2.1生物體内的水和細胞中的水

現行教材開門見山地把細胞内的水分為自由水和結合水，然後分别進行介紹。這種做法有一個困境：多細胞生物體的絕大多數細胞必須浸潤在以水為基礎的液體環境中；水在生物體内流動運輸營養物質和代謝廢物——這兩個功能涉及到的水主要位于細胞外，而不是細胞内。如果把自由水定義為細胞内的水，上述兩個功能則都不屬于自由水的，但确實又是水在生物體内的重要作用。為了調和這個矛盾，新教材先介紹了水在生物體内（主要是細胞外）的作用，然後再提出細胞内的水分為自由水和結合水。

其實将自由水的範圍擴大到細胞外也是可以的。但是考慮到本章需要建立的概念是“細胞由多種多樣的分子構成……”，也就是說這一章重點強調的是細胞這一系統的組成，從形成概念的角度出發，重點介紹細胞内的水更為合适，适當提及水在生物體内（細胞外）的作用。

2.2水的特性

這一部分的内容是新加的，其主旨是希望學生從水的結構出發，理解水是良好的溶劑（從極性出發進行理解）并解釋水中的氫鍵，然後在氫鍵的基礎上解釋水的流動性和高比熱容。這樣的設計有助于學生建立結構和功能相适應的觀念。由于學生隻有初中化學基礎，教師需要視學生的具體情況來确定這部分教學内容的深度。

新教材解釋了水是極性分子之後，談到“帶有正電荷或負電荷的分子（或離子）都容易與水結合”，以此來說明水是良好的極性溶劑。教師可以提一下不帶電的極性分子在水中也有很好的溶解性，諸如葡萄糖之類的極性分子由于電子不對稱分布也很容易與水結合。（順帶提一句，“帶有正電荷或負電荷的分子”這個表述是會被化學老師一腳踹出教室的，化學中分子是電中性的。生物中确實常出現DNA帶負電這樣的表述，咱既然入了生物的坑，也就随波逐流吧。）

相鄰水分子之間弱的吸引力可以形成氫鍵，如果這種吸引力太強，水分子就會失去流動性。但是由于氫鍵相對較弱，易被破壞，且隻能維持極短的時間，水分子才有了移動的機會。氫鍵不斷斷裂，又不斷重新形成，使水在常溫下能夠維持液體狀态，具有流動性。

“由于氫鍵的存在，水具有較高的比熱容”，教材這個表述并不容易理解。可以這樣給學生解釋：升高溫度水分子運動加劇，但氫鍵的存在會束縛水分子的運動，因此需要提供更多的能量才能“克服”氫鍵，即水具有較高的比熱容（升高溫度需要提高較多的能量或降低溫度會釋放較多的能量）。

2.3自由水和結合水

種子曬幹時失去的是自由水，将曬幹的種子烘幹就會連結合水也失去。這個例子常被拿來導入自由水和結合水。需要注意的是，曬幹的種子雖然失去了大量自由水，但是曬幹的種子仍能正常代謝，這表明曬幹的種子中同樣含有自由水。将曬幹的種子烘幹時，失去的水并不完全是結合水，也包括一部分自由水。

與這種僅僅建立在感性認識上的簡介不同，新教材對自由水和結合水的介紹建立在水的特性基礎之上。結合水主要與“蛋白質、多糖等物質結合，這樣，水就失去了流動性和溶解性，成為生物體的構成成分”。由于水是極性分子，蛋白質、核酸或多糖等親水性分子可以與其結合，這些結合水有助于維持蛋白質、核酸等生物大分子的構象。如果失去了這些結合水，生物大分子的構象就會遭到破壞，從而失去相應的功能，因此失去結合水将導緻細胞結構的破壞引起細胞死亡。

自由水能夠流動，可以參與化學反應，也能夠作為良好的溶劑，這些功能主要與細胞代謝直接相關。因此自由水含量越高，細胞代謝就越旺盛；反之，結合水含量越高，細胞抵抗不良環境的能力就越強。

新教材講了冬小麥減少自由水以避免結冰傷害的例子。這裡需要注意結合水是不結冰的，真正結冰的是自由水，自由水在結冰後體積增大，細胞内結冰形成的冰晶就可能導緻膜結構被刺破。降低自由水的含量能減少冰晶的形成，有利于提高冬小麥的抗寒性。