【新课教学PPT课件】2.2 细胞中的无机物 | 人教版高中生物学必修1适用(2026版)

1. 生命观念：

（1）通过分析水的分子结构与功能的关系，建立“结构与功能相适应”的生命观念。

（2）认同水和无机盐是细胞生命活动不可或缺的物质，理解生命的物质性。

2. 科学思维：

（1）通过分析“不同生物、不同发育时期含水量”的数据表格，培养归纳与概括的科学思维能力。

（2）通过探讨自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系，培养逻辑推理能力。

3. 科学探究：

通过“运动员饮料成分表”和“无机盐缺乏症”的资料分析，提升基于证据进行科学解释的能力。

4. 社会责任：

联系生活实际（如晒种子、输液、饮食健康），关注水和无机盐与健康的关系，养成健康的生活习惯。

二、教学重难点

教学重点：

（1）水在细胞中的存在形式（自由水、结合水）及其作用。

（2）无机盐在细胞中的存在形式及主要作用。

教学难点：

（1）自由水与结合水的相互转化及其与细胞代谢、抗逆性的关系。

（2）理解无机盐维持细胞酸碱平衡和渗透压的原理（结合课件中的缓冲对知识）。

三、教学方法

教法：问题引导法、资料分析法、直观演示法（PPT图表）。

学法：小组讨论、归纳总结、联系生活实际。

四、教学过程

五、板书设计

六、教学反思

成功之处

1. 情境导入贴近生活：以运动员饮料成分为切入点，将抽象知识与生活实际紧密联系，有效激发了学生的学习兴趣和探究欲望。

2. 数据分析培养科学思维：通过多组含水量数据的比较分析，引导学生自主归纳水的含量特点，培养了学生的信息提取和归纳概括能力。

3. 模型辅助突破难点：借助水分子结构模型和氢键示意图，帮助学生直观理解水的极性及氢键对水性质的影响，有效突破了教学难点。

4. 资料分析落实核心素养：通过四组“思考·讨论”资料的层层递进分析，引导学生自主归纳无机盐的四大功能，培养了科学思维和生命观念。

5. 联系生活渗透社会责任：通过讨论运动补水、高盐饮食危害等话题，引导学生关注健康生活，落实社会责任素养。

不足与改进

1. 探究活动深度有待加强：本节主要以资料分析为主，缺少动手实验环节。后续可考虑设计“验证某种无机盐的生理功能”的对照实验，培养学生的科学探究能力。

2. 结合水概念仍需强化：部分学生对结合水“与细胞内其他物质相结合”的理解仍较抽象。可增加更多生活实例（如干燥种子、低温锻炼等）辅助理解。

3. 课堂时间分配需优化：无机盐部分内容较多，四组资料分析时间略显紧张。可适当精简部分内容，或将某些资料分析前置为课前预习任务。

4. 分层教学有待加强：对于基础较好的学生，可进一步引导其深入思考“自由水与结合水相互转化的分子机制”等拓展性问题；对于基础薄弱的学生，需加强核心概念的反复强化。

5. 在讲解“酸碱平衡”时，涉及化学缓冲对的知识（如H2CO3/NaHCO3），部分化学基础薄弱的学生可能理解困难。

同学们，上课！好，请坐。

今天我们开始学习第2章第2节——细胞中的无机物。在正式进入内容之前，我想先和大家分享一位中国科学院院士的话。邹承鲁院士曾经说过：“阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。”这句话的分量非常重，它告诉我们，要想真正理解生命，就必须从分子层面入手。

那提到组成细胞的分子，大家觉得什么物质在细胞中含量最多呢？对，很多同学都猜到了——水。我们今天的话题，就从水开始。

同学们，请大家想一想：地表四分之三都被水覆盖着，最早的生命也起源于水。干燥的种子必须吸足水才能萌发，人的胚胎要在羊水中发育，就连沙漠里的仙人掌，它那肥硕的变态茎中也贮存着大量水分。这些都说明了什么？

