【同步课件】第2章 组成细胞的分子 2细胞中的无机物

(共49张PPT)
第2章　组成细胞的分子
课标要点 学法指导
1.掌握水在细胞中的存在形式和作用
2．明确无机盐在细胞中的存在形式和主要作用 1.生命观念：建立生命物质性的观点，即形成“一切生命活动都离不开水”的生命观念，无机盐在细胞内的含量与生命活动密切相关
2．科学思维：运用归纳和概括的思维方法，总结水和无机盐的种类和作用
3．科学探究：通过探究无机盐功能的技能训练，培养科学探究能力
知识导图
1．水的含量及特性
(1)含量：①活细胞中含量________的化合物。
②生物体的含水量随着__________的不同有所差别。
(2)特性：水分子之间靠________结合，呈液态，具有较高的比热容。
细胞中的水
最多　
生物种类　
氢键　
2．水的存在形式和功能
存在形式 自由水 结合水
含义 细胞中绝大部分以游离的形式存在，是可以__________的水 与细胞内_________相结合的水
功能 ①细胞内的________ 是细胞结构的重要组成成分
②参与__________________
③为细胞提供__________环境
④运送____________和代谢废物
含量 约占细胞内全部水分的95.5% 约占细胞内全部水分的4.5%
自由流动　
其他物质　
良好溶剂　
生物化学反应　
液体　
营养物质　
农民晾晒刚收获的鲜种子，种子失去大量水分，该水分在种子细胞中主要以哪种形式存在？
提示：主要以自由水形式存在。
微思考
下列关于植物体内水分的叙述，错误的是(　　)
A．植物体内的水分参与营养物质的运输
B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一
C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物
D．升温可以使细胞中自由水转化成结合水
【答案】D　
【解析】降温可以使细胞中的自由水转化成结合水。
细胞中的无机盐
存在形式 大多数无机盐以________形式存在
含量 占细胞鲜重的__________
功能 维持细胞和生物体的生命活动，如哺乳动物血液中________含量太低，会出现抽搐等症状
维持细胞的________平衡
离子　
1%～1.5%　
钙离子　
酸碱　
足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，你知道是什么原因吗？
提示：这是大量钙离子随着汗液的排出而引起的。
微思考
下列关于无机盐的叙述，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．和糖类一样，无机盐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
【答案】C　
【解析】蔬菜中的草酸与钙结合成草酸钙，影响钙的吸收，A正确；铁是血红素的组成成分，缺铁会影响血红蛋白的合成，导致哺乳动物血液运输O2的能力下降，B正确；糖类能为生物体提供能量，但无机盐不能为生物体提供能量，C错误；植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，D正确。
1．自由水与结合水之间的转化
(1)转化条件
(2)转化实例
①烘干种子时，部分结合水转化为自由水散失掉。
②水果放入冰箱冷藏时，部分自由水转化为结合水。
细胞中的水
[知识归纳]
2．自由水与结合水相对含量与细胞代谢的关系
(1)图示
(2)曲线
(3)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种子贮存前晒干是为了降低自由水含量，降低代谢速率，以延长贮存时间。
③越冬作物减少灌溉，可提高作物对低温的抗性。
【拓展延伸】自由水与结合水相互转化的原因
(1)水分子与细胞内的亲水性物质如蛋白质、淀粉、纤维素等以比较弱的化学键——氢键相结合。
(2)温度升高，水分子的动能增加，会逃脱氢键的束缚成为自由水。
1．细胞失去自由水会导致死亡，还是失去结合水会导致死亡？
提示：结合水。
2．思考下列实际问题，做出合理推测：
(1)新鲜小麦种子放在阳光下，质量减轻的原因是什么？
(2)干种子用水浸泡后仍能萌发说明什么？
(3)干种子不浸泡就不萌发，原因是什么？
(4)种子晒干后储存的原理是什么？
(5)低温环境减少花卉浇水的原因是什么？
提示：(1)自由水散失。
(2)失去自由水的种子仍能保持其生理活性。
(3)自由水越少，代谢强度越低。
(4)减少自由水含量，降低代谢强度，减缓有机物消耗，延长种子寿命。
