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第一節
第一章　細胞的分子組成
浙科版高中生物 必修1
水和無機鹽是構成細胞的重要無機物
學習目標
1.說出組成細胞的主要元素。
2.闡述水在細胞中的作用。
3.舉例說出細胞內無機鹽的存在形式和生理作用。
《中國居民膳食指南科學研究報告(2021)》中指出：受社會經濟發展水平不平衡、人口老齡化和不健康飲食生活方式等因素的影響，我國仍存在一些亟待解決的營養健康問題。
膳食不平衡的問題突出，成為慢性病發生的主要危險因素。高油高鹽攝入在我國仍普遍存在，青少年含糖飲料消費逐年上升，全谷物、深色蔬菜、水果、奶類、魚蝦類和大豆類攝入普遍不足。
居民生活方式明顯改變，身體活動總量下降，能量攝入和消耗控制失衡，超重肥胖成為重要公共衛生問題，膳食相關慢性病問題日趨嚴重。
城鄉發展不平衡，農村食物結構有待改善。農村居民奶類、水果、水產品等食物的攝入量仍明顯低于城市居民，油鹽攝入、食物多樣化等營養科普教育急需下沉基層。
嬰幼兒、孕婦、老年人等重點人群的營養問題應得到特殊的關注。食物浪費問題嚴重，居民營養素養有待提高。
合理膳食是指一日三餐所提供的營養必須滿足人體的生長、發育和各種生理、體力活動的需要。合理飲食可以達到顯著減肥的目的。
3.你能否結合自身情況及所處環境，為自己制作
一個合理的“周進食計劃”并認真執行？
1.什么是合理膳食？
食物多樣，谷類為主。
吃動平衡，健康體重。
多吃蔬果、奶類、大豆。
適量吃魚、禽、蛋、瘦肉。
少鹽少油，控糖限酒。
杜絕浪費，興新食尚。
我們的食物主要來自植物，植物中的元素主要來自環境，植物中的元素與環境中的元素有哪些異同？
2.合理膳食與細胞內的分子組成有什么聯系？
細胞內的分子來源于食物中的營養物質。
O
Si
C
N
H
48.60
26.30
0.087
0.03
0.76
65.0
極少
18.0
3.0
10.0
(1)組成細胞的化學元素，在無機自然界中都能找到，說明了什么？
請比較地殼和細胞的部分元素組成并回答下列問題(單位為%)：
注：Si在某些植物細胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物。
分析組成細胞的化學元素
任務一
(2)細胞中的各種元素的相對含量與無機自然界的大不相同，這說明了什么？
O
Si
C
N
H
48.60
26.30
0.087
0.03
0.76
65.0
極少
18.0
3.0
10.0
請比較地殼和細胞的部分元素組成并回答下列問題(單位為%)：
注：Si在某些植物細胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物。
分析組成細胞的化學元素
任務一
(3)組成細胞的元素追根溯源來自無機自然界，為什么細胞內各種元素的比例與無機自然界的大不相同？
O
Si
C
N
H
48.60
26.30
0.087
0.03
0.76
65.0
極少
18.0
3.0
10.0
請比較地殼和細胞的部分元素組成并回答下列問題(單位為%)：
注：Si在某些植物細胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物。
分析組成細胞的化學元素
任務一
(4)微量元素在細胞中的含量非常少，是否就不重要？為什么？
O
Si
C
N
H
48.60
26.30
0.087
0.03
0.76
65.0
極少
18.0
3.0
10.0
請比較地殼和細胞的部分元素組成并回答下列問題(單位為%)：
注：Si在某些植物細胞中含量較多，如硅藻、禾本科植物。
_______是生物體結構和功能的基本單位。細胞是由物質組成的，物質是由元素構成的。組成細胞的化學元素，在地球的_____________中都能找到，沒有一種化學元素是細胞所特有的。
生物界和非生物界的統一性
細胞
無機環境
構成細胞的主要元素
(如：人體)
(1)大量元素
