2.1 细胞中的原子和分子
2.1 细胞中的原子和分子
第2章细胞的化学组成2.1 细胞中的原子和分子执笔人：张统省审核人：秦磊校对人：王曼【学习目标】1.举例说出组成细胞的原子和分子2.举例说出细胞中无机盐功能3.举例说出细胞中水的功能第1课时【自学质疑】组成细胞的原子和分子1．元素的种类、含量和作用(1)地球上天然存在的元素有多种，各种元素在地壳中所占的比例。
(2)在组成生物体的元素中，等元素的质量占全部元素的98％。
(3)不同种类生物体内所含的元素种类，但是每种元素的却不相同。
(4)缺乏必需元素可能导致疾病，如克山病因缺引起.2．原子——物质的基本单元(1)构成：由和构成，原子核由和构成。
(2)原子的质量数：原子核中和之和。
(3)电性：每一个电子带一个单位的(一1)，每一个带一个单位的正电荷(+1)，正常的原子中，与相等，整个原子呈。
(4)价电子①概念：原子最外层能参加构成的电子。
②作用：原子的和共同决定原子的化学性质。
(5)离子键：原子之间靠正负离子之间的而形成的化学键。
(6)共价键：原子之间通过形成的相互作用。
3．分子——保持物质化学性质的一种微粒(1)构成：一般是由或的原子构成(稀有气体等以单个原子状态存在除外)。
(2)表示：化合物的化学组成通常以表示。
(3)氢键①概念：发生在呈部分正电性的和呈部分负电性的或之间的一种弱键。
②作用：决定生物大分子的。
【质疑讨论】生物体中的每种元素都能从无机环境中找到,为什么生物体中各种元素的含量与无机环境中却有很大差异?【矫正反馈】1．一种核电荷数为114的新元素，该元素的某原子核内中子数为184，则其质量数为( )A．70 B．114 C．228 D．2982．研究究甲状腺功能时用作示踪原子的放射性同位素是( )A．14C B．131I C．15N D．90Sr3．列关于原子的说法错误的是( )A．原子由居于原子中心的原子核和核外电子构成B．在一个正常的原子中，核内质子数与核外电子数相等C．原子是保持物质化学性质的一种微粒D．原子的化学性质与价电子的数目有着密切的关系4．探究钾是否属于植物生长发育所必需的矿质元素。
细胞中的原子和分子
(3)氢键：当氢原子与氧原子或氮原子以共价键结合 时，氢原子呈部分正电性，而与其结合的氧原子或氮原 子则呈部分负电性。这种氢原子还可以与其他带有部分 负电性的氧原子或氮原子间因相互吸引而形成氢键。氢 键可形成于不同分子之间，也可形成于同一分子 (大分子) 之内。
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探究3.细胞中的结合水和自由水的比例关系是不是 一成不变的？并举例说明。
(1)实验课题：_________________________________。 (2)方法步骤： ①取7支洁净试管，分别编号1～7，然后分别加入2 mL 浓度为0.3% 、________、0.7% 、0.9% 、________、 ________、1.5% 的NaCl 溶液，并各加入2滴柠檬酸钠溶液；
[答案] C
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[例2] 如果一个正在进行旺盛生命活动的细胞，假定在
其生命活动过程中含水量不变，则温度对结合水和自由水的
比例有何影响，下列有关的叙述正确的是
()
A．温度升高，结合水比例减少，自由水比例增加
B．温度升高，结合水比例增加，自由水比例减小
C．温度降低，结合水比例减小，自由水比例增加
D．温度降低，结合水和自由水比例不变
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2．原子与分子 (1)原子：是物质的 基本单元 ，由位于原子中心的 原子核和 核外电子 构成。 (2)分子：是保持物质化学性质 的一种微粒。 (3)关系：原子通过 共价键、氢键 等化学键相互作 用构成分子。
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二、细胞中的无机化合物
1．水
(1)含量：最多，约占细胞鲜重的 60% ～90% 。
(4)不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似。 (×)
(5)参与运输营养物质和代谢废物的水为自由水。
(√)
2.1 细胞中的原子和分子
结合水是组成细胞和生物体的组成成分
2 、血液可以把其中溶解的营养物质运输到各个细胞；同时又把 细胞代谢产生的废物运送到排泄器官或直接运输到体外。这反 映自由水有何功能?