(5)提高植物对低温的抗性。
1．结合下列曲线图，有关无机物在生物体内含量的说法，错误的是(　　)
A．曲线①可表示人体内自由水与结合水的比值随年龄的变化
B．曲线②可以表示细胞呼吸速率随自由水与结合水比值的变化
[对点精练]
C．曲线③可以表示一粒新鲜的玉米种子在烘箱中被烘干的过程中，种子内无机盐的相对含量变化
D．曲线①可以表示人从幼年到成年体内水含量的变化
【答案】C　
【解析】一般来说，细胞内的结合水含量是相对稳定的，但自由水的含量变化较大，衰老的细胞中自由水含量减少，细胞内自由水与结合水的比值也将减小；自由水是细胞内的良好溶剂，细胞内许多化学反应都需要有水的参与，所以细胞内自由水与结合水的比值升高后，代谢增强，细胞呼吸速率加快；玉米种子被烘干的过程中含水量越来越少，其内的无机盐相对含量逐渐增加，最后达到一恒定值；人体老化的特征之一就是水的含量减少，幼儿身体内水的含量约为77%，远远高于成年人身体内水的含量。
2．如表所示为不同条件或生物不同部位的含水量或比值(用a表示)。则表中数据符合实际的是(　　)
选项 不同条件或生物不同部位的细胞 对比
A 结合水所占比值：萌发的种子(a1)、休眠的种子(a2) a1>a2
B 自由水含量：植物幼嫩部位(a1)、衰老部位(a2) a1C 自由水含量：春季的松树(a1)、冬季的松树(a2) a1D 自由水/结合水：热带植物(a1)、温带植物(a2) a1>a2
【答案】D　
【解析】萌发种子代谢旺盛，自由水相对较多，结合水相对较少，A错误；幼嫩部位比衰老部位的代谢旺盛，自由水含量高，B错误；冬季的松树为了抗低温，自由水含量减少，C错误；热带地区水分充足，植物代谢旺盛，自由水与结合水的比值高于温带植物，D正确。
1．常见无机盐的功能与缺乏症
细胞中的无机盐
[知识归纳]
种类 功能 缺乏时引起的症状
Fe 血红素的重要组成成分 缺铁性贫血症
Mg 叶绿素的重要组成成分 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
种类 功能 缺乏时引起的症状
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 维持动物细胞细胞外液的渗透压 动物细胞细胞外液渗透压降低；过低时不能维持正常的细胞形态
2．探究植物必需无机盐的实验设计思路
探究某一种无机盐是否为植物必需无机盐，一般利用溶液培养法，具体设计思路如下：
(1)对照组：植物＋完全培养液→正常生长。
(2)实验组
实验组加入X盐的目的是二次对照，使实验组前后对照，以增强说服力。
【易错点拨】无机盐在细胞中含量很低，但作用非常重要，过多或过少都会影响生物体正常的生命活动，如Ca2＋过多会导致肌无力。
1．患急性肠炎，为什么医生用0.9%的生理盐水静脉注射？
提示：患急性肠炎的病人丢失大量的水和无机盐，0.9%医用生理盐水补充水和无机盐的同时，维持了细胞的渗透压，保证了细胞的形态和生命活动。
2．下图为一种叶绿素分子和血红素分子局部结构简图，请思考：
叶绿体中含四种色素，其中叶绿素(2种)含Mg2＋，另两种色素(类胡萝卜素)不含Mg2＋。
(1)上述实例表明无机盐在哪些方面的重要功能？
(2)有一种贫血症叫缺铁性贫血，为什么缺铁会导致贫血？
提示：(1)该实例表明某些无机盐是构成细胞内许多化合物的重要成分。
(2)Fe2＋是血红素的重要组成成分，缺铁会影响血红蛋白的合成，而缺乏血红蛋白时将会导致贫血，此即缺铁性贫血。
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，血红蛋白不能合成
B．Mg2＋是叶绿素的成分之一，缺Mg2＋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
【答案】C　
[对点精练]
【解析】铁是血红素的组成成分，缺铁则不能合成血红蛋白；Mg2＋是叶绿素的组成成分，缺Mg2＋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，在食物中加碘是为了补充碘，预防因食物中缺碘而引起地方性甲状腺肿。
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；乙组中实验前(无X)与实验后(有X)之间的自身对照，下列相关叙述正确的是(　　)
A．此实验的无关变量只是选一些相同的植物
B．此实验如果是无土栽培，则实验前营养液必须灭菌
C．为防止外界影响，此实验须在黑暗密闭条件下进行
D．两次对照中属于实验组的依次是乙组、乙组实验后
【答案】D　
