1、第 5 节 细胞中的无机物 学习目标 1说出水在细胞中的存在形式和作用。(重点、难点) 2说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。(重点、难点), 知识结构 细胞中的水 1水的含量 (1)生物体内水分的含量一般为 60%95%，是组成细胞的化合物中含量最多的。 (2)影响水含量的因素 不同的生物体内水的含量差别很大，例如，生物体的含水量一般为 60%95%，而生活在 海洋中的水母的身体里水的含量约为 97%。 同一生物体不同的生长发育阶段水的含量不同，幼儿时期成年时期，幼嫩部分成熟部 分。 同一生物体不同器官水的含量也不同，如心肌含水 79%，血液含水 82%。 2水的存在形式和生理功能 1水
2、的含量与代谢强度和抗逆性的关系 (1)一般情况下，代谢活跃时，生物体含水量在 70%以上；含水量降低，生命活动不活跃或 进入休眠。 (2)当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，如干种子内所含的主要是结合水， 干种子只有吸足水分获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活动。 (3)当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱 生植物比水生植物具有较强的抗旱能力，其生理原因之一就是结合水含量较高。 2自由水与结合水可以发生相互转化 (1)转化实例 血液凝固时，部分自由水转化为结合水； 烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉； 水果放入冰箱时，部分自由水转化为结合
3、水； 水果从冰箱中取出，放在温室环境中，部分结合水转变成自由水。 (2)转化条件 一般情况下，二者发生转化时与温度和代谢程度有关： 3水的存在形式及其功能验证 (1)鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻自由水散失，代谢减弱。 (2)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。 (3)干种子放在试管中，用酒精灯加热，试管壁上有水珠失去结合水；该种子浸泡后不萌 发失去结合水的细胞失去生理活性。 教材第 3435 页参考答案 问题探讨 1水在细胞中的重要作用 水是细胞结构的重要组成成分，是细胞内的良好溶剂，许多种物质可溶解在水中，细胞内 的许多化学反应也都需要有水的参与，多细胞生物体的绝大多
4、数细胞必须浸润在以水为基础的 液体环境中。水在生物体内的流动可以把营养物质运送到各个细胞，同时，也把各个细胞在代 谢过程 中产生的废物运送到排泄器官或者直接排出体外。总之，各种生物体的一切生命活动都离 不开水。 2无机盐在细胞中的重要作用 无机盐是细胞中许多有机物的重要组成成分，调节细胞的生命活动等。 旁栏思考题 植物的光合作用过程中需要水的参与，种子必须吸足水分才能萌发。 【例 1】 一种在干木材中生活的虫子，其体内细胞中的水的存在形式是( ) A结合水 B自由水 C结晶水 D结合水和自由水 解析：本题考查水在细胞中的存在形式。所有活细胞中都存在自由水和结合水。 答案：D 点拨：题中“在干木
5、材中生活”是一个迷惑条件。任何生物细胞内，水都以自由水和结合 水两种形式存在。 细胞中的无机盐 1无机盐的含量 无机盐在细胞中含量很少，仅占细胞鲜重的 1%1.5%。 2无机盐的存在形式 存在形式 举 例 多数以离子形式存在 含量较多的阳离子有 Na 、K 、Ca 2 、Mg 2 、Fe 2 、Fe 3 等，阴离 子有 Cl 、SO 、PO 、HCO 等24 34 3 少数与其他化合物结合 Ca 2 是动物骨骼和牙齿的成分，Fe 2 、Fe 3 是血红蛋白、细胞色素 的成分，Mg 2 是叶绿素的成分等 3.无机盐的生理功能 (1)有些无机盐是细胞和生物体中某些化合物的重要组成成分。下表是几种重
6、要无机盐的功 能和缺乏症： 种类 功 能 缺乏症 Fe 血红蛋白的重要组成成分 缺铁性贫血症 Mg 叶绿素的重要组成成分 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用 Zn 很多酶的结构中心 生长发育不良(侏儒症)，生殖腺功能受阻 Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 儿童易患佝偻病，中老年人易患骨质疏松、 痉挛等 I 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大，儿童的智力和体格发育出现 障碍 (2)维持细胞和生物体的生命活动 维持细胞正常的形态和功能红细胞在大于质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液中会失水皱 缩，失去输氧的功能。 维持细胞的渗透压平衡大量出汗排出过多的无机盐，导致水盐平衡失调。 维持细胞的酸碱平衡
