2022-2023学年高一生物人教版（2019）必修一学案：第二章 第2节 细胞中的无机物（含解析）

2.2 细胞中的无机物
学习目标
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。
基础梳理
一、细胞中的水
1．水的含量特点
(1)含量：一般来说，水是细胞中含量最多的化合物，约占60%～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。
2．水的存在形式和作用[填表]
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
二、细胞中的无机盐
1．存在形式和含量
(1)含量：与水相比，无机盐是细胞中含量很少的无机物。
(2)存在形式：大多数以离子形式存在。
2．生理功能[连线]
深化探究
探究点一　细胞中的水
水是生命之源，没有水就没有生命，请结合下列材料探究水的含量和功能。
表一　不同生物体中水的含量
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类 高等植物
水的含量(%) 97 80～85 78 65 90 60～80
表二　人体中几种不同器官或组织中水的含量
组织、器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液
水的含量(%) 10 22 76 79 83
1.水含量的分布规律
(1)表一说明：不同生物体内含水量不同，一般水生生物体内的含水量比陆生生物多。
(2)表二说明：同一生物体内，不同器官的含水量不同，一般代谢旺盛的组织、器官含水量多。
2．水的存在形式及功能
(1)农民晾晒刚收获的鲜种子，种子失去大量水分。说明细胞内绝大部分的水可以自由移动，以游离的形式存在，这部分水为自由水。
(2)少量干燥种子放在干燥的试管内置于酒精灯火焰上烘烤，种子失去一部分水，观察到试管内壁出现少量水珠。实验中观察到的水珠在细胞中以结合水的形式存在，大约占细胞内全部水的4.5%，结合水可与细胞内的亲水性物质(如蛋白质、淀粉等)结合。烘烤后种子的细胞结构被破坏，种子死亡，不能萌发。
(3)①自由水是细胞内良好的溶剂，许多种物质必须溶解在这部分水中才能反应；②水是光合作用的原料，说明细胞内的自由水作为反应物，参与许多生物化学反应；③水在生物体内流动(如血液)，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者直接运输到体外，这说明自由水具有运输营养物质和代谢废物的功能。
(4)绿色植物在夏季，自由水含量相对较高，而在秋冬季，结合水含量相对较高。说明自由水与结合水比值相对越高，细胞代谢就越旺盛，反之则缓慢。
(5)一般来说，绿色植物的抗干旱、抗冻能力与其代谢旺盛程度成反比。即自由水/结合水比值越大，细胞抗干旱、抗冻能力越低。
探究点二　细胞中的无机盐
无机盐在细胞中的含量仅为1%～1.5%，但却有着重要的作用，请结合下列材料分析无机盐的有关知识。
1．细胞中大多数无机盐以离子的形式存在，包括阳离子和阴离子；少数以化合物的形式存在，如构成骨骼的CaCO3。
2．阅读下列材料，回答有关问题。
材料一　一种叶绿素和血红蛋白的局部分子结构简图
材料二　足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐，原因是随着汗液丢失了大量钙离子；硼能促进花粉的萌发和花粉管的生长，缺少硼时常导致“花而不实”。
材料三　生理盐水(质量分数为0.9%的NaCl溶液)是指与哺乳动物血液和淋巴等渗的无机盐溶液，人体的红细胞在生理盐水中保持原有的形态，如果放到清水里，细胞吸水涨破。
材料四　人体代谢过程中产生的一些代谢物质会改变体液的酸碱度，人体血液中存在H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等酸碱缓冲物质，可以缓冲体液酸碱度的变化。
(1)材料一说明：无机盐是某些化合物的重要组成成分。叶绿素分子的基本组成元素有C、H、O、N、Mg。血红蛋白分子的基本组成元素有C、H、O、N、Fe。
(2)材料二说明：无机盐对维持生物体的正常生命活动有着重要的意义。
(3)材料三说明：无机盐能调节人体的渗透压，维持细胞的正常形态。
(4)材料四说明：无机盐对于维持人体内环境酸碱平衡的相对稳定具有重要作用。
3．填写下列元素缺乏症，体会无机盐的功能。
(1)人体缺铁，会患贫血症；幼年缺钙会患佝偻病，成年缺钙会患骨质疏松症；幼年缺碘会患呆小症，成年缺碘会患地方性甲状腺肿(大脖子病)。
(2)植物的生长需要多种无机盐，其中需要最多的是氮、磷、钾，缺少某种无机盐，植株会出现相应的症状。
①植物缺N：植株就矮小，下部叶片首先缺绿变黄，逐步向上扩展，叶片薄而黄。
②缺P：植物生长受到抑制，植株矮小，下部叶片发暗呈紫红色，开花迟，花亦小。
③缺K：光合作用显著下降，茎杆细瘦，叶的尖端和边缘变黄直至枯死，严重时会使大部分叶片枯黄。
