2023-2024学年 人教版 必修一 细胞中的无机物 课件（47张）

第2节细胞中的无机物学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动中具有重要作用。2.举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。1.水是细胞中的良好溶剂，又是细胞结构的重要组成成分。2.细胞中水的存在形式分为自由水和结合水，自由水比例越大，细胞的代谢就越旺盛。3.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。4.无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分，对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用。【主干知识梳理】一、细胞中的水1．水的含量(1)在构成细胞的各种化学成分中，水一般占____________。(2)生物种类不同，含水量_____。(3)生物体在不同的生长发育期，含水量_____。60%～95%不同不同2．水的特性(1)水是极性分子，带正电荷与带负电荷的分子容易与水结合，因此，水是____________。(2)水分子之间形成氢键，氢键较弱，易断裂，易形成，使水在常温下保持液体状态，具有_______。(3)氢键的存在使水具有较高的______，使水的温度相对不易发生改变。良好的溶剂流动性比热容3．水的存在形式和功能存在形式自由水结合水含义细胞中绝大部分以游离的形式存在，是可以_________的水与细胞内_________相结合的水功能①细胞内的_________是细胞结构的重要组成成分②参与_____________③为细胞提供______环境④运送_________和代谢废物含量约占细胞内全部水分的95.5%约占细胞内全部水分的4.5%自由流动其他物质良好溶剂生物化学反应液体营养物质二、细胞中的无机盐1．存在形式大多数无机盐以______的形式存在。2．含量占细胞鲜重的___________。离子1%～1.5%3．功能(1)某些重要化合物和结构的组成成分，如____是构成叶绿素的元素，____是构成血红素分子的元素，P是组成_______________的重要成分。(2)维持细胞和生物体的________，如哺乳动物的血液中_____含量降低，会出现抽搐现象，____缺乏会引起神经、肌肉细胞的兴奋性降低。(3)维持细胞的__________。MgFe细胞膜、细胞核生命活动Ca2＋Na＋酸碱平衡【教材微点发掘】1．结合教材第21页的图示和内容回答：水为什么能成为细胞内良好的溶剂呢？它又为什么具有支持生命的独特性质呢？提示：(1)水分子的空间结构及电子的不对称分布，使得水分子成为一个极性分子。带有正电荷或负电荷的分子(或离子)都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂。(2)水分子具有氢键，氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂、又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有流动性。同时，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这就意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要。2．下图是一种叶绿素和血红素分子的局部结构简图(教材第22页资料1)，回答相关问题：(1)叶绿素分子的基本组成元素有___________________，血红素分子的基本组成元素有___________________。(2)缺Mg植物叶子会变黄的原因是___________________________________________________，缺Fe会导致人体表现出贫血症状的原因是__________________________________________________。(3)由此说明__________________________________。C、H、O、N、MgC、H、O、N、Fe缺Mg会使叶绿素形成受阻，叶子缺乏叶绿素而变黄缺Fe会导致血红蛋白合成障碍，从而表现出贫血症状无机盐是某些化合物的重要组成成分教材问题提示(一)思考·讨论1．