7、血浆中的 HCO 含量减少时，会造成酸中毒。 3 细胞是多种元素和化合物构成的生命系统 (1)化学元素 C、H、O、N 等化学元素在细胞内含量丰富，是构成细胞中主要化合物的基础。 (2)化合物 以碳链为骨架的糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物是构成细胞“生命大厦”的基 本框架。 糖类和脂肪是提供生命活动能源的主要物质。 水和无机盐也具有重要的生理功能。 (3)在生命活动中的意义 各种元素和化合物的含量和比例保持相对稳定，保证了细胞生命活动的正常进行。 教材第 3536 页参考答案 思考与讨论 1人类贫血症中有缺少红细胞和缺少血红蛋白两种类型，它们都可导致贫血。而血红蛋白 的分子结构中不能缺少
8、的一种元素就是铁，所以缺铁会导致血红蛋白的合成发生障碍，引起贫 血。缺铁性贫血是一种常见的贫血症。正常人体内含铁量约为 35 g，它是制造血红蛋白的主 要原料之一。当铁缺乏时，血红蛋白就不能合成，从而发生缺铁性贫血。 2光合作用不能缺少叶绿素，而叶绿素的分子结构中不能缺少的元素之一就是镁。镁是叶 绿素的组成元素之一，因此，镁对于光合作用有重要意义。缺镁时叶绿素的形成受到阻碍，从 而影响光合作用。此外，镁还是许多酶的活化剂，镁还能促进脂肪的合成。因此，镁是重要的 生命元素。 旁栏思考题 120 世纪 70 年代以前，人们普遍认为缺碘只能引起甲状腺肿大，还没有认识到缺碘对儿 童智力的影响。进入 2
9、0 世纪 80 年代以后，人们认识到缺碘对人类危害最大的不是甲状腺肿， 而是造成不同程度的脑发育迟缓，只有补足了碘才能确保婴儿脑的正常发育。目前公认标准为： 人群尿碘水平在 100 g/L 以上，才能基本上消除碘缺乏危害。从这个全新的认识出发，我国 几乎所有地区，包括以前认为的非病区，实际上都是缺碘地区，因此需要补碘的范围已扩大到 全国(高碘地区除外)。 2不同细胞内的化合物都是由无机物和有机物组成的，其种类有一定差别。例如，淀粉只 存在于植物细胞中，糖原只存在于动物细胞中，不同细胞中各种化合物的含量也有一定差别。 例如，肌细胞中含蛋白质较多，脂肪细胞中含脂肪较多。但是，各种细胞中的化合物组成
10、及含 量又有许多共性。例如，所含的有机物都是糖类、脂质、蛋白质和核酸，无机物都有无机盐和 水；各种化合物在不同细胞中的含量一般维持在一定范围内。这体现了生命世界在物质组成上 的统一性。 技能训练 实验目的：探究植物生长发育需要镁。 材料用具：小麦幼苗、完全营养液、缺镁营养液、200 mL 广口瓶两个、量筒等。 实验原理：镁是合成植物叶绿素的重要成分，植物缺镁叶绿素不能合成，植物叶片失绿变 黄。 实验步骤： (1)取两个广口瓶，编号为甲、乙。 (2)在甲和乙中分别加入 100 mL 完全营养液和缺镁营养液。 (3)在甲和乙中分别栽入长势、大小、数目相同的小麦幼苗并置于相同的环境条件下培养。 (4
11、)一段时间后，观察甲、乙中小麦幼苗的叶色变化。 实验结果：一段时间后，甲中小麦幼苗的叶色为绿色，乙中小麦幼苗的叶色为黄色。 实验结论：植物生长发育需要镁。 【例 2】 医生常给脱水病人注射质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液，而不注射蒸馏水或浓度更 高的浓盐水。这是因为红细胞在蒸馏水中会因吸水过多而涨破；在浓盐水中会因失水过多而皱 缩，从而失去输送氧气的功能。这说明( ) A水分子容易进出细胞 B无机盐离子容易进出细胞 C是由红细胞的特性造成的 D无机盐对维持细胞的形态和生理功能有重要作用 解析：红细胞的生活环境与质量分数为 0.9%的 NaCl 溶液相似，当外界溶液的浓度发生变 化时，细胞的形态和功能都将随之发生变化，这说明无机盐对维持细胞的形态和生理功能有重 要作用。 答案：D 点拨：本题中无机盐对细胞的形态和生理功能的维持主要是通过调节渗透压来实现的。实 际上，在机体内产生渗透压的有效物质包括有机物和无机物，但是由于无机盐的浓度、解离程 度都比有机物高得多，所以体液中无机盐提供的渗透压最大，而有机物提供的渗透压很小。
