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第一节 细胞中的元素和无机化合物
第一章 细胞的分子组成
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
O
Si
O
C
H
20
含量
C、H、O、N、P、S、K、
Ca、Mg、Na、Cl
Fe、Mn、Zn、Cu、B、
Mo、Co、Se
C、H、O、N、P、S
基本物质
无机自然界
基本相同
含量
硒
化合物
无机
有机
无机
水
1.0～1.5
有机
蛋白质
糖类
核酸
最多
2/3
共价键
氢键
不对称
极性
带电荷的
具有极性基团
熔点
沸点
自由水
结合水
游离
良好的溶剂
物质
废物
介质
反应物
重要成分
1%
离子
渗透压
酸碱平衡
磷酸氢二钾
酸碱平衡
物质组成
代谢活动
铁
碘
镁
过多
过少
肌肉抽搐
肌肉乏力
钙
钾
土壤元素状况
元素缺乏状况
定位、定量
经济
环境
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
核心点三
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
浅仰芹
我仰
h
团结守纪勤学春
主要存在形式生理作用含量异常症状
自由水
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
结合水」存在形式
含量
相互转化
细胞中的元素
元素
特点
赋予细胞许多特性
和无机化合物
种类
生理作用
缺乏症
分子结构
理化特性第一节 细胞中的元素和无机化合物
1.简述细胞主要由C、H、O、N、P等元素构成。2.简述水在细胞中的存在形式和重要作用。3.简述无机盐在细胞中的存在形式和主要作用。 1.生命观念——阐明生物体是由元素和化合物组成的，初步形成生命的物质观，为辩证唯物主义世界观的形成奠定基础。2.科学思维——归纳概括水和无机盐在细胞中的作用。3.科学探究——按照科学探究的要求，提出验证或探究植物必需的无机盐的方案。
一、构成细胞的元素
1．元素的含量
(1)地壳(包括大气)中含量最多的元素是O，其次是Si、Al、Fe。
(2)生物细胞中含量最多的元素是O，然后依次是C、H、N。
2．元素的种类
(2)C、H、O、N、P、S等元素构成了细胞结构和功能所需的基本物质。
3．特点
(1)组成生物体的任何一种元素都可以在无机自然界中找到。
(2)不同生物体内所含的元素种类基本相同，但每种元素的含量存在一定的差异。
4．生物体会因环境中缺乏某种元素而发生该元素的缺乏症。如一些山区居民患有克山病，该病与缺硒有明显关系。
二、水和无机盐是细胞中的无机化合物
1．组成细胞的化合物
(1)组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。化合物分为无机化合物和有机化合物。
(2)科学家测得某种植物细胞中的主要化合物及其质量分数。
类别 化合物 质量分数(%)
无机化合物 水 85.0～90.0
无机盐 1.0～1.5
有机化合物 蛋白质 7.0～10.0
脂质 1.0～2.0
糖类和核酸 1.0～1.5
2．水赋予细胞许多特性
(1)水在细胞中的含量
在活细胞中，水是含量最多的物质，约占细胞重量的2/3。
(2)水的分子结构与理化特性
①水分子由两个氢原子和一个氧原子以共价键(由实线表示)结合组成。
②在相邻的水分子之间存在相互联结的作用力，即氢键。
③水分子的空间结构与电荷的不对称分布，使得水分子具有极性，这让几乎所有带电荷的或具有极性基团的分子都能溶解在水中。
④氢键使水分子间的作用力大大增强，水的熔点和沸点也因此而增高。
(3)水的存在形式和作用
①细胞中的水分子以自由水和结合水两种形式存在。
②自由水以游离的形式存在，参与细胞中各种代谢活动。自由水是良好的溶剂；自由水可运输各种物质和代谢产生的废物；细胞中几乎所有的生化反应都是以自由水为介质进行的，有些水还直接作为反应物参与生化反应。
③结合水是被细胞内其他物质(如蛋白质)束缚而不易自由流动的水，是组成细胞的重要成分。
3．细胞中的无机盐与生命活动关系密切
(1)含量：约占细胞重量的1%。
(2)存在形式：常以离子形式存在。
(3)生理功能
作用 举例
维持细胞的渗透压和生物体液的酸碱平衡 细胞中的磷酸氢二钾、磷酸二氢钾等参与维持生物体液的酸碱平衡
参与物质组成，维持细胞正常的代谢活动 合成血红蛋白需要铁，合成甲状腺激素需要碘，合成叶绿素需要镁
(4)当某些无机盐含量过多或过少时，生物体可能会出现相应的病症。
生物 某些无机盐 症状
哺乳动物 缺少钙 肌肉抽搐
钙过多 肌肉乏力
番茄 缺少钙 果实出现脐腐现象
缺少钾 老叶尖端和边缘出现失绿，甚至干枯坏死的现象
(5)精准农业能根据农田的土壤元素状况和作物的元素缺乏状况，实施定位、定量的精准施肥，高效地利用各类农业资源，并取得较好的经济效益和环境效益。精准农业也许会成为未来农业的发展方向。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同。 ( )
2．Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素。 ( )
3．某些无机盐是细胞内一些大分子物质的组成成分，如Fe2＋参与血红蛋白的构成，Mg2＋参与叶绿素的形成。 ( )
4．自由水的作用比结合水的作用大。 ( )
5．不同细胞内自由水与结合水的比例基本相同。 ( )
提示：1．× 生物界和非生物界的元素组成的种类相同，但含量相差很大。
2．× Ca、Mg是组成细胞的大量元素。