提示：光合作用的正常进行不能缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是Mg。Mg是叶绿素的组成元素之一，因此，它对于光合作用具有重要意义。缺Mg使叶绿素的形成受到阻碍，进而影响光合作用。2．提示：人体内血红蛋白和红细胞减少都会导致贫血。血红蛋白分子结构不能缺少的一种元素就是Fe。缺Fe会导致血红蛋白的合成障碍，从而引起贫血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。3．提示：这说明了P对于植物正常的生长发育是必不可少的。P作为植物生长发育所必需的大量元素之一，是许多重要化合物(如核酸、ATP等)和生物膜等的重要组成成分，也在光合作用和呼吸作用等与能量代谢有关的反应中扮演重要角色。当P供应不足时，核酸的合成会受到影响，并会影响蛋白质的合成，还会影响体内糖类的代谢。因此，缺乏P的植株会由于糖类代谢障碍而出现叶片颜色异常，并且长得矮小、结实率低。(二)旁栏思考1．这些离子有什么重要的作用？2．摄入食盐过多或过少会对人体健康造成怎样的危害？提示：盐是日常生活中不可缺少的调味品，它的主要成分是NaCl。虽然Na＋和Cl－在细胞的代谢中发挥重要的作用，但它们并不是越多越好。摄入盐过多对人类健康的危害很大。有大量证据表明，增加盐的摄入会增加高血压及其他心血管疾病的患病风险；高盐饮食与骨质疏松症、糖尿病等相关。但是获取的食盐量长期过少也可能带来危害，因为食盐里面也含有人体需要的物质，例如如果缺少食盐中含有的Na＋，容易引发低钠血症。本题旨在让学生体会到适度与平衡的重要性。新知探究(一)细胞中水的存在形式和生理功能【探究·深化】[情境质疑]1．生物体内含水量的比较。资料1：不同生物体中水的含量生物水母鱼类蛙哺乳动物藻类高等植物水的含量/%9780～8578659060～80资料2：人体中几种器官或组织中水的含量分析资料1和资料2，能得出什么结论？提示：①由资料1可知：不同生物体内含水量不同，水生生物体内的含水量一般比陆生生物多。②由资料2可知：同一生物体内，不同器官的含水量不同，一般代谢旺盛的组织、器官含水量较多。组织、器官牙齿骨髓骨骼肌心肌血液水的含量/%10227679832．水的存在形式及功能。(1)水的存在形式。①鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻⇒说明_____水散失。②干种子用水浸泡后仍能萌发⇒说明失去______水的种子仍保持其生理活性。③烘烤后的种子浸泡后不萌发⇒说明失去_____水的种子失去生理活性。自由自由结合(2)水的功能。①许多种物质溶解在自由水中⇒这说明自由水是细胞内的_________。②水是光合作用的原料⇒说明细胞内的自由水可作为_______，参与许多_________。③水在生物体内的流动(如血液)，可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞，同时又把细胞代谢产生的废物运送到排泄器官或者直接运输到体外⇒这说明自由水具有_________的功能。良好溶剂反应物生化反应物质运输3．自由水、结合水相对含量与细胞代谢及抗逆性的关系。资料1：卷柏的耐旱力极强，一旦失去水分供应，就将枝叶卷曲抱团，失去绿色，根能自行从土壤分离，卷缩似拳状，随风移动，这时的卷柏几乎没有生命现象；但只要根系在水中浸泡后就又可舒展，变得翠绿可人。(1)干旱时，卷柏体内自由水与结合水的比值如何变化？提示：降低。(2)干枯的卷柏吸收水分后，恢复生长，代谢变得旺盛，原因是什么？提示：干枯的卷柏吸收水分后，自由水含量增多。自由水是细胞内的良好溶剂；可作为反应物，参与许多生物化学反应；自由水还具有运输营养物质和代谢废物的功能。(3)总结自由水含量和代谢强度的关系。提示：一般来说，自由水含量越高，细胞的代谢越旺盛。资料2：在冬季来临之前，随着气温逐渐下降，植物体内自由水的含量降低，结合水的比例升高，能有效地防止细胞内结冰，增加抗寒能力，这说明自由水的含量和抗逆性的关系是什么？提示：一般来说，自由水含量越低，结合水相对含量越高，植物的抗逆性就越强。[重难点拨]1．自由水与结合水之间的转化2．水的含量与细胞代谢和抗逆性的关系①将收获的种子晒干，降低自由水的含量，使代谢减弱，有利于种子的长期保存；②干种子萌发前，需要吸收水分，增加自由水的含量，使代谢逐渐增强；③越冬作物减少灌溉，降低自由水含量，提高对低温的抗性【典题·例析】[典例1]图甲表示几种生物体内的含水量，图乙表示人体内有关组织或器官的含水量，下列有关叙述错误的是(