随堂训练
1、细胞内结合水的生理作用主要是( )
A.反应介质并参与某些代谢反应 B.运输各种物质
C.细胞结构的重要组成成分 D.良好溶剂
2、有些作物的种子入库前需要经过风干处理,与风干前相比,下列说法错误的是( )
A.风干种子中有机物的消耗减慢
B.风干种子上微生物不易生长繁殖
C.风干种子中细胞呼吸作用的强度高
D.风干种子中结合水与自由水的比值大
3、如果各细胞内自由水与结合水的比值用 a 表示，则下表中正确的是( )
选项 不同生理状态或部位的细胞 比较
A 根尖分生区细胞、根尖成熟区细胞 =
B 衰老细胞、正常细胞洋葱 >
C 正常洋葱表皮细胞、质壁分离表皮细胞 <
D 休眠种子、萌发种子 <
A.A B.B C.C D.D
4、下表是部分生物体中水分的含量:
生物 水母 鱼类 蛙 哺乳动物 藻类
含水量（%） 97 80~85 78 65 90
表中数据说明( )
①代谢旺盛的组织器官含水量较多
②生物体中水分的含量超过了50%,是各种化合物中最多的
③水生生物体内的含水量比陆生生物多
④同一生物体不同的组织器官中水的含量差异很大
A.①②③④
B.②③
C.②③④
D.①③
5、下列关于水的叙述，错误的是( )
A. 刚收获的种子在晒场上丢失的水分为自由水
B. 自由水在细胞内充当良好溶剂和参与生化反应
C. 将晒干的种子放在试管中烘烤，出现的水珠主要是结合水
D. 细胞代谢增强，细胞内的结合水与自由水的比值升高
6、下列有关无机盐的叙述中,错误的是( )
A.无机盐是某些复杂化合物的重要成分
B.无机盐对维持生命活动有重要作用
C.无机盐是细胞中的能源物质之一
D.无机盐对维持细胞的形态和功能有重要的作用
7、下图是一种叶绿素分子(左)和血红蛋白分子(右)的局部结构简图,下列说法不正确的是( )
A.Mg和Fe都属于大量元素
B.植物体缺镁会影响光合作用
C.人体缺铁会影响氧气的运输
D.叶绿素含C、H、O、N、Mg元素
8、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
9、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
10、英国医生塞达尼 任格在对离体蛙心进行实验的过程中发现,用不含钙的生理盐水灌注蛙心,收缩不能维持,用含有少量钙生理盐水灌流时,蛙心可持续跳动数小时.实验说明钙盐( )
A.是细胞中某些复杂化合物的重要组成部分
B.对维持生物体的生命活动有重要作用
C.对维持细胞的形态有重要作用
D.为蛙心的持续跳动提供能量
答案
随堂训练
1答案及解析：
答案：C
解析：
2答案及解析：
答案：C
解析：风干种子中自由水含量减少，代谢减慢，A正确；风干种子因自由水含量减少，导致微生物缺少生长繁殖的适宜环境，B正确；风干种子中自由水含量减少，细胞呼吸的强度较弱，C错误；风干种子中结合水增多，自由水减少，故结合水与自由水的比值大，D正确。
3答案及解析：
答案：D
解析：
4答案及解析：
答案：B
解析：该表格没有对不同组织器官的代谢水平和含水量的关系进行统计;表格中生物水的含量超过了50%,是各种化合物中最多的;分析表格信息可知,不同生物体内水的含量不同,水生生物体内的含水量多于陆生生物;该表格没有对同一生物体的不同组织器官的含水量进行统计。
5答案及解析：
答案：D
解析：自由水含量越高，新陈代谢越强，抗逆性越弱。因此，细胞代谢增强，细胞内的结合水与自由水的比值降低，D错误。故选D。
6答案及解析：
答案：C
解析：无机盐的功能:(1)细胞中某些复杂化合物的重要组成成分。如: 是血红蛋白的主要成分; 是叶绿素的必要成分。(2)维持细胞的生命活动。如血液钙含量低会抽搐。(3)维持细胞的形态、酸碱度、渗透压。无机盐不是能源物质。故选C.
7答案及解析：
答案：A
解析：镁是大量元素，铁是微量元素，A错误。Mg是构成叶绿素分子的重要元素，植物缺Mg 则导致无法合成叶绿素，从而影响光合作用，B正确。Fe是构成血红蛋白分子的重要元素，人体缺铁，不能合成血红蛋白，进而影响对氧的运输，C正确。从叶绿素的结构简图可知，叶绿素种含有C、H、O、N、Mg元素，D正确。
8答案及解析：
答案：C
解析：草酸可与钙形成不溶性的草酸钙,不利于机体对钙的吸收,A正确;铁是合成血红蛋白不可缺少的成分,故缺铁会影响血液运输氧气的能力,B正确;无机盐不能为生物体提供能量,C错误;植物秸秆燃烧剩下的灰烬中无机盐含量丰富,D正确。
9答案及解析：
答案：A
解析：细胞中的无机盐的主要存在形式是离子,A错误;有的无机盐可以参与某些蛋白质的合成,如Fe是血红蛋白的组成成分,B正确;有些游离在水中的无机盐对于参与维持细胞的酸碱平衡和渗透压具有重要作用,C正确;Mg2+是合成叶绿素分子的原料,D正确。
10答案及解析：
答案：B
解析：
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