3．√
4．× 自由水、结合水的作用都非常大。
5．× 不同生活环境、生活状态下的细胞中，自由水与结合水的比例是不同的。细胞内自由水与结合水的比例越大，其新陈代谢越旺盛；反之，越弱。
构成细胞的元素
1．构成细胞的元素的种类和含量
(1)大量元素和微量元素的划分依据是元素在细胞中含量的多少，而不是生理作用的大小。
(2)无论干重还是鲜重，细胞中C、H、O和N这四种元素含量最多。
2．元素的统一性和差异性
元素与化合物的关系
组成细胞的各种元素在生物体中大多以化合物的形式存在，如镁形成叶绿素、铁形成血红蛋白等。但有少数元素是以单质形式存在的，如硫磺细菌中的S是以硫磺颗粒的形式存在的。另外少数元素以离子的形式存在，如K以K＋的形式存在于细胞内液中。
1．(2022·江苏南京高一上期中考试)下列关于细胞的组成元素的说法，不正确的是( )
A．组成小麦细胞的各种元素在无机自然界均可找到
B．青蛙和玉米细胞内的元素在种类和含量上基本相同
C．组成细胞的元素常见的有20多种，其中C是最基本的元素
D．狐狸和其所捕食的动物体内含量最多的元素都是O
B [组成小麦细胞的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是细胞所特有的，A正确；青蛙和玉米细胞内的元素在种类上基本相同，但含量相差较大，B错误；组成细胞的元素常见的有20多种，其中C是最基本的元素，C正确；活细胞中含量最多的元素是O，因此狐狸和其所捕食的动物体内含量最多的元素都是O，D正确。]
2．如图甲是细胞中化合物含量的扇形图，图乙是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是( )
A．若图甲表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质
B．若图乙表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比)，则a、b、c依次是O、C、H
C．地壳与细胞中含量最多的元素都是a，因此说明生物界与非生物界具有统一性
D．若图甲表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物是蛋白质
C [若图甲表示细胞鲜重，则A化合物为水，B化合物为蛋白质，A正确；若图乙表示组成人体细胞的元素含量(占细胞鲜重的百分比)，则a、b、c依次是O、C、H，B正确；生物界与非生物界具有统一性是指组成细胞的元素都能在自然界中找到，没有一种是细胞特有的，C错误；若图甲表示细胞完全脱水后的化合物含量，细胞干重中含量最高的化合物是蛋白质，故A化合物是蛋白质，D正确。]
水赋予细胞许多特性
1．自由水与结合水的相互转化
(1)条件：自由水结合水。
(2)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。
2．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。
3．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
(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。
在冬季来临时，随着气温的逐渐降低，植物体内发生了一系列适应低温的变化，如可溶性糖含量增加、细胞代谢减弱等。研究表明，细胞内溶液浓度升高，冰点降低。
(1)结合所学知识及上述信息，解释“霜打的茄子——蔫儿了”。
(2)有些蔬菜富含淀粉，但“霜打”后的蔬菜格外“甜”。请结合所学知识解释其原因。
提示：(1)当外界温度降低时，茄子中的自由水含量减少，导致表皮皱缩。
(2)温度降低，蔬菜中的淀粉分解为可溶性糖，增大了细胞液浓度，降低了细胞液的冰点，使细胞不容易冻坏，可溶性糖主要是葡萄糖，因此蔬菜变甜了。
3．(2022·山东青岛十七中高一上期中考试)下列有关水的叙述，不正确的是( )
A．生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别
B．水是细胞内良好的溶剂，该作用是由它的分子结构所决定的
C．由于水分子之间的氢键不断地断裂和形成，因此水在常温下能够维持液态，具有流动性
D．由于水具有较高的比热容，因此水的温度相对容易发生改变
D [生物体的含水量随着生物种类的不同而有所差别，如水生生物的含水量大于陆生生物，A正确；结构决定功能，水分子的极性结构特征决定了水是细胞内良好的溶剂，B正确；由于水分子之间的氢键的作用力比较弱，氢键不断地断裂和形成，使水在常温下能够维持液态，具有流动性，C正确；氢键的存在使水有较高的比热容，水的温度相对不容易发生改变，有利于维持生命系统的稳定性，D错误。]
4．(2022·江苏宿迁高一上期末考试)2021年“世界水日”“中国水周”活动的主题为“深入贯彻新发展理念，推进水资源集约安全利用”。下列有关水对生命活动影响的叙述，正确的是( )
A．晒干的小麦种子不含自由水，代谢强度低，便于贮藏
B．植物幼嫩部位比衰老部位代谢旺盛是因为幼嫩部位自由水含量占比较高
C．与未萌发的小麦种子相比，正在萌发的小麦种子中自由水与结合水的比值下降
D．越冬的植物体内自由水比结合水的含量高，有利于植物抵抗寒冷的环境
B [细胞内的水以自由水和结合水的形式存在，种子晾晒过程中失去的水主要是自由水，但晾晒后种子中仍含有自由水，晒干后种子中自由水与结合水的比值下降，代谢强度降低，便于贮藏，也可以延长种子的保存时间，A错误；自由水含量高，代谢旺盛，幼嫩部位比衰老部位自由水的含量高，B正确；与未萌发的种子相比，正在萌发的种子细胞代谢活动旺盛，自由水含量增加，则自由水与结合水的比值升高，C错误；越冬的植物体内，自由水向结合水转化，自由水所占的比例逐渐降低，结合水所占的比例逐渐升高，有利于植物抵抗寒冷的环境，D错误。]
