高中生物配套课件：2.5细胞中的无机物（人教版必修1）

(共53张PPT)
1.将少量干燥种子放入干燥的试管内，放在酒精灯火焰上烘烤，试管内壁上出现少量水珠。用此法干燥后的种子播种，种子能否萌发？
提示：如果将烘烤后的种子播种下去，种子不能萌发，因为结合水是细胞内的结构物质，失掉结合水，细胞死亡，导致种子失去活性。
2.种子收获以后，需晒干后储存；种子播种前，需先浸种。请结合自由水的功能进行分析，并总结自由水含量与细胞代谢强度的关系。
提示：种子晒干后，细胞内的自由水含量降低，代谢强度降低，利于种子的长期储存；播种前浸种可以使细胞内自由水含量增加，从而使代谢强度增加。
1.自由水与结合水的比值和代谢的关系
细胞内自由水与结合水的比值增大，则代谢增强，反之代谢减弱。
2.自由水与结合水的转化
在活细胞内，受温度的影响，自由水和结合水可相互转化，即温度升高时，结合水转变为自由水。
典例 下列关于生物体内水的叙述，不正确的是
A.结合水是细胞的重要组成成分
B.血细胞中的水大部分是自由水
C.细胞内结合水与自由水的比值与代谢强度无关
D.自由水可参与细胞内物质的运输与化学反应
本题必须明确细胞中自由水和结合水的比值与细胞代谢强度成正比关系，与细胞抗逆性成反比关系。
【规范解答】选C。水在细胞中的存在形式有结合水和自由水，结合水是组成细胞结构的重要成分，自由水是细胞内的良好溶剂、细胞生活的液体环境和各种化学反应的介质，能运送营养物质和代谢废物，自由水与结合水的比值变化与新陈代谢强度密切相关。
【变式备选】 磁共振技术可应用于临床疾病诊断。因为许 多疾病会导致组织和器官内的水分发生变化，这种变化恰好能在磁共振图像中反映出来。下列有关叙述错误的是 ( )
A.人体的不同组织和器官含水量是不一样的
B.水在细胞中的存在形式及功能是不会改变的
C.组织发生病变，会影响组织内的化学变化
D.发生病变的器官，细胞代谢速率往往会发生改变
【解析】选B。不同组织和器官的含水量不同，水在细胞中的存在形式是自由水和结合水，二者可以发生转化，所以功能可以改变。组织发生病变，会影响组织内酶的合成和特性，从而影响化学变化。
1.人体缺Fe会患贫血症，植物缺Mg叶片会发黄，请分析原因，并由此简单概括Fe、Mg等无机盐的生理作用。
提示：Fe参与组成血红蛋白，Mg参与组成叶绿素；因此，无机盐是生物体某些重要化合物的组成成分。
2.夏季,人在进行剧烈运动时会大量出汗，汗水浸透衣衫，干燥后会留下白色物质。
(1)你知道衣衫上的白色物质是什么吗？
提示：无机盐。
(2)运动过后,常感口渴。此时应补充白开水还是淡盐水？为什么？
提示：淡盐水。出汗时既失水也失NaCl，两者均需要补充。
3.讨论下列现象或做法的原因，分析其说明了什么问题。
(1)激烈的足球比赛场上，少数运动员出现下肢肌肉抽搐的现象。
提示：剧烈运动时运动员大量出汗，随汗液丢失钙盐，造成血液中钙含量降低，影响神经、肌肉的兴奋性，而发生抽搐。
(2)现在食用的食盐几乎都是加碘的。
提示：碘是人体合成甲状腺激素的重要原料，儿童缺碘会患“呆小症”，成年人缺碘会患地方性甲状腺肿。
(3)通过分析上述两实例，归纳无机盐在生物体内的生理作用。
提示：无机盐在生物体内是维持正常生命活动不可缺少的。
常见无机盐作用
I:是甲状腺激素的组成成分，成年人缺乏时患地方性甲状腺肿。儿童缺乏患“呆小症”。
Fe：是血红蛋白的组成成分，缺乏时患缺铁性贫血。
Ca：能降低神经系统的兴奋性，血钙过低时，会出现抽搐现象，血钙过高，会患肌无力。
Na：在动物体内主要维持细胞外液的渗透压。
K：在动物体内主要维持细胞内液的渗透压。在植物体内促进有机物的运输。
Mg：叶绿素的重要组成元素。缺Mg时，叶片发黄。
B：促进花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺B时，会出现“花而不实”。
典例 下列关于无机盐的叙述，错误的是
A.铁是合成血红蛋白不可缺少的成分
B.细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在
