2023-2024學年 人教版 必修一 細胞中的無機物 課件（47張）

第2節(jié)細胞中的無機物學有目標——課標要求必明記在平時——核心語句必背1.說出水在細胞中的存在形式和作用，認同其在生命活動中具有重要作用。2.舉例說出無機鹽在細胞中的存在形式和主要作用。1.水是細胞中的良好溶劑，又是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分。2.細胞中水的存在形式分為自由水和結(jié)合水，自由水比例越大，細胞的代謝就越旺盛。3.細胞中大多數(shù)無機鹽以離子的形式存在。4.無機鹽是細胞內(nèi)某些復雜化合物的重要組成成分，對于維持細胞和生物體的生命活動有重要作用。【主干知識梳理】一、細胞中的水1．水的含量(1)在構(gòu)成細胞的各種化學成分中，水一般占____________。(2)生物種類不同，含水量_____。(3)生物體在不同的生長發(fā)育期，含水量_____。60%～95%不同不同2．水的特性(1)水是極性分子，帶正電荷與帶負電荷的分子容易與水結(jié)合，因此，水是____________。(2)水分子之間形成氫鍵，氫鍵較弱，易斷裂，易形成，使水在常溫下保持液體狀態(tài)，具有_______。(3)氫鍵的存在使水具有較高的______，使水的溫度相對不易發(fā)生改變。良好的溶劑流動性比熱容3．水的存在形式和功能存在形式自由水結(jié)合水含義細胞中絕大部分以游離的形式存在，是可以_________的水與細胞內(nèi)_________相結(jié)合的水功能①細胞內(nèi)的_________是細胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分②參與_____________③為細胞提供______環(huán)境④運送_________和代謝廢物含量約占細胞內(nèi)全部水分的95.5%約占細胞內(nèi)全部水分的4.5%自由流動其他物質(zhì)良好溶劑生物化學反應(yīng)液體營養(yǎng)物質(zhì)二、細胞中的無機鹽1．存在形式大多數(shù)無機鹽以______的形式存在。2．含量占細胞鮮重的___________。離子1%～1.5%3．功能(1)某些重要化合物和結(jié)構(gòu)的組成成分，如____是構(gòu)成葉綠素的元素，____是構(gòu)成血紅素分子的元素，P是組成_______________的重要成分。(2)維持細胞和生物體的________，如哺乳動物的血液中_____含量降低，會出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象，____缺乏會引起神經(jīng)、肌肉細胞的興奮性降低。(3)維持細胞的__________。MgFe細胞膜、細胞核生命活動Ca2＋Na＋酸堿平衡【教材微點發(fā)掘】1．結(jié)合教材第21頁的圖示和內(nèi)容回答：水為什么能成為細胞內(nèi)良好的溶劑呢？它又為什么具有支持生命的獨特性質(zhì)呢？提示：(1)水分子的空間結(jié)構(gòu)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(或離子)都容易與水結(jié)合，因此，水是良好的溶劑。(2)水分子具有氫鍵，氫鍵比較弱，易被破壞，只能維持極短時間，這樣氫鍵不斷地斷裂、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。同時，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，對于維持生命系統(tǒng)的穩(wěn)定性十分重要。2．下圖是一種葉綠素和血紅素分子的局部結(jié)構(gòu)簡圖(教材第22頁資料1)，回答相關(guān)問題：(1)葉綠素分子的基本組成元素有___________________，血紅素分子的基本組成元素有___________________。(2)缺Mg植物葉子會變黃的原因是___________________________________________________，缺Fe會導致人體表現(xiàn)出貧血癥狀的原因是__________________________________________________。(3)由此說明__________________________________。C、H、O、N、MgC、H、O、N、Fe缺Mg會使葉綠素形成受阻，葉子缺乏葉綠素而變黃缺Fe會導致血紅蛋白合成障礙，從而表現(xiàn)出貧血癥狀無機鹽是某些化合物的重要組成成分教材問題提示(一)思考·討論1．提示：光合作用的正常進行不能缺少葉綠素，而葉綠素的分子結(jié)構(gòu)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，進而影響光合作用。2．提示：人體內(nèi)血紅蛋白和紅細胞減少都會導致貧血。