细胞中的无机盐与生命活动关系密切
1．无机盐存在形式及作用的两点归纳
(1)无机盐并不都以离子的形式存在，如骨骼中的钙以CaCO3的形式存在。
(2)无机盐在细胞内含量很低，但其作用非常重要，且需要保持一定的量，缺失和过多都可能影响生命活动。
2．无机盐的生理功能
(1)参与物质组成，如：
无机盐 生理功能
Mg2＋ 叶绿素必需的原料
Fe2＋ 血红蛋白的重要成分
PO 合成核苷酸的原料
Zn2＋ 人体内200多种酶的重要组成成分
CaCO3 动物和人体骨骼、牙齿中的重要成分
(2)维持细胞正常的代谢活动，如：
无机盐 生理功能
Ca2＋ 哺乳动物血液中钙盐含量太低，会出现抽搐
Mn2＋ 某些酶的活化因子
(3)维持细胞的渗透压和生物体液的酸碱平衡
①渗透压的平衡：Na＋、Cl－对维持血浆等的渗透压起重要作用，K＋对维持细胞内液的渗透压起重要作用。
②酸碱平衡(即pH平衡)：无机盐离子组成重要的缓冲体系，如H2PO/HPO和H2CO3/HCO等调节并维持pH平衡。
3．某些无机盐含量异常及其症状表现
含量异常 症状表现
缺少Ca2＋ 哺乳动物会出现肌肉抽搐现象
番茄果实会出现脐腐现象
Ca2＋过多 哺乳动物会出现肌肉乏力现象
缺少K＋ 番茄植株老叶尖端和边缘会失绿，甚至干枯坏死
缺少I－ 人体会患地方性甲状腺肿大
缺少Fe2＋ 人体会患缺铁性贫血
5．(2022·湖北期末)下列有关无机盐的叙述，正确的是( )
A．植物体缺镁时，不影响其体内有机物的合成速率
B．无机盐在细胞内主要用于合成一些生物大分子
C．镁是构成叶绿素的重要元素，铁是构成血红蛋白的重要元素
D．人体血液中钙离子的浓度过高时会出现抽搐现象
C [镁是构成叶绿素的重要元素，因此植物体缺镁时，其光合作用会受到影响，进而影响其体内有机物的合成速率，A项错误；无机盐在细胞内主要以离子的形式存在，无机盐在细胞内并不是主要用于合成一些生物大分子的，B项错误；人体血液中钙离子的浓度过低时会出现抽搐现象，D项错误。]
6．(2022·应县一中期中)为证明镁是小麦生长发育必需的无机盐，李老师设计了四组实验让学生选择(如下表所示)，其中能达到实验目的的组合是( )
实验组别 甲 乙 丙 丁
实验材料 10株小麦苗 10株小麦苗 1株小麦苗 1株小麦苗
培养液 完全营养液(含小麦生活必需的无机盐) 缺镁的完全营养液 缺镁的完全营养液 完全营养液(含小麦生活必需的无机盐)
A．甲、丁 B．甲、丙
C．甲、乙 D．丙、丁
C [根据实验目的可以确定实验的自变量为镁的有无，其他的培养条件应完全相同；由于丙和丁的实验材料太少，不遵循平行重复原则，所以最佳的实验组合是甲、乙。]
生命的物质基础是组成细胞的元素和化合物。一种植物和一种哺乳动物体内细胞的某些化学元素含量(占细胞干重的质量分数)如表所示：
元素(%) C H O N P Ca S
植物 43.57 6.24 44.43 1.46 0.20 0.23 0.17
动物 55.99 7.46 14.62 9.33 3.11 4.67 0.78
通过对表格信息的分析比较可知：这两种生物体内构成细胞的化学元素种类基本相同，但含量差异很大，由此形成科学思维的学科素养。
(1)有同学依据表中数据，提出不同生物的组成元素也具有统一性和差异性，你是否同意该说法？说出你的依据。(科学思维)
提示：同意。由表中数据可知，两种不同生物体内细胞所含的化学元素的种类相同，各元素含量不同，可以体现生物体元素的统一性和差异性。
(2)N是蛋白质的重要组成元素，而S是蛋白质的特征元素。依据表中数据，试分析：哪种生物体内蛋白质含量较高？(科学思维)
提示：动物体内蛋白质含量较高，因为与植物细胞相比，动物体内细胞中N和S含量较高。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1.生物体中常见的元素有20多种，在无机自然界中都可以找到。2.在组成生物体的元素中C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Na、Cl等元素在生物体内含量较多，称为大量元素。3.不同生物体内所含的元素种类基本相同，但每种元素的含量存在一定的差异。4.在活细胞中，水是含量最多的物质，约占细胞重量的2/3。水分子以自由水和结合水两种形式存在于细胞中。5.自由水以游离的形式存在，参与细胞中各种代谢活动。6.结合水是被细胞内其他物质(如蛋白质)束缚而不易自由流动的水，是组成细胞的重要成分。7.细胞中的无机盐含量虽少，但具有重要的生理功能，与生命活动关系密切。
1．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．同种植物萌发种子的含水量与休眠种子的相同
D [植物体内营养物质的运输需要自由水的参与，A项正确；结合水可构成叶肉细胞的组分，B项正确；自由水可作为细胞内化学反应的反应物，参与化学反应，C项正确；萌发的种子代谢旺盛，故同种植物萌发种子的含水量高于休眠种子的含水量，D项错误。]
2．(多选)组成人体细胞的元素含量有不同的统计方法，如鲜重中C占18%，O占65%，而干重中C占55.99%，O占14.62%。下列关于人体细胞元素组成的说法，正确的是( )
A．人体细胞中C、H、O、Fe都是大量元素
B．干重中C的含量高是因为细胞失水
C．组成人体细胞的元素，常见的有20多种
D．构成人体细胞的元素在地壳中不一定能找到