C.植物缺Mg2+会影响光合作用
D.食盐中加碘可预防地方性甲状腺肿
解答本题需明确以下两点：
(1)无机盐在细胞内主要以离子形式存在；
(2)不同无机盐在生物体内的作用不同。
【规范解答】选B。血红蛋白含有铁；Mg2+是合成叶绿素的重要成分，缺Mg2+植物不能合成叶绿素，影响光合作用；碘是合成甲状腺激素的原料，缺碘会造成甲状腺代偿性增大，从而患地方性甲状腺肿；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在。
【变式备选】某品牌运动饮料广告词：“解口渴、更解体渴，……。”其中的“解体渴”主要是指 ( )
A.该饮料中含有大量水，补充剧烈运动散失的水分
B.该饮料中含有葡萄糖，补充剧烈运动散失的能量
C.该饮料中含有大量或少量无机盐，补充剧烈运动散失的水分和无机盐
D.该饮料中添加的葡萄糖和无机盐，能补充剧烈运动损失的能量和无机盐
【解析】选D。运动饮料中含大量的水、适量的无机盐与葡萄糖。口渴主要是缺水引起的，体渴主要是由体内无机盐的流失和葡萄糖的消耗引起的。
1.(2011·福州高一检测)下列有关生物体内水的生理功能的叙述中，不正确的是 ( )
A.自由水是良好的溶剂
B.水溶液可运输代谢废物
C.水分解能释放能量供生命活动利用
D.结合水是细胞结构的重要组成成分
【解析】选C。水不是生物体内的供能物质；结合水是细胞结构的重要组成成分，自由水是细胞内良好的溶剂，有运输物质、提供细胞生活的液体环境、参与细胞内生物化学反应等作用。
2.水母体内水的含量高达97%，活细胞内水分的存在形式是
( )
A.全为自由水 B.全为结合水
C.主要为自由水 D.主要为结合水
【解析】选C。在细胞中含量最多的化合物是水，其中绝大多数以自由水的形式存在，少量与化合物结合以结合水的形式存在。
3.现有含水量①10%、②12%、③14%、④16%的小麦分别贮存于条件相同的四个粮仓中，在贮存过程中，有机物损耗最少的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
【解析】选A。活的小麦种子细胞中水的含量高，细胞代谢旺盛，消耗有机物多，细胞中水含量低，细胞代谢缓慢，消耗有机物少。
4.某细胞含有的水中，自由水∶结合水=90∶10，在水分总量不变的情况下，适当提高温度，则两种水的含量的比值变化是( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定
【解析】选A。细胞中的水以自由水和结合水两种形式存在，适当提高温度，水分子的动能增加，部分水分子不再与蛋白质等物质结合，从而转化为自由水，自由水含量增加。
5.与完全营养液培养的植物相比，缺Fe元素的营养液培养的植物显出缺绿症状，当补充铁盐时，上述症状得以缓解，这说明 ( )
A.铁是合成叶绿素的必需元素
B.缺绿症状是由于细胞缺少运输Fe离子的载体
C.铁是构成叶绿素分子的必需元素
D.细胞内供能不足会影响Fe离子的吸收
【解析】选A。判断一种元素是否为植物生长发育的必需元素，采用的方法是通过观察植物在缺乏该元素的培养液中培养一段时间后，是否出现特定的缺素症状。如果出现再加入该元素，观察植物生长是否恢复正常，若能恢复正常，则该元素为植物生长发育的必需元素。植物体的绿色是叶绿体中的叶绿素所表现出的颜色，叶绿素分子中不含Fe，而缺铁影响到叶绿素的含量，所以铁与叶绿素的合成有关。
6.(2011·绥化高一检测)下列与无机盐的功能无关的是 ( )
A.是细胞中能源物质之一
B.是某些复杂化合物的成分
C.能维持生物体的生命活动
D.能维持细胞的形态和功能
【解析】选A。无机盐在细胞中大多数以离子形式存在，具有维持生物生命活动和维持细胞形态和功能的作用，一部分无机盐形成了复杂的化合物。
7. 某运动员比赛后化验，体液中Ca2+含量太低，导致神经和肌肉的兴奋性过高而出现抽搐。这一事实说明Ca2+的生理功能之一是( )
A.构成细胞结构的主要成分之一