血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)不能缺少的一種元素就是Fe。缺Fe會導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。3．提示：這說明了P對于植物正常的生長發(fā)育是必不可少的。P作為植物生長發(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P供應(yīng)不足時，核酸的合成會受到影響，并會影響蛋白質(zhì)的合成，還會影響體內(nèi)糖類的代謝。因此，缺乏P的植株會由于糖類代謝障礙而出現(xiàn)葉片顏色異常，并且長得矮小、結(jié)實率低。(二)旁欄思考1．這些離子有什么重要的作用？2．攝入食鹽過多或過少會對人體健康造成怎樣的危害？提示：鹽是日常生活中不可缺少的調(diào)味品，它的主要成分是NaCl。雖然Na＋和Cl－在細胞的代謝中發(fā)揮重要的作用，但它們并不是越多越好。攝入鹽過多對人類健康的危害很大。有大量證據(jù)表明，增加鹽的攝入會增加高血壓及其他心血管疾病的患病風險；高鹽飲食與骨質(zhì)疏松癥、糖尿病等相關(guān)。但是獲取的食鹽量長期過少也可能帶來危害，因為食鹽里面也含有人體需要的物質(zhì)，例如如果缺少食鹽中含有的Na＋，容易引發(fā)低鈉血癥。本題旨在讓學生體會到適度與平衡的重要性。新知探究(一)細胞中水的存在形式和生理功能【探究·深化】[情境質(zhì)疑]1．生物體內(nèi)含水量的比較。資料1：不同生物體中水的含量生物水母魚類蛙哺乳動物藻類高等植物水的含量/%9780～8578659060～80資料2：人體中幾種器官或組織中水的含量分析資料1和資料2，能得出什么結(jié)論？提示：①由資料1可知：不同生物體內(nèi)含水量不同，水生生物體內(nèi)的含水量一般比陸生生物多。②由資料2可知：同一生物體內(nèi)，不同器官的含水量不同，一般代謝旺盛的組織、器官含水量較多。組織、器官牙齒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鮮種子放在陽光下暴曬，重量減輕?說明_____水散失。②干種子用水浸泡后仍能萌發(fā)?說明失去______水的種子仍保持其生理活性。③烘烤后的種子浸泡后不萌發(fā)?說明失去_____水的種子失去生理活性。自由自由結(jié)合(2)水的功能。①許多種物質(zhì)溶解在自由水中?這說明自由水是細胞內(nèi)的_________。②水是光合作用的原料?說明細胞內(nèi)的自由水可作為_______，參與許多_________。③水在生物體內(nèi)的流動(如血液)，可以把其中溶解的營養(yǎng)物質(zhì)運輸?shù)礁鱾€細胞，同時又把細胞代謝產(chǎn)生的廢物運送到排泄器官或者直接運輸?shù)襟w外?這說明自由水具有_________的功能。良好溶劑反應(yīng)物生化反應(yīng)物質(zhì)運輸3．自由水、結(jié)合水相對含量與細胞代謝及抗逆性的關(guān)系。資料1：卷柏的耐旱力極強，一旦失去水分供應(yīng)，就將枝葉卷曲抱團，失去綠色，根能自行從土壤分離，卷縮似拳狀，隨風移動，這時的卷柏幾乎沒有生命現(xiàn)象；但只要根系在水中浸泡后就又可舒展，變得翠綠可人。(1)干旱時，卷柏體內(nèi)自由水與結(jié)合水的比值如何變化？提示：降低。(2)干枯的卷柏吸收水分后，恢復生長，代謝變得旺盛，原因是什么？提示：干枯的卷柏吸收水分后，自由水含量增多。自由水是細胞內(nèi)的良好溶劑；可作為反應(yīng)物，參與許多生物化學反應(yīng)；自由水還具有運輸營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物的功能。(3)總結(jié)自由水含量和代謝強度的關(guān)系。提示：一般來說，自由水含量越高，細胞的代謝越旺盛。資料2：在冬季來臨之前，隨著氣溫逐漸下降，植物體內(nèi)自由水的含量降低，結(jié)合水的比例升高，能有效地防止細胞內(nèi)結(jié)冰，增加抗寒能力，這說明自由水的含量和抗逆性的關(guān)系是什么？提示：一般來說，自由水含量越低，結(jié)合水相對含量越高，植物的抗逆性就越強。[重難點撥]1．自由水與結(jié)合水之間的轉(zhuǎn)化2．水的含量與細胞代謝和抗逆性的關(guān)系①將收獲的種子曬干，降低自由水的含量，使代謝減弱，有利于種子的長期保存；②干種子萌發(fā)前，需要吸收水分，增加自由水的含量，使代謝逐漸增強；③越冬作物減少灌溉，降低自由水含量，提高對低溫的抗性【典題·例析】[典例1]圖甲表示幾種生物體內(nèi)的含水量，圖乙表示人體內(nèi)有關(guān)組織或器官的含水量，下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A．水生生物的含水量一般比陸生生物多B．代謝旺盛的組織或器官含水量一般較高C．生物體內(nèi)含量最多的物質(zhì)是水D．血液中自由水與結(jié)合水之比大于1，而心臟中則相反[答案]