BC [Fe是微量元素，不是大量元素，A项错误；鲜重和干重是根据细胞是否失水划分的，干重中C的含量高是因为细胞失水，B项正确；组成细胞的元素常见的有20多种，C项正确；构成人体细胞的所有元素在地壳中都能找到，没有一种是人体细胞所特有的，D项错误。]
3．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．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
C [草酸是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌体中，草酸容易与钙离子结合形成草酸钙，不利于机体对食物中钙的吸收，A项正确；哺乳动物缺铁，会影响血红蛋白的合成，导致血液运输O2的能力下降，B项正确；无机物不能为生物体提供能量，C项错误；植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐，D项正确。]
4．试回答下列问题：
(1)种子在入仓之前需晾晒，所去除的水分主要是细胞中的________水。
(2)将干种子用水浸泡后种子能萌发，但干种子不经水浸泡不能萌发，这说明_________________________________________________。
(3)新鲜的鸡蛋清呈液态胶状，而臭鸡蛋清则是相对更“稀”的液体，呈水状，这是因为在新鲜的鸡蛋清中的水与蛋白质结合在一起，形成液态胶体，这时的水为______，而臭鸡蛋中的蛋白质被微生物分解成小分子物质，使这部分水释放出来，转变为________。
(4)贫血症患者血液运输________的能力低。一般的贫血症患者除要补充铁以外，还应多吃一些含________丰富的食物。
(5)人体中含钙最多的是________。
A．肌肉 B．骨组织
C．上皮组织 D．神经组织
(6)人在长跑后，因流汗过多常出现抽搐现象，这时应及时补充含________的食物。
[解析] (1)自由水是自由流动的水，通过晾晒能蒸发出去。(2)干种子用水浸泡后，会大量吸水，这些水能参与细胞内的许多化学反应，促进种子萌发。(3)蛋白质是亲水性物质，与水结合后形成液态胶体。蛋白质被微生物分解成小分子物质后，结合水会转变为自由水。(4)贫血症患者血红蛋白含量降低，运输O2的能力降低。补充蛋白质丰富的食物，可为人体提供氨基酸，用于合成血红蛋白。(5)在人体中骨骼和牙齿中的钙含量高。(6)血液中钙离子含量过低会引起抽搐。
[答案] (1)自由 (2)自由水与细胞代谢强度有关，自由水多，代谢旺盛 (3)结合水 自由水 (4)O2 蛋白质 (5)B (6)钙
9课时分层作业(1) 细胞中的元素和无机化合物
题组一 组成细胞的元素和化合物
1．下列关于细胞内元素和化合物的叙述，正确的是( )
A．细胞中的N、Ca、Fe、Mo都属于大量元素
B．组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到
C．组成细胞的化合物中有机物含量高于无机物
D．碳元素在人体细胞鲜重中的百分比最大
B [Fe、Mo属于微量元素，A错误；组成细胞的化学元素在无机自然界中都可以找到，没有一种化学元素是细胞所特有的，说明生物界和非生物界具有统一性，B正确；组成细胞的化合物中无机物含量高于有机物，水含量最高，百分比最大，C错误；组成人体细胞(鲜重)的化学元素中，氧元素的含量最高，百分比最大，D错误。]
2．下列各项对经典广告词的分析，错误的是( )
A．电视广告词“腰酸背痛脚抽筋——得补钙”，这里的钙可以指元素
B．广告词“儿童厌食，补锌是关键……”说明人体的发育需要锌
C．“点(碘)点(碘)滴滴的健康关爱”告诉人们，碘是人体的必需元素
D．“本饮料由天然物质配制而成”，指的是该饮料绝对不含无机化合物
D [“腰酸背痛脚抽筋——得补钙”，这里所指的“钙”是强调存在的元素，与具体形态无关，A正确；锌是微量元素，人体发育需要锌的量不大，但不能缺少，B正确；人体缺少碘元素会引起甲状腺肿大，所以要适量摄入碘元素，C正确；饮料里面含有水，水就是无机化合物，D错误。]
题组二 水赋予细胞许多特性
3．(多选)每年3月22日是“世界水日”，联合国确定2018年“世界水日”的宣传主题是“借自然之力，护绿水青山”。下列关于水的叙述正确的是 ( )
A．生化反应必须在水中进行
B．水是细胞鲜重中含量最多的化合物
C．水在细胞中的存在形式并非一成不变
D．自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大
ABC [细胞内的生化反应必须在水中进行，A正确；细胞鲜重中含量最多的化合物是水，B正确；水在细胞中的存在形式并非一成不变，通常自由水和结合水可相互转化，C正确；自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱有关，自由水与结合水的比值越高，细胞新陈代谢越旺盛，D错误。]
4．“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”下图是植物在复苏过程中细胞内自由水与结合水相对含量变化的曲线图，其中正确的是( )
A B
C D
B [分析题图可知，纵坐标为相对含量。植物在复苏过程中自由水相对含量上升，结合水相对含量下降，细胞新陈代谢增强，B项正确。]
5．(2022·江苏淮安期末)每年的3月22日是“世界水日”，2020年世界水日中国的主题为“坚持节水优先，建设幸福河湖”。下列说法错误的是( )
A．种子晒干时散失的水分主要是自由水
