1、第五节 细胞中的无机物一、教学目标：1说出水在细胞中的存在形式和作用；2说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。二、教学重点和难点：1教学重点：（1）水和无机盐在细胞中的作用；2教学难点：（1）结合水的概念；（2）无机盐的作用。三、教学过程（一）细胞中的水1生物体内水的含量（1）含量最多。在构成细胞的各种化合物中，水的含量最多，平均约占细胞鲜重的8590%。（2）不同的生物体水的含水量差别很大。水生生物的含水量大于陆生生物，低等生物大于高等生物。（3）同一个生物体不同的组织器官、不同的生长发育时期水的含量不同。柔软的组织、幼嫩的部位含水量高。特别说明：（1）一般地说，细胞中含量最多的成分是水。
2、（2）虽然细胞中含量最多的成分是水，但也有部分细胞含水量不是最多，如脂肪细胞。脂肪组织是一种特殊类型的结缔组织，主要是由脂肪细胞组成，脂肪细胞体积较大，脂肪充满整个细胞将细胞质挤到周围一薄层。取猪的皮下脂肪组织提炼油，出油率为80%左右，在脂肪细胞里，水的含量不是最多的。另外干种子细胞。2水在细胞中的存在形式水在细胞中以两种形式存在：一是与细胞内的其它物质相结合，叫做结合水；二是绝大多数的水以游离形式存在，可以自由流动，叫自由水。说明：（1）水在细胞中的存在形式：结合水和自由水，但这两者不是各行其道的，其在细胞内是可以相互转换的。取决于水分子的自由能和大分子物质对水分子的束缚力，当水分子的自由
3、能大于大分子物质对其束缚力时，水以自由形式存在，反之，水分子便以结合水的形式存在。（2）结合水与自由水的比值越小，细胞的新陈代谢越旺盛，其比值越大，细胞的新陈代谢越低。3水在细胞中的生理作用（1）结合水是构成细胞的组成成分细胞内有纤维素、淀粉、蛋白质等许多亲水性物质，这些物质的表面含有大量的带电荷的极性基团，如OH、R等。水分子也是一种极性分子，一坏蛋作为细胞的组成成分。（2）水是一种极性分子，从而使水成为一种良好的溶剂生命系统中很多分子都是电解质或是极性分子，如水分子的糖类、氨基酸等都能溶于水，水也是由此成为生命系统中各种化学反应的理想介质。没有极性分子，如脂质分子不溶于水，它们是生物膜的主
4、要成分，由于它们的疏水性，生物膜才能存在而不被水溶解。（3）对维持生物体温度的稳定起重要作用由于水能在温度升高时吸收较多的热量，这就使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定。（4）运输功能由于水溶液的流动性大，水在生物体内还起到运输物质的作用，可以将吸收来的营养物质运输到各个组织细胞中去，并可以将组织细胞产生的废物运输到排泄器官，排到体外。（5）维持植物的固有姿态由于植物液泡含有大量的水分，因此可以维持细胞的形态而使植物枝叶挺立，便于接受阳光和气体交换，保证正常的生长发育。（6）对生物体的生命活动起重要的调控作用生物体内水的含量的多少以及水存在状态的改变，都影响着新陈代谢的进行。一般情况下，代谢活跃
5、时，生物体内的含水量在70%以上；含水量隆低，则生命活动不活跃或进入休眠。当自由水比例增加时，生物体的代谢活跃，生长迅速；而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。（7）其他功能水还具有润滑作用；水还能作为反应物参与新陈代谢中的生化反应。如光合作用、呼吸作用、多糖、蛋白质、核酸的水解过程等。（二）细胞中的无机盐1无机盐的存在形式（1）大多数无机盐以离子的状态存在细胞中含量较多的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+等，阴离子有Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等。（2）少数与其他化合物结合如Ca2+是动物骨骼和牙齿的成分，Fe2+