)A．水生生物的含水量一般比陆生生物多B．代谢旺盛的组织或器官含水量一般较高C．生物体内含量最多的物质是水D．血液中自由水与结合水之比大于1，而心脏中则相反[答案]

D[解析]

水生生物的含水量一般高于陆生生物的含水量；代谢旺盛的组织或器官含水量一般较高；水是生物体中含量最多的物质；通过图示无法得出各器官中自由水与结合水的比例关系，但在生物体中自由水的含量要高于结合水的含量。[典例2]

某细胞中的含水量为：结合水/自由水＝1/8。在水分总量不变的情况下，适当降低温度，则上述比值将(

)A．增大 B．减小C．不变

D．不能确定[答案]

A[解析]

在水分总量不变的情况下，适当降低温度，细胞代谢活动减弱，自由水含量减少，结合水含量增加，则结合水/自由水的值增大。易错提醒关于生物体内水的两个“并不是”(1)水是生命之源，但并不是水分越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。(2)晒干的种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低。【应用·体验】1．下列关于细胞或生物体内水的叙述，错误的是(

)A．种子萌发时，自由水与结合水的比值比休眠时的比值大B．细胞或个体衰老时，结合水的比例下降，代谢速率减慢C．人体的大多数细胞浸润在以水为基础的液体环境中D．人体内的水可以将细胞代谢产生的废物运送到排泄器官答案：B

解析：种子萌发时自由水与结合水的比值比休眠时的大，A正确。细胞或个体衰老时，自由水的比例下降，代谢速率减慢，B错误。人体的大多数细胞必须浸润在以水为基础的液体环境中，C正确。人体内的自由水可以运输代谢废物，D正确。2．如图表示细胞中水的存在形式及其作用。下列叙述正确的是(

)A．冬季来临，结合水与自由水的比值增大，细胞代谢水平和抗逆性降低B．如果乙的含义是“运输物质”，则结合水比值升高物质运输速度快C．甲的含义是“组成细胞结构”，如果这部分水失去，则会导致细胞死亡D．从图中可以推测，温度越高则细胞中的自由水越多答案：C

解析：冬季来临，结合水与自由水的比值增大，细胞代谢水平降低，而抗逆性增强，A错误；如果乙的含义是“运输物质”，则自由水比值升高物质运输速度快，B错误；甲的含义是“组成细胞结构”，如果这部分水失去，则会导致细胞死亡，C正确；温度升高，结合水可以转化为自由水，但是细胞生存需要适宜的温度，如果温度过高，细胞便会失去活性，D错误。新知探究(二)细胞中的无机盐【拓展·深化】1．无机盐的存在形式和功能2．常见无机盐的作用与缺乏症种类作用缺乏时引起的症状Fe构成血红素的元素缺铁性贫血症Mg构成叶绿素的元素植物叶绿素合成受阻，影响光合作用Zn很多酶的组成成分生长发育不良，生殖腺功能受影响Ca骨骼、牙齿的重要组成成分骨骼畸形，抽搐等I甲状腺激素的重要组成成分甲状腺肿大，呆小症B促进花粉的萌发和花粉管的伸长油菜缺B时，“花而不实”Na维持动物细胞的渗透压动物细胞渗透压降低；过低时不能维持正常的细胞形态续表【典题·例析】[典例1]无机盐在细胞中大多数以离子的形式存在，对生物体的生命活动起着重要作用。下列叙述正确的是(

)A．不同生物体内无机盐的种类和含量大体相当B．酷暑时节，在室外作业的人们大量流汗，应多饮用淡盐水C．无机盐在细胞中含量很少，所以属于微量元素D．哺乳动物骨骼中钙离子的含量太低，会出现抽搐症状[答案]

B[解析]

不同生物体内无机盐的种类基本相同，含量有差异，A错误；人们大量流汗会丢失大量的水和无机盐，应多饮用淡盐水进行补充，B正确；无机盐中也包含大量元素，如N、P、Mg等，C错误；哺乳动物血液中钙离子的含量太低，会出现抽搐症状，D错误。[典例2]

水、无机盐等对于维持人体内环境稳态具有重要作用。下列叙述错误的是(

)A．呕吐、腹泻的病人，需及时补充葡萄糖盐水B．过量饮水导致细胞内液渗透压升高，需脱水治疗C．缺钙引起的肌肉抽搐，可通过增加户外活动、合理膳食得到改善D．铁摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，需适量补铁[答案]