B．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合
C．沙漠地区的仙人掌体内含量最多的化合物是水
D．细胞内结合水与自由水的比值，种子萌发时比休眠时高
D [种子萌发时比休眠时代谢活动增强，自由水含量增多，结合水与自由水的比值降低，D错误。]
6．水是生命之源，也是细胞内各种化学反应的介质，水有两种存在形式，即自由水和结合水。在细胞中自由水和结合水比值的变化，是与细胞生命活动相适应的。请回答下列问题：
(1)农民将新收获的种子放在院子里晾晒，是为了除去部分________，然后再将其储存。这样做有两个目的：一是防止水分过多而霉变；二是可________(填“升高”或“降低”)种子的呼吸速率，从而____________(填“增加”或“减少”)有机物的消耗。这说明________越多，代谢越旺盛。
(2)如果将晒过的种子再用火烘烤，失去的是____________，这样的种子还能萌发吗？________。
(3)血液凝固时，________转变成________，说明自由水和结合水可以相互转化。
(4)幼小的植物体内自由水比例减少时，机体代谢程度降低，生长缓慢；自由水比例增大时，机体代谢活跃，生长迅速。对这种现象的解释是____________。
[解析] (1)种子晒干，目的是延长储存时间和更好地储存，晒干后，自由水减少，代谢速率减弱，从而减少有机物的消耗。(2)将晒干的种子再用火烘烤，种子失去的是结合水，成为死细胞，不能萌发。(3)血液凝固时，自由水转变成结合水，说明自由水和结合水可以相互转化。(4)自由水与代谢程度密切相关。
[答案] (1)自由水 降低 减少 自由水
(2)结合水 不能 (3)自由水 结合水
(4)自由水是细胞内良好的溶剂，为多种化学反应提供液体环境或直接参与某些化学反应，生物体的生命活动离不开水
题组三 细胞中的无机盐与生命活动关系密切
7．下列有关生物体内无机盐的叙述，错误的是( )
A．绝大多数无机盐以化合物的形式存在
B．山羊的血液中如果Ca2＋的含量过低，就会出现抽搐现象
C．无机盐离子在维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等方面有着重要作用
D．镁是构成叶绿素的必需成分，植物缺乏镁时会导致叶片发黄
A [绝大多数无机盐以离子的形式存在，A错误；动物体内血钙含量过低，会出现抽搐现象，B正确；无机盐离子在维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等方面有着重要作用，C正确；镁元素是合成叶绿素必不可少的元素，D正确。]
8．科学工作者研究了钙和硼对某种植物花粉粒萌发和花粉管生长的影响，结果如图所示。下列结论错误的是( )
A．适宜浓度的钙有利于花粉管的生长，适宜浓度的硼有利于花粉的萌发
B．钙和硼对花粉萌发、花粉管生长的影响不同
C．钙在一定浓度范围内几乎不影响花粉管的生长速率
D．硼在一定浓度范围内几乎不影响花粉管的生长速率
C [由图可知，随钙浓度增加，花粉萌发率没有明显变化，但花粉管生长速率先增大后减小。故C错误。]
9．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少铁，血红素不能合成
B．Mg2＋是叶绿素的成分之一，缺少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，如碳酸钙构成骨骼、牙齿
D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
C [细胞中的无机盐大多数以离子形式存在，如Na＋、K＋等，有些无机盐是以化合物的形式存在，如碳酸钙，C项错误。]
10．华北某地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起的，有人认为是土壤中缺镁引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，探究两种猜测哪个正确。
材料用具：三株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状。根据完全培养液和相应缺锌、缺镁的完全培养液对苹果生长发育影响的比较，判断小叶病的病因。方法步骤：
(1)首先配制完全培养液和相应的缺锌培养液和______培养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。
(2)____________________________________________________。
(3)放在相同且适宜的条件下培养一段时间，____________________。
(4)结果预测和分析：
①________缸内的苹果幼苗正常生长。
②若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有，则说明_____________。
③若___________________________________________________________
______________________________________________________________，
则说明苹果小叶病是由缺镁引起的。
④若___________________________________________________________
______________________________________________________________，
则说明苹果小叶病既与缺镁有关，又与缺锌有关。
