條件：一般是溫度溫度降低，自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)合水；溫度升高，結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水。兩者的相對(duì)含量（自由水/結(jié)合水）影響生物組織的細(xì)胞代謝速率。自由水/結(jié)合水比值大，新陳代謝旺盛，但抗逆性較差；自由水/結(jié)合水比值小，新陳代謝緩慢，但抗逆性較強(qiáng)。一、細(xì)胞中的水分析細(xì)胞中水的存在形式及其相互轉(zhuǎn)化1.剛收獲的小麥種子，農(nóng)民往往將其曬干后再儲(chǔ)藏，在這個(gè)過程中，種子丟失的主要是哪種形式的水？種子還有活性嗎？提示該過程中種子丟失的主要是自由水；種子仍保留活性。2.如果將曬干的種子放在試管中加熱，會(huì)發(fā)現(xiàn)試管壁上有水珠出現(xiàn)，該過程中種子丟失的主要是哪種形式的水？種子還有活性嗎？提示該過程中種子丟失的主要是結(jié)合水；種子失去活性。3.將烘干小麥種子點(diǎn)燃燒盡，最終會(huì)留下一些灰白色的灰燼，請(qǐng)問這些灰燼是什么?提示無機(jī)鹽二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽1.無機(jī)鹽存在形式和含量離子存在形式大多數(shù)以_______的形式存在少數(shù)_____________________參與組成復(fù)雜化合物含量：無機(jī)鹽是細(xì)胞中含量很少的無機(jī)物，占細(xì)胞鮮重1%—1.5%陰離子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。陽(yáng)離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等。Mg2?是葉綠素分子不可或缺的成分；Fe2?是血紅蛋白的重要組成部分二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽生理功能舉例組成某些復(fù)雜化合物①M(fèi)g是構(gòu)成葉綠素的元素；②Fe是構(gòu)成血紅素的元素③P是組成細(xì)胞膜、細(xì)胞核的重要成分維持細(xì)胞和生物體的生命活動(dòng)哺乳動(dòng)物的血液中必須含有一定量的Ca2＋，如果Ca2＋的含量太低，會(huì)出現(xiàn)抽搐等癥狀維持生物體內(nèi)的平衡①滲透壓的平衡：Na＋、Cl－對(duì)維持血漿滲透壓有重要作用；K＋對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓起決定作用；②酸堿平衡(即pH平衡)：無機(jī)鹽離子組成重要的緩沖體系如

等來調(diào)節(jié)并維持pH平衡2.無機(jī)鹽在細(xì)胞中的作用N是構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的重要元素；植物缺氮時(shí)葉片發(fā)黃P是構(gòu)成核酸、磷脂、ATP等物質(zhì)的重要元素；植物缺磷時(shí)葉片暗綠K+維持細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓，人體缺乏會(huì)引起心律失常Ca2+是牙齒、骨骼的組成元素；人體血鈣含量過低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象，過高時(shí)，會(huì)患肌無力；兒童缺鈣患佝僂病，成年人缺鈣患骨質(zhì)疏松癥Mg2+是構(gòu)成葉綠素的元素；缺鎂，植物的葉片發(fā)黃FeFe3+和Fe2+在人體內(nèi)可以相互轉(zhuǎn)化，其中Fe2+是血紅蛋白及某些含鐵酶類的成分；人體缺鐵會(huì)患缺鐵性貧血癥I甲狀腺激素的合成原料；成年人缺碘時(shí)，患地方性甲狀腺腫Na+維持細(xì)胞外液滲透壓；人體缺鈉會(huì)引起神經(jīng)、肌肉細(xì)胞的興奮性降低，最終引發(fā)肌肉酸痛、無力等常見無機(jī)鹽的功能與缺乏癥二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽1．植物體缺Mg會(huì)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(huì)導(dǎo)致貧血？光合作用的正常進(jìn)行不能缺少葉綠素，而葉綠素中不能缺少的元素之一就是Mg。Mg是葉綠素的組成元素之一，因此，它對(duì)于光合作用具有重要意義。缺Mg使葉綠素的形成受到阻礙，進(jìn)而影響光合作用；人體內(nèi)血紅蛋白和紅細(xì)胞的減少都可以導(dǎo)致貧血。血紅蛋白中不能缺少的一種元素就是Fe,缺Fe會(huì)導(dǎo)致血紅蛋白的合成障礙，從而引起貧血。缺鐵性貧血是一種常見的貧血癥。思考·討論二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽3．植物體缺P常表現(xiàn)為生長(zhǎng)發(fā)育不正常，這說明什么？分析為什么植物體缺P會(huì)影響其生長(zhǎng)發(fā)育。這說明了P對(duì)于植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育是必不可少的。P作為植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量元素之一，是許多重要化合物（如核酸、ATP等）和生物膜等的重要組成成分，也在光合作用和呼吸作用等與能量代謝有關(guān)的反應(yīng)中扮演重要角色。當(dāng)P供應(yīng)不足時(shí)，核酸的合成會(huì)受到影響，并會(huì)波及蛋白質(zhì)的合成，還會(huì)影響體內(nèi)糖類的代謝。因此，缺乏P的植株會(huì)由于糖類代謝障礙而出現(xiàn)葉片顏色異常，并且長(zhǎng)得矮小、結(jié)實(shí)率低。玉米缺磷二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽4.某人生病到醫(yī)院輸液，醫(yī)生用生理鹽水作為藥物的溶劑。你知道生理鹽水的濃度嗎？用清水作為藥物的溶劑可以嗎？生理鹽水是指質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的氯化鈉溶液，人體的紅細(xì)胞在生理鹽水中會(huì)保持原有的形態(tài)，如果放到清水中，會(huì)吸水漲破。說明無機(jī)鹽能調(diào)節(jié)人體的滲透壓，維持細(xì)胞的正常形態(tài)。生理鹽水5.人體劇烈運(yùn)動(dòng)或高溫作業(yè)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大量出汗，此時(shí)宜補(bǔ)充清水還是淡鹽水？為什么？宜補(bǔ)充淡鹽水，因大量流汗時(shí)許多無機(jī)鹽離子會(huì)隨水分流失，補(bǔ)水時(shí)必須同時(shí)補(bǔ)適量鹽方可維持體內(nèi)水鹽的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。二、細(xì)胞中的無機(jī)鹽3.探究植物必需無機(jī)鹽的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路探究某一種無機(jī)鹽是否為植物必需無機(jī)鹽，一般利用溶液培養(yǎng)法，具體設(shè)計(jì)思路如下：(1)對(duì)照組：_________________→正常生長(zhǎng)。(2)實(shí)驗(yàn)組