运输营养物质和废物
3 、物质必须溶于水中才能被细胞吸收利用，这说明自由水具 有什么功能?
自由水是细胞内生化反应的良好溶剂
4 、水是光合作用的原料，还有呼吸作用以及许多有机物的合 成和分解都需要水的参与。这说明了自由水有何功能呢?
质量分数为0.9%的氯化钠溶液
9%
皱缩
0.09%
膨胀
细胞中的无机盐
（一） 存在形式
多数以离子态存在,如K＋、Na＋ 、Cl－等
(二)含量
1%--1.5%
（三）生理功能
1.组成细胞中的某些化合物 2.维持细胞和生物体的生命活动 3.维持细胞的酸碱平衡 4.维持细胞的正常形态
与生活的联系
患急性肠炎的病人（肚泻）脱水时 需要及时补充水分，同时也需要补充 体内丢失的无机盐，因此，输入葡萄 糖盐水是常见的治疗方法。 大量出汗会排出过多的无机盐，导 致体内的水盐平衡和酸碱平衡失调， 这时应多喝淡盐水。
2.1 细胞中的原子和分子
人体中化学元素的含量
原子
• 原子是物质的基本单元
原子示意图
• 原子
•
原子核
中子 质子
•
电子
分子
• 分子是保持物质化学性质的一种微粒，除 稀有气体等以单原子状态存在以外，分子 一般是由两个或两个以上的原子构成。 • 化合物的化学组成通常以化学式表示。
水的化学式是H2O， 表示每个水分子由两 个氢原子核一个氧原 子构成。
细胞中的无机盐
（一） 存在形式
多数以离子态存在,如K＋、Na＋ 、Cl－等
【课堂设计】14-15高中生物(苏教)必修1课件：2.1细胞中的原子和分子
1.无机盐存在形式 1.细胞中无机 盐的存在形式 四 、 是怎样的？ 盐的生理作用 细胞中的无机盐常以 离子的形式存在，很多无 机盐还与 蛋白质 等物质结合成复杂的化合物。 2．无机盐的作用
2．细胞中无机 (1) 维持细胞的酸碱平衡 。具有缓冲作用的离
子如 HCO 、 HPO； 无 有哪些？ (2) 合成有机物的原料 。如磷(P)是合成核苷酸 机 3．举例说明细 的原料； Mg2 是合成叶绿素的原料； ＋ 盐 胞中无机盐含 (3) 合成某些特殊生理功能物质的原料 。如血 量过多及过少 导致的病症。 红蛋白中的
(1)分子是保持物质化学 性质的一种微粒。除稀 有气体等以单原子状态 存在以外，分子一般是 由两个或两个以上的原 子构成。 (2)在化学反应中，分子 可以分解为原子，原子 又可以重新组合成新物 质的分子
质量、体积都非常小，彼此间有间隔，总是在不停地 相同点 运动，同种分子(或原子)性质相同，不同种分子(或原 子)性质不相同。都具有种类和数量的含义 相互
分子是由原子构成的，分子可以分解为构成它的原子 关系
2.化学键 ①离子键：正、负离子之间通过静电作用而形成的化学键叫 做离子键。 ②共价键：原子之间通过共用电子对形成的相互作用叫做共 价键，如甲烷(CH4)。 ③氢键：当氢原子与氧原子或氮原子以共价键结合时，氢原 子呈部分正电性，而与其相结合的氧原子或氮原子则呈部分 负电性，这种氢原子还可与其他带有部分负电性的氧原子或 氮原子通过彼此间的相互吸引而形成氢键。
素的含量却 有多有少 。地壳中和细胞中元素的种类相同，
这说明了生物界和非生物界具有 统一性 。 3．缺乏必需元素可能导致疾病，一些山区居民患有克山病
(一种地方性心肌病)就是和缺硒有明显关系。贫血和 硒 元素
生命的化学基础
肌腱和韧带，蚕和蜘蛛的丝
收缩蛋白：与结构蛋白共同起作用，比如肌肉的运动 贮藏蛋白：卵清蛋白 防御蛋白：抗体、蛇毒、蜂毒 转运蛋白：血红蛋白 信号蛋白：激素 酶：生物体内最重要的蛋白质
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2.5.2 蛋白质仅由20种氨基酸组成
氨基酸是蛋白质的结构单体。共20种。 其通式如下： Ｈ
R
C
COOH
类固醇
胆固醇
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胆固醇结构式
