1、第第 4 课时课时 组成细胞的无机物组成细胞的无机物 目标导读 1.阅读教材 P1820内容， 简述水在细胞中的存在形式和生理作用。 2.阅读教材 P20 21图文，总结无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 重难点击 1.自由水、结合水及水的生理作用。2.无机盐的作用。 一、组成细胞的水 1水是生物体的主要成分 (1)水的含量 水是生命之源，没有水就没有生命，请阅读教材 P1819内容，结合下面表格内容进行探究： 材料 表一 大肠杆菌细胞中各种化合物所占比例 化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类 核酸 所占比例(%) 70 1 15 2 3 7 表二 几种不同生物体中水的含量 生物 水母 鱼
2、类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物 水的含量(%) 97 8085 78 65 90 6080 表三 人体中几种不同器官或组织中水的含量 组织或器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心肌 血液 水的含量(%) 10 22 76 79 83 表一说明：细胞中含量最多的无机物是水，含量最多的有机物是蛋白质。 表二说明：不同生物体内含水量不同，一般水生生物体内的含水量比陆生生物多。 表三说明：同一生物体内，不同的组织、器官的含水量不同，一般代谢旺盛的组织、器官 含水量较多。 (2)水的存在形式 表三中心肌和血液的含水量差别不大，但是心肌具有坚韧的形态，血液却能川流不息，这 种差异可能是水在这两种组织中的存在形式不
3、同。 绝大部分水可以自由流动，以游离的形式存在，叫做自由水，含量为 95.5%，是生物体细 胞的主要成分。 细胞中的水一小部分与细胞内的其他物质相结合，叫做结合水，大约占细胞内全部水分的 4.5%，是细胞结构的重要组成成分。 收获的农作物的鲜种子晒干后，重量减轻，能较长时间保存，第二年播种时只要提供适量 的水分就可以萌发；晒干的种子如果进行烘烤，重量还能减轻，但吸水后不能萌发了。据此 思考：鲜种子晒干后仍保持其生理活性，该过程中失去的是自由水。干种子烘烤失去其生理 活性，丢失的是结合水。 小贴士 (1)自由水/结合水与代谢、抗逆性的关系 自由水/结合水 比值高代谢旺盛，但抗逆性差 比值低代谢强
4、度降低，但抗寒、抗旱、抗热等抗逆性增强 (2)自由水/结合水与温度的关系：温度升高时，自由水增多，反之结合水增多。 (3)判断不同条件下生物的失水情况：一般来说，生物组织中自由水的变化更大一些，结合水 变化较小，只有在较强烈的理化条件下，结合水才丢失，常见的实例分析如下： 鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻：自由水散失。 干种子用水浸泡后仍能萌发：失去自由水的种子仍保持其生理活性。 (4)干种子不浸泡不萌发：自由水越多，代谢越旺盛。 (5)种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠：失去结合水。 (6)失去结合水的种子浸泡后不萌发：失去结合水的细胞失去生理活性。 2水的生理作用 水分子具有其他分
5、子不具有的一些特点，因此在生物体内具有非常重要的作用。 (1)观察水分子的结构模型分析： 水分子中正电荷的重心和负电荷的重心不重合，所以水是极性分子。 根据相似相溶原理，水能溶解极性分子，是非常理想的溶剂，是生命活动中各种化学反应 的理想介质，也有利于物质在生物体内的运输。 在活细胞中，水可以吸附在纤维素、淀粉、蛋白质等多种分子上，这对生物体正常的代谢 活动具有重要的意义。 (2)与其他液体相比，升高或降低相同的温度，水分吸收或释放热量均比其他液体更多，这说 明水能对温度变化起较好的缓冲作用，从而保持细胞温度相对稳定。 (3)生物体内的很多化学反应都是以水作为反应原料的。 例如， 光合作用和细
6、胞呼吸都需要水， 所有的水解反应都需要水。 归纳提炼 自由水与结合水的比较 形式 自由水 结合水 区别 特点 以游离状态存在，可流动、易蒸发、可参 与代谢 在细胞内与其他物质相结合、 不流动、难蒸发 功能 是理想的溶剂，化学反应的理想介质 有利于物质在生物体内的运输 有利于细胞温度保持相对稳定 参与多种化学反应 是细胞结构的重要组成成分 含量 约占全部水分的 95.5% 约占全部水分的 4.5% 联系 结合水 代谢旺盛 代谢缓慢 自由水 活学活用 1如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
7、的组织或器官含水量一般较多 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 二、组成细胞的无机盐 农作物生长离不开肥料，人们的日常饮食离不开食盐，这些都说明无机盐对生物体的生 命活动有着重要的作用。请阅读教材 P2021内容，结合下面材料，探究无机盐的存在形式和 生理作用。 1无机盐的存在状态 (1)大多数无机盐以离子状态存在于细胞中，包括阳离子和阴离子。 (2)少数以化合物的形式存在，如构成骨骼的 CaCO3。 2无机盐在细胞中的含量很少，虽然只有 1%1.5%，却有多方面的作用： (1)生物体在缺少某些无机盐的情况下会出现异常症状，可见，无机盐对