⑤若___________________________________________________________
______________________________________________________________，
则说明苹果小叶病与缺镁、缺锌都无关。
[解析] 实验的自变量是锌、镁的有无，因变量是植物的生长状况。对照组应用全素培养液培养，实验组分别用缺锌培养液和缺镁培养液培养，根据植物的生长状况判断小叶病与镁和锌的关系。
[答案] (1)缺镁
(2)将三株长势相同的苹果幼苗分别栽培在上述三个培养缸
(3)观察生长发育状况
(4)A 苹果小叶病是由缺锌引起的 C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸不表现出小叶病 B、C两缸内苹果幼苗都表现出小叶病 B、C两缸内苹果幼苗都不表现出小叶病(实验结果必须描述B、C两缸苹果幼苗的生长发育情况，不可只描述B缸或C缸一种)
11．(2022·唐山一中月考)我们如何找到回家的路？荣获2014年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发现大脑里的神经细胞——位置细胞和网格细胞起到了重要作用。下列叙述正确的是( )
A．网格细胞干重中质量百分比最高的元素是O
B．位置细胞鲜重中质量百分比最高的四种元素依次是C>O>H>N
C．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H
D．P和S分别是位置细胞中的大量元素和微量元素
C [网格细胞干重中质量百分比最高的元素是C，A错误；位置细胞鲜重中质量百分比最高的四种元素依次是O>C>H>N，B错误；网格细胞和位置细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H，C正确；P和S都是细胞中的大量元素，D错误。]
12．(2022·冀州中学期中)下表为组成人体细胞中的部分元素含量，下图为人体细胞中化合物含量的柱形图。下列说法正确的是( )
元素 a b c
含量 65% 18% 10%
A．若表格表示元素占细胞鲜重的百分比，则表格中含量最多的元素a是碳元素
B．若柱形图表示细胞鲜重中化合物的含量，则化合物甲是蛋白质
C．若表格表示元素占细胞干重的百分比，则b是碳元素
D．若柱形图表示细胞完全脱水后化合物的含量，则化合物甲具有多样性
D [若表格表示元素占细胞鲜重的百分比，则a表示氧元素，A错误；若柱形图表示细胞鲜重中化合物的含量，则化合物甲是水，B错误；若表格表示元素占细胞干重的百分比，则b是氧元素，C错误；若柱形图表示细胞完全脱水后化合物的含量，则化合物甲为蛋白质，其具有多样性，D正确。]
13．(2022·重庆八中高一上期末考试)如图所示为细胞中水的两种存在形式及其作用。下列相关叙述错误的是( )
A．图中①指的是结合水，该部分水较少，丢失不会导致细胞死亡
B．图中②指的是自由水，细胞代谢旺盛时该部分水的含量会增多
C．存在形式由②转变成①有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性
D．图中甲可表示“组成细胞结构”，乙可表示运输营养物质和代谢废物
A [由题图可知，水的存在形式②有多种功能，为自由水，则水的存在形式①为结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分，如果这部分水失去会导致细胞死亡，A错误；正常情况下，细胞内自由水所占的比例越高，细胞的代谢就越旺盛，B正确；结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强，故自由水转化为结合水，可降低代谢水平，提高植物抗寒性、抗旱性等抗逆能力，C正确；结合水的功能为组成细胞结构，自由水是良好的溶剂，能运输营养物质和代谢废物、参与生化反应、为细胞提供液体环境等，故乙可表示运输营养物质和代谢废物，D正确。]
14．下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是( )
A．自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应
B．结合水是细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中
C．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成
D．无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用
D [细胞内的许多生物化学反应都需要自由水的直接参与，如蛋白质水解成氨基酸、光反应等，A错误；结合水是细胞结构的重要组成成分，而液泡中的液体是细胞液，里面的水以游离的形式存在，可以自由流动，为自由水，B错误；无机盐可参与有机物的合成，如Mg2＋是叶绿素的组成成分，Fe2＋是血红蛋白的组成成分，C错误。]
15．有机物中具有不同的化学基团，他们对水的亲和力不同，容易与水结合的基团称为亲水基团(如—NH2、—COOH、—OH等)，具有大量亲水基团的一些蛋白质和淀粉等分子易溶于水；难与水结合的基团称为疏水基团，如脂类分子中的碳氢链。脂类分子往往有很长的碳氢链，难溶于水而聚集在一起。请回答下列问题：
甲 乙
(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，如上图所示。容器中的自由水含量甲比乙________(填“多”或“少”)。