B.维持细胞的正常形态
C.维持细胞的正常生理功能
D.调节渗透压和酸碱平衡
【解析】选C。细胞中的无机盐大部分以离子状态存在，具有维持细胞正常生理功能的作用。
一、选择题(本题包括6小题，每小题4分，共24分)
1. 在炎热的夏季，植物常常出现萎蔫现象。植物萎蔫时失去的是 ( )
A.结合水 B.自由水 C.无机盐 D.钾离子
【解析】选B。在炎热的夏季，植物出现萎蔫现象是因为蒸腾作用失去了大量自由水。
2.(2011·长春高一联考)美国宇航局的科学家对“月球坑”观测和传感卫星获得的撞月数据进行初步分析后，确认月球存在水，这使将来人类定居月球成为可能。水在生物体及细胞生命活动中具有重要的生理功能，下面相关叙述正确的是
( )
A.水在生物体的许多化学反应中充当载体
B.植物在越冬时细胞内自由水含量下降
C.蛋白质形成时，不能产生水
D.在人的一生中，细胞中自由水/结合水的值逐渐上升
【解析】选B。细胞内的水有自由水和结合水两种存在形式，自由水在生物体内为许多化学反应提供了液体环境；自由水/结合水的值影响细胞代谢强弱，一般该比值越大，代谢越旺盛，抗逆性越弱，所以植物越冬时期细胞内自由水含量下降；在人的一生中，细胞中自由水/结合水的值逐渐下降；氨基酸脱水缩合形成蛋白质时产生水。
3.代谢旺盛的细胞与代谢缓慢的细胞相比，其含水量及自由水/结合水的值分别为 ( )
A.较多、较大 B.较少、较小
C.较多、较小 D.较少、较大
【解析】选A。代谢旺盛的细胞中水的含量高，自由水/结合水的值较大，一般抗逆性较弱；代谢缓慢的细胞中水含量低，自由水/结合水的值较小，一般抗逆性较强。
4.下列关于水和无机盐的说法，正确的是( )
A.都属于细胞中的无机化合物
B.在活细胞中的含量都很高
C.都以离子形式存在
D.都是生物体的温度调节剂
【解析】选A。在活细胞中水约占细胞总质量的60%～95%，无机盐约占细胞总质量的1%～1.5%；细胞中的水以分子状态存在，无机盐常以离子形式存在；水具有比较大的比热和汽化热，是生物体的温度调节剂，而无机盐没有此性质。
5.人体红细胞呈圆饼状，具有运输氧气的功能，下面是将人体红细胞分别放在三种不同的液态环境中，如图为一段时间内的变化示意图，请分析该图说明的问题是 ( )
A.水分容易进出细胞
B.无机盐离子容易进出细胞
C.红细胞有运输氧气的功能
D.水分和无机盐对于维持细胞的形态和功能有重要作用
【解析】选D。盐水浓度过高，红细胞皱缩；浓度过低，红细胞涨破；只有在0.9%的生理盐水中，红细胞才能保持正常形态与功能。
6.海地大地震时，房屋倒塌掩埋了许多群众。一男子在废墟中被掩埋长达27天，靠喝自己的尿液最终得救。下列选项中能正确说明水对人体重要性的是(多选)( )
A.水和糖类、蛋白质、脂肪一样，为人体提供能量
B.没有水，人体内大部分化学反应就根本不能进行
C.人体缺水时，体内的水全部以结合水的形式存在
D.体内营养物质的运输离不开水
【解析】选B、D。糖类、蛋白质、脂肪能为人体提供能量，水是无机物不能为人体提供能量；水在人体细胞内参与生物化学反应，没有水，体内大部分生物化学反应就不能进行；人体缺水时，体内细胞的水分仍然是自由水较结合水多；体内的物质运输离不开水。
二、非选择题(共2小题，共26分)
7.(12分)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。易与水结合的基团称为亲水基团(如—NH2、
—COOH、—OH)，具有大量亲水基团的一些蛋白质、淀粉等
分子易溶于水；难与水结合的基团称为疏水基团(如脂质分
子中的碳氢链)。脂质分子往往有很长的碳氢链，因难溶于
水而聚集在一起。请回答：
(1)等量亲水性不同的两种物质分散在甲、乙两个含有等量
水的容器中，如图所示。容器中的自由水含量甲比乙_____。
(2)相同质量的花生种子(含油脂多)和大豆种子(含蛋白质多)，当它们含水量相同时，自由水含量较多的是____种子。
(3)以占种子干重的百分比计算，种子萌发时干燥大豆种子的吸水量比干燥花生种子的吸水量_____。
