(共37张PPT)
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√细胞中的无机物
新课程标准 核心素养
1.说出水在细胞中的存在形式和作用，认同其在生命活动中具有重要作用。2.举例说出无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 1.生命观念——认同一切生命活动都离不开水。2.科学思维——利用生活中的现象(如新鲜种子晾晒前后)理解自由水与结合水的转化及其与代谢的关系。
知识点(一)细胞中的水
1．水的含量及特点
(1)含量：一般来说，是细胞中含量最多的化合物，约占70%～95%。
(2)与生物种类及发育阶段的关系
①生物种类不同，含水量不同，如水生生物含水量多于陆生生物。
②不同生长发育期，含水量不同，如幼儿含水量高于成年人。
(3)水的结构特点
①水是极性分子，因此水是良好的溶剂。
②水分子具有氢键，易于断裂和形成，使水具有流动性和较高的比热容。
2．水的存在形式和作用
项目 自由水 结合水
形式 在细胞中以游离的形式存在 与细胞内其他物质相结合
含量 约占95.5% 约占4.5%
作用 ①细胞内的良好溶剂②参与化学反应③为细胞提供液体环境④运送营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成成分
3．自由水和结合水的比例与细胞代谢的关系
(1)自由水/结合水越大，细胞的代谢就越旺盛。
(2)结合水/自由水越大，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。
(1)细胞中结合水失去后仍可保持活性。(×)
(2)同一生物体的幼嫩部位自由水相对含量高于衰老部位。(√)
(3)水分在细胞内不参与细胞结构组成。(×)
(4)新鲜幼嫩的植物细胞中只含有自由水，代谢旺盛。(×)
1．(生命观念)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。该水分在细胞中以哪种形式存在？如果用上述烘烤后的种子播种，种子能否萌发？
提示：以结合水形式存在。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，细胞结构被破坏，细胞死亡，导致种子失去活性。
2．(科学思维、社会责任)秋季，农民收获的玉米需经晾晒后才能入库贮存。结合所学知识，试分析其中的生物学道理。
提示：自由水含量降低，细胞代谢减弱，可减少有机物消耗，同时能防止种子发芽、霉变。
1．自由水与结合水的比值与代谢、抗逆性的关系
(1)图示
(2)曲线
2．在生产中的应用
(1)种子萌发时，需要吸收水分，增加自由水含量。
(2)种子储存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长储存时间。
(3)越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。
1．“绵绵的春雨，是她润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”此过程中，细胞中自由水与结合水的相对含量变化表示正确的是( )
解析：选B 春天生物复苏过程中，细胞中自由水/结合水的比值变大，细胞代谢水平提高。
2．水污染、水资源短缺导致的水危机日趋严重，研究表明，80%的疾病是由水污染引起的。下列有关生物体内水的叙述，错误的是( )
A．结合水是组成细胞结构的一部分，约占细胞内全部水分的4.5%
B．自由水是良好的溶剂，是各种代谢活动的介质
C．同种植物冬天结合水所占比值比夏天高
D．心肌坚韧，血液呈液态，但它们的含水量相差无几，原因是心肌内全是结合水
解析：选D 结合水的作用是构成细胞的结构，其含量占全部水分的4.5%；自由水的作用有多个方面，例如自由水是良好的溶剂，是化学反应的介质；同种植物在冬天的结合水含量相比夏天相对较高，以增强其抗寒能力；心肌与血液的含水量相差不大，但心肌中的结合水含量相对较高，血液中的自由水含量相对较高，所以心肌呈固态而血液呈液态。
知识点(二)细胞中的无机盐
1．存在形式：大多数以离子的形式存在。
2．含量：占细胞鲜重的1%～1.5%。
3．功能
(1)某些重要化合物的组成成分，如Mg2＋是构成叶绿素的主要成分。
(2)维持细胞和生物体的生命活动，具有重要作用，如哺乳动物的血液中Ca2＋含量降低，会出现抽搐现象等。
(3)维持细胞的酸碱平衡。
(1)小麦种子燃尽后的灰烬是无机盐。(√)