8、生物体的生命活动有 着重要的作用。 (2)红细胞在不同浓度溶液中的形态变化 红细胞在高浓度溶液中失水，细胞萎缩；在低浓度溶液中吸水，细胞胀大。这说明细胞内的 无机盐离子能维持细胞内正常的渗透压，使细胞保持一定的形态。 (3)人体代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度，人体细胞中的某些无机盐(如 NaHCO3/H2CO3和 Na2HPO4/NaH2PO4)， 可以使机体的 pH 保持稳定。 说明无机盐对于维持细 胞的酸碱平衡具有重要作用。 (4)观察下图分析： 叶绿素中含有 Mg2 ，血红蛋白中含有 Fe2，这说明一些无机盐是细胞内复杂化合物的重要 组成成分。 (5)Cl 可以提高唾液淀
9、粉酶的活力，说明有些无机盐离子对酶有活化或调节作用。 归纳提炼 活学活用 2判断下列关于人体内水和无机盐的叙述的正误。 (1)都可作为细胞的能源物质( ) (2)都能维持细胞的生命活动( ) (3)细胞中的无机盐均以离子形式存在( ) (4)血钙过高会引起抽搐( ) (5)无机盐在细胞内含量很少，具有维持渗透压、酸碱度及细胞正常生命活动的功能( ) (6)大量出汗后应多喝淡盐水( ) (7)某些无机盐是细胞内一些大分子物质的组成成分，如 Fe2 参与血红蛋白的构成，Mg2参 与叶绿素的形成( ) (8)氮是植物体内的重要元素之一，蛋白质、核酸、磷脂中都含有氮元素( ) 答案 (1) (2) (
10、3) (4) (5) (6) (7) (8) 解析 (1)都不可作为细胞的能源物质，能源物质有糖类、脂肪、蛋白质；(3)细胞中的无机盐 大多数以离子形式存在；(4)血钙过低会引起抽搐。 1下列有关水的叙述中，错误的是( ) 参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水 生物体内的化学反应离不开水 水是细 胞结构的组成成分之一 人体细胞内水的存在形式为结合水和自由水 自由水与结合水 的比例与新陈代谢的强弱关系不大 不同细胞内自由水与结合水的比例相差不大 A B C D 答案 C 解析 自由水的比例越大，细胞的代谢强度越强；代谢旺盛的细胞内自由水的比例较大，而 干种子的细胞内自由水的比例较小。 2 在低
11、温雨雪冰冻天气下， 农作物细胞中自由水与结合水比值及农作物抗寒性都发生了相应 变化，图中能正确描述这种变化的是( ) 答案 D 解析 当环境温度下降时，植物细胞中自由水的含量下降，自由水与结合水的比值下降，随 着自由水与结合水比值的下降，农作物抗寒性增强。用曲线图表示时应一条为升曲线，一条 为降曲线，故 D 图中曲线符合题意。 3苹果含有元素 Zn，是形成与记忆力息息相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺 Zn，就会 导致大脑发育不完善。因此，苹果又被称为记忆之果。这说明无机盐离子( ) A对维持酸碱平衡起重要作用 B对维持细胞形态有重要作用 C对调节细胞的渗透压有重要作用 D对维持生物体生命活动
12、有重要作用 答案 D 解析 由题意可知，Zn 是形成与记忆力息息相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺 Zn，就 会导致大脑发育不完善，这说明 Zn 对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用。 4分析下列事实，回答有关问题。 事实一 在正常人的血浆中，NaHCO3的含量约为 H2CO3含量的 20 倍。当血浆中的 NaHCO3 含量减少时，会形成酸中毒；当血浆中的 H2CO3含量减少时，则形成碱中毒。 事实二 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，机体代谢强度升高。 事实三 P 是构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素；Zn 是若干跟消化有关的酶的
13、结构中 心；Na 是体液的主要组成成分。 事实四 人体某些组织的含水量近似，但形态却不同。例如，心脏的含水量为 79%，血液的 含水量为 83%。 (1)事实一表明_ _。 (2)你对事实二中现象的全面解释是_。 (3)事实三表明_ _。 (4)你对事实四中差异的正确解释是_ _。 答案 (1)无机盐具有调节酸碱平衡(pH)的作用 (2)自由水是理想的溶剂，是细胞内生化反应的介质，并参与某些代谢反应，参与体内营养物 质和代谢废物的运输 (3)无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分 (4)组织器官的形态差异与生物体内水分的存在形式有关，肌肉组织中的水大部分是结合水， 血液中的水大部分是自由水