(4)种子入库前必须对其干燥处理，降低种子中的含水量，这是因为：
①_____________________________________________。
②_____________________________________________。
(5)各地规定的入库粮食的含水量标准不尽相同，其原因是
______________________________________________。
【解析】此题的题干中对结合水的形成原因及分子水溶性的原因叙述比较清楚。
第(1)小题用图示的方法解释了自由水和结合水之间的关系，可以通过比较两种物质分子在水溶液中的表面积大小而得出结论。
第(2)小题可以通过比较油脂和蛋白质分子吸附水分子数的多少得出花生种子含自由水多。
第(3)小题，干燥大豆种子中富含蛋白质，与水的亲和力强，因此种子萌发从外界吸收大量水分。
第(4)(5)小题考查细胞中的自由水对种子呼吸和微生物活动的影响，因此种子入库前应根据当地气候条件确定含水量，以防止种子过量呼吸导致发芽、霉变等。
答案：(1)少 (2)花生 (3)多
(4)①种子含水量高，细胞呼吸强，种子内贮存的营养物质因分解而损失过多
②种子含水量高，细胞呼吸强，放出热量多，温度升高，种子易发芽、霉变
(5)气候不同，特别是湿度、温度不同
【实验·探究】
8.(14分)设计一个实验证明某种无机盐离子X是某植物生长发育所必需的，完成以下实验步骤，并得出相应结论。
(1)实验步骤：
①分别配制培养植物的完全培养液和_________。
②取两个广口瓶编号A、B，并向A广口瓶内加入完全培养液，向B广口瓶内加入_________。
③取长势相同的植物分为______的两组，将其中一组放入A瓶中，另一组放入B瓶中。将A、B两瓶一同放到______的环境中，并及时向A、B两瓶中通气。培养一段时间，可观察到A瓶中植物生长旺盛，而B瓶中植物长势很弱并发黄甚至枯萎。
④一段时间后，再向B瓶中添加只含X的培养液，向A瓶中加等量清水，再培养一段时间后，可观察到B瓶中植物
_______________________________________________。
(2)实验结论：__________________________________。
【解析】科学家通过溶液培养法来研究某种无机盐离子是否是植物生活所必需的，即在人工配制的营养液中，除去或加入某种无机盐离子，然后观察植物在营养液中生长发育的状况。如果除去某一种无机盐离子后，植物的生长发育仍然正常，说明这种无机盐离子不是植物所必需的；如果除去某种无机盐离子后，植物的生长发育不正常了，而补充这种无机盐离子后，植物的生长发育又恢复到正常的状态，则说明这种无机盐离子是植物生长发育所必需的。
答案：(1)①缺X培养液 ②等量的缺X培养液
③等量 条件适宜且相同
④恢复正常生长(或病症消失)
(2)X是该植物生长发育所必需的无机盐离子
【规律方法】实验设计中的变量分析
(1)变量的种类及其关系
变量是实验设计中可以变化的因素或条件，依据变量间的相互关系，可分为以下两类：
①自变量与因变量：自变量是实验中由实验者所操纵的因素，该因素的改变将引起实验结果的相应改变，是实验要研究的因素。因变量是因自变量不同而导致的不同的实验结果。它们之间是因果关系，自变量是原因，因变量是结果。
②无关变量与额外变量：无关变量是指实验中除自变量外也能影响实验现象或结果的其他因素。由无关变量引起的实验结果就是额外变量。它们之间也是因果关系。
(2)自变量的确定和控制
根据实验目的，确定实验变量，进而确定控制的措施。
①变量的确定
上题中“证明某种无机盐离子X是某植物生长发育所必需的”，由此可分析：实验的自变量是无机盐离子X，通过设置无机盐离子X的有无来控制，因变量是植物生长状况。无关变量有营养液的用量、植物的生理状况、培养温度、光照等。
②自变量和无关变量的控制
上题中通过设置无机盐离子X的有无控制自变量，其他无关变量实验组和对照组都完全相同即可。