来，这位同学你说——非常好，“水是生命必不可少的，一切生命活动都离不开水。”概括得非常准确！

现在请大家把目光投向大屏幕上的这张图——“组成细胞的主要化合物及相对含量”。仔细观察一下，从这张图中，关于水的含量，你能得出什么结论？

好，后面那位同学——对！水是活细胞中含量最多的化合物。你看，无论是植物细胞还是动物细胞，水的比例都是最高的。这一点请大家一定要记住，这是最基本的结论。

接下来我们进入第一个探究环节。请大家翻开教材第20页第一段，结合大屏幕上展示的表格数据，我们来分析一下这些数据背后隐藏的规律。

首先看不同种类的生物，它们的含水量有什么特点？大家注意看——水生生物的含水量明显高于陆生生物。比如水母的含水量能达到97%以上，而我们人类大约在60%到70%左右。所以第一个结论是：不同种类的生物含水量不同，一般都在60%到95%之间，而且水生生物大于陆生生物。

再来看同一生物在不同的生长发育时期，含水量又有怎样的变化？我请一位同学来说说你的发现。好，这位女同学——非常棒！她观察得很仔细：幼年个体含水量高于成年，成年高于老年；幼嫩部分高于老熟部分。这个规律其实和我们生活经验是吻合的，对吧？小婴儿水灵灵的，皮肤含水量就很高。

我们再来看同一生物个体不同组织或器官的含水量。比如我们的血液、骨骼、牙齿，它们含水量一样吗？不一样。血液含水量很高，大约83%，而骨骼和牙齿就要低得多。这说明即使是同一个体，不同部位的含水量也有差异。

好，刚才我们了解了水的含量特点。现在我要问两个更有深度的问题。

第一个问题：水为什么能成为良好的溶剂？

第二个问题：水为什么具有支持生命的独特性质？

要回答这两个问题，我们得从水的分子结构说起。请同学们看大屏幕上的水分子的结构示意图。一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，氢原子以共用电子对与氧原子结合。但是，氧原子吸引共用电子的能力比氢更强，所以氧的一端稍带负电，氢的一端稍带正电。这种电荷的不均匀分布，使得水分子成为一个极性分子。

正因为水分子有极性，带有正电荷或负电荷的分子或离子都容易与水结合。比如食盐中的钠离子和氯离子，放到水里就会被水分子包围、分散开来，这就叫溶解。所以水是良好的溶剂，这一点大家理解了吧？

好，那水还有什么独特的性质呢？关键在于——氢键。水分子和水分子之间会形成氢键，正是氢键的存在，让水在常温下能维持液态，具有流动性；也是因为氢键，水具有较高的沸点、熔点和比热容。比热容高意味着什么？意味着水升温慢、降温也慢，这就为生命活动提供了一个相对稳定的温度环境。这个知识点在新高考中常常会结合具体情境来考查，大家一定要理解到位。

我们再来看看水在细胞中具体有哪些功能。请大家结合教材第20到21页的楷体字内容，一起来总结。

第一个功能：水是细胞内良好的溶剂。我们刚才已经讲过了，这一点大家应该很清楚。

第二个功能：水参与细胞内的许多生物化学反应。大家还记得我们在初中就学过，光合作用、呼吸作用这些重要的化学反应都离不开水的参与。

第三个功能：多细胞生物体的绝大多数细胞，必须浸润在以水为基础的液体环境中。这意味着水为细胞提供了一个赖以生存的液体环境。

第四个功能：水在生物体内运送营养物质和排泄废物。大家想象一下，我们的血液流动，就是把氧气和营养物质运送到各个细胞，同时把细胞代谢产生的废物运送到排泄器官。这个运输过程靠的是什么？就是水。

好，同学们，现在我们一起来看一个生活中非常熟悉的东西——运动员饮料的化学成分表。大家看大屏幕，这种饮料里面含有氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠等等。

请同学们讨论一个问题：喝饮料主要是给身体补充水分，那水在细胞中究竟起什么作用？哪位同学来归纳一下？

好，这位男生你来说——嗯，说得很好！“水是细胞结构的重要组成成分、是良好的溶剂、为细胞提供液体环境、运送营养物质和排除废物。”你总结得非常全面，请坐！大家看，这位同学把刚才我们讲的水的四个功能都串起来了，这就是知识整合的能力。