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动脉粥样硬化的形成
动脉粥样硬化是指早期动脉内膜有局限的损伤后， 血液中的脂质在内膜上沉积，进而内膜纤维结缔组织 增生，引起内膜局部增厚或隆起，形成斑块，以后在 这许许多多的斑块下面发生坏死、崩溃、软化，看上 去动脉内膜表面就象泼上一层米粥的样子，故称为粥 样硬化。
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正常冠状动脉
管腔狭窄Ⅰ级
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管腔狭窄Ⅲ级
管腔狭窄Ⅳ级
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2.5 蛋白质
2.5.1 一般特性
蛋白质属于生物大分子，在细胞和生物体 的生命过程中起着十分重要的作用。 生物的结构和性状 基因表达的调节 细胞中氧化还原反应、电子传递、学习、 记忆等
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蛋白质的分类
根据蛋白质在机体内的功能:
结构蛋白：组成细胞结构的基础。哺乳动物的毛、发、
2
2.1 原子和分子
2.1.1 生命需要约25种元素
人体中存在的元素
必需元素(占体重的百分数/%)： C（ 18.0） K（ 0.35） H（ 10.0） Na （0.15） N（ 3.0） Cl （ 0.15） O（ 65.0） Mg （0.05） P （1.1） Fe（ 0.004） S （0.25） I （0.0004 ） Ca（ 2.0）
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2.3.2 由少数几个单糖缩合而成的糖。 （1）双糖
2.1原子和分子
2009—2010学年度大许中学高一生物教学案第2章细胞的化学组成第1节细胞中的原子和分子一、目标与方法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、课前预习：三、重难点突破考点1. 组成细胞的化学元素分类及作用：[例题1] (1)组成玉米和人体的基本元素是( )。
A．C，H，O，N，B．N，P，S，Fe C．C，H，P，S D．N，P，H，Ca(2)组成生物体的化学元素中，最基本的元素是( )。
A．C B．H C．O D．N(3)组成家兔身体的主要元素是( )。
A．C，H，O，N，Ca，P B．C，H，O，S，P，MgC．S，P，O，H，N，C D．N，P，K，Ca，S，Zn[变式训练] (2008·南京模拟题)生物大分子在生物体的生命活动中具有重要的作用。
碳原子本身的化学性质，使它能够通过化学键连结成链或环，从而形成各种生物大分子。
可以说，地球上的生命是在碳元素的基础上建立起来的。
以上事实可以说明( ) A．C元素能组成各种各样的化合物 B. C元素是最基本的元素C. C元素是各种大分子中含量最多的元素D．C元素比其他元素重要考点2、细胞中水的含量、存在形式及功能1．生物体内水的含量(1)细胞中含量最多的化合物。
(2)不同的生物体内水的含量差别很大。
例如，水生生物＞陆生生物。
(3)同一生物体的不同组织、器官含水量也不相同。
(4)生物体不同的生长发育阶段水的含量不同。
幼儿期＞成年期＞老年期。
2．自由水和结合水的关系：水在细胞中以自由水和结合水两种形式存在。
结合水与自由水之间没有明确的界限，自由水和结合水之间是可以互相转化的。
自由水与结合水的比值越大，代谢越旺盛，但抗逆性越差。
3. 水对生命活动的影响：(1)对代谢的影响：自由水含量高→代谢强度强。
(2)对抗性的影响：结合水含量高→抗寒、抗旱性强。