(2)缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素不能合成。(√)
(3)细胞中的无机盐多以化合物形式存在，如CaCO3构成牙齿、骨骼。(×)
(4)无机盐对于维持细胞内溶液的浓度起重要作用。(√)
1．(生命观念)人缺铁会患贫血，植物缺镁叶片会发黄，请分析其中的原因，由此说明无机盐具有什么生理作用？
提示：铁是血红素的组成成分，镁是叶绿素的组成成分；说明无机盐是复杂化合物的组成成分。
2．(科学思维)酷暑季节，室外作业的工人会大量出汗，有同学认为工人应多喝纯净水以补充散失的水分。请结合所学知识，评价上述说法是否合理，并说出评价依据。
提示：不合理。工人大量出汗排出水的同时，会排出过多的无机盐，从而导致体内的无机盐含量减少，而纯净水几乎不含无机盐。
1．无机盐功能的实验验证方法
(1)实验目的：探究无机盐X是否是植物生长发育所必需的。
(2)实验设计
(3)实验中的对照
①空白对照
②
2．常见无机盐的作用与缺乏症
种类 作用 缺乏时引起的症状
Fe 构成血红素的元素 缺铁性贫血症
Mg 构成叶绿素的元素 植物叶绿素合成受阻，影响光合作用
Zn 很多酶的组成成分 生长发育不良，生殖腺功能受影响
Ca 骨骼、牙齿的重要组成成分 骨骼畸形；抽搐等
I 甲状腺激素的重要组成成分 甲状腺肿大；呆小症
B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺B时，“花而不实”
Na 维持动物细胞的渗透压 动物细胞渗透压降低；过低时不能维持正常的细胞形态
1．下列关于无机盐的叙述，错误的是( )
A．缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红素不能合成
B．镁是叶绿素的成分之一，缺镁影响光合作用
C．细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿
D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
解析：选C 铁是血红素的组成成分，缺铁则不能合成血红素；镁是叶绿素的组成成分，缺镁则不能合成叶绿素，进而影响光合作用；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在；碘是合成甲状腺激素的原料，在食盐中加碘是为了补充碘，预防因缺碘而引起的地方性甲状腺肿大。
2．设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：
本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照以及乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照。两次对照中属于实验组的依次是( )
A．甲组、乙组实验前 B．甲组、乙组实验后
C．乙组、乙组实验前 D．乙组、乙组实验后
解析：选D 所谓实验组是接受实验变量处理的对象组，故两次对照中属于实验组的依次为乙组、乙组实验后。
[方法点拨]
探究某种无机盐离子是否是植物的必需元素
(1)判断某种无机盐离子是否是植物必需的无机盐离子的原理。
①由于缺乏某种元素，植物的生长发育遇到障碍，不能完成它的生活史。
②除去某种元素以后，植物体表现出专一的病症，而且这种缺素症是可以利用该元素进行预防和恢复的。
③某种元素在植物营养上表现的效果是直接的，而不是由土壤的物理、化学或微生物等因素的改变而产生的间接效果。
(2)判断某种无机盐离子是否是植物必需的无机盐离子的实验方法：
溶液培养法，具体操作过程可归纳如下图：
[要语必背·网络构建]
一、要语必背
1．种子晒干及播种前浸种过程中水分变化及意义
(1)种子晒干过程中，自由水散失。在干燥种子中水以结合水形式存在。种子晒干的目的是降低种子中的自由水含量，从而降低种子细胞的代谢水平，减少有机物消耗，有利于长期储存。
(2)种子不能采用烘干的方法降低自由水含量。因为烘干会失去种子细胞中的结合水，因为结合水是细胞内的结构物质，失掉结合水，细胞结构被破坏，细胞死亡，导致种子失去活性。如果将烘烤后的种子播种下去，种子不能萌发。
(3)种子播种前要浸种，原因是播种前浸种可以使细胞内自由水含量增加，使代谢强度增加，从而促进种子萌发。
2．举例说明一些无机盐的生理功能
(1)Mg2＋是叶绿素分子必需的成分，Fe2＋是血红蛋白分子必需的成分。
(2)哺乳动物血液中必须含有一定的Ca2＋，如果血液中钙离子的含量过低就会出现抽搐现象。
(3)Na＋、Cl－对细胞外液渗透压起重要作用，K＋则对细胞内液渗透压起重要作用。