现在我要给大家一些有挑战性的问题了。请大家阅读资料1和资料2。

资料1说：人的心肌含水量约为79%，血液含水量约为83%，二者含水量相差不大，但形态差异很大——心肌是固态的，血液是液态的。这是为什么呢？

资料2说：新鲜的黄豆种子晒干后易于贮存，干的黄豆种子用水浸泡后可以很快萌发。

我们先回答第一个问题：为什么心肌和血液含水量差不多，形态却截然不同？谁来尝试解释一下？

好，这位同学——你的分析很有道理！确实，血液中主要是自由水，而心肌中结合水的比例相对较高。结合水是水分子与蛋白质等亲水性物质结合在一起的，失去了流动性和溶解性，所以心肌呈现固态。而血液中的自由水流动性强，所以呈液态。

那自由水和结合水到底是什么关系呢？请大家记住两个关键点：

第一，自由水和结合水在一定条件下是可以相互转化的。当环境恶化时，自由水减少，结合水增多；当细胞衰老时，自由水减少，结合水增多；当生命活动增强时，自由水增多，结合水减少。

第二，自由水含量越高，代谢越旺盛；结合水含量越高，抗逆性越强。什么叫抗逆性？就是抵抗干旱、寒冷等不良环境的能力。

那我来考考大家：新鲜的小麦种子晒干，失去的是什么水？对，自由水。那烘干的小麦种子呢？失去的是结合水。请注意——失去自由水，细胞仍有活性；但失去结合水，细胞就失去生理活性了。所以为什么烘干的小麦种子浸泡后不能萌发？因为它失去了结合水，细胞已经死亡了，对吧？

大家能不能举出生活中的例子来印证这个规律呢？好，那位女同学——你说得非常好！“低温环境下减少花卉浇水”，这是为什么呢？因为低温时降低浇水，可以降低自由水含量、提高结合水比例，这样植物的抗逆性就增强了。非常棒的联系！还有同学说“种子在贮存前需晒干”，这也是通过降低自由水含量来降低代谢强度，便于贮藏。很好！

好，水的内容我们就讲到这里。下面我们来看细胞中的另一类重要成分——无机盐。

请大家看“组成细胞的主要化合物及相对含量”这张图，无机盐占了多大比例？对，仅占细胞鲜重的1%到1.5%，含量很少。

那么问题来了：含量这么少，是不是就可有可无呢？我们来一探究竟。

细胞中大多数无机盐以什么形式存在？请大家看大屏幕。含量较多的阳离子有钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、亚铁离子、铁离子等；含量较多的阴离子有氯离子、硫酸根离子、磷酸根离子、碳酸氢根离子等。这些无机盐主要以离子形式存在于细胞中。

现在我们来看一个思考讨论活动。请看资料1的叶绿素分子和血红素分子局部结构简图。

第一个问题：植物体缺镁会影响光合作用，为什么？哪位同学来说说看？

好，这位同学你来说——分析得非常到位！镁是叶绿素的组成元素，缺镁会导致叶绿素合成受阻，叶绿素不足自然就影响光合作用了。请坐！

第二个问题：为什么缺铁会导致贫血？来，你来说——很好！铁是血红素的组成元素，缺铁会导致血红蛋白合成障碍，从而引起贫血。这就是我们常说的缺铁性贫血。

通过这两个例子，大家发现无机盐的第一个作用是什么？对，就是参与细胞内复杂化合物的组成。记住：镁是叶绿素的组成元素，铁是血红素的组成元素，磷是细胞膜和细胞核的重要组成成分。

我们再来看资料3。医用生理盐水是质量分数为0.9%的氯化钠溶液。为什么叫生理盐水？因为这个浓度正好和人体细胞所处液体环境中的溶质浓度一致。所以当人体需要补充盐溶液或输入药物时，都要用生理盐水作为溶剂，这样才能保证人体细胞的生活环境维持在稳定状态。

这说明了无机盐的第二个作用——维持细胞的渗透压平衡，也就是维持细胞正常形态和生物体内环境的稳定。

大家想一下，如果我们喝的盐水浓度太高会怎么样？对，细胞会失水皱缩。浓度太低呢？细胞会吸水膨胀甚至涨破。所以0.9%这个浓度是恰到好处的。

再来看资料4。激烈运动后大家都有过腰酸腿酸的经历吧？这是因为运动时产生了乳酸。但我们发现，人体血液的pH值并没有因此明显降低，始终维持在7.35到7.45之间。这是为什么呢？