[例题2]. 经研究发现，人体血液中的含水量是83％，而脑组织中的含水量是78%，两者相差不大，但两种组织的形态相差甚远，其原因是( )A．血液中含自由水多，脑组织中含结合水多B．血液中含自由水少，脑组织中含结合水少C. 血液中自由水与结合水的比值大于脑组织D. 脑组织中结合水多于自由水[变式训练]. 有机化合物中具有不同的化学基团，它们对水的亲和力不同。
第一篇 细胞与生物大分子
（3）功能
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。细胞生命活动所需能 量的95%来自线粒体。细胞的“动力车间”。
（4）分布特点
1、几乎所有的真核细胞中.（哺乳动物成熟的红细胞无,厌氧 生活的蛔虫无）
2、一般线粒体均匀分布在细胞质中，但活细胞中的线粒体 可定向运动到代谢旺盛的部位
3、动物细胞中线粒体多于植物细胞 4、代谢旺盛的细胞中线粒体多
三是暂时不分裂细胞，即G0期细胞，它暂时从G1期 退出增值周期，但在适宜的刺激下可重新回到细胞周期。
G1 G2 S
阶段：
一个细胞周期包括两个阶段，分裂间期和 分裂期在一个细胞周期内，这两个阶段所占的 时间相差较大，一般间期大约占细胞周期的 90%～95%；分裂期占5%～10%，细胞的种类 不同，细胞周期的长短也不相同。
氨基酸名称 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸
异亮氨酸 亮氨酸
苯丙氨酸 脯氨酸
甲硫氨酸 色氨酸
半胱氨酸
英文缩写 Gly Ala Val Ile Leu Phe Pro Met Trp Cys
简写 G A V I L F P M W C
氨基酸名称 丝氨酸 苏氨酸
天冬酰胺 谷酰胺 酪氨酸 组氨酸
天冬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 精氨酸
（1）形态：致 密小颗粒， 没有膜包被。
（2）分布：附 着于内质网 表面，或游 离于细胞基 质中。
（3）功能：细 胞内合成蛋 白质的场所。
3、内质网
（1）粗面内质网：呈 扁囊状，膜表面附 有大量的核糖体， 核糖体合成的蛋白 经粗面内质网输送。
（2）滑面内质网：呈 管泡样网状结构， 膜表面没有核糖体。 与糖、脂质和类固 醇激素的合成有关。
二、细胞的基本结构
细胞的形态：大多呈球形或椭圆形。 在光学显 微镜下，可将细胞分为细胞膜、细胞质、细胞核3 部分。细胞的超微结构要通过电子显微镜才能看 清，电镜下可将细胞分为膜相结构和非膜相结构。
2.1导学案
第二章细胞的化学组成第一节细胞中的原子和分子撰写人：陈晓东审定人：卢华香编号 03 2009-09-1一、学习目标1.举例说出构成细胞的原子和分子，能识别细胞中的原子构成分子时的化学键；举例说出细胞中水分子的存在形式和功能，说出不同存在形式的水在细胞中的作用；举例说出无机盐在细胞中的存在形式及功能。
2.培养学生对数据进行分析归纳及求同思维和求异思维能力；对学生进行判断、推理、论证等思维能力的培养对学生进行跨学科综合分析问题能力的培养。
3.认同生物界和非生物界具有统一性和差异性的观点，确立学生辩证唯物主义的物质观及对立统一的观点；形成化合物的。
二、学习重点和难点学习重点：构成细胞的原子和分子；原子构成分子时的化学键；水和无机盐在细胞中的存在形式及生理作用。
学习难点：识别细胞中的原子构成分子时的化学键三、学习过程课件展示地壳和生物体内各种元素的成分比例提出问题：1.在组成生物体的元素中，哪些元素的质量总量占全部元素的98%？其中基本元素有哪些？.最基本元素又有哪些？生物界和非生物界的元素组成有什么异同？在组成生物体的元素中，____________________________________等元素的质量占全部元素的98%。
其中大量元素有________________________，细胞内含量低于万分之一的元素称为微量元素。
基本元素是________________.最基本元素是_____。
