第二章

第2節(jié)細胞中的無機物人教版必修一

分子與細胞課堂導入目前已經探明，在火星兩極地區(qū)有固態(tài)水，而那里的土壤中含有生命必需的Mg、Na、K等元素?？茖W家也曾在火星上發(fā)現了流動水的痕跡?？茖W家據此推測，火星上曾經或者現在存在著生命?！坝職馓枴被鹦擒嚮鹦呛春秃Ｑ蟪练e巖火星表面可以清晰看到水的跡痕對于大多數生物來說,沒有水就不能生存。水是生命之源,判斷一個星球是否存在過生命,主要看它是否存在過水。Q1：科學家為什么會作出這樣的推測？1.細胞中的水細胞中含量最多的化合物是水不同生物體內的含水量不同同一生物的不同生長發(fā)育時期的含水量不同同一生物不同組織或器官含水量不同Q2：閱讀以下表格（事實），歸納細胞、生物體內含水量的特點是？含水量的特點1.細胞中的水Q3：心臟和血液的含水量很接近，為何心臟呈堅韌的形態(tài)而血液卻呈流動的液態(tài)？水在細胞中存在的形式自由水（占細胞內全部水的95.5%）結合水（占細胞內全部水的4.5%）特點：易蒸發(fā)、不受束縛、可流動特點：不易散失、含量較穩(wěn)定、

失去流動性和溶解性以游離的形式存在，可以自由流動與細胞內其他化合物（蛋白質、多糖等物質）相結合的水Q5：自由水和結合水在一定條件下可以互相轉換嗎？Q4：為什么日常生活中可以通過晃動雞蛋判斷雞蛋的新鮮程度？1.細胞中的水水在細胞中存在的形式(1)在一定條件下自由水和結合水可相互轉化(2)兩者的相對含量和生物組織的代謝速率相關細胞代謝增強如:萌發(fā)的種子細胞代謝減弱，抗逆性增強自由水結合水上升下降如：冬小麥在冬季來臨時，結合水增多，自由水減少，增強抗凍能力自由水結合水代謝緩慢/降溫代謝旺盛/升溫自由水含量越高結合水含量越高1.細胞中的水水的作用（功能）[資料分析]據資料并結合課本P21分析總結水的功能。資料1：細胞中有一種水可以與蛋白質、多糖等物質結合，水失去流動性和溶解性。資料2：水是光合作用的原料，呼吸作用和許多有機物的合成和分解都需要水的參與。資料3：組織細胞必需浸潤在組織液中，紅細胞必須浸潤在血液中，淋巴細胞必須浸潤在淋巴中。

水是細胞結構的重要組成部分參與細胞內的許多化學反應提供液體環(huán)境資料4：物質必須溶于水中才能被細胞吸收利用。資料5：水在生物體內流動，把營養(yǎng)物質運送到各個細胞，同時也把各個細胞在新陳代謝中產生的代謝廢物，運送到排泄器官或者直接排出體外。

細胞內良好的溶劑運輸營養(yǎng)物質和廢物1.細胞中的水細胞內的良好溶劑參與細胞內的生化反應為細胞提供液體環(huán)境運輸養(yǎng)料和代謝廢物Q4：細胞內水為什么具有以上作用呢？自由水：結合水：是細胞結構的重要組成成分水的作用（功能）1.細胞中的水水的特性閱讀課本P20-21楷體字部分，嘗試回答下列問題：Q6：結合水的組成及特性，水分子中H、O原子的結合方式和帶電情況，

嘗試解釋水為什么能成為良好的溶劑。Q7：結合氫鍵的形成及特點，說明水分子為什么具有流動性？Q8：水的哪一特性，對于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要？1.細胞中的水水的特性水是極性分子良好的溶劑

a.水分子由2個氫原子和1個氧原子構成，氫原子以共用電子對與氧原子結合。由于氧具有比氫更強的吸引共用電子的能力，使氧的一端稍帶負電荷，氫的一端稍帶正電荷。水分子的空間結構及電子的不對稱分布，使得水分子成為一個極性分子。帶有正電荷或負電荷的分子都容易與水結合，因此水是良好的溶劑。1.細胞中的水水的特性b.由于水分子的極性，當一個水分子的氧端靠近另一個水分子的氧端時，它們之間的靜電吸引作用就形成一種弱的引力，這種弱的引力稱為氫鍵。氫鍵比較弱，又不斷地形成，使水在常溫下能夠維持液體狀態(tài)，具有流動性。氫鍵c.由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容，這就意味著水的溫度相對不容易發(fā)生改變，水的這種特性，有利于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高比熱容相對溫度不易改變比熱容：單位質量（1kg）的某種物質，在溫度升高（或降低）1℃時所吸收（或放出）的熱量2.細胞中的無機鹽人和動物體內也含有無機鹽，僅鮮重占1％－1.5％。將小麥種子和植物秸稈等點燃燒盡，

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2.細胞中的無機鹽存在形式與含量陰離子:Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等陽離子:Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等無機鹽的存在形式大多數以離子形式少數以化合物形式如：DNA中的磷酸，骨骼中的鈣等無機鹽是細胞中含量很少的無機物，僅占細胞鮮重的1%-1.5%。2.細胞中的無機鹽無機鹽的功能資料1：觀察血紅素分子和葉綠素分子局部結構簡圖Q1：為什么植物缺鎂會影響光合作用？Q2：為什么缺鐵會導致貧血？Q3：為什么植物缺P/N/K會發(fā)育不良？Q4：由此說明無機鹽具有什么功能？鐵是血紅蛋白的重要組分鎂是葉綠素的重要組分功能1：無機鹽是構成某些化合物的重要組分貧血紅細胞數量少Fe含量低

缺Mg+

無法合成葉綠素

葉肉細胞不能進行光合作用資料2：植物在缺乏N、P、K等營養(yǎng)物質時會出現各種癥狀，例如：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。2.細胞中的無機鹽無機鹽的功能資料3：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；而血鈣過高則出現肌無力。人體內Na+缺乏會引起神經、肌肉細胞的興奮性降低，最后引起肌肉酸疼、無力等。Q5 ：這說明無機鹽有什么功能?