D[解析]

水生生物的含水量一般高于陸生生物的含水量；代謝旺盛的組織或器官含水量一般較高；水是生物體中含量最多的物質(zhì)；通過圖示無法得出各器官中自由水與結(jié)合水的比例關(guān)系，但在生物體中自由水的含量要高于結(jié)合水的含量。[典例2]

某細胞中的含水量為：結(jié)合水/自由水＝1/8。在水分總量不變的情況下，適當降低溫度，則上述比值將(

)A．增大 B．減小C．不變

D．不能確定[答案]

A[解析]

在水分總量不變的情況下，適當降低溫度，細胞代謝活動減弱，自由水含量減少，結(jié)合水含量增加，則結(jié)合水/自由水的值增大。易錯提醒關(guān)于生物體內(nèi)水的兩個“并不是”(1)水是生命之源，但并不是水分越多越好，如長期浸泡在水中的陸生植物會死亡。(2)曬干的種子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低?！緫?yīng)用·體驗】1．下列關(guān)于細胞或生物體內(nèi)水的敘述，錯誤的是(

)A．種子萌發(fā)時，自由水與結(jié)合水的比值比休眠時的比值大B．細胞或個體衰老時，結(jié)合水的比例下降，代謝速率減慢C．人體的大多數(shù)細胞浸潤在以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境中D．人體內(nèi)的水可以將細胞代謝產(chǎn)生的廢物運送到排泄器官答案：B

解析：種子萌發(fā)時自由水與結(jié)合水的比值比休眠時的大，A正確。細胞或個體衰老時，自由水的比例下降，代謝速率減慢，B錯誤。人體的大多數(shù)細胞必須浸潤在以水為基礎(chǔ)的液體環(huán)境中，C正確。人體內(nèi)的自由水可以運輸代謝廢物，D正確。2．如圖表示細胞中水的存在形式及其作用。下列敘述正確的是(

)A．冬季來臨，結(jié)合水與自由水的比值增大，細胞代謝水平和抗逆性降低B．如果乙的含義是“運輸物質(zhì)”，則結(jié)合水比值升高物質(zhì)運輸速度快C．甲的含義是“組成細胞結(jié)構(gòu)”，如果這部分水失去，則會導致細胞死亡D．從圖中可以推測，溫度越高則細胞中的自由水越多答案：C

解析：冬季來臨，結(jié)合水與自由水的比值增大，細胞代謝水平降低，而抗逆性增強，A錯誤；如果乙的含義是“運輸物質(zhì)”，則自由水比值升高物質(zhì)運輸速度快，B錯誤；甲的含義是“組成細胞結(jié)構(gòu)”，如果這部分水失去，則會導致細胞死亡，C正確；溫度升高，結(jié)合水可以轉(zhuǎn)化為自由水，但是細胞生存需要適宜的溫度，如果溫度過高，細胞便會失去活性，D錯誤。新知探究(二)細胞中的無機鹽【拓展·深化】1．無機鹽的存在形式和功能2．常見無機鹽的作用與缺乏癥種類作用缺乏時引起的癥狀Fe構(gòu)成血紅素的元素缺鐵性貧血癥Mg構(gòu)成葉綠素的元素植物葉綠素合成受阻，影響光合作用Zn很多酶的組成成分生長發(fā)育不良，生殖腺功能受影響Ca骨骼、牙齒的重要組成成分骨骼畸形，抽搐等I甲狀腺激素的重要組成成分甲狀腺腫大，呆小癥B促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長油菜缺B時，“花而不實”Na維持動物細胞的滲透壓動物細胞滲透壓降低；過低時不能維持正常的細胞形態(tài)續(xù)表【典題·例析】[典例1]無機鹽在細胞中大多數(shù)以離子的形式存在，對生物體的生命活動起著重要作用。下列敘述正確的是(

)A．不同生物體內(nèi)無機鹽的種類和含量大體相當B．酷暑時節(jié)，在室外作業(yè)的人們大量流汗，應(yīng)多飲用淡鹽水C．無機鹽在細胞中含量很少，所以屬于微量元素D．哺乳動物骨骼中鈣離子的含量太低，會出現(xiàn)抽搐癥狀[答案]

B[解析]

不同生物體內(nèi)無機鹽的種類基本相同，含量有差異，A錯誤；人們大量流汗會丟失大量的水和無機鹽，應(yīng)多飲用淡鹽水進行補充，B正確；無機鹽中也包含大量元素，如N、P、Mg等，C錯誤；哺乳動物血液中鈣離子的含量太低，會出現(xiàn)抽搐癥狀，D錯誤。[典例2]

水、無機鹽等對于維持人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)具有重要作用。下列敘述錯誤的是(

)A．嘔吐、腹瀉的病人，需及時補充葡萄糖鹽水B．過量飲水導致細胞內(nèi)液滲透壓升高，需脫水治療C．缺鈣引起的肌肉抽搐，可通過增加戶外活動、合理膳食得到改善D．鐵攝入不足可導致血紅蛋白合成減少而發(fā)生貧血，需適量補鐵[答案]