因为血液中有碳酸氢钠这样的缓冲物质，乳酸和碳酸氢钠反应生成乳酸钠和碳酸，碳酸又分解成水和二氧化碳排出体外。这就维持了酸碱平衡。

所以无机盐的第三个作用就是维持细胞的酸碱平衡。其中起关键作用的离子有碳酸氢根离子、磷酸氢根离子和磷酸二氢根离子。

我们总结一下无机盐的作用。第一，参与细胞内复杂化合物的组成，比如镁是叶绿素的成分，铁是血红素的成分，磷是细胞膜和细胞核的成分。第二，维持机体正常的生命活动，比如血液中钙离子浓度太低会出现抽搐，钠离子缺乏会引起神经和肌肉细胞兴奋性降低。第三，维持细胞的渗透压和酸碱平衡。

这里我要特别强调一个高频考点：哺乳动物血液中钙离子浓度过低会导致抽搐，这个在新高考中经常以选择题或填空题的形式出现，大家一定要记牢。

好，现在让我们回到运动员饮料的讨论。大家看表中的氯化钠、氯化钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸氢钠等都属于无机盐。为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐呢？

运动过程中大量出汗，出汗会排出大量无机盐，所以需要及时补充。无机盐不仅可以调节细胞的生命活动，还是许多有机物的重要组成成分。

我给大家举两个拓展应用的例子。患急性肠炎的病人腹泻脱水时，需要及时补充水分和无机盐，所以输入葡萄糖盐水是常见的治疗方法。大量出汗后，也应该多喝淡盐水来补充流失的无机盐。

最后，我们来看一个拓展思考题。科学家在火星两极地区发现了固态水，土壤中含有镁、钠、钾等元素，还发现了流动水的痕迹。科学家据此推测火星上曾经或者现在存在着生命。为什么？

哪位同学来说说你的理解？好，你说——“水是生命之源，生命起源于水，火星上有流动水的痕迹，说明可能有自由流动的水，再加上土壤中有生命必需的元素，所以科学家才作出这样的推测。”很好，你的逻辑非常清晰！

现在我们来做一个归纳总结。今天我们学习了水的含量特点、水的存在形式及功能、自由水和结合水的相互转化、无机盐的存在形式及功能。这些内容看似简单，但知识点非常细碎，新高考往往以选择题的形式考查大家对这些细节的掌握程度。

好，我们来小试牛刀。看第一题，判断下列表述是否正确。

第一句话：“细胞内的自由水和结合水都是良好的溶剂，都能参与物质运输和化学反应。”对不对？不对。结合水已经与其他物质结合了，失去了流动性和溶解性，不能作为溶剂，也不能参与物质运输。所以这句话是错误的。

第二句话：“同一株植物中，老叶细胞比幼叶细胞中自由水的含量高。”对不对？不对。我们刚刚讲过，幼嫩部分含水量高于老熟部分，所以应该是幼叶自由水含量更高。这句话也是错误的。

第三句话：“将作物秸秆充分晒干后，其体内剩余的物质主要是无机盐。”对不对？不对。充分晒干只是失去了大部分自由水，剩余的物质主要是蛋白质、纤维素等有机物和无机盐的混合物，不能说是主要是无机盐。所以也是错误的。

看第二题，关于氢键的说法，正确的是——B选项，由于氢键的存在，水具有较高的比热容，这个是对的。A选项说水分子内部形成氢键，不对，氢键是水分子之间的；C选项说1个水分子最多通过氢键与另外2个水分子相连，不对，应该是4个；D选项说氢键的形成与水分子的极性无关，不对，正是极性导致了氢键的形成。所以选B。

看第三题，关于水分子生理功能，正确的是——B选项，自由水可以把代谢产生的废物运出体外，这是对的。A选项说自由水能溶解各种物质，太绝对了；C选项说自由水比例大抗寒能力强，恰恰相反；D选项说结合水与脂质结合，不对，主要与蛋白质、多糖结合，一般不与脂质结合。所以选B。

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