(4)人血浆中的HCO、HPO等对血浆pH的稳定起重要作用。
二、网络构建
1．下列关于细胞中水分子的叙述错误的是( )
A．只能以游离形式存在
B．是细胞鲜重中含量最多的成分
C．是细胞代谢活动的介质
D．是细胞中多种物质的溶剂
解析：选A 细胞中的水分子以自由水和结合水的形式存在，是细胞鲜重中含量最多的成分，其中自由水是细胞代谢活动的介质和细胞中多种物质的溶剂。
2．如图曲线能正确反映大豆种子萌发至幼苗过程中细胞中自由水与结合水的比值(纵坐标)变化的是( )
A．a B．b
C．c D．d
解析：选B 大豆种子从萌发到幼苗过程中，自由水与结合水的比值逐渐增大，直至相对稳定。
3．生物体内有70多种酶的活性与Zn2＋有关，缺乏Zn2＋生物就无法正常生活，说明无机盐( )
A．对维持生物体的生命活动有重要作用
B．对维持酸碱平衡有重要作用
C．对维持细胞形态有重要作用
D．对调节细胞内的浓度有重要作用
解析：选A Zn2＋与许多酶的活性有关，缺乏Zn2＋的生物无法正常生活，这说明无机盐离子对于维持细胞和生物体的生命活动具有重要作用，A正确；题干信息不涉及酸碱平衡，B错误；题干信息不涉及细胞形态的变化，C错误；题干信息不涉及细胞内的浓度，D错误。
4．“有收无收在于水，收多收少在于肥。”某生物兴趣小组以玉米幼苗为实验材料进行了如下探究实验。
下列叙述中，错误的是( )
A．步骤一损失的水在细胞中以游离形式存在，是细胞内的良好溶剂
B．步骤二损失的水与细胞内其他物质相结合，在细胞内的含量稳定
C．步骤三损失的主要是无机盐，它们在细胞中主要以离子形式存在
D．干旱环境中生长的玉米，其细胞中结合水与自由水比值相对较高
解析：选C 自由水容易失去，玉米幼苗在晾晒过程中损失的主要是自由水，A正确；结合水是细胞内与其他物质相结合的水，是细胞的重要成分，不容易损失，含量稳定，烘干过程中损失的主要是结合水，B正确；构成细胞的有机物容易燃烧，步骤三损失的是构成细胞的有机物，C错误；结合水和自由水的比值与生物的抗逆性有关，在干旱环境中生活的玉米结合水与自由水比值较高，抗逆性强，D正确。
5．无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是( )
A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
C．和ATP一样，KH2PO4也能为生物体提供能量
D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐
解析：选C 草酸与食物中钙结合形成沉淀物，不利于吸收，A正确；铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运输O2，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降，B正确；无机盐在生物体中的作用是细胞的结构成分、参与并维持生物体的代谢活动、维持生物体内的酸碱平衡、维持细胞的渗透压，并不能为生物体提供能量，C错误；燃烧过程中有机物被分解，剩下的是无机盐，D正确。
6．莫拉德营养液是配制方便、使用简单且效果良好的培养液之一。其配方包括A液和B液。A液由硝酸钙125 g，硫酸亚铁12 g，加水1 000 mL配制而成；B液由硫酸镁37 g，磷酸二氢铵28 g，硝酸钾41 g，硼酸0.6 g，硫酸锰0.4 g，硫酸铜0.004 g，硫酸锌0.004 g，加水1 000 mL配制而成。
(1)培养液中的N、P、S、K、Ca、Mg等无机盐进入细胞后主要以________形式存在。
(2)无机盐离子能维持细胞和生物体的正常________，从而使细胞保持一定的形态；有的无机盐离子能维持生物体或细胞内的__________，缓冲pH变化。
(3)“要健美，吃镁食”，是因为镁在能量代谢和脂肪燃烧中起着重要的作用。实验证明催化脂肪分解的很多酶含有酶或在Mg2＋存在时才能正常发挥功能。这说明无机盐离子对酶具有________或________作用，参与生物体的代谢活动。
解析：(1)无机盐在细胞中主要以离子形式存在。(2)无机盐离子能维持细胞和生物体的正常渗透压，从而使细胞保持一定的形态；有的无机盐离子能维持生物体或细胞内的酸碱平衡，缓冲pH变化。(3)催化脂肪分解的很多酶含有酶或在Mg2＋存在时才能正常发挥功能。这说明无机盐离子对酶具有活化或辅助作用，参与生物体的代谢活动。
答案：(1)离子 (2)渗透压 酸碱平衡 (3)活化 辅助
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