實(shí)驗(yàn)組加入X鹽的目的是___________________________，以增強(qiáng)說服力。植物＋完全培養(yǎng)液X不是必需無機(jī)鹽X是必需無機(jī)鹽二次對(duì)照(使實(shí)驗(yàn)組前后對(duì)照)(1)生物種類不同，含水量不同，如陸生生物含水量多于水生生物(

)(2)生物的含水量與生長(zhǎng)發(fā)育階段有關(guān)，幼嫩組織的細(xì)胞中含水量較大(

)(3)曬干的種子不含自由水(

)(4)水既是細(xì)胞代謝所需的原料，也是細(xì)胞代謝的產(chǎn)物（）(5)水在細(xì)胞中的存在形式及功能并不是一成不變的（）(6)自由水和結(jié)合水在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化（）(7)失去自由水的種子不具有萌發(fā)的能力（）(8)自由水可運(yùn)輸代謝廢物到排泄器官（）××√√×√√√判斷題(9)生物體內(nèi)，無機(jī)鹽均以離子形式存在(

)(10)無機(jī)鹽含量過多或過少都會(huì)影響生物體的正常生命活動(dòng)(

)(11)水和無機(jī)鹽都不能作為細(xì)胞的能源物質(zhì)(

)(12)

無機(jī)鹽在細(xì)胞中含量少，缺少某些無機(jī)鹽也沒有太大的影響(

)(13)缺鈉，會(huì)引發(fā)低鈉血癥，患者倦怠、淡漠、無神、起立時(shí)易昏倒，嚴(yán)重時(shí)惡心、嘔吐、血壓急劇下降()(14)血鈣過高會(huì)引起抽搐()(15)無機(jī)鹽可為細(xì)胞提供物質(zhì)和能量，對(duì)維持細(xì)胞的生命活動(dòng)具有重要作用()√√×√×××1.自由水和結(jié)合水在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。2.自由水/結(jié)合水值越大，代謝就越旺盛，生長(zhǎng)快，細(xì)胞抗干旱、抗凍能力越差。自由水/結(jié)合水值越小，代謝就越慢，生長(zhǎng)慢，細(xì)胞抗干旱、抗凍能力越強(qiáng)。3.水是生命之源，但并不是水分越多越好，如長(zhǎng)期浸泡在水中的陸生植物會(huì)死亡。4.曬干種子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅降低。5.細(xì)胞內(nèi)的結(jié)合水，一般吸附在纖維素、淀粉和蛋白質(zhì)等大分子表面形成水合物，是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。6.葉綠素分子的基本組成元素有C、H、O、N、Mg，血紅素分子的基本組成元素有C、H、O、N、Fe。1、下列關(guān)于植物體內(nèi)水分的敘述，錯(cuò)誤的是（）A．植物體內(nèi)的水分參與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸B．水是構(gòu)成葉肉細(xì)胞的重要化合物之一C．自由水可作為細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物D．同種植物萌發(fā)種子的含水量和休眠種子的相同D解析：D項(xiàng)，休眠種子里的水分遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于萌發(fā)種子里的水分2、水是生命之源，下列關(guān)于生物體內(nèi)水的敘述中錯(cuò)誤的是（）A．參與運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的水是自由水B．越冬的植物細(xì)胞內(nèi)結(jié)合水/自由水的比例上升C．水既是細(xì)胞代謝所需的原料，也是細(xì)胞代謝的產(chǎn)物D．失去自由水的種子不具有萌發(fā)的能力D解析：A、自由水在細(xì)胞內(nèi)可以自由流動(dòng)，參與運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物，A正確；B、越冬的植物細(xì)胞內(nèi)自由水含量減少，結(jié)合水/自由水的比例上升，B正確；C、水既是細(xì)胞代謝所需的原料，也是細(xì)胞代謝的產(chǎn)物，例如在有氧呼吸中，水既