在人體中的含量較高，如O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、Mg等，其中__________________四種元素在人體中所占比重在96%以上。
(2)微量元素
在人體中的含量很低，如________________、I、Mn、B、Cr、Mo、Co、Se、F等。
C、H、O、N
Fe、Zn、Cu
構成細胞的主要元素
(如：人體)
基本元素
大量元素
微量元素
核心歸納
鮮重
干重
鮮重：O > C > H > N
干重：C > O > N > H
鮮、干重條件下元素的含量：
核心歸納
元素缺乏與疾病的相關性
缺Fe：人體患貧血
A
缺Ｉ：人幼年患呆小癥、成年患甲狀腺腫大（大脖子病）
C
缺B ：花而不實（只開花不結果）
E
缺Zn：影響人體生長發育、大腦發育和性成熟
B
缺Mg ：影響植物葉綠素的合成，影響光合作用的進行
F
缺Ca ：成年人缺鈣患骨質疏松癥、血鈣含量太低會出現抽搐現象，含量過高會導致肌無力
D
跟蹤訓練
1.無機自然界中最豐富的元素是O、Si、Al、Fe，而生物體的細胞中含量最多的4種元素是C、H、O、N，這說明生物界和非生物界具有
A.多樣性 B.分割性
C.統一性 D.差異性
√
生物界和非生物界的統一性是從元素的種類上來說的，而差異性是從元素的含量上來說的。非生物界中最豐富的元素是O、Si、Al、Fe，而生物體的細胞中含量最多的4種元素是C、H、O、N，這說明生物界與非生物界在元素含量上差異較大，故說明生物界與非生物界具有差異性，D符合題意。
跟蹤訓練
2.下列有關組成生物體元素的敘述，正確的是
A.構成生物體的元素沒有一種是生命所特有的
B.Zn是人體中200多種酶的組成成分，說明Zn不是人體內的微量元素
C.組成生物體和組成無機自然界的化學元素中，碳元素的含量最多
D.Ca是構成人體細胞的微量元素
√
Zn是人體內的微量元素，B錯誤；
組成生物體和組成無機自然界的化學元素中，氧元素的含量最多，C錯誤；
Ca是構成人體細胞的大量元素，D錯誤。
口渴了,你喝什么？
（1）探討不同生物體內的含水量，分析材料得出結論。
水在構成生物體的化合物中含量第一；
不同種生物含水量不同；
水生生物含水量一般比陸生生物高。
依據上表中的數據，你能找到什么規律？
不同種生物的相對含水量(%)
生物 水母 魚類 蛙 哺乳動物 藻類 高等植物
相對含水量 97% 80%～85% 78% 65% 90% 60%～80%
水的含量
人體中幾種不同器官或組織中水的含量
組織器官 牙齒 骨骼 骨骼肌 心肌 血液
所占比例（%） 10 22 76 79 83
思考：心臟和血液的含水量很接近，為何心臟呈堅韌的形態而血液卻呈流動的液態？
（2）探討同一生物體不同器官的含水量，分析材料得出結論。
依據上表中的數據得出什么結論？
同一生物體，不同組織、器官中的含水量不同
水的含量
水分子的結構
（1）水分子中H、O原子的結合方式和帶電情況：
（2）水分子的氫鍵是怎樣形成的：
水分子中氧原子的原子核周圍電子較多，使氧略帶負電性而氫略帶正電性，水成為極性分子，一端略正，一端略負。由于正負電荷的吸引，水分子之間便會形成氫鍵。
水分子中帶有部分正電性的氫原子與帶有部分負電性的氧原子通過彼此間的相互吸引而形成的一種特殊的分子間作用力。水分子之間的氫鍵使得水具有調節溫度的作用。
1．為什么說水是良好的溶劑？
水是極性分子，凡是有極性的分子或離子都易溶于水中。
2．細胞內的水溫一般能保持相對穩定，試分析原因。
水分子之間的氫鍵使得水具有調節溫度的作用。當細胞內熱量增多時，水分子間的氫鍵斷裂吸收熱量；當細胞內熱量較少時，形成較多的氫鍵，而氫鍵的形成會釋放熱量，從而使細胞內的水溫保持相對穩定。
資料　水的存在形式：自由水和結合水；兩者可以相互轉化。自由水在細胞內、細胞之間、生物體內可以自由流動，是良好的溶劑，可以參與物質代謝，如輸送新陳代謝所需營養物質和代謝的廢物等；結合水在生物體內或細胞內與蛋白質、多糖等物質相結合，失去流動性，是細胞結構的重要組成成分，不能溶解其他物質，不參與代謝作用。自由水占細胞內全部水的95%以上，結合水約占細胞內全部水的4.5%。自由水比例高，代謝旺盛；結合水比例高，植物抗逆性強。