组成生物体的元素在非生物界都可以找到，说明生物界和非生物界具有__________。
但同种元素在生物界和非生物界的含量又有所不同，说明生物界和非生物界具有___________。
学生观察P12图2-1，P13知识海洋及图2-2总结：2．原子的结构组成是怎样的？核外电子是如何分布的？哪一部分称为价电子？核外电子（每个电子带1个单位负电荷）原子质子（每个质子带1个单位正电荷）原子核中子（不带电荷）3．分子的组成是怎样的？试举例说明。
人教版生物必修一2.1细胞中的元素和化合物(共32张PPT)
11、、同同学学们们是是由由什什么么构构成成的的？？ 细细 胞胞
22、、细细胞胞又又是是由由什什么么组组成成的的呢呢？？ 水水分分子子、、蛋蛋白白质质分分子子、、DDNNAA分分子子等等分分子子
33、、那那么么这这些些分分子子又又有有什什么么组组成成呢呢？？ 元元素素
微量元素(钼)是生物体不可缺少的必需元 素；在生物体中含量很少，但其作用是其它元 素不可替代的。
三、组成细胞的化合物
化合物 水 无机盐 蛋白质 脂质 糖类和 核酸
思考
质量分数/% 占85--90 1 占1—1.5 占7--10 2 占1--2 占1—1.5
水：85%-90% 无机化合物
无机盐：1%-1.5%
讨论:
部分元元素素含地量壳(％)细表胞
O
48.6
65.0
Si
26.3
极少
C
0.087 18.0
N
0.03
3.0
H
0.76
10.0
比较组成地壳和组成细胞的部分元素 的含量，你能提出什么问题？
一、生物界与非生物界的关系：
组成细胞的化学元素在无机环境中都能找到。
说明生物界和非生物界具有 统一性 。
细胞与无机环境中的各种化学元素的相对含 量差别很大。
有机化合物
脂质: 1%-1.5% 蛋白质: 7%-10% 核酸
1%-1.5%
糖类
细胞鲜重含量最多的化合物是：水 细胞鲜重含量最多的有机物是：蛋白质 细胞干重含量最多的化合物是：蛋白质
元素缺乏与疾病的相关性：
缺Ca： 人血液中缺钙会出现抽搐现象 缺Mg： 影响植物叶绿素的合成，影响光合作用的进行
缺Fe： 人体患贫血 缺Zn： 影响人体生长发育、大脑和性器官的发育 缺I： 人幼年患呆小症；成年患甲状腺肿大（大脖子病） 缺B： 华而不实（只开花不结果）
教学设计2：2.1 细胞中的元素和化合物
细胞中的元素和化合物一、教学目标1.简述组成细胞的主要元素。
说出构成细胞的基本元素是碳。
2.尝试检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质，探讨细胞中主要化合物的种类。
3.认同生命的物质性。
二、教学重点和难点1.教学重点（1）组成细胞的主要元素和化合物。
（2）检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
2.教学难点（1）构成细胞的基本元素是碳。
（2）检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质。
三、教学策略1.利用“问题探讨”创设问题情境，让学生在观察、讨论、交流中学习新知识。
本节的主要目的是让学生了解细胞的物质组成，认同生命的物质性。
由于学生在初三已经学习了化学的基本知识，所以在进入这部分学习时，通过让学生比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量，提出自己发现的问题，在与其他同学的交流中，认识到组成生物体的元素与组成地壳的元素有相似性又有区别。
针对学生提出的问题，教师要引导学生分别观察组成人体细胞的主要元素（占细胞鲜重的百分比）图和组成人体细胞的主要元素（占细胞干重的百分比）图，之后再介绍组成细胞的大量元素和微量元素。
2.利用化学知识解决碳为什么是构成细胞的基本元素这个问题。
如果学生对原子结构的知识有较好的基础，建议教师引导学生回忆碳原子核外电子分布特点，以及碳的性质，为学生理解碳链是构成生物大分子的骨架奠定基础。