B[解析]

呕吐、腹泻的病人，体内水盐平衡失调，需及时补充葡萄糖盐水，以补充能源物质，同时可保持细胞正常的形态，A正确；过量饮水会导致细胞吸水，引起细胞内液渗透压降低，B错误；缺钙会引起肌肉抽搐，通过增加户外活动、合理膳食可增加血液中的钙离子浓度，改善肌肉抽搐状况，C正确；铁参与血红蛋白的合成，摄入不足可导致血红蛋白合成减少而发生贫血，需适量补铁，D正确。【应用·体验】1．已知Mn2＋

是许多酶的活化剂，如Mn2＋

能使硝酸还原酶激活，缺乏Mn2＋

植物就无法利用硝酸盐。这说明无机盐离子(

)A．对维持生物体的生命活动有重要作用B．对维持细胞形态有重要作用

C．对维持酸碱平衡有重要作用D．对维持和调节细胞内的渗透压有重要作用

答案：A

解析：无机盐离子可以作为酶的活化剂，酶可以催化细胞内的化学反应，使生命活动正常进行；植物缺乏Mn2＋就无法利用硝酸盐，说明无机盐对维持生物体的生命活动有重要作用。2．如图是一种叶绿素分子(左)和血红素分子(右)的局部结构简图，下列说法错误的是(

)A．合成叶绿素和血红蛋白分别需要Mg2＋和Fe2＋B．植物体缺Mg2＋会影响光合作用C．人体缺Fe2＋会影响血红蛋白对氧的运输D．Mg和Fe分别存在于植物和动物细胞中答案：D

解析：Mg2＋是叶绿素的重要组成成分，叶绿素是光合作用必需的色素；而Fe2＋是血红素的组成成分，血红素是血红蛋白的组成成分，缺乏Fe2＋就会影响红细胞的功能；Fe和Mg在动物和植物细胞中都有。科学探究——探究植物必需无机盐的实验设计探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法。具体设计思路如下：(1)对照组：植物＋完全培养液→正常生长。(2)实验组：实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。【素养评价】1．为了确定某元素是否为植物的必需元素，应采取的方法是(

)A．检测正常叶片中该元素的含量B．分析根系对该元素的吸收过程C．分析环境条件对该元素吸收的影响D．观察含全部营养元素的培养液中，去掉该元素前后植株的生长发育状况答案：D

解析：判断某元素是否为必需元素，通常用溶液培养法。在人工配制的完全培养液中，除去某种元素，然后观察植物的生长发育情况：如果植物的生长发育仍正常，说明该元素不是植物所必需的；如果植物的生长发育不正常(出现特定的缺乏症状)，且只有补充了该种元素(其他元素无效)后，植物的生长发育才能恢复正常(症状消失)，则说明该元素是植物所必需的元素。2．根据所学知识和下列事例，回答下列问题。事例一：在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为H2CO3含量的20倍。当血浆中NaHCO3的含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的H2CO3含量减少时，会形成碱中毒。事例二：在初生蝌蚪或幼小植物体内，当自由水的比例减小时，机体代谢强度降低；当自由水的比例增大时，机体代谢活跃。事例三：Mg2＋是叶绿体内某种色素分子必需的成分，Fe2＋是血红蛋白的重要成分，碳酸钙是动物和人体的骨骼和牙齿的主要成分。(1)事例一表明某些无机盐可调节细胞的________。(2)你对事例二中的现象的全面解释是______是良好的溶剂，是__________反应的介质并参与某些反应。(3)事例三表明无机盐是细胞中____________的重要组成成分。解析：(1)事例一说明NaHCO3和H2CO3对细胞的酸碱平衡调节有重要作用。(2)事例二说明自由水和结合水的比例影响细胞代谢。(3)事例三说明无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分。答案：(1)酸碱平衡(2)自由水细胞内生物化学(3)某些复杂化合物