(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)种子入库前必须在阳光下晒干，重量减轻，这个过程种子损失的主要是________，这样的种子在适宜条件下仍能萌发成幼苗；把晒干的种子放在一支洁净的试管中加热，试管壁上有水珠出现，这些水主要是细胞内的________，这样的种子不能萌发成幼苗。条件恶劣时，细胞内的________会转化为________(以上四空均填“自由水”或“结合水”)。
[解析] (1)从题图中可以看出，甲容器中有较多的水与物质分子结合在一起，因此容器中的自由水含量甲比乙少。(2)由于花生种子含油脂多，与水结合的量少，而大豆种子含蛋白质多，与水结合的量较多，因此，当它们含水量相同时，自由水含量较多的是花生种子。(3)种子入库前必须在阳光下晒干，重量减轻，这个过程损失的主要是自由水，这样的种子在适宜条件下仍能萌发成幼苗；把晒干的种子放在一支洁净的试管中加热，试管壁上有水珠出现，这些水主要是结合水，这样的种子不能萌发成幼苗。条件恶劣时，细胞内的自由水会转化为结合水。
[答案] (1)少 (2)花生 (3)自由水 结合水 自由水 结合水
8课时分层作业(1) 细胞中的元素和无机化合物
题组一 组成细胞的元素和化合物
1．下列关于细胞内元素和化合物的叙述，正确的是( )
A．细胞中的N、Ca、Fe、Mo都属于大量元素
B．组成细胞的化学元素在无机自然界都能找到
C．组成细胞的化合物中有机物含量高于无机物
D．碳元素在人体细胞鲜重中的百分比最大
2．下列各项对经典广告词的分析，错误的是( )
A．电视广告词“腰酸背痛脚抽筋——得补钙”，这里的钙可以指元素
B．广告词“儿童厌食，补锌是关键……”说明人体的发育需要锌
C．“点(碘)点(碘)滴滴的健康关爱”告诉人们，碘是人体的必需元素
D．“本饮料由天然物质配制而成”，指的是该饮料绝对不含无机化合物
题组二 水赋予细胞许多特性
3．(多选)每年3月22日是“世界水日”，联合国确定2018年“世界水日”的宣传主题是“借自然之力，护绿水青山”。下列关于水的叙述正确的是 ( )
A．生化反应必须在水中进行
B．水是细胞鲜重中含量最多的化合物
C．水在细胞中的存在形式并非一成不变
D．自由水与结合水的比例与新陈代谢的强弱关系不大
4．“绵绵的春雨润醒了小草，润绿了杨树，润开了报春花。”下图是植物在复苏过程中细胞内自由水与结合水相对含量变化的曲线图，其中正确的是( )
A B
C D
5．(2022·江苏淮安期末)每年的3月22日是“世界水日”，2020年世界水日中国的主题为“坚持节水优先，建设幸福河湖”。下列说法错误的是( )
A．种子晒干时散失的水分主要是自由水
B．细胞内结合水的存在形式主要是水与蛋白质、多糖等物质结合
C．沙漠地区的仙人掌体内含量最多的化合物是水
D．细胞内结合水与自由水的比值，种子萌发时比休眠时高
6．水是生命之源，也是细胞内各种化学反应的介质，水有两种存在形式，即自由水和结合水。在细胞中自由水和结合水比值的变化，是与细胞生命活动相适应的。请回答下列问题：
(1)农民将新收获的种子放在院子里晾晒，是为了除去部分________，然后再将其储存。这样做有两个目的：一是防止水分过多而霉变；二是可________(填“升高”或“降低”)种子的呼吸速率，从而____________(填“增加”或“减少”)有机物的消耗。这说明________越多，代谢越旺盛。
(2)如果将晒过的种子再用火烘烤，失去的是____________，这样的种子还能萌发吗？________。
(3)血液凝固时，________转变成________，说明自由水和结合水可以相互转化。
(4)幼小的植物体内自由水比例减少时，机体代谢程度降低，生长缓慢；自由水比例增大时，机体代谢活跃，生长迅速。对这种现象的解释是____________。
(1)种子晒干，目的是延长储存时间和更好地储存，晒干后，自由水减少，代谢速率减弱，从而减少有机物的消耗。(2)将晒干的种子再用火烘烤，种子失去的是结合水，成为死细胞，不能萌发。(3)血液凝固时，自由水转变成结合水，说明自由水和结合水可以相互转化。(4)自由水与代谢程度密切相关。
(1)自由水 降低 减少 自由水
(2)结合水 不能 (3)自由水 结合水
(4)自由水是细胞内良好的溶剂，为多种化学反应提供液体环境或直接参与某些化学反应，生物体的生命活动离不开水
题组三 细胞中的无机盐与生命活动关系密切
7．下列有关生物体内无机盐的叙述，错误的是( )
A．绝大多数无机盐以化合物的形式存在
B．山羊的血液中如果Ca2＋的含量过低，就会出现抽搐现象
C．无机盐离子在维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等方面有着重要作用
D．镁是构成叶绿素的必需成分，植物缺乏镁时会导致叶片发黄
8．科学工作者研究了钙和硼对某种植物花粉粒萌发和花粉管生长的影响，结果如图所示。下列结论错误的是( )
A．适宜浓度的钙有利于花粉管的生长，适宜浓度的硼有利于花粉的萌发
B．钙和硼对花粉萌发、花粉管生长的影响不同
C．钙在一定浓度范围内几乎不影响花粉管的生长速率
D．硼在一定浓度范围内几乎不影响花粉管的生长速率
9．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少铁，血红素不能合成
B．Mg2＋是叶绿素的成分之一，缺少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，如碳酸钙构成骨骼、牙齿