学生熟悉元素周期表，很容易找到碳所在的第14族位置，它的原子序数是6，说明一个碳原子核中含有6个质子，核外有6个电子，由于电子排布的不同，在最外层有4个电子，这样，碳原子就具有了4个能够成键的价电子。
正是这4个价电子，能够使碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间结合形成更多的化学键。
由于每个碳原子可以形成4个化学键，所以就有可能形成含有成千上万个甚至更多个碳原子的物质。
利用学生已有的化学知识就能够理解C元素对于生命的重要意义了。
3.利用表解和“思考与讨论”获得组成细胞的化合物的知识，提高学习能力。
在学习组成细胞的化合物时，如果由教师直白地讲解细胞的化合物组成，不利于学生参与学习活动。
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2012-2013学年度第一学期高一生物备课组
2.1 细胞中的原子和分子
学案编号：01 编制：秦磊审核：徐德杰【学习目标】
1.举例说出组成细胞的原子和分子
2.举例说出细胞中水功能
3.举例说出细胞中无机盐的功能
【自学质疑】
一、组成细胞的原子和分子
1、列举生物体中含量较多的元素。
2、何为原子？请简单描述原子的构成？
3、何为分子？试举两例构成生物体的分子。
二、细胞中的无机化合物
（一）细胞中的水
1、细胞中水的含量如何？
2、简述细胞中的水的存在形式及功能。
（二）细胞中的无机盐
1、细胞中无机盐的含量如何？
2、无机盐在细胞中主要以什么状态存在？举例说明细胞中无机盐的功能。
【矫正反馈】
1、人喝玉米粥，从中获得营养物质和化学元素。
关于人和玉米的化学元素的说法，正确的是（）
A.组成的种类差异很大
B.同种元素含量差异都很大
C.组成的元素种类完全相同
D.同种元素含量基本相同
2、构成细胞的化学元素没有一种是生命所特有的，在无机自然界都可以找得到，这个事实说明（）
A．生物界与非生物界具有统一性 B．生物体由无机物构成
C．生物界与非生物界具有差异性 D．生物与非生物完全不同
3、下面关于原子的说法，错误的是（）
A.原子是物质的基本单元
B.原子是由原子核和核外电子构成
C.原子是电中性的
D.单个原子不能构成分子
4、下面关于分子的说法，不正确的是（）
A.分子一般是由两个或两个以上原子组成
B.分子是保持物质化学性质的一种微粒
C.原子之间通过化学键相互作用形成分子
D.分子之间不能形成化学键
5、下列植物细胞中结合水的相对含量最大的是（）
A．休眠的蚕豆子叶细胞B．玉米的胚乳细胞
C．洋葱根尖分生区细胞D．成熟柑橘的果肉细胞
6、下列关于水的叙述，不正确的是（）
A．水能使细胞的温度基本稳定在一定范围B．水是各种极性分子和离子的溶剂C．水可以参与细胞内全部的化学反应D．水是细胞内各种化学反应的介质
7、下面关于钙在动物体内的作用的叙述，不正确的是（）
A.人体缺钙会影响骨骼发育
B.血钙过低，动物肌肉会抽搐
C.血钙过高，动物肌肉乏力
D.克山病与缺钙有明显的关系
.8、乳酸亚铁口服液可以有效地治疗人类缺铁性贫血症，这是因为其中的Fe2+进入人体后能（）A．调节血液的酸碱平衡B．调节血液的渗透压
C．构成红细胞中的血红蛋白D．促进更多红细胞的产生
【迁移应用】
科学实验表明：生命活动旺盛的细胞自由水和结合水的比值较大，而处于休眠状态的细胞自由水和结合水的比值较小。
请分析回答下列问题：
（1）自由水占细胞鲜重的绝大部分，是细胞内，因为许多生命活动需要的离子、分子都溶解其中。
此外，细胞中几乎所有的都是以水为介质进行的，因此，所以生命活动旺盛的细胞中自由水的相对含量就。
（2）处于休眠状态的细胞中水含量相对较高，这些水在细胞中通过等与糖类、和核酸等物质结合在一起。
（3）绿色植物干种子内所含的水主要是水；抗旱性强的植物结合水的含量，以适应条件。