【解析】此实验的无关变量有相同的植物、培养条件、培养液的量和浓度等，A错误；无土栽培的培养液无需灭菌，B错误；植物正常生长需要光照，C错误；根据单一变量和对照性原则可以确定，两组对照实验中，实验组依次是乙组、乙组实验后，D正确。
易错易混：生物体内的自由水和结合水
1．关于生物体内水的两个“并不是”
(1)水是生命之源，但并不是水分越多越好，如长期浸泡在水中的陆生植物会死亡。
(2)晒干的种子失去自由水，并不是不含有自由水，而是自由水含量大幅度降低。
2．判断自由水、结合水比例变化的方法
(1)看环境条件是否恶化，若环境条件恶化，则自由水含量下降，结合水含量上升。
(2)看生命活动强度或状态的变化，若生命活动增强，则自由水含量上升，结合水含量下降。
例1　冬小麦要经过严寒的冬季，春化后在春季抽蘖，夏季收获。请比较细胞中的结合水与自由水的比值在其生长期冬季到春季的变化
(　　)
A．升高　　 B．下降
C．不变　　 D．波动不大
错因分析：不理解自由水和结合水的比例与细胞代谢和生物抗逆性的关系。
【答案】B　
【解析】
项目 温度 自由水含量 代谢 表现
冬季 低 低 弱 抗性强
春季 高 高 强 生长旺盛
解题技巧：“四步”法解决坐标曲线题
例2　下图曲线能正确反映大豆种子萌发至幼苗的过程中，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
审题流程：
第一步：明确变量
依据曲线纵横坐标，明确自变量和因变量；纵坐标为因变量，横坐标为自变量，因变量随自变量变化而改变。本题横坐标是种子萌发的时间，隐含的信息是种子萌发过程中吸收自由水；纵坐标为细胞中自由水与结合水的比值变化，隐含信息是细胞代谢强度和抗逆性的变化。
第二步：看清走势
依据曲线走势的变化趋势，得出自变量对因变量的影响。种子萌发过程中吸收自由水，细胞中自由水与结合水的比值升高。
第三步：抓特殊点
注意起点、交点、转折点、最高点、最低点和终点的变化 。 种子萌发过程中不可能无限制吸收自由水，吸水达到饱和时曲线出现拐点。
第四步：规范答题
联系设问信息正确答题，关键是要分得清区间，分区间描述，仔细规范答题。
【答案】B　
【解析】大豆种子萌发至幼苗过程中，细胞新陈代谢先逐渐增强，然后达到相对稳定的状态，自由水与结合水的比值先升高，然后趋于稳定，即图中b曲线。
1．下列关于细胞中化合物的叙述正确的是(　　)
A．细胞鲜重中含量最多的有机化合物是水
B．细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质
C．糖尿病人细胞中含量最多的化合物是糖类
D．肥胖的人体细胞中含量最多的化合物是脂肪
【答案】B　
【解析】细胞鲜重中含量最多的化合物是水，水是无机物，A错误；细胞干重中含量最多的化合物是蛋白质，B正确；糖尿病人和正常人一样，细胞中含量最多的化合物是水，C错误；肥胖的人体细胞中含量最多的化合物是水，不是脂肪，D错误。
2．秋天刚收获的玉米先后经晾晒和烘干处理，均可失去水，则下列相关叙述正确的是(　　)
A．晾晒和烘干失去的水都主要是自由水
B．晾晒和烘干失去的水都主要是结合水
C．晾晒失去的主要是自由水，烘干失去的主要是结合水
D．晾晒失去的水主要是结合水，烘干失去的水主要是自由水
【答案】C　
【解析】刚收获的玉米种子代谢活动较强，自由水多，因此，晾晒处理失去的主要是自由水；晾晒之后的玉米就成了干种子，此时，细胞中的自由水少，因此，经烘干处理后失去的主要是结合水。
3．下列关于细胞中无机盐的叙述，错误的是(　　)
A．在细胞中无机盐主要以分子状态存在
B．有的无机盐可以与蛋白质结合
C．有的无机盐游离在水中维持细胞的渗透压和pH
D．Mg2＋是合成叶绿素分子的原料
【答案】A　
【解析】细胞中无机盐主要以离子状态存在。
4．已知Mn是许多酶的活化剂，例如能激活硝酸还原酶，缺Mn的植物无法利用硝酸盐，这说明无机盐离子(　　)
A．对维持细胞的形态和功能有重要作用
B．对维持生物体的生命活动有重要作用
C．对维持细胞的酸碱平衡有重要作用
D．对于调节细胞内的渗透压有重要作用
【答案】B　
【解析】题干信息中没有pH、细胞正常形态等内容，故应为维持正常生命活动。
5．(2021·全国甲卷改编)植物在生长发育过程中，需要不断从环境中吸收水。下列有关植物体内水的叙述，错误的是(　　)
A．根系吸收的水有利于植物保持固有姿态
B．结合水是植物细胞结构的重要组成成分
C．细胞的水不参与细胞中的生物化学反应
D．自由水和结合水比值的改变会影响细胞的代谢活动
【答案】C　
【解析】细胞的水参与细胞中的生物化学反应，如有氧呼吸需要水的参与。