D．碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
10．华北某地区经常出现苹果小叶病，有人认为是土壤中缺锌引起的，有人认为是土壤中缺镁引起的。现有如下材料，请你完成下列实验，探究两种猜测哪个正确。
材料用具：三株长势相同的苹果幼苗、蒸馏水、含有植物必需元素的各种化合物。
实验原理：任何一种必需元素在植物体内都有一定的作用，一旦缺乏，就会表现出相应的症状。根据完全培养液和相应缺锌、缺镁的完全培养液对苹果生长发育影响的比较，判断小叶病的病因。方法步骤：
(1)首先配制完全培养液和相应的缺锌培养液和______培养液，分别放入三个培养缸并编号为A、B、C。
(2)____________________________________________________。
(3)放在相同且适宜的条件下培养一段时间，____________________。
(4)结果预测和分析：
①________缸内的苹果幼苗正常生长。
②若B缸内苹果幼苗表现出小叶病，而C缸没有，则说明_____________。
③若___________________________________________________________
______________________________________________________________，
则说明苹果小叶病是由缺镁引起的。
④若___________________________________________________________
______________________________________________________________，
则说明苹果小叶病既与缺镁有关，又与缺锌有关。
⑤若___________________________________________________________
______________________________________________________________，
则说明苹果小叶病与缺镁、缺锌都无关。
实验的自变量是锌、镁的有无，因变量是植物的生长状况。对照组应用全素培养液培养，实验组分别用缺锌培养液和缺镁培养液培养，根据植物的生长状况判断小叶病与镁和锌的关系。
(1)缺镁
(2)将三株长势相同的苹果幼苗分别栽培在上述三个培养缸
(3)观察生长发育状况
(4)A 苹果小叶病是由缺锌引起的 C缸内苹果幼苗表现出小叶病，而B缸不表现出小叶病 B、C两缸内苹果幼苗都表现出小叶病 B、C两缸内苹果幼苗都不表现出小叶病(实验结果必须描述B、C两缸苹果幼苗的生长发育情况，不可只描述B缸或C缸一种)
11．(2022·唐山一中月考)我们如何找到回家的路？荣获2014年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家发现大脑里的神经细胞——位置细胞和网格细胞起到了重要作用。下列叙述正确的是( )
A．网格细胞干重中质量百分比最高的元素是O
B．位置细胞鲜重中质量百分比最高的四种元素依次是C>O>H>N
C．上述两种细胞鲜重中原子数量最多的元素均是H
D．P和S分别是位置细胞中的大量元素和微量元素
12．(2022·冀州中学期中)下表为组成人体细胞中的部分元素含量，下图为人体细胞中化合物含量的柱形图。下列说法正确的是( )
元素 a b c
含量 65% 18% 10%
A．若表格表示元素占细胞鲜重的百分比，则表格中含量最多的元素a是碳元素
B．若柱形图表示细胞鲜重中化合物的含量，则化合物甲是蛋白质
C．若表格表示元素占细胞干重的百分比，则b是碳元素
D．若柱形图表示细胞完全脱水后化合物的含量，则化合物甲具有多样性
13．(2022·重庆八中高一上期末考试)如图所示为细胞中水的两种存在形式及其作用。下列相关叙述错误的是( )
A．图中①指的是结合水，该部分水较少，丢失不会导致细胞死亡
B．图中②指的是自由水，细胞代谢旺盛时该部分水的含量会增多
C．存在形式由②转变成①有利于提高植物的抗寒性、抗旱性等抗逆性
D．图中甲可表示“组成细胞结构”，乙可表示运输营养物质和代谢废物
14．下列关于细胞中无机化合物的叙述，正确的是( )
A．自由水是生化反应的介质，不直接参与生化反应
B．结合水是细胞结构的重要组成成分，主要存在于液泡中
C．无机盐参与维持细胞的酸碱平衡，不参与有机物的合成
D．无机盐多以离子形式存在，对维持生命活动有重要作用
15．有机物中具有不同的化学基团，他们对水的亲和力不同，容易与水结合的基团称为亲水基团(如—NH2、—COOH、—OH等)，具有大量亲水基团的一些蛋白质和淀粉等分子易溶于水；难与水结合的基团称为疏水基团，如脂类分子中的碳氢链。脂类分子往往有很长的碳氢链，难溶于水而聚集在一起。请回答下列问题：
甲 乙
(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，如上图所示。容器中的自由水含量甲比乙________(填“多”或“少”)。
(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)种子入库前必须在阳光下晒干，重量减轻，这个过程种子损失的主要是________，这样的种子在适宜条件下仍能萌发成幼苗；把晒干的种子放在一支洁净的试管中加热，试管壁上有水珠出现，这些水主要是细胞内的________，这样的种子不能萌发成幼苗。条件恶劣时，细胞内的________会转化为________(以上四空均填“自由水”或“结合水”)。
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