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、不受束縛、可流動
特點：不易散失、含量較穩定、 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
(1)農民曬干葵花籽與炒干葵花籽主要失去的是什么形式的水？
主要失去的是自由水。
(2)比較新鮮種子和干種子的新陳代謝哪個相對旺盛？
新鮮種子，因為新鮮種子中自由水含量高。
(2)自由水多還是結合水多時生物體的抗逆性(抗旱、抗寒、抗熱能力)強？
結合水含量相對較多時生物體的抗逆性強。
水的功能
(1)水是極性分子，凡是有極性的分子或離子都易溶于水中。水作為良好的溶劑，能幫助溶解和運輸營養物質及代謝產物。
(2)水分子之間還會形成氫鍵，水分子之間的氫鍵使得水具有調節溫度的作用。
(3)水還是細胞中某些代謝的反應物和產物。
(4)水在動、植物的分布、繁殖、生長發育以及動物體色、動物行為等方面有著深遠的影響。
核心歸納
1.自由水與結合水的相互轉化
①烘干種子時，部分結合水轉化為自由水散失掉。
②水果放入冰箱冷藏時，部分自由水轉化為結合水。
溫度降低
結合水
自由水
溫度升高
（1）條件
（2）實例
核心歸納
2.自由水與結合水相對含量與細胞代謝的關系
(1)圖示
(2)曲線
跟蹤訓練
3.下列關于水在生物體內的主要作用的敘述，錯誤的是
A.水是細胞內化學反應的介質
B.水是非極性分子，可作為良好的溶劑
C.水使細胞內溫度的變化比較緩和
D.水是生物體內物質運輸的主要介質
√
水是極性分子，B錯誤。
跟蹤訓練
4.下列關于水的敘述，錯誤的是
A.凡是有極性的分子或離子都易溶于水中
B.水是生物體內物質運輸的唯一介質
C.水溫的降低會形成較多的氫鍵，而氫鍵的形成又會釋放熱量
D.氫鍵使水分蒸發時需要消耗大量的熱，因為水分蒸發時要破壞氫鍵
√
水是生物體內物質運輸的主要介質，但不是唯一介質，B錯誤。
多數以離子形式存在
K+、 Na+、 Mg2+、 Ca2+等正離子
Cl-、H2PO4-、HCO3-等負離子
很少，僅占1％－1.5％
存在形式
含量
請根據材料分析無機鹽的作用。
材料1　足球運動員在激烈比賽中有時會出現肌肉抽搐的現象，這是由隨著汗液丟失了大量鈣離子引起的。
材料說明無機鹽能維持_______________。
肌肉的興奮性具有重要作用
血漿的正常濃度
材料說明無機鹽對維持_________________________。
材料2　生理鹽水是指與哺乳動物血液和淋巴等滲的無機鹽溶液，常用的是質量分數為0.9%的氯化鈉溶液。人體的紅細胞在生理鹽水中會保持原有的形態，如果放到清水里，會吸水漲破。
分析無機鹽的作用
任務四
請根據材料分析無機鹽的作用。
材料3　人體代謝過程中產生的一些代謝物質會改變體液的酸堿度，人體血液中存在H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4等物質，可以中和這些變化。
血漿的酸堿平衡具有重要作用
材料說明無機鹽對維持_____________________________。
無機鹽的作用
(1)對維持_________________有著重要的作用。
(2)無機鹽對維持血漿的__________________，以及神經、肌肉的_______等都是非常重要的。
(3)無機鹽是細胞的重要組成成分之一，如骨細胞的重要成分是_______。
(4)無機鹽還是________________的重要組成成分，如Mg2＋是葉綠素的必需成分，Fe2＋是血紅蛋白的必需成分。
生物體的生命活動
正常濃度、酸堿平衡
興奮性
磷酸鈣
某些復雜化合物
方法技巧
植物必需無機鹽的驗證
(1)對照組：植物＋完全培養液→正常生長。