B[解析]

嘔吐、腹瀉的病人，體內(nèi)水鹽平衡失調(diào)，需及時補充葡萄糖鹽水，以補充能源物質(zhì)，同時可保持細胞正常的形態(tài)，A正確；過量飲水會導致細胞吸水，引起細胞內(nèi)液滲透壓降低，B錯誤；缺鈣會引起肌肉抽搐，通過增加戶外活動、合理膳食可增加血液中的鈣離子濃度，改善肌肉抽搐狀況，C正確；鐵參與血紅蛋白的合成，攝入不足可導致血紅蛋白合成減少而發(fā)生貧血，需適量補鐵，D正確?！緫?yīng)用·體驗】1．已知Mn2＋

是許多酶的活化劑，如Mn2＋

能使硝酸還原酶激活，缺乏Mn2＋

植物就無法利用硝酸鹽。這說明無機鹽離子(

)A．對維持生物體的生命活動有重要作用B．對維持細胞形態(tài)有重要作用

C．對維持酸堿平衡有重要作用D．對維持和調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的滲透壓有重要作用

答案：A

解析：無機鹽離子可以作為酶的活化劑，酶可以催化細胞內(nèi)的化學反應(yīng)，使生命活動正常進行；植物缺乏Mn2＋就無法利用硝酸鹽，說明無機鹽對維持生物體的生命活動有重要作用。2．如圖是一種葉綠素分子(左)和血紅素分子(右)的局部結(jié)構(gòu)簡圖，下列說法錯誤的是(

)A．合成葉綠素和血紅蛋白分別需要Mg2＋和Fe2＋B．植物體缺Mg2＋會影響光合作用C．人體缺Fe2＋會影響血紅蛋白對氧的運輸D．Mg和Fe分別存在于植物和動物細胞中答案：D

解析：Mg2＋是葉綠素的重要組成成分，葉綠素是光合作用必需的色素；而Fe2＋是血紅素的組成成分，血紅素是血紅蛋白的組成成分，缺乏Fe2＋就會影響紅細胞的功能；Fe和Mg在動物和植物細胞中都有?？茖W探究——探究植物必需無機鹽的實驗設(shè)計探究某一種無機鹽是否為植物必需無機鹽，一般利用溶液培養(yǎng)法。具體設(shè)計思路如下：(1)對照組：植物＋完全培養(yǎng)液→正常生長。(2)實驗組：實驗組加入X鹽的目的是二次對照，使實驗組前后對照，以增強說服力?！舅仞B(yǎng)評價】1．為了確定某元素是否為植物的必需元素，應(yīng)采取的方法是(

)A．檢測正常葉片中該元素的含量B．分析根系對該元素的吸收過程C．分析環(huán)境條件對該元素吸收的影響D．觀察含全部營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中，去掉該元素前后植株的生長發(fā)育狀況答案：D

解析：判斷某元素是否為必需元素，通常用溶液培養(yǎng)法。在人工配制的完全培養(yǎng)液中，除去某種元素，然后觀察植物的生長發(fā)育情況：如果植物的生長發(fā)育仍正常，說明該元素不是植物所必需的；如果植物的生長發(fā)育不正常(出現(xiàn)特定的缺乏癥狀)，且只有補充了該種元素(其他元素無效)后，植物的生長發(fā)育才能恢復正常(癥狀消失)，則說明該元素是植物所必需的元素。2．根據(jù)所學知識和下列事例，回答下列問題。事例一：在正常人的血漿中，NaHCO3的含量約為H2CO3含量的20倍。當血漿中NaHCO3的含量減少時，會形成酸中毒；當血漿中的H2CO3含量減少時，會形成堿中毒。事例二：在初生蝌蚪或幼小植物體內(nèi)，當自由水的比例減小時，機體代謝強度降低；當自由水的比例增大時，機體代謝活躍。事例三：Mg2＋是葉綠體內(nèi)某種色素分子必需的成分，F(xiàn)e2＋是血紅蛋白的重要成分，碳酸鈣是動物和人體的骨骼和牙齒的主要成分。(1)事例一表明某些無機鹽可調(diào)節(jié)細胞的________。(2)你對事例二中的現(xiàn)象的全面解釋是______是良好的溶劑，是__________反應(yīng)的介質(zhì)并參與某些反應(yīng)。(3)事例三表明無機鹽是細胞中____________的重要組成成分。解析：(1)事例一說明NaHCO3和H2CO3對細胞的酸堿平衡調(diào)節(jié)有重要作用。(2)事例二說明自由水和結(jié)合水的比例影響細胞代謝。(3)事例三說明無機鹽是細胞內(nèi)某些復雜化合物的重要組成成分。答案：(1)酸堿平衡(2)自由水細胞內(nèi)生物化學(3)某些復雜化合物