6、、Fe3+是血红蛋白、细胞色素的成分，Mg2+是时绿色的成分等。2无机盐的功能（1）有些无机盐是细胞和生物体某些复杂化合物的重要组成成分如植物合成蛋白质需要含氮的无机盐；组成细胞膜、核酸和ATP需要含氮和含磷的无机盐；碳酸钙是动物和人体的骨骼、牙齿中的重要成分等。（2）许多种无机盐的离子对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用有些无机盐离子是酶、激素或维生素的重要组成部分。如含锌的酶最多，已知有70多种酶的活性与锌有关；钾离子是多种酶的激活剂，对于植物内淀粉和蛋白质的合成以及对动物体内神经冲动的传导和肌肉收缩具有重要作用；铁参与组成血红蛋白、细胞色素等，还参与氧的运输和细胞呼吸中的电子传递过程
7、；哺乳动物血液中必需含有一定量的钙盐，如果某个动物血液中钙盐的含量很低，就会出现抽搐。3维持生物体的平衡体内平衡使细胞具有稳定的结构和功能，它是生物体维持正常代谢和生理活动的必要条件。体内平衡中有三个主要方面与无机盐含量的稳定密切相关。第一，渗透压平衡，细胞内外无机盐的含量是维持原生质渗透压的重要因素。第二，PH平衡，PH调节着细胞的一切生命活动，它的改变影响原生质组成物的所有特性以及细胞内发生的一切反应。例如，各种蛋白质对于PH的改变异常敏感，人体血浆PH降低0.5个单位，立即发生酸中毒。无机盐离子如HPO42-/H2PO4-和H2CO3/HCO3- 等组成重要的缓冲体系来调节并维持PH平衡
8、。第三，离子平衡，动物细胞内外的Na+、K+、Ca2+的比例是相对稳定的，细胞膜外Na+浓度高、K+浓度低，细胞膜内则与此相反。Na+、K+这两种离子在细胞膜内外分布的稳定性，是使细胞可以保持反应性能的重要条件。此外，在细胞膜外Na+多、Ca2+少时，神经细胞会失去稳定性，对于外来刺激会过于敏感。4无机盐的重要作用举例（1）无机盐影响生物体的生命活动，调节机体的生命活动如离子态的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、H-及其他离子OH-、HCO3-、SO42-、HPO43-等。油菜缺B会“花而不实”，Zn能促进生长素的合成。缺Zn会使植物得小叶病和丛叶。Fe能促进叶绿素的合成，缺Fe会使植
9、物发生黄化现象。与蛋白质结合的元素：如Fe2+：血红蛋白、细胞色素、固氮酶等；Cue2+：血蓝素，细胞色素、氧化酶等；Zn：DNA聚合酶、RNA聚合酶；I：甲状腺球蛋白，这是一种含碘蛋白质，是人体内的碘库；Mn：精氨酸酶等多种酶。微量调节元素：如B、Cr、Se、Ni等这些微量元素在构成有机物分子或某些生理过程中处于关键地位，是生命活动不可缺少的，也是不可替代的。5人体对部分无机盐的需求表无机盐功能每日需要量缺乏引起的疾病过量引起的疾病Fe是血红蛋白、细胞色素及含铁酶类的成分1020mg缺铁性贫血症色素性肝变硬，铁质沉着病Ca促进牙齿和骨骼生长，凝血作用，调节神经肌肉的敏感性等0.41.5g骨骼
10、畸形，痉挛白内障、胆结石、粥样硬化P构成骨骼、牙齿、肌肉及血液的重要元素，促进酶的活动，莆成ATP1.22.7gNa体液的主要组成成分，调节体液渗透压1.65.0gK使生长正常，保证肌肉功能能下正常，维持离子浓度平衡，调节体液渗透压24g心律异常等I是形成甲状腺激素的成分0.010.15g甲状腺肿大Mg参与构成叶绿素，与酶的活性有关，保证肌肉功能的正常0.20.4g惊厥麻木症Cu促进正常生长13g贫血症、卷毛综合征肝脏豆状、核变、性病Mn正常生长所需2.55mg骨骼畸形运动失调Zn是若干跟消化有关的酶的结构1015mg侏儒症，生殖腺功能受影响金属烟雾发烧症Cr对胰岛素的生成是重要的0.050.2mg非正常的葡萄糖代谢F维持骨股长的结构，防止蛀牙2mg牙齿出现斑点