(2)實驗組
方法技巧
植物必需無機鹽的驗證
跟蹤訓練
5.下列關于無機鹽的敘述，正確的是
A. 可參與維持血漿的酸堿平衡
B.Mg2＋是所有光合色素的必需成分
C.無機鹽在生物體內多數以復雜化合物的形式存在
D.Ca2＋與肌肉的興奮性無關
√
Mg2＋是葉綠素的必需成分；在生物體內無機鹽多數以離子形式存在；血液中Ca2＋濃度過高時會發生肌無力，濃度過低時會發生抽搐。
跟蹤訓練
6.“焦邊”是由缺鉀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、濃度相同的完全培養液、缺鉀培養液等。
(1)實驗步驟：
①取兩只廣口瓶，分別編號為甲、乙。在甲瓶加入100 mL的完全培養液，向乙瓶中加入____________________；
②將_________________________________________，分別栽種在甲、乙瓶中；
③在相同且適宜的條件下培養一段時間，觀察
________________________________。
100 mL缺鉀培養液
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
跟蹤訓練
(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應如何改進？
___________________________________________________________________。
乙瓶的小麥葉片出現“焦邊”現象
甲、乙瓶中的小麥均未出現“焦邊”現象
可以在缺鉀培養液中加入鉀，培養一段時間后觀察植物葉片生長是否恢復正常
夯基礎查落實
1.組成細胞的元素大多以化合物的形式存在。
2.大量元素在人體中的含量較高，如O、C、H、N、Ca、P、K、S、Na、Cl、Mg等。
3.微量元素在人體中的含量很低，如Fe、Zn、Cu、I、Mn、B、Cr、Mo、Co、Se、F等。
4.生物與非生物在化學元素上的關系：在化學元素的種類上存在統一性(組成生物體的元素都來自無機環境)，在化學元素的含量上存在差異性。
5.生物與生物在化學元素上的關系：在化學元素的種類上大體相同，在化學元素的含量上存在差異性。
要語必背
6.水是極性分子，一個水分子可以通過氫鍵與另外4個水分子相連，這是水分子的締合。
7.水的作用：水作為良好的溶劑，能幫助溶解和運輸營養物質及代謝產物；具有調節溫度的作用；水還是細胞中某些代謝的反應物和產物；水在動、植物的分布、繁殖、生長發育以及動物體色、動物行為等方面有著深遠的影響。
8.無機鹽在生物體內含量不高，多數以離子形式存在。
9.無機鹽的作用
(1)對維持生物體的生命活動有著重要的作用。
(2)對維持血漿的正常濃度、酸堿平衡，以及神經、肌肉的興奮性等都是非常重要的。
(3)是細胞的重要組成成分之一，如骨細胞的重要成分是磷酸鈣。
(4)還是某些復雜化合物的重要組成成分，如Mg2＋是葉綠素的必需成分，Fe2＋是血紅蛋白的必需成分。
1.水是良好溶劑的原因：_________________________________________
_________。
2.骨細胞的主要成分是磷酸鈣，這說明無機鹽是_____________________。
3.Fe2＋是血紅蛋白的必需成分，這說明無機鹽是_____________________
__________________。
4.Zn2＋是激活色氨酸合成酶的必要成分，缺Zn2＋會影響生長素的合成，導致植物生長受阻，該現象說明無機鹽的作用是_____________________
______________。
長句表達
水是極性分子，凡是有極性的分子或離子都易
溶于水中
細胞的重要組成成分之一
構成細胞內某些復雜化
合物的重要組成成分
對維持生物體的生命活
動有著重要作用

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