血鈣不足→抽搐血鈣過高→肌無力功能2：維持細胞和生物體的生命活動2.細胞中的無機鹽無機鹽的功能資料4：醫(yī)生給病人輸入藥物時，常用生理鹽水（質量分數為0.9%的氯化鈉溶液）。Q6：為什么使用0.9%的氯化鈉溶液，用0.09%或9%的氯化鈉溶液可以嗎？0.9%的NaCl溶液和細胞所處液體環(huán)境是等滲溶液低滲溶液（0.09%）

高滲溶液（9%）

生理鹽水（0.9%）

功能3：維持細胞的滲透壓平衡2.細胞中的無機鹽無機鹽的功能緩沖對（如NaHCO3/H2CO3）可維持細胞所處液體環(huán)境的酸堿平衡資料5：運動后會出現肌肉酸痛等現象，因為運動時產生了乳酸，但體液的pH沒有因此而降低，還是維持在7.35—7.45之間，為什么呢？乳酸＋NaHCO3=乳酸鈉＋H2CO3CO2＋H2O人體重要的兩種緩沖物質HCO3-/H2CO3功能4：維持細胞的酸堿平衡2.細胞中的無機鹽無機鹽的功能組成細胞中某些復雜的化合物維持細胞和生物體的生命活動

→葉綠素

→血紅蛋白維持細胞的滲透壓Na+

、K+、Cl-等血鈣過高→肌無力血鈣過低→抽搐Mg2+無機鹽生理作用Fe2+不完全歸納法維持細胞的酸堿平衡HPO42-、HCO3-等3.探究植物必需無機鹽的實驗設計無機鹽對于維持生物體的生命活動具有重要作用，設計實驗探究某無機鹽M是否是植物必需的無機鹽。（1）材料生長狀態(tài)相同、長勢良好的植物若干，全營養(yǎng)培養(yǎng)液，缺M的培養(yǎng)液，無機鹽M。（2）實驗設置設置對照實驗(設某種無機鹽為M)。3.探究植物必需無機鹽的實驗設計（以Mg元素為例）生長狀況相同的正常同種植物分兩組甲組：缺Mg的完全培養(yǎng)液乙組：完全培養(yǎng)液出現缺乏癥加入Mg元素再培養(yǎng)缺乏癥消失Mg為植物生長的必需元素植物正常生長植物正常生長Mg為植物生長的非必需元素3.探究植物必需無機鹽的實驗設計實驗目的實驗原理設計思路實驗變量實驗步驟實驗結果（現象）實驗結論自變量？因變量？無關變量分析？（對象、反應條件、反應時間、加入的物質的濃度和用量）1.取材，分組，編號，加共同底物；2.設置對照組和實驗組；3.反應或培養(yǎng)一段時間，觀察因變量的變化（試劑的使用）觀察到了什么，文字曲線柱形圖表格探究自變量對實驗對象的因變量的影響1、發(fā)生的反應2、自變量對因變量的影響3、如何檢驗因變量的變化1、(實驗對象的選擇分組)如何設置實驗組、對照組(如何用自變量處理實驗對象)

2、如何檢驗因變量的變化對實驗目的的回答（分情況、分段、橫向縱向）課堂練習設計實驗探究X是否屬于植物生長所必需的無機鹽，某同學的構思大致如下：本實驗中采用甲組、乙組之間的空白對照以及乙組中實驗前(無X)與實驗后(有X)之間的自身對照。兩次對照中屬于實驗組的依次是

(

)A．甲組、乙組實驗前 B．甲組、乙組實驗后C．乙組、乙組實驗前

D．乙組、乙組實驗后解析：所謂實驗組是接受實驗變量處理的對象組，故兩次對照中屬于實驗組的依次為乙組、乙組實驗后。答案：D

課堂練習2.“焦邊”是由缺鉀所引起的植物葉片邊緣出現枯黃色的現象。請完善實驗步驟探究小麥“焦邊”是由缺鉀導致的，準備以下材料用具：若干株長勢基本相同的小麥幼苗、濃度相同的全素培養(yǎng)液、缺鉀全素培養(yǎng)液等。(1)實驗步驟：①取兩只廣口瓶，編號為甲、乙。在甲瓶加入100mL的全素培養(yǎng)液，向乙瓶中加入

；②將

分別栽種在甲、乙培養(yǎng)瓶中；③在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間，觀察_______________________。(2)實驗結果與結論：①若甲瓶的小麥幼苗正常生長，

，則說明小麥葉片“焦邊”是由缺鉀引起的；②若

，則說明小麥葉片“焦邊”不是由缺鉀引起的。(3)通過實驗證實“焦邊”是由缺鉀導致的，為增強實驗的說服力，在上述實驗的基礎上如何改進完善？100mL缺鉀全素培養(yǎng)液長勢基本相同的小麥幼苗隨機均分為兩組小麥葉片是否出現“焦邊